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WO2025143126A1 - Plasma-treated resist underlayer film, composition for forming resist underlayer film, method for producing plasma-treated resist underlayer film, and laminate - Google Patents

Plasma-treated resist underlayer film, composition for forming resist underlayer film, method for producing plasma-treated resist underlayer film, and laminate Download PDF

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Publication number
WO2025143126A1
WO2025143126A1 PCT/JP2024/046166 JP2024046166W WO2025143126A1 WO 2025143126 A1 WO2025143126 A1 WO 2025143126A1 JP 2024046166 W JP2024046166 W JP 2024046166W WO 2025143126 A1 WO2025143126 A1 WO 2025143126A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
resist underlayer
underlayer film
plasma
group
treated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/JP2024/046166
Other languages
French (fr)
Japanese (ja)
Inventor
光 ▲徳▼永
純 香西
隼人 服部
功達 松原
柾人 岩澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Chemical Corp
Original Assignee
Nissan Chemical Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Chemical Corp filed Critical Nissan Chemical Corp
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Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/09Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
    • G03F7/11Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers having cover layers or intermediate layers, e.g. subbing layers
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/26Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/26Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
    • G03F7/38Treatment before imagewise removal, e.g. prebaking

Definitions

  • the present invention relates to a plasma-treated resist underlayer film, a composition for forming a resist underlayer film, a method for producing a plasma-treated resist underlayer film, and a laminate.
  • Patent Document 1 discloses a composition for forming an underlayer film for lithography that contains a naphthalene ring having a halogen atom.
  • Patent Document 2 discloses a halogenated anti-reflective film.
  • Patent Document 3 discloses a composition for forming a resist underlayer film.
  • Patent Document 4 discloses a technology for producing a cured film by irradiating a conductive polymer precursor such as polythiophene with plasma to polymerize it in order to obtain a film with excellent heat resistance and moisture resistance.
  • the properties required for the resist underlayer film include, for example, no intermixing with the resist film formed on the upper layer (being insoluble in a resist solvent), excellent etching resistance, and enhanced film hardness and density.
  • the present invention has been made in consideration of the above circumstances, and has an object to provide a composition for forming a resist underlayer film that is capable of forming a resist underlayer film having excellent etching resistance and increased film hardness and film density, as well as a plasma-treated resist underlayer film, a method for producing a plasma-treated resist underlayer film, and a laminate using the composition for forming a resist underlayer film.
  • a plasma-treated resist underlayer film comprising a resin (I) containing a structural unit represented by the following formula (1): (In formula (1), C represents a structure having an aromatic ring, D represents a structure having one or more carbon atoms, and * represents a bond.) [2] The plasma-treated resist underlayer film according to [1], wherein the resin (I) is a resin obtained by a reaction to form a covalent bond between a carbon atom constituting the aromatic ring of the C in the formula (1) and a carbon atom of the D.
  • the resin (I) contains a resin (G) having a composite unit structure, the composite unit structure has a unit structure (A) having an aromatic ring and a unit structure (B) having one or more carbon atoms, the resin (G) is a resin obtained by a reaction for forming a covalent bond between a carbon atom constituting the aromatic ring of the unit structure (A) and a carbon atom in the unit structure (B),
  • the solvent contains at least one selected from the group consisting of a carboxylic acid having a hydroxy group, a linear or cyclic alkyl ketone, a cyclic lactone, an alkylene glycol monoalkyl ether, a monocarboxylic acid ester of an alkylene glycol monoalkyl ether, and an alkoxycarboxylic acid ester of an alkylene glycol monoalkyl ether.
  • the composition for forming a resist underlayer film comprises a resin (I) having a structural unit represented by the following formula (1) and a solvent: (In formula (1), C represents a structure having an aromatic ring, D represents a structure having one or more carbon atoms, and * represents a bond.) [16] The method for producing a plasma-treated resist underlayer film according to [15], wherein the resin (I) is
  • the resin (I) contains a resin (G) having a composite unit structure, the composite unit structure has a unit structure (A) having an aromatic ring and a unit structure (B) having one or more carbon atoms, the resin (G) is a resin obtained by a reaction for forming a covalent bond between a carbon atom constituting the aromatic ring of the unit structure (A) and a carbon atom in the unit structure (B),
  • the method for producing a plasma-treated resist underlayer film according to [15] or [16] wherein the unit structure (A) has a skeleton having an aromatic ring, and the skeleton is at least any one of an aromatic amine skeleton, a nitrogen-containing aromatic heterocyclic skeleton, and an aromatic ring skeleton having a hydroxy group bonded to the aromatic ring.
  • the novolak resin referred to in this specification is a resin formed by linking multiple compounds having aromatic rings together, with an organic compound containing a carbon atom derived from the functional group (sometimes referred to as a "linking carbon atom") forming a covalent bond with an aromatic ring in a compound having an aromatic ring via the linking carbon atom.
  • unit structure (A) and unit structure (B) are used to refer to the unit structures that make up "novolac resin.”
  • Unit structure (A) is a unit structure derived from a compound that has an aromatic ring.
  • Unit structure (B) is a unit structure derived from a compound that has a functional group that allows for covalent bonding with the aromatic ring of unit structure (A).
  • Residue refers to an organic group in which a hydrogen atom bonded to a carbon atom or a heteroatom (such as a nitrogen atom, an oxygen atom, or a sulfur atom) is replaced with a bond, and may be a monovalent or polyvalent group. For example, if one hydrogen atom is replaced with one bond, it becomes a monovalent organic group, and if two hydrogen atoms are replaced with bonds, it becomes a divalent organic group.
  • At least one monocycle is an aromatic monocycle, but the remaining monocycles that form a condensed ring with the aromatic monocycle may be a monocyclic heterocycle (heteromonocycle) or a monocyclic alicyclic hydrocarbon (alicyclic monocycle).
  • a heteroaryl group is included in an aryl group, and a heteroarylene group is included in an arylene group.
  • an amide group [for example, -NHCOR, -CONHR, -NRCOR (wherein the two R's may be the same or different), or -CONR 2 (wherein the two R's may be the same or different), where R represents the hydrocarbon group -R a ]; sulfonyl-containing groups (e.g., -SO 2 R, where R represents the hydrocarbon group -R a or a hydroxyl group -OH); Thiol group (-SH) A sulfide-containing group (-SR, where R represents the hydrocarbon group -R a ).
  • an organic group containing an ether bond [a residue of an ether compound represented by R 11 -O-R 11 (wherein each R 11 independently represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, such as a methyl group or an ethyl group, or an aryl group, such as a phenyl group, a naphthyl group, an anthranyl group or a pyrenyl group); for example, an organic group containing an ether bond, such as a methoxy group, an ethoxy group or a phenoxy group]
  • Aromatic ring also includes organic groups having one or more condensed rings of aromatic rings (such as benzene, naphthalene, anthracene, and pyrene) with one or more aliphatic or heterocyclic rings.
  • aromatic rings such as benzene, naphthalene, anthracene, and pyrene
  • aliphatic rings include cyclobutane, cyclobutene, cyclopentane, cyclopentene, cyclohexane, cyclohexene, methylcyclohexane, methylcyclohexene, cycloheptane, and cycloheptene
  • heterocyclic rings include furan, thiophene, pyrrole, imidazole, pyran, pyridine, pyrimidine, pyrazine, pyrrolidine, piperidine, piperazine, and morpholine.
  • the "aromatic ring” may be an organic group having a structure in which two or more aromatic rings are linked by a divalent linking group.
  • the divalent linking group include an alkylene group, an arylene group, -NH-, -NHCO-, -O-, -COO-, -CO-, -S-, -SS-, and -SO 2 -.
  • the divalent linking group may also be a divalent group obtained by removing one hydrogen atom from any of the substituents of the aromatic ring described above.
  • heterocycle encompasses both aliphatic heterocycles and aromatic heterocycles, and is a concept that encompasses not only monocyclic (heteromonocycles) but also polycyclic (heteropolycycles). In the case of a polycycle, at least one monocycle is a heteromonocycle, but the remaining monocycles may be aromatic hydrocarbon monocycles or alicyclic monocycles.
  • aromatic heterocycles see the examples in (I-3) above. As with the aromatic ring in (I-3) above, it may have a substituent.
  • Non-aromatic ring (aliphatic ring)
  • the “non-aromatic monocycle” refers to a monocyclic hydrocarbon that does not belong to the aromatic group, and is typically a monocycle of an alicyclic compound. It may also be called an aliphatic monocycle (which may include an aliphatic heteromonocycle, and may contain an unsaturated bond as long as it does not belong to the aromatic group). It may have a substituent, as with the aromatic ring of (I-3) above.
  • non-aromatic monocyclic rings examples include cyclopropane, cyclobutane, cyclobutene, cyclopentane, cyclopentene, cyclohexane, methylcyclohexane, cyclohexene, methylcyclohexene, cycloheptane, cycloheptene, etc.
  • non-aromatic polycyclic ring refers to a polycyclic hydrocarbon that does not belong to the aromatic group, and is typically a polycyclic ring of an alicyclic compound. It may also be called an aliphatic polycyclic ring [which may include an aliphatic heteropolycyclic ring (at least one of the monocyclic rings that make up the polycyclic ring is an aliphatic heterocyclic ring), or may contain unsaturated bonds as long as it does not belong to an aromatic compound]. It includes non-aromatic bicyclic rings, non-aromatic tricyclic rings, and non-aromatic tetracyclic rings.
  • non-aromatic ring is a tricycle
  • non-aromatic tricycle refers to a condensed ring composed of three monocyclic hydrocarbons that are not aromatic, and is typically a condensed ring of three alicyclic compounds (each of which may be a heterocycle or may contain unsaturated bonds as long as it is not an aromatic compound).
  • non-aromatic tricycles include tricyclooctane, tricyclononane, and tricyclodecane.
  • non-aromatic ring when the "non-aromatic ring" is a tetracyclic ring, it refers to a condensed ring composed of four monocyclic hydrocarbons that are not aromatic, and is typically a condensed ring of four alicyclic compounds (each of which may be a heterocyclic ring or may contain unsaturated bonds as long as it is not an aromatic compound).
  • An example of a non-aromatic tetracyclic ring is hexadecahydropyrene.
  • hydrocarbon group refers to a group formed by removing one or more hydrogen atoms from a hydrocarbon, and such hydrocarbons include saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbons, saturated or unsaturated alicyclic hydrocarbons, and aromatic hydrocarbons.
  • the resin (G) has a composite unit structure.
  • the composite unit structure has a unit structure (A) having an aromatic ring and a unit structure (B) having one or more carbon atoms.
  • the composite unit structure contained in the resin (G) is represented, for example, by the following formula (AB).
  • A represents a unit structure (A)
  • B represents a unit structure (B).
  • Unit structure (A)>> The unit structure (A) has an aromatic ring.
  • the unit structure (A) has, for example, at least one of an oxygen atom constituting an aromatic ring, a sulfur atom constituting an aromatic ring, an oxygen atom bonded to an aromatic ring, a nitrogen atom constituting an aromatic ring, and a nitrogen atom directly bonded to an aromatic ring.
  • the unit structure (A) does not have a heteroatom, for example, as an atom constituting an aromatic ring or an atom bonded to the aromatic ring.
  • aromatic rings have 4 to 30 carbon atoms, more preferably 4 to 24 carbon atoms.
  • aromatic rings are one or more benzene rings, naphthalene rings, anthracene rings, pyrene rings; or condensed rings of a benzene ring, a naphthalene ring, an anthracene ring, or a pyrene ring with a heterocycle or an aliphatic ring (such as a fluorene ring, a benzofluorene ring, a dibenzofluorene ring, an indole ring, a carbazole ring, or an indolocarbazole ring).
  • the aromatic ring may have any substituent, but from the viewpoint of polymerization reactivity, the substituent may contain the minimum necessary number of heteroatoms.
  • two or more aromatic rings may be linked by a linking group, and the linking group may contain the minimum necessary number of heteroatoms. Examples of heteroatoms include oxygen atoms, nitrogen atoms, and sulfur atoms.
  • the "aromatic ring” may contain at least one heteroatom selected from N, S and O on, within or between the rings.
  • the oxygen atom of the hydroxyl group of phenol is an atom bonded to a benzene ring, and is an atom of a group contained on the benzene ring that is directly bonded to the benzene ring.
  • ⁇ A-2 Examples of skeletons constituting unit structure (A)>>
  • the unit structure (A) has, for example, a skeleton having an aromatic ring.
  • the unit structure (A) is, for example, a residue in which two hydrogen atoms have been removed from a skeleton having an aromatic ring.
  • the skeleton having an aromatic ring is derived from, for example, a compound having an aromatic ring when synthesizing the resin (G).
  • the skeleton having an aromatic ring is, for example, a residue obtained by removing two hydrogen atoms from a compound having an aromatic ring when synthesizing the resin (G).
  • the ether bond-containing group may be a residue of an ether compound containing an ether bond represented by R 11 -O-R 11 , where each R 11 independently represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, such as a methyl group or an ethyl group, or an aryl group, such as a phenyl group, a naphthyl group, an anthranyl group, or a pyrenyl group.
  • the ether bond-containing group may be an organic group containing an ether bond, such as a methoxy group, an ethoxy group, or a phenoxy group.
  • Aromatic amine skeleton>>>>>> The aromatic amine skeleton refers to a skeleton having an aromatic ring and a nitrogen atom that is bonded to the aromatic ring but does not constitute a ring.
  • Examples of the aromatic amine skeleton include skeletons represented by the following formulas (A-1a) to (A-1c). As described later, in the unit structure (A), the hydrogen atom of the NH group may be replaced with a substituent.
  • Examples of the skeleton represented by formula (A-1c) include the following skeletons.
  • One of the unsaturated bonds in the unsaturated aliphatic ring is an unsaturated bond constituting a pyrrole ring.
  • Each R independently represents a hydrogen atom, a residue of an aromatic ring, or a bond to L.
  • L represents a single bond or a linking group.
  • n1 represents 1, and n2 represents 1 or 2.
  • the partial structure (In1) and the partial structure (In2), and the partial structure (Ca1) and the partial structure (Ca2) are bonded by two nitrogen atoms being bonded to each other, or two Ar 21 being bonded to each other, or a nitrogen atom being bonded to Ar 21.
  • formulas (A-2b-2) and (A-2c-4) when L is a linking group, L is bonded to N or Ar 21.
  • Examples of the aromatic ring in the aromatic ring residue of Ar 21 , R 21 , R 22 , and R include aromatic rings represented by the following formula (G2): These aromatic rings may have a substituent.
  • Examples of the unsaturated aliphatic ring formed by two adjacent R22s taken together include the following rings: These aliphatic rings may have a substituent.
  • Examples of the linking group in L include a saturated hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms and a valence of (n1+n2), and a residue in which (n1+n2) hydrogen atoms have been removed from an aromatic ring.
  • R 11 , Ar, and X 0 in formula (A-2d-1) are respectively defined as R 11 , Ar, and X 0 in formula (A-2d).
  • R 21 is an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, or an alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms.
  • Ar is, for example, a benzene ring or a naphthalene ring.
  • Ar in formula (A-2d) and formula (A-2d-1) may be a structure represented by the following formula (Ar01).
  • R 11a in formula (Ar01) has the same definition as R 11 in formula (A-2d-1)
  • R 21a has the same definition as R 21 in formula (A-2d-1)
  • Ar a has the same definition as Ar in formula (A-2d-1)
  • X 0a has the same definition as X 0 in formula (A-2d-1).
  • the monocyclic moiety containing X0 represents a monocyclic ring represented by the following formula (AP011) in formula (A-2d).
  • a skeleton represented by formula (A-2d) As the skeleton represented by formula (A-2d), a skeleton represented by formula (A-2d-1) above, a skeleton represented by formula (A-2d-2) below, or a skeleton represented by formula (A-2d-3) below is preferable.
  • R 11 , Ar and X 0 have the same definitions as R 11 , Ar and X 0 in formula (A-2d), respectively.
  • L represents a single bond or a divalent linking group
  • examples of the divalent linking group include -O-, -S-, -SO 2 -, -CO-, -CONH-, -COO-, -NR 101 -, -(CR 102 R 103 )m 1 -, -(Ar 101 )m 2 -, -CH 2 -(Ar 101 )m 2 -CH 2 -, or -(cyclo-R)-.
  • R 101 , R 102 , and R 103 each independently represent a hydrogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms; and m 1 represents an integer of 1 to 10.
  • L represents a single bond or a divalent linking group between any two carbon atoms constituting each azaaryl fused ring
  • R 11 and R 21 each independently represent a hydrogen atom or a residue of an aromatic ring
  • R 12 and R 22 each independently represent a substituent
  • n1 and n2 each independently represent the number of substituents of R 12 and R 22 , and may be 0
  • Ar 1 and Ar 2 each independently represent a benzene ring or a fused ring composed of 2 to 3 benzene rings, which forms a fused ring with the pyrrole ring moiety in formula (A-2e).
  • R 11 and R 21 in formula (A-2e) may each be a substituent.
  • R 11 and R 21 can be, for example, (i) a methylol group, (ii) an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, or (iii) a linear, branched or cyclic alkoxymethyl group having 2 to 20 carbon atoms; a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms; an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms; or an alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms,
  • the hydrocarbon chain portion may be further interrupted by an oxygen-containing substituent, a sulfur-containing substituent, a nitrogen-containing substituent, an aryl group or a halo group, or with regard to (iii), the hydrocarbon chain portion may be further interrupted by an
  • Preferred linking groups (L) are selected from the group consisting of -O-, -S-, -SO 2 -, -CO-, -CONH-, -COO-, -NH-, -(CR 102 R 103 )m 1 -, -(Ar 101 )m 2 -, -CH 2 -(Ar 101 )m 2 -CH 2 -, and -(cyclo-R)-.
  • R 102 and R 103 each independently represent a hydrogen atom; a hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms; or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms; m 1 represents an integer of 1 to 10.
  • Ar 101 each represents an arylene group having 6 to 30 carbon atoms; and m 2 represents an integer of 1 to 3, which is the number of aromatic rings bonded to each other by single bonds.
  • Cyclo-R represents a divalent alicyclic hydrocarbon group having a 5- to 8-membered ring, preferably a 6- to 8-membered ring, which may form a condensed ring with one or two benzene rings or naphthalene rings.
  • Examples of the aromatic ring in the aromatic ring residue of Ar 31 and Ar 32 include the aromatic ring represented by the above formula (G1).
  • Examples of the aromatic ring formed by Ar 31 and Ar 32 together with the carbon atom to which they are bonded include a fluorene ring, a benzofluorene ring, and a dibenzofluorene ring.
  • Examples of the skeleton represented by formula (A-2a) include the following skeletons.
  • the aromatic rings in these skeletons may have a substituent, and the hydrogen atom of the NH group may be replaced with a substituent. The same applies to the following skeletons.
  • Examples of the skeleton represented by formula (A-2b-1) include the following skeletons.
  • Examples of the skeleton represented by formula (A-2b-2) include the following skeletons.
  • Examples of the skeleton represented by formula (A-2c-1) include the following skeletons.
  • Examples of the skeleton represented by formula (A-2c-2) or formula (A-2c-3) include the following skeletons.
  • Examples of the skeleton represented by formula (A-2c-4) include the following skeletons.
  • Examples of the skeleton represented by formula (A-2d) include the following skeletons.
  • Examples of the skeleton represented by formula (A-2e) include the following skeletons. Note that specific examples of the skeleton represented by formula (A-2d) and specific examples of the skeleton represented by formula (A-2e) may overlap.
  • Examples of the skeleton represented by formula (A-3a) include the following skeletons.
  • Examples of the skeleton represented by formula (A-3b) include the following skeletons.
  • nitrogen-containing aromatic heterocyclic skeleton examples include the following skeletons.
  • the phenol skeleton refers to a skeleton having an aromatic ring and a hydroxyl group bonded to the aromatic ring.
  • the phenol skeleton refers to an aromatic ring skeleton having a hydroxyl group bonded to the aromatic ring.
  • skeletons having a hydroxyl group bonded to a condensed ring such as naphthalene, anthracene, pyrene, etc. are also included in the phenol skeleton.
  • the number of hydroxy groups bonded to the aromatic ring of the phenol skeleton is not particularly limited, and may be one or more.
  • the number may be 2 to 10 or 2 to 8.
  • the hydroxy groups may be bonded to the same aromatic ring (e.g., a benzene ring) or to different aromatic rings.
  • the hydrogen atom of the hydroxy group bonded to the aromatic ring may be replaced with a substituent.
  • the substituent include the substituents described in the above (I-3) "Aromatic ring", the substituents described in the above (A-2) “Examples of skeletons constituting the unit structure (A)", and the substituents (S) represented by the formulae (S1) to (S7) described later.
  • phenol skeleton examples include skeletons represented by the following formula (A-4).
  • the aromatic ring in these skeletons may have a substituent, and the hydrogen atom of the hydroxy group may be replaced with a substituent. The same applies to the following skeletons.
  • each Ar 41 independently represents a residue of an aromatic ring.
  • k1 and k2 each independently represent an integer of 1 or 2.
  • X 1 represents —O—, —CO—, —S—, —SO 2 — or an alkylene group which may be substituted with a halogen atom.
  • X 21 represents a single bond, —O—, —CO—, —S—, —SO 2 —, or an alkylene group which may be substituted with a halogen atom.
  • X 22 represents a single bond, —O—, —CO—, —S—, —SO 2 —, or an alkylene group which may be substituted with a halogen atom.
  • X 21 represents a trivalent saturated hydrocarbon group which may be substituted with a halogen atom.
  • X 22 represents a trivalent saturated hydrocarbon group which may be substituted with a halogen atom.
  • Y1 represents a trivalent saturated hydrocarbon group.
  • Y2 represents a tetravalent saturated hydrocarbon group.
  • m1 and m2 each independently represent an integer of 0 to 3, provided that the sum of m1 and m2 is 1 or more.
  • m3 to m5 each independently represent an integer of 0 to 3, provided that the total of m3 to m5 is 1 or more.
  • m6 to m8 each independently represent an integer of 0 to 3, provided that the total of m6 to m8 is 1 or more.
  • m9 to m12 each independently represent an integer of 0 to 3, provided that the total of m9 to m12 is 1 or more.
  • Examples of the aromatic ring in the aromatic ring residue of Ar 41 include aromatic rings represented by the following formula (G3): These aromatic rings may have a substituent.
  • phenol skeleton examples include skeletons represented by the following formula (A-6a), (A-6b-1), (A-6b-2), (A-6c), or (A-6d).
  • Ar 51 each independently represents a residue of an aromatic ring.
  • n11 each independently represents an integer of 1 to 4.
  • p each independently represents 0 or 1. When p is 1, the oxygen atom forms a bridging structure between the aromatic rings as an ether bond, and when p is 0, there is no ether bond that forms a bridging structure between the aromatic rings.
  • L represents a single bond or a divalent linking group.
  • n32 and n33 each independently represent an integer of 0 to 4, provided that the sum of n32 and n33 is 1 or more.
  • X 1 represents —O— or —NH—.
  • X 2 represents —O—, —S—, or —CH 2 —.
  • X 3 represents —S—, —CH 2 —, or —NH—.
  • X 4 represents —CO— or —O—
  • X 5 represents —CH 2 — or —O—.
  • Examples of the skeleton represented by formula (A-5b) include the following skeletons.
  • Examples of the skeleton represented by formula (A-6c) include the following skeletons.
  • Examples of the skeleton represented by formula (A-6d) include the following skeletons.
  • Examples of the skeleton represented by formula (A-8b) include the following skeletons.
  • Examples of the skeleton represented by formula (A-8c) include the following skeletons.
  • Examples of the substituent represented by formula (S7) include the following groups. (* represents a bond.)
  • substituents examples include a hydroxy group, a carboxy group, a formyl group, a nitro group, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, an aryloxy group, a cyano group, a group in which the H of a hydroxy group is replaced with the above-mentioned substituent (S), a halo group, etc.
  • alkyl group examples include methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, cyclopropyl group, n-butyl group, i-butyl group, s-butyl group, t-butyl group, cyclobutyl group, 1-methyl-cyclopropyl group, 2-methyl-cyclopropyl group, n-pentyl group, 1-methyl-n-butyl group, 2-methyl-n-butyl group, 3-methyl-n-butyl group, 1,1-dimethyl-n-propyl group, 1,2-dimethyl-n-propyl group, 2,2-dimethyl-n-propyl group, 1-ethyl-n-propyl group, cyclopentyl group, and 1-methyl-cyclobutyl group.
  • R and R' are each independently phenyl, naphthalenyl, anthracenyl, phenanthrenyl, naphthacenyl, or pyrenyl.
  • Examples of the structure having a ring structure formed by R and R' together with the carbon atom to which they are bonded include structures represented by the following formulas. (In the formula, each Ar independently represents a residue of an aromatic ring. The carbon atom marked with * is the carbon atom bonded to R and R′ in formula (B1).)
  • the aromatic ring of Ar can be, for example, an aromatic ring represented by formula (G1).
  • the unit structure (B) including the structure represented by formula (B1) is derived from, for example, an aldehyde compound or a ketone compound.
  • An example of the aldehyde compound is a compound represented by the following formula (B-1a).
  • An example of the ketone compound is a compound represented by the following formula (B-1b).
  • R and R′ have the same meanings as R and R′ in formula (B1), respectively, with the proviso that R is other than a hydrogen atom.
  • R and R′ may form a structure having a ring structure together with the carbon atom to which they are bonded.
  • unit structure (B) containing the structure represented by formula (B1) are as follows. * basically indicates the bonding site with unit structure (A). Needless to say, the example structure may be included as part of the whole structure.
  • the unit structure (B) includes, for example, a structure represented by the following formula (B2):
  • the unit structure (B) may be a structure represented by the following formula (B2).
  • Z0 represents an aromatic ring residue or an aliphatic ring residue having 6 to 30 carbon atoms which may have a substituent, or an organic group in which two aromatic or aliphatic rings are linked by a single bond.
  • organic group in which two aromatic or aliphatic rings are linked by a single bond include divalent residues such as biphenyl, cyclohexylphenyl, and bicyclohexyl.
  • substituents examples include a hydroxy group, a carboxy group, a formyl group, a nitro group, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, an aryloxy group, a cyano group, a group in which the H of a hydroxy group is replaced with the above-mentioned substituent (S), a halo group, etc.
  • J1 and J2 each independently represent a divalent organic group which may have a direct bond or a substituent.
  • the divalent organic group is preferably a linear or branched alkylene group having 1 to 6 carbon atoms which may be substituted with a hydroxyl group, an aryl group (e.g., a phenyl group, a substituted phenyl group, etc.) or a halo group (e.g., fluorine) as a substituent.
  • linear alkylene groups include a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a butylene group, a pentylene group, and a hexylene group.
  • the unit structure (B) containing the structure represented by formula (B2) is derived from, for example, a compound having a hydroxyl group or an alkoxy group bonded to a secondary or tertiary carbon atom, a compound having a hydroxyl group, an alkoxy group or a halo group bonded to the ⁇ -position carbon atom (such as the benzylic carbon atom) of an alkylaryl group, or a compound having two carbon-carbon double bonds. These compounds are aldehyde equivalents.
  • An example of a compound having a hydroxyl group or an alkoxy group bonded to a secondary or tertiary carbon atom is a compound represented by the following formula (B-2a).
  • Examples of compounds having a hydroxyl group, an alkoxy group, or a halo group bonded to the ⁇ -position carbon atom (such as the benzylic carbon atom) of an alkylaryl group include compounds represented by the following formula (B-2b).
  • Examples of the compound having two carbon-carbon double bonds include compounds represented by the following formula (B-2c) or (B-2d).
  • J 1 , J 2 , and Z 0 have the same meanings as J 1 , J 2 , and Z 0 in formula (B2), respectively.
  • X a and X b each independently represent a hydroxyl group or an alkoxy group bonded to a secondary or tertiary carbon atom.
  • Y a and Y b each independently represent a hydroxyl group, an alkoxy group, or a halo group bonded to the ⁇ -position carbon atom (eg, the benzylic carbon atom) of an alkylaryl group.
  • n represents an integer of 0 to 4.
  • the manufacturing methods (i) to (iv) above can be used to process semiconductor substrates.
  • a hard mask such as a silicon-containing film may be formed as a second resist underlayer film on the resist underlayer film formed by the above process, and a resist pattern may be formed thereon [above (ii) to (iv)].
  • an anti-reflective coating may be formed on this hard mask, or a resist shape correction film that does not have anti-reflective properties may be formed.
  • a mask for forming a predetermined pattern, or by direct writing.
  • a mask for forming a predetermined pattern
  • g-line, i-line, KrF excimer laser, ArF excimer laser, EUV, or electron beam can be used as the exposure source.
  • post-exposure baking is performed as necessary.
  • development is performed with a developer (e.g., 2.38% by mass aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide, butyl acetate), and further rinsing with a rinse solution or pure water to remove the used developer.
  • post-baking is performed to dry the resist pattern and increase adhesion to the underlayer.
  • the following gases can be used for processing the hard mask (silicon-containing layer), resist underlayer film, and substrate : CF4 , CHF3 , CH2F2 , CH3F , C4F6 , C4F8 , O2 , N2O , NO2 , H2 , and He. These gases can be used alone or in combination of two or more . Furthermore, these gases can be mixed with argon, nitrogen, carbon dioxide, carbonyl sulfide, sulfur dioxide, neon, or nitrogen trifluoride.
  • the resist film may be patterned by a nanoimprint method or a self-assembled film method.
  • a resist composition is shaped using a patterned mold that is transparent to the irradiated light.
  • a pattern is formed using a self-assembled film that naturally forms a regular structure on the nanometer order, such as a diblock polymer (polystyrene-polymethyl methacrylate).
  • the hard mask can be removed by either etching or an alkaline chemical solution.
  • an alkaline chemical solution there are no restrictions on the components, but it is preferable for the alkaline components to include the following:
  • alkaline components include tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, tetrapropylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide, methyltripropylammonium hydroxide, methyltributylammonium hydroxide, ethyltrimethylammonium hydroxide, dimethyldiethylammonium hydroxide, benzyltrimethylammonium hydroxide, hexadecyltrimethylammonium hydroxide, and (2-hydroxyethyl)trimethylammonium hydroxide, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, 2-(2-aminoethoxy)ethanol, N,N-dimethylethanolamine, N,N-diethylethanolamine, N , N-dibutylethanolamine, N-methylethanolamine, N-ethylethanolamine, N-butylethanolamine, N-methyldiethanolamine, monoiso
  • the weight average molecular weights Mw of the resins shown in the following Synthesis Examples 1 to 39 are the results of measurement by gel permeation chromatography (hereinafter abbreviated as GPC).
  • GPC gel permeation chromatography
  • a GPC device manufactured by Tosoh Corporation was used, and the measurement conditions etc. are as follows.
  • Solvent Tetrahydrofuran (THF)
  • Flow rate 0.35 ml/min.
  • Standard sample polystyrene (manufactured by Tosoh Corporation)
  • Table 2 represent the weight ratios of the crosslinker, acid generator, and surfactant when the weight of the resin is 100 parts, and the weight of the solvent represents the weight ratio of each solvent when the total weight of the solvent is 100 wt%, independent of the weight of the resin.
  • "-" indicates that the component is not contained.
  • Examples 1 to 48, Comparative Examples 1 to 46 The resist underlayer film forming compositions M1 to M45 were applied onto a silicon wafer using a coating and developing apparatus manufactured by Tokyo Electron, and baked at a predetermined temperature and for a predetermined time as described in Table 3 (Tables 3-1 to 3-2) to form a resist underlayer film having a film thickness of about 45 nm. Then, a plasma treatment was performed for 10 seconds by bombardment using He using an etching apparatus manufactured by Tokyo Electron. In Example 41, the resist underlayer film forming composition M22 was baked at a temperature different from that of Example 22, and Examples 42 and 43 were obtained by additionally baking Example 29. Wafers that were not subjected to the above-described plasma treatment were also prepared as Comparative Examples 1 to 46.
  • the film thickness was measured using a vacuum ultraviolet multi-angle spectroscopic ellipsometer, VUV-VASE (registered trademark) manufactured by Woollam Japan. The results are shown in Table 4 (Tables 4-1 to 4-4). In Table 4, "-" indicates that additional baking was not performed after the plasma treatment.
  • the coating film on the silicon wafer was measured by a transmission method. A silicon wafer with no coating was used as a blank measurement. The measurement range was 4000 to 700 cm -1 , the resolution was 8 cm -1 , and the number of integrations was 64.
  • the intensity values were compared by standardizing with (Ig/Id)/(film thickness) taking into account the film thickness of the measured sample, and the intensity ratio Ig/Id was compared.
  • the film thickness was measured using a vacuum ultraviolet multi-angle spectroscopic ellipsometer, VUV-VASE (registered trademark) manufactured by Woollam Japan Co., Ltd.
  • VUV-VASE registered trademark manufactured by Woollam Japan Co., Ltd.
  • Table 4 "-" indicates that no additional baking was performed after the plasma treatment, and "no intensity” indicates that the Raman activity was low and no peak could be detected.
  • the laser used for the Raman measurement had a wavelength of 633 nm (2 mW) and a grating of 600 Lines/mm.
  • the measurement range was 3500 to 250 cm -1 , the exposure time was 2 seconds, the number of integrations was 16, and Ig/Id was measured at 100 points and averaged.
  • the resist underlayer film formed by plasma treatment exhibits properties closer to evaporated films such as amorphous carbon than normal resist underlayer films, and can be used as a replacement for amorphous carbon in advanced processes.
  • the optical constants change significantly before and after plasma treatment, changing to high n/low k at 193 nm, which is considered preferable for anti-reflection films.
  • high n/low k and etching resistance there is a trade-off between high n/low k and etching resistance, but the application of this process can eliminate the trade-off. Therefore, it can be deployed in applications other than just replacing amorphous carbon.
  • the weight average molecular weight Mw of the resin shown in the following Synthesis Example 40 is a result of measurement by gel permeation chromatography (hereinafter, abbreviated as GPC).
  • GPC gel permeation chromatography
  • a GPC device manufactured by Tosoh Corporation was used, and the measurement conditions, etc. are as follows.
  • Solvent Tetrahydrofuran (THF)
  • Flow rate 0.35 ml/min.
  • Standard sample polystyrene (manufactured by Tosoh Corporation)
  • the polymer of the structural formula (S41) used in the composition for forming a resist underlayer film was synthesized using the following compound group A, compound group B, catalyst group C, solvent group D, and reprecipitation solvent group E.
  • Compound groups A to B were synthesized using the following compound group A, compound group B, catalyst group C, solvent group D, and reprecipitation solvent group E.
  • the laser used for the Raman measurement had a wavelength of 633 nm (2 mW) and a grating of 600 Lines/mm.
  • the measurement range was 3500 to 250 cm -1 , the exposure time was 2 seconds, the number of integrations was 16, and Ig/Id was measured at 100 points and averaged.

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Abstract

This plasma-treated resist underlayer film contains resin (I) containing a structural unit represented by formula (1). (In formula (1), C represents a structure having an aromatic ring, D represents a structure having one or more carbon atoms, and * represents a bond.)

Description

プラズマ処理済レジスト下層膜、レジスト下層膜形成用組成物、プラズマ処理済レジスト下層膜の製造方法及び積層体Plasma-treated resist underlayer film, composition for forming resist underlayer film, method for producing plasma-treated resist underlayer film, and laminate

 本発明は、プラズマ処理済レジスト下層膜、レジスト下層膜形成用組成物、プラズマ処理済レジスト下層膜の製造方法及び積層体に関する。 The present invention relates to a plasma-treated resist underlayer film, a composition for forming a resist underlayer film, a method for producing a plasma-treated resist underlayer film, and a laminate.

 従来から半導体装置の製造において、レジスト組成物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。前記微細加工は、シリコンウェハー等の半導体基板上にフォトレジスト組成物の薄膜を形成し、その上にデバイスのパターンが描かれたマスクパターンを介して紫外線などの活性光線を照射し、現像し、得られたフォトレジストパターンを保護膜として基板をエッチング処理することにより、基板表面に、前記フォトレジストパターンに対応する微細凹凸を形成する加工法である。近年、半導体デバイスの高集積度化が進み、使用される活性光線も、従来使用されていたi線(波長365nm)、KrFエキシマレーザー(波長248nm)、ArFエキシマレーザー(波長193nm)に加え、最先端の微細加工にはEUV光(波長13.5nm)又はEB(電子線)の実用化が検討されている。これに伴い、半導体基板等からの影響による、レジストパターン形成不良が大きな問題となっている。そこでこの問題を解決すべく、レジストと半導体基板の間にレジスト下層膜を設ける方法が広く検討されている。 In the manufacture of semiconductor devices, microfabrication has been performed by lithography using a resist composition. The microfabrication is a processing method in which a thin film of a photoresist composition is formed on a semiconductor substrate such as a silicon wafer, and then the thin film is irradiated with active light such as ultraviolet light through a mask pattern on which a device pattern is drawn, developed, and the substrate is etched using the obtained photoresist pattern as a protective film, thereby forming fine irregularities on the substrate surface corresponding to the photoresist pattern. In recent years, the integration density of semiconductor devices has increased, and in addition to the conventionally used i-line (wavelength 365 nm), KrF excimer laser (wavelength 248 nm), and ArF excimer laser (wavelength 193 nm), the practical use of EUV light (wavelength 13.5 nm) or EB (electron beam) is being considered for cutting-edge microfabrication. As a result, poor resist pattern formation due to the influence of the semiconductor substrate, etc. has become a major problem. In order to solve this problem, a method of providing a resist underlayer film between the resist and the semiconductor substrate has been widely considered.

 特許文献1には、ハロゲン原子を有するナフタレン環を含むリソグラフィー用下層膜形成組成物が開示されている。特許文献2には、ハロゲン化反射防止膜が開示されている。特許文献3には、レジスト下層膜形成用組成物が開示されている。 Patent Document 1 discloses a composition for forming an underlayer film for lithography that contains a naphthalene ring having a halogen atom. Patent Document 2 discloses a halogenated anti-reflective film. Patent Document 3 discloses a composition for forming a resist underlayer film.

 このような技術状況の中、プラズマを利用した膜の表面改質方法が知られている。例えば、特許文献4には、耐熱性及び耐湿性に優れた膜を得るために、ポリチオフェン等の導電性高分子前駆体をプラズマ照射して重合させることで硬化膜を製造する技術が開示されている。 In this technological situation, a method for modifying the surface of a film using plasma is known. For example, Patent Document 4 discloses a technology for producing a cured film by irradiating a conductive polymer precursor such as polythiophene with plasma to polymerize it in order to obtain a film with excellent heat resistance and moisture resistance.

国際公開2006/003850号公報International Publication No. WO 2006/003850 特表2005-526270号公報Special Publication No. 2005-526270 国際公開2020/111068号公報International Publication No. 2020/111068 特許第5746670号公報Patent No. 5746670

 レジスト下層膜に要求される特性としては、例えば、上層に形成されるレジスト膜とのインターミキシングが起こらないこと(レジスト溶剤に不溶であること)、エッチング耐性に優れること、膜の硬度や膜の密度を高めること等が挙げられる。
 本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、エッチング耐性に優れ、膜の硬度や膜の密度を高めたレジスト下層膜を形成可能なレジスト下層膜形成用組成物、並びに当該レジスト下層膜形成用組成物を用いた、プラズマ処理済レジスト下層膜、プラズマ処理済レジスト下層膜の製造方法及び積層体を提供することを目的とする。
The properties required for the resist underlayer film include, for example, no intermixing with the resist film formed on the upper layer (being insoluble in a resist solvent), excellent etching resistance, and enhanced film hardness and density.
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and has an object to provide a composition for forming a resist underlayer film that is capable of forming a resist underlayer film having excellent etching resistance and increased film hardness and film density, as well as a plasma-treated resist underlayer film, a method for producing a plasma-treated resist underlayer film, and a laminate using the composition for forming a resist underlayer film.

 本発明者らは、上記の課題を解決する為、鋭意検討を行った結果、上記の課題を解決出来ることを見出し、以下の要旨を有する本発明を完成させた。 The inventors conducted extensive research to solve the above problems, and as a result, discovered that they could solve the above problems, leading to the completion of the present invention, which has the following gist:

 すなわち、本発明は以下の態様を包含するものである。
 [1] 下記式(1)で表される構造単位を含む樹脂(I)を含む、プラズマ処理済レジスト下層膜。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
(式(1)中、Cは、芳香族環を有する構造を表し、Dは、1つ以上の炭素原子を有する構造を表し、*は結合手を表す。)
 [2] 前記樹脂(I)が、前記式(1)における前記Cの前記芳香族環を構成する炭素原子と、前記Dの炭素原子との間に共有結合を生成する反応によって得られた樹脂である、[1]に記載のプラズマ処理済レジスト下層膜。
 [3] 前記樹脂(I)が、複合単位構造を有する樹脂(G)を含み、
 前記複合単位構造が、芳香族環を有する単位構造(A)と、1つ以上の炭素原子を有する単位構造(B)と、を有し、
 前記樹脂(G)が、前記単位構造(A)の前記芳香族環を構成する炭素原子と、前記単位構造(B)中の炭素原子との間に共有結合を生成する反応によって得られた樹脂であり、
 前記単位構造(A)が芳香族環を有する骨格を有し、前記骨格は、芳香族アミン骨格、含窒素芳香族複素環骨格、及び芳香族環に結合したヒドロキシ基を有する芳香族環骨格の少なくともいずれかの骨格である、[1]又は[2]に記載のプラズマ処理済レジスト下層膜。
 [4] ラマン分光分析によるGバンドとDバンドの強度比Ig/Idが0.1~10.0である、[1]から[3]のいずれかに記載のプラズマ処理済レジスト下層膜。
 [5] 膜密度が1.0~2.5g/cmである、[1]から[4]のいずれかに記載のプラズマ処理済レジスト下層膜。
 [6] 波長193nmにおける屈折率が1.3~2.5又は光学吸収係数が0.2~1.0であるか、波長633nmにおける屈折率が1.5~3.5又は光学吸収係数が0~0.2である、[1]から[5]のいずれかに記載のプラズマ処理済レジスト下層膜。
 [7] プラズマ処理前のプラズマ処理前レジスト下層膜の赤外分光法による炭素-炭素二重結合の吸収ピークのピーク面積に対し、プラズマ処理後のプラズマ処理済レジスト下層膜の赤外分光法による炭素-炭素二重結合の吸収ピークのピーク面積が1.01倍以上である、[1]から[6]のいずれかに記載のプラズマ処理済レジスト下層膜。
 [8] 弾性率が50GPa以上である、[1]から[7]のいずれかに記載のプラズマ処理済レジスト下層膜。
 [9] [1]から[8]のいずれかに記載のプラズマ処理済レジスト下層膜を形成するためのレジスト下層膜形成用組成物であって、前記樹脂(I)及び溶剤を含む、レジスト下層膜形成用組成物。
 [10] 前記溶剤が、ヒドロキシ基を有するカルボン酸、直鎖又は環式のアルキルケトン、環状ラクトン、アルキレングリコールモノアルキルエーテル、アルキレングリコールモノアルキルエーテルのモノカルボン酸エステル及びアルキレングリコールモノアルキルエーテルのアルコキシカルボン酸エステルからなる群より選択される少なくとも一種を含む、[9]に記載のレジスト下層膜形成用組成物。
 [11] 前記溶剤が、沸点160℃以上の溶剤を含む、[9]又は[10]に記載のレジスト下層膜形成用組成物。
 [12] 酸、その塩及び酸発生剤からなる群より選択される少なくとも一種を更に含む、[9]から[11]のいずれかに記載のレジスト下層膜形成用組成物。
 [13] 架橋剤を更に含む、[9]から[12]のいずれかに記載のレジスト下層膜形成用組成物。
 [14] 界面活性剤を更に含む、[9]から[13]のいずれかに記載のレジスト下層膜形成用組成物。
 [15] 半導体基板の上に、レジスト下層膜形成用組成物を用いて塗布膜を形成する工程と、
 前記塗布膜をプラズマ処理することにより、ラマン分光分析によるGバンドとDバンドの強度比Ig/Idが増加するか、赤外分光法による炭素-炭素二重結合の吸収ピークのピーク面積が増加するか、波長193nm若しくは波長633nmにおける屈折率が増加するか、又は波長193nmにおける光学吸収係数が減少する、プラズマ処理済レジスト下層膜を形成する工程とを含み、
 前記レジスト下層膜形成用組成物は、下記式(1)で表される構造単位を含む樹脂(I)及び溶剤を含む、プラズマ処理済レジスト下層膜の製造方法。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
(式(1)中、Cは、芳香族環を有する構造を表し、Dは、1つ以上の炭素原子を有する構造を表し、*は結合手を表す。)
 [16] 前記樹脂(I)が、前記式(1)における前記Cの前記芳香族環を構成する炭素原子と、前記Dの炭素原子との間に共有結合を生成する反応によって得られた樹脂である、[15]に記載のプラズマ処理済レジスト下層膜の製造方法。
 [17] 前記樹脂(I)が、複合単位構造を有する樹脂(G)を含み、
 前記複合単位構造が、芳香族環を有する単位構造(A)と、1つ以上の炭素原子を有する単位構造(B)と、を有し、
 前記樹脂(G)が、前記単位構造(A)の前記芳香族環を構成する炭素原子と、前記単位構造(B)中の炭素原子との間に共有結合を生成する反応によって得られた樹脂であり、
 前記単位構造(A)が芳香族環を有する骨格を有し、前記骨格は、芳香族アミン骨格、含窒素芳香族複素環骨格、及び芳香族環に結合したヒドロキシ基を有する芳香族環骨格の少なくともいずれかの骨格である、[15]又は[16]に記載のプラズマ処理済レジスト下層膜の製造方法。
 [18] プラズマ処理前のプラズマ処理前レジスト下層膜の前記強度比Ig/Idに対し、プラズマ処理後のプラズマ処理済レジスト下層膜の前記強度比Ig/Idが1.01倍以上である、[15]から[17]のいずれかに記載のプラズマ処理済レジスト下層膜の製造方法。
 [19] プラズマ処理前のプラズマ処理前レジスト下層膜の硬度に対し、プラズマ処理後のプラズマ処理済レジスト下層膜の硬度が1.01倍以上である、[15]から[18]のいずれかに記載のプラズマ処理済レジスト下層膜の製造方法。
 [20] プラズマ処理前のプラズマ処理前レジスト下層膜の膜密度に対し、プラズマ処理後のプラズマ処理済レジスト下層膜の膜密度が1.01倍以上である、[15]から[19]のいずれかに記載のプラズマ処理済レジスト下層膜の製造方法。
 [21] プラズマ処理前のプラズマ処理前レジスト下層膜の屈折率に対し、プラズマ処理後のプラズマ処理済レジスト下層膜の波長193nmにおける屈折率が1.01倍以上若しくはプラズマ処理前のプラズマ処理前レジスト下層膜の光学吸収係数に対し、プラズマ処理後のプラズマ処理済レジスト下層膜の波長193nmにおける光学吸収係数が0.99倍以下、又はプラズマ処理前のプラズマ処理前レジスト下層膜の屈折率に対し、プラズマ処理後のプラズマ処理済レジスト下層膜の波長633nmにおける屈折率が1.01倍以上である、[15]から[20]のいずれかに記載のプラズマ処理済レジスト下層膜の製造方法。
 [22] プラズマ処理前のプラズマ処理前レジスト下層膜の赤外分光法による炭素-炭素二重結合の吸収ピークのピーク面積に対し、プラズマ処理後のプラズマ処理済レジスト下層膜の赤外分光法による炭素-炭素二重結合の吸収ピークのピーク面積が1.01倍以上である、[15]から[21]のいずれかに記載のプラズマ処理済レジスト下層膜の製造方法。
 [23] プラズマ処理前のプラズマ処理前レジスト下層膜の弾性率に対し、プラズマ処理後のプラズマ処理済レジスト下層膜の弾性率が1.01倍以上である、[15]から[22]のいずれかに記載のプラズマ処理済レジスト下層膜の製造方法。
 [24] プラズマ処理前のプラズマ処理前レジスト下層膜のエッチング耐性に対し、プラズマ処理後のプラズマ処理済レジスト下層膜のエッチング耐性が1.01倍以上である、[15]から[23]のいずれかに記載のプラズマ処理済レジスト下層膜の製造方法。
 [25] 前記プラズマ処理に用いるガスが、少なくとも希ガス、窒素、及び水素を含む、[15]から[24]のいずれかに記載のプラズマ処理済レジスト下層膜の製造方法。
 [26] 前記プラズマ処理の後、前記プラズマ処理済レジスト下層膜が形成された前記半導体基板を400℃以上で焼成する工程を更に含む、[15]から[25]のいずれかに記載のプラズマ処理済レジスト下層膜の製造方法。
 [27] 半導体基板と、
 [1]から[8]のいずれかに記載のプラズマ処理済レジスト下層膜と、を備える積層体。 That is, the present invention includes the following aspects.
[1] A plasma-treated resist underlayer film comprising a resin (I) containing a structural unit represented by the following formula (1):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
(In formula (1), C represents a structure having an aromatic ring, D represents a structure having one or more carbon atoms, and * represents a bond.)
[2] The plasma-treated resist underlayer film according to [1], wherein the resin (I) is a resin obtained by a reaction to form a covalent bond between a carbon atom constituting the aromatic ring of the C in the formula (1) and a carbon atom of the D.
[3] The resin (I) contains a resin (G) having a composite unit structure,
the composite unit structure has a unit structure (A) having an aromatic ring and a unit structure (B) having one or more carbon atoms,
the resin (G) is a resin obtained by a reaction for forming a covalent bond between a carbon atom constituting the aromatic ring of the unit structure (A) and a carbon atom in the unit structure (B),
The plasma-treated resist underlayer film according to [1] or [2], wherein the unit structure (A) has a skeleton having an aromatic ring, and the skeleton is at least any one of an aromatic amine skeleton, a nitrogen-containing aromatic heterocyclic skeleton, and an aromatic ring skeleton having a hydroxy group bonded to the aromatic ring.
[4] The plasma-treated resist underlayer film according to any one of [1] to [3], wherein the intensity ratio Ig/Id of G band to D band as determined by Raman spectroscopy is 0.1 to 10.0.
[5] The plasma-treated resist underlayer film according to any one of [1] to [4], having a film density of 1.0 to 2.5 g/cm3.
[6] The plasma-treated resist underlayer film according to any one of [1] to [5], wherein the refractive index at a wavelength of 193 nm is 1.3 to 2.5 or the optical absorption coefficient is 0.2 to 1.0, or the refractive index at a wavelength of 633 nm is 1.5 to 3.5 or the optical absorption coefficient is 0 to 0.2.
[7] The plasma-treated resist underlayer film according to any one of [1] to [6], wherein the peak area of an absorption peak of a carbon-carbon double bond, as measured by infrared spectroscopy, of the plasma-treated resist underlayer film after the plasma treatment is 1.01 times or more larger than the peak area of an absorption peak of a carbon-carbon double bond, as measured by infrared spectroscopy, of the pre-plasma-treated resist underlayer film before the plasma treatment.
[8] The plasma-treated resist underlayer film according to any one of [1] to [7], having an elastic modulus of 50 GPa or more.
[9] A composition for forming a resist underlayer film for forming the plasma-treated resist underlayer film according to any one of [1] to [8], comprising the resin (I) and a solvent.
[10] The composition for forming a resist underlayer film according to [9], wherein the solvent contains at least one selected from the group consisting of a carboxylic acid having a hydroxy group, a linear or cyclic alkyl ketone, a cyclic lactone, an alkylene glycol monoalkyl ether, a monocarboxylic acid ester of an alkylene glycol monoalkyl ether, and an alkoxycarboxylic acid ester of an alkylene glycol monoalkyl ether.
[11] The composition for forming a resist underlayer film according to [9] or [10], wherein the solvent contains a solvent having a boiling point of 160° C. or higher.
[12] The composition for forming a resist underlayer film according to any one of [9] to [11], further comprising at least one selected from the group consisting of an acid, a salt thereof, and an acid generator.
[13] The composition for forming a resist underlayer film according to any one of [9] to [12], further comprising a crosslinking agent.
[14] The composition for forming a resist underlayer film according to any one of [9] to [13], further comprising a surfactant.
[15] A step of forming a coating film on a semiconductor substrate using a composition for forming a resist underlayer film;
and forming a plasma-treated resist underlayer film, in which the coating film is subjected to a plasma treatment to increase the intensity ratio Ig/Id of G band to D band as determined by Raman spectroscopy, increase the peak area of the absorption peak of a carbon-carbon double bond as determined by infrared spectroscopy, increase the refractive index at a wavelength of 193 nm or 633 nm, or decrease the optical absorption coefficient at a wavelength of 193 nm;
The composition for forming a resist underlayer film comprises a resin (I) having a structural unit represented by the following formula (1) and a solvent:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
(In formula (1), C represents a structure having an aromatic ring, D represents a structure having one or more carbon atoms, and * represents a bond.)
[16] The method for producing a plasma-treated resist underlayer film according to [15], wherein the resin (I) is a resin obtained by a reaction for forming a covalent bond between a carbon atom constituting the aromatic ring of the C in the formula (1) and a carbon atom of the D.
[17] The resin (I) contains a resin (G) having a composite unit structure,
the composite unit structure has a unit structure (A) having an aromatic ring and a unit structure (B) having one or more carbon atoms,
the resin (G) is a resin obtained by a reaction for forming a covalent bond between a carbon atom constituting the aromatic ring of the unit structure (A) and a carbon atom in the unit structure (B),
The method for producing a plasma-treated resist underlayer film according to [15] or [16], wherein the unit structure (A) has a skeleton having an aromatic ring, and the skeleton is at least any one of an aromatic amine skeleton, a nitrogen-containing aromatic heterocyclic skeleton, and an aromatic ring skeleton having a hydroxy group bonded to the aromatic ring.
[18] The method for producing a plasma-treated resist underlayer film according to any one of [15] to [17], wherein the intensity ratio Ig/Id of the plasma-treated resist underlayer film after the plasma treatment is 1.01 times or more relative to the intensity ratio Ig/Id of the pre-plasma-treated resist underlayer film before the plasma treatment.
[19] The method for producing a plasma-treated resist underlayer film according to any one of [15] to [18], wherein the hardness of the plasma-treated resist underlayer film after the plasma treatment is 1.01 times or more greater than the hardness of the pre-plasma-treated resist underlayer film before the plasma treatment.
[20] The method for producing a plasma-treated resist underlayer film according to any one of [15] to [19], wherein the film density of the plasma-treated resist underlayer film after the plasma treatment is 1.01 times or more higher than the film density of the pre-plasma-treated resist underlayer film before the plasma treatment.
[21] The method for producing a plasma-treated resist underlayer film according to any one of [15] to [20], wherein the refractive index of the plasma-treated resist underlayer film after the plasma treatment at a wavelength of 193 nm is 1.01 times or more relative to the refractive index of the pre-plasma-treated resist underlayer film before the plasma treatment, or the optical absorption coefficient of the plasma-treated resist underlayer film after the plasma treatment at a wavelength of 193 nm is 0.99 times or less relative to the optical absorption coefficient of the pre-plasma-treated resist underlayer film before the plasma treatment, or the refractive index of the plasma-treated resist underlayer film after the plasma treatment at a wavelength of 633 nm is 1.01 times or more relative to the refractive index of the pre-plasma-treated resist underlayer film before the plasma treatment.
[22] The method for producing a plasma-treated resist underlayer film according to any one of [15] to [21], wherein the peak area of an absorption peak of a carbon-carbon double bond, as determined by infrared spectroscopy, of the plasma-treated resist underlayer film after the plasma treatment is 1.01 times or more larger than the peak area of an absorption peak of a carbon-carbon double bond, as determined by infrared spectroscopy, of the pre-plasma-treated resist underlayer film before the plasma treatment.
[23] The method for producing a plasma-treated resist underlayer film according to any one of [15] to [22], wherein the elastic modulus of the plasma-treated resist underlayer film after the plasma treatment is 1.01 times or more greater than the elastic modulus of the pre-plasma-treated resist underlayer film before the plasma treatment.
[24] The method for producing a plasma-treated resist underlayer film according to any one of [15] to [23], wherein the etching resistance of the plasma-treated resist underlayer film after the plasma treatment is 1.01 times or more higher than the etching resistance of the pre-plasma-treated resist underlayer film before the plasma treatment.
[25] The method for producing a plasma-treated resist underlayer film according to any one of [15] to [24], wherein a gas used in the plasma treatment contains at least a rare gas, nitrogen, and hydrogen.
[26] The method for producing a plasma-treated resist underlayer film according to any one of [15] to [25], further comprising a step of baking the semiconductor substrate on which the plasma-treated resist underlayer film has been formed at 400° C. or higher after the plasma treatment.
[27] A semiconductor substrate;
A laminate comprising: a plasma-treated resist underlayer film according to any one of [1] to [8].

 本発明によれば、エッチング耐性に優れ、膜の硬度や膜の密度を高めたレジスト下層膜を形成可能なレジスト下層膜形成用組成物、並びに当該レジスト下層膜形成用組成物を用いた、プラズマ処理済レジスト下層膜、プラズマ処理済レジスト下層膜の製造方法及び積層体を提供できる。 The present invention provides a composition for forming a resist underlayer film that is capable of forming a resist underlayer film with excellent etching resistance and increased film hardness and density, as well as a plasma-treated resist underlayer film, a method for producing a plasma-treated resist underlayer film, and a laminate using the composition for forming a resist underlayer film.

[プラズマ処理済レジスト下層膜]
(樹脂(I))
 本発明のプラズマ処理済レジスト下層膜は、下記式(1)で表される構造単位を含む樹脂(I)を含む。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 式(1)中、Cは、芳香族環を有する構造を表し、Dは、1つ以上の炭素原子を有する構造を表し、*は結合手を表す。
 構造C、構造Dについては、後述する。 [Plasma-treated resist underlayer film]
(Resin (I))
The plasma-treated resist underlayer film of the present invention contains a resin (I) that includes a structural unit represented by the following formula (1).
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
In formula (1), C represents a structure having an aromatic ring, D represents a structure having one or more carbon atoms, and * represents a bond.
Structures C and D will be described later.

 樹脂(I)は、下記式(2)で表される構造単位を含んでいてもよい。
 式(2)中、X及びXは、それぞれ独立して、ROCH-基(Rはフェニル基、ナフチル基若しくはアントラセニル基で置換されていてもよく、酸素原子若しくはカルボニル基で中断されていてもよい、飽和若しくは不飽和の直鎖若しくは分岐のC-C20脂肪族炭化水素基、C-C20脂環式炭化水素基、水素原子又はこれらの混合である)を表し、*は結合手を表す。
The resin (I) may contain a structural unit represented by the following formula (2).
In formula (2), X1 and X2 each independently represent a ROCH2- group (R is a saturated or unsaturated linear or branched C1 - C20 aliphatic hydrocarbon group, a C3-C20 alicyclic hydrocarbon group, a hydrogen atom, or a mixture thereof, which may be substituted with a phenyl group, a naphthyl group, or an anthracenyl group and may be interrupted with an oxygen atom or a carbonyl group), and * represents a bond.

 一価の有機基であるRは、好ましくは、フェニル基若しくはナフチル基、アントラセニル基で置換されていてもよく、酸素原子若しくはカルボニル基で中断されていてもよい、飽和若しくは不飽和の直鎖若しくは分岐のC-C20脂肪族炭化水素基、C-C20脂環式炭化水素基、又はこれらの混合である。「混合」とは、単一の単位構造内に存在する複数のROCH-基が異なっていてもよいことを意味し、また、二以上の単位構造のそれぞれにおけるROCH-基が異なっていてもよいことをも意味する。 The monovalent organic group R is preferably a saturated or unsaturated, linear or branched C 1 -C 20 aliphatic hydrocarbon group, a C 3 -C 20 alicyclic hydrocarbon group, or a mixture thereof, which may be substituted with a phenyl group, a naphthyl group, or an anthracenyl group and may be interrupted with an oxygen atom or a carbonyl group. The term "mixed" means that the multiple ROCH 2 - groups present in a single unit structure may be different, and also means that the ROCH 2 - groups in two or more unit structures may be different.

 典型的な上記飽和脂肪族炭化水素基としては、直鎖又は分枝を有する炭素原子数1~20のアルキル基であり、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基、i-ブチル基、s-ブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、1-メチル-n-ブチル基、2-メチル-n-ブチル基、3-メチル-n-ブチル基、1,1-ジメチル-n-プロピル基、1,2-ジメチル-n-プロピル基、2,2-ジメチル-n-プロピル基、1-エチル-n-プロピル基、n-ヘキシル、1-メチル-n-ペンチル基、2-メチル-n-ペンチル基、3-メチル-n-ペンチル基、4-メチル-n-ペンチル基、1,1-ジメチル-n-ブチル基、1,2-ジメチル-n-ブチル基、1,3-ジメチル-n-ブチル基、2,2-ジメチル-n-ブチル基、2,3-ジメチル-n-ブチル基、3,3-ジメチル-n-ブチル基、1-エチル-n-ブチル基、2-エチル-n-ブチル基、1,1,2-トリメチル-n-プロピル基、1,2,2-トリメチル-n-プロピル基、1-エチル-1-メチル-n-プロピル基、1-エチル-2-メチル-n-プロピル基、及び1-メトキシ-2-プロピル基等が挙げられる。 Typical examples of the saturated aliphatic hydrocarbon group include linear or branched alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms, such as methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, n-butyl, i-butyl, s-butyl, t-butyl, n-pentyl, 1-methyl-n-butyl, 2-methyl-n-butyl, 3-methyl-n-butyl, 1,1-dimethyl-n-propyl, 1,2-dimethyl-n-propyl, 2,2-dimethyl-n-propyl, 1-ethyl-n-propyl, n-hexyl, 1-methyl-n-pentyl, and 2-methyl-n-pentyl. , 3-methyl-n-pentyl group, 4-methyl-n-pentyl group, 1,1-dimethyl-n-butyl group, 1,2-dimethyl-n-butyl group, 1,3-dimethyl-n-butyl group, 2,2-dimethyl-n-butyl group, 2,3-dimethyl-n-butyl group, 3,3-dimethyl-n-butyl group, 1-ethyl-n-butyl group, 2-ethyl-n-butyl group, 1,1,2-trimethyl-n-propyl group, 1,2,2-trimethyl-n-propyl group, 1-ethyl-1-methyl-n-propyl group, 1-ethyl-2-methyl-n-propyl group, and 1-methoxy-2-propyl group.

 また、環状アルキル基を用いることもでき、例えば、炭素原子数3~20の環状アルキル基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、1-メチル-シクロプロピル基、2-メチル-シクロプロピル基、シクロペンチル基、1-メチル-シクロブチル基、2-メチル-シクロブチル基、3-メチル-シクロブチル基、1,2-ジメチル-シクロプロピル基、2,3-ジメチル-シクロプロピル基、1-エチル-シクロプロピル基、2-エチル-シクロプロピル基、シクロヘキシル基、1-メチル-シクロペンチル基、2-メチル-シクロペンチル基、3-メチル-シクロペンチル基、1-エチル-シクロブチル基、2-エチル-シクロブチル基、3-エチル-シクロブチル基、1,2-ジメチル-シクロブチル基、1,3-ジメチル-シクロブチル基、2,2-ジメチル-シクロブチル基、2,3-ジメチル-シクロブチル基、2,4-ジメチル-シクロブチル基、3,3-ジメチル-シクロブチル基、1-n-プロピル-シクロプロピル基、2-n-プロピル-シクロプロピル基、1-i-プロピル-シクロプロピル基、2-i-プロピル-シクロプロピル基、1,2,2-トリメチル-シクロプロピル基、1,2,3-トリメチル-シクロプロピル基、2,2,3-トリメチル-シクロプロピル基、1-エチル-2-メチル-シクロプロピル基、2-エチル-1-メチル-シクロプロピル基、2-エチル-2-メチル-シクロプロピル基及び2-エチル-3-メチル-シクロプロピル基等が挙げられる。 Cyclic alkyl groups can also be used. For example, cyclic alkyl groups having 3 to 20 carbon atoms include cyclopropyl, cyclobutyl, 1-methylcyclopropyl, 2-methylcyclopropyl, cyclopentyl, 1-methylcyclobutyl, 2-methylcyclobutyl, 3-methylcyclobutyl, 1,2-dimethylcyclopropyl, 2,3-dimethylcyclopropyl, 1-ethylcyclopropyl, 2-ethylcyclopropyl, cyclohexyl, 1-methylcyclopentyl, 2-methylcyclopentyl, 3-methylcyclopentyl, 1-ethylcyclobutyl, 2-ethylcyclobutyl, 3-ethyl ...,3-dimethylcyclopropyl, 2,3-dimethylcyclopropyl, 2,3-dimethylcyclopropyl, 2,3-dimethylcyclopropyl, 2,3-dimethylcyclopropyl, 2,3-dimethylcyclopropyl, 2,3-dimethylcyclopropyl, 2,3-dimethylcyclopropyl, 2,3-dimethylcyclopropyl, 2,3-dimethylcyclopropyl, 2,3-dimethylcyclopropyl, 2,3-dimethylcyclopropyl, 2,3-dimethylcyclopropyl, 2,3-dimethylcyclopropyl, 2,3-dimethylcyclopropyl, 2,3-dimethylcyclopropyl, 2,3-dimethylcyclopropyl, 2,3-dimethylcyclopropyl, 2,3 Examples of the cyclobutyl group include 1,3-dimethyl-cyclobutyl group, 2,2-dimethyl-cyclobutyl group, 2,3-dimethyl-cyclobutyl group, 2,4-dimethyl-cyclobutyl group, 3,3-dimethyl-cyclobutyl group, 1-n-propyl-cyclopropyl group, 2-n-propyl-cyclopropyl group, 1-i-propyl-cyclopropyl group, 2-i-propyl-cyclopropyl group, 1,2,2-trimethyl-cyclopropyl group, 1,2,3-trimethyl-cyclopropyl group, 2,2,3-trimethyl-cyclopropyl group, 1-ethyl-2-methyl-cyclopropyl group, 2-ethyl-1-methyl-cyclopropyl group, 2-ethyl-2-methyl-cyclopropyl group, and 2-ethyl-3-methyl-cyclopropyl group.

 典型的な上記不飽和脂肪族炭化水素基としては、炭素原子数2~20のアルケニル基であり、例えば、エテニル基、1-プロペニル基、2-プロペニル基、1-メチル-1-エテニル基、1-ブテニル基、2-ブテニル基、3-ブテニル基、2-メチル-1-プロペニル基、2-メチル-2-プロペニル基、1-エチルエテニル基、1-メチル-1-プロペニル基、1-メチル-2-プロペニル基、1-ペンテニル基、2-ペンテニル基、3-ペンテニル基、4-ペンテニル基、1-n-プロピルエテニル基、1-メチル-1-ブテニル基、1-メチル-2-ブテニル基、1-メチル-3-ブテニル基、2-エチル-2-プロペニル基、2-メチル-1-ブテニル基、2-メチル-2-ブテニル基、2-メチル-3-ブテニル基、3-メチル-1-ブテニル基、3-メチル-2-ブテニル基、3-メチル-3-ブテニル基、1,1-ジメチル-2-プロペニル基、1-i-プロピルエテニル基、1,2-ジメチル-1-プロペニル基、1,2-ジメチル-2-プロペニル基、1-シクロペンテニル基、2-シクロペンテニル基、3-シクロペンテニル基、1-ヘキセニル基、2-ヘキセニル基、3-ヘキセニル基、4-ヘキセニル基、5-ヘキセニル基、1-メチル-1-ペンテニル基、1-メチル-2-ペンテニル基、1-メチル-3-ペンテニル基、1-メチル-4-ペンテニル基、1-n-ブチルエテニル基、2-メチル-1-ペンテニル基、2-メチル-2-ペンテニル基、2-メチル-3-ペンテニル基、2-メチル-4-ペンテニル基、2-n-プロピル-2-プロペニル基、3-メチル-1-ペンテニル基、3-メチル-2-ペンテニル基、3-メチル-3-ペンテニル基、3-メチル-4-ペンテニル基、3-エチル-3-ブテニル基、4-メチル-1-ペンテニル基、4-メチル-2-ペンテニル基、4-メチル-3-ペンテニル基、4-メチル-4-ペンテニル基、1,1-ジメチル-2-ブテニル基、1,1-ジメチル-3-ブテニル基、1,2-ジメチル-1-ブテニル基、1,2-ジメチル-2-ブテニル基、1,2-ジメチル-3-ブテニル基、1-メチル-2-エチル-2-プロペニル基、1-s-ブチルエテニル基、1,3-ジメチル-1-ブテニル基、1,3-ジメチル-2-ブテニル基、1,3-ジメチル-3-ブテニル基、1-i-ブチルエテニル基、2,2-ジメチル-3-ブテニル基、2,3-ジメチル-1-ブテニル基、2,3-ジメチル-2-ブテニル基、2,3-ジメチル-3-ブテニル基、2-i-プロピル-2-プロペニル基、3,3-ジメチル-1-ブテニル基、1-エチル-1-ブテニル基、1-エチル-2-ブテニル基、1-エチル-3-ブテニル基、1-n-プロピル-1-プロペニル基、1-n-プロピル-2-プロペニル基、2-エチル-1-ブテニル基、2-エチル-2-ブテニル基、2-エチル-3-ブテニル基、1,1,2-トリメチル-2-プロペニル基、1-t-ブチルエテニル基、1-メチル-1-エチル-2-プロペニル基、1-エチル-2-メチル-1-プロペニル基、1-エチル-2-メチル-2-プロペニル基、1-i-プロピル-1-プロペニル基、1-i-プロピル-2-プロペニル基、1-メチル-2-シクロペンテニル基、1-メチル-3-シクロペンテニル基、2-メチル-1-シクロペンテニル基、2-メチル-2-シクロペンテニル基、2-メチル-3-シクロペンテニル基、2-メチル-4-シクロペンテニル基、2-メチル-5-シクロペンテニル基、2-メチレン-シクロペンチル基、3-メチル-1-シクロペンテニル基、3-メチル-2-シクロペンテニル基、3-メチル-3-シクロペンテニル基、3-メチル-4-シクロペンテニル基、3-メチル-5-シクロペンテニル基、3-メチレン-シクロペンチル基、1-シクロヘキセニル基、2-シクロヘキセニル基及び3-シクロヘキセニル基等が挙げられる。 Typical unsaturated aliphatic hydrocarbon groups are alkenyl groups having 2 to 20 carbon atoms, such as ethenyl, 1-propenyl, 2-propenyl, 1-methyl-1-ethenyl, 1-butenyl, 2-butenyl, 3-butenyl, 2-methyl-1-propenyl, 2-methyl-2-propenyl, 1-ethylethenyl, 1-methyl-1-propenyl, 1-methyl-2-propenyl, 1-pentenyl, 2-pentenyl, 3-pentenyl, 2 ... a 4-pentenyl group, a 1-n-propylethenyl group, a 1-methyl-1-butenyl group, a 1-methyl-2-butenyl group, a 1-methyl-3-butenyl group, a 2-ethyl-2-propenyl group, a 2-methyl-1-butenyl group, a 2-methyl-2-butenyl group, a 2-methyl-3-butenyl group, a 3-methyl-1-butenyl group, a 3-methyl-2-butenyl group, a 3-methyl-3-butenyl group, a 1,1-dimethyl-2-propenyl group, a 1-i-propylethenyl group, a 1,2-dimethyl ethyl-1-propenyl group, 1,2-dimethyl-2-propenyl group, 1-cyclopentenyl group, 2-cyclopentenyl group, 3-cyclopentenyl group, 1-hexenyl group, 2-hexenyl group, 3-hexenyl group, 4-hexenyl group, 5-hexenyl group, 1-methyl-1-pentenyl group, 1-methyl-2-pentenyl group, 1-methyl-3-pentenyl group, 1-methyl-4-pentenyl group, 1-n-butylethenyl group, 2-methyl-1-pentenyl group, 2-methyl -2-pentenyl group, 2-methyl-3-pentenyl group, 2-methyl-4-pentenyl group, 2-n-propyl-2-propenyl group, 3-methyl-1-pentenyl group, 3-methyl-2-pentenyl group, 3-methyl-3-pentenyl group, 3-methyl-4-pentenyl group, 3-ethyl-3-butenyl group, 4-methyl-1-pentenyl group, 4-methyl-2-pentenyl group, 4-methyl-3-pentenyl group, 4-methyl-4-pentenyl group, 1,1-dimethyl-2-butenyl group, nyl group, 1,1-dimethyl-3-butenyl group, 1,2-dimethyl-1-butenyl group, 1,2-dimethyl-2-butenyl group, 1,2-dimethyl-3-butenyl group, 1-methyl-2-ethyl-2-propenyl group, 1-s-butylethenyl group, 1,3-dimethyl-1-butenyl group, 1,3-dimethyl-2-butenyl group, 1,3-dimethyl-3-butenyl group, 1-i-butylethenyl group, 2,2-dimethyl-3-butenyl group, 2,3-dimethyl-1-butenyl group, 2,3-dimethyl-2-butenyl group, 2,3-dimethyl-3-butenyl group, 2-i-propyl-2-propenyl group, 3,3-dimethyl-1-butenyl group, 1-ethyl-1-butenyl group, 1-ethyl-2-butenyl group, 1-ethyl-3-butenyl group, 1-n-propyl-1-propenyl group, 1-n-propyl-2-propenyl group, 2-ethyl-1-butenyl group, 2-ethyl-2-butenyl group, 2-ethyl-3-butenyl group, 1,1,2-trimethyl-2-propenyl group, a 1-tert-butylethenyl group, a 1-methyl-1-ethyl-2-propenyl group, a 1-ethyl-2-methyl-1-propenyl group, a 1-ethyl-2-methyl-2-propenyl group, a 1-i-propyl-1-propenyl group, a 1-i-propyl-2-propenyl group, a 1-methyl-2-cyclopentenyl group, a 1-methyl-3-cyclopentenyl group, a 2-methyl-1-cyclopentenyl group, a 2-methyl-2-cyclopentenyl group, a 2-methyl-3-cyclopentenyl group, a Examples include a 2-methyl-4-cyclopentenyl group, a 2-methyl-5-cyclopentenyl group, a 2-methylene-cyclopentyl group, a 3-methyl-1-cyclopentenyl group, a 3-methyl-2-cyclopentenyl group, a 3-methyl-3-cyclopentenyl group, a 3-methyl-4-cyclopentenyl group, a 3-methyl-5-cyclopentenyl group, a 3-methylene-cyclopentyl group, a 1-cyclohexenyl group, a 2-cyclohexenyl group, and a 3-cyclohexenyl group.

 上記飽和脂肪族炭化水素基、不飽和脂肪族炭化水素基、環状アルキル基は、酸素原子及び/又はカルボニル基で一度又は二度以上中断されていてもよい。 The above-mentioned saturated aliphatic hydrocarbon groups, unsaturated aliphatic hydrocarbon groups, and cyclic alkyl groups may be interrupted once or more than once by oxygen atoms and/or carbonyl groups.

 樹脂(I)は、メトキシメチル基を有し、フェノール性水酸基を有してもよい化合物と、メトキシメチル基と反応してメトキシメチル基以外のROCH-基(Rは一価の有機基、水素原子又はこれらの混合である)を与える化合物と、必要に応じて、連結基となる官能基を含む化合物(例、アルデヒド、ケトン、ROCH-Ar-CHOR(Rは一価の有機基、水素原子又はこれらの混合である))とを、酸触媒(例、スルホン酸化合物)の存在下で重合反応させることにより合成することができる。 Resin (I) can be synthesized by polymerizing a compound having a methoxymethyl group and optionally having a phenolic hydroxyl group, a compound that reacts with the methoxymethyl group to give a ROCH 2 - group other than a methoxymethyl group (R is a monovalent organic group, a hydrogen atom or a mixture of these), and, if necessary, a compound containing a functional group that can serve as a linking group (e.g., an aldehyde, a ketone, ROCH 2 -Ar-CH 2 OR (R is a monovalent organic group, a hydrogen atom or a mixture of these)) in the presence of an acid catalyst (e.g., a sulfonic acid compound).

 樹脂(I)の合成に用いられる、メトキシメチル基を有し、フェノール性水酸基を有してもよい化合物としては、例えば、3,3’,5,5’-テトラメトキシメチル-4,4’-ジヒドロキシビフェニルが挙げられる。 An example of a compound having a methoxymethyl group and optionally having a phenolic hydroxyl group that is used in the synthesis of resin (I) is 3,3',5,5'-tetramethoxymethyl-4,4'-dihydroxybiphenyl.

 樹脂(I)は、以下で説明する樹脂(G)を包含する。
 樹脂(I)における構造Cは、樹脂(G)における単位構造(A)に相当し、樹脂(I)における構造Dは、樹脂(G)における単位構造(B)に相当する。
 以下、樹脂(G)について説明する。
Resin (I) includes resin (G) described below.
Structure C in resin (I) corresponds to unit structure (A) in resin (G), and structure D in resin (I) corresponds to unit structure (B) in resin (G).
The resin (G) will be described below.

<樹脂(G)>
 樹脂(G)は、複合単位構造を有する。
 複合単位構造は、芳香族環を有する単位構造(A)と、1つ以上の炭素原子を有する単位構造(B)とを有する。
 樹脂(G)は、単位構造(A)の芳香族環を構成する炭素原子と、単位構造(B)中の炭素原子との間に共有結合を生成する反応によって得られた樹脂であることが好ましい。
 本明細書において樹脂(G)を、「ノボラック樹脂」と称することがある。
<Resin (G)>
The resin (G) has a composite unit structure.
The composite unit structure has a unit structure (A) having an aromatic ring and a unit structure (B) having one or more carbon atoms.
The resin (G) is preferably a resin obtained by a reaction forming a covalent bond between a carbon atom constituting the aromatic ring of the unit structure (A) and a carbon atom in the unit structure (B).
In this specification, resin (G) may be referred to as a "novolak resin."

 単位構造(A)は、例えば、芳香族環を構成する酸素原子、芳香族環を構成する硫黄原子、芳香族環に結合した酸素原子、芳香族環を構成する窒素原子、及び芳香族環に結合した窒素原子の少なくともいずれかを有する。
 単位構造(A)は、例えば、芳香族環を構成する原子及び芳香族環に結合した原子として、ヘテロ原子を有しない。
The unit structure (A) has, for example, at least one of an oxygen atom constituting an aromatic ring, a sulfur atom constituting an aromatic ring, an oxygen atom bonded to an aromatic ring, a nitrogen atom constituting an aromatic ring, and a nitrogen atom bonded to an aromatic ring.
The unit structure (A) does not have a heteroatom, for example, as an atom constituting an aromatic ring or an atom bonded to the aromatic ring.

 単位構造(B)は、例えば、アルデヒド化合物、又はアルデヒド等価体に由来する単位構造である。
 アルデヒド等価体とは、芳香族環との共有結合を可能とする有機化合物であって、ケトン基;アセタール基;ケタール基;二級若しくは三級炭素原子に結合する水酸基若しくはアルコキシ基;アルキルアリール基のα位炭素原子に結合する水酸基、アルコキシ基若しくはハロ基;又は炭素-炭素不飽和結合を有する有機化合物である。
The unit structure (B) is, for example, a unit structure derived from an aldehyde compound or an aldehyde equivalent.
An aldehyde equivalent is an organic compound capable of covalently bonding with an aromatic ring, and is an organic compound having a ketone group; an acetal group; a ketal group; a hydroxyl group or an alkoxy group bonded to a secondary or tertiary carbon atom; a hydroxyl group, an alkoxy group or a halo group bonded to the α-carbon atom of an alkylaryl group; or a carbon-carbon unsaturated bond.

[I.用語の定義]
 本明細書において、本願発明の一態様であるノボラック樹脂に関する主な用語の定義について以下、説明する。個別に特段の記載がない限り、ノボラック樹脂に関しては以下の各用語の定義が適用される。
I. Definitions of Terms
In this specification, the definitions of main terms related to the novolac resin, which is one embodiment of the present invention, are explained below. Unless otherwise specified, the following definitions of each term apply to the novolac resin.

(I-1)「ノボラック樹脂」
 「ノボラック樹脂」とは、狭義のフェノール・ホルムアルデヒド樹脂(いわゆるノボラック型フェノール樹脂)やアニリン・ホルムアルデヒド樹脂(いわゆるノボラック型アニリン樹脂)のみならず、一般に酸触媒の存在下あるいはそれと同等な反応条件下で、芳香族環との共有結合を可能とする官能基[例えば、アルデヒド基;ケトン基;アセタール基;ケタール基;二級若しくは三級炭素原子に結合する水酸基若しくはアルコキシ基;アルキルアリール基のα位炭素原子(ベンジル位炭素原子など)に結合する水酸基、アルコキシ基若しくはハロ基;ジビニルベンゼンやジシクロペンタジエンなどの炭素-炭素不飽和結合など]を有する有機化合物と、芳香族環を有する化合物(好ましくは芳香族環を構成する原子、又は芳香族環に結合する原子として、酸素原子、窒素原子、及び硫黄原子などのヘテロ原子を有する)中の芳香族環との共有結合形成(置換反応、付加反応、縮合反応或いは付加縮合反応など)により形成される樹脂を広く包含する広義の意味で用いられる。
(I-1) "Novolac resin"
The term "novolac resin" is used in a broad sense to include not only phenol-formaldehyde resins (so-called novolac-type phenolic resins) and aniline-formaldehyde resins (so-called novolac-type aniline resins) in the narrow sense, but also resins formed by forming a covalent bond (substitution reaction, addition reaction, condensation reaction, addition-condensation reaction, etc.) between an organic compound having a functional group capable of forming a covalent bond with an aromatic ring [e.g., an aldehyde group; a ketone group; an acetal group; a ketal group; a hydroxyl group or an alkoxy group bonded to a secondary or tertiary carbon atom; a hydroxyl group, an alkoxy group or a halo group bonded to an α-position carbon atom (e.g., a benzylic carbon atom) of an alkylaryl group; a carbon-carbon unsaturated bond such as in divinylbenzene or dicyclopentadiene] and an aromatic ring in a compound having an aromatic ring (preferably having heteroatoms such as oxygen atoms, nitrogen atoms, and sulfur atoms as atoms constituting the aromatic ring or atoms bonded to the aromatic ring) in the presence of an acid catalyst or under reaction conditions equivalent thereto.

 従って、本願明細書にいうノボラック樹脂は、前記官能基に由来する炭素原子(「連結炭素原子」と呼ぶ場合がある)を含む有機化合物が、連結炭素原子を介して芳香族環を有する化合物中の芳香族環と共有結合を形成することにより、芳香族環を有する複数の化合物を連結して樹脂を形成している。 Therefore, the novolak resin referred to in this specification is a resin formed by linking multiple compounds having aromatic rings together, with an organic compound containing a carbon atom derived from the functional group (sometimes referred to as a "linking carbon atom") forming a covalent bond with an aromatic ring in a compound having an aromatic ring via the linking carbon atom.

 本明細書では、「ノボラック樹脂」を構成する単位構造として、単位構造(A)、及び単位構造(B)の用語を用いている。単位構造(A)は芳香族環を有する化合物に由来する単位構造である。単位構造(B)は単位構造(A)の芳香族環との共有結合を可能とする官能基を有する化合物に由来する単位構造である。 In this specification, the terms unit structure (A) and unit structure (B) are used to refer to the unit structures that make up "novolac resin." Unit structure (A) is a unit structure derived from a compound that has an aromatic ring. Unit structure (B) is a unit structure derived from a compound that has a functional group that allows for covalent bonding with the aromatic ring of unit structure (A).

(I-2)「残基」
 「残基」とは、炭素原子またはヘテロ原子(窒素原子、酸素原子、硫黄原子など)に結合する水素原子を結合手に置き換えた有機基を指し、一価基であっても多価基であってもよい。たとえば、1つの水素原子を1つの結合手で置き換えれば一価の有機基となり、2つの水素原子を結合手に置き換えれば二価の有機基となる。
(I-2) "Residue"
The term "residue" refers to an organic group in which a hydrogen atom bonded to a carbon atom or a heteroatom (such as a nitrogen atom, an oxygen atom, or a sulfur atom) is replaced with a bond, and may be a monovalent or polyvalent group. For example, if one hydrogen atom is replaced with one bond, it becomes a monovalent organic group, and if two hydrogen atoms are replaced with bonds, it becomes a divalent organic group.

(I-3)「芳香族環」(芳香族基、アリール基、アリーレン基)
 「芳香族環」とは、芳香族炭化水素環、芳香族複素環、及びそれらの残基[「芳香族基」、「アリール基」(一価の基の場合)又は「アリーレン基」(二価の基の場合)と呼ぶ場合もある]を包含する概念であり、単環式(芳香族単環)のみならず多環式(芳香族多環)も包含するものとする。多環式の場合、少なくとも一つの単環は芳香族単環であるが、該芳香族単環と縮合環を形成する残りの単環は単環式複素環(複素単環)でも、単環脂環式炭化水素(脂環式単環)でもよい。
 本明細書において、ヘテロアリール基は、アリール基に含まれる。ヘテロアリーレン基は、アリーレン基に含まれる。
(I-3) "Aromatic ring" (aromatic group, aryl group, arylene group)
The term "aromatic ring" refers to a concept that includes aromatic hydrocarbon rings, aromatic heterocycles, and residues thereof (sometimes called "aromatic groups,""arylgroups" (in the case of monovalent groups), or "arylene groups" (in the case of divalent groups)), and includes not only monocyclic (aromatic monocycles) but also polycyclic (aromatic polycycles). In the case of polycyclic rings, at least one monocycle is an aromatic monocycle, but the remaining monocycles that form a condensed ring with the aromatic monocycle may be a monocyclic heterocycle (heteromonocycle) or a monocyclic alicyclic hydrocarbon (alicyclic monocycle).
In this specification, a heteroaryl group is included in an aryl group, and a heteroarylene group is included in an arylene group.

 芳香族環としては、ベンゼン、インデン、ナフタレン、アズレン、スチレン、トルエン、キシレン、メシチレン、クメン、アントラセン、フェナントレン、トリフェニレン、ベンゾアントラセン、ピレン、クリセン、フルオレン、ビフェニル、コランヌレン、ペリレン、フルオランテン、ベンゾ[k]フルオランテン、ベンゾ[b]フルオランテン、ベンゾ[ghi]ペリレン、コロネン、ジベンゾ[g,p]クリセン、アセナフチレン、アセナフテン、ナフタセン、ペンタセン、シクロオクタテトラエン等の芳香族炭化水素環、より典型的にはベンゼン、ナフタレン、アントラセン、ピレンなどの芳香族炭化水素環や;フラン、ピラン、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、チオフェン、ピロール、N-アルキルピロール、N-アリールピロール、イミダゾール、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、トリアジン、チアゾール、インドール、フェニルインドール、ビスインドールフルオレン、ビスインドールベンゾフルオレン、ビスインドールジベンゾフルオレン、プリン、キノリン、イソキノリン、クロメン、チアントレン、フェノチアジン、フェノキサジン、キサンテン、アクリジン、フェナジン、カルバゾール、インドロカルバゾール等の芳香族複素環、より典型的には、フラン、チオフェン、ピロール、インドール、フェニルインドール、ビスインドールフルオレン、フェノチアジン、カルバゾール、インドロカルバゾールが挙げられるが、これらに限定されるものではない。 Aromatic rings include aromatic hydrocarbon rings such as benzene, indene, naphthalene, azulene, styrene, toluene, xylene, mesitylene, cumene, anthracene, phenanthrene, triphenylene, benzoanthracene, pyrene, chrysene, fluorene, biphenyl, corannulene, perylene, fluoranthene, benzo[k]fluoranthene, benzo[b]fluoranthene, benzo[ghi]perylene, coronene, dibenzo[g,p]chrysene, acenaphthylene, acenaphthene, naphthacene, pentacene, and cyclooctatetraene, more typically aromatic hydrocarbon rings such as benzene, naphthalene, anthracene, and pyrene; and furan, pyran, pyridine, pyrimidine, pyrazine, thiophene, and pyridine. aromatic heterocycles such as pyrrole, N-alkylpyrrole, N-arylpyrrole, imidazole, pyridine, pyrimidine, pyrazine, triazine, thiazole, indole, phenylindole, bisindolefluorene, bisindolebenzofluorene, bisindoledibenzofluorene, purine, quinoline, isoquinoline, chromene, thianthrene, phenothiazine, phenoxazine, xanthene, acridine, phenazine, carbazole, and indolocarbazole, and more typically, furan, thiophene, pyrrole, indole, phenylindole, bisindolefluorene, phenothiazine, carbazole, and indolocarbazole, but are not limited thereto.

 芳香族環(たとえばベンゼン環、ナフタレン環など)は任意に置換基を有していてもよいが、係る置換基としては、例えば、以下の原子及び基が挙げられる。
 ・ハロゲン原子
 ・炭化水素鎖の途中で酸素原子により一回以上中断されていてもよい、飽和又は不飽和の直鎖、分枝又は環状の炭化水素基(-R)(炭化水素鎖の途中で酸素原子により一回以上中断されていてもよい、アルキル基、アルケニル基、及びアルキニル基(例えば、プロパルギル基)、並びにアリール基などを包含する。)、
 ・-OR(ここでRは前記炭化水素基-Rを表す。)
 ・アリールオキシ基
 ・-NH、-NHR若しくは-NR(2つのRは互いに同じでも異なっていてもよい。)、ここでRは前記炭化水素基-Rを表す。
 ・水酸基
 ・ヒドロキシアルキル基
 ・カルボキシ基
 ・ホルミル基
 ・シアノ基
 ・ニトロ基
 ・エステル基(例えば、-COR若しくは-OCOR、ここでRは前記炭化水素基-Rを表す。)
 ・アミド基[例えば、-NHCOR、-CONHR、-NRCOR(2つのRは互いに同じでも異なっていてもよい。)若しくは-CONR(2つのRは互いに同じでも異なっていてもよい。)、ここでRは前記炭化水素基-Rを表す。]
 ・スルホニル含有基(例えば、-SOR、ここでRは前記炭化水素基-Rまたは水酸基-OHを表す。)
 ・チオール基(-SH)
 ・スルフィド含有基(-SR、ここでRは前記炭化水素基-Rを表す。)
 ・エーテル結合を含む有機基[R11-O-R11(R11は各々独立にメチル基、エチル基等の炭素原子数1~6のアルキル基や、フェニル基、ナフチル基、アントラニル基、ピレニル基などのアリール基を示す。)で示されるエーテル化合物の残基;例えば、メトキシ基、エトキシ基、フェノキシ基を含むエーテル結合を含む有機基]
The aromatic ring (eg, benzene ring, naphthalene ring, etc.) may have an arbitrary substituent, and such substituents include, for example, the following atoms and groups.
- a halogen atom - a saturated or unsaturated linear, branched or cyclic hydrocarbon group (-R a ) which may be interrupted one or more times by an oxygen atom in the middle of the hydrocarbon chain (including alkyl groups, alkenyl groups, and alkynyl groups (e.g., propargyl groups), and aryl groups, which may be interrupted one or more times by an oxygen atom in the middle of the hydrocarbon chain),
-OR (wherein R represents the hydrocarbon group -R a ).
Aryloxy group -NH 2 , -NHR or -NR 2 (wherein the two R's may be the same or different), where R represents the above-mentioned hydrocarbon group -R a .
- Hydroxyl group - Hydroxyalkyl group - Carboxy group - Formyl group - Cyano group - Nitro group - Ester group (for example, -CO 2 R or -OCOR, where R represents the hydrocarbon group -R a ).
an amide group [for example, -NHCOR, -CONHR, -NRCOR (wherein the two R's may be the same or different), or -CONR 2 (wherein the two R's may be the same or different), where R represents the hydrocarbon group -R a ];
sulfonyl-containing groups (e.g., -SO 2 R, where R represents the hydrocarbon group -R a or a hydroxyl group -OH);
Thiol group (-SH)
A sulfide-containing group (-SR, where R represents the hydrocarbon group -R a ).
an organic group containing an ether bond [a residue of an ether compound represented by R 11 -O-R 11 (wherein each R 11 independently represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, such as a methyl group or an ethyl group, or an aryl group, such as a phenyl group, a naphthyl group, an anthranyl group or a pyrenyl group); for example, an organic group containing an ether bond, such as a methoxy group, an ethoxy group or a phenoxy group]

 「芳香族環」には、更に、1又は複数の芳香族環(ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、ピレンなど)と、1又は複数の脂肪族環若しくは複素環との縮合環を有する有機基も含まれる。そして、ここにいう脂肪族環としては、シクロブタン、シクロブテン、シクロペンタン、シクロペンテン、シクロヘキサン、シクロヘキセン、メチルシクロヘキサン、メチルシクロヘキセン、シクロヘプタン、シクロヘプテンを例示でき、複素環としては、フラン、チオフェン、ピロール、イミダゾール、ピラン、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、ピロリジン、ピペリジン、ピペラジン、モルホリンを例示できる。 "Aromatic ring" also includes organic groups having one or more condensed rings of aromatic rings (such as benzene, naphthalene, anthracene, and pyrene) with one or more aliphatic or heterocyclic rings. Examples of aliphatic rings include cyclobutane, cyclobutene, cyclopentane, cyclopentene, cyclohexane, cyclohexene, methylcyclohexane, methylcyclohexene, cycloheptane, and cycloheptene, and examples of heterocyclic rings include furan, thiophene, pyrrole, imidazole, pyran, pyridine, pyrimidine, pyrazine, pyrrolidine, piperidine, piperazine, and morpholine.

 「芳香族環」は、2つ以上の芳香族環が二価の連結基で連結された構造を有する有機基でもよい。二価の連結基としては、例えば、アルキレン基、アリーレン基、-NH-、-NHCO-、-O-、-COO-、-CO-、-S-、-SS-、-SO-などが挙げられる。また、二価の連結基としては、前述した芳香族環の任意の置換基から水素原子を一つ除いた二価の基であってもよい。 The "aromatic ring" may be an organic group having a structure in which two or more aromatic rings are linked by a divalent linking group. Examples of the divalent linking group include an alkylene group, an arylene group, -NH-, -NHCO-, -O-, -COO-, -CO-, -S-, -SS-, and -SO 2 -. The divalent linking group may also be a divalent group obtained by removing one hydrogen atom from any of the substituents of the aromatic ring described above.

(I-4)「複素環」
 「複素環」は、脂肪族複素環と芳香族複素環の両方を包含し、単環式(複素単環)のみならず多環式(複素多環)も包含する概念とする。多環式の場合、少なくとも一つの単環は複素単環であるが、残りの単環は芳香族炭化水素単環でも、脂環式単環でもよい。芳香族複素環としては、前記(I-3)の例示を参照できる。前記(I-3)の芳香族環と同様、置換基を有していてもよい。
(I-4) "Heterocycle"
The term "heterocycle" encompasses both aliphatic heterocycles and aromatic heterocycles, and is a concept that encompasses not only monocyclic (heteromonocycles) but also polycyclic (heteropolycycles). In the case of a polycycle, at least one monocycle is a heteromonocycle, but the remaining monocycles may be aromatic hydrocarbon monocycles or alicyclic monocycles. For examples of aromatic heterocycles, see the examples in (I-3) above. As with the aromatic ring in (I-3) above, it may have a substituent.

(I-5)「非芳香族環」(脂肪族環)
 「非芳香族環」が単環である場合の「非芳香族単環」とは、芳香族に属しない単環系炭化水素のことであり、典型的には脂環式化合物の単環である。脂肪族単環(脂肪族複素単環を包含してもよいし、芳香族化合物に属しない限り不飽和結合を含んでいてもよい)と呼んでもよい。前記(I-3)の芳香族環と同様、置換基を有していてもよい。
(I-5) “Non-aromatic ring” (aliphatic ring)
When the "non-aromatic ring" is a monocycle, the "non-aromatic monocycle" refers to a monocyclic hydrocarbon that does not belong to the aromatic group, and is typically a monocycle of an alicyclic compound. It may also be called an aliphatic monocycle (which may include an aliphatic heteromonocycle, and may contain an unsaturated bond as long as it does not belong to the aromatic group). It may have a substituent, as with the aromatic ring of (I-3) above.

 非芳香族単環(脂肪族環、脂肪族単環)としては例えば、シクロプロパン、シクロブタン、シクロブテン、シクロペンタン、シクロペンテン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロヘキセン、メチルシクロヘキセン、シクロヘプタン、シクロヘプテン等が挙げられる。 Examples of non-aromatic monocyclic rings (aliphatic rings, aliphatic monocyclic rings) include cyclopropane, cyclobutane, cyclobutene, cyclopentane, cyclopentene, cyclohexane, methylcyclohexane, cyclohexene, methylcyclohexene, cycloheptane, cycloheptene, etc.

 「非芳香族環」が多環である場合の「非芳香族多環」とは、芳香族に属しない多環式炭化水素のことであり、典型的には脂環式化合物の多環である。脂肪族多環[脂肪族複素多環(多環を構成する単環の少なくとも一つが脂肪族複素環)を包含してもよいし、芳香族化合物に属しない限り不飽和結合を含んでいてもよい]と呼んでもよい。非芳香族二環、非芳香族三環、非芳香族四環を包含する。 When the "non-aromatic ring" is polycyclic, the "non-aromatic polycyclic ring" refers to a polycyclic hydrocarbon that does not belong to the aromatic group, and is typically a polycyclic ring of an alicyclic compound. It may also be called an aliphatic polycyclic ring [which may include an aliphatic heteropolycyclic ring (at least one of the monocyclic rings that make up the polycyclic ring is an aliphatic heterocyclic ring), or may contain unsaturated bonds as long as it does not belong to an aromatic compound]. It includes non-aromatic bicyclic rings, non-aromatic tricyclic rings, and non-aromatic tetracyclic rings.

 「非芳香族環」が二環である場合の「非芳香族二環」とは、芳香族に属しない二つの単環系炭化水素で構成される縮合環のことであり、典型的には二つの脂環式化合物の縮合環である。本明細書において、脂肪族二環(脂肪族複素二環を包含してもよいし、芳香族化合物に属しない限り不飽和結合を含んでいてもよい)と呼ぶこともある。非芳香族二環としては、ビシクロペンタン、ビシクロオクタン、ビシクロヘプテン等が挙げられる。 When the "non-aromatic ring" is a bicycle, the "non-aromatic bicycle" refers to a condensed ring composed of two monocyclic hydrocarbons that are not aromatic, typically a condensed ring of two alicyclic compounds. In this specification, it is sometimes referred to as an aliphatic bicycle (which may include an aliphatic heterobicycle, and may contain unsaturated bonds as long as it does not belong to aromatic compounds). Examples of non-aromatic bicycles include bicyclopentane, bicyclooctane, and bicycloheptene.

 「非芳香族環」が三環である場合の「非芳香族三環」とは、芳香族に属しない三つの単環系炭化水素で構成される縮合環のことであり、典型的には三つの脂環式化合物(それぞれ複素環であってもよいし、芳香族化合物に属しない限り不飽和結合を含んでいてもよい)の縮合環である。非芳香族三環としては、トリシクロオクタン、トリシクロノナン、トリシクロデカン等が挙げられる。 When the "non-aromatic ring" is a tricycle, the "non-aromatic tricycle" refers to a condensed ring composed of three monocyclic hydrocarbons that are not aromatic, and is typically a condensed ring of three alicyclic compounds (each of which may be a heterocycle or may contain unsaturated bonds as long as it is not an aromatic compound). Examples of non-aromatic tricycles include tricyclooctane, tricyclononane, and tricyclodecane.

 「非芳香族環」が四環である場合の「非芳香族四環」とは、芳香族に属しない四つの単環系炭化水素で構成される縮合環のことであり、典型的には四つの脂環式化合物(それぞれ複素環であってもよいし、芳香族化合物に属しない限り不飽和結合を含んでいてもよい)の縮合環である。非芳香族四環としては、ヘキサデカヒドロピレンなどが挙げられる。 When the "non-aromatic ring" is a tetracyclic ring, it refers to a condensed ring composed of four monocyclic hydrocarbons that are not aromatic, and is typically a condensed ring of four alicyclic compounds (each of which may be a heterocyclic ring or may contain unsaturated bonds as long as it is not an aromatic compound). An example of a non-aromatic tetracyclic ring is hexadecahydropyrene.

(I-6)
「環(部分)を構成する炭素原子」とは、置換基のない状態の炭化水素環(芳香族環、脂肪族環、複素環のいずれでもよい)について、当該環を構成する炭素原子を意味する。
(I-6)
The term "carbon atoms constituting a ring (moiety)" refers to carbon atoms constituting a hydrocarbon ring (which may be any of an aromatic ring, an aliphatic ring, and a heterocyclic ring) in an unsubstituted state.

(I-7)
 「炭化水素基」とは、炭化水素から水素原子1つあるいは2つ以上を取り除いてできる基をいい、かかる炭化水素には、飽和又は不飽和の脂肪族炭化水素、飽和又は不飽和の脂環式炭化水素、及び芳香族炭化水素が含まれる。
(I-7)
The term "hydrocarbon group" refers to a group formed by removing one or more hydrogen atoms from a hydrocarbon, and such hydrocarbons include saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbons, saturated or unsaturated alicyclic hydrocarbons, and aromatic hydrocarbons.

(I-8)
 本願明細書のノボラック樹脂の単位構造を示す化学構造式には、便宜的に結合手(*で表記)が記載されている場合があるが、かかる結合手は、特段の記載がない限り、該単位構造中の結合可能な任意の結合位置を採ることができ、単位構造中の結合位置を何ら限定するものではない。
(I-8)
In the chemical structural formula showing the unit structure of the novolac resin in this specification, a bond (indicated by *) may be shown for convenience. However, unless otherwise specified, such a bond may be located at any available bonding position in the unit structure, and does not in any way limit the bonding position in the unit structure.

 樹脂(G)は、複合単位構造を有する。
 複合単位構造は、芳香族環を有する単位構造(A)と、1つ以上の炭素原子を有する単位構造(B)とを有する。
The resin (G) has a composite unit structure.
The composite unit structure has a unit structure (A) having an aromatic ring and a unit structure (B) having one or more carbon atoms.

 樹脂(G)が有する複合単位構造は、例えば、下記式(AB)で表される。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
(式(AB)中、Aは、単位構造(A)を表し、Bは、単位構造(B)を表す。) The composite unit structure contained in the resin (G) is represented, for example, by the following formula (AB).
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
(In formula (AB), A represents a unit structure (A), and B represents a unit structure (B).)

<<A-1:単位構造(A)>>
 単位構造(A)は、芳香族環を有する。
 単位構造(A)は、例えば、芳香族環を構成する酸素原子、芳香族環を構成する硫黄原子、芳香族環に結合した酸素原子、芳香族環を構成する窒素原子、及び芳香族環に直結した窒素原子の少なくともいずれかを有する。
 単位構造(A)は、例えば、芳香族環を構成する原子及び芳香族環に結合した原子として、ヘテロ原子を有しない。
<<A-1: Unit structure (A)>>
The unit structure (A) has an aromatic ring.
The unit structure (A) has, for example, at least one of an oxygen atom constituting an aromatic ring, a sulfur atom constituting an aromatic ring, an oxygen atom bonded to an aromatic ring, a nitrogen atom constituting an aromatic ring, and a nitrogen atom directly bonded to an aromatic ring.
The unit structure (A) does not have a heteroatom, for example, as an atom constituting an aromatic ring or an atom bonded to the aromatic ring.

 単位構造(A)が有する炭素原子数としては、特に制限されないが、例えば、4~100であり、好ましくは4~50である。 The number of carbon atoms contained in the unit structure (A) is not particularly limited, but is, for example, 4 to 100, and preferably 4 to 50.

 好ましくは、かかる芳香族環は、4~30、より好ましくは4~24の炭素原子数を有する。 Preferably, such aromatic rings have 4 to 30 carbon atoms, more preferably 4 to 24 carbon atoms.

 好ましくは、かかる芳香族環は、1若しくは複数のベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、ピレン環;又はベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、ピレン環と、複素環若しくは脂肪族環との縮合環(フルオレン環、ベンゾフルオレン環、ジベンゾフルオレン環、インドール環、カルバゾール環、インドロカルバゾール環など)である。 Preferably, such aromatic rings are one or more benzene rings, naphthalene rings, anthracene rings, pyrene rings; or condensed rings of a benzene ring, a naphthalene ring, an anthracene ring, or a pyrene ring with a heterocycle or an aliphatic ring (such as a fluorene ring, a benzofluorene ring, a dibenzofluorene ring, an indole ring, a carbazole ring, or an indolocarbazole ring).

 芳香族環は、任意に置換基を有していてもよいが、重合反応性の観点からは、該置換基には必要最小限度のヘテロ原子が含まれていてもよい。また、芳香族環は、2つ以上の芳香族環が連結基で連結されていてもよく、該連結基中に必要最小限度のヘテロ原子が含まれていてもよい。ヘテロ原子としては、例えば、酸素原子、窒素原子、イオウ原子等が挙げられる。 The aromatic ring may have any substituent, but from the viewpoint of polymerization reactivity, the substituent may contain the minimum necessary number of heteroatoms. In addition, two or more aromatic rings may be linked by a linking group, and the linking group may contain the minimum necessary number of heteroatoms. Examples of heteroatoms include oxygen atoms, nitrogen atoms, and sulfur atoms.

 「芳香族環」は、環上、環内、又は環間にN、S及びOから選択される少なくとも1つのヘテロ原子を含んでいてもよい。 The "aromatic ring" may contain at least one heteroatom selected from N, S and O on, within or between the rings.

 環上に含まれていてもよいヘテロ原子としては、例えば、アミノ基(例えば、プロパルギルアミノ基)、シアノ基に含まれる窒素原子;含酸素置換基であるホルミル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アルコキシ基、アルケニルオキシ基、アルキニルオキシ基(例えば、プロパルギルオキシ基)、アリールオキシ基に含まれる酸素原子;含酸素置換基及び含窒素置換基であるニトロ基に含まれる窒素原子と酸素原子が挙げられる。
 環内に含まれていてもよいヘテロ原子としては、例えば、フランやキサンテンに含まれる酸素原子、カルバゾールやピロールに含まれる窒素原子、フェノチアジンに含まれる硫黄原子が挙げられる。
 2つ以上の芳香族環の連結基に含まれていてもよいヘテロ原子としては、-NH-、-NHCO-、-O-、-COO-、-CO-、-S-、-SS-、-SO-に含まれる窒素原子、酸素原子、硫黄原子が挙げられる。
 本明細書において、「芳香族環を構成する原子」とは、「環内に含まれている原子」と同義である。「芳香族環に結合した原子」とは、例えば、「環上に含まれる原子又は基のうち、環に直接結合している原子」及び「環間に含まれる原子のうち環に直接結合している原子」を指す。
 例えば、ベンゼン環を構成する原子は、炭素原子である。
 例えば、ピロール環を構成する原子は、炭素原子及び窒素原子である。
 例えば、フェノールの水酸基の酸素原子は、芳香族環を構成する原子でない。
 例えば、フェノールの水酸基の酸素原子は、ベンゼン環に結合した原子であり、ベンゼン環上に含まれる基のうち、ベンゼン環に直接結合している原子である。
Examples of the heteroatom which may be contained on the ring include a nitrogen atom contained in an amino group (e.g., a propargylamino group) or a cyano group; an oxygen atom contained in an oxygen-containing substituent such as a formyl group, a hydroxy group, a carboxy group, an alkoxy group, an alkenyloxy group, an alkynyloxy group (e.g., a propargyloxy group), or an aryloxy group; and a nitrogen atom and an oxygen atom contained in a nitro group which is an oxygen-containing substituent and a nitrogen-containing substituent.
Examples of the heteroatom that may be contained in the ring include the oxygen atom contained in furan or xanthene, the nitrogen atom contained in carbazole or pyrrole, and the sulfur atom contained in phenothiazine.
Examples of the heteroatom which may be contained in the linking group of two or more aromatic rings include the nitrogen atom, oxygen atom and sulfur atom contained in -NH-, -NHCO-, -O-, -COO-, -CO-, -S-, -SS- and -SO 2 -.
In this specification, "atoms constituting an aromatic ring" is synonymous with "atoms contained within a ring". "Atoms bonded to an aromatic ring" refers to, for example, "atoms directly bonded to a ring among atoms or groups contained on the ring" and "atoms directly bonded to a ring among atoms contained between rings".
For example, the atoms that constitute a benzene ring are carbon atoms.
For example, the atoms that constitute a pyrrole ring are a carbon atom and a nitrogen atom.
For example, the oxygen atom of a phenolic hydroxyl group is not an atom that constitutes an aromatic ring.
For example, the oxygen atom of the hydroxyl group of phenol is an atom bonded to a benzene ring, and is an atom of a group contained on the benzene ring that is directly bonded to the benzene ring.

<<A-2:単位構造(A)を構成する骨格の例示>>
 単位構造(A)は、例えば、芳香族環を有する骨格を有する。
<<A-2: Examples of skeletons constituting unit structure (A)>>
The unit structure (A) has, for example, a skeleton having an aromatic ring.

 芳香族環を有する骨格としては、芳香族アミン骨格、含窒素芳香族複素環骨格、フェノール骨格が好ましい。 As a skeleton having an aromatic ring, an aromatic amine skeleton, a nitrogen-containing aromatic heterocyclic skeleton, and a phenol skeleton are preferred.

 単位構造(A)は、例えば、芳香族環を有する骨格から2つの水素原子を除いた残基である。
 芳香族環を有する骨格は、例えば、樹脂(G)を合成する際の芳香族環を有する化合物に由来する。芳香族環を有する骨格は、例えば、樹脂(G)を合成する際の芳香族環を有する化合物から2つの水素原子を除いた残基である。
The unit structure (A) is, for example, a residue in which two hydrogen atoms have been removed from a skeleton having an aromatic ring.
The skeleton having an aromatic ring is derived from, for example, a compound having an aromatic ring when synthesizing the resin (G). The skeleton having an aromatic ring is, for example, a residue obtained by removing two hydrogen atoms from a compound having an aromatic ring when synthesizing the resin (G).

 芳香族環を有する骨格は、置換基を有していてもよい。
 ここで、置換基としては、例えば、ハロ基(ハロゲン原子)、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、アミノ基、ヒドロキシ基、ヒドロキシアルキル基、カルボキシ基、ホルミル基、シアノ基、ニトロ基、エステル基、アミド基、スルホニル含有基、チオール基、スルフィド含有基、エーテル結合含有基等が挙げられる。
 アルキル基としては、炭素原子数1~20の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基が挙げられる。
 アルケニル基としては、炭素原子数2~10の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルケニル基が挙げられる。
 アルキニル基としては、炭素原子数2~10の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキニル基が挙げられる。
 アルコキシ基としては、-ORで表される基が挙げられる。ここで、Rは、炭化水素鎖の途中で酸素原子により一回以上中断されていてもよい、飽和又は不飽和の直鎖、分枝又は環状の炭化水素基(-R)を表す。アルコキシ基の炭素原子数としては、例えば、1~20が挙げられる。
 アリール基としては、炭素原子数6~30のアリール基が挙げられる。
 アリールオキシ基としては、炭素原子数6~30のアリールオキシ基が挙げられる。
 アミノ基としては、-NH、-NHR若しくは-NRで表される基が挙げられる。ここでRは、前記炭化水素基-Rを表し、-NRにおいて、2つのRは互いに同じでも異なっていてもよい。
 ヒドロキシアルキル基としては、炭素原子数1~20の直鎖状、分岐状もしくは環状のヒドロキシアルキル基が挙げられる。
 エステル基としては、-COR若しくは-OCORで表される基が挙げられる。ここでRは、前記炭化水素基-Rを表す。
 アミド基としては、-NHCOR、-CONHR、-NRCOR若しくは-CONRで表される基が挙げられる。ここでRは、前記炭化水素基-Rを表し、Rが2つある場合、2つのRは互いに同じでも異なっていてもよい。
 スルホニル含有基としては、-SORで表される基が挙げられる。ここでRは前記炭化水素基-R又はヒドロキシ基-OHを表す。
 スルフィド含有基としては、-SRで表される基が挙げられる。ここでRは前記炭化水素基-Rを表す。
 エーテル結合含有基としては、R11-O-R11で表されるエーテル結合を含むエーテル化合物の残基が挙げられる。ここで、R11は各々独立にメチル基、エチル基等の炭素原子数1~6のアルキル基や、フェニル基、ナフチル基、アントラニル基、ピレニル基等のアリール基を示す。エーテル結合含有基は、例えば、メトキシ基、エトキシ基、フェノキシ基を含むエーテル結合を含む有機基であってもよい。
The skeleton having an aromatic ring may have a substituent.
Examples of the substituent include a halo group (halogen atom), an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an alkoxy group, an aryl group, an aryloxy group, an amino group, a hydroxy group, a hydroxyalkyl group, a carboxy group, a formyl group, a cyano group, a nitro group, an ester group, an amide group, a sulfonyl-containing group, a thiol group, a sulfide-containing group, and an ether bond-containing group.
The alkyl group may be a straight-chain, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
The alkenyl group includes linear, branched or cyclic alkenyl groups having 2 to 10 carbon atoms.
The alkynyl group includes linear, branched or cyclic alkynyl groups having 2 to 10 carbon atoms.
Examples of the alkoxy group include a group represented by -OR, where R represents a saturated or unsaturated linear, branched or cyclic hydrocarbon group (-R a ) in which the hydrocarbon chain may be interrupted one or more times by an oxygen atom. The number of carbon atoms in the alkoxy group is, for example, 1 to 20.
The aryl group includes an aryl group having 6 to 30 carbon atoms.
The aryloxy group includes an aryloxy group having 6 to 30 carbon atoms.
The amino group may be a group represented by -NH 2 , -NHR or -NR 2 , where R represents the hydrocarbon group -R a , and in -NR 2 , the two R's may be the same or different.
The hydroxyalkyl group may be a straight-chain, branched or cyclic hydroxyalkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
The ester group includes a group represented by -CO 2 R or -OCOR, where R represents the above-mentioned hydrocarbon group -R a .
The amide group includes groups represented by -NHCOR, -CONHR, -NRCOR or -CONR2 , where R represents the hydrocarbon group -R a , and when there are two R, the two R may be the same or different.
The sulfonyl-containing group includes a group represented by -SO 2 R, where R represents the above-mentioned hydrocarbon group -R a or a hydroxy group -OH.
An example of the sulfide-containing group is a group represented by -SR, where R represents the above-mentioned hydrocarbon group -R a .
The ether bond-containing group may be a residue of an ether compound containing an ether bond represented by R 11 -O-R 11 , where each R 11 independently represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, such as a methyl group or an ethyl group, or an aryl group, such as a phenyl group, a naphthyl group, an anthranyl group, or a pyrenyl group. The ether bond-containing group may be an organic group containing an ether bond, such as a methoxy group, an ethoxy group, or a phenoxy group.

<<<A-2-1:芳香族アミン骨格>>>
 芳香族アミン骨格とは、芳香族環と、芳香族環に結合しかつ環を構成しない窒素原子とを有する骨格を指す。
 芳香族アミン骨格としては、例えば、下記式(A-1a)~(A-1c)で表される骨格が挙げられる。
 なお、後述するように、単位構造(A)において、NH基の水素原子は、置換基に置き換えられていてもよい。置換基としては、前記(I-3)「芳香族環」に記載した置換基、前記(A-2)「単位構造(A)を構成する骨格の例示」に記載した置換基、後述する式(S1)~式(S7)で表される置換基(S)等が挙げられる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
(式(A-1a)~式(A-1c)中、Ar11は、それぞれ独立して、芳香族環の残基を表す。R11は、それぞれ独立して、水素原子、又は芳香族環の残基を表す。 <<<A-2-1: Aromatic amine skeleton>>>
The aromatic amine skeleton refers to a skeleton having an aromatic ring and a nitrogen atom that is bonded to the aromatic ring but does not constitute a ring.
Examples of the aromatic amine skeleton include skeletons represented by the following formulas (A-1a) to (A-1c).
As described later, in the unit structure (A), the hydrogen atom of the NH group may be replaced with a substituent. Examples of the substituent include the substituents described in the above (I-3) "Aromatic ring", the substituents described in the above (A-2) "Examples of skeletons constituting the unit structure (A)", and the substituents (S) represented by the formulae (S1) to (S7) described later.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
In formulae (A-1a) to (A-1c), Ar 11 each independently represents a residue of an aromatic ring. R 11 each independently represents a hydrogen atom or a residue of an aromatic ring.

 Ar11及びR11の芳香族環の残基における芳香族環としては、例えば、下記式(G1)で表される芳香族環が挙げられる。これらの芳香族環は、置換基を有していてもよい。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
Examples of the aromatic ring in the aromatic ring residue of Ar 11 and R 11 include aromatic rings represented by the following formula (G1): These aromatic rings may have a substituent.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009

 式(A-1a)で表される骨格としては、例えば、以下の骨格が挙げられる。これらの骨格における芳香族環は置換基を有していてもよく、NH基の水素原子は、置換基に置き換えられていてもよい。以下の骨格において同様である。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
Examples of the skeleton represented by formula (A-1a) include the following skeletons. The aromatic rings in these skeletons may have a substituent, and the hydrogen atom of the NH group may be replaced with a substituent. The same applies to the following skeletons.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010

 式(A-1b)で表される骨格としては、例えば、以下の骨格が挙げられる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
Examples of the skeleton represented by formula (A-1b) include the following skeletons.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011

 式(A-1c)で表される骨格としては、例えば、以下の骨格が挙げられる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
Examples of the skeleton represented by formula (A-1c) include the following skeletons.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012

<<<A-2-2:含窒素芳香族複素環骨格>>>
 含窒素芳香族複素環骨格とは、複素環を構成する原子に窒素原子を有する芳香族複素環を有する骨格を指す。
 含窒素芳香族複素環としては、例えば、ピロール環、インドール環、カルバゾール環、ピリジン環、アクリジン環、フェノオキサジン環、フェノチアジン環などが挙げられる。これらの含窒素芳香族複素環は、置換基を有していてもよい。
 含窒素芳香族複素環骨格としては、例えば、下記式(A-2a)、下記式(A-2b-1)、下記式(A-2b-2)、下記式(A-2c-1)、下記式(A-2c-2)、下記式(A-2c-3)、下記式(A-2c-4)、下記式(A-2d)、下記式(A-2e)、下記式(A-3a)、又は下記式(A-3b)で表される骨格が挙げられる。
 なお、後述するように、単位構造(A)において、NH基の水素原子は、置換基に置き換えられていてもよい。置換基としては、前記(I-3)「芳香族環」に記載した置換基、前記(A-2)「単位構造(A)を構成する骨格の例示」に記載した置換基、後述する式(S1)~式(S7)で表される置換基(S)等が挙げられる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
(式中、Ar21は、それぞれ独立して、芳香族環の残基を表す。
 R21は、それぞれ独立して、水素原子、又は芳香族環の残基を表す。
 R22は、それぞれ独立して、水素原子、炭素原子数1~5の炭化水素基、又は芳香族環の残基を表す。隣接する2つのR22は、一緒になって不飽和の脂肪族環を形成していてもよい。なお、不飽和の脂肪族環における不飽和結合の一つは、ピロール環を構成する不飽和結合を指す。
 Rは、それぞれ独立して、水素原子、芳香族環の残基、又はLとの結合手を表す。Lは、単結合、又は連結基を表す。n1は1を表し、n2は1又は2を表す。式(A-2b-2)及び式(A-2c-4)において、Lが単結合の場合、それぞれ、部分構造(In1)と部分構造(In2)とは、及び部分構造(Ca1)と部分構造(Ca2)とは、2つの窒素原子同士が結合することによって結合しているか、2つのAr21同士が結合することによって結合しているか、又は窒素原子とAr21とが結合することによって結合している。式(A-2b-2)及び式(A-2c-4)において、Lが連結基の場合、Lは、N又はAr21と結合している。) <<<A-2-2: Nitrogen-containing aromatic heterocyclic skeleton>>>
The nitrogen-containing aromatic heterocyclic skeleton refers to a skeleton having an aromatic heterocyclic ring having a nitrogen atom as an atom constituting the heterocyclic ring.
Examples of the nitrogen-containing aromatic heterocycle include a pyrrole ring, an indole ring, a carbazole ring, a pyridine ring, an acridine ring, a phenoxazine ring, a phenothiazine ring, etc. These nitrogen-containing aromatic heterocycles may have a substituent.
Examples of the nitrogen-containing aromatic heterocyclic skeleton include skeletons represented by the following formula (A-2a), (A-2b-1), (A-2b-2), (A-2c-1), (A-2c-2), (A-2c-3), (A-2c-4), (A-2d), (A-2e), (A-3a), or (A-3b).
As described later, in the unit structure (A), the hydrogen atom of the NH group may be replaced with a substituent. Examples of the substituent include the substituents described in the above (I-3) "Aromatic ring", the substituents described in the above (A-2) "Examples of skeletons constituting the unit structure (A)", and the substituents (S) represented by the formulae (S1) to (S7) described later.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
(In the formula, each Ar 21 independently represents a residue of an aromatic ring.
Each R21 independently represents a hydrogen atom or a residue of an aromatic ring.
Each R 22 independently represents a hydrogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms, or a residue of an aromatic ring. Two adjacent R 22 may be joined together to form an unsaturated aliphatic ring. One of the unsaturated bonds in the unsaturated aliphatic ring is an unsaturated bond constituting a pyrrole ring.
Each R independently represents a hydrogen atom, a residue of an aromatic ring, or a bond to L. L represents a single bond or a linking group. n1 represents 1, and n2 represents 1 or 2. In formulas (A-2b-2) and (A-2c-4), when L is a single bond, the partial structure (In1) and the partial structure (In2), and the partial structure (Ca1) and the partial structure (Ca2) are bonded by two nitrogen atoms being bonded to each other, or two Ar 21 being bonded to each other, or a nitrogen atom being bonded to Ar 21. In formulas (A-2b-2) and (A-2c-4), when L is a linking group, L is bonded to N or Ar 21. )

 Ar21、R21、R22、及びRの芳香族環の残基における芳香族環としては、例えば、下記式(G2)で表される芳香族環が挙げられる。これらの芳香族環は、置換基を有していてもよい。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
Examples of the aromatic ring in the aromatic ring residue of Ar 21 , R 21 , R 22 , and R include aromatic rings represented by the following formula (G2): These aromatic rings may have a substituent.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015

 隣接する2つのR22が一緒になって形成している不飽和の脂肪族環としては、例えば、以下の環が挙げられる。これらの脂肪族環は、置換基を有していてもよい。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
Examples of the unsaturated aliphatic ring formed by two adjacent R22s taken together include the following rings: These aliphatic rings may have a substituent.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016

 Lにおける連結基としては、例えば、炭素原子数1~5の(n1+n2)価の飽和炭化水素基、芳香族環から(n1+n2)個の水素原子を除いた残基が挙げられる。 Examples of the linking group in L include a saturated hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms and a valence of (n1+n2), and a residue in which (n1+n2) hydrogen atoms have been removed from an aromatic ring.

<式(A-2d>

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
(式(A-2d)中、
 R11はそれぞれ独立して、水素原子、又は芳香族基を表し、
 Arは芳香族環部分であり、それぞれ独立して、ベンゼン環、2~3個のベンゼン環により構成される縮合環、又は下記式(Ar01)で表される構造であり、
 Xは、単結合、-O-、-S-、-NR12-又は-CR1314-を表し、R12は、R11と同一又は異なってR11の定義と同一であり、R13及びR14はそれぞれ、水素原子又は炭素原子数1~6の炭化水素基を表し、
 nは1または2であり、
 nが1の場合、Zは一価の有機基を表し、nが2の場合、Zは二価の有機基を表す。) <Formula (A-2d)>
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
(In formula (A-2d),
Each R 11 independently represents a hydrogen atom or an aromatic group;
Ar is an aromatic ring moiety, each independently being a benzene ring, a fused ring constituted by 2 to 3 benzene rings, or a structure represented by the following formula (Ar01):
X 0 represents a single bond, -O-, -S-, -NR 12 - or -CR 13 R 14 -, R 12 is the same as or different from R 11 and has the same definition as R 11 , R 13 and R 14 each represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms,
n is 1 or 2;
When n is 1, Z represents a monovalent organic group, and when n is 2, Z represents a divalent organic group.

 なお、単位構造(A)中において、式(A-2d)中のR11は、置換基であってもよい。
 R11が置換基又は芳香族基である場合、R11は、例えば、
 (i)メチロール基、
 (ii)炭素原子数6~30のアリール基、又は
 (iii)炭素原子数2~20の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルコキシメチル基;炭素原子数1~20の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基;炭素原子数2~10のアルケニル基;若しくは炭素原子数2~10のアルキニル基を表し、
 但し、前記(ii)(iii)については、酸素原子含有置換基、硫黄原子含有置換基、窒素原子含有置換基、アリール基又はハロ基で更に置換されるか、前記(iii)については、酸素原子含有置換基、硫黄原子含有置換基、窒素原子含有置換基、アリーレン基で更に炭化水素鎖部分が中断されていてもよい。
In the unit structure (A), R 11 in formula (A-2d) may be a substituent.
When R 11 is a substituent or an aromatic group, R 11 is, for example,
(i) a methylol group,
(ii) an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, or (iii) a linear, branched or cyclic alkoxymethyl group having 2 to 20 carbon atoms; a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms; an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms; or an alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms,
However, with regard to (ii) and (iii), the hydrocarbon chain portion may be further interrupted by an oxygen-containing substituent, a sulfur-containing substituent, a nitrogen-containing substituent, an aryl group or a halo group, or with regard to (iii), the hydrocarbon chain portion may be further interrupted by an oxygen-containing substituent, a sulfur-containing substituent, a nitrogen-containing substituent or an arylene group.

 式(A-2d)で表される骨格としては、例えば、下記式(A-2d-1)で表される骨格が挙げられる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
(式(A-2d-1)中のR11、Ar、及びXは、それぞれ、式(A-2d)中のR11、Ar、及びXと同義である。R21は、炭素原子数6~30のアリール基、炭素原子数2~10のアルケニル基、又は炭素原子数2~10のアルキニル基である。) An example of the skeleton represented by formula (A-2d) is the skeleton represented by the following formula (A-2d-1).
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
(R 11 , Ar, and X 0 in formula (A-2d-1) are respectively defined as R 11 , Ar, and X 0 in formula (A-2d). R 21 is an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, or an alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms.)

 式(A-2d)及び式(A-2d-1)中のArは、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環である。
 式(A-2d)及び式(A-2d-1)中のArは、下記式(Ar01)で表される構造であってもよい。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
(式(Ar01)中のR11aは、式(A-2d-1)中のR11と同義であり、R21aは、式(A-2d-1)中のR21と同義であり、Arは、式(A-2d-1)中のArと同義であり、X0aは、式(A-2d-1)中のXと同義である。
 式(Ar01)中の2つの炭素原子aとb、bとc又はcとdにおいて、式(A-2d)又は式(A-2d-1)中のXを含む単環部分と縮合環を形成する。) In the formula (A-2d) and the formula (A-2d-1), Ar is, for example, a benzene ring or a naphthalene ring.
Ar in formula (A-2d) and formula (A-2d-1) may be a structure represented by the following formula (Ar01).
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
(R 11a in formula (Ar01) has the same definition as R 11 in formula (A-2d-1), R 21a has the same definition as R 21 in formula (A-2d-1), Ar a has the same definition as Ar in formula (A-2d-1), and X 0a has the same definition as X 0 in formula (A-2d-1).
Two carbon atoms a and b, b and c, or c and d in formula (Ar01) form a condensed ring with the monocyclic moiety containing X0 in formula (A-2d) or formula (A-2d-1).

 ここで、Xを含む単環部分とは、式(A-2d)中の下記式(AP011)で表される単環を表す。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
Here, the monocyclic moiety containing X0 represents a monocyclic ring represented by the following formula (AP011) in formula (A-2d).
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020

 式(A-2d)で表される骨格としては、上記式(A-2d-1)で表される骨格、下記式(A-2d-2)で表される骨格、下記式(A-2d-3)で表される骨格が好ましい。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
(式(A-2d-2)及び式(A-2d-3)中、R11、Ar、及びXは、それぞれ、式(A-2d)中のR11、Ar、及びXと同義である。
 Lは、単結合、又は二価の連結基を表し、二価の連結基としては、例えば、-O-、-S-、-SO-、-CO-、-CONH-、-COO-、-NR101-、―(CR102103)m-、-(Ar101)m-、-CH-(Ar101)m-CH-、又は-(cyclo-R)-を表す。R101、R102、及びR103は、それぞれ独立して、水素原子;炭素原子数1~5の炭化水素基;又は炭素原子数6~30のアリール基を表し;mは1~10の整数を表す。そして、Ar101は、それぞれ独立して、炭素原子数6~30のアリーレン基を表し;mは互いに単結合で結合している芳香族環の数である1~3の整数を表す。「cyclo-R」は、1つ又は2つのベンゼン環又はナフタレン環と縮合環を形成していてもよい、5~8員環、好ましくは6~8員環の二価の脂環式炭化水素基を表す。
 R22は、それぞれ独立して、置換されていてもよい、炭素原子数6~30のアリーレン基、炭素原子数2~10のアルケニレン基、又は炭素原子数2~10のアルキニレン基を表す。) As the skeleton represented by formula (A-2d), a skeleton represented by formula (A-2d-1) above, a skeleton represented by formula (A-2d-2) below, or a skeleton represented by formula (A-2d-3) below is preferable.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
In formulae (A-2d-2) and (A-2d-3), R 11 , Ar and X 0 have the same definitions as R 11 , Ar and X 0 in formula (A-2d), respectively.
L represents a single bond or a divalent linking group, and examples of the divalent linking group include -O-, -S-, -SO 2 -, -CO-, -CONH-, -COO-, -NR 101 -, -(CR 102 R 103 )m 1 -, -(Ar 101 )m 2 -, -CH 2 -(Ar 101 )m 2 -CH 2 -, or -(cyclo-R)-. R 101 , R 102 , and R 103 each independently represent a hydrogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms; and m 1 represents an integer of 1 to 10. Each Ar 101 independently represents an arylene group having 6 to 30 carbon atoms, and m 2 represents the number of aromatic rings bonded to each other by single bonds, which is an integer of 1 to 3. "cyclo-R" represents a divalent alicyclic hydrocarbon group having a 5- to 8-membered ring, preferably a 6- to 8-membered ring, which may form a condensed ring with one or two benzene rings or naphthalene rings.
R 22 each independently represents an optionally substituted arylene group having 6 to 30 carbon atoms, an alkenylene group having 2 to 10 carbon atoms, or an alkynylene group having 2 to 10 carbon atoms.

<式(A-2e)>

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
(式(A-2e)中、Lは、各々のアザアリール縮合環を構成する任意の2つの炭素原子間における、単結合、又は二価の連結基を表し、
 R11及びR21は、それぞれ独立して、水素原子、又は芳香族環の残基を表し、
 R12及びR22は、それぞれ独立して、置換基を表し、
 n1及びn2は、それぞれ独立に、R12及びR22の置換基の数を表し、0であってもよく、
 Ar及びArは、それぞれ独立に、式(A-2e)中のピロール環部分と縮合環を形成している、ベンゼン環又は2~3つのベンゼン環により構成される縮合環である。) <Formula (A-2e)>
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
In formula (A-2e), L represents a single bond or a divalent linking group between any two carbon atoms constituting each azaaryl fused ring,
R 11 and R 21 each independently represent a hydrogen atom or a residue of an aromatic ring;
R 12 and R 22 each independently represent a substituent;
n1 and n2 each independently represent the number of substituents of R 12 and R 22 , and may be 0;
Ar 1 and Ar 2 each independently represent a benzene ring or a fused ring composed of 2 to 3 benzene rings, which forms a fused ring with the pyrrole ring moiety in formula (A-2e).

 なお、単位構造(A)中において、式(A-2e)中のR11及びR21は、置換基であってもよい。
 R11及びR21が置換基又は芳香族基の残基である場合、R11及びR21は、例えば、
 (i)メチロール基、
 (ii)炭素原子数6~30のアリール基、又は
 (iii)炭素原子数2~20の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルコキシメチル基;炭素原子数1~20の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基;炭素原子数2~10のアルケニル基;若しくは炭素原子数2~10のアルキニル基を表し、
 但し、前記(ii)(iii)については、酸素原子含有置換基、硫黄原子含有置換基、窒素原子含有置換基、アリール基又はハロ基で更に置換されるか、前記(iii)については、酸素原子含有置換基、硫黄原子含有置換基、窒素原子含有置換基、アリーレン基で更に炭化水素鎖部分が中断されていてもよい。
In the unit structure (A), R 11 and R 21 in formula (A-2e) may each be a substituent.
When R 11 and R 21 are a substituent or a residue of an aromatic group, R 11 and R 21 can be, for example,
(i) a methylol group,
(ii) an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, or (iii) a linear, branched or cyclic alkoxymethyl group having 2 to 20 carbon atoms; a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms; an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms; or an alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms,
However, with regard to (ii) and (iii), the hydrocarbon chain portion may be further interrupted by an oxygen-containing substituent, a sulfur-containing substituent, a nitrogen-containing substituent, an aryl group or a halo group, or with regard to (iii), the hydrocarbon chain portion may be further interrupted by an oxygen-containing substituent, a sulfur-containing substituent, a nitrogen-containing substituent or an arylene group.

 式(A-2e)中、Lは、単結合、又は二価の連結基である。Lは、各々のアザアリール縮合環を構成するいずれかの炭素原子と結合してよく、ArやAr、すなわち、アザアリール縮合環中の

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
及び
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
を構成する芳香族炭素原子と結合していてもよいが、アザアリール縮合環中のピロール環部分を構成する炭素原子と結合していることが好ましい。 In formula (A-2e), L is a single bond or a divalent linking group. L may be bonded to any carbon atom constituting each azaaryl fused ring, and may be bonded to any carbon atom constituting each azaaryl fused ring, such as Ar 1 or Ar 2 ,
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
and
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
However, it is preferably bonded to a carbon atom constituting the pyrrole ring portion in the azaaryl condensed ring.

 好ましい連結基(L)としては、-O-、-S-、-SO-、-CO-、-CONH-、-COO-、-NH-、―(CR102103)m-、―(Ar101)m-、-CH-(Ar101)m-CH-、及び-(cyclo-R)-からなる群から選択される。R102及びR103は、それぞれ独立に水素原子;炭素原子数1~5の炭化水素基;又は炭素原子数6~30のアリール基を表し;mは1~10の整数を表す。そして、Ar101はそれぞれ炭素原子数6~30のアリーレン基を表し;mは互いに単結合で結合している芳香族環の数である1~3の整数を表す。「cyclo-R」は、1つ又は2つのベンゼン環又はナフタレン環と縮合環を形成していてもよい、5~8員環、好ましくは6~8員環の二価の脂環式炭化水素基を表す。 Preferred linking groups (L) are selected from the group consisting of -O-, -S-, -SO 2 -, -CO-, -CONH-, -COO-, -NH-, -(CR 102 R 103 )m 1 -, -(Ar 101 )m 2 -, -CH 2 -(Ar 101 )m 2 -CH 2 -, and -(cyclo-R)-. R 102 and R 103 each independently represent a hydrogen atom; a hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms; or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms; m 1 represents an integer of 1 to 10. Ar 101 each represents an arylene group having 6 to 30 carbon atoms; and m 2 represents an integer of 1 to 3, which is the number of aromatic rings bonded to each other by single bonds. "Cyclo-R" represents a divalent alicyclic hydrocarbon group having a 5- to 8-membered ring, preferably a 6- to 8-membered ring, which may form a condensed ring with one or two benzene rings or naphthalene rings.

<式(A-3a)及び式(A-3b)>

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
(式中、Ar31及びAr32は、それぞれ独立して、芳香族環の残基を表すか、又は、それらに結合する炭素原子と一緒になって、芳香族環の残基を表す。Xは、-O、-S-、-NH-、-CH-、-CH-CH-、又は-CH=CH-を表す。) <Formula (A-3a) and Formula (A-3b)>
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
(In the formula, Ar 31 and Ar 32 each independently represent a residue of an aromatic ring, or together with the carbon atom bonded thereto represent a residue of an aromatic ring. X represents -O, -S-, -NH-, -CH 2 -, -CH 2 -CH 2 -, or -CH=CH-.)

 Ar31及びAr32の芳香族環の残基における芳香族環としては、例えば、前述の式(G1)で表される芳香族環が挙げられる。
 Ar31及びAr32がそれらに結合する炭素原子と一緒になって形成する芳香族環における芳香族環としては、例えば、フルオレン環、ベンゾフルオレン環、ジベンゾフルオレン環等が挙げられる。
Examples of the aromatic ring in the aromatic ring residue of Ar 31 and Ar 32 include the aromatic ring represented by the above formula (G1).
Examples of the aromatic ring formed by Ar 31 and Ar 32 together with the carbon atom to which they are bonded include a fluorene ring, a benzofluorene ring, and a dibenzofluorene ring.

 式(A-2a)で表される骨格としては、例えば、以下の骨格が挙げられる。これらの骨格における芳香族環は、置換基を有していてもよく、NH基の水素原子は、置換基に置き換えられていてもよい。以下の骨格において同様である。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
Examples of the skeleton represented by formula (A-2a) include the following skeletons. The aromatic rings in these skeletons may have a substituent, and the hydrogen atom of the NH group may be replaced with a substituent. The same applies to the following skeletons.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026

 式(A-2b-1)で表される骨格としては、例えば、以下の骨格が挙げられる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
Examples of the skeleton represented by formula (A-2b-1) include the following skeletons.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027

 式(A-2b-2)で表される骨格としては、例えば、以下の骨格が挙げられる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
Examples of the skeleton represented by formula (A-2b-2) include the following skeletons.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028

 式(A-2c-1)で表される骨格としては、例えば、以下の骨格が挙げられる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
Examples of the skeleton represented by formula (A-2c-1) include the following skeletons.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029

 式(A-2c-2)又は式(A-2c-3)で表される骨格としては、例えば、以下の骨格が挙げられる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
Examples of the skeleton represented by formula (A-2c-2) or formula (A-2c-3) include the following skeletons.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030

 式(A-2c-4)で表される骨格としては、例えば、以下の骨格が挙げられる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
Examples of the skeleton represented by formula (A-2c-4) include the following skeletons.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031

 式(A-2d)で表される骨格としては、例えば、以下の骨格が挙げられる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000037
Examples of the skeleton represented by formula (A-2d) include the following skeletons.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000037

 式(A-2e)で表される骨格としては、例えば、以下の骨格が挙げられる。
 なお、式(A-2d)で表される骨格の具体例と、式(A-2e)で表される骨格の具体例とは、重複する場合がある。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000038
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000039
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000040
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000041
Examples of the skeleton represented by formula (A-2e) include the following skeletons.
Note that specific examples of the skeleton represented by formula (A-2d) and specific examples of the skeleton represented by formula (A-2e) may overlap.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000038
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000039
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000040
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000041

 式(A-3a)で表される骨格としては、例えば、以下の骨格が挙げられる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000042
Examples of the skeleton represented by formula (A-3a) include the following skeletons.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000042

 式(A-3b)で表される骨格としては、例えば、以下の骨格が挙げられる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000043
Examples of the skeleton represented by formula (A-3b) include the following skeletons.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000043

 含窒素芳香族複素環骨格のその他の骨格としては、例えば、以下の骨格が挙げられる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000044
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000045
Other examples of the nitrogen-containing aromatic heterocyclic skeleton include the following skeletons.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000044
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000045

<<<A-2-3:フェノール骨格>>>
 フェノール骨格とは、芳香族環と、芳香族環に結合したヒドロキシ基を有する骨格を指す。本明細書において、フェノール骨格とは、芳香族環に結合したヒドロキシ基を有する芳香族環骨格を意味する。例えば、ナフタレン、アントラセン、ピレン等の縮合環に結合したヒドロキシ基を有する骨格も、フェノール骨格に含まれる。
 フェノール骨格が有する芳香族環に結合したヒドロキシ基の数としては、特に制限されず、1つであってもよいし、複数であってもよい。複数の場合、2~10であってもよいし、2~8であってもよい。複数の場合、ヒドロキシ基は、同じ芳香族環(例えば、ベンゼン環)に結合していてもよいし、異なる芳香族環に結合していてもよい。
 なお、単位構造(A)において、芳香族環に結合したヒドロキシ基の水素原子は、置換基に置き換えられていてもよい。置換基としては、前記(I-3)「芳香族環」に記載した置換基、前記(A-2)「単位構造(A)を構成する骨格の例示」に記載した置換基、後述する式(S1)~式(S7)で表される置換基(S)等が挙げられる。
<<<A-2-3: Phenol skeleton>>>
The phenol skeleton refers to a skeleton having an aromatic ring and a hydroxyl group bonded to the aromatic ring. In this specification, the phenol skeleton refers to an aromatic ring skeleton having a hydroxyl group bonded to the aromatic ring. For example, skeletons having a hydroxyl group bonded to a condensed ring such as naphthalene, anthracene, pyrene, etc. are also included in the phenol skeleton.
The number of hydroxy groups bonded to the aromatic ring of the phenol skeleton is not particularly limited, and may be one or more. When there are more than one hydroxy groups, the number may be 2 to 10 or 2 to 8. When there are more than one hydroxy groups, the hydroxy groups may be bonded to the same aromatic ring (e.g., a benzene ring) or to different aromatic rings.
In the unit structure (A), the hydrogen atom of the hydroxy group bonded to the aromatic ring may be replaced with a substituent. Examples of the substituent include the substituents described in the above (I-3) "Aromatic ring", the substituents described in the above (A-2) "Examples of skeletons constituting the unit structure (A)", and the substituents (S) represented by the formulae (S1) to (S7) described later.

 フェノール骨格としては、例えば、下記式(A-4)で表される各骨格が挙げられる。これらの骨格における芳香族環は置換基を有していてもよく、ヒドロキシ基の水素原子は、置換基に置き換えられていてもよい。以下の骨格において同様である。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000046
(式中、n1、n2、n4、n5、n6、及びn9は、それぞれ独立して、1~4の整数を表す。n3a、n3b、n7a、n7b、n8a、及びn8bは、それぞれ独立して、0~4の整数を表す。ただし、n3a及びn3bの合計は、1以上であり、n7a及びn7bの合計は、1以上であり、n8a及びn8bの合計は、1以上である。) Examples of the phenol skeleton include skeletons represented by the following formula (A-4). The aromatic ring in these skeletons may have a substituent, and the hydrogen atom of the hydroxy group may be replaced with a substituent. The same applies to the following skeletons.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000046
(In the formula, n1, n2, n4, n5, n6, and n9 each independently represent an integer from 1 to 4; n3a, n3b, n7a, n7b, n8a, and n8b each independently represent an integer from 0 to 4; provided that the sum of n3a and n3b is 1 or more, the sum of n7a and n7b is 1 or more, and the sum of n8a and n8b is 1 or more.)

 また、フェノール骨格としては、例えば、下記式(A-5a)、下記式(A-5b)、下記式(A-5c)、又は下記式(A-5d)で表される骨格が挙げられる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000047
(式中、Ar41は、それぞれ独立して、芳香族環の残基を表す。
 k1及びk2は、それぞれ独立して、1又は2の整数を表す。
 Xは、-O-、-CO-、-S-、-SO-、又はハロゲン原子で置換されていてもよいアルキレン基を表す。
 k1が1のとき、X21は、単結合、-O-、-CO-、-S-、-SO-、又はハロゲン原子で置換されていてもよいアルキレン基を表す。
 k2が1のとき、X22は、単結合、-O-、-CO-、-S-、-SO-、又はハロゲン原子で置換されていてもよいアルキレン基を表す。
 k1が2のとき、X21は、ハロゲン原子で置換されていてもよい3価の飽和炭化水素基を表す。
 k2が2のとき、X22は、ハロゲン原子で置換されていてもよい3価の飽和炭化水素基を表す。
 Yは、3価の飽和炭化水素基を表す。
 Yは、4価の飽和炭化水素基を表す。
 m1及びm2は、それぞれ独立して、0~3の整数を表す。ただしm1及びm2の合計は1以上である。
 m3~m5は、それぞれ独立して、0~3の整数を表す。ただしm3~m5の合計は1以上である。
 m6~m8は、それぞれ独立して、0~3の整数を表す。ただしm6~m8の合計は1以上である。
 m9~m12は、それぞれ独立して、0~3の整数を表す。ただしm9~m12の合計は1以上である。) Examples of the phenol skeleton include skeletons represented by the following formula (A-5a), (A-5b), (A-5c), or (A-5d).
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000047
(In the formula, each Ar 41 independently represents a residue of an aromatic ring.
k1 and k2 each independently represent an integer of 1 or 2.
X 1 represents —O—, —CO—, —S—, —SO 2 — or an alkylene group which may be substituted with a halogen atom.
When k1 is 1, X 21 represents a single bond, —O—, —CO—, —S—, —SO 2 —, or an alkylene group which may be substituted with a halogen atom.
When k2 is 1, X 22 represents a single bond, —O—, —CO—, —S—, —SO 2 —, or an alkylene group which may be substituted with a halogen atom.
When k1 is 2, X 21 represents a trivalent saturated hydrocarbon group which may be substituted with a halogen atom.
When k2 is 2, X 22 represents a trivalent saturated hydrocarbon group which may be substituted with a halogen atom.
Y1 represents a trivalent saturated hydrocarbon group.
Y2 represents a tetravalent saturated hydrocarbon group.
m1 and m2 each independently represent an integer of 0 to 3, provided that the sum of m1 and m2 is 1 or more.
m3 to m5 each independently represent an integer of 0 to 3, provided that the total of m3 to m5 is 1 or more.
m6 to m8 each independently represent an integer of 0 to 3, provided that the total of m6 to m8 is 1 or more.
m9 to m12 each independently represent an integer of 0 to 3, provided that the total of m9 to m12 is 1 or more.

 Ar41の芳香族環の残基における芳香族環としては、例えば、下記式(G3)で表される芳香族環が挙げられる。これらの芳香族環は、置換基を有していてもよい。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000048
Examples of the aromatic ring in the aromatic ring residue of Ar 41 include aromatic rings represented by the following formula (G3): These aromatic rings may have a substituent.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000048

 X、及びXにおけるハロゲン原子で置換されていてもよいアルキレン基の炭素原子数としては、例えば、1~20が挙げられる。アルキレン基の構造としては、例えば、直鎖状、分岐状、及び環状並びにそれらの2以上の組み合わせが挙げられる。ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。 The number of carbon atoms of the alkylene group which may be substituted with a halogen atom in X 1 and X 2 is, for example, 1 to 20. The structure of the alkylene group may be, for example, linear, branched, cyclic, or a combination of two or more thereof. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.

 Y、及びYにおける飽和炭化水素基の炭素原子数としては、例えば、1~20が挙げられる。飽和炭化水素基の構造としては、例えば、直鎖状、分岐状、及び環状並びにそれらの2以上の組み合わせが挙げられる。 The number of carbon atoms in the saturated hydrocarbon group for Y 1 and Y 2 is, for example, 1 to 20. The structure of the saturated hydrocarbon group may be, for example, linear, branched, cyclic, or a combination of two or more thereof.

 また、フェノール骨格としては、例えば、下記式(A-6a)、下記式(A-6b-1)、下記式(A-6b-2)、下記式(A-6c)、又は下記式(A-6d)で表される骨格が挙げられる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000049
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000050
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000051
(式(A-6a)、式(A-6b-1)、式(A-6b-2)、式(A-6c)、及び式(A-6d)中、Ar51は、それぞれ独立して、芳香族環の残基を表す。n11は、それぞれ独立して、1~4の整数を表す。pは、それぞれ独立して、0又は1を表す。pが1のときは、酸素原子がエーテル結合として芳香族環間の橋掛け構造を形成し、pが0のときは、芳香族環間の橋掛け構造となるエーテル結合が存在しない。Lは、単結合、又は二価の連結基を表す。) Examples of the phenol skeleton include skeletons represented by the following formula (A-6a), (A-6b-1), (A-6b-2), (A-6c), or (A-6d).
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000049
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000050
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000051
(In formulae (A-6a), (A-6b-1), (A-6b-2), (A-6c), and (A-6d), Ar 51 each independently represents a residue of an aromatic ring. n11 each independently represents an integer of 1 to 4. p each independently represents 0 or 1. When p is 1, the oxygen atom forms a bridging structure between the aromatic rings as an ether bond, and when p is 0, there is no ether bond that forms a bridging structure between the aromatic rings. L represents a single bond or a divalent linking group.)

 Ar51における芳香族環としては、例えば、上記式(G1)で表される芳香族環が挙げられ、ベンゼン環、ナフタレン環が好ましい。
 Lとしては、例えば、以下の構造から2つの水素原子を除いた二価の基が挙げられる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000052
The aromatic ring in Ar 51 may, for example, be the aromatic ring represented by the above formula (G1), and a benzene ring or a naphthalene ring is preferable.
Examples of L include divalent groups obtained by removing two hydrogen atoms from the following structures:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000052

 n11は、例えば、それぞれ独立して、1又2を表す。 For example, each n11 independently represents 1 or 2.

 また、フェノール骨格としては、例えば、下記式(A-7a)、下記式(A-7b)、又は下記式(A-7c)で表される骨格が挙げられる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000053
(式(A-7a)、式(A-7b)、及び式(A-7c)中、Ar61は、それぞれ独立して、芳香族環の残基を表す。n21は、それぞれ独立して、1~4の整数を表す。) Examples of the phenol skeleton include skeletons represented by the following formula (A-7a), (A-7b), or (A-7c).
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000053
(In formulas (A-7a), (A-7b), and (A-7c), Ar 61 each independently represents a residue of an aromatic ring. n21 each independently represents an integer of 1 to 4.)

 Ar61における芳香族環としては、例えば、上記式(G1)で表される芳香族環が挙げられ、ベンゼン環、ナフタレン環が好ましい。
 n21は、例えば、それぞれ独立して、1又2を表す。
Examples of the aromatic ring in Ar 61 include the aromatic ring represented by the above formula (G1), and a benzene ring or a naphthalene ring is preferable.
For example, each n21 independently represents 1 or 2.

 また、フェノール骨格としては、例えば、下記式(A-8a-1)、下記式(A-8a-2)、下記式(A-8b)、下記式(A-8c)、下記式(A-8d)、下記式(A-8e)、下記式(A-8f)、下記式(A-8g-1)、又は下記式(A-8g-2)で表される骨格が挙げられる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000054
(式(A-8a-1)、式(A-8b)、式(A-8c)、式(A-8e)、式(A-8f)、式(A-8g-1)、及び式(A-8g-2)中、n31は、それぞれ独立して、1~4の整数を表す。
 式(A-8a-2)中、n32及びn33は、それぞれ独立して、0~4の整数を表す。ただし、n32とn33との合計は、1以上である。
 式(A-8d)中、n32及びn33は、それぞれ独立して、0~4の整数を表す。ただし、n32とn33との合計は、1以上である。
 式(A-8b)中、Xは、-O-、又は-NH-を表す。
 式(A-8d)中、Xは、-O-、-S-、又は-CH-を表す。
 式(A-8e)中、Xは、-S-、-CH-、又は-NH-を表す。
 式(A-8f)中、Xは、-CO-、又は-O-を表し、Xは、-CH-、又は-O-を表す。) Examples of the phenol skeleton include skeletons represented by the following formula (A-8a-1), (A-8a-2), (A-8b), (A-8c), (A-8d), (A-8e), (A-8f), (A-8g-1), or (A-8g-2).
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000054
(In formulas (A-8a-1), (A-8b), (A-8c), (A-8e), (A-8f), (A-8g-1), and (A-8g-2), n31 each independently represents an integer of 1 to 4.
In formula (A-8a-2), n32 and n33 each independently represent an integer of 0 to 4, provided that the sum of n32 and n33 is 1 or more.
In formula (A-8d), n32 and n33 each independently represent an integer of 0 to 4, provided that the sum of n32 and n33 is 1 or more.
In formula (A-8b), X 1 represents —O— or —NH—.
In formula (A-8d), X 2 represents —O—, —S—, or —CH 2 —.
In formula (A-8e), X 3 represents —S—, —CH 2 —, or —NH—.
In formula (A-8f), X 4 represents —CO— or —O—, and X 5 represents —CH 2 — or —O—.

 n31は、例えば、それぞれ独立して、1又2を表す。
 n32及びn33は、例えば、それぞれ独立して、0、1又は2を表す。
For example, each n31 independently represents 1 or 2.
n32 and n33 each independently represent 0, 1 or 2, for example.

 式(A-4)で表される骨格としては、例えば、以下の骨格が挙げられる。これらの骨格における芳香族環は置換基を有していてもよく、ヒドロキシ基の水素原子は、置換基に置き換えられていてもよい。以下の骨格において同様である。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000055
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000056
Examples of the skeleton represented by formula (A-4) include the following skeletons. The aromatic rings in these skeletons may have a substituent, and the hydrogen atoms of the hydroxyl groups may be replaced with a substituent. The same applies to the following skeletons.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000055
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000056

 式(A-5a)で表される骨格としては、例えば、以下の骨格が挙げられる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000057
Examples of the skeleton represented by formula (A-5a) include the following skeletons.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000057

 式(A-5b)で表される骨格としては、例えば、以下の骨格が挙げられる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000058
Examples of the skeleton represented by formula (A-5b) include the following skeletons.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000058

 式(A-5c)で表される骨格としては、例えば、以下の骨格が挙げられる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000059
Examples of the skeleton represented by formula (A-5c) include the following skeletons.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000059

 式(A-5d)で表される骨格としては、例えば、以下の骨格が挙げられる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000060
Examples of the skeleton represented by formula (A-5d) include the following skeletons.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000060

 式(A-6a)で表される骨格としては、例えば、以下の骨格が挙げられる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000061
Examples of the skeleton represented by formula (A-6a) include the following skeletons.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000061

 式(A-6b-1)、又は式(A-6b-2)で表される骨格としては、例えば、以下の骨格が挙げられる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000062
Examples of the skeleton represented by formula (A-6b-1) or formula (A-6b-2) include the following skeletons.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000062

 式(A-6c)で表される骨格としては、例えば、以下の骨格が挙げられる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000063
Examples of the skeleton represented by formula (A-6c) include the following skeletons.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000063

 式(A-6d)で表される骨格としては、例えば、以下の骨格が挙げられる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000064
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000065
Examples of the skeleton represented by formula (A-6d) include the following skeletons.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000064
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000065

 式(A-7a)、式(A-7b)、又は式(A-7c)で表される骨格としては、例えば、以下の骨格が挙げられる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000066
Examples of the skeleton represented by formula (A-7a), formula (A-7b), or formula (A-7c) include the following skeletons.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000066

 式(A-8a-1)、又は式(A-8a-2)で表される骨格としては、例えば、以下の骨格が挙げられる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000067
Examples of the skeleton represented by formula (A-8a-1) or formula (A-8a-2) include the following skeletons.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000067

 式(A-8b)で表される骨格としては、例えば、以下の骨格が挙げられる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000068
Examples of the skeleton represented by formula (A-8b) include the following skeletons.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000068

 式(A-8c)で表される骨格としては、例えば、以下の骨格が挙げられる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000069
Examples of the skeleton represented by formula (A-8c) include the following skeletons.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000069

 式(A-8d)で表される骨格としては、例えば、以下の骨格が挙げられる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000070
Examples of the skeleton represented by formula (A-8d) include the following skeletons.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000070

 式(A-8e)で表される骨格としては、例えば、以下の骨格が挙げられる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000071
Examples of the skeleton represented by formula (A-8e) include the following skeletons.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000071

 式(A-8f)で表される骨格としては、例えば、以下の骨格が挙げられる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000072
Examples of the skeleton represented by formula (A-8f) include the following skeletons.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000072

 式(A-8g-1)、又は式(A-8g-2)で表される骨格としては、例えば、以下の骨格が挙げられる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000073
Examples of the skeleton represented by formula (A-8g-1) or formula (A-8g-2) include the following skeletons.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000073

 フェノール骨格のその他の骨格としては、例えば、以下の骨格が挙げられる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000074
Examples of other skeletons of the phenol skeleton include the following skeletons.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000074

 また、上記芳香族環を有する骨格におけるNHのH、芳香族環を有する骨格における芳香族環に結合したヒドロキシ基のH、及び芳香族環を有する骨格における芳香族環に結合した水素原子は、置換基に置き換えられていてもよい。
 当該置換基としては、例えば、下記式(S1)~式(S7)で表される置換基(S)が挙げられる。
In addition, the H of NH in the skeleton having an aromatic ring, the H of a hydroxy group bonded to the aromatic ring in the skeleton having an aromatic ring, and the hydrogen atom bonded to the aromatic ring in the skeleton having an aromatic ring may be replaced with a substituent.
Examples of the substituent include the substituents (S) represented by the following formulae (S1) to (S7).

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000075
(式(S1)~式(S7)中、
 Rsaは、炭素原子数1~10の一価の非芳香族炭化水素基を表す。
 Rsbは、それぞれ独立して、単結合又は炭素原子数1~10の二価の非芳香族炭化水素基を表す。
 Rscは、それぞれ独立して、炭素原子数1~10の二価の非芳香族炭化水素基を表す。
 Rsd alkynylは、それぞれ独立して、炭素原子数2~4のアルキニル基を表す。
 Arsaは、それぞれ独立して、炭素原子数6~20の一価の芳香族炭化水素基を表す。
 Arsbは、それぞれ独立して、炭素原子数6~20の二価の芳香族炭化水素基を表す。
 Xsa及びXsbは、それぞれ独立して、水素原子若しくは炭素原子数1~20の一価の炭化水素基を表すか、又はXsa及びXsbは、ヒドロキシ基に結合する炭素原子と一緒になって、カルボニル基を構成する。
 nは、0~5の整数を表す。
 *は、結合手を表す。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000075
(In formulas (S1) to (S7),
R sa represents a monovalent non-aromatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.
Each R sb independently represents a single bond or a divalent non-aromatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.
Each R sc independently represents a divalent non-aromatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.
Each R sd alkynyl independently represents an alkynyl group having 2 to 4 carbon atoms.
Each Ar sa independently represents a monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms.
Each Ar sb independently represents a divalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms.
Xsa and Xsb each independently represent a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or Xsa and Xsb together with the carbon atom bonded to the hydroxy group form a carbonyl group.
n represents an integer of 0 to 5.
* represents a bond.)

<Rsa
 Rsaにおける炭素原子数1~10の一価の非芳香族炭化水素基としては、例えば、炭素原子数1~10のアルキル基、炭素原子数2~10の一価の不飽和炭化水素基が挙げられる。
 炭素原子数2~10の一価の不飽和炭化水素基は、炭素-炭素多重結合を1又は2以上有する。炭素原子数2~10の一価の不飽和炭化水素基が炭素-炭素多重結合を2以上有する場合、2以上の炭素-炭素多重結合は、全てが炭素-炭素二重結合であってもよいし、全てが炭素-炭素三重結合であってもよいし、炭素-炭素二重結合と炭素-炭素三重結合との混合であってもよい。2以上の炭素-炭素多重結合は、共役していてもよいし、共役していなくてもよい。
<R sa >
Examples of the monovalent non-aromatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms for R sa include an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms and a monovalent unsaturated hydrocarbon group having 2 to 10 carbon atoms.
The monovalent unsaturated hydrocarbon group having 2 to 10 carbon atoms has one or more carbon-carbon multiple bonds. When the monovalent unsaturated hydrocarbon group having 2 to 10 carbon atoms has two or more carbon-carbon multiple bonds, the two or more carbon-carbon multiple bonds may all be carbon-carbon double bonds, all be carbon-carbon triple bonds, or a mixture of carbon-carbon double bonds and carbon-carbon triple bonds. The two or more carbon-carbon multiple bonds may be or may not be conjugated.

<Rsb、及びRsc
 Rsb、及びRscにおける炭素原子数1~10の二価の非芳香族炭化水素基としては、例えば、炭素原子数1~10のアルキレン基、炭素原子数2~10の二価の不飽和炭化水素基が挙げられる。
 炭素原子数2~10の二価の不飽和炭化水素基は、炭素-炭素多重結合を1又は2以上有する。炭素原子数2~10の二価の不飽和炭化水素基が炭素-炭素多重結合を2以上有する場合、2以上の炭素-炭素多重結合は、全てが炭素-炭素二重結合であってもよいし、全てが炭素-炭素三重結合であってもよいし、炭素-炭素二重結合と炭素-炭素三重結合との混合であってもよい。2以上の炭素-炭素多重結合は、共役していてもよいし、共役していなくてもよい。
 Rsb、及びRscとしては、例えば、以下の基が挙げられる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000076
(*は、結合手を表す。) <R sb and R sc >
Examples of the divalent non-aromatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms in R sb and R sc include alkylene groups having 1 to 10 carbon atoms and divalent unsaturated hydrocarbon groups having 2 to 10 carbon atoms.
The divalent unsaturated hydrocarbon group having 2 to 10 carbon atoms has one or more carbon-carbon multiple bonds. When the divalent unsaturated hydrocarbon group having 2 to 10 carbon atoms has two or more carbon-carbon multiple bonds, the two or more carbon-carbon multiple bonds may all be carbon-carbon double bonds, all may be carbon-carbon triple bonds, or may be a mixture of carbon-carbon double bonds and carbon-carbon triple bonds. The two or more carbon-carbon multiple bonds may be conjugated or non-conjugated.
Examples of R sb and R sc include the following groups.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000076
(* represents a bond.)

<Rsd alkynyl
 Rsd alkynylは、炭素原子数2~4のアルキニル基を表す。炭素原子数2~4のアルキニル基としては、例えば、エチニル基、1-プロピニル基、プロパルギル基(2-プロピニル基)などが挙げられる。
<R sd alkynyl >
R sd alkynyl represents an alkynyl group having 2 to 4 carbon atoms. Examples of the alkynyl group having 2 to 4 carbon atoms include an ethynyl group, a 1-propynyl group, and a propargyl group (2-propynyl group).

<Arsa
 Arsaにおける炭素原子数6~20の一価の芳香族炭化水素基は、炭素原子数6~20の芳香族炭化水素から水素原子を1つ除いた残基である。炭素原子数6~20の芳香族炭化水素としては、例えば、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ペリナフタン、ピレン、フルオレン、ビフェニルなどが挙げられる。
<Arsa>
The monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms in Ar sa is a residue obtained by removing one hydrogen atom from an aromatic hydrocarbon having 6 to 20 carbon atoms. Examples of aromatic hydrocarbons having 6 to 20 carbon atoms include benzene, naphthalene, anthracene, phenanthrene, perinaphthane, pyrene, fluorene, and biphenyl.

<Arsb
 Arsbにおける炭素原子数6~20の二価の芳香族炭化水素基は、炭素原子数6~20の芳香族炭化水素から水素原子を2つ除いた残基である。炭素原子数6~20の芳香族炭化水素としては、例えば、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ピレン、フルオレン、ビフェニルなどが挙げられる。
<Ar sb >
The divalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms in Ar sb is a residue obtained by removing two hydrogen atoms from an aromatic hydrocarbon having 6 to 20 carbon atoms. Examples of aromatic hydrocarbons having 6 to 20 carbon atoms include benzene, naphthalene, anthracene, phenanthrene, pyrene, fluorene, and biphenyl.

<Xsa及びXsb
 Xsa及びXsbにおける炭素原子数1~20の一価の炭化水素基としては、例えば、炭素原子数1~10の一価の非芳香族炭化水素基、炭素原子数6~20の一価の芳香族炭化水素基が挙げられる。
 炭素原子数1~10の一価の非芳香族炭化水素基としては、例えば、炭素原子数1~10のアルキル基が挙げられる。
 炭素原子数6~20の一価の芳香族炭化水素基は、炭素原子数6~20の芳香族炭化水素から水素原子を1つ除いた残基である。炭素原子数6~20の芳香族炭化水素としては、例えば、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ペリナフタン、ピレン、フルオレン、ビフェニルなどが挙げられる。
< Xsa and Xsb >
Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms for Xsa and Xsb include monovalent non-aromatic hydrocarbon groups having 1 to 10 carbon atoms and monovalent aromatic hydrocarbon groups having 6 to 20 carbon atoms.
Examples of the monovalent non-aromatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms include alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms.
A monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms is a residue obtained by removing one hydrogen atom from an aromatic hydrocarbon having 6 to 20 carbon atoms. Examples of aromatic hydrocarbons having 6 to 20 carbon atoms include benzene, naphthalene, anthracene, phenanthrene, perinaphthane, pyrene, fluorene, and biphenyl.

 式(S1)で表される置換基としては、例えば、以下の基が挙げられる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000077
(*は、結合手を表す。) Examples of the substituent represented by formula (S1) include the following groups.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000077
(* represents a bond.)

 式(S2)で表される置換基としては、例えば、以下の基が挙げられる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000078
(*は、結合手を表す。) Examples of the substituent represented by formula (S2) include the following groups.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000078
(* represents a bond.)

 式(S3)で表される置換基としては、例えば、以下の基が挙げられる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000079
(*は、結合手を表す。) Examples of the substituent represented by formula (S3) include the following groups.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000079
(* represents a bond.)

 式(S4)で表される置換基としては、例えば、以下の基が挙げられる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000080
(*は、結合手を表す。) Examples of the substituent represented by formula (S4) include the following groups.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000080
(* represents a bond.)

 式(S5)で表される置換基としては、例えば、以下の基が挙げられる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000081
(*は、結合手を表す。) Examples of the substituent represented by formula (S5) include the following groups.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000081
(* represents a bond.)

 式(S6)で表される置換基としては、例えば、以下の基が挙げられる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000082
(*は、結合手を表す。) Examples of the substituent represented by formula (S6) include the following groups.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000082
(* represents a bond.)

 式(S7)で表される置換基としては、例えば、以下の基が挙げられる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000083
(*は、結合手を表す。) Examples of the substituent represented by formula (S7) include the following groups.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000083
(* represents a bond.)

 その他の置換基としては、例えば、以下の基が挙げられる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000084
(*は、結合手を表す。) Examples of other substituents include the following groups:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000084
(* represents a bond.)

 単位構造(A)として、好ましくは下記から選択される少なくとも1種である。なお、下記に記載される各単位構造中に表示されている2つの結合手の位置は、便宜的に表示されているにすぎず、それぞれ、可能な任意の炭素原子から延びることができ、その位置を限定するものではない。 The unit structure (A) is preferably at least one selected from the following. Note that the positions of the two bonds shown in each unit structure described below are shown merely for convenience, and each bond can extend from any possible carbon atom, and the positions are not limited.

(芳香族アミン骨格から構成される単位構造の例)
 -NH-はN上の水素原子が置換された構造もとりうる。
(Examples of unit structures composed of aromatic amine skeletons)
The hydrogen atom on N may be replaced with --NH--.

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000085
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000085
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000086
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000086
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000087
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000087

(含窒素芳香族複素環骨格から構成される単位構造の例)

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000088
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000089
(Examples of unit structures composed of nitrogen-containing aromatic heterocyclic skeletons)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000088
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000089

(フェノール骨格から構成される単位構造の例)

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000090
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000091
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000092
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000093
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000094
(Example of a unit structure composed of a phenol skeleton)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000090
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000091
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000092
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000093
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000094

<B-1:単位構造(B)>
 単位構造(B)は、1つ以上の炭素原子を有する。
 単位構造(B)は、例えば、アルデヒド化合物、又はアルデヒド等価体に由来する単位構造である。
 単位構造(B)は、単位構造(A)中の芳香族環と結合する連結炭素原子[前記(I-1)参照]を含む一種又は二種以上の単位構造であり、例えば、後掲する式(B1)、(B2)又は(B3)で表される構造を含む。単位構造(B)は、単位構造(A)と共有結合することにより、2つの単位構造(A)を連結することができる。
<B-1: Unit structure (B)>
The unit structure (B) has one or more carbon atoms.
The unit structure (B) is, for example, a unit structure derived from an aldehyde compound or an aldehyde equivalent.
The unit structure (B) is one or more unit structures containing a linking carbon atom that bonds to an aromatic ring in the unit structure (A) [see (I-1) above], and includes, for example, a structure represented by the formula (B1), (B2) or (B3) shown below. The unit structure (B) can link two unit structures (A) together by forming a covalent bond with the unit structure (A).

<<B-2:式(B1)>>
 単位構造(B)は、例えば、下記式(B1)で表される構造を含む。単位構造(B)は、下記式(B1)で表される構造であってもよい。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000095
 式(B1)中、
 R、及びR’はそれぞれ独立に水素原子、置換基を有していてもよい炭素原子数6~30の芳香族環、置換基を有していてもよい炭素原子数3~30の複素環、又は置換基を有していてもよい炭素原子数10以下の直鎖、分岐若しくは環状のアルキル基を表す。R及びR’は、それらと結合する炭素原子と一緒になって、環構造を有する構造を形成していてもよい。*は、結合手を表す。 <<B-2: Formula (B1)>>
The unit structure (B) includes, for example, a structure represented by the following formula (B1): The unit structure (B) may be a structure represented by the following formula (B1).
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000095
In formula (B1),
R and R' each independently represent a hydrogen atom, an aromatic ring having 6 to 30 carbon atoms which may have a substituent, a heterocycle having 3 to 30 carbon atoms which may have a substituent, or a linear, branched or cyclic alkyl group having 10 or less carbon atoms which may have a substituent. R and R' may form a structure having a ring structure together with the carbon atom to which they are bonded. * represents a bond.

 置換基としては、例えば、ヒドロキシ基、カルボキシ基、ホルミル基、ニトロ基、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、シアノ基、ヒドロキシ基のHが上記置換基(S)で置換された基、ハロ基などが挙げられる。 Examples of the substituent include a hydroxy group, a carboxy group, a formyl group, a nitro group, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, an aryloxy group, a cyano group, a group in which the H of a hydroxy group is replaced with the above-mentioned substituent (S), a halo group, etc.

 また、式(B1)の2つの結合手は、それぞれ、2つの単位構造(A)中の各芳香族環と共有結合することができる。 Furthermore, the two bonds in formula (B1) can each be covalently bonded to each aromatic ring in the two unit structures (A).

 式(B1)におけるR、及びR’の定義中、「芳香族環」及び「複素環」については、前記(I-3)及び(I-4)を参照できる。 In the definitions of R and R' in formula (B1), for "aromatic ring" and "heterocycle", please refer to (I-3) and (I-4) above.

 式(B1)におけるR、及びR’の定義中、「アルキル基」としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、シクロプロピル基、n-ブチル基、i-ブチル基、s-ブチル基、t-ブチル基、シクロブチル基、1-メチル-シクロプロピル基、2-メチル-シクロプロピル基、n-ペンチル基、1-メチル-n-ブチル基、2-メチル-n-ブチル基、3-メチル-n-ブチル基、1,1-ジメチル-n-プロピル基、1,2-ジメチル-n-プロピル基、2,2-ジメチル-n-プロピル基、1-エチル-n-プロピル基、シクロペンチル基、1-メチル-シクロブチル基、2-メチル-シクロブチル基、3-メチル-シクロブチル基、1,2-ジメチル-シクロプロピル基、2,3-ジメチル-シクロプロピル基、1-エチル-シクロプロピル基、2-エチル-シクロプロピル基、n-ヘキシル基、1-メチル-n-ペンチル基、2-メチル-n-ペンチル基、3-メチル-n-ペンチル基、4-メチル-n-ペンチル基、1,1-ジメチル-n-ブチル基、1,2-ジメチル-n-ブチル基、1,3-ジメチル-n-ブチル基、2,2-ジメチル-n-ブチル基、2,3-ジメチル-n-ブチル基、3,3-ジメチル-n-ブチル基、1-エチル-n-ブチル基、2-エチル-n-ブチル基、1,1,2-トリメチル-n-プロピル基、1,2,2-トリメチル-n-プロピル基、1-エチル-1-メチル-n-プロピル基、1-エチル-2-メチル-n-プロピル基、シクロヘキシル基、1-メチル-シクロペンチル基、2-メチル-シクロペンチル基、3-メチル-シクロペンチル基、1-エチル-シクロブチル基、2-エチル-シクロブチル基、3-エチル-シクロブチル基、1,2-ジメチル-シクロブチル基、1,3-ジメチル-シクロブチル基、2,2-ジメチル-シクロブチル基、2,3-ジメチル-シクロブチル基、2,4-ジメチル-シクロブチル基、3,3-ジメチル-シクロブチル基、1-n-プロピル-シクロプロピル基、2-n-プロピル-シクロプロピル基、1-i-プロピル-シクロプロピル基、2-i-プロピル-シクロプロピル基、1,2,2-トリメチル-シクロプロピル基、1,2,3-トリメチル-シクロプロピル基、2,2,3-トリメチル-シクロプロピル基、1-エチル-2-メチル-シクロプロピル基、2-エチル-1-メチル-シクロプロピル基、2-エチル-2-メチル-シクロプロピル基、2-エチル-3-メチル-シクロプロピル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、及びn-デシル基が挙げられる。 In the definition of R and R' in formula (B1), examples of "alkyl group" include methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, cyclopropyl group, n-butyl group, i-butyl group, s-butyl group, t-butyl group, cyclobutyl group, 1-methyl-cyclopropyl group, 2-methyl-cyclopropyl group, n-pentyl group, 1-methyl-n-butyl group, 2-methyl-n-butyl group, 3-methyl-n-butyl group, 1,1-dimethyl-n-propyl group, 1,2-dimethyl-n-propyl group, 2,2-dimethyl-n-propyl group, 1-ethyl-n-propyl group, cyclopentyl group, and 1-methyl-cyclobutyl group. , 2-methyl-cyclobutyl group, 3-methyl-cyclobutyl group, 1,2-dimethyl-cyclopropyl group, 2,3-dimethyl-cyclopropyl group, 1-ethyl-cyclopropyl group, 2-ethyl-cyclopropyl group, n-hexyl group, 1-methyl-n-pentyl group, 2-methyl-n-pentyl group, 3-methyl-n-pentyl group, 4-methyl-n-pentyl group, 1,1-dimethyl-n-butyl group, 1,2-dimethyl-n-butyl group, 1,3-dimethyl-n-butyl group, 2,2-dimethyl-n-butyl group, 2,3-dimethyl-n-butyl group, 3,3-dimethyl-n-butyl group, 1-ethyl-n-butyl group, 2-ethyl butyl group, 1,1,2-trimethyl-n-propyl group, 1,2,2-trimethyl-n-propyl group, 1-ethyl-1-methyl-n-propyl group, 1-ethyl-2-methyl-n-propyl group, cyclohexyl group, 1-methyl-cyclopentyl group, 2-methyl-cyclopentyl group, 3-methyl-cyclopentyl group, 1-ethyl-cyclobutyl group, 2-ethyl-cyclobutyl group, 3-ethyl-cyclobutyl group, 1,2-dimethyl-cyclobutyl group, 1,3-dimethyl-cyclobutyl group, 2,2-dimethyl-cyclobutyl group, 2,3-dimethyl-cyclobutyl group, 2,4-dimethyl-cyclobutyl group, 3, Examples include 3-dimethyl-cyclobutyl, 1-n-propyl-cyclopropyl, 2-n-propyl-cyclopropyl, 1-i-propyl-cyclopropyl, 2-i-propyl-cyclopropyl, 1,2,2-trimethyl-cyclopropyl, 1,2,3-trimethyl-cyclopropyl, 2,2,3-trimethyl-cyclopropyl, 1-ethyl-2-methyl-cyclopropyl, 2-ethyl-1-methyl-cyclopropyl, 2-ethyl-2-methyl-cyclopropyl, 2-ethyl-3-methyl-cyclopropyl, n-heptyl, n-octyl, n-nonyl, and n-decyl.

 好ましくは、R、及びR’は、それぞれ独立にフェニル、ナフタレニル、アントラセニル、フェナントレニル、ナフタセニル、ピレニルである。 Preferably, R and R' are each independently phenyl, naphthalenyl, anthracenyl, phenanthrenyl, naphthacenyl, or pyrenyl.

 R及びR’がそれらと結合する炭素原子と一緒になって形成する環構造を有する構造としては、例えば、以下の式で表される構造が挙げられる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000096
(式中、Arは、それぞれ独立して、芳香族環の残基を表す。*で示す炭素原子は、式(B1)において、R及びR’と結合する炭素原子である。) Examples of the structure having a ring structure formed by R and R' together with the carbon atom to which they are bonded include structures represented by the following formulas.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000096
(In the formula, each Ar independently represents a residue of an aromatic ring. The carbon atom marked with * is the carbon atom bonded to R and R′ in formula (B1).)

 Arの芳香族環としては、例えば、式(G1)で表される芳香族環が挙げられる。 The aromatic ring of Ar can be, for example, an aromatic ring represented by formula (G1).

 式(B1)で表される構造を含む単位構造(B)は、例えば、アルデヒド化合物、ケトン化合物に由来する。
 アルデヒド化合物としては、例えば、下記式(B-1a)で表される化合物が挙げられる。
 ケトン化合物としては、例えば、下記式(B-1b)で表される化合物が挙げられる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000097
(式(B-1a)及び式(B-1b)中、R、及びR’は、式(B1)中のR、及びR’と、それぞれ、同義である。ただし、Rは、水素原子以外である。
 式(B-1b)において、R及びR’は、それらと結合する炭素原子と一緒になって、環構造を有する構造を形成していてもよい。) The unit structure (B) including the structure represented by formula (B1) is derived from, for example, an aldehyde compound or a ketone compound.
An example of the aldehyde compound is a compound represented by the following formula (B-1a).
An example of the ketone compound is a compound represented by the following formula (B-1b).
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000097
In formula (B-1a) and formula (B-1b), R and R′ have the same meanings as R and R′ in formula (B1), respectively, with the proviso that R is other than a hydrogen atom.
In formula (B-1b), R and R′ may form a structure having a ring structure together with the carbon atom to which they are bonded.

 例えば、樹脂(G)を得る際に、式(B-1a)及び式(B-1b)中のカルボニル基が、式(B1)中の*-C-*に転化される。 For example, when obtaining resin (G), the carbonyl groups in formula (B-1a) and formula (B-1b) are converted to *-C-* in formula (B1).

 式(B1)で表される構造を含む単位構造(B)の具体例を若干挙げれば、下記のとおりである。*は基本的に単位構造(A)との結合部位を示す。言うまでもなく、例示の構造を全体の一部に含んでいる構造でもよい。 Some specific examples of unit structure (B) containing the structure represented by formula (B1) are as follows. * basically indicates the bonding site with unit structure (A). Needless to say, the example structure may be included as part of the whole structure.

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000098
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000098
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000099
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000099
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000100
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000100
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000101
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000101
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000102
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000102
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000103
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000103

<<B-3:式(B2)>>
 単位構造(B)は、例えば、下記式(B2)で表される構造を含む。単位構造(B)は、下記式(B2)で表される構造であってもよい。
<<B-3: Formula (B2)>>
The unit structure (B) includes, for example, a structure represented by the following formula (B2): The unit structure (B) may be a structure represented by the following formula (B2).

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000104
 式(B2)中、
 Zは置換基を有していてもよい炭素原子数6~30の芳香族環残基、脂肪族環残基又は、2つの芳香族若しくは脂肪族の環が単結合で連結された有機基を表す。2つの芳香族環若しくは脂肪族環が単結合で連結された有機基としては、ビフェニル、シクロへキシルフェニル、ビシクロへキシル等の二価の残基を挙げることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000104
In formula (B2),
Z0 represents an aromatic ring residue or an aliphatic ring residue having 6 to 30 carbon atoms which may have a substituent, or an organic group in which two aromatic or aliphatic rings are linked by a single bond. Examples of the organic group in which two aromatic or aliphatic rings are linked by a single bond include divalent residues such as biphenyl, cyclohexylphenyl, and bicyclohexyl.

 置換基としては、例えば、ヒドロキシ基、カルボキシ基、ホルミル基、ニトロ基、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、シアノ基、ヒドロキシ基のHが上記置換基(S)で置換された基、ハロ基などが挙げられる。 Examples of the substituent include a hydroxy group, a carboxy group, a formyl group, a nitro group, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, an aryloxy group, a cyano group, a group in which the H of a hydroxy group is replaced with the above-mentioned substituent (S), a halo group, etc.

 J及びJはそれぞれ独立に直接結合又は置換基を有していてもよい二価の有機基を表す。該二価の有機基としては、好ましくは、置換基としてヒドロキシ基、アリール基(フェニル基、置換フェニル基など)又はハロ基(例えば、フッ素)で置換されていてもよい炭素原子数1~6の直鎖又は分岐のアルキレン基である。直鎖アルキレン基としては、例えば、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、ヘキシレン基が挙げられる。 J1 and J2 each independently represent a divalent organic group which may have a direct bond or a substituent. The divalent organic group is preferably a linear or branched alkylene group having 1 to 6 carbon atoms which may be substituted with a hydroxyl group, an aryl group (e.g., a phenyl group, a substituted phenyl group, etc.) or a halo group (e.g., fluorine) as a substituent. Examples of linear alkylene groups include a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a butylene group, a pentylene group, and a hexylene group.

 式(B2)で表される構造を含む単位構造(B)は、例えば、二級若しくは三級炭素原子に結合する水酸基若しくはアルコキシ基を有する化合物、アルキルアリール基のα位炭素原子(ベンジル位炭素原子など)に結合する水酸基、アルコキシ基若しくはハロ基を有する化合物、炭素-炭素二重結合を2つ有する化合物に由来する。これらの化合物は、アルデヒド等価体である。 The unit structure (B) containing the structure represented by formula (B2) is derived from, for example, a compound having a hydroxyl group or an alkoxy group bonded to a secondary or tertiary carbon atom, a compound having a hydroxyl group, an alkoxy group or a halo group bonded to the α-position carbon atom (such as the benzylic carbon atom) of an alkylaryl group, or a compound having two carbon-carbon double bonds. These compounds are aldehyde equivalents.

 二級若しくは三級炭素原子に結合する水酸基若しくはアルコキシ基を有する化合物としては、例えば、下記式(B-2a)で表される化合物が挙げられる。
 アルキルアリール基のα位炭素原子(ベンジル位炭素原子など)に結合する水酸基、アルコキシ基若しくはハロ基を有する化合物としては、例えば、下記式(B-2b)で表される化合物が挙げられる。
 炭素-炭素二重結合を2つ有する化合物としては、例えば、下記式(B-2c)又は下記式(B-2d)で表される化合物が挙げられる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000105
(式(B-2a)、式(B-2b)、及び式(B-2b)中、J、J、及びZは、式(B2)中のJ、J、及びZと、それぞれ、同義である。
 式(B-2a)中、X、及びXは、それぞれ独立して、二級若しくは三級炭素原子に結合する水酸基若しくはアルコキシ基を表す。
 式(B-2b)中、Y、及びYは、それぞれ独立して、アルキルアリール基のα位炭素原子(ベンジル位炭素原子など)に結合する水酸基、アルコキシ基若しくはハロ基を表す。
 式(B-2d)中、nは、0~4の整数を表す。) An example of a compound having a hydroxyl group or an alkoxy group bonded to a secondary or tertiary carbon atom is a compound represented by the following formula (B-2a).
Examples of compounds having a hydroxyl group, an alkoxy group, or a halo group bonded to the α-position carbon atom (such as the benzylic carbon atom) of an alkylaryl group include compounds represented by the following formula (B-2b).
Examples of the compound having two carbon-carbon double bonds include compounds represented by the following formula (B-2c) or (B-2d).
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000105
In formula (B-2a), formula (B-2b), and formula (B-2b), J 1 , J 2 , and Z 0 have the same meanings as J 1 , J 2 , and Z 0 in formula (B2), respectively.
In formula (B-2a), X a and X b each independently represent a hydroxyl group or an alkoxy group bonded to a secondary or tertiary carbon atom.
In formula (B-2b), Y a and Y b each independently represent a hydroxyl group, an alkoxy group, or a halo group bonded to the α-position carbon atom (eg, the benzylic carbon atom) of an alkylaryl group.
In formula (B-2d), n represents an integer of 0 to 4.

 例えば、樹脂(G)を得る際に、式(B-2a)中のX-Jが、式(B2)中の*-Jに転化される。J-Xが、式(B2)中のJ-*に転化される。
 例えば、樹脂(G)を得る際に、式(B-2b)中のY-Jが、式(B2)中の*-Jに転化される。J-Yが、式(B2)中のJ-*に転化される。
For example, in obtaining resin (G), X a -J 1 in formula (B-2a) is converted to *-J 1 in formula (B2), and J 2 -X b is converted to J 2 -* in formula (B2).
For example, in obtaining resin (G), Y a -J 1 in formula (B-2b) is converted to *-J 1 in formula (B2), and J 2 -Y b is converted to J 2 -* in formula (B2).

 式(B-2a)の一例は、下記化合物である。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000106
An example of formula (B-2a) is the following compound:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000106

 式(B-2b)の一例は、下記化合物である。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000107
An example of formula (B-2b) is the following compound:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000107

 式(B-2c)の一例は、下記化合物である。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000108
An example of the formula (B-2c) is the following compound:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000108

 式(B2)で表される構造を含む単位構造の具体例を若干挙げれば、下記のとおりである。*は単位構造(A)との結合部位を示す。言うまでもなく、例示の構造を全体の一部に含んでいる単位構造でもよい。 Some specific examples of unit structures containing the structure represented by formula (B2) are as follows. * indicates the bonding site with unit structure (A). Needless to say, the unit structure may contain the example structure as part of the whole.

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000109
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000109
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000110
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000110
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000111
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000111
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000112
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000112
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000113
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000113

<<B-4:式(B3)>>

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000114
 式(B3)中、
 Zは、置換基を有していてもよい、炭素原子数4~25の単環、又は二環、三環若しくは四環式の縮合環を有する基である。そして、ここにいう炭素原子数は、置換基を除いた単環、又は二環、三環若しくは四環式の縮合環の環骨格を構成する炭素原子のみの数を意味し、前記単環又は縮合環が複素環である場合の複素環を構成するヘテロ原子の数は含めない。 <<B-4: Formula (B3)>>
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000114
In formula (B3),
Z is a group having a monocyclic ring or a bicyclic, tricyclic or tetracyclic fused ring having 4 to 25 carbon atoms, which may have a substituent. The number of carbon atoms referred to here means only the number of carbon atoms constituting the ring skeleton of the monocyclic ring or the bicyclic, tricyclic or tetracyclic fused ring excluding the substituent, and does not include the number of heteroatoms constituting the heterocyclic ring when the monocyclic ring or the fused ring is a heterocyclic ring.

 前記単環はπ電子数が4n+2(nは0以上の整数)を満たさない単環(以下、「非ヒュッケル単環」と称することがある。)であり;前記二環、三環及び四環を構成する単環の少なくとも1つはπ電子数が4n+2(nは0以上の整数)を満たさない単環であり、残りの単環はπ電子数が4n+2(nは0以上の整数)を満たす単環でもπ電子数が4n+2(nは0以上の整数)を満たさない単環でもよい。 The monocycle is a monocycle that does not satisfy the number of pi electrons of 4n+2 (n is an integer of 0 or more) (hereinafter, this may be referred to as a "non-Huckel monocycle"); at least one of the monocycles constituting the two, three, and four rings is a monocycle that does not satisfy the number of pi electrons of 4n+2 (n is an integer of 0 or more), and the remaining monocycles may be either a monocycle that satisfies the number of pi electrons of 4n+2 (n is an integer of 0 or more) or a monocycle that does not satisfy the number of pi electrons of 4n+2 (n is an integer of 0 or more).

 前記単環、又は二環、三環若しくは四環式の縮合環が、1又は複数の芳香族環と更に縮合環を形成して、五環式以上の縮合環となっていてもよく、該五環式以上の縮合環の炭素原子数は好ましくは40以下であり、ここにいう炭素原子数は、置換基を除いた前記五環式以上の縮合環の環骨格を構成する炭素原子のみの数を意味し、前記五環式以上の縮合環が複素環である場合の複素環を構成するヘテロ原子の数は含めない。 The monocyclic ring, or the bicyclic, tricyclic, or tetracyclic fused ring may further form a fused ring with one or more aromatic rings to form a pentacyclic or higher fused ring, and the number of carbon atoms in the pentacyclic or higher fused ring is preferably 40 or less. The number of carbon atoms referred to here means only the number of carbon atoms constituting the ring skeleton of the pentacyclic or higher fused ring excluding substituents, and does not include the number of heteroatoms constituting the heterocyclic ring when the pentacyclic or higher fused ring is a heterocyclic ring.

 X、Yは同一又は異なって、-CR3132-基を表し、R31及びR32はそれぞれ同一又は異なって、水素原子又は炭素原子数1~6の炭化水素基を表す。 X and Y are the same or different and represent a -CR 31 R 32 - group, in which R 31 and R 32 are the same or different and represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms.

 x、yはそれぞれ、X、Yの数を表し、それぞれ独立に0又は1を表す。 x and y represent the numbers X and Y, respectively, and each independently represents 0 or 1.

 式(B3)中の

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000115
及び、式(B3)中の
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000116
の少なくともいずれかは、Zの前記非ヒュッケル単環を構成するいずれかの炭素原子(「炭素原子Z」と呼ぶ)と結合(x=1、y=1の場合)又は炭素原子Zから延びている(x=0、y=0の場合)。 In formula (B3),
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000115
And, in formula (B3),
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000116
At least one of the above is bonded to any carbon atom constituting the non-Hückel monocycle of Z (referred to as "carbon atom Z") (when x = 1, y = 1) or extends from the carbon atom Z (when x = 0, y = 0).

 例えば、式(B3)中の

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000117
は、Zの前記非ヒュッケル単環を構成するいずれかの炭素原子(「炭素原子1」と呼ぶ)と結合(x=1の場合)又は炭素原子1から延びており(x=0の場合)、 For example, in the formula (B3),
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000117
is bonded to any carbon atom (referred to as "carbon atom 1") constituting the non-Huckel monocyclic ring of Z (when x = 1) or extends from carbon atom 1 (when x = 0),

 式(B3)中の

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000118
は、Zの前記非ヒュッケル単環を構成するいずれかの炭素原子(「炭素原子2」と呼ぶ)と結合(y=1の場合)又は炭素原子2から延びており(y=0の場合)、炭素原子1と炭素原子2は同一でも異なっていてもよく、異なっている場合、同一の非ヒュッケル単環に属していてもよいし、異なる非ヒュッケル単環に属していてもよい。 In formula (B3),
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000118
is bonded to any carbon atom (referred to as "carbon atom 2") constituting the non-Hückel monocycle of Z (when y = 1) or extends from carbon atom 2 (when y = 0), and carbon atom 1 and carbon atom 2 may be the same or different, and when they are different, they may belong to the same non-Hückel monocycle or different non-Hückel monocycles.

 また、式(B3)において、任意選択的に、炭素原子1及び炭素原子2以外の連結炭素原子を含んでいてもよい。
 なお、Zが三環式以上の縮合環である場合、式(B3)中の炭素原子1及び2がそれぞれ属する一つ又は二つの非ヒュッケル単環と残りの単環との縮合環中における順列位置関係は任意であり、炭素原子1と炭素原子2がそれぞれ異なる非ヒュッケル単環(それぞれ「非ヒュッケル単環1」及び「非ヒュッケル単環2」と呼ぶ)に属する場合、該非ヒュッケル単環1及び非ヒュッケル単環2の、縮合環中における順列位置関係も任意である。
 式(B3)で表される構造を含む有機基の具体例を若干挙げれば、下記のとおりである。単位構造(A)との結合部位は特に限定されない。言うまでもなく、例示の構造を全体の一部に含んでいる構造でもよい。
Furthermore, in formula (B3), optionally, linking carbon atoms other than carbon atom 1 and carbon atom 2 may be included.
When Z is a tricyclic or higher fused ring, the permutation relationship between one or two non-Hückel monocycles to which carbon atoms 1 and 2 in formula (B3) belong and the remaining monocycles in the fused ring is arbitrary, and when carbon atom 1 and carbon atom 2 belong to different non-Hückel monocycles (referred to as "non-Hückel monocycle 1" and "non-Hückel monocycle 2", respectively), the permutation relationship between non-Hückel monocycle 1 and non-Hückel monocycle 2 in the fused ring is also arbitrary.
Specific examples of the organic group containing the structure represented by formula (B3) are as follows. The bonding site with the unit structure (A) is not particularly limited. Needless to say, the structure may contain the exemplified structure as a part of the whole.

 なお、結合手(*)の数が2を超える例示も含まれているが、この余剰の結合手は、別のポリマー鎖中の芳香族環との結合、架橋などに用いることができるし、水素結合との結合手であってもよい。 Note that the examples include those with more than two bonds (*), but these extra bonds can be used for bonding to aromatic rings in other polymer chains, crosslinking, etc., or they can serve as bonds to hydrogen bonds.

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000119
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000119

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000120
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000120

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000121
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000121

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000122
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000122

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000123
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000123

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000124
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000124

 以下、式(B3)において、式(B3)中の

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000125
及び、式(B3)中の
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000126
の一方のみが、Zの前記非ヒュッケル単環を構成するいずれかの炭素原子(「炭素原子Z」と呼ぶ)と結合(x=1、y=1の場合)又は炭素原子Zから延びている(x=0、y=0の場合)場合について説明する。
 この場合の式(B3)のより具体的な構造として、たとえば、下記式(C31)では、結合の手となりうるp、k及びkのうち、pとk、又はpとkにより、式(B3)で表される単位構造(B)となりうる。残りの結合の手は、水素原子と結合している。 Hereinafter, in formula (B3),
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000125
And, in formula (B3),
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000126
is bonded to any of the carbon atoms constituting the non-Hückel monocycle of Z (referred to as "carbon atom Z") (when x = 1, y = 1) or extends from the carbon atom Z (when x = 0, y = 0).
As a more specific structure of formula (B3) in this case, for example, in the following formula (C31), among p, k1 and k2 which can be bonds, p and k1 or p and k2 can form a unit structure (B) represented by formula (B3), and the remaining bonds are bonded to hydrogen atoms.

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000127
 また、下記の式(C32)では、結合の手となりうるp、k、k及びmのうち、pとk、pとk、又はpとmにより、式(B3)で表される単位構造(B)となりうる。残りの結合の手は、水素原子と結合している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000127
In addition, in the following formula (C32), among p, k1 , k2 , and m which can be bonds, p and k1 , p and k2 , or p and m can form a unit structure (B) represented by formula (B3). The remaining bonds are bonded to hydrogen atoms.

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000128
 式(C31)又は式(C32)に該当する式(B3)のより具体的な種々の例を若干挙げれば、下記のとおりである。*は単位構造(A)との結合部位を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000128
Some specific examples of formula (B3) corresponding to formula (C31) or formula (C32) are as follows: * indicates the bonding site with the unit structure (A).

 式(B3)では、別途、これら構造中の芳香族環から他の単位構造(例えば、単位構造(A))と結合する結合の手が延びているが、下記の具体例では、かかる結合の手は省略している。言うまでもなく、例示の構造を全体の一部に含んでいる単位構造でもよい。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000129
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000130
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000131
 なお、上記具体例において、芳香族環からの結合の手がない場合、ポリマー末端の具体例となりうる。 In formula (B3), the aromatic rings in these structures have bonds extending therefrom to other unit structures (e.g., unit structure (A)), but in the specific examples below, such bonds are omitted. Needless to say, unit structures may contain the exemplified structures as a part of the whole.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000129
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000130
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000131
In the above specific examples, when there is no bond from the aromatic ring, it can be a specific example of a polymer end.

 式(AB)で表される構造を有するノボラック樹脂は、公知の方法によって調製することができる。例えば、H-A-Hで表される含環化合物とOHC-B、O=C-B、RO-B-OR、RO-CH-B-CH-OR等で表される含酸素化合物を縮合させることにより調製することができる。ここで、式中、A、Bは上記と同義である。Rは水素原子、ハロゲン、又は炭素原子数約1~3のアルキル基を表す。 Novolak resins having a structure represented by formula (AB) can be prepared by known methods. For example, they can be prepared by condensing a ring-containing compound represented by H-A-H with an oxygen-containing compound represented by OHC-B, O=C-B, RO-B-OR, RO-CH 2 -B-CH 2 -OR, etc. In the formula, A and B are as defined above. R represents a hydrogen atom, a halogen, or an alkyl group having about 1 to 3 carbon atoms.

 含環化合物、含酸素化合物は共に1種を用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。この縮合反応においては、含環化合物1モルに対して、含酸素化合物を0.1~10モル、好ましくは0.1~2モルの割合で用いることができる。 The ring-containing compound and the oxygen-containing compound may each be used alone or in combination of two or more. In this condensation reaction, the oxygen-containing compound can be used in a ratio of 0.1 to 10 moles, preferably 0.1 to 2 moles, per mole of the ring-containing compound.

 縮合反応で用いられる触媒としては、例えば硫酸、リン酸、過塩素酸等の鉱酸類、p-トルエンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸一水和物、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸等の有機スルホン酸類、蟻酸、シュウ酸等のカルボン酸類を使用することができる。触媒の使用量は、使用する触媒の種類によって異なるが、含環化合物(複数種の場合はそれらの合計)100質量部に対して、通常0.001~10,000質量部、好ましくは0.01~1,000質量部、より好ましくは0.05~100質量部である。 Catalysts that can be used in the condensation reaction include, for example, mineral acids such as sulfuric acid, phosphoric acid, and perchloric acid; organic sulfonic acids such as p-toluenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid monohydrate, methanesulfonic acid, and trifluoromethanesulfonic acid; and carboxylic acids such as formic acid and oxalic acid. The amount of catalyst used varies depending on the type of catalyst used, but is usually 0.001 to 10,000 parts by mass, preferably 0.01 to 1,000 parts by mass, and more preferably 0.05 to 100 parts by mass per 100 parts by mass of the ring-containing compound (the total amount if multiple types are used).

 縮合反応は無溶剤でも行われるが、通常は溶剤を用いて行われる。溶剤としては反応基質を溶解することができ、反応を阻害しないものであれば特に限定されない。例えば、1,2-ジメトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、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、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、ジオキサン、1,2-ジクロロメタン、1,2-ジクロロエタン、トルエン、N-メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド等が挙げられる。縮合反応温度は通常40℃~200℃、好ましくは100℃~180℃である。反応時間は反応温度によって異なるが、通常5分~50時間、好ましくは5分~24時間である。 The condensation reaction can be carried out without a solvent, but is usually carried out using a solvent. There are no particular limitations on the solvent, so long as it can dissolve the reaction substrate and does not inhibit the reaction. Examples include 1,2-dimethoxyethane, diethylene glycol dimethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, tetrahydrofuran, tetrahydropyran, dioxane, 1,2-dichloromethane, 1,2-dichloroethane, toluene, N-methylpyrrolidone, and dimethylformamide. The condensation reaction temperature is usually 40°C to 200°C, preferably 100°C to 180°C. The reaction time varies depending on the reaction temperature, but is usually 5 minutes to 50 hours, preferably 5 minutes to 24 hours.

 本発明の一態様に係るノボラック樹脂の重量平均分子量は、通常500~100,000、好ましくは600~50,000、700~10,000、又は800~8,000である。 The weight average molecular weight of the novolac resin according to one embodiment of the present invention is usually 500 to 100,000, preferably 600 to 50,000, 700 to 10,000, or 800 to 8,000.

[レジスト下層膜形成用組成物]
 本発明のレジスト下層膜形成用組成物は、上述した樹脂(I)及び溶剤を含む。
 以下、レジスト下層膜形成用組成物における各成分について説明する。
[Composition for forming resist underlayer film]
The composition for forming a resist underlayer film of the present invention contains the above-mentioned resin (I) and a solvent.
Hereinafter, each component of the composition for forming a resist underlayer film will be described.

 レジスト下層膜形成用組成物における樹脂(I)の含有量は、膜形成成分の質量に対して、例えば、25~100質量%が好ましく、50~100質量%がより好ましく、70~100質量%がさらに好ましい。
 ここで、膜形成成分とは、レジスト下層膜形成用組成物から溶剤成分を除いた成分をいう。
The content of the resin (I) in the composition for forming a resist underlayer film is, for example, preferably from 25 to 100 mass %, more preferably from 50 to 100 mass %, and even more preferably from 70 to 100 mass %, based on the mass of the film-forming components.
Here, the film-forming components refer to the components remaining after removing the solvent component from the composition for forming a resist underlayer film.

 レジスト下層膜形成用組成物における樹脂(G)の含有量は、樹脂(I)の質量に対して、例えば、50~100質量%が好ましく、70~100質量%がより好ましく、90~100質量%がさらに好ましく、100質量%が特に好ましい。
 ここで、「樹脂(G)の含有量が樹脂(I)の質量に対して100質量%である」とは、樹脂(I)が樹脂(G)と等価であることを意味する。
The content of the resin (G) in the composition for forming a resist underlayer film is, for example, preferably 50 to 100 mass%, more preferably 70 to 100 mass%, still more preferably 90 to 100 mass%, and particularly preferably 100 mass%, relative to the mass of the resin (I).
Here, "the content of resin (G) is 100% by mass relative to the mass of resin (I)" means that resin (I) is equivalent to resin (G).

<溶剤>
 溶剤は、樹脂(I)、及び必要に応じて添加されるその他の任意成分を溶解することができるものであれば特に限定されない。
<Solvent>
The solvent is not particularly limited as long as it can dissolve the resin (I) and other optional components added as necessary.

 溶剤としては、例えば、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、プロピレングリコール、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エチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、メチルイソブチルカルビノール、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエテルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、2-ヒドロキシプロピオン酸エチル、2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸エチル、2-ヒドロキシ-3-メチルブタン酸メチル、3-メトキシプロピオン酸メチル、3-メトキシプロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸メチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノプロピ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、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジプロピルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、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ジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジプロピルエーテル、プロピレングリコールジブチルエーテル、乳酸エチル、乳酸プロピル、乳酸イソプロピル、乳酸ブチル、乳酸イソブチル、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、ギ酸イソプロピル、ギ酸ブチル、ギ酸イソブチル、ギ酸アミル、ギ酸イソアミル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸アミル、酢酸イソアミル、酢酸ヘキシル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、プロピオン酸イソプロピル、プロピオン酸ブチル、プロピオン酸イソブチル、酪酸メチル、酪酸エチル、酪酸プロピル、酪酸イソプロピル、酪酸ブチル、酪酸イソブチル、ヒドロキシ酢酸エチル、2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオン酸メチル、2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオン酸エチル、3-メトキシ-2-メチルプロピオン酸メチル、2-ヒドロキシ-3-メチル酪酸メチル、メトキシ酢酸エチル、エトキシ酢酸エチル、3-メトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、3-メトキシプロピオン酸エチル、3-メトキシブチルアセテート、3-メトキシプロピルアセテート、3-メチル-3-メトキシブチルアセテート、3-メチル-3-メトキシブチルプロピオネート、3-メチル-3-メトキシブチルブチレート、アセト酢酸メチル、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルブチルケトン、2-ヘプタノン、3-ヘプタノン、4-ヘプタノン、シクロヘキサノン、N、N-ジメチルホルムアミド、N-メチルアセトアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、4-メチル-2-ペンタノール、及びγ-ブチロラクトン等を挙げることができる。これらの溶剤は単独で、または二種以上の組み合わせで使用することができる。 Solvents include, for example, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, propylene glycol, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, methyl isobutyl carbinol, propylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl ether acetate, propylene glycol monobutyl ether acetate, toluene, xylene, methyl ethyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, ethyl 2-hydroxypropionate, ethyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, ethyl ethoxyacetate, ethyl hydroxyacetate, methyl 2-hydroxy-3-methylbutanoate, 3-methoxypropanediol, ethyl 2-hydroxy ...methyl 3-methylbutanoate, ethyl 3-methoxypropanediol, ethyl 3-hydroxypropanediol, ethyl 3-hydroxypropanediol, ethyl 3-hydroxypropanediol, ethyl 3-hydroxypropanediol, ethyl 3-hydroxypropanediol, ethyl 3-hydroxypropanediol Methyl pionate, ethyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, methyl 3-ethoxypropionate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monopropyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dipropyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, propylene glycol mono Methyl ether, propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol diethyl ether, propylene glycol dipropyl ether, propylene glycol dibutyl ether, ethyl lactate, propyl lactate, isopropyl lactate, butyl lactate, isobutyl lactate, methyl formate, ethyl formate, propyl formate, isopropyl formate, butyl formate, isobutyl formate, amyl formate, isoamyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, amyl acetate, isoamyl acetate, hexyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate, isopropyl propionate, butyl propionate, isobutyl propionate, methyl butyrate, ethyl butyrate, propyl butyrate, isopropyl butyrate, butyl butyrate, isobutyl butyrate, ethyl hydroxyacetate, methyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, ethyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, 3- Examples of the solvent include methyl methoxy-2-methylpropionate, methyl 2-hydroxy-3-methylbutyrate, ethyl methoxyacetate, ethyl ethoxyacetate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, 3-methoxybutyl acetate, 3-methoxypropyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl propionate, 3-methyl-3-methoxybutyl butyrate, methyl acetoacetate, toluene, xylene, methyl ethyl ketone, methyl propyl ketone, methyl butyl ketone, 2-heptanone, 3-heptanone, 4-heptanone, cyclohexanone, N,N-dimethylformamide, N-methylacetamide, N,N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, 4-methyl-2-pentanol, and γ-butyrolactone. These solvents can be used alone or in combination of two or more.

 また、沸点が160℃以上である溶剤を、沸点が160℃未満の溶剤と組み合わせて含めることができる。 Also, solvents with a boiling point of 160°C or higher can be included in combination with solvents with a boiling point of less than 160°C.

 このような高沸点溶剤としては、例えば、国際公開第2018/131562号(A1)に記載された下記の化合物を好ましく用いることができる。 As such a high boiling point solvent, for example, the following compounds described in WO 2018/131562 (A1) can be preferably used.

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000132
[式(i)中のR、R及びRは各々水素原子、酸素原子、硫黄原子又はアミド結合で中断されていてもよい炭素原子数1~20のアルキル基を表し、互いに同一であっても異なっても良く、互いに結合して環構造を形成しても良い。]
 あるいは、特開2021-84974号記載の、1,6-ジアセトキシヘキサン(沸点260℃)、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル(沸点242℃)、その他、当該公開公報の段落0082に記載の種々の高沸点溶媒を好ましく用いることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000132
[In formula (i), R 1 , R 2 and R 3 each represent a hydrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may be interrupted by an amide bond, and may be the same or different from each other, and may be bonded to each other to form a ring structure.]
Alternatively, 1,6-diacetoxyhexane (boiling point 260 ° C.), tripropylene glycol monomethyl ether (boiling point 242 ° C.), and various other high boiling point solvents described in paragraph 0082 of JP-A-2021-84974 can be preferably used.

 あるいは、特開2019-20701号記載の、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(沸点213℃)、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(沸点217℃)、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート(沸点247℃)、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(沸点171℃)、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル(沸点187℃)、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル(沸点231℃)、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル(沸点242℃)、γ-ブチロラクトン(沸点204℃)、ベンジルアルコール(沸点205℃)、プロピレンカーボネート(沸点242℃)、テトラエチレングリコールジメチルエーテル(沸点275℃)、1,6-ジアセトキシヘキサン(沸点260℃)、ジプロピレングリコール(沸点230℃)、1,3-ブチレングリコールジアセテート(沸点232℃)、その他、当該公開公報の段落0023~0031に記載の種々の高沸点溶媒を好ましく用いることができる。 Alternatively, dipropylene glycol monomethyl ether acetate (boiling point 213°C), diethylene glycol monoethyl ether acetate (boiling point 217°C), diethylene glycol monobutyl ether acetate (boiling point 247°C), dipropylene glycol dimethyl ether (boiling point 171°C), dipropylene glycol monomethyl ether (boiling point 187°C), dipropylene glycol monobutyl ether (boiling point 231°C), tripropylene glycol monomethyl ether (boiling point 231°C), tripropylene glycol monomethyl ether (boiling point 231°C), tripropylene glycol monoethyl ... Preferred examples of high-boiling point solvents that can be used include dimethyl ether (boiling point 242°C), gamma-butyrolactone (boiling point 204°C), benzyl alcohol (boiling point 205°C), propylene carbonate (boiling point 242°C), tetraethylene glycol dimethyl ether (boiling point 275°C), 1,6-diacetoxyhexane (boiling point 260°C), dipropylene glycol (boiling point 230°C), 1,3-butylene glycol diacetate (boiling point 232°C), and the various other high-boiling point solvents described in paragraphs 0023 to 0031 of the publication.

 本願発明の一態様であるレジスト下層膜形成用組成物は、酸及び/又はその塩及び/又は酸発生剤を含むことができる。 The composition for forming a resist underlayer film, which is one aspect of the present invention, may contain an acid and/or a salt thereof and/or an acid generator.

 酸としては、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、サリチル酸、5-スルホサリチル酸、4-フェノールスルホン酸、カンファースルホン酸、4-クロロベンゼンスルホン酸、ベンゼンジスルホン酸、1-ナフタレンスルホン酸、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等が挙げられる。 Examples of acids include p-toluenesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, salicylic acid, 5-sulfosalicylic acid, 4-phenolsulfonic acid, camphorsulfonic acid, 4-chlorobenzenesulfonic acid, benzenedisulfonic acid, 1-naphthalenesulfonic acid, citric acid, benzoic acid, hydroxybenzoic acid, and naphthalenecarboxylic acid.

 塩としては、前述の酸の塩を用いることもできる。塩としては、限定されるものではないが、トリメチルアミン塩、トリエチルアミン塩等のアンモニア誘導体塩やピリジン誘導体塩、モルホリン誘導体塩等を好適に用いることができる。 As the salt, a salt of the above-mentioned acid can also be used. As the salt, although it is not limited, ammonia derivative salts such as trimethylamine salts and triethylamine salts, pyridine derivative salts, morpholine derivative salts, etc. can be suitably used.

 酸及び/又はその塩は一種のみを使用することができ、または二種以上を組み合わせて使用することができる。配合量は全固形分に対して、通常0.0001~20質量%、好ましくは0.0005~10質量%、さらに好ましくは0.01~5質量%である。 A single type of acid and/or its salt may be used, or two or more types may be used in combination. The amount of the acid and/or its salt is usually 0.0001 to 20% by mass, preferably 0.0005 to 10% by mass, and more preferably 0.01 to 5% by mass, based on the total solid content.

 酸発生剤としては、熱酸発生剤や光酸発生剤が挙げられる。 Acid generators include thermal acid generators and photoacid generators.

 熱酸発生剤としては、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、K-PURE〔登録商標〕CXC-1612、同CXC-1614、同TAG-2172、同TAG-2179、同TAG-2678、同TAG2689、同TAG2700(King Industries社製)、及びSI-45、SI-60、SI-80、SI-100、SI-110、SI-150(三新化学工業(株)製)その他有機スルホン酸アルキルエステル等が挙げられる。 Thermal acid generators include 2,4,4,6-tetrabromocyclohexadienone, benzoin tosylate, 2-nitrobenzyl tosylate, K-PURE [registered trademark] CXC-1612, CXC-1614, TAG-2172, TAG-2179, TAG-2678, TAG2689, and TAG2700 (manufactured by King Industries), as well as SI-45, SI-60, SI-80, SI-100, SI-110, and SI-150 (manufactured by Sanshin Chemical Industry Co., Ltd.), and other organic sulfonic acid alkyl esters.

 光酸発生剤は、レジストの露光時に酸を生ずる。そのため、下層膜の酸性度の調整ができる。これは、下層膜の酸性度を上層のレジストとの酸性度に合わせるための一方法である。また、下層膜の酸性度の調整によって、上層に形成されるレジストのパターン形状の調整ができる。 Photoacid generators produce acid when the resist is exposed to light. This allows the acidity of the underlayer film to be adjusted. This is one way to match the acidity of the underlayer film to that of the upper layer resist. Adjusting the acidity of the underlayer film also allows the pattern shape of the resist formed in the upper layer to be adjusted.

 本発明のレジスト下層膜形成用組成物に含まれる光酸発生剤としては、オニウム塩化合物、スルホンイミド化合物、及びジスルホニルジアゾメタン化合物等が挙げられる。 The photoacid generator contained in the resist underlayer film forming composition of the present invention includes an onium salt compound, a sulfonimide compound, a disulfonyldiazomethane compound, and the like.

 オニウム塩化合物としては、例えば、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムノナフルオロノルマルブタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムパーフルオロノルマルオクタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムカンファースルホネート、ビス(4-tert-ブチルフェニル)ヨードニウムカンファースルホネート及びビス(4-tert-ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート等のヨードニウム塩化合物、及びトリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムノナフルオロノルマルブタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムカンファースルホネート及びトリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート等のスルホニウム塩化合物等が挙げられる。 Examples of onium salt compounds include iodonium salt compounds such as diphenyliodonium hexafluorophosphate, diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, diphenyliodonium nonafluoronormal butanesulfonate, diphenyliodonium perfluoronormal octanesulfonate, diphenyliodonium camphorsulfonate, bis(4-tert-butylphenyl)iodonium camphorsulfonate, and bis(4-tert-butylphenyl)iodonium trifluoromethanesulfonate, and sulfonium salt compounds such as triphenylsulfonium hexafluoroantimonate, triphenylsulfonium nonafluoronormal butanesulfonate, triphenylsulfonium camphorsulfonate, and triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate.

 スルホンイミド化合物としては、例えば、N-(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)スクシンイミド、N-(ノナフルオロノルマルブタンスルホニルオキシ)スクシンイミド、N-(カンファースルホニルオキシ)スクシンイミド及びN-(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ナフタルイミド等が挙げられる。 Examples of sulfonimide compounds include N-(trifluoromethanesulfonyloxy)succinimide, N-(nonafluoronormalbutanesulfonyloxy)succinimide, N-(camphorsulfonyloxy)succinimide, and N-(trifluoromethanesulfonyloxy)naphthalimide.

 ジスルホニルジアゾメタン化合物としては、例えば、ビス(トリフルオロメチルスルホニル)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(フェニルスルホニル)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(2,4-ジメチルベンゼンスルホニル)ジアゾメタン、及びメチルスルホニル-p-トルエンスルホニルジアゾメタン等が挙げられる。 Examples of disulfonyldiazomethane compounds include bis(trifluoromethylsulfonyl)diazomethane, bis(cyclohexylsulfonyl)diazomethane, bis(phenylsulfonyl)diazomethane, bis(p-toluenesulfonyl)diazomethane, bis(2,4-dimethylbenzenesulfonyl)diazomethane, and methylsulfonyl-p-toluenesulfonyldiazomethane.

 酸発生剤は一種のみを使用することができ、または二種以上を組み合わせて使用することができる。 A single acid generator may be used, or two or more may be used in combination.

 酸発生剤が使用される場合、その割合としては、レジスト下層膜形成用組成物の固形分100質量部に対して、0.01~10質量部、または0.1~8質量部、または0.5~5質量部である。 When an acid generator is used, the proportion is 0.01 to 10 parts by mass, or 0.1 to 8 parts by mass, or 0.5 to 5 parts by mass, per 100 parts by mass of the solid content of the composition for forming the resist underlayer film.

 本発明の一態様であるレジスト下層膜形成用組成物は、上記以外に必要に応じて、架橋剤、界面活性剤、吸光剤、レオロジー調整剤、接着補助剤などを含むことができる。 The composition for forming a resist underlayer film, which is one aspect of the present invention, may contain, in addition to the above, a crosslinking agent, a surfactant, a light absorbing agent, a rheology adjuster, an adhesive auxiliary, etc., as necessary.

 代表的な架橋剤として、アミノプラスト架橋剤及びフェノプラスト架橋剤を例示できる。 Typical crosslinking agents include aminoplast crosslinking agents and phenoplast crosslinking agents.

 上記架橋剤としては、耐熱性の高い架橋剤を用いることができる。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好ましく用いることができる。 As the crosslinking agent, a crosslinking agent having high heat resistance can be used. As a crosslinking agent having high heat resistance, a compound containing a crosslinking-forming substituent having an aromatic ring (e.g., a benzene ring, a naphthalene ring) in the molecule can be preferably used.

 アミノプラスト架橋剤としては、高度にアルキル化、アルコキシ化、又はアルコキシアルキル化されたメラミン、ベンゾグアナミン、グリコールウリル、尿素、それらのポリマー等が挙げられる。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であり、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ワナミン、ブトキシメチル化ベンゾグワナミン、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、またはメトキシメチル化チオ尿素等の化合物である。また、これらの化合物の縮合体も使用することができる。 Aminoplast crosslinkers include highly alkylated, alkoxylated, or alkoxyalkylated melamine, benzoguanamine, glycoluril, urea, and polymers thereof. Preferred are crosslinkers having at least two crosslink-forming substituents, such as methoxymethylated glycoluril, butoxymethylated glycoluril, methoxymethylated melamine, butoxymethylated melamine, methoxymethylated benzoguanamine, butoxymethylated benzoguanamine, methoxymethylated urea, butoxymethylated urea, methoxymethylated thiourea, or methoxymethylated thiourea. Condensates of these compounds can also be used.

 好ましくは、テトラメトキシメチルグリコールウリル及びヘキサメトキシメチルメラミンからなる群より選択される少なくとも一種である。 Preferably, it is at least one selected from the group consisting of tetramethoxymethylglycoluril and hexamethoxymethylmelamine.

 具体例を若干挙げれば以下のとおりである。 Some concrete examples are as follows:

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000133
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 フェノプラスト架橋剤としては、高度にアルキル化、アルコキシ化、又はアルコキシアルキル化された芳香族、それらのポリマー等が挙げられる。好ましくは、1分子中に少なくとも2個の架橋形成置換基を有する架橋剤であり、2,6-ジヒドロキシメチル-4-メチルフェノール、2,4-ジヒドロキシメチル-6-メチルフェノール、ビス(2-ヒドロキシ-3-ヒドロキシメチル-5-メチルフェニル)メタン、ビス(4-ヒドロキシ-3-ヒドロキシメチル-5-メチルフェニル)メタン、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジヒドロキシメチルフェニル)プロパン、ビス(3-ホルミル-4-ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(4-ヒドロキシ-2,5-ジメチルフェニル)ホルミルメタン、α,α-ビス(4-ヒドロキシ-2,5-ジメチルフェニル)-4-ホルミルトルエン等の化合物である。また、これらの化合物の縮合体も使用することができる。 Phenoplast crosslinking agents include highly alkylated, alkoxylated, or alkoxyalkylated aromatics, their polymers, and the like. Preferred are crosslinking agents having at least two crosslink-forming substituents in one molecule, such as 2,6-dihydroxymethyl-4-methylphenol, 2,4-dihydroxymethyl-6-methylphenol, bis(2-hydroxy-3-hydroxymethyl-5-methylphenyl)methane, bis(4-hydroxy-3-hydroxymethyl-5-methylphenyl)methane, 2,2-bis(4-hydroxy-3,5-dihydroxymethylphenyl)propane, bis(3-formyl-4-hydroxyphenyl)methane, bis(4-hydroxy-2,5-dimethylphenyl)formylmethane, and α,α-bis(4-hydroxy-2,5-dimethylphenyl)-4-formyltoluene. Condensates of these compounds can also be used.

 このような化合物は上述の他にも下記式(4)の部分構造を有する化合物や、下記式(5)の繰り返し単位を有するポリマー又はオリゴマーを例として挙げることができる。 In addition to the above, other examples of such compounds include compounds having a partial structure of the following formula (4) and polymers or oligomers having a repeating unit of the following formula (5).

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000134
 上記R11、R12、R13、及びR14は水素原子又は炭素原子数1~10のアルキル基であり、これらのアルキル基は上述の例示を用いることができる。n1は1~4の整数であり、n2は1~(5-n1)の整数であり、(n1+n2)は2~5の整数を示す。n3は1~4の整数であり、n4は0~(4-n3)であり、(n3+n4)は1~4の整数を示す。オリゴマー及びポリマーは繰り返し単位構造の数が2~100、又は2~50の範囲で用いることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000134
The above R 11 , R 12 , R 13 , and R 14 are hydrogen atoms or alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms, and the above-mentioned examples of these alkyl groups can be used. n1 is an integer of 1 to 4, n2 is an integer of 1 to (5-n1), and (n1+n2) is an integer of 2 to 5. n3 is an integer of 1 to 4, n4 is an integer of 0 to (4-n3), and (n3+n4) is an integer of 1 to 4. The number of repeating unit structures of the oligomers and polymers that can be used is in the range of 2 to 100, or 2 to 50.

 具体例を若干挙げれば以下のとおりである。 Some concrete examples are as follows:

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000135
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Figure JPOXMLDOC01-appb-C000136
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000136

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000137
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000137

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000138
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000138

 アミノプラスト架橋剤やフェノプラスト架橋剤等の架橋剤は、いずれか1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。アミノプラスト架橋剤は、自体公知の方法又はそれに準ずる方法によって製造することができ、また、市販品を用いてもよい。 Crosslinking agents such as aminoplast crosslinking agents and phenoplast crosslinking agents may be used alone or in combination of two or more types. The aminoplast crosslinking agent may be produced by a method known per se or a method equivalent thereto, and a commercially available product may also be used.

 また、アミノプラスト架橋剤やフェノプラスト架橋剤等の架橋剤の使用量は、使用する塗布溶媒、使用する下地基板、要求される溶液粘度、要求される膜形状などにより変動するが、本発明に係るレジスト下層膜形成用組成物の全固形分に対して0.001質量%以上、0.01質量%以上、0.05質量%以上、0.5質量%以上、又は1.0質量%以上であり、80質量%以下、50質量%以下、40質量%以下、20質量%以下、又は10質量%以下である。 The amount of the crosslinking agent, such as an aminoplast crosslinking agent or a phenoplast crosslinking agent, used varies depending on the coating solvent used, the base substrate used, the required solution viscosity, the required film shape, etc., but is 0.001 mass% or more, 0.01 mass% or more, 0.05 mass% or more, 0.5 mass% or more, or 1.0 mass% or more relative to the total solid content of the composition for forming a resist underlayer film according to the present invention, and is 80 mass% or less, 50 mass% or less, 40 mass% or less, 20 mass% or less, or 10 mass% or less.

 本発明に係るレジスト下層膜形成用組成物には、ピンホールやストリエーション等の発生がなく、表面むらに対する塗布性をさらに向上させるために、界面活性剤を配合することができる。 The resist underlayer film forming composition of the present invention does not cause pinholes or striations, and a surfactant can be added to further improve the coatability against surface irregularities.

 界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類;ポリオキシエチレンオクチルフエノールエーテル、ポリオキシエチレンノニルフエノールエーテル等のポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル類;ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロツクコポリマー類;ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタントリオレエート、ソルビタントリステアレート等のソルビタン脂肪酸エステル類;ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート等のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル類等;のノニオン系界面活性剤、
 エフトツプEF301、EF303、EF352((株)トーケムプロダクツ製、商品名)、メガファックF171、F173、R-30、R-40(大日本インキ(株)製、商品名)、フロラードFC430、FC431(住友スリーエム(株)製、商品名)、アサヒガードAG710、サーフロンSー382、SC101、SC102、SC103、SC104、SC105、SC106(旭硝子(株)製、商品名)等のフッ素系界面活性剤、
 オルガノシロキサンポリマーKP341(信越化学工業(株)製)等、を挙げることができる。
Examples of the surfactant include nonionic surfactants such as polyoxyethylene alkyl ethers, such as polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene cetyl ether, and polyoxyethylene oleyl ether; polyoxyethylene alkylaryl ethers, such as polyoxyethylene octyl phenol ether and polyoxyethylene nonyl phenol ether; polyoxyethylene-polyoxypropylene block copolymers; sorbitan fatty acid esters, such as sorbitan monolaurate, sorbitan monopalmitate, sorbitan monostearate, sorbitan monooleate, sorbitan trioleate, and sorbitan tristearate; and polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters, such as polyoxyethylene sorbitan monolaurate, polyoxyethylene sorbitan monopalmitate, polyoxyethylene sorbitan monostearate, polyoxyethylene sorbitan trioleate, and polyoxyethylene sorbitan tristearate.
fluorosurfactants such as EFTOP EF301, EF303, EF352 (trade names, manufactured by Tochem Products Co., Ltd.), Megafac F171, F173, R-30, R-40 (trade names, manufactured by Dainippon Ink Co., Ltd.), Fluorad FC430, FC431 (trade names, manufactured by Sumitomo 3M Limited), Asahi Guard AG710, Surflon S-382, SC101, SC102, SC103, SC104, SC105, SC106 (trade names, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.);
Organosiloxane polymer KP341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) and the like.

 これらの界面活性剤の配合量は、本発明に係るレジスト下層膜形成用組成物の全固形分に対して通常2.0質量%以下、好ましくは1.0質量%以下である。これらの界面活性剤は単独で添加してもよいし、また2種以上の組合せで添加することもできる。 The amount of these surfactants is usually 2.0% by mass or less, and preferably 1.0% by mass or less, based on the total solid content of the composition for forming a resist underlayer film according to the present invention. These surfactants may be added alone or in combination of two or more kinds.

 吸光剤としては、例えば、「工業用色素の技術と市場」(CMC出版)や「染料便覧」(有機合成化学協会編)に記載の市販の吸光剤、例えば、C.I.DisperseYellow1,3,4,5,7,8,13,23,31,49,50,51,54,60,64,66,68,79,82,88,90,93,102,114及び124;C.I.D isperseOrange1,5,13,25,29,30,31,44,57,72及び73;C.I.DisperseRed1,5,7,13,17,19,43,50,54,58,65,72,73,88,117,137,143,199及び210;C.I.DisperseViolet43;C.I.DisperseBlue96;C.I.Fluorescent Brightening Agent 112,135及び163;C.I.SolventOrange2及び45;C.I.SolventRed1,3,8,23,24,25,27及び49;C.I.PigmentGreen 10;C.I.PigmentBrown 2等を好適に用いることができる。上記吸光剤は通常、本発明に係るレジスト下層膜形成用組成物の全固形分に対して10質量%以下、好ましくは5質量%以下の割合で配合される。 The light absorbing agent may be, for example, a commercially available light absorbing agent described in "Technology and Market of Industrial Dyes" (CMC Publishing) or "Dye Handbook" (edited by the Society of Organic Synthetic Chemistry), such as C.I. Disperse Yellow 1, 3, 4, 5, 7, 8, 13, 23, 31, 49, 50, 51, 54, 60, 64, 66, 68, 79, 82, 88, 90, 93, 102, 114, and 124; C.I. Disperse Orange 1, 5, 13, 25, 29, 30, 31, 44, 57, 72, and 73; C.I. C.I. Disperse Red 1, 5, 7, 13, 17, 19, 43, 50, 54, 58, 65, 72, 73, 88, 117, 137, 143, 199 and 210; C.I. Disperse Violet 43; C.I. Disperse Blue 96; C.I. Fluorescent Brightening Agent 112, 135 and 163; C.I. Solvent Orange 2 and 45; C.I. Solvent Red 1, 3, 8, 23, 24, 25, 27 and 49; C.I. Pigment Green 10; C.I. Pigment Brown 2, etc. can be suitably used. The above-mentioned light absorbing agent is usually blended in a ratio of 10% by mass or less, preferably 5% by mass or less, based on the total solid content of the composition for forming a resist underlayer film according to the present invention.

 レオロジー調整剤は、主にレジスト下層膜形成用組成物の流動性を向上させ、特にベーキング工程において、レジスト下層膜の膜厚均一性の向上やホール内部へのレジスト下層膜形成用組成物の充填性を高める目的で添加される。具体例としては、ジメチルフタレート、ジエチルフタレート、ジイソブチルフタレート、ジヘキシルフタレート、ブチルイソデシルフタレート等のフタル酸誘導体、ジノルマルブチルアジペート、ジイソブチルアジペート、ジイソオクチルアジペート、オクチルデシルアジペート等のアジピン酸誘導体、ジ(n-ブチル)マレート、ジエチルマレート、ジノニルマレート等のマレイン酸誘導体、メチルオレート、ブチルオレート、テトラヒドロフルフリルオレート等のオレイン酸誘導体、またはn-ブチルステアレート、グリセリルステアレート等のステアリン酸誘導体を挙げることができる。これらのレオロジー調整剤は、本発明に係るレジスト下層膜形成用組成物の全固形分に対して通常30質量%未満の割合で配合される。 Rheology control agents are added mainly to improve the fluidity of the resist underlayer film forming composition, and to improve the film thickness uniformity of the resist underlayer film and the filling ability of the resist underlayer film forming composition into the inside of the hole, particularly in the baking process. Specific examples include phthalic acid derivatives such as dimethyl phthalate, diethyl phthalate, diisobutyl phthalate, dihexyl phthalate, and butyl isodecyl phthalate; adipic acid derivatives such as di-n-butyl adipate, diisobutyl adipate, diisooctyl adipate, and octyl decyl adipate; maleic acid derivatives such as di(n-butyl) maleate, diethyl maleate, and dinonyl maleate; oleic acid derivatives such as methyl oleate, butyl oleate, and tetrahydrofurfuryl oleate; and stearic acid derivatives such as n-butyl stearate and glyceryl stearate. These rheology control agents are usually blended in a ratio of less than 30% by mass based on the total solid content of the resist underlayer film forming composition according to the present invention.

 接着補助剤は、主に基板あるいはレジストとレジスト下層膜形成用組成物の密着性を向上させ、特に現像においてレジストが剥離しないようにするための目的で添加される。具体例としては、トリメチルクロロシラン、ジメチルビニルクロロシラン、メチルジフェニルクロロシラン、クロロメチルジメチルクロロシラン等のクロロシラン類、トリメチルメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、メチルジメトキシシラン、ジメチルビニルエトキシシラン、ジフエニルジメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン等のアルコキシシラン類、ヘキサメチルジシラザン、N,N’ービス(トリメチルシリル)ウレア、ジメチルトリメチルシリルアミン、トリメチルシリルイミダゾール等のシラザン類、ビニルトリクロロシラン、γークロロプロピルトリメトキシシラン、γーアミノプロピルトリエトキシシラン、γーグリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のシラン類、ベンゾトリアゾール、ベンズイミダゾール、インダゾール、イミダゾール、2ーメルカプトベンズイミダゾール、2ーメルカプトベンゾチアゾール、2ーメルカプトベンゾオキサゾール、ウラゾール、チオウラシル、メルカプトイミダゾール、メルカプトピリミジン等の複素環式化合物や、1,1ージメチルウレア、1,3ージメチルウレア等の尿素、またはチオ尿素化合物を挙げることができる。これらの接着補助剤は、本発明に係るレジスト下層膜形成用組成物の全固形分に対して通常5質量%未満、好ましくは2質量%未満の割合で配合される。 Adhesion aids are added mainly for the purpose of improving the adhesion between the substrate or resist and the composition for forming the resist underlayer film, and in particular to prevent the resist from peeling off during development. Specific examples include chlorosilanes such as trimethylchlorosilane, dimethylvinylchlorosilane, methyldiphenylchlorosilane, and chloromethyldimethylchlorosilane; alkoxysilanes such as trimethylmethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, methyldimethoxysilane, dimethylvinylethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, and phenyltriethoxysilane; silazanes such as hexamethyldisilazane, N,N'-bis(trimethylsilyl)urea, dimethyltrimethylsilylamine, and trimethylsilylimidazole; vinyltrichlorosilane; Examples of the adhesive auxiliary include silanes such as silane, γ-chloropropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, and γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane; heterocyclic compounds such as benzotriazole, benzimidazole, indazole, imidazole, 2-mercaptobenzimidazole, 2-mercaptobenzothiazole, 2-mercaptobenzoxazole, urazole, thiouracil, mercaptoimidazole, and mercaptopyrimidine; and ureas such as 1,1-dimethylurea and 1,3-dimethylurea, or thiourea compounds. These adhesive auxiliary agents are usually blended in an amount of less than 5% by mass, preferably less than 2% by mass, based on the total solid content of the composition for forming a resist underlayer film according to the present invention.

 本発明に係るレジスト下層膜形成用組成物の固形分は0.1~70質量%、または0.1~60質量%である。固形分は、レジスト下層膜形成用組成物から溶剤を除いた全成分の含有割合である。固形分中に架橋可能な樹脂を1~99.9質量%、または50~99.9質量%、または50~95質量%、または50~90質量%の割合で含有することができる。 The solid content of the resist underlayer film forming composition according to the present invention is 0.1 to 70% by mass, or 0.1 to 60% by mass. The solid content is the content of all components excluding the solvent from the resist underlayer film forming composition. The solid content may contain a crosslinkable resin in a ratio of 1 to 99.9% by mass, or 50 to 99.9% by mass, or 50 to 95% by mass, or 50 to 90% by mass.

[プラズマ処理済レジスト下層膜の製造方法]
 プラズマ処理済レジスト下層膜は、本発明に係るレジスト下層膜形成用組成物を用いて、たとえば、以下のように形成することができる。
[Method of manufacturing plasma-treated resist underlayer film]
The plasma-treated resist underlayer film can be formed, for example, as follows using the composition for forming a resist underlayer film according to the present invention.

 半導体装置の製造に使用される基板(例えば、シリコンウエハー基板、二酸化ケイ素被覆基板(SiO基板)、シリコンナイトライド基板(SiN基板)、窒化酸化珪素基板(SiON基板)、チタンナイトライド基板(TiN基板)、タングステン基板(W基板)、ガラス基板、ITO基板、ポリイミド基板、及び低誘電率材料(low-k材料)被覆基板等)の上に、スピナー、コーター等の適当な塗布方法により本発明の一態様であるレジスト下層膜形成用組成物を塗布し、その後、ホットプレート等の加熱手段を用いて焼成することによりレジスト下層膜が形成される。焼成する条件としては、焼成温度80℃~800℃、焼成時間0.3~60分間の中から適宜選択される。好ましくは、焼成温度150℃~500℃、焼成時間0.5~2分間である。焼成時の雰囲気気体としては空気を用いてもよく、窒素、アルゴン等の不活性ガスを用いることもできる。一態様においては特に酸素濃度が1%以下であることが好ましい。ここで、形成される下層膜の膜厚としては、例えば、1~10000nmであり、又は1~1000nmであり、又は5~1000nmであり、又は10~500nmであり、又は20~400nmであり、又は30~300nmである。また、基板として石英基板を用いれば、石英インプリントモールドのレプリカ(モールドレプリカ)を作製することができる。 A resist underlayer film forming composition according to one embodiment of the present invention is applied onto a substrate (e.g., a silicon wafer substrate, a silicon dioxide-coated substrate ( SiO2 substrate), a silicon nitride substrate (SiN substrate), a silicon oxynitride substrate (SiON substrate), a titanium nitride substrate (TiN substrate), a tungsten substrate (W substrate), a glass substrate, an ITO substrate, a polyimide substrate, and a substrate coated with a low dielectric constant material (low-k material), etc.) used in the manufacture of a semiconductor device by a suitable application method such as a spinner or coater, and then baked using a heating means such as a hot plate to form a resist underlayer film. The baking conditions are appropriately selected from a baking temperature of 80°C to 800°C and a baking time of 0.3 to 60 minutes. Preferably, the baking temperature is 150°C to 500°C and the baking time is 0.5 to 2 minutes. Air may be used as the atmospheric gas during baking, and an inert gas such as nitrogen or argon may also be used. In one embodiment, it is particularly preferable that the oxygen concentration is 1% or less. Here, the thickness of the underlayer film formed is, for example, 1 to 10,000 nm, or 1 to 1,000 nm, or 5 to 1,000 nm, or 10 to 500 nm, or 20 to 400 nm, or 30 to 300 nm. Furthermore, if a quartz substrate is used as the substrate, a replica of the quartz imprint mold (mold replica) can be produced.

 プラズマ処理の条件としては、例えば、ソース電力(ソースパワー)は0~20000Wが好ましく、1~20000Wがより好ましく、1~5000Wがさらに好ましい。バイアス電圧(バイアスパワー)は0~20000Vが好ましく、1~20000Vがより好ましく、1~5000Vがさらに好ましい。圧力は0~20000mTorrが好ましく、0~10000mTorrがより好ましい。ガス供給流量は1~5000sccmが好ましい。温度は-100~600℃が好ましく、-10~300℃がより好ましい。時間は1~1200秒が好ましい。 The plasma treatment conditions are, for example, a source power of preferably 0 to 20,000 W, more preferably 1 to 20,000 W, and even more preferably 1 to 5,000 W. A bias voltage of preferably 0 to 20,000 V, more preferably 1 to 20,000 V, and even more preferably 1 to 5,000 V. A pressure of preferably 0 to 20,000 mTorr, and more preferably 0 to 10,000 mTorr. A gas supply flow rate of preferably 1 to 5,000 sccm. A temperature of preferably -100 to 600°C, and more preferably -10 to 300°C. A time of preferably 1 to 1,200 seconds.

 形成されたレジスト下層膜に対して、プラズマ処理を施すことによって、本発明の一態様であるプラズマ処理済レジスト下層膜が得られる。プラズマ処理済レジスト下層膜は、プラズマ処理が施されているため、処理前の下層膜に対し、変化する膜物性がある。プラズマ処理により、例えば、レジスト下層膜のエッチング耐性や光学定数を向上でき、膜の硬度や膜の密度を高めることができる。ここで、光学定数としては、例えば、屈折率(n値)、光学吸収係数(k値)等が挙げられる。
 ここで、プラズマ処理済の下層膜の膜厚としては、例えば、1~10000nmであり、又は1~1000nmであり、又は5~1000nmであり、又は10~500nmであり、又は20~400nmであり、又は30~300nmである。
 プラズマ処理により、エッチング耐性等の膜物性が変化する範囲としては、例えば、プラズマ処理後の膜を基準として、下層膜の表面、又は表面~1nm、又は表面~5nm、又は表面~20nm、又は表面~100nm、又は表面から底部までが挙げられる。下層膜の膜物性について、膜厚方向に連続的に変化させることができる。
The formed resist underlayer film is subjected to plasma treatment to obtain a plasma-treated resist underlayer film, which is one aspect of the present invention. The plasma-treated resist underlayer film has film properties that change from the underlayer film before treatment because it has been subjected to plasma treatment. The plasma treatment can improve, for example, the etching resistance and optical constants of the resist underlayer film, and can increase the film hardness and film density. Here, examples of the optical constants include a refractive index (n value) and an optical absorption coefficient (k value).
Here, the film thickness of the plasma-treated underlayer film is, for example, 1 to 10,000 nm, or 1 to 1,000 nm, or 5 to 1,000 nm, or 10 to 500 nm, or 20 to 400 nm, or 30 to 300 nm.
The range in which the film properties such as etching resistance are changed by the plasma treatment can be, for example, the surface of the underlayer film, or from the surface to 1 nm, or from the surface to 5 nm, or from the surface to 20 nm, or from the surface to the bottom, based on the film after the plasma treatment. The film properties of the underlayer film can be changed continuously in the film thickness direction.

 プラズマ処理済レジスト下層膜は、ラマン分光分析によるGバンドとDバンドの強度比Ig/Idが0.1~10.0が好ましく、0.1~5.0がより好ましく、0.1~3.0がさらに好ましく、0.1~1.0が特に好ましい。
 ラマン分光分析は、例えば、実施例に記載の方法で行われる。
The plasma-treated resist underlayer film preferably has an intensity ratio Ig/Id of G band to D band as measured by Raman spectroscopy of 0.1 to 10.0, more preferably 0.1 to 5.0, further preferably 0.1 to 3.0, and particularly preferably 0.1 to 1.0.
The Raman spectroscopic analysis is carried out, for example, by the method described in the Examples.

 プラズマ処理済レジスト下層膜は、プラズマ処理を施すことにより、ラマン分光分析によるGバンドとDバンドの強度比Ig/Idが増加する。
 プラズマ処理前のレジスト下層膜(以下、「プラズマ処理前レジスト下層膜」ともいう。)の前記強度比Ig/Idに対し、プラズマ処理後のプラズマ処理済レジスト下層膜の前記強度比Ig/Idは、1.01倍以上が好ましく、1.05倍以上がより好ましく、1.10倍以上がさらに好ましい。プラズマ処理前レジスト下層膜の強度比Ig/Idに対する、プラズマ処理済レジスト下層膜の強度比Ig/Idの上限値は、特に限定されないが、例えば、5.0倍である。
By subjecting the plasma-treated resist underlayer film to plasma treatment, the intensity ratio Ig/Id of the G band to the D band as determined by Raman spectroscopy increases.
The intensity ratio Ig/Id of the plasma-treated resist underlayer film after plasma treatment is preferably 1.01 times or more, more preferably 1.05 times or more, and even more preferably 1.10 times or more, relative to the intensity ratio Ig/Id of the resist underlayer film before plasma treatment (hereinafter also referred to as "pre-plasma-treated resist underlayer film"). The upper limit of the intensity ratio Ig/Id of the plasma-treated resist underlayer film relative to the intensity ratio Ig/Id of the resist underlayer film before plasma treatment is not particularly limited, and is, for example, 5.0 times.

 プラズマ処理済レジスト下層膜は、プラズマ処理を施すことにより、赤外分光法による炭素-炭素二重結合の吸収ピークのピーク面積が増加することが好ましい。
 プラズマ処理前のプラズマ処理前レジスト下層膜の赤外分光法による炭素-炭素二重結合の吸収ピークのピーク面積に対する、プラズマ処理後のプラズマ処理済レジスト下層膜の赤外分光法による炭素-炭素二重結合の吸収ピークのピーク面積(以下、「ピーク面積比」ともいう。)は、1.01倍以上が好ましく、1.05倍以上がより好ましく、1.10倍以上がさらに好ましい。ピーク面積比の上限値は、特に限定されないが、例えば、5.0倍である。
 赤外分光法による炭素-炭素二重結合の吸収ピークのピーク面積は、例えば、実施例に記載の測定装置を用いて求められる。
It is preferable that the plasma-treated resist underlayer film has an increased peak area of the absorption peak of the carbon-carbon double bond as measured by infrared spectroscopy due to the plasma treatment.
The peak area of the absorption peak of the carbon-carbon double bond of the plasma-treated resist underlayer film after the plasma treatment, as measured by infrared spectroscopy, relative to the peak area of the absorption peak of the carbon-carbon double bond of the pre-plasma-treated resist underlayer film before the plasma treatment (hereinafter also referred to as the "peak area ratio") is preferably 1.01 times or more, more preferably 1.05 times or more, and even more preferably 1.10 times or more. The upper limit of the peak area ratio is not particularly limited, and is, for example, 5.0 times.
The peak area of the absorption peak of the carbon-carbon double bond by infrared spectroscopy can be determined, for example, by using a measuring device described in the Examples.

 室温(例えば、25℃)におけるプラズマ処理済レジスト下層膜の膜密度は、1.0~2.5g/cmが好ましく、1.0~2.0g/cmがより好ましく、1.0~1.75g/cmがさらに好ましい。
 プラズマ処理済レジスト下層膜の膜密度は、例えば、実施例に記載の測定装置を用いて求められる。
The film density of the plasma-treated resist underlayer film at room temperature (eg, 25° C.) is preferably 1.0 to 2.5 g/cm 3 , more preferably 1.0 to 2.0 g/cm 3 , and even more preferably 1.0 to 1.75 g/cm 3 .
The film density of the plasma-treated resist underlayer film can be determined, for example, by using the measuring device described in the Examples.

 プラズマ処理済レジスト下層膜は、プラズマ処理を施すことにより、膜密度が高められる。
 プラズマ処理前レジスト下層膜の膜密度に対する、プラズマ処理済レジスト下層膜の膜密度は、1.01倍以上が好ましく、1.05倍以上がより好ましく、1.10倍以上がさらに好ましい。プラズマ処理前レジスト下層膜の膜密度に対する、プラズマ処理済レジスト下層膜の膜密度の上限値は、特に限定されないが、例えば、5.0倍である。
The plasma-treated resist underlayer film has its film density increased by the plasma treatment.
The film density of the plasma-treated resist underlayer film relative to the film density of the resist underlayer film before plasma treatment is preferably 1.01 times or more, more preferably 1.05 times or more, and even more preferably 1.10 times or more. The upper limit of the film density of the plasma-treated resist underlayer film relative to the film density of the resist underlayer film before plasma treatment is not particularly limited, but is, for example, 5.0 times.

 プラズマ処理済レジスト下層膜の波長193nmにおける屈折率は、1.3~2.5が好ましく、1.4~2.0がより好ましく、1.5~1.9がさらに好ましい。
 プラズマ処理済レジスト下層膜の波長633nmにおける屈折率は、1.5~3.5が好ましく、1.6~3.0がより好ましく、1.7~2.5がさらに好ましい。
 プラズマ処理済レジスト下層膜の波長193nm若しくは633nmにおける屈折率は、例えば、実施例に記載の測定装置を用いて求められる。
The refractive index of the plasma-treated resist underlayer film at a wavelength of 193 nm is preferably from 1.3 to 2.5, more preferably from 1.4 to 2.0, and even more preferably from 1.5 to 1.9.
The refractive index of the plasma-treated resist underlayer film at a wavelength of 633 nm is preferably from 1.5 to 3.5, more preferably from 1.6 to 3.0, and even more preferably from 1.7 to 2.5.
The refractive index of the plasma-treated resist underlayer film at a wavelength of 193 nm or 633 nm can be determined, for example, by using a measuring device described in the Examples.

 プラズマ処理済レジスト下層膜の波長193nmにおける光学吸収係数は、0.2~1.0が好ましく、0.3~0.9がより好ましく、0.35~0.8がさらに好ましい。
 プラズマ処理済レジスト下層膜の波長633nmにおける光学吸収係数は、0~0.2が好ましく、0.01~0.15がより好ましい。
 プラズマ処理済レジスト下層膜の波長193nm若しくは633nmにおける光学吸収係数は、例えば、実施例に記載の測定装置を用いて求められる。
The optical absorption coefficient of the plasma-treated resist underlayer film at a wavelength of 193 nm is preferably 0.2 to 1.0, more preferably 0.3 to 0.9, and even more preferably 0.35 to 0.8.
The optical absorption coefficient of the plasma-treated resist underlayer film at a wavelength of 633 nm is preferably 0 to 0.2, and more preferably 0.01 to 0.15.
The optical absorption coefficient of the plasma-treated resist underlayer film at a wavelength of 193 nm or 633 nm can be determined, for example, by using the measuring device described in the Examples.

 プラズマ処理済レジスト下層膜は、プラズマ処理を施すことにより、波長193nmにおける屈折率が増加する。
 プラズマ処理前のプラズマ処理前レジスト下層膜の波長193nmにおける屈折率に対する、プラズマ処理後のプラズマ処理済レジスト下層膜の波長193nmにおける屈折率は、1.01倍以上が好ましく、1.03倍以上がより好ましく、1.05倍以上がさらに好ましい。波長193nmにおけるプラズマ処理前レジスト下層膜の屈折率に対する、プラズマ処理済レジスト下層膜の屈折率の上限値は、特に限定されないが、例えば、5.0倍である。
 プラズマ処理済レジスト下層膜は、プラズマ処理を施すことにより、波長633nmにおける屈折率が増加する。
 プラズマ処理前のプラズマ処理前レジスト下層膜の波長633nmにおける屈折率に対する、プラズマ処理後のプラズマ処理済レジスト下層膜の波長633nmにおける屈折率は、1.01倍以上が好ましく、1.05倍以上がより好ましく、1.10倍以上がさらに好ましい。波長633nmにおけるプラズマ処理前レジスト下層膜の屈折率に対する、プラズマ処理済レジスト下層膜の屈折率の上限値は、特に限定されないが、例えば、5.0倍である。
The refractive index of the plasma-treated resist underlayer film at a wavelength of 193 nm is increased by the plasma treatment.
The refractive index of the plasma-treated resist underlayer film after the plasma treatment at a wavelength of 193 nm is preferably 1.01 times or more, more preferably 1.03 times or more, and even more preferably 1.05 times or more, relative to the refractive index of the resist underlayer film before the plasma treatment at a wavelength of 193 nm. The upper limit of the refractive index of the plasma-treated resist underlayer film relative to the refractive index of the resist underlayer film before the plasma treatment at a wavelength of 193 nm is not particularly limited, and is, for example, 5.0 times.
The refractive index of the plasma-treated resist underlayer film at a wavelength of 633 nm is increased by the plasma treatment.
The refractive index of the plasma-treated resist underlayer film after the plasma treatment at a wavelength of 633 nm is preferably 1.01 times or more, more preferably 1.05 times or more, and even more preferably 1.10 times or more, relative to the refractive index of the resist underlayer film before the plasma treatment at a wavelength of 633 nm. The upper limit of the refractive index of the plasma-treated resist underlayer film relative to the refractive index of the resist underlayer film before the plasma treatment at a wavelength of 633 nm is not particularly limited, and is, for example, 5.0 times.

 プラズマ処理済レジスト下層膜は、プラズマ処理を施すことにより、波長193nmにおける光学吸収係数が減少する。
 プラズマ処理前のプラズマ処理前レジスト下層膜の波長193nmにおける光学吸収係数に対し、プラズマ処理後のプラズマ処理済レジスト下層膜の波長193nmにおける光学吸収係数は、0.99倍以下が好ましく、0.95倍以下がより好ましく、0.85倍以下がさらに好ましい。波長193nmにおけるプラズマ処理前レジスト下層膜の光学吸収係数に対する、プラズマ処理済レジスト下層膜の光学吸収係数の下限値は、特に限定されないが、例えば、0.2倍である。
By subjecting the plasma-treated resist underlayer film to the plasma treatment, the optical absorption coefficient at a wavelength of 193 nm is reduced.
The optical absorption coefficient of the plasma-treated resist underlayer film at a wavelength of 193 nm after the plasma treatment is preferably 0.99 times or less, more preferably 0.95 times or less, and even more preferably 0.85 times or less, relative to the optical absorption coefficient of the pre-plasma-treated resist underlayer film at a wavelength of 193 nm before the plasma treatment. The lower limit of the optical absorption coefficient of the plasma-treated resist underlayer film at a wavelength of 193 nm relative to the optical absorption coefficient of the pre-plasma-treated resist underlayer film is not particularly limited, and is, for example, 0.2 times.

 また、本発明の一態様であるプラズマ処理済レジスト下層膜上に密着層及び/又は99質量%以下、又は50質量%以下のSiを含むシリコン含有層を塗布又は蒸着により形成することもできる。例えば、特開2013-202982号公報や特許第5827180号公報に記載の密着層、国際公開第2009/104552号(A1)に記載のシリコン含有レジスト下層膜(無機レジスト下層膜)形成用組成物をスピンコートで形成する方法の他、Si系の無機材料膜をCVD法などで形成することができる。 Also, an adhesion layer and/or a silicon-containing layer containing 99% by mass or less, or 50% by mass or less of Si can be formed by coating or vapor deposition on the plasma-treated resist underlayer film, which is one aspect of the present invention. For example, in addition to the adhesion layer described in JP 2013-202982 A and JP 5827180 A, and the method of forming a silicon-containing resist underlayer film (inorganic resist underlayer film) forming composition described in WO 2009/104552 (A1) by spin coating, a Si-based inorganic material film can be formed by a CVD method or the like.

 また、本発明の一態様であるレジスト下層膜形成用組成物を、段差を有する部分と段差を有しない部分とを有する半導体基板(いわゆる段差基板)上に塗布し、焼成することにより、当該段差を有する部分と段差を有しない部分との段差を低減することができる。 In addition, by applying the composition for forming a resist underlayer film, which is one aspect of the present invention, onto a semiconductor substrate having a portion with a step and a portion without a step (a so-called stepped substrate) and baking it, the step between the portion with the step and the portion without the step can be reduced.

 本発明の一態様であるプラズマ処理済レジスト下層膜の製造方法は、
 半導体基板の上に、本発明の一態様であるレジスト下層膜形成用組成物を用いて塗布膜を形成する工程と、
 前記塗布膜をプラズマ処理することにより、ラマン分光分析によるGバンドとDバンドの強度比Ig/Idが増加するか、赤外分光法による炭素-炭素二重結合の吸収ピークのピーク面積が増加するか、波長193nm若しくは波長633nmにおける屈折率が増加するか、又は波長193nmにおける光学吸収係数が減少する、プラズマ処理済レジスト下層膜を形成する工程とを含む。
A method for producing a plasma-treated resist underlayer film according to one embodiment of the present invention includes the steps of:
forming a coating film on a semiconductor substrate using a composition for forming a resist underlayer film according to one embodiment of the present invention;
and forming a plasma-treated resist underlayer film in which, by plasma treating the coating film, the intensity ratio Ig/Id of G band to D band as determined by Raman spectroscopy increases, the peak area of the absorption peak of a carbon-carbon double bond as determined by infrared spectroscopy increases, the refractive index at a wavelength of 193 nm or 633 nm increases, or the optical absorption coefficient at a wavelength of 193 nm decreases.

 プラズマ処理の条件は、実施例に記載の条件と同様の条件が挙げられる。 The plasma treatment conditions may be the same as those described in the examples.

 プラズマ処理済レジスト下層膜は、プラズマ処理を施すことにより、膜の硬度が高められる。
 プラズマ処理前レジスト下層膜の硬度に対する、プラズマ処理済レジスト下層膜の硬度は、1.01倍以上が好ましく、1.05倍以上がより好ましく、1.10倍以上がさらに好ましい。プラズマ処理前レジスト下層膜の硬度に対する、プラズマ処理済レジスト下層膜の硬度の上限値は、特に限定されないが、例えば、5.0倍である。
 プラズマ処理前レジスト下層膜の硬度及びプラズマ処理済レジスト下層膜の硬度は、例えば、実施例に記載の測定装置を用いて測定できる。
The plasma-treated resist underlayer film has its film hardness increased by the plasma treatment.
The hardness of the plasma-treated resist underlayer film relative to the hardness of the resist underlayer film before plasma treatment is preferably 1.01 times or more, more preferably 1.05 times or more, and even more preferably 1.10 times or more. The upper limit of the hardness of the plasma-treated resist underlayer film relative to the hardness of the resist underlayer film before plasma treatment is not particularly limited, and is, for example, 5.0 times.
The hardness of the resist underlayer film before plasma treatment and the hardness of the resist underlayer film after plasma treatment can be measured, for example, by using the measuring device described in the Examples.

 室温(例えば、25℃)におけるプラズマ処理済レジスト下層膜の弾性率は、50GPaが好ましく、50~400GPaがより好ましく、55~300GPaがさらに好ましく、60~250GPaが特に好ましい。
 プラズマ処理済レジスト下層膜の弾性率は、例えば、実施例に記載の測定装置を用いて求められる。
The elastic modulus of the plasma-treated resist underlayer film at room temperature (eg, 25° C.) is preferably 50 GPa, more preferably 50 to 400 GPa, further preferably 55 to 300 GPa, and particularly preferably 60 to 250 GPa.
The elastic modulus of the plasma-treated resist underlayer film can be determined, for example, by using the measuring device described in the Examples.

 プラズマ処理済レジスト下層膜は、プラズマ処理を施すことにより、弾性率が向上する。
 プラズマ処理前レジスト下層膜の弾性率に対する、プラズマ処理済レジスト下層膜の弾性率は、1.01倍以上が好ましく、1.05倍以上がより好ましく、1.10倍以上がさらに好ましい。プラズマ処理前レジスト下層膜の弾性率に対する、プラズマ処理済レジスト下層膜の弾性率の上限値は、特に限定されないが、例えば、5.0倍である。
The elastic modulus of the plasma-treated resist underlayer film is improved by subjecting it to the plasma treatment.
The elastic modulus of the plasma-treated resist underlayer film relative to the elastic modulus of the resist underlayer film before plasma treatment is preferably 1.01 times or more, more preferably 1.05 times or more, and even more preferably 1.10 times or more. The upper limit of the elastic modulus of the plasma-treated resist underlayer film relative to the elastic modulus of the resist underlayer film before plasma treatment is not particularly limited, and is, for example, 5.0 times.

 プラズマ処理済レジスト下層膜は、プラズマ処理を施すことにより、エッチング耐性が向上する。
 プラズマ処理前レジスト下層膜のエッチング耐性に対する、プラズマ処理済レジスト下層膜のエッチング耐性は、1.01倍以上が好ましく、1.05倍以上がより好ましく、1.10倍以上がさらに好ましい。プラズマ処理前レジスト下層膜のエッチング耐性に対する、プラズマ処理済レジスト下層膜のエッチング耐性の上限値は、特に限定されないが、例えば、5.0倍である。
 プラズマ処理前レジスト下層膜のエッチング耐性及びプラズマ処理済レジスト下層膜のエッチング耐性は、例えば、実施例に記載の方法で求められる。
By subjecting the plasma-treated resist underlayer film to the plasma treatment, the etching resistance is improved.
The etching resistance of the plasma-treated resist underlayer film relative to the etching resistance of the resist underlayer film before plasma treatment is preferably 1.01 times or more, more preferably 1.05 times or more, and even more preferably 1.10 times or more. The upper limit of the etching resistance of the plasma-treated resist underlayer film relative to the etching resistance of the resist underlayer film before plasma treatment is not particularly limited, and is, for example, 5.0 times.
The etching resistance of the resist underlayer film before plasma treatment and the etching resistance of the resist underlayer film after plasma treatment can be determined, for example, by the method described in the Examples.

 プラズマ処理に用いるガスは、少なくとも希ガス、窒素、及び水素を含むことが好ましい。希ガスとしては、ヘリウム、ネオン、アルゴンが挙げられる。 The gas used in the plasma treatment preferably contains at least a rare gas, nitrogen, and hydrogen. Examples of rare gases include helium, neon, and argon.

 本発明の一態様であるプラズマ処理済レジスト下層膜の製造方法は、プラズマ処理の後、プラズマ処理済レジスト下層膜が形成された半導体基板を400℃以上で焼成する工程を更に含むことが好ましい。 The method for producing a plasma-treated resist underlayer film, which is one aspect of the present invention, preferably further includes a step of baking the semiconductor substrate on which the plasma-treated resist underlayer film has been formed at 400°C or higher after the plasma treatment.

[半導体装置の製造方法]
 (i)
 本発明の一態様である半導体装置の製造方法は、
 本発明の一態様であるレジスト下層膜形成用組成物を用いて、半導体基板上にレジスト下層膜を形成する工程、
 レジスト下層膜をプラズマ処理することにより、プラズマ処理済レジスト下層膜を形成する工程、
 プラズマ処理済レジスト下層膜の上に、レジスト膜を形成する工程、
 レジスト膜への光又は電子線の照射と現像により、レジストパターンを形成する工程、
 レジストパターンを介して、該プラズマ処理済レジスト下層膜をエッチングして、パターン化されたプラズマ処理済レジスト下層膜を形成する工程、
及び
 パターン化されたプラズマ処理済レジスト下層膜を介して、半導体基板を加工する工程、を含む。
[Method of Manufacturing Semiconductor Device]
(i)
A method for manufacturing a semiconductor device according to one aspect of the present invention includes the steps of:
A step of forming a resist underlayer film on a semiconductor substrate using a composition for forming a resist underlayer film according to one embodiment of the present invention;
forming a plasma-treated resist underlayer film by plasma treating the resist underlayer film;
forming a resist film on the plasma-treated resist underlayer film;
A step of forming a resist pattern by irradiating the resist film with light or an electron beam and developing it;
Etching the plasma-treated resist underlayer film through a resist pattern to form a patterned plasma-treated resist underlayer film;
and processing a semiconductor substrate through the patterned plasma-treated resist underlayer film.

 (ii)
 また、本発明の一態様である半導体装置の製造方法は、
 本発明の一態様であるレジスト下層膜形成用組成物を用いて、半導体基板上にレジスト下層膜を形成する工程、
 レジスト下層膜をプラズマ処理することにより、プラズマ処理済レジスト下層膜を形成する工程、
 プラズマ処理済レジスト下層膜の上に、ハードマスクを形成する工程、
 更にハードマスクの上に、レジスト膜を形成する工程、
 レジスト膜への光又は電子線の照射と現像により、レジストパターンを形成する工程、
 レジストパターンを介して、ハードマスクをエッチングして、パターン化されたハードマスクを形成する工程、
 パターン化されたハードマスクを介して、前記プラズマ処理済レジスト下層膜をエッチングして、パターン化されたプラズマ処理済レジスト下層膜を形成する工程、及び
 パターン化されたプラズマ処理済レジスト下層膜を介して、半導体基板を加工する工程、を含む。
(ii)
A method for manufacturing a semiconductor device according to one aspect of the present invention includes the steps of:
A step of forming a resist underlayer film on a semiconductor substrate using a composition for forming a resist underlayer film according to one embodiment of the present invention;
forming a plasma-treated resist underlayer film by plasma treating the resist underlayer film;
forming a hard mask on the plasma-treated resist underlayer film;
Further, a step of forming a resist film on the hard mask;
A step of forming a resist pattern by irradiating the resist film with light or an electron beam and developing it;
Etching the hard mask through the resist pattern to form a patterned hard mask;
Etching the plasma-treated resist underlayer film through a patterned hard mask to form a patterned plasma-treated resist underlayer film; and processing a semiconductor substrate through the patterned plasma-treated resist underlayer film.

 (iii)
 また、本発明の一態様である半導体装置の製造方法は、
 本発明の一態様であるレジスト下層膜形成用組成物を用いて、半導体基板上にレジスト下層膜を形成する工程、
 レジスト下層膜をプラズマ処理することにより、プラズマ処理済レジスト下層膜を形成する工程、
 プラズマ処理済レジスト下層膜の上に、ハードマスクを形成する工程、
 更にハードマスクの上に、レジスト膜を形成する工程、
 レジスト膜への光又は電子線の照射と現像により、レジストパターンを形成する工程、
 レジストパターンを介して、ハードマスクをエッチングして、パターン化されたハードマスクを形成する工程、
 パターン化されたハードマスクを介して、前記プラズマ処理済レジスト下層膜をエッチングして、パターン化されたプラズマ処理済レジスト下層膜を形成する工程、
 ハードマスクを除去する工程、及び
 パターン化されたプラズマ処理済レジスト下層膜を介して、半導体基板を加工する工程、を含む。
(iii)
A method for manufacturing a semiconductor device according to one aspect of the present invention includes the steps of:
A step of forming a resist underlayer film on a semiconductor substrate using a composition for forming a resist underlayer film according to one embodiment of the present invention;
forming a plasma-treated resist underlayer film by plasma treating the resist underlayer film;
forming a hard mask on the plasma-treated resist underlayer film;
Further, a step of forming a resist film on the hard mask;
A step of forming a resist pattern by irradiating the resist film with light or an electron beam and developing it;
Etching the hard mask through the resist pattern to form a patterned hard mask;
Etching the plasma-treated resist underlayer film through a patterned hard mask to form a patterned plasma-treated resist underlayer film;
removing the hard mask; and processing the semiconductor substrate through the patterned plasma-treated resist underlayer film.

 (iv)
 また、本発明の一態様である半導体装置の製造方法は、
 本発明の一態様であるレジスト下層膜形成用組成物を用いて、半導体基板上にレジスト下層膜を形成する工程、
 レジスト下層膜をプラズマ処理することにより、プラズマ処理済レジスト下層膜を形成する工程、
 プラズマ処理済レジスト下層膜の上に、ハードマスクを形成する工程、
 更にハードマスクの上に、レジスト膜を形成する工程、
 レジスト膜への光又は電子線の照射と現像により、レジストパターンを形成する工程、
 レジストパターンを介して、ハードマスクをエッチングして、パターン化されたハードマスクを形成する工程、
 パターン化されたハードマスクを介して、前記プラズマ処理済レジスト下層膜をエッチングして、パターン化されたプラズマ処理済レジスト下層膜を形成する工程、
 ハードマスクを除去する工程、
 ハードマスク除去後のプラズマ処理済レジスト下層膜に、蒸着膜(スペーサー)を形成する工程、
 蒸着膜(スペーサー)をエッチングにより加工する工程、
 パターン化されたプラズマ処理済レジスト下層膜を除去して、パターン化された蒸着膜(スペーサー)を残す工程、及び
 パターン化された蒸着膜(スペーサー)を介して、半導体基板を加工する工程、を含む。
(iv)
A method for manufacturing a semiconductor device according to one aspect of the present invention includes the steps of:
A step of forming a resist underlayer film on a semiconductor substrate using a composition for forming a resist underlayer film according to one embodiment of the present invention;
forming a plasma-treated resist underlayer film by plasma treating the resist underlayer film;
forming a hard mask on the plasma-treated resist underlayer film;
Further, a step of forming a resist film on the hard mask;
A step of forming a resist pattern by irradiating the resist film with light or an electron beam and developing it;
Etching the hard mask through the resist pattern to form a patterned hard mask;
Etching the plasma-treated resist underlayer film through a patterned hard mask to form a patterned plasma-treated resist underlayer film;
removing the hard mask;
forming a vapor-deposited film (spacer) on the plasma-treated resist underlayer film after removing the hard mask;
A process of processing the vapor-deposited film (spacer) by etching;
The method includes the steps of: removing the patterned plasma-treated resist underlayer film to leave a patterned deposited film (spacer); and processing a semiconductor substrate through the patterned deposited film (spacer).

 前記(i)~(iv)の製造方法を用いて、半導体基板を加工することができる。 The manufacturing methods (i) to (iv) above can be used to process semiconductor substrates.

 本発明の一態様であるレジスト下層膜形成用組成物を用いてレジスト下層膜を形成する工程は、前記[レジスト下層膜]で説明したとおりである。 The process of forming a resist underlayer film using the composition for forming a resist underlayer film, which is one aspect of the present invention, is as described above in [Resist underlayer film].

 前記工程により形成したレジスト下層膜上に、シリコン含有膜等のハードマスクを第2のレジスト下層膜として形成し、その上にレジストパターンを形成してもよい[前記(ii)~(iv)]。 A hard mask such as a silicon-containing film may be formed as a second resist underlayer film on the resist underlayer film formed by the above process, and a resist pattern may be formed thereon [above (ii) to (iv)].

 ハードマスクは、無機物等の塗布膜でもよいし、CVD、PVDなどの蒸着法で形成さる無機物等の蒸着膜でもよく、SiON膜、SiN膜又はSiO膜が例示できる。 The hard mask may be a coating film of an inorganic material or the like, or a vapor-deposited film of an inorganic material or the like formed by a vapor deposition method such as CVD or PVD, and examples of the hard mask include a SiON film, a SiN film, and a SiO 2 film.

 さらにこのハードマスク上に、反射防止膜(BARC)を形成してもよいし、反射防止能を有しないレジスト形状補正膜を形成してもよい。 Furthermore, an anti-reflective coating (BARC) may be formed on this hard mask, or a resist shape correction film that does not have anti-reflective properties may be formed.

 前記レジストパターンを形成する工程において、露光は所定のパターンを形成するためのマスク(レチクル)を通して、又は直接描画により行なわれる。露光源には、例えば、g線、i線、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー、EUV、電子線を使用することができる。露光後、必要に応じて露光後加熱(Post Exposure Bake)が行なわれる。その後、現像液(例えば2.38質量%水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液、酢酸ブチル)により現像し、さらにリンス液又は純水ですすぎ、使用した現像液を除去する。その後、レジストパターンの乾燥及び下地との密着性を高めるためポストベークを行う。 In the process of forming the resist pattern, exposure is performed through a mask (reticle) for forming a predetermined pattern, or by direct writing. For example, g-line, i-line, KrF excimer laser, ArF excimer laser, EUV, or electron beam can be used as the exposure source. After exposure, post-exposure baking is performed as necessary. Then, development is performed with a developer (e.g., 2.38% by mass aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide, butyl acetate), and further rinsing with a rinse solution or pure water to remove the used developer. Then, post-baking is performed to dry the resist pattern and increase adhesion to the underlayer.

 前記レジストパターン形成後に行われるエッチング工程は、ドライエッチングにより行われる。 The etching process carried out after forming the resist pattern is performed by dry etching.

 なお、ハードマスク(シリコン含有層)・レジスト下層膜・基板の加工には下記のガス、すなわち、CF、CHF、CH、CHF、C、C、O、NO、NO、H、Heを使用できる。これらのガスは単独でも2種以上のガスを混合して使用しても良い。さらに、これらのガスにアルゴン、窒素、二酸化炭素、硫化カルボニル、二酸化硫黄、ネオン、又は三フッ化窒素を混合して使用することができる。 The following gases can be used for processing the hard mask (silicon-containing layer), resist underlayer film, and substrate : CF4 , CHF3 , CH2F2 , CH3F , C4F6 , C4F8 , O2 , N2O , NO2 , H2 , and He. These gases can be used alone or in combination of two or more . Furthermore, these gases can be mixed with argon, nitrogen, carbon dioxide, carbonyl sulfide, sulfur dioxide, neon, or nitrogen trifluoride.

 前記レジスト膜は、ナノインプリント法または自己組織化膜法によってパターン形成してもよい。 The resist film may be patterned by a nanoimprint method or a self-assembled film method.

 ナノインプリント法では、レジスト組成物を、照射光に対して透明で、パターン形成されたモールド(型)を用いて成形する。また、自己組織化膜法では、ジブロックポリマー(ポリスチレン-ポリメチルメタクリレートなど)等の、自然にナノメートルオーダーの規則構造を形成する自己組織化膜を用いてパターン形成する。 In the nanoimprint method, a resist composition is shaped using a patterned mold that is transparent to the irradiated light. In the self-assembled film method, a pattern is formed using a self-assembled film that naturally forms a regular structure on the nanometer order, such as a diblock polymer (polystyrene-polymethyl methacrylate).

 ナノインプリント法において、レジスト膜となる硬化性組成物を適用する前に、レジスト下層膜上に、任意選択的にシリコン含有層(ハードマスク層)を塗布又は蒸着により形成し、更にレジスト下層膜上又はシリコン含有層(ハードマスク層)上に、密着層を塗布又は蒸着により形成し、該密着層上に、レジスト膜となる硬化性組成物を適用してもよい。 In the nanoimprint method, before applying the curable composition that will become the resist film, a silicon-containing layer (hard mask layer) may be optionally formed on the resist underlayer film by coating or vapor deposition, and further an adhesion layer may be formed on the resist underlayer film or the silicon-containing layer (hard mask layer) by coating or vapor deposition, and the curable composition that will become the resist film may be applied on the adhesion layer.

 なお、プロセス工程の簡略化や加工基板へのダメージ低減を目的として、ウェットエッチング処理が行われる場合もある。これにより加工寸法の変動やパターンラフネスの低減を抑制することに繋がり、歩留まり良く基板を加工することが可能となる。このため、前記(iii)~(iv)において、ハードマスクの除去を、エッチングまたはアルカリ薬液のいずれかで行うことも可能である。特にアルカリ薬液を用いる場合、成分に制約はないがアルカリ成分としては下記を含むものが好ましい。 In some cases, wet etching is performed to simplify the process and reduce damage to the processed substrate. This leads to suppression of fluctuations in processing dimensions and reduction of pattern roughness, making it possible to process the substrate with good yield. For this reason, in (iii) to (iv) above, the hard mask can be removed by either etching or an alkaline chemical solution. In particular, when an alkaline chemical solution is used, there are no restrictions on the components, but it is preferable for the alkaline components to include the following:

 アルカリ成分として例えば、テトラメチルアンモニウム水酸化物、テトラエチルアンモニウム水酸化物、テトラプロピルアンモニウム水酸化物、テトラブチルアンモニウム水酸化物、メチルトリプロピルアンモニウム水酸化物、メチルトリブチルアンモニウム水酸化物、エチルトリメチルアンモニウム水酸化物、ジメチルジエチルアンモニウム水酸化物、ベンジルトリメチルアンモニウム水酸化物、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム水酸化物、及び(2-ヒドロキシエチル)トリメチルアンモニウム水酸化物、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、2-(2-アミノエトキシ)エタノール、N,N-ジメチルエタノールアミン、N,N-ジエチルエタノールアミン、N,N-ジブチルエタノールアミン、N-メチルエタノールアミン、N-エチルエタノールアミン、N-ブチルエタノールアミン、N-メチルジエタノールアミン、モノイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、テトラヒドロフルフリルアミン、N-(2-アミノエチル)ピペラジン、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン-7、1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、ヒドロキシエチルピペラジン、ピペラジン、2-メチルピペラジン、トランス-2,5-ジメチルピペラジン、シス-2,6-ジメチルピペラジン、2-ピペリジンメタノール、シクロヘキシルアミン、1,5-ジアザビシクロ[4,3,0]ノネン-5等が挙げられる。また、特に取り扱いの観点から、テトラメチルアンモニウム水酸化物及びテトラエチルアンモニウム水酸化物が特に好ましく、無機塩基を第4級アンモニウム水酸化物と併用してもよい。無機塩基としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化ルビジウム等のアルカリ金属の水酸化物が好ましく、水酸化カリウムがより好ましい。 Examples of alkaline components include tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, tetrapropylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide, methyltripropylammonium hydroxide, methyltributylammonium hydroxide, ethyltrimethylammonium hydroxide, dimethyldiethylammonium hydroxide, benzyltrimethylammonium hydroxide, hexadecyltrimethylammonium hydroxide, and (2-hydroxyethyl)trimethylammonium hydroxide, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, 2-(2-aminoethoxy)ethanol, N,N-dimethylethanolamine, N,N-diethylethanolamine, N , N-dibutylethanolamine, N-methylethanolamine, N-ethylethanolamine, N-butylethanolamine, N-methyldiethanolamine, monoisopropanolamine, diisopropanolamine, triisopropanolamine, tetrahydrofurfurylamine, N-(2-aminoethyl)piperazine, 1,8-diazabicyclo[5.4.0]undecene-7, 1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane, hydroxyethylpiperazine, piperazine, 2-methylpiperazine, trans-2,5-dimethylpiperazine, cis-2,6-dimethylpiperazine, 2-piperidinemethanol, cyclohexylamine, 1,5-diazabicyclo[4,3,0]nonene-5, etc. In particular, from the viewpoint of handling, tetramethylammonium hydroxide and tetraethylammonium hydroxide are particularly preferred, and an inorganic base may be used in combination with a quaternary ammonium hydroxide. As the inorganic base, alkali metal hydroxides such as potassium hydroxide, sodium hydroxide, and rubidium hydroxide are preferred, with potassium hydroxide being more preferred.

 次に実施例を挙げ本発明の内容を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 The following examples are provided to specifically explain the present invention, but the present invention is not limited to these.

 下記合成例1~39に示す樹脂の重量平均分子量Mwは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以下、GPCと略称する)による測定結果である。測定には東ソー(株)製GPC装置を用い、測定条件等は次のとおりである。
 GPCカラム:TSKgel Super-MultiporeHZ-N (2本)
 カラム温度:40℃
 溶媒:テトラヒドロフラン(THF)
 流量:0.35ml/分
 標準試料:ポリスチレン(東ソー(株)製)
The weight average molecular weights Mw of the resins shown in the following Synthesis Examples 1 to 39 are the results of measurement by gel permeation chromatography (hereinafter abbreviated as GPC). For the measurement, a GPC device manufactured by Tosoh Corporation was used, and the measurement conditions etc. are as follows.
GPC column: TSKgel Super-Multipore HZ-N (2 columns)
Column temperature: 40°C
Solvent: Tetrahydrofuran (THF)
Flow rate: 0.35 ml/min. Standard sample: polystyrene (manufactured by Tosoh Corporation)

 レジスト下層膜形成用組成物に用いるポリマーとして構造式(S1)~(S35)の合成は、下記に示す化合物群A、化合物群B、触媒群C、溶媒群D、再沈殿溶媒群Eを用いた。
 化合物群A~B

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000139
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000140
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000141
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000142
The polymers of structural formulae (S1) to (S35) used in the resist underlayer film-forming composition were synthesized using the following compound group A, compound group B, catalyst group C, solvent group D, and reprecipitation solvent group E.
Compound groups A to B
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000139
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000140
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000141
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000142

 触媒群C、溶媒群D、再沈殿溶媒群E
メタンスルホン酸:C1
メルカプトプロピオン酸:C2
p-トルエンスルホン酸一水和物:C3
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):D1
プロピレングリコールモノメチルエーテル(=PGME):D2
N-メチル-2-ピロリジノン:D3
1,4-ジオキサン:D4
メタノール:E1
メタノール/水:E2
Catalyst group C, Solvent group D, Reprecipitation solvent group E
Methanesulfonic acid: C1
Mercaptopropionic acid: C2
p-Toluenesulfonic acid monohydrate: C3
Propylene glycol monomethyl ether acetate (=PGMEA): D1
Propylene glycol monomethyl ether (=PGME): D2
N-Methyl-2-pyrrolidinone: D3
1,4-dioxane: D4
Methanol: E1
Methanol/water: E2

[合成例1~39]
 フラスコにA1を8.0g、B1を15.5g、C1を2.5g、D1を60.6g入れた。その後、窒素下で還流するまで加熱し、約14時間反応させた。反応停止後、E2で再沈殿させ、乾燥させて樹脂(S1)を得た。GPCによりポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Mwは約3,700であった。得られた樹脂をPGMEAに溶解させて、目的の化合物溶液を得た。同様の操作で、樹脂S2~S40を合成しているが、得られた樹脂を再度溶解させる操作は樹脂が溶解する溶媒を選択した。また、その後のイオン交換操作は、必要に応じて陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂とを用いてイオン交換を4時間実施した。結果を表1(表1-1~1-3)に、樹脂S1~S40の構造及び重量平均分子量Mwを下記に示す。なお、樹脂S10は、購入品のため、表1-1から除外してある。また、表1中、「化合物」、「触媒」及び「溶媒」の欄の数値は、各化合物の質量(g)を表し、「温度/時間」の欄の数値は、反応時の温度(℃)及び反応時間(時間)を表す。
[Synthesis Examples 1 to 39]
A flask was charged with 8.0 g of A1, 15.5 g of B1, 2.5 g of C1, and 60.6 g of D1. The mixture was then heated under nitrogen until reflux and reacted for about 14 hours. After the reaction was stopped, the mixture was reprecipitated in E2 and dried to obtain resin (S1). The weight average molecular weight Mw measured by GPC in terms of polystyrene was about 3,700. The obtained resin was dissolved in PGMEA to obtain a solution of the target compound. Resins S2 to S40 were synthesized by the same operation, but a solvent in which the resin was soluble was selected for the operation of dissolving the obtained resin again. In addition, the subsequent ion exchange operation was performed for 4 hours using a cation exchange resin and an anion exchange resin as necessary. The results are shown in Table 1 (Tables 1-1 to 1-3), and the structures and weight average molecular weights Mw of resins S1 to S40 are shown below. Resin S10 is excluded from Table 1-1 because it is a purchased product. In addition, in Table 1, the values in the columns "Compound", "Catalyst", and "Solvent" represent the mass (g) of each compound, and the values in the column "Temperature/Time" represent the temperature (°C) and reaction time (hours) during the reaction.

Figure JPOXMLDOC01-appb-T000143
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Figure JPOXMLDOC01-appb-T000144
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Figure JPOXMLDOC01-appb-C000147
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Figure JPOXMLDOC01-appb-C000148
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Figure JPOXMLDOC01-appb-C000149
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000149

〇レジスト下層膜の調製
 樹脂(S1)~(S40)、架橋剤(CL1~CL3)、酸発生剤(Ad1~Ad2)、溶媒(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、シクロヘキサノン(CYH))、界面活性剤としてメガファックR-40(DIC株式会社製、H1)を下記表2(表2-1~2-2)の割合で混合し、0.1μmのポリテトラフルオロエチレン製マイクロフィルターにて濾過することで、レジスト下層膜形成用組成物(M1~M45)を調製した。なお、表2に示す数値は樹脂の重量を100部とした場合の架橋剤、酸発生剤及び界面活性剤の重量割合を表しており、溶媒については、樹脂の重量とは独立して、全容媒重量を100重量%とした場合の各溶媒の重量割合を表している。表2中、「-」は、その成分を含有しないことを表す。
Preparation of resist underlayer film Resins (S1) to (S40), crosslinkers (CL1 to CL3), acid generators (Ad1 to Ad2), solvents (propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), propylene glycol monomethyl ether (PGME), cyclohexanone (CYH)), and Megafac R-40 (manufactured by DIC Corporation, H1) as a surfactant were mixed in the ratios shown in Table 2 below (Tables 2-1 to 2-2), and filtered through a 0.1 μm polytetrafluoroethylene microfilter to prepare compositions for forming resist underlayer films (M1 to M45). The values shown in Table 2 represent the weight ratios of the crosslinker, acid generator, and surfactant when the weight of the resin is 100 parts, and the weight of the solvent represents the weight ratio of each solvent when the total weight of the solvent is 100 wt%, independent of the weight of the resin. In Table 2, "-" indicates that the component is not contained.

 架橋剤(CL1~CL3)及び酸発生剤(Ad1~Ad2)の構造を以下に示す。

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000150
The structures of the crosslinking agents (CL1 to CL3) and the acid generators (Ad1 to Ad2) are shown below.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000150

Figure JPOXMLDOC01-appb-T000151
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000151
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000152
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000152

[プラズマ処理ウエハーの作成]
[実施例1~48、比較例1~46]
 M1~M45のレジスト下層膜形成用組成物を、東京エレクトロン製、塗布現像装置を用いてシリコンウエハー上に塗布し、表3(表3-1~3-2)に記載の所定温度・所定時間焼成し、膜厚約45nmとなるようにレジスト下層膜を形成した。その後、東京エレクトロン製、エッチング装置を用いて、Heを用いたボンバードメントによるプラズマ処理を10秒間行った。なお、実施例41は、レジスト下層膜形成用組成物M22を実施例22とは異なる温度で焼成したものであり、実施例42及び43は、実施例29を追加焼成したものである。比較例1~46として上記記載のプラズマ処理を施さなかったウエハーも作成を行った。
[Preparation of plasma-treated wafers]
[Examples 1 to 48, Comparative Examples 1 to 46]
The resist underlayer film forming compositions M1 to M45 were applied onto a silicon wafer using a coating and developing apparatus manufactured by Tokyo Electron, and baked at a predetermined temperature and for a predetermined time as described in Table 3 (Tables 3-1 to 3-2) to form a resist underlayer film having a film thickness of about 45 nm. Then, a plasma treatment was performed for 10 seconds by bombardment using He using an etching apparatus manufactured by Tokyo Electron. In Example 41, the resist underlayer film forming composition M22 was baked at a temperature different from that of Example 22, and Examples 42 and 43 were obtained by additionally baking Example 29. Wafers that were not subjected to the above-described plasma treatment were also prepared as Comparative Examples 1 to 46.

[レジスト溶剤への溶出試験]
 プラズマ処理前後のレジスト下層膜(実施例1~48)を汎用的なシンナーであるPGME/PGMEA混合溶液(質量比7/3)に60秒間浸漬し、スピンドライ後、100℃で30秒間焼成して、シンナー浸漬前後の膜厚を比較することで溶剤への耐性を確認した。シンナー浸漬前後で膜厚の減少率が1%以内の場合を「〇」と判断し、膜厚の減少率が1%超の場合を「×」と判断した。結果を表3に示す。表3中、「-」は、追加焼成を行わなかったこと、又は溶剤耐性の評価を行わなかったことを表す。
[Elution test in resist solvent]
The resist underlayer films (Examples 1 to 48) before and after the plasma treatment were immersed in a PGME/PGMEA mixed solution (mass ratio 7/3), which is a general-purpose thinner, for 60 seconds, spin-dried, and baked at 100°C for 30 seconds, and the film thickness was compared before and after immersion in the thinner to confirm the resistance to the solvent. A film thickness reduction rate of 1% or less after immersion in the thinner was judged as "good", and a film thickness reduction rate of more than 1% was judged as "poor". The results are shown in Table 3. In Table 3, "-" indicates that no additional baking was performed, or that the solvent resistance was not evaluated.

Figure JPOXMLDOC01-appb-T000153
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000153
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000154
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000154

 表3に示すように、焼成によって一度溶剤耐性の発現したレジスト下層膜にプラズマ処理を行った場合、溶剤耐性を維持することが確認できた。また、焼成によって溶剤耐性を発現しないレジスト下層膜であっても、プラズマ処理を行うと、溶剤耐性が発現することを確認できた。更に、プラズマ処理後に追加焼成しても溶剤耐性に変化はなかった。以上より、プラズマ処理前後の膜は硬化膜であっても、未硬化膜であってもレジスト下層膜として使用でき、プラズマ処理後に追加焼成を行って使用することもできると判断した。
 なお、以後の評価は同じポリマー骨格を用いた場合に、プラズマ処理前後で対応する骨格の特性変化を比較することとした。
As shown in Table 3, when a resist underlayer film that had once exhibited solvent resistance by baking was subjected to plasma treatment, it was confirmed that the solvent resistance was maintained. In addition, even if a resist underlayer film that does not exhibit solvent resistance by baking was subjected to plasma treatment, it was confirmed that the solvent resistance was exhibited. Furthermore, even if additional baking was performed after plasma treatment, the solvent resistance did not change. From the above, it was determined that the film before and after plasma treatment can be used as a resist underlayer film, whether it is a cured film or an uncured film, and can also be used by performing additional baking after plasma treatment.
In the subsequent evaluations, when the same polymer skeleton was used, the changes in the properties of the corresponding skeleton before and after the plasma treatment were compared.

[FT-IR測定]
 プラズマ処理前後のレジスト下層膜(実施例1~48、比較例1~46)について、FT-IR分光光度計(Thermo FISHER SCIENTIFIC社製 NicoletiS50)を用いて、下記測定条件にてFT-IR測定を行った。SP2炭素に該当し、C=C結合を示すピーク(1654cm-1~1500cm-1)の面積を算出した。面積値の比較は測定サンプルの膜厚を加味して、(1654cm-1~1500cm-1の面積)/(膜厚)で規格化を行い、面積値の比較を行った。膜厚の測定にはウーラム・ジャパン社製の真空紫外域多入射角分光エリプソメーター、VUV-VASE(登録商標)を用いた。結果を表4(表4-1~4-4)に示す。なお、表4中、「-」は、プラズマ処理後の追加焼成を行わなかったことを表す。
[FT-IR Measurement]
The resist underlayer films (Examples 1 to 48, Comparative Examples 1 to 46) before and after the plasma treatment were subjected to FT-IR measurement under the following measurement conditions using an FT-IR spectrophotometer (Nicoleti S50 manufactured by Thermo FISHER SCIENTIFIC). The area of the peak (1654 cm -1 to 1500 cm -1 ) corresponding to SP2 carbon and indicating a C=C bond was calculated. The area values were compared by standardizing the area of the peak by (area of 1654 cm -1 to 1500 cm -1 )/(film thickness) taking into account the film thickness of the measured sample. The film thickness was measured using a vacuum ultraviolet multi-angle spectroscopic ellipsometer, VUV-VASE (registered trademark) manufactured by Woollam Japan. The results are shown in Table 4 (Tables 4-1 to 4-4). In Table 4, "-" indicates that additional baking was not performed after the plasma treatment.

(測定条件)
 シリコンウエハー上の塗膜を透過法で測定した。ブランク測定は何も塗布していないシリコンウエハーとした。測定範囲は4000~700cm-1、分解能は8cm-1、積算回数は64回で行った。
(Measurement conditions)
The coating film on the silicon wafer was measured by a transmission method. A silicon wafer with no coating was used as a blank measurement. The measurement range was 4000 to 700 cm -1 , the resolution was 8 cm -1 , and the number of integrations was 64.

[ラマン分析]
 プラズマ処理前後のレジスト下層膜(実施例1~48、比較例1~46)について、Thermo FISHER SCIENTIFIC社製 DXR2を用いて、下記測定条件にてラマン分析を実施した。プラズマ処理前後のSP2炭素(Ig)/SP3炭素(Id)の比率を算出した。なお、SP2炭素とSP3炭素は1900~1020cm-1の範囲で、ピークトップを1540cm-1と1340cm-1の2つのピークでピーク分離処理して面積値を算出した。SP2炭素はピークトップが1540cm-1の面積値、SP3炭素は1340cm-1の面積値とした。強度値の比較は測定サンプルの膜厚を加味して、(Ig/Id)/(膜厚)で規格化を行い、強度比Ig/Idの比較を行った。膜厚の測定にはウーラム・ジャパン社製の真空紫外域多入射角分光エリプソメーター、VUV-VASE(登録商標)を用いた。結果を表4に示す。なお、表4中、「-」は、プラズマ処理後の追加焼成を行わなかったことを表し、「強度なし」は、ラマン活性が低く、ピークを検出できなかったことを表す。
[Raman analysis]
Raman analysis was performed on the resist underlayer films (Examples 1 to 48, Comparative Examples 1 to 46) before and after the plasma treatment using DXR2 manufactured by Thermo FISHER SCIENTIFIC under the following measurement conditions. The ratio of SP2 carbon (Ig)/SP3 carbon (Id) before and after the plasma treatment was calculated. The SP2 carbon and SP3 carbon were separated into two peaks with peak tops of 1540 cm -1 and 1340 cm -1 in the range of 1900 to 1020 cm -1 to calculate the area value. The area value of the peak top of 1540 cm -1 for SP2 carbon and the area value of 1340 cm -1 for SP3 carbon. The intensity values were compared by standardizing with (Ig/Id)/(film thickness) taking into account the film thickness of the measured sample, and the intensity ratio Ig/Id was compared. The film thickness was measured using a vacuum ultraviolet multi-angle spectroscopic ellipsometer, VUV-VASE (registered trademark) manufactured by Woollam Japan Co., Ltd. The results are shown in Table 4. In Table 4, "-" indicates that no additional baking was performed after the plasma treatment, and "no intensity" indicates that the Raman activity was low and no peak could be detected.

(測定条件)
 ラマン測定用のレーザーは波長633nm(2mW)、グレーティングは600Lines/mmのものを用いた。測定範囲は3500~250cm-1、露光時間は2秒、積算回数は16回とし、Ig/Idは、100箇所を測定し、平均化処理したものを用いた。
(Measurement conditions)
The laser used for the Raman measurement had a wavelength of 633 nm (2 mW) and a grating of 600 Lines/mm. The measurement range was 3500 to 250 cm -1 , the exposure time was 2 seconds, the number of integrations was 16, and Ig/Id was measured at 100 points and averaged.

Figure JPOXMLDOC01-appb-T000155
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000155
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000156
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000156
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000157
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000157
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000158
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000158

[エッチング速度の測定]
 プラズマ処理前後のレジスト下層膜(実施例1~48、比較例1~46)を、下記の条件によってエッチングを行い、断面SEMを用いて膜厚を測定し、残膜量からプラズマ処理前後のエッチング速度を算出した。(プラズマ処理後のエッチング速度)/(プラズマ処理前のエッチング速度)をプラズマ処理前のエッチング速度に対する相対値として、エッチング耐性を評価した。相対値が1よりも小さいレジスト下層膜は、エッチング耐性が向上したといえる。結果を表5(表5-1~5-4)に示す。表5中、「-」は、追加焼成を行わなかったことを表す。
《エッチングの条件》
 プラズマ処理ガス:オクタフルオロシクロブタン(C)、酸素(O)、アルゴン(Ar)
 処理時間:40秒間
[Measurement of Etching Rate]
The resist underlayer films (Examples 1 to 48, Comparative Examples 1 to 46) before and after plasma treatment were etched under the following conditions, the film thickness was measured using a cross-sectional SEM, and the etching rates before and after plasma treatment were calculated from the remaining film amount. Etching resistance was evaluated using (etching rate after plasma treatment)/(etching rate before plasma treatment) as a relative value to the etching rate before plasma treatment. A resist underlayer film with a relative value smaller than 1 can be said to have improved etching resistance. The results are shown in Table 5 (Tables 5-1 to 5-4). In Table 5, "-" indicates that additional baking was not performed.
Etching conditions
Plasma treatment gas: octafluorocyclobutane ( C4F8 ), oxygen ( O2 ), argon (Ar)
Processing time: 40 seconds

[硬度測定及び弾性率測定]
 プラズマ処理前後のレジスト下層膜(実施例1~48、比較例1~46)をナノスケール多角的力学評価システム(Bruker AXS社製、TI-980 triboindenter)によって、評価した。室温で、バーコビッチ圧子(三角錐)を用いて、押し込み深さ28nmにて硬度及び弾性率を測定した。結果を表5に示す。
[Hardness measurement and elastic modulus measurement]
The resist underlayer films (Examples 1 to 48, Comparative Examples 1 to 46) before and after the plasma treatment were evaluated using a nanoscale multifaceted mechanical evaluation system (TI-980 triboindenter, manufactured by Bruker AXS). The hardness and elastic modulus were measured at room temperature with a Berkovich indenter (triangular pyramid) at an indentation depth of 28 nm. The results are shown in Table 5.

[膜密度測定]
 プラズマ処理前後のレジスト下層膜(実施例1~48、比較例1~46)を全自動多目的X線回折装置(RIGAKU社製、Smart Lab)を用いて、室温で、膜密度を測定した。結果を表5に示す。
[Membrane density measurement]
The film density of the resist underlayer films (Examples 1 to 48 and Comparative Examples 1 to 46) before and after the plasma treatment was measured at room temperature using a fully automatic multipurpose X-ray diffraction device (RIGAKU Corporation, Smart Lab). The results are shown in Table 5.

Figure JPOXMLDOC01-appb-T000159
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Figure JPOXMLDOC01-appb-T000160
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Figure JPOXMLDOC01-appb-T000161
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Figure JPOXMLDOC01-appb-T000162
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[光学定数測定]
 プラズマ処理前後のレジスト下層膜(実施例1~48)について、ウーラム・ジャパン社製の真空紫外域多入射角分光エリプソメーター、VUV-VASE(登録商標)を用いて波長193nm及び633nmでの屈折率(n値)及び光学吸収係数(k値)を測定した。結果を表6(表6-1~6-2)に示す。プラズマ処理の効果を示すために、同表中にプラズマ処理を行っていないレジスト下層膜(比較例)の光学定数も記載した。表中、「-」は、プラズマ処理を行わなかったこと、又は追加焼成を行わなかったことを表す。
[Optical constant measurement]
The refractive index (n value) and optical absorption coefficient (k value) of the resist underlayer films (Examples 1 to 48) before and after the plasma treatment were measured at wavelengths of 193 nm and 633 nm using a vacuum ultraviolet multi-angle spectroscopic ellipsometer, VUV-VASE (registered trademark), manufactured by Woollam Japan. The results are shown in Table 6 (Tables 6-1 to 6-2). In order to show the effect of the plasma treatment, the optical constants of the resist underlayer film (comparative example) that was not subjected to the plasma treatment are also listed in the table. In the table, "-" indicates that the plasma treatment was not performed or that the additional baking was not performed.

Figure JPOXMLDOC01-appb-T000163
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Figure JPOXMLDOC01-appb-T000164
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 表4~5に示すように、プラズマ処理を行うことによって、SP2炭素が増加し、エッチング耐性が向上することが確認できた。また、SP2炭素の増加に伴い、レジスト下層膜の硬度や膜密度、弾性率といった物理的なパラメーターも向上することが確認できた。従って、プラズマ処理によって形成されたレジスト下層膜は、通常のレジスト下層膜よりもアモルファスカーボンのような蒸着膜に近い特性を示すため、先端プロセスでアモルファスカーボンの代替として使用することができる。また、表6に示すように、プラズマ処理前後で光学定数が大きく変化しており、193nmにおいて、反射防止膜として好ましいとされる高n/低kに変化している。一般的に高n/低kとエッチング耐性はトレードオフの関係性にあるが、本プロセスを適用することでトレードオフを解消可能である。従って、アモルファスカーボンの代替のみに留まらない用途に展開することができる。 As shown in Tables 4 and 5, it was confirmed that plasma treatment increases SP2 carbon and improves etching resistance. It was also confirmed that physical parameters such as hardness, film density, and elastic modulus of the resist underlayer film improve with an increase in SP2 carbon. Therefore, the resist underlayer film formed by plasma treatment exhibits properties closer to evaporated films such as amorphous carbon than normal resist underlayer films, and can be used as a replacement for amorphous carbon in advanced processes. In addition, as shown in Table 6, the optical constants change significantly before and after plasma treatment, changing to high n/low k at 193 nm, which is considered preferable for anti-reflection films. Generally, there is a trade-off between high n/low k and etching resistance, but the application of this process can eliminate the trade-off. Therefore, it can be deployed in applications other than just replacing amorphous carbon.

 下記合成例40に示す樹脂の重量平均分子量Mwは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以下、GPCと略称する)による測定結果である。測定には東ソー(株)製GPC装置を用い、測定条件等は次のとおりである。
 GPCカラム:TSKgel Super-MultiporeHZ-N (2本)
 カラム温度:40℃
 溶媒:テトラヒドロフラン(THF)
 流量:0.35ml/分
 標準試料:ポリスチレン(東ソー(株)製)
The weight average molecular weight Mw of the resin shown in the following Synthesis Example 40 is a result of measurement by gel permeation chromatography (hereinafter, abbreviated as GPC). For the measurement, a GPC device manufactured by Tosoh Corporation was used, and the measurement conditions, etc. are as follows.
GPC column: TSKgel Super-Multipore HZ-N (2 columns)
Column temperature: 40°C
Solvent: Tetrahydrofuran (THF)
Flow rate: 0.35 ml/min. Standard sample: polystyrene (manufactured by Tosoh Corporation)

 レジスト下層膜形成用組成物に用いるポリマーとして構造式(S41)の合成は、下記に示す化合物群A、化合物群B、触媒群C、溶媒群D、再沈殿溶媒群Eを用いた。
 化合物群A~B

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000165
The polymer of the structural formula (S41) used in the composition for forming a resist underlayer film was synthesized using the following compound group A, compound group B, catalyst group C, solvent group D, and reprecipitation solvent group E.
Compound groups A to B
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000165

 触媒群C、溶媒群D、再沈殿溶媒群E
メタンスルホン酸:C1
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):D1
プロピレングリコールモノメチルエーテル(=PGME):D2
メタノール:E1
Catalyst group C, Solvent group D, Reprecipitation solvent group E
Methanesulfonic acid: C1
Propylene glycol monomethyl ether acetate (=PGMEA): D1
Propylene glycol monomethyl ether (=PGME): D2
Methanol: E1

[合成例40]
 フラスコにA8を25.0g、B3を10.5g、B4を15.5g、C1を16.8g、D1を100.0g入れた。その後、窒素下で110℃になるまで加熱し、約6時間反応させた。反応停止後、E1で再沈殿させ、乾燥させて樹脂(S41)を得た。GPCによりポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Mwは約3,100であった。得られた樹脂をPGMEAに溶解させて、目的の化合物溶液を得た。得られた樹脂を再度溶解させる操作は樹脂が溶解する溶媒を選択した。また、その後のイオン交換操作は、必要に応じて陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂とを用いてイオン交換を4時間実施した。結果を表7に、樹脂S41の構造及び重量平均分子量Mwを下記に示す。また、表7中、「化合物」、「触媒」及び「溶媒」の欄の数値は、各化合物の質量(g)を表し、「温度/時間」の欄の数値は、反応時の温度(℃)及び反応時間(時間)を表す。
[Synthesis Example 40]
25.0 g of A8, 10.5 g of B3, 15.5 g of B4, 16.8 g of C1, and 100.0 g of D1 were placed in a flask. Then, the mixture was heated to 110 ° C. under nitrogen and reacted for about 6 hours. After the reaction was stopped, the mixture was reprecipitated with E1 and dried to obtain a resin (S41). The weight average molecular weight Mw measured in terms of polystyrene by GPC was about 3,100. The obtained resin was dissolved in PGMEA to obtain a solution of the target compound. A solvent in which the resin was dissolved was selected for the operation of dissolving the obtained resin again. In addition, the subsequent ion exchange operation was performed for 4 hours using a cation exchange resin and an anion exchange resin as necessary. The results are shown in Table 7, and the structure and weight average molecular weight Mw of resin S41 are shown below. In addition, in Table 7, the values in the columns "Compound", "Catalyst", and "Solvent" represent the mass (g) of each compound, and the values in the column "Temperature/Time" represent the temperature (°C) during the reaction and the reaction time (hours).

Figure JPOXMLDOC01-appb-T000166
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000166

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000167
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000167

〇レジスト下層膜の調製
 樹脂(S41)、溶媒(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、シクロヘキサノン(CYH))、界面活性剤としてメガファックR-40(DIC株式会社製、H1)を下記表8の割合で混合し、0.1μmのポリテトラフルオロエチレン製マイクロフィルターにて濾過することで、レジスト下層膜形成用組成物(M46)を調製した。なお、表8に示す数値は樹脂の重量を100部とした場合の界面活性剤の重量割合を表しており、溶媒については、樹脂の重量とは独立して、全容媒重量を100重量%とした場合の各溶媒の重量割合を表している。表8中、「-」は、その成分を含有しないことを表す。
Preparation of resist underlayer film Resin (S41), solvent (propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), propylene glycol monomethyl ether (PGME), cyclohexanone (CYH)), and surfactant Megafac R-40 (DIC Corporation, H1) were mixed in the ratios shown in Table 8 below, and filtered through a 0.1 μm polytetrafluoroethylene microfilter to prepare a resist underlayer film forming composition (M46). The values shown in Table 8 represent the weight ratio of the surfactant when the weight of the resin is 100 parts, and the weight of the solvent represents the weight ratio of each solvent when the total weight of the solvent is 100 wt%, independent of the weight of the resin. In Table 8, "-" indicates that the component is not contained.

Figure JPOXMLDOC01-appb-T000168
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000168

[プラズマ処理ウエハーの作成]
[実施例49、比較例47]
 M46のレジスト下層膜形成用組成物を、Brewer Science社製塗布装置、及びホットプレートを用いてシリコンウエハー上に塗布し、表9に記載の所定温度・所定時間焼成し、膜厚約65nmとなるようにレジスト下層膜を形成した。その後、プラズマ処理装置を用いて、Heを用いたプラズマ処理を表9に記載の所定の条件下で行った。また、比較例47として上記記載のプラズマ処理を施さなかったウエハーも作成を行った。なお、表中の「-」はプラズマ処理を実施しなかったことを表す。
[Preparation of plasma-treated wafers]
[Example 49, Comparative Example 47]
The composition for forming a resist underlayer film M46 was applied onto a silicon wafer using a coating device manufactured by Brewer Science and a hot plate, and baked at a predetermined temperature for a predetermined time as shown in Table 9 to form a resist underlayer film with a film thickness of about 65 nm. Thereafter, a plasma treatment using He was performed using a plasma treatment device under the predetermined conditions as shown in Table 9. In addition, a wafer that was not subjected to the above-mentioned plasma treatment was also prepared as Comparative Example 47. In addition, "-" in the table indicates that the plasma treatment was not performed.

Figure JPOXMLDOC01-appb-T000169
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000169

[レジスト溶剤への溶出試験]
 プラズマ処理前後のレジスト下層膜(実施例49)を汎用的なシンナーであるPGME/PGMEA混合溶液(質量比7/3)に60秒間浸漬し、スピンドライ後、100℃で30秒間焼成して、シンナー浸漬前後の膜厚を比較することで溶剤への耐性を確認した。シンナー浸漬前後で膜厚の減少率が1%以内の場合を「〇」と判断し、膜厚の減少率が1%超の場合を「×」と判断した。結果を表10に示す。
[Elution test in resist solvent]
The resist underlayer film (Example 49) before and after plasma treatment was immersed in a PGME/PGMEA mixed solution (mass ratio 7/3) which is a general-purpose thinner for 60 seconds, spin-dried, and baked at 100°C for 30 seconds, and the film thickness was compared before and after immersion in the thinner to confirm the resistance to the solvent. When the film thickness reduction rate before and after immersion in the thinner was within 1%, it was judged as "good", and when the film thickness reduction rate was more than 1%, it was judged as "bad". The results are shown in Table 10.

Figure JPOXMLDOC01-appb-T000170
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000170

 表10に示すように、焼成によって一度溶剤耐性の発現したレジスト下層膜にプラズマ処理を行った場合、溶剤耐性を維持することが確認できた。プラズマ処理前後の膜は硬化膜であっても、未硬化膜であってもレジスト下層膜として使用でき、プラズマ処理後に追加焼成を行って使用することもできると判断した。
 なお、以後の評価は同じポリマー骨格を用いた場合に、プラズマ処理前後で対応する骨格の特性変化を比較することとした。
As shown in Table 10, it was confirmed that the solvent resistance was maintained when a plasma treatment was performed on a resist underlayer film that had once exhibited solvent resistance by baking. It was determined that the film before and after the plasma treatment can be used as a resist underlayer film regardless of whether it is a cured film or an uncured film, and can also be used by additional baking after the plasma treatment.
In the subsequent evaluations, when the same polymer skeleton was used, the changes in the properties of the corresponding skeleton before and after the plasma treatment were compared.

[FT-IR測定]
 プラズマ処理前後のレジスト下層膜(実施例49、比較例47)について、FT-IR分光光度計(Thermo FISHER SCIENTIFIC社製 NicoletiS50)を用いて、下記測定条件にてFT-IR測定を行った。SP2炭素に該当し、C=C結合を示すピーク(1654cm-1~1500cm-1)の面積を算出し、同じピークの面積値がプラズマ処理前よりも増えている場合(SP2炭素が増加している場合)を「〇」と判断した。面積値の比較は測定サンプルの膜厚を加味して、1654cm-1~1500cm-1の面積/膜厚で規格化を行い、面積値の比較を行った。膜厚の測定にはウーラム・ジャパン社製の真空紫外域多入射角分光エリプソメーター、VUV-VASE(登録商標)を用いた。結果を表11に示す。なお、表11中、FT-IRの欄の「×」は、プラズマ処理を行わなかったため、上記ピークの面積値が表9に記載の所定温度・所定時間焼成した後のレジスト下層膜のものであることを意味する。
[FT-IR Measurement]
The resist underlayer film (Example 49, Comparative Example 47) before and after the plasma treatment was subjected to FT-IR measurement under the following measurement conditions using an FT-IR spectrophotometer (NicoletiS50 manufactured by Thermo FISHER SCIENTIFIC). The area of the peak (1654 cm -1 to 1500 cm -1 ) corresponding to SP2 carbon and indicating C=C bonds was calculated, and the case where the area value of the same peak was increased compared to before the plasma treatment (the case where SP2 carbon has increased) was judged as "good". The area values were compared by standardizing the area/film thickness of 1654 cm -1 to 1500 cm -1 taking into account the film thickness of the measured sample. The film thickness was measured using a vacuum ultraviolet multi-angle spectroscopic ellipsometer, VUV-VASE (registered trademark) manufactured by Woollam Japan. The results are shown in Table 11. In Table 11, "x" in the FT-IR column means that no plasma treatment was performed, and the area value of the above peak is that of the resist underlayer film after baking at the specified temperature for the specified time shown in Table 9.

(測定条件)
 シリコンウエハー上の塗膜を透過法で測定した。ブランク測定は何も塗布していないシリコンウエハーとした。測定範囲は4000~700cm-1、分解能は8cm-1、積算回数は64回で行った。
(Measurement conditions)
The coating film on the silicon wafer was measured by a transmission method. A silicon wafer with no coating was used as a blank measurement. The measurement range was 4000 to 700 cm -1 , the resolution was 8 cm -1 , and the number of integrations was 64.

[ラマン分析]
 プラズマ処理前後のレジスト下層膜(実施例49、比較例47)について、Thermo FISHER SCIENTIFIC社製 DXR2を用いて、下記測定条件にてラマン分析を実施した。プラズマ処理前後のSP2炭素(Ig)/SP3炭素(Id)の比率を算出し、プラズマ処理前よりもSP2炭素/SP3炭素の比率が増加している場合(SP2炭素の割合が増加している場合)を「〇」と判断した。なお、SP2炭素とSP3炭素は1900~1020cm-1の範囲で、ピークトップを1540cm-1と1340cm-1の2つのピークでピーク分離処理して面積値を算出した。SP2炭素はピークトップが1540cm-1の面積値、SP3炭素は1340cm-1の面積値とした。結果を表11に示す。なお、表11中、ラマン分析の欄の「×」は、プラズマ処理を行わなかったため、SP2炭素(Ig)/SP3炭素(Id)の比率(「Ig/Id」ともいう。)が表9に記載の所定温度・所定時間焼成した後のレジスト下層膜のものであることを意味する。
[Raman analysis]
The resist underlayer film before and after the plasma treatment (Example 49, Comparative Example 47) was subjected to Raman analysis under the following measurement conditions using DXR2 manufactured by Thermo FISHER SCIENTIFIC. The ratio of SP2 carbon (Ig)/SP3 carbon (Id) before and after the plasma treatment was calculated, and the case where the ratio of SP2 carbon/SP3 carbon was increased compared to before the plasma treatment (the case where the proportion of SP2 carbon was increased) was judged to be "good". In addition, the area value of SP2 carbon and SP3 carbon was calculated by peak separation treatment at two peaks with peak tops of 1540 cm -1 and 1340 cm -1 in the range of 1900 to 1020 cm -1 . The area value of the peak top of SP2 carbon was set to 1540 cm -1 for the area of SP2 carbon, and the area value of the peak top of SP3 carbon was set to 1340 cm -1 for the area of SP3 carbon. The results are shown in Table 11. In Table 11, an "x" in the Raman analysis column means that no plasma treatment was performed, and therefore the ratio of SP2 carbon (Ig)/SP3 carbon (Id) (also referred to as "Ig/Id") is that of the resist underlayer film after baking at the specified temperature for the specified time shown in Table 9.

(測定条件)
 ラマン測定用のレーザーは波長633nm(2mW)、グレーティングは600Lines/mmのものを用いた。測定範囲は3500~250cm-1、露光時間は2秒、積算回数は16回とし、Ig/Idは、100箇所を測定し、平均化処理したものを用いた。
(Measurement conditions)
The laser used for the Raman measurement had a wavelength of 633 nm (2 mW) and a grating of 600 Lines/mm. The measurement range was 3500 to 250 cm -1 , the exposure time was 2 seconds, the number of integrations was 16, and Ig/Id was measured at 100 points and averaged.

Figure JPOXMLDOC01-appb-T000171
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000171

[エッチング速度の測定]
 プラズマ処理前後のレジスト下層膜(実施例49、比較例47)を、下記の条件によってエッチングを行い、断面SEMを用いて膜厚を算出し、残膜量からエッチング耐性を評価した。エッチング速度がプラズマ処理前よりも遅くなっている場合(エッチング耐性が高くなっている場合)を「〇」と判断した。結果を表12に示す。表12中、エッチング速度の欄の「×」は、プラズマ処理を行わなかったため、エッチング速度が表9に記載の所定温度・所定時間焼成した後のレジスト下層膜のものであることを意味する。
《エッチングの条件》
 プラズマ処理ガス:テトラフルオロメタン(CF)、酸素(O)、窒素(N2)
 処理時間:20秒間
[Measurement of Etching Rate]
The resist underlayer film (Example 49, Comparative Example 47) before and after plasma treatment was etched under the following conditions, the film thickness was calculated using a cross-sectional SEM, and the etching resistance was evaluated from the remaining film amount. When the etching rate was slower than before plasma treatment (when the etching resistance was higher), it was judged as "Good". The results are shown in Table 12. In Table 12, "X" in the etching rate column means that the plasma treatment was not performed, and therefore the etching rate is that of the resist underlayer film after baking at the specified temperature for the specified time shown in Table 9.
Etching conditions
Plasma treatment gas: tetrafluoromethane ( CF4 ), oxygen ( O2 ), nitrogen (N2)
Processing time: 20 seconds

[硬度測定]
 プラズマ処理前後のレジスト下層膜(実施例49、比較例47)をナノスケール多角的力学評価システム(Bruker AXS社製、TI-980 triboindenter)によって、評価した。測定にはバーコビッチ圧子(三角錐)を用いて、押し込み深さ45nmまでを評価し、硬度がプラズマ処理前よりも高くなっている場合を「〇」と判断した。結果を表12に示す。表12中、硬度の欄の「×」は、プラズマ処理を行わなかったため、硬度が表9に記載の所定温度・所定時間焼成した後のレジスト下層膜のものであることを意味する。
[Hardness measurement]
The resist underlayer film (Example 49, Comparative Example 47) before and after the plasma treatment was evaluated using a nanoscale multifaceted mechanical evaluation system (TI-980 triboindenter, manufactured by Bruker AXS). A Berkovich indenter (triangular pyramid) was used for the measurement, and the hardness was evaluated up to a depth of 45 nm, and the case where the hardness was higher than that before the plasma treatment was judged to be "good". The results are shown in Table 12. In Table 12, "x" in the hardness column means that the hardness is that of the resist underlayer film after baking at the specified temperature and for the specified time shown in Table 9, since no plasma treatment was performed.

[膜密度測定]
 プラズマ処理前後のレジスト下層膜(実施例49、比較例47)を全自動多目的X線回折装置(RIGAKU社製、Smart Lab)を用いて、膜密度を測定した。膜密度がプラズマ処理前よりも高くなっている場合を「〇」と判断した。結果を表12に示す。表12中、密度の欄の「×」は、プラズマ処理を行わなかったため、膜密度が表9に記載の所定温度・所定時間焼成した後のレジスト下層膜のものであることを意味する。
[Membrane density measurement]
The film density of the resist underlayer film before and after the plasma treatment (Example 49, Comparative Example 47) was measured using a fully automatic multipurpose X-ray diffraction device (RIGAKU Corporation, Smart Lab). The film density was determined to be "good" when it was higher than that before the plasma treatment. The results are shown in Table 12. In Table 12, "x" in the density column means that the film density is that of the resist underlayer film after baking at the specified temperature for the specified time shown in Table 9, since the plasma treatment was not performed.

Figure JPOXMLDOC01-appb-T000172
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000172

[光学定数測定]
 プラズマ処理前後のレジスト下層膜(実施例49)について、ウーラム・ジャパン社製の真空紫外域多入射角分光エリプソメーター、VUV-VASE(登録商標)を用いて波長193nm及び633nmでの屈折率(n値)及び光学吸収係数(k値)を測定した。結果を表13に示す。プラズマ処理の効果を示すために、同表中にプラズマ処理を行っていないレジスト下層膜(比較例47)の光学定数も記載した。
[Optical constant measurement]
The refractive index (n value) and optical absorption coefficient (k value) of the resist underlayer film (Example 49) before and after the plasma treatment were measured at wavelengths of 193 nm and 633 nm using a vacuum ultraviolet multi-angle spectroscopic ellipsometer, VUV-VASE (registered trademark), manufactured by Woollam Japan Co., Ltd. The results are shown in Table 13. In order to show the effect of the plasma treatment, the optical constants of the resist underlayer film (Comparative Example 47) that was not subjected to the plasma treatment are also shown in the table.

Figure JPOXMLDOC01-appb-T000173

 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000173

 

Claims (27)

 下記式(1)で表される構造単位を含む樹脂(I)を含む、プラズマ処理済レジスト下層膜。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
(式(1)中、Cは、芳香族環を有する構造を表し、Dは、1つ以上の炭素原子を有する構造を表し、*は結合手を表す。)
A plasma-treated resist underlayer film comprising a resin (I) containing a structural unit represented by the following formula (1):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
(In formula (1), C represents a structure having an aromatic ring, D represents a structure having one or more carbon atoms, and * represents a bond.)
 前記樹脂(I)が、前記式(1)における前記Cの前記芳香族環を構成する炭素原子と、前記Dの炭素原子との間に共有結合を生成する反応によって得られた樹脂である、請求項1に記載のプラズマ処理済レジスト下層膜。 The plasma-treated resist underlayer film according to claim 1, wherein the resin (I) is a resin obtained by a reaction that generates a covalent bond between a carbon atom constituting the aromatic ring of the C in the formula (1) and a carbon atom of the D.  前記樹脂(I)が、複合単位構造を有する樹脂(G)を含み、
 前記複合単位構造が、芳香族環を有する単位構造(A)と、1つ以上の炭素原子を有する単位構造(B)と、を有し、
 前記樹脂(G)が、前記単位構造(A)の前記芳香族環を構成する炭素原子と、前記単位構造(B)中の炭素原子との間に共有結合を生成する反応によって得られた樹脂であり、
 前記単位構造(A)が芳香族環を有する骨格を有し、前記骨格は、芳香族アミン骨格、含窒素芳香族複素環骨格、及び芳香族環に結合したヒドロキシ基を有する芳香族環骨格の少なくともいずれかの骨格である、請求項1に記載のプラズマ処理済レジスト下層膜。
The resin (I) contains a resin (G) having a composite unit structure,
the composite unit structure has a unit structure (A) having an aromatic ring and a unit structure (B) having one or more carbon atoms,
the resin (G) is a resin obtained by a reaction for forming a covalent bond between a carbon atom constituting the aromatic ring of the unit structure (A) and a carbon atom in the unit structure (B),
2. The plasma-treated resist underlayer film according to claim 1, wherein the unit structure (A) has a skeleton having an aromatic ring, and the skeleton is at least any one of an aromatic amine skeleton, a nitrogen-containing aromatic heterocyclic skeleton, and an aromatic ring skeleton having a hydroxy group bonded to the aromatic ring.
 ラマン分光分析によるGバンドとDバンドの強度比Ig/Idが0.1~10.0である、請求項1に記載のプラズマ処理済レジスト下層膜。 The plasma-treated resist underlayer film according to claim 1, in which the intensity ratio Ig/Id of the G band to the D band as determined by Raman spectroscopy is 0.1 to 10.0.  膜密度が1.0~2.5g/cmである、請求項1に記載のプラズマ処理済レジスト下層膜。 2. The plasma-treated resist underlayer film according to claim 1, having a film density of 1.0 to 2.5 g/cm3.  波長193nmにおける屈折率が1.3~2.5又は光学吸収係数が0.2~1.0であるか、波長633nmにおける屈折率が1.5~3.5又は光学吸収係数が0~0.2である、請求項1に記載のプラズマ処理済レジスト下層膜。 The plasma-treated resist underlayer film according to claim 1, which has a refractive index of 1.3 to 2.5 or an optical absorption coefficient of 0.2 to 1.0 at a wavelength of 193 nm, or a refractive index of 1.5 to 3.5 or an optical absorption coefficient of 0 to 0.2 at a wavelength of 633 nm.  プラズマ処理前のプラズマ処理前レジスト下層膜の赤外分光法による炭素-炭素二重結合の吸収ピークのピーク面積に対し、プラズマ処理後のプラズマ処理済レジスト下層膜の赤外分光法による炭素-炭素二重結合の吸収ピークのピーク面積が1.01倍以上である、請求項1に記載のプラズマ処理済レジスト下層膜。 The plasma-treated resist underlayer film according to claim 1, in which the peak area of the carbon-carbon double bond absorption peak measured by infrared spectroscopy of the plasma-treated resist underlayer film after plasma treatment is 1.01 times or more larger than the peak area of the carbon-carbon double bond absorption peak measured by infrared spectroscopy of the resist underlayer film before plasma treatment.  弾性率が50GPa以上である、請求項1に記載のプラズマ処理済レジスト下層膜。 The plasma-treated resist underlayer film according to claim 1, having an elastic modulus of 50 GPa or more.  請求項1に記載のプラズマ処理済レジスト下層膜を形成するためのレジスト下層膜形成用組成物であって、前記樹脂(I)及び溶剤を含む、レジスト下層膜形成用組成物。 A composition for forming a resist underlayer film for forming the plasma-treated resist underlayer film according to claim 1, the composition for forming a resist underlayer film comprising the resin (I) and a solvent.  前記溶剤が、ヒドロキシ基を有するカルボン酸、直鎖又は環式のアルキルケトン、環状ラクトン、アルキレングリコールモノアルキルエーテル、アルキレングリコールモノアルキルエーテルのモノカルボン酸エステル及びアルキレングリコールモノアルキルエーテルのアルコキシカルボン酸エステルからなる群より選択される少なくとも一種を含む、請求項9に記載のレジスト下層膜形成用組成物。 The composition for forming a resist underlayer film according to claim 9, wherein the solvent contains at least one selected from the group consisting of a carboxylic acid having a hydroxy group, a linear or cyclic alkyl ketone, a cyclic lactone, an alkylene glycol monoalkyl ether, a monocarboxylic acid ester of an alkylene glycol monoalkyl ether, and an alkoxycarboxylic acid ester of an alkylene glycol monoalkyl ether.  前記溶剤が、沸点160℃以上の溶剤を含む、請求項9又は10に記載のレジスト下層膜形成用組成物。 The composition for forming a resist underlayer film according to claim 9 or 10, wherein the solvent includes a solvent having a boiling point of 160°C or higher.  酸、その塩及び酸発生剤からなる群より選択される少なくとも一種を更に含む、請求項9又は10に記載のレジスト下層膜形成用組成物。 The composition for forming a resist underlayer film according to claim 9 or 10, further comprising at least one selected from the group consisting of an acid, a salt thereof, and an acid generator.  架橋剤を更に含む、請求項9又は10に記載のレジスト下層膜形成用組成物。 The composition for forming a resist underlayer film according to claim 9 or 10, further comprising a crosslinking agent.  界面活性剤を更に含む、請求項9又は10に記載のレジスト下層膜形成用組成物。 The composition for forming a resist underlayer film according to claim 9 or 10, further comprising a surfactant.  半導体基板の上に、レジスト下層膜形成用組成物を用いて塗布膜を形成する工程と、
 前記塗布膜をプラズマ処理することにより、ラマン分光分析によるGバンドとDバンドの強度比Ig/Idが増加するか、赤外分光法による炭素-炭素二重結合の吸収ピークのピーク面積が増加するか、波長193nm若しくは波長633nmにおける屈折率が増加するか、又は波長193nmにおける光学吸収係数が減少する、プラズマ処理済レジスト下層膜を形成する工程とを含み、
 前記レジスト下層膜形成用組成物は、下記式(1)で表される構造単位を含む樹脂(I)及び溶剤を含む、プラズマ処理済レジスト下層膜の製造方法。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
(式(1)中、Cは、芳香族環を有する構造を表し、Dは、1つ以上の炭素原子を有する構造を表し、*は結合手を表す。)
forming a coating film on a semiconductor substrate using a composition for forming a resist underlayer film;
and forming a plasma-treated resist underlayer film, in which the coating film is subjected to a plasma treatment to increase the intensity ratio Ig/Id of G band to D band as determined by Raman spectroscopy, increase the peak area of the absorption peak of a carbon-carbon double bond as determined by infrared spectroscopy, increase the refractive index at a wavelength of 193 nm or 633 nm, or decrease the optical absorption coefficient at a wavelength of 193 nm;
The composition for forming a resist underlayer film comprises a resin (I) having a structural unit represented by the following formula (1) and a solvent:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
(In formula (1), C represents a structure having an aromatic ring, D represents a structure having one or more carbon atoms, and * represents a bond.)
 前記樹脂(I)が、前記式(1)における前記Cの前記芳香族環を構成する炭素原子と、前記Dの炭素原子との間に共有結合を生成する反応によって得られた樹脂である、請求項15に記載のプラズマ処理済レジスト下層膜の製造方法。 The method for producing a plasma-treated resist underlayer film according to claim 15, wherein the resin (I) is a resin obtained by a reaction that generates a covalent bond between a carbon atom constituting the aromatic ring of the C in the formula (1) and a carbon atom of the D.  前記樹脂(I)が、複合単位構造を有する樹脂(G)を含み、
 前記複合単位構造が、芳香族環を有する単位構造(A)と、1つ以上の炭素原子を有する単位構造(B)と、を有し、
 前記樹脂(G)が、前記単位構造(A)の前記芳香族環を構成する炭素原子と、前記単位構造(B)中の炭素原子との間に共有結合を生成する反応によって得られた樹脂であり、
 前記単位構造(A)が芳香族環を有する骨格を有し、前記骨格は、芳香族アミン骨格、含窒素芳香族複素環骨格、及び芳香族環に結合したヒドロキシ基を有する芳香族環骨格の少なくともいずれかの骨格である、請求項15に記載のプラズマ処理済レジスト下層膜の製造方法。
The resin (I) contains a resin (G) having a composite unit structure,
the composite unit structure has a unit structure (A) having an aromatic ring and a unit structure (B) having one or more carbon atoms,
the resin (G) is a resin obtained by a reaction for forming a covalent bond between a carbon atom constituting the aromatic ring of the unit structure (A) and a carbon atom in the unit structure (B),
16. The method for producing a plasma-treated resist underlayer film according to claim 15, wherein the unit structure (A) has a skeleton having an aromatic ring, and the skeleton is at least any one of an aromatic amine skeleton, a nitrogen-containing aromatic heterocyclic skeleton, and an aromatic ring skeleton having a hydroxy group bonded to the aromatic ring.
 プラズマ処理前のプラズマ処理前レジスト下層膜の前記強度比Ig/Idに対し、プラズマ処理後のプラズマ処理済レジスト下層膜の前記強度比Ig/Idが1.01倍以上である、請求項15に記載のプラズマ処理済レジスト下層膜の製造方法。 The method for producing a plasma-treated resist underlayer film according to claim 15, wherein the intensity ratio Ig/Id of the plasma-treated resist underlayer film after the plasma treatment is 1.01 times or more as compared to the intensity ratio Ig/Id of the pre-plasma-treated resist underlayer film before the plasma treatment.  プラズマ処理前のプラズマ処理前レジスト下層膜の硬度に対し、プラズマ処理後のプラズマ処理済レジスト下層膜の硬度が1.01倍以上である、請求項15に記載のプラズマ処理済レジスト下層膜の製造方法。 The method for producing a plasma-treated resist underlayer film according to claim 15, wherein the hardness of the plasma-treated resist underlayer film after the plasma treatment is 1.01 times or more the hardness of the pre-plasma-treated resist underlayer film before the plasma treatment.  プラズマ処理前のプラズマ処理前レジスト下層膜の膜密度に対し、プラズマ処理後のプラズマ処理済レジスト下層膜の膜密度が1.01倍以上である、請求項15に記載のプラズマ処理済レジスト下層膜の製造方法。 The method for producing a plasma-treated resist underlayer film according to claim 15, wherein the film density of the plasma-treated resist underlayer film after the plasma treatment is 1.01 times or more the film density of the pre-plasma-treated resist underlayer film before the plasma treatment.  プラズマ処理前のプラズマ処理前レジスト下層膜の波長193nmにおける屈折率に対し、プラズマ処理後のプラズマ処理済レジスト下層膜の波長193nmにおける屈折率が1.01倍以上若しくはプラズマ処理前のプラズマ処理前レジスト下層膜の波長193nmにおける光学吸収係数に対し、プラズマ処理後のプラズマ処理済レジスト下層膜の波長193nmにおける光学吸収係数が0.99倍以下、又はプラズマ処理前のプラズマ処理前レジスト下層膜の波長633nmにおける屈折率に対し、プラズマ処理後のプラズマ処理済レジスト下層膜の波長633nmにおける屈折率が1.01倍以上である、請求項15に記載のプラズマ処理済レジスト下層膜の製造方法。 The method for producing a plasma-treated resist underlayer film according to claim 15, wherein the refractive index of the plasma-treated resist underlayer film after the plasma treatment at a wavelength of 193 nm is 1.01 times or more relative to the refractive index of the pre-plasma-treated resist underlayer film before the plasma treatment at a wavelength of 193 nm, or the optical absorption coefficient of the plasma-treated resist underlayer film after the plasma treatment at a wavelength of 193 nm is 0.99 times or less relative to the optical absorption coefficient of the pre-plasma-treated resist underlayer film before the plasma treatment at a wavelength of 193 nm, or the refractive index of the plasma-treated resist underlayer film after the plasma treatment at a wavelength of 633 nm is 1.01 times or more relative to the refractive index of the pre-plasma-treated resist underlayer film before the plasma treatment at a wavelength of 633 nm.  プラズマ処理前のプラズマ処理前レジスト下層膜の赤外分光法による炭素-炭素二重結合の吸収ピークのピーク面積に対し、プラズマ処理後のプラズマ処理済レジスト下層膜の赤外分光法による炭素-炭素二重結合の吸収ピークのピーク面積が1.01倍以上である、請求項15に記載のプラズマ処理済レジスト下層膜の製造方法。 The method for producing a plasma-treated resist underlayer film according to claim 15, wherein the peak area of the carbon-carbon double bond absorption peak measured by infrared spectroscopy of the plasma-treated resist underlayer film after plasma treatment is 1.01 times or more larger than the peak area of the carbon-carbon double bond absorption peak measured by infrared spectroscopy of the resist underlayer film before plasma treatment.  プラズマ処理前のプラズマ処理前レジスト下層膜の弾性率に対し、プラズマ処理後のプラズマ処理済レジスト下層膜の弾性率が1.01倍以上である、請求項15に記載のプラズマ処理済レジスト下層膜の製造方法。 The method for producing a plasma-treated resist underlayer film according to claim 15, wherein the elastic modulus of the plasma-treated resist underlayer film after the plasma treatment is 1.01 times or more greater than the elastic modulus of the pre-plasma-treatment resist underlayer film before the plasma treatment.  プラズマ処理前のプラズマ処理前レジスト下層膜のエッチング耐性に対し、プラズマ処理後のプラズマ処理済レジスト下層膜のエッチング耐性が1.01倍以上である、請求項15に記載のプラズマ処理済レジスト下層膜の製造方法。 The method for producing a plasma-treated resist underlayer film according to claim 15, wherein the etching resistance of the plasma-treated resist underlayer film after the plasma treatment is 1.01 times or more higher than the etching resistance of the resist underlayer film before the plasma treatment.  前記プラズマ処理に用いるガスが、少なくとも希ガス、窒素、及び水素を含む、請求項15に記載のプラズマ処理済レジスト下層膜の製造方法。 The method for producing a plasma-treated resist underlayer film according to claim 15, wherein the gas used in the plasma treatment includes at least a rare gas, nitrogen, and hydrogen.  前記プラズマ処理の後、前記プラズマ処理済レジスト下層膜が形成された前記半導体基板を400℃以上で焼成する工程を更に含む、請求項15に記載のプラズマ処理済レジスト下層膜の製造方法。 The method for producing a plasma-treated resist underlayer film according to claim 15, further comprising a step of baking the semiconductor substrate on which the plasma-treated resist underlayer film is formed at 400°C or higher after the plasma treatment.  半導体基板と、
 請求項1~8の何れか1項に記載のプラズマ処理済レジスト下層膜と、を備える積層体。

 
A semiconductor substrate;
A laminate comprising the plasma-treated resist underlayer film according to any one of claims 1 to 8.

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