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JP5124111B2 - Film forming material - Google Patents
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JP5124111B2 - Film forming material - Google Patents

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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

本発明は、分子集合体、特に、有機低分子の集合体に関する。   The present invention relates to a molecular assembly, in particular, an assembly of small organic molecules.

半導体集積回路、特に、超LSIの製造においては、高密度化および高集積化を達成するための高度な微細加工技術が要求されており、この微細加工技術に適用可能な高解像度のレジストの開発が進められている。   In the manufacture of semiconductor integrated circuits, especially VLSI, advanced microfabrication technology is required to achieve high density and high integration, and development of high-resolution resists applicable to this microfabrication technology Is underway.

例えば、特許文献1には、アルカリ水溶液に可溶な樹脂、酸発生剤および酸で分解する基を少なくとも二つ有する化合物を含むポジ型感光性組成物が記載されている。また、特許文献2には、アルカリ親和性官能基の一部を酸解離性基で保護したアルカリ可溶性樹脂、感放射線性酸発生剤および低分子フェノール性化合物の水素原子をアルコキシアルキル基またはt−アルコキシカルボニルアルキル基で置換した化合物を含む感放射線性樹脂組成物が記載されている。   For example, Patent Document 1 describes a positive photosensitive composition containing a resin soluble in an alkaline aqueous solution, an acid generator, and a compound having at least two groups that are decomposed by an acid. Patent Document 2 discloses that an alkali-soluble resin in which a part of an alkali-affinity functional group is protected with an acid-dissociable group, a radiation-sensitive acid generator, and a hydrogen atom of a low-molecular phenolic compound are bonded to an alkoxyalkyl group or t- A radiation sensitive resin composition containing a compound substituted with an alkoxycarbonylalkyl group is described.

特開平6−51519号公報JP-A-6-51519 実開平6−167811号公報Japanese Utility Model Publication No. 6-167711

上記各特許文献に記載の組成物は、KrFエキシマーレーザー、ArFエキシマーレーザーおよびFエキシマーレーザーなどの短波長の露光源に対する感度を高めて高解像度のレジストを実現しようとしているが、これらにより形成されるレジストはいずれも高分子膜、すなわち、高分子の集合体である。高分子は、重合度に分布を持ち、分子量が一定ではないため、その膜は、たとえ短波長の露光源に対する感度が高められた組成物に由来のものであったとしても、露光部と未露光部との境界域において生成状態が不安定に若しくは不均一になりやすく、本質的な高解像度化を達成する上で障害がある。すなわち、本質的に高解像度のレジストを実現するためには、感光性組成物の感度を高めるだけでは不十分であり、レジストを分子レベルで改善する必要がある。 The compositions described in the above patent documents are intended to realize a high-resolution resist by increasing the sensitivity to short-wavelength exposure sources such as KrF excimer laser, ArF excimer laser, and F 2 excimer laser. Each of the resists is a polymer film, that is, a polymer aggregate. Since the polymer has a distribution in the degree of polymerization and the molecular weight is not constant, the film is not exposed to the exposed area even if it is derived from a composition with enhanced sensitivity to short wavelength exposure sources. The generation state tends to be unstable or non-uniform in the boundary area with the exposure part, and there is an obstacle in achieving the essential high resolution. That is, in order to realize a high-resolution resist essentially, it is not sufficient to increase the sensitivity of the photosensitive composition, and it is necessary to improve the resist at the molecular level.

本発明の目的は、例えばレジストとして利用することができる、有機低分子の集合体を実現することにある。   An object of the present invention is to realize an assembly of small organic molecules that can be used, for example, as a resist.

本発明は、基材の表面に分子膜を形成するための膜形成用材料に関するものであり、この膜形成用材料は、フルオレン骨格に組織化原子団が結合した化合物Aと、1−アミノペンタン、1−アミノオクタン、1−アミノドデカン、1−アミノデカン、トリメシン酸およびシアヌル酸からなる群から選択された少なくとも一つの化合物Bとを溶媒に溶解した溶液を調製する工程と、当該溶液を撹拌する工程と、溶液の撹拌により生成した固形物を溶液から分離する工程とを含む製造方法により得られるものである。 The present invention relates to a film-forming material for forming a molecular film on the surface of a substrate. This film-forming material comprises compound A in which an organized atomic group is bonded to a fluorene skeleton, and 1-aminopentane. Preparing a solution in which at least one compound B selected from the group consisting of 1-aminooctane, 1-aminododecane, 1-aminodecane, trimesic acid and cyanuric acid is dissolved in a solvent, and stirring the solution It is obtained by a production method including a step and a step of separating a solid produced by stirring the solution from the solution.

本発明に係る他の膜形成用材料は、基材の表面に分子膜を形成するための膜形成用材料に関するものであり、フルオレン骨格に組織化原子団が結合した化合物Aと、1−アミノペンタン、1−アミノオクタン、1−アミノドデカン、1−アミノデカン、トリメシン酸およびシアヌル酸からなる群から選択された少なくとも一つの化合物Bとを媒体へ投入して懸濁液を調製する工程と、当該懸濁液を撹拌する工程と、懸濁液の撹拌により生成した固形物を懸濁液から分離する工程とを含む製造方法により得られるものである。 Another film-forming material according to the present invention relates to a film-forming material for forming a molecular film on the surface of a substrate. Compound A in which an organized atomic group is bonded to a fluorene skeleton, and 1-amino Adding at least one compound B selected from the group consisting of pentane, 1-aminooctane, 1-aminododecane, 1-aminodecane, trimesic acid and cyanuric acid to a medium to prepare a suspension; It is obtained by a production method including a step of stirring a suspension and a step of separating a solid produced by stirring the suspension from the suspension.

本発明の膜形成用材料の製造において用いられる化合物Aの組織化原子団は、カルボキシル基、水酸基、アミノ基および芳香族環からなる群から選ばれた少なくとも一つの構造を含む原子団である。 The organized atomic group of compound A used in the production of the film-forming material of the present invention is an atomic group containing at least one structure selected from the group consisting of a carboxyl group, a hydroxyl group , an amino group, and an aromatic ring.

本発明に係る分子膜の形成方法は、基材の表面に分子膜を形成する方法であり、本発明の膜形成用材料を溶媒に溶解した溶液を調製する工程と、調製した溶液を基材に塗布する工程とを含んでいる。 The method for forming a molecular film according to the present invention is a method for forming a molecular film on the surface of a substrate, a step of preparing a solution in which the film-forming material of the present invention is dissolved in a solvent , and the prepared solution as a substrate. And applying to the substrate.

本発明の分子膜形成用塗料は、基材の表面に分子膜を形成するためのものであり、本発明の膜形成用材料と、当該膜形成用材料を溶解した溶媒とを含んでいる。 The paint for forming a molecular film of the present invention is for forming a molecular film on the surface of a substrate, and contains the film forming material of the present invention and a solvent in which the film forming material is dissolved.

本発明の分子膜は、本発明の膜形成用材料を用いて形成されるものである。また、本発明の分子膜は、組織化した、フルオレン骨格に組織化原子団が結合した化合物Aと、1−アミノペンタン、1−アミノオクタン、1−アミノドデカン、1−アミノデカン、トリメシン酸およびシアヌル酸からなる群から選択された少なくとも一つの化合物Bとからなる構造単位を有し、化合物Aの組織化原子団がカルボキシル基、水酸基、アミノ基および芳香族環からなる群から選ばれた少なくとも一つの構造を含む原子団であり、かつ、前記構造単位が規則的に配列しているものである。 The molecular film of the present invention is formed using the film forming material of the present invention. Further, the molecular film of the present invention comprises an organized compound A in which an organized atomic group is bonded to a fluorene skeleton, 1-aminopentane, 1-aminooctane, 1-aminododecane, 1-aminodecane, trimesic acid, and cyanur. At least one selected from the group consisting of a carboxyl group, a hydroxyl group , an amino group, and an aromatic ring, having a structural unit comprising at least one compound B selected from the group consisting of acids. It is an atomic group containing one structure, and the structural units are regularly arranged.

本発明は、フルオレン骨格に組織化原子団が結合した化合物Aと、化合物Aと組織化可能な化合物Bとを用いているため、化合物Aと化合物Bとからなる構造単位が組織化した分子膜を実現することができる。この分子膜は、例えば、半導体集積回路を製造するための微細加工時に用いられるレジストとして有用である。 The present invention uses the compound A in which the organized atomic group is bonded to the fluorene skeleton, and the compound A and the compound B that can be organized. Therefore, the molecular film in which the structural unit composed of the compound A and the compound B is organized. Can be realized. This molecular film is useful, for example, as a resist used during microfabrication for manufacturing a semiconductor integrated circuit.

本発明の分子集合体は、フルオレン系低分子化合物と、このフルオレン系低分子化合物と組織化可能な有機低分子化合物とを用いて調製されるものである。ここで、「組織化」とは、共有結合によらない化合物間の緩やかな作用、例えば、水素結合、ファンデアワールス力、永久双極子間相互作用、永久双極子−誘起双極子間相互作用、一時双極子−誘起双極子間相互作用、電子供与体と電子受容体との間の相互作用である電荷移動力、配位結合、イオン結合、静電相互作用および親水性や疎水性の親和性などにより、分子間で緩やかな結合を形成して分子が集合することを意味する。   The molecular assembly of the present invention is prepared using a fluorene-based low molecular compound, and the fluorene-based low molecular compound and an organic low-molecular compound that can be organized. Here, “organization” means a gradual action between compounds not based on a covalent bond, for example, hydrogen bond, van der Waals force, permanent dipole interaction, permanent dipole-induced dipole interaction, Temporary dipole-induced dipole interaction, charge transfer force interaction between electron donor and electron acceptor, coordination bond, ionic bond, electrostatic interaction, and hydrophilic and hydrophobic affinity This means that molecules are assembled by forming loose bonds between molecules.

本発明において用いられるフルオレン系低分子化合物は、下記の式(1)で示されるフルオレン骨格に組織化構造を含む原子団(以下、「組織化原子団」という)が結合したものであり、分子量が定まったものである。したがって、組織化原子団が結合したフルオレン構造を有する化合物であっても、分子量の定まらない高分子状のものは、フルオレン系低分子化合物の概念に属さない。組織化原子団は、式(1)に示した1〜9のいずれの位置に結合していてもよい。また、フルオレン骨格において、組織化原子団は、上記1〜9の二つ以上の位置に結合していてもよい。この場合、組織化原子団は、フルオレン骨格に対し、二種以上のものが結合していてもよい。   The fluorene-based low molecular weight compound used in the present invention is a compound in which an atomic group including an organized structure (hereinafter referred to as “organized atomic group”) is bonded to a fluorene skeleton represented by the following formula (1), and has a molecular weight Is fixed. Therefore, even a compound having a fluorene structure to which organized atomic groups are bonded does not belong to the concept of a fluorene-based low molecular weight compound. The organized atomic group may be bonded to any position of 1 to 9 shown in Formula (1). In the fluorene skeleton, the organized atomic group may be bonded to two or more positions 1 to 9 described above. In this case, two or more kinds of organized atomic groups may be bonded to the fluorene skeleton.

組織化原子団に含まれる組織化構造は、分子間において、上述のような共有結合によらない緩やかな結合を形成可能な化学構造、例えば、カルボキシル基、カルボニル基、水酸基、アミノ基および芳香族環からなる群から選ばれた少なくとも一つの構造を有している。   The organized structure included in the organized atomic group is a chemical structure that can form a loose bond between molecules, not based on the covalent bond as described above, such as a carboxyl group, a carbonyl group, a hydroxyl group, an amino group, and an aromatic group. It has at least one structure selected from the group consisting of rings.

本発明において利用可能な上述のようなフルオレン系低分子化合物の具体例としては、9−フルオレノール、2,7−ジブチルフルオレン−9−カルボン酸、9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン、2−アセチルフルオレン、2,7−ジアミノフルオレン、2−アミノ−7−ブロモフルオレン、9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−アミノ−3−メチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−アミノ−3−フルオロフェニル)フルオレンおよび9,9−ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェニル)フルオレンなどを挙げることができる。   Specific examples of the above-described fluorene-based low molecular weight compound usable in the present invention include 9-fluorenol, 2,7-dibutylfluorene-9-carboxylic acid, 9,9-bis (4-aminophenyl) fluorene, 2-acetylfluorene, 2,7-diaminofluorene, 2-amino-7-bromofluorene, 9,9-bis (4-aminophenyl) fluorene, 9,9-bis (4-amino-3-methylphenyl) fluorene 9,9-bis (4-amino-3-fluorophenyl) fluorene, 9,9-bis (4-amino-3-hydroxyphenyl) fluorene, and the like.

本発明において用いられる、フルオレン系低分子化合物と組織化可能な有機低分子化合物は、上述のフルオレン系低分子化合物に関して挙げたものと同様の組織化原子団を含むものであり、分子量が定まったものである。したがって、組織化原子団を含む有機化合物であっても、分子量の定まらない高分子状のものは、有機低分子化合物の概念に属さない。   The fluorene-based low molecular weight compound used in the present invention and the organic low-molecular weight compound that can be organized contain the same organized atomic groups as those mentioned for the fluorene-based low molecular weight compound, and the molecular weight is determined. Is. Therefore, even an organic compound containing an organized atomic group does not belong to the concept of a low molecular weight organic compound.

本発明において利用可能な上述の有機低分子化合物は、例えば、1−アミノペンタン、1−アミノオクタン、1−アミノドデカン、1−アミノデカン、トリメシン酸、シアヌル酸、バルビツル酸、パラバン酸、2,4−ジオキソヘキサヒドロ−1,3,5−トリアジン、ウラシル、チミン、ピロガロール、ピリジンおよび4−メチルピリジンなどのフルオレン系化合物以外のものである。また、有機低分子化合物は、上述の条件を備えたフルオレン系低分子化合物のうち、フルオレン系低分子化合物として用いられるものとは異なる他のフルオレン系低分子化合物であってもよい。有機低分子化合物は、二種以上のものが用いられてもよい。例えば、フルオレン系低分子化合物以外の二種以上の有機低分子化合物、フルオレン系低分子化合物以外の有機低分子化合物とフルオレン系低分子化合物との組合せのもの、または、二種以上のフルオレン系低分子化合物が用いられてもよい。   Examples of the above-mentioned organic low molecular weight compounds that can be used in the present invention include 1-aminopentane, 1-aminooctane, 1-aminododecane, 1-aminodecane, trimesic acid, cyanuric acid, barbituric acid, parabanic acid, 2, 4 -Other than fluorene compounds such as dioxohexahydro-1,3,5-triazine, uracil, thymine, pyrogallol, pyridine and 4-methylpyridine. Further, the organic low molecular weight compound may be another fluorene based low molecular weight compound different from that used as the fluorene based low molecular weight compound among the fluorene based low molecular weight compounds having the above-mentioned conditions. Two or more organic low molecular weight compounds may be used. For example, two or more organic low molecular compounds other than fluorene low molecular compounds, a combination of organic low molecular compounds other than fluorene low molecular compounds and fluorene low molecular compounds, or two or more fluorene low molecular compounds Molecular compounds may be used.

但し、本発明では、有機低分子化合物として、フルオレン系低分子化合物が有する組織化原子団の組織化構造との相互作用により、フルオレン系低分子化合物と組織化可能な組織化構造を含むものを選択して用いる必要がある。また、有機低分子化合物は、後述する製造方法の攪拌工程において、フルオレン系低分子化合物との相互作用により固形物を生成可能なものを選択する必要がある。   However, in the present invention, the organic low-molecular compound includes an organized structure that can be organized with a fluorene-based low-molecular compound by interaction with the organized structure of the organized atomic group of the fluorene-based low-molecular compound. It is necessary to select and use. Moreover, it is necessary to select an organic low molecular weight compound which can produce | generate a solid substance by interaction with a fluorene type low molecular weight compound in the stirring process of the manufacturing method mentioned later.

本発明の分子集合体は、次の二通りの製造方法により得られる。   The molecular assembly of the present invention can be obtained by the following two production methods.

製造方法1
この製造方法では、先ず、上述のフルオレン系低分子化合物と有機低分子化合物とを溶媒に溶解した溶液を調製する。ここで用いられる溶媒は、フルオレン系低分子化合物と有機低分子化合物とを同時に溶解可能なものであり、例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、iso−プロパノールおよびブタノールなどのアルコール類、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、1,4−ジオキサンおよびテトラヒドロフランなどのエーテル類、アセトン、メチルイソブチルケトンおよびジエチルケトンなどのケトン類、ベンゼン、トルエン、キシレンおよびメシチレンなどの芳香族炭化水素類を挙げることができる。
Manufacturing method 1
In this production method, first, a solution in which the above-described fluorene-based low molecular compound and organic low molecular compound are dissolved in a solvent is prepared. The solvent used here is capable of simultaneously dissolving a fluorene-based low molecular weight compound and an organic low molecular weight compound. For example, alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, iso-propanol and butanol, dimethyl ether, diethyl Mention may be made of ethers such as ether, 1,4-dioxane and tetrahydrofuran, ketones such as acetone, methyl isobutyl ketone and diethyl ketone, and aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene and mesitylene.

この際、有機低分子化合物の使用量は、通常、フルオレン系低分子化合物の0.1〜2倍当量に設定するのが好ましく、0.5〜1倍当量に設定するのがより好ましい。有機低分子化合物の使用量が0.1倍当量未満の場合は、目的とする分子集合体が得られない可能性がある。逆に、2倍当量を超えると、副生成物が生成する可能性がある。   In this case, the amount of the organic low molecular compound used is usually preferably set to 0.1 to 2 equivalents and more preferably set to 0.5 to 1 equivalents of the fluorene low molecular compound. When the amount of the organic low molecular compound used is less than 0.1 times equivalent, the target molecular assembly may not be obtained. On the other hand, when it exceeds 2 times equivalent, a by-product may be generated.

次に、上記溶媒にフルオレン系低分子化合物と有機低分子化合物とを溶解した溶液を常法により撹拌する。撹拌は、室温(通常は23〜26℃)で実施されてもよいし、加熱しながら実施されてもよい。但し、一般には、加熱した方が目的の分子集合体をより速やかに調製することができる。加熱する場合、溶液の温度は、通常、40〜80℃に設定するのが好ましい。   Next, a solution in which the fluorene-based low molecular weight compound and the organic low molecular weight compound are dissolved in the solvent is stirred by a conventional method. Stirring may be performed at room temperature (usually 23 to 26 ° C.) or may be performed while heating. However, in general, the target molecular assembly can be prepared more rapidly by heating. In the case of heating, the temperature of the solution is usually preferably set to 40 to 80 ° C.

溶液の撹拌は、それに要する時間が定まるものではないが、少なくとも溶液中に沈殿状若しくは浮遊物状の固形物が生成するまで継続する。因みに、室温で溶液を撹拌する場合、撹拌時間は、通常、4〜8時間程度である。   The stirring of the solution is not limited in time, but is continued at least until a precipitated or suspended solid is formed in the solution. Incidentally, when stirring a solution at room temperature, stirring time is about 4 to 8 hours normally.

次に、溶液の撹拌により生成した固形物を溶液から分離する。分離方法は、ろ過、遠心分離および減圧蒸留により溶媒を除去する方法などの常法により実施することができる。分離された固形物は、適宜、溶媒を用いて洗浄することができる。   Next, the solid produced by stirring the solution is separated from the solution. The separation method can be carried out by a conventional method such as a method of removing the solvent by filtration, centrifugation and vacuum distillation. The separated solid can be appropriately washed with a solvent.

溶液から分離された固形物は、本発明の分子集合体である。この分子集合体は、組織化したフルオレン系低分子化合物と有機低分子化合物とからなる構造単位を有し、この構造単位が規則的に配列したものである。これは、X線粉末法や赤外線吸収スペクトル法などの構造分析により確認することができる。   The solid separated from the solution is the molecular assembly of the present invention. This molecular assembly has structural units composed of organized fluorene-based low molecular weight compounds and organic low molecular weight compounds, and these structural units are regularly arranged. This can be confirmed by structural analysis such as X-ray powder method and infrared absorption spectrum method.

製造方法2
この製造方法では、先ず、上述のフルオレン系低分子化合物と有機低分子化合物とを媒体へ投入して懸濁液を調製する。ここで用いられる媒体は、フルオレン系低分子化合物および有機低分子化合物を溶解しないものであり、通常は水である。また、媒体は、水にアルコール類、ケトン類、エーテル類を混合したものであってもよい。
Manufacturing method 2
In this production method, first, the above-mentioned fluorene-based low molecular weight compound and organic low molecular weight compound are charged into a medium to prepare a suspension. The medium used here is one that does not dissolve the fluorene-based low molecular weight compound and the organic low molecular weight compound, and is usually water. The medium may be a mixture of water, alcohols, ketones, and ethers.

媒体へ投入するフルオレン系低分子化合物と有機低分子化合物とは、予め溶媒に溶解した溶液状で媒体に対して投入するのが好ましい。この際に用いられる溶媒は、媒体中で懸濁可能なものであり、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレンおよびメシチレン等の芳香族炭化水素溶媒やメタノール、エタノール、n−プロパノール、iso−プロパノール、ブタノール、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、1,4−ジオキサン、テトラヒロドフランおよびアセトン等の極性溶媒などである。   The fluorene-based low molecular weight compound and the organic low molecular weight compound to be charged into the medium are preferably charged into the medium in the form of a solution previously dissolved in a solvent. The solvent used in this case can be suspended in a medium, for example, an aromatic hydrocarbon solvent such as benzene, toluene, xylene and mesitylene, methanol, ethanol, n-propanol, iso-propanol, butanol, Polar solvents such as dimethyl ether, diethyl ether, 1,4-dioxane, tetrahydrofuran and acetone.

この製法方法において、有機低分子化合物の使用量は、製造方法1と同じく、フルオレン系低分子化合物の0.1〜2倍当量に設定するのが好ましく、0.5〜1倍当量に設定するのがより好ましい。   In this production method, the use amount of the organic low molecular weight compound is preferably set to 0.1 to 2 times equivalent of the fluorene-based low molecular weight compound as in Production Method 1, and is set to 0.5 to 1 time equivalent. Is more preferable.

次に、上述のようにして調製した懸濁液を常法により撹拌する。撹拌は、室温(通常は23〜26℃)で実施されてもよいし、加熱しながら実施されてもよい。但し、一般には、加熱した方が目的の分子集合体をより速やかに調製することができる。加熱する場合、懸濁液の温度は、通常、40〜80℃に設定するのが好ましい。   Next, the suspension prepared as described above is stirred by a conventional method. Stirring may be performed at room temperature (usually 23 to 26 ° C.) or may be performed while heating. However, in general, the target molecular assembly can be prepared more rapidly by heating. In the case of heating, the temperature of the suspension is usually preferably set to 40 to 80 ° C.

懸濁液の撹拌は、それに要する時間が定まるものではないが、少なくとも懸濁液中に浮遊物状の固形物が生成するまで継続する。因みに、室温で懸濁液を撹拌する場合、撹拌時間は、通常、4〜8時間程度である。   Stirring of the suspension is not limited in time, but is continued until at least a suspended solid is formed in the suspension. Incidentally, when stirring a suspension at room temperature, the stirring time is usually about 4 to 8 hours.

次に、懸濁液の撹拌により生成した固形物を懸濁液から分離する。この際、製造方法1と同様の分離方法を採用することができる。また、分離した固形物は、適宜、溶媒や水を用いて洗浄することができる。   Next, the solid produced by stirring the suspension is separated from the suspension. At this time, a separation method similar to the manufacturing method 1 can be employed. The separated solid can be washed with a solvent or water as appropriate.

懸濁液から分離された固形物は、本発明の分子集合体である。この分子集合体は、組織化したフルオレン系低分子化合物と有機低分子化合物とからなる構造単位を有し、この構造単位が規則的に配列したものである。これは、X線粉末法や赤外線吸収スペクトル法などの構造分析により確認することができる。   The solid separated from the suspension is the molecular assembly of the present invention. This molecular assembly has structural units composed of organized fluorene-based low molecular weight compounds and organic low molecular weight compounds, and these structural units are regularly arranged. This can be confirmed by structural analysis such as X-ray powder method and infrared absorption spectrum method.

本発明の分子集合体は、膜形成用材料として用いることができる。例えば、基材の表面に分子膜を形成するための材料として、本発明の分子集合体を用いることができる。この場合、先ず、本発明の分子集合体を用いた塗料を調製する。この塗料は、上述の製造方法1または製造方法2により得られた分子集合体を溶媒に溶解することで調製することができる。ここで用いられる溶媒は、分子集合体を溶解することができ、かつ、室温で若しくは加熱により容易に揮散し得るものであり、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、乳酸エチルおよびジアセトアルコール等のレジスト溶解用溶媒類並びにテトラヒドロフラン、メチルイソブチルケトン、メタノールおよびエタノール等の汎用溶媒類を挙げることができる。   The molecular assembly of the present invention can be used as a film forming material. For example, the molecular assembly of the present invention can be used as a material for forming a molecular film on the surface of a substrate. In this case, first, a paint using the molecular assembly of the present invention is prepared. This paint can be prepared by dissolving the molecular assembly obtained by the above-described production method 1 or production method 2 in a solvent. The solvent used here can dissolve the molecular assembly and can be easily volatilized at room temperature or by heating. For example, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, cyclohexanone, ethyl lactate And solvents for dissolving resist such as diacetalcohol and general-purpose solvents such as tetrahydrofuran, methyl isobutyl ketone, methanol and ethanol.

次に、基材に対し、調製した塗料を塗布し、溶媒を揮散させる。これにより、基材の表面において、本発明の分子集合体による薄層が形成される。基材に対する塗料の塗布方法としては、刷毛塗り法、スプレー法、スピンコート法、キャスト法などの各種の方法を採用することができる。但し、スピンコート法が特に好ましい。また、基材に塗布された塗料は、室温で放置して自然に溶媒を揮散させてもよいし、送風または加熱により強制的に溶媒を揮散させてもよい。   Next, the prepared coating material is applied to the substrate to volatilize the solvent. Thereby, the thin layer by the molecular assembly of this invention is formed in the surface of a base material. Various methods such as a brush coating method, a spray method, a spin coating method, and a casting method can be employed as a method for applying the paint to the substrate. However, the spin coating method is particularly preferable. In addition, the paint applied to the substrate may be allowed to stand at room temperature to volatilize the solvent naturally, or the solvent may be forcibly volatilized by blowing or heating.

上述の塗料により基材上に得られる薄層は、本発明の分子集合体が平面的に組織したものである。すなわち、組織化したフルオレン系低分子化合物と有機低分子化合物とからなる構造単位を有し、この構造単位が規則的に平面状に組織化して配列したものである。したがって、この薄層は、上記構造単位またはフルオレン系低分子化合物若しくは有機低分子化合物の分子単位で成膜状態を制御することができる。このため、この薄層は、半導体集積回路、特に、超LSIの製造時の微細加工技術において要望されている高解像度のレジストとして有用である。   The thin layer obtained on the base material by the above-described coating material is one in which the molecular assembly of the present invention is organized in a plane. That is, it has structural units composed of organized fluorene-based low molecular weight compounds and organic low molecular weight compounds, and these structural units are regularly organized and arranged in a planar shape. Therefore, this thin layer can control the film formation state by the structural unit or the molecular unit of the fluorene-based low molecular compound or the organic low molecular compound. For this reason, this thin layer is useful as a high-resolution resist that is demanded in a microfabrication technique at the time of manufacturing a semiconductor integrated circuit, particularly, an VLSI.

実施例1
0.56gの1−アミノデカン(3.5ミリモル)と1.01gの2,7−ジブチルフルオレン−9−カルボン酸(3.1ミリモル)とを20ミリリットルの1,4−ジオキサンに溶解し、溶液を調製した。この溶液を室温(25℃)で6時間攪拌したところ、溶液中に沈殿が生成した。溶液をろ過して沈殿を分離し、この沈殿をメタノールで洗浄した。そして、洗浄後の沈殿を60℃で8時間真空乾燥させ、1.56gの粉末を得た。
Example 1
0.56 g 1-aminodecane (3.5 mmol) and 1.01 g 2,7-dibutylfluorene-9-carboxylic acid (3.1 mmol) are dissolved in 20 ml 1,4-dioxane and the solution Was prepared. When this solution was stirred at room temperature (25 ° C.) for 6 hours, a precipitate was formed in the solution. The solution was filtered to separate the precipitate, which was washed with methanol. And the precipitate after washing | cleaning was vacuum-dried at 60 degreeC for 8 hours, and 1.56 g of powder was obtained.

得られた粉末は、赤外線吸収スペクトル法(IR)により分析した結果、原料では観測されない新たな吸収、すなわち、分子集合体である第一級アンモニウム塩の形成を示唆する1600cm−1および1500cm−1付近の吸収が観測された。また、得られた粉末を粉末X線解析法により分析した結果を図1に示す。図1は、分子が配列して組織化していることを示すピークを示しており、得られた粉末は、2,7−ジブチルフルオレン−9−カルボン酸と1−アミノデカンとが組織化した構造単位(すなわち、第一級アンモニウム塩)が規則的に配列した分子集合体であることを示している。 The obtained powder was analyzed by infrared absorption spectroscopy (IR), and as a result, new absorption not observed in the raw material, that is, formation of a primary ammonium salt that is a molecular aggregate was suggested at 1600 cm −1 and 1500 cm −1. Nearby absorption was observed. Moreover, the result of having analyzed the obtained powder by the powder X ray analysis method is shown in FIG. FIG. 1 shows a peak indicating that the molecules are arranged and organized, and the obtained powder is a structural unit in which 2,7-dibutylfluorene-9-carboxylic acid and 1-aminodecane are organized. (Ie, primary ammonium salt) is an ordered molecular assembly.

実施例2
5.46gの9−フルオレノール(30ミリモル)と2.10gのトリメシン酸(10ミリモル)とを50ミリリットルの1,4−ジオキサンに溶解し、溶液を調製した。この溶液を室温(25℃)で6時間攪拌したところ、溶液中に沈殿が生成した。溶液をろ過して沈殿を分離し、この沈殿をメタノールで洗浄した。これにより得られた白色固形物を60℃で8時間真空乾燥させ、7.51gの粉末を得た。
Example 2
A solution was prepared by dissolving 5.46 g 9-fluorenol (30 mmol) and 2.10 g trimesic acid (10 mmol) in 50 ml 1,4-dioxane. When this solution was stirred at room temperature (25 ° C.) for 6 hours, a precipitate was formed in the solution. The solution was filtered to separate the precipitate, which was washed with methanol. The white solid thus obtained was vacuum-dried at 60 ° C. for 8 hours to obtain 7.51 g of powder.

得られた粉末は、赤外線吸収スペクトル法(IR)により分析した結果、分子集合体の生成を示唆する、水酸基とカルボキシル基との間での水素結合を示す3200〜2500cm−1の特長的な吸収が観測された。 The obtained powder was analyzed by infrared absorption spectroscopy (IR), and as a result, characteristic absorption of 3200 to 2500 cm −1 indicating a hydrogen bond between a hydroxyl group and a carboxyl group, suggesting the formation of a molecular assembly. Was observed.

実施例3
1.77gの9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン(5ミリモル)と1.96gのシアヌル酸(15ミリモル)とを50ミリリットルのトルエンに溶解した溶液を調製した。このトルエン溶液を50ミリリットルの水中に投入して懸濁させ、室温(25℃)で8時間攪拌した。そして、懸濁液をろ過して浮遊物を分離し、この浮遊物を水で洗浄して白色固形物を得た。この白色固形物を80℃で一晩真空乾燥させ、3.37gの粉末を得た。
Example 3
A solution of 1.77 g 9,9-bis (4-aminophenyl) fluorene (5 mmol) and 1.96 g cyanuric acid (15 mmol) dissolved in 50 ml toluene was prepared. This toluene solution was suspended in 50 ml of water and suspended at room temperature (25 ° C.) for 8 hours. Then, the suspension was filtered to separate the suspended matter, and this suspended matter was washed with water to obtain a white solid. The white solid was vacuum dried at 80 ° C. overnight to give 3.37 g of powder.

得られた粉末は、赤外線吸収スペクトル法(IR)により分析した結果、原料に存在するアミノ基による吸収が短波長側にシフトしていた。これは、分子集合体の生成を示唆する、原料間での水素結合の形成を意味している。   The obtained powder was analyzed by infrared absorption spectroscopy (IR), and as a result, absorption due to amino groups present in the raw material was shifted to the short wavelength side. This means the formation of hydrogen bonds between the raw materials, suggesting the formation of molecular aggregates.

実施例4
実施例1において得られた粉末をプロピレングリコールモノメチルエーテルに溶解させ、濃度が15重量%の塗料を調製した。シリコンウエハーに対し、回転塗布機を用いてこの塗料を1500rpmの回転速度で20秒塗布し、ホットプレート上にて110℃で1分間プレベークした。この結果、シリコンウエハー上に薄膜が形成された。この膜の原子間力顕微鏡(AFM)写真を図2に示す。
Example 4
The powder obtained in Example 1 was dissolved in propylene glycol monomethyl ether to prepare a paint having a concentration of 15% by weight. This paint was applied to a silicon wafer at a rotational speed of 1500 rpm for 20 seconds using a spin coater, and prebaked at 110 ° C. for 1 minute on a hot plate. As a result, a thin film was formed on the silicon wafer. An atomic force microscope (AFM) photograph of this film is shown in FIG.

実施例5
実施例2において得られた粉末をプロピレングリコールモノメチルエーテルに溶解させ、濃度が15重量%の塗料を調製した。シリコンウェハーに対し、回転塗布機を用いてこの塗料を1500rpmの回転速度で20秒塗布し、ホットプレート上にて110℃で1分間プレベークした。この結果、シリコンウエハー上に薄膜が形成された。
Example 5
The powder obtained in Example 2 was dissolved in propylene glycol monomethyl ether to prepare a paint having a concentration of 15% by weight. This paint was applied to a silicon wafer at a rotational speed of 1500 rpm for 20 seconds using a spin coater, and prebaked at 110 ° C. for 1 minute on a hot plate. As a result, a thin film was formed on the silicon wafer.

実施例1で得られた粉末のX線分析結果を示すチャート。2 is a chart showing X-ray analysis results of the powder obtained in Example 1. FIG. 実施例4で得られた薄膜の原子間力顕微鏡写真。4 is an atomic force micrograph of the thin film obtained in Example 4.

Claims (6)

基材の表面に分子膜を形成するための膜形成用材料であって、
フルオレン骨格に組織化原子団が結合した化合物Aと、1−アミノペンタン、1−アミノオクタン、1−アミノドデカン、1−アミノデカン、トリメシン酸およびシアヌル酸からなる群から選択された少なくとも一つの化合物Bとを溶媒に溶解した溶液を調製する工程と、
前記溶液を撹拌する工程と、
前記撹拌により生成した固形物を前記溶液から分離する工程とを含む製造方法により得られ、
化合物Aの前記組織化原子団がカルボキシル基、水酸基、アミノ基および芳香族環からなる群から選ばれた少なくとも一つの構造を含む原子団である、
膜形成用材料。
A film forming material for forming a molecular film on the surface of a substrate,
Compound A having an organized atomic group bonded to a fluorene skeleton, and at least one compound B selected from the group consisting of 1-aminopentane, 1-aminooctane, 1-aminododecane, 1-aminodecane, trimesic acid and cyanuric acid A step of preparing a solution in which is dissolved in a solvent;
Stirring the solution;
Separating the solid produced by the stirring from the solution, and
The organized atomic group of Compound A is an atomic group including at least one structure selected from the group consisting of a carboxyl group, a hydroxyl group , an amino group, and an aromatic ring.
Film forming material.
基材の表面に分子膜を形成するための膜形成用材料であって、
フルオレン骨格に組織化原子団が結合した化合物Aと、1−アミノペンタン、1−アミノオクタン、1−アミノドデカン、1−アミノデカン、トリメシン酸およびシアヌル酸からなる群から選択された少なくとも一つの化合物Bとを媒体へ投入して懸濁液を調製する工程と、
前記懸濁液を撹拌する工程と、
前記撹拌により生成した固形物を前記懸濁液から分離する工程とを含む製造方法により得られ、
化合物Aの前記組織化原子団がカルボキシル基、水酸基、アミノ基および芳香族環からなる群から選ばれた少なくとも一つの構造を含む原子団である、
膜形成用材料。
A film forming material for forming a molecular film on the surface of a substrate,
Compound A having an organized atomic group bonded to a fluorene skeleton, and at least one compound B selected from the group consisting of 1-aminopentane, 1-aminooctane, 1-aminododecane, 1-aminodecane, trimesic acid and cyanuric acid To prepare a suspension by adding
Stirring the suspension;
Separating the solid produced by the stirring from the suspension, and
The organized atomic group of Compound A is an atomic group including at least one structure selected from the group consisting of a carboxyl group, a hydroxyl group , an amino group, and an aromatic ring.
Film forming material.
基材の表面に分子膜を形成する方法であって、
請求項1または2に記載の膜形成用材料を溶媒に溶解した溶液を調製する工程と、
前記基材に前記溶液を塗布する工程と、
を含む分子膜の形成方法。
A method of forming a molecular film on the surface of a substrate,
Preparing a solution in which the film-forming material according to claim 1 or 2 is dissolved in a solvent;
Applying the solution to the substrate;
A method for forming a molecular film comprising:
基材の表面に分子膜を形成するための塗料であって、
請求項1または2に記載の膜形成用材料と、
前記膜形成用材料を溶解した溶媒と、
を含む分子膜形成用塗料。
A paint for forming a molecular film on the surface of a substrate,
The film-forming material according to claim 1 or 2,
A solvent in which the film-forming material is dissolved;
A coating for forming a molecular film.
請求項1または2に記載の膜形成用材料を用いて形成される分子膜。   A molecular film formed using the film forming material according to claim 1. 組織化した、フルオレン骨格に組織化原子団が結合した化合物Aと、1−アミノペンタン、1−アミノオクタン、1−アミノドデカン、1−アミノデカン、トリメシン酸およびシアヌル酸からなる群から選択された少なくとも一つの化合物Bとからなる構造単位を有し、
化合物Aの前記組織化原子団がカルボキシル基、水酸基、アミノ基および芳香族環からなる群から選ばれた少なくとも一つの構造を含む原子団であり、かつ、前記構造単位が規則的に配列している、
分子膜。
At least selected from the group consisting of a compound A having an organized atomic group bonded to a fluorene skeleton, and 1-aminopentane, 1-aminooctane, 1-aminododecane, 1-aminodecane, trimesic acid and cyanuric acid Having a structural unit consisting of one compound B;
The organized atomic group of Compound A is an atomic group including at least one structure selected from the group consisting of a carboxyl group, a hydroxyl group , an amino group, and an aromatic ring, and the structural units are regularly arranged. Yes,
Molecular film.
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