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JP7839616B2 - Method for forming a resist underlayer film and method for forming a pattern - Google Patents
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JP7839616B2 - Method for forming a resist underlayer film and method for forming a pattern - Google Patents

Method for forming a resist underlayer film and method for forming a pattern

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JP7839616B2 JP2020121612A JP2020121612A JP7839616B2 JP 7839616 B2 JP7839616 B2 JP 7839616B2 JP 2020121612 A JP2020121612 A JP 2020121612A JP 2020121612 A JP2020121612 A JP 2020121612A JP 7839616 B2 JP7839616 B2 JP 7839616B2
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Description

本発明は、レジスト下層膜の形成方法及びパターン形成方法に関する。 This invention relates to a method for forming a resist underlayer film and a method for forming a pattern.

近年、半導体素子の高集積化と高速度化に伴い、パターンルールの微細化が求められている中、現在汎用技術として用いられている光露光を用いたリソグラフィーにおいては、用いられる光源に対して如何により微細かつ高精度なパターン加工を行うかについて種々の技術開発が行われている。 In recent years, with the increasing integration and speed of semiconductor devices, there has been a growing demand for miniaturization of pattern rules. In lithography, which currently uses light exposure as a general-purpose technology, various technological developments are being undertaken to achieve finer and more precise pattern processing using the light source employed.

レジストパターン形成の際に使用するリソグラフィー用の光源として、集積度の低い部分では水銀灯のg線(436nm)もしくはi線(365nm)を光源とする光露光が広く用いられている。一方、集積度が高く微細化が必要な部分ではより短波長のKrFエキシマレーザー(248nm)やArFエキシマレーザー(193nm)を用いたリソグラフィーも実用化されており、更に微細化が必要な最先端世代では極端紫外線(EUV、13.5nm)によるリソグラフィーも実用化が近づいている。 For lithography light sources used in resist pattern formation, light exposure using mercury lamps with g-line (436 nm) or i-line (365 nm) wavelengths is widely used in areas with low integration density. On the other hand, in areas with high integration density and requiring miniaturization, lithography using shorter wavelengths such as KrF excimer lasers (248 nm) and ArF excimer lasers (193 nm) has also been put into practical use. Furthermore, in the cutting-edge generation requiring even greater miniaturization, lithography using extreme ultraviolet light (EUV, 13.5 nm) is also approaching practical application.

このようにレジストパターンの細線化が進むと、典型的なレジストパターン形成方法として用いられる単層レジスト法では、パターン線幅に対するパターンの高さの比(アスペクト比)が大きくなり、現像時に現像液の表面張力によりパターン倒れを起こすことは良く知られている。そこで、段差基板上に高アスペクト比のパターンを形成するにはドライエッチング特性の異なる膜を積層させてパターンを形成する多層レジスト法が優れることが知られており、ケイ素含有感光性ポリマーによるフォトレジスト層と、炭素と水素及び酸素を主構成元素とする有機系ポリマー、例えばノボラック系ポリマーによる下層を組み合わせた2層レジスト法(例えば、特許文献1参照)や、単層レジスト法に用いられる有機系感光性ポリマーによるフォトレジスト層とケイ素系ポリマーあるいはケイ素系CVD膜による中間層と有機系ポリマーによる下層を組み合わせた3層レジスト法(例えば、特許文献2参照)が開発されてきている。 As resist patterns become finer, the ratio of pattern height to pattern width (aspect ratio) increases in the single-layer resist method, a typical resist pattern formation method. It is well known that this can cause the pattern to collapse during development due to the surface tension of the developer. Therefore, to form high-aspect-ratio patterns on stepped substrates, multilayer resist methods, which involve layering films with different dry-etching properties, are known to be superior. This has led to the development of two-layer resist methods (see, for example, Patent Document 1), which combine a photoresist layer made of a silicon-containing photosensitive polymer with a lower layer made of an organic polymer whose main constituent elements are carbon, hydrogen, and oxygen, such as a novolac polymer. Three-layer resist methods (see, for example, Patent Document 2), which combine a photoresist layer made of an organic photosensitive polymer used in the single-layer resist method with an intermediate layer made of a silicon-based polymer or silicon-based CVD film and a lower layer made of an organic polymer.

この3層レジスト法では、まず、フルオロカーボン系のドライエッチングガスを用いてフォトレジスト層のパターンをケイ素含有の中間層にパターン転写した後、そのパターンをマスクとして、酸素含有ガスによって炭素及び水素を主構成元素とする有機下層膜にドライエッチングでパターン転写して、これをマスクとして被加工基板上にドライエッチングでパターン形成を行う。しかしながら、20nm世代以降の半導体素子製造プロセスでは、この有機下層膜パターンをハードマスクとして被加工基板にドライエッチングでパターン転写すると、当該下層膜パターンでよれたり曲がったりする現象が見られている。 In this three-layer resist method, first, a fluorocarbon-based dry etching gas is used to transfer the pattern of the photoresist layer to a silicon-containing intermediate layer. Then, using this pattern as a mask, the pattern is transferred by dry etching to an organic underlayer film mainly composed of carbon and hydrogen using an oxygen-containing gas. Finally, this underlayer film is used as a mask to form a pattern on the substrate by dry etching. However, in semiconductor device manufacturing processes for the 20nm generation and beyond, when this organic underlayer film pattern is used as a hard mask to transfer the pattern to the substrate by dry etching, phenomena such as warping and bending of the underlayer film pattern have been observed.

被加工基板直上に形成されるカーボンハードマスクとしては、メタンガス、エタンガス、アセチレンガス等を原料としてCVD法で作成したアモルファスカーボン(以後CVD-C)膜が一般である。このCVD-C膜では、膜中の水素原子を極めて少なくすることが出来、上記のようなパターンのよれや曲りに対して非常に有効であることが知られているが、下地の被加工基板に段差がある場合、CVDプロセスの特性上このような段差をフラットに埋め込むことが困難であることも知られている。そのため、段差のある被加工基板をCVD-C膜で埋め込んだ後、フォトレジストでパターニングすると、被加工基板の段差の影響でフォトレジストの塗布面に段差が発生し、そのためフォトレジストの膜厚が不均一になり、結果としてリソグラフィー時の焦点裕度やパターン形状が劣化する。 Generally, amorphous carbon (CVD-C) films are used as carbon hard masks formed directly on the substrate being processed, using methane, ethane, acetylene, etc., as raw materials via the CVD method. While it is known that CVD-C films can drastically reduce the number of hydrogen atoms in the film, making them highly effective against pattern distortion and curvature, it is also known that, due to the characteristics of the CVD process, it is difficult to completely fill in any steps or unevenness in the underlying substrate. Therefore, when a substrate with steps is patterned with a CVD-C film and then patterned with photoresist, the steps in the substrate cause unevenness in the photoresist coating, resulting in an uneven photoresist film thickness and consequently, a deterioration in the focus margin and pattern shape during lithography.

一方、被加工基板直上に形成されるカーボンハードマスクとしての下層膜をスピンコート塗布法によって形成した場合、段差基板の段差を平坦に埋め込むことができる長所があることが知られている。この下層膜材料で当該基板を平坦化すると、その上に成膜するケイ素含有中間層やフォトレジストの膜厚変動が抑えられ、リソグラフィーの焦点裕度を拡大することができ、正常なパターンを形成できる。 On the other hand, when the underlying carbon hard mask film formed directly on the substrate to be processed is created by spin-coating, it is known to have the advantage of being able to flatten and fill in the steps of the stepped substrate. Planarizing the substrate with this underlying film material suppresses variations in the film thickness of the silicon-containing intermediate layer and photoresist deposited on top, expanding the lithography focus margin and enabling the formation of a normal pattern.

そこで、被加工基板のドライエッチング加工を行う際にエッチング耐性が高く、被加工基板上に高い平坦性を持つ膜の形成が可能なスピンコート塗布法によって形成できる下層膜材料及び下層膜を形成するための方法が求められている。 Therefore, there is a need for a base layer material and a method for forming a base layer that can be formed by a spin-coating method, which allows for the formation of a film with high etching resistance and high flatness on the substrate during dry etching of the substrate.

一般に、レジスト下層膜には炭素含量の大きい材料が用いられる。このように炭素含量の大きい材料をレジスト下層膜に用いると、基板加工時のエッチング耐性が向上し、その結果、より正確なパターン転写が可能となる。このようなレジスト下層膜としては、熱硬化フェノールノボラック樹脂がよく知られている(例えば、特許文献1参照)。また、アセナフチレン系の重合体を含有するレジスト下層膜形成用組成物により形成されたレジスト下層膜が良好な特性を示すことが知られている(例えば、特許文献2参照)。 Generally, materials with a high carbon content are used for the resist underlayer. Using such a high-carbon-content material for the resist underlayer improves etching resistance during substrate processing, resulting in more accurate pattern transfer. Thermosetting phenol novolac resins are well-known examples of such resist underlayers (see, for example, Patent Document 1). Furthermore, resist underlayers formed using resist underlayer formation compositions containing acenaphthylene-based polymers are known to exhibit excellent properties (see, for example, Patent Document 2).

特開2000-143937号公報Japanese Patent Publication No. 2000-143937 特開2001-40293号公報Japanese Patent Publication No. 2001-40293

エッチングパターンの更なる微細化に伴い、レジスト下層膜のエッチング耐性不足によるパターン転写の不具合が問題となっており、さらなるエッチング耐性の向上が求められている。このように近年求められる水準に鑑みれば、特許文献1及び2に記載の技術によって得られる下層膜は、フルオロカーボン系のガスを用いる場合のエッチング耐性(以下、単に「エッチング耐性」という。)において未だ改善の余地がある。 With the further miniaturization of etching patterns, problems with pattern transfer due to insufficient etching resistance of the resist underlayer film have become a concern, and further improvements in etching resistance are required. In light of the standards required in recent years, the underlayer films obtained by the technologies described in Patent Documents 1 and 2 still have room for improvement in terms of etching resistance (hereinafter simply referred to as "etching resistance") when using fluorocarbon-based gases.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、エッチング耐性に優れるレジスト下層膜を形成することができるレジスト下層膜の形成方法及びパターン形成方法を提供することにある。 This invention has been made in view of the above circumstances. That is, the object of this invention is to provide a method for forming a resist underlayer film and a method for forming a pattern that can form a resist underlayer film with excellent etching resistance.

本発明者らは、上記事情に鑑みて、本発明者は鋭意研究を行なったところ、特定の予備熱処理と後続する熱処理を実施することにより上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。 In view of the above circumstances, the inventors conducted diligent research and discovered that the above problems could be solved by performing a specific preheat treatment followed by a subsequent heat treatment, thus completing the present invention.

すなわち、本発明は以下の態様を包含する。
[1]
芳香族化合物又はその樹脂からなる群より選択されるレジスト下層膜形成用材料を含む組成物を基板上に塗布する工程と、
塗布された前記組成物を50℃以上300℃以下で加熱する予備熱処理工程と、
前記予備熱処理工程の後、酸素濃度が5%未満の不活性ガス雰囲気下で400℃以上800℃未満の温度で加熱する熱処理工程と、
を含む、レジスト下層膜の形成方法。
[2]
前記予備熱処理工程において、酸素濃度5%未満の不活性ガス雰囲気下で前記組成物を加熱する、[1]に記載のレジスト下層膜の形成方法。
[3]
前記芳香族化合物が、下記式(1A)で表される化合物である、及び/又は、前記樹脂が、下記式(2A)で表される構造を有する樹脂である、[1]又は[2]に記載のレジスト下層膜の形成方法。
(式(1A)中、Xは酸素原子、硫黄原子、単結合又は無架橋であり、Raは炭素数1~40の2n価の基又は単結合であり、Rbは各々独立して、置換基を有していてもよい炭素数1~40のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~40のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~40のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~40のアルキニル基、置換基を有していてもよい炭素数1~40のアルコキシ基、ハロゲン原子、チオール基又は水酸基であり、mは各々独立して0~9の整数であり、nは1~4の整数であり、pは各々独立して0~2の整数である。ここで、Rbの少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種を含む基であり、すべてのmが同時に0となることはない。)
(式(2A)中、X、Ra、Rb、n及びpは、前記式(1A)において説明したものと同義であり、Rcは単結合又は炭素数1~40のアルキレン基であり、m2は各々独立して0~8の整数である。ここで、Rbのうち、少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種以上を含む基であり、すべてのm2が同時に0となることはない。)
[4]
前記樹脂が、式(1B)で表される芳香族ヒドロキシ化合物に由来する繰り返し単位を有する多環ポリフェノール樹脂であって、前記繰り返し単位同士が、芳香環同士の直接結合によって連結している多環ポリフェノール樹脂を含む、[1]又は[2]に記載のレジスト下層膜の形成方法。
(式(1B)中、Aはベンゼン環又は縮合環を表す。さらに、R0は各々独立して、置換基を有していてもよい炭素数1~40のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~40のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~40のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~40のアルキニル基、置換基を有していてもよい炭素数1~40のアルコキシ基、ハロゲン原子、チオール基又は水酸基であり、ここで、R0の少なくとも1つは水酸基であり、mは0~9の整数である。)
[5]
前記式(1A)で表される化合物が、下記式(1)で表される化合物である、[3]に記載のレジスト下層膜の形成方法。
(式(1)中、X、m、n及びpは前記式(1A)において説明したものと同義であり、R1は前記式(1A)におけるRaと同義であり、R2は各々独立して、炭素数1~40のアルキル基、炭素数6~40のアリール基、炭素数2~40のアルケニル基、炭素数1~40のアルコキシ基、ハロゲン原子、チオール基又は水酸基であり、ここで、R2の少なくとも1つは水酸基又はチオール基であり、すべてのmが同時に0となることはない。)
[6]
前記式(1)で表される化合物が、下記式(1-1)で表される化合物である、[5]に記載のレジスト下層膜の形成方法。
(式(1-1)中、Zは酸素原子又は硫黄原子であり、R1、R2、m、p及びnは前記式(1)において説明したものと同義である。ここで、R2の少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、すべてのmが同時に0となることはない。)
[7]
前記式(1-1)で表される化合物が、下記式(1-2)で表される化合物である、[6]に記載のレジスト下層膜の形成方法。
(式(1-2)中、R1、R2、m、p及びnは前記式(1)において説明したものと同義である。ここで、R2の少なくとも1つは水酸基又はチオール基であり、すべてのmが同時に0となることはない。)
[8]
前記式(1-2)で表される化合物が、下記式(1-3)で表される化合物である、[7]に記載のレジスト下層膜の形成方法。
(式(1-3)中、R1、p及びnは、前記式(1)で説明したものと同義であり、R4は各々独立して、炭素数1~40のアルキル基、炭素数6~40のアリール基、炭素数2~40のアルケニル基、炭素数2~40のアルキニル基、炭素数1~40のアルコキシ基、ハロゲン原子又はチオール基であり、m4は、各々独立して0~8の整数であり、qは、各々独立して0~8の整数である。ここで、すべてのqが同時に0となることはない。)
[9]
前記式(1-3)で表される化合物が、下記式(1-4)で表される化合物である、[8]に記載のレジスト下層膜の形成方法。
(式(1-4)中、R1、p及びnは上記式(1)で説明したものと同義であり、R4は上記式(1-3)で説明したものと同義であり、m4′は、各々独立して0~7の整数である。)
[10]
前記式(1-4)で表される化合物が、下記式(1-5)で表される化合物である、[9]に記載のレジスト下層膜の形成方法。
(上記式(1-5)中、R1は前記式(1)で説明したものと同義であり、R4は前記式(1-3)で説明したものと同義であり、m4′′は各々独立して、0~5の整数である。)
[11]
前記式(1A)で表される化合物が、下記式(3)で表される化合物である、[3]に記載のレジスト下層膜の形成方法。
(式(3)中、R1は前記式(1A)におけるRaと同義であり、n及びpは前記式(1A)において説明したものと同義であり、R5及びR6は各々独立して炭素数1~40のアルキル基、炭素数6~40のアリール基、炭素数2~40のアルケニル基、炭素数1~40のアルコキシ基、ハロゲン原子、チオール基又は水酸基であり、m5は各々独立して0~8の整数であり、m6は各々独立して0~9の整数である。ここで、R5及びR6から選ばれる少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、すべてのm5及びm6が同時に0となることはない。)
[12]
前記式(3)で表される化合物が、下記式(3-1)で表される化合物である、[11]に記載のレジスト下層膜の形成方法。
(式(3-1)中、R1、R5、R6及びnは、前記式(3)において説明したものと同義であり、m5'は各々独立して0~4の整数であり、m6'は各々独立して0~5の整数である。ここで、R5及びR6から選ばれる少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、すべてのm5'及びm6'が同時に0となることはない。)
[13]
前記式(3-1)で表される化合物が、下記式(3-2)で表される化合物である、[12]に記載のレジスト下層膜の形成方法。
(式(3-2)中、R1は前記式(3)で説明したものと同義であり、R7及びR8は各々独立して炭素数1~40のアルキル基、炭素数6~40のアリール基、炭素数2~40のアルケニル基、炭素数2~40のアルキニル基、炭素数1~40のアルコキシ基、ハロゲン原子、チオール基又は水酸基であり、m7及びm8は各々独立して0~7の整数である。)
[14]
前記式(2A)で表される構造を有する樹脂が、下記式(2)で表される構造を有する樹脂である、[3]に記載のレジスト下層膜の形成方法。
(式(2)中、X、R1、R2、n及びpは前記式(1)において説明したものと同義であり、R3は前記式(2A)におけるRcと同義であり、m2は前記式(2A)において説明したものと同義である。ここで、R2の少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、すべてのm2が同時に0となることはない。)
[15]
前記式(2)で表される構造を有する樹脂が、下記式(2-1)で表される構造を有する樹脂である、[14]に記載のレジスト下層膜の形成方法。
(式(2-1)中、Zは前記式(1-1)で説明したものと同義であり、R1、R2、R3、m2、p及びnは前記式(2)において説明したものと同義であり、ここで、R2の少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、すべてのm2が同時に0になることはない。)
[16]
前記式(2)又は(2-1)で表される構造を有する樹脂において、R3が単結合であり、当該R3により芳香環同士が直接結合で連結されている、[14]又は[15]に記載のレジスト下層膜の形成方法。
[17]
前記式(2A)で表される構造を有する樹脂が、下記式(4)で表される構造を有する樹脂である、[3]に記載のレジスト下層膜の形成方法。
(式(4)中、R1、p及びnは、上記式(2A)で説明したものと同義であり、R5及びR6は各々独立して炭素数1~40のアルキル基、炭素数6~40のアリール基、炭素数2~40のアルケニル基、炭素数1~40のアルコキシ基、ハロゲン原子、チオール基又は水酸基であり、m5は各々独立して0~8の整数であり、m6は各々独立して0~9の整数である。ここで、R5及びR6から選ばれる少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、すべてのm5及びm6が同時に0となることはない。R3は前記式(2A)におけるRcと同義である。)
[18]
前記式(4)で示される構造を有する樹脂において、R3が単結合であり、当該R3により芳香環同士が直接結合で連結されている、[17]に記載のレジスト下層膜の形成方法。
[19]
前記RA又はR1が、RA-RBで表される基であり、ここで、当該RAはメチン基であり、当該RBは置換基を有していてもよい炭素数が6~30のアリール基である、[3],[5]~[18]のいずれかに記載のレジスト下層膜の形成方法。
[20]
前記式(1B)中のAが、縮合環である、[4]に記載のレジスト下層膜の形成方法。
[21]
前記樹脂が、架橋反応性のある化合物に由来する変性部分をさらに有する、[1]~[20]のいずれかに記載のレジスト下層膜の形成方法。
[22]
前記架橋反応性のある化合物が、アルデヒド類又はケトン類である、[21]に記載のレジスト下層膜の形成方法。
[23]
前記樹脂の重量平均分子量が1000~100000である、[1]~[22]のいずれかに記載のレジスト下層膜の形成方法。
[24]
[1]~[23]のいずれかに記載のレジスト下層膜の形成方法により、前記基板上に前記レジスト下層膜を形成する工程と、
珪素原子を含有する中間層形成用組成物を前記レジスト下層膜上に塗布し、ベークすることにより珪素含有中間層を形成する工程と、
前記珪素含有中間層上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜に対し少なくとも露光及び現像してレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクとして、フルオロカーボンを含むガスを用いて前記珪素含有中間層をドライエッチングする工程と、
を含む、パターン形成方法。
In other words, the present invention encompasses the following embodiments.
[1]
A step of coating a substrate with a composition containing a resist underlayer film forming material selected from the group consisting of aromatic compounds or resins thereof,
A preheat treatment step in which the applied composition is heated to a temperature of 50°C or higher and 300°C or lower,
After the aforementioned preheat treatment step, a heat treatment step is performed in which the material is heated at a temperature of 400°C or higher and less than 800°C in an inert gas atmosphere with an oxygen concentration of less than 5%.
A method for forming a resist underlayer film, including the method described above.
[2]
The method for forming a resist underlayer film according to [1], wherein the composition is heated in an inert gas atmosphere with an oxygen concentration of less than 5% during the preheat treatment step.
[3]
The method for forming a resist underlayer film according to [1] or [2], wherein the aromatic compound is a compound represented by the following formula (1A), and/or the resin is a resin having a structure represented by the following formula (2A).
(In formula (1A), X is an oxygen atom, a sulfur atom, a single bond, or no crosslinking; R a is a 2n-valent group or single bond having 1 to 40 carbon atoms; R b is independently an alkyl group having 1 to 40 carbon atoms which may be substituted, an aryl group having 6 to 40 carbon atoms which may be substituted, an alkenyl group having 2 to 40 carbon atoms which may be substituted, an alkynyl group having 2 to 40 carbon atoms which may be substituted, an alkoxy group having 1 to 40 carbon atoms which may be substituted, a halogen atom, a thiol group, or a hydroxyl group; m is independently an integer from 0 to 9; n is an integer from 1 to 4; and p is independently an integer from 0 to 2. Here, at least one of R b is a group containing one selected from a hydroxyl group and a thiol group, and not all m are 0 at the same time.)
(In formula (2A), X, Ra , Rb , n, and p are the same as those described in formula (1A), Rc is a single bond or an alkylene group having 1 to 40 carbon atoms, and is an integer from 0 to 8, independently of each other. Here, at least one of Rb is a group containing one or more selected from a hydroxyl group and a thiol group, and not all are 0 at the same time.)
[4]
A method for forming a resist underlayer film according to [1] or [2], wherein the resin is a polycyclic polyphenol resin having repeating units derived from an aromatic hydroxy compound represented by formula (1B), wherein the repeating units are linked to each other by direct bonding of aromatic rings.
(In formula (1B), A represents a benzene ring or a fused ring. Furthermore, each R0 is independently an optionally substituted alkyl group having 1 to 40 carbon atoms, an optionally substituted aryl group having 6 to 40 carbon atoms, an optionally substituted alkenyl group having 2 to 40 carbon atoms, an optionally substituted alkynyl group having 2 to 40 carbon atoms, an optionally substituted alkoxy group having 1 to 40 carbon atoms, a halogen atom, a thiol group, or a hydroxyl group, where at least one of R0 is a hydroxyl group and m is an integer from 0 to 9.)
[5]
The method for forming a resist underlayer film according to [3], wherein the compound represented by formula (1A) is the compound represented by the following formula (1).
(In formula (1), X, m, n, and p are the same as those described in formula (1A), R1 is the same as Ra in formula (1A), and R2 is independently one of the following: an alkyl group having 1 to 40 carbon atoms, an aryl group having 6 to 40 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 40 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 40 carbon atoms, a halogen atom, a thiol group, or a hydroxyl group, where at least one of R2 is a hydroxyl group or a thiol group, and not all m are 0 at the same time.)
[6]
The method for forming a resist underlayer film according to [5], wherein the compound represented by formula (1) is the compound represented by the following formula (1-1).
(In formula (1-1), Z is an oxygen atom or a sulfur atom, and R1 , R2 , m, p, and n are the same as those described in formula (1) above. Here, at least one of R2 is selected from a hydroxyl group and a thiol group, and not all m are 0 at the same time.)
[7]
The method for forming a resist underlayer film according to [6], wherein the compound represented by formula (1-1) is the compound represented by the following formula (1-2).
(In formula (1-2), R1 , R2 , m, p, and n are the same as those described in formula (1) above. Here, at least one of R2 is a hydroxyl group or a thiol group, and not all m are 0 at the same time.)
[8]
The method for forming a resist underlayer film according to [7], wherein the compound represented by formula (1-2) is the compound represented by formula (1-3) below.
(In formulas (1-3), R1 , p, and n are the same as those described in formula (1) above, R4 is independently an alkyl group having 1 to 40 carbon atoms, an aryl group having 6 to 40 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 40 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 40 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 40 carbon atoms, a halogen atom, or a thiol group, m4 is independently an integer from 0 to 8, and q is independently an integer from 0 to 8. Here, not all q can be 0 at the same time.)
[9]
The method for forming a resist underlayer film according to [8], wherein the compound represented by formula (1-3) is the compound represented by formula (1-4) below.
(In equation (1-4), R1 , p, and n are equivalent to those explained in equation (1) above, R4 is equivalent to those explained in equation (1-3) above, and m4 ' is an integer from 0 to 7, each independently.)
[10]
The method for forming a resist underlayer film according to [9], wherein the compound represented by formula (1-4) is the compound represented by formula (1-5) below.
(In the above equations (1-5), R1 is equivalent to what was explained in equation (1), R4 is equivalent to what was explained in equation (1-3), and m4 '' is an integer between 0 and 5, independently of each other.)
[11]
The method for forming a resist underlayer film according to [3], wherein the compound represented by formula (1A) is the compound represented by the following formula (3).
(In formula (3), R 1 is synonymous with Ra in formula (1A), n and p are synonymous with those described in formula (1A), R 5 and R 6 are each independently an alkyl group having 1 to 40 carbon atoms, an aryl group having 6 to 40 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 40 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 40 carbon atoms, a halogen atom, a thiol group, or a hydroxyl group, m 5 is each independently an integer from 0 to 8, and m 6 is each independently an integer from 0 to 9. Here, at least one selected from R 5 and R 6 is selected from a hydroxyl group and a thiol group, and not all m 5 and m 6 are 0 at the same time.)
[12]
The method for forming a resist underlayer film according to [11], wherein the compound represented by formula (3) is the compound represented by the following formula (3-1).
(In formula (3-1), R1 , R5 , R6 , and n are the same as those described in formula (3) above, m5 ' is an independent integer between 0 and 4, and m6 ' is an independent integer between 0 and 5. Here, at least one selected from R5 and R6 is one selected from a hydroxyl group and a thiol group, and not all m5 ' and m6' are 0 at the same time.)
[13]
The method for forming a resist underlayer film according to [12], wherein the compound represented by formula (3-1) is the compound represented by the following formula (3-2).
(In formula (3-2), R1 is the same as that described in formula (3) above, R7 and R8 are each independently an alkyl group having 1 to 40 carbon atoms, an aryl group having 6 to 40 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 40 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 40 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 40 carbon atoms, a halogen atom, a thiol group, or a hydroxyl group, and m7 and m8 are each independently an integer from 0 to 7.)
[14]
The method for forming a resist underlayer film according to [3], wherein the resin having the structure represented by formula (2A) is a resin having the structure represented by the following formula (2).
(In formula (2), X, R1 , R2 , n, and p are the same as those described in formula (1), R3 is the same as Rc in formula (2A), and m2 is the same as those described in formula (2A). Here, at least one of R2 is selected from a hydroxyl group and a thiol group, and not all m2 are 0 at the same time.)
[15]
The method for forming a resist underlayer film according to [14], wherein the resin having the structure represented by formula (2) is a resin having the structure represented by the following formula (2-1).
(In formula (2-1), Z is the same as that described in formula (1-1), and R1 , R2 , R3 , m2 , p, and n are the same as those described in formula (2), where at least one of R2 is selected from a hydroxyl group and a thiol group, and not all m2 are 0 at the same time.)
[16]
A method for forming a resist underlayer film according to [14] or [15], wherein the resin has a structure represented by formula (2) or (2-1), and R3 is a single bond, and the aromatic rings are directly linked by R3 .
[17]
The method for forming a resist underlayer film according to [3], wherein the resin having the structure represented by formula (2A) is a resin having the structure represented by the following formula (4).
(In formula (4), R1 , p, and n are the same as those described in formula (2A) above, R5 and R6 are each independently an alkyl group having 1 to 40 carbon atoms, an aryl group having 6 to 40 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 40 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 40 carbon atoms, a halogen atom, a thiol group, or a hydroxyl group, m5 is each independently an integer from 0 to 8, and m6 is each independently an integer from 0 to 9. Here, at least one selected from R5 and R6 is selected from a hydroxyl group and a thiol group, and not all m5 and m6 are 0 at the same time. R3 is the same as Rc in formula (2A) above.)
[18]
A method for forming a resist underlayer film according to [17], wherein the resin having the structure shown in formula (4) is a single bond, and the aromatic rings are directly linked by R3 .
[19]
A method for forming a resist underlayer film according to any one of [3], [5] to [18], wherein RA or R1 is a group represented by RA - RB , where RA is a methine group and RB is an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, which may have substituents.
[20]
The method for forming a resist underlayer film according to [4], wherein A in formula (1B) is a condensed ring.
[21]
A method for forming a resist underlayer film according to any one of [1] to [20], wherein the resin further comprises a modified portion derived from a crosslinking reactive compound.
[22]
The method for forming a resist underlayer film according to [21], wherein the crosslinking reactive compound is an aldehyde or a ketone.
[23]
A method for forming a resist underlayer film according to any one of [1] to [22], wherein the weight-average molecular weight of the resin is 1,000 to 1,000,000.
[24]
A step of forming the resist underlayer film on the substrate by the resist underlayer film formation method described in any of [1] to [23],
A step of forming a silicon-containing intermediate layer by coating a silicon atom-containing intermediate layer-forming composition onto the resist underlayer film and baking it,
The steps include forming a resist film on the silicon-containing intermediate layer,
The steps include at least exposing and developing the resist film to form a resist pattern,
Using the resist pattern as a mask, a step is performed to dry etch the silicon-containing intermediate layer using a gas containing fluorocarbons,
A pattern formation method, including the following.

本発明によれば、耐エッチング性などの性能において優れた性能を有するレジスト下層膜等を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a resist underlayer film, etc., that has excellent performance in terms of properties such as etching resistance.

以下、本発明を実施するための形態(以下、単に「本実施形態」という。)について詳細に説明する。以下の本実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨の範囲内で適宜に変形して実施できる。 The following describes in detail embodiments for carrying out the present invention (hereinafter simply referred to as "this embodiment"). This embodiment is illustrative for explaining the present invention and is not intended to limit the present invention to the following content. The present invention can be appropriately modified and implemented within the scope of its gist.

<レジスト下層膜の形成方法>
本実施形態に係るレジスト下層膜の形成方法は、芳香族化合物又はその樹脂からなる群より選択されるレジスト下層膜形成用材料を含む組成物を基板上に塗布する工程と、塗布された前記組成物を50℃以上300℃以下で加熱する予備熱処理工程と、前記予備熱処理工程の後、酸素濃度が5%未満の不活性ガス雰囲気下で400℃以上800℃未満の温度で加熱する熱処理工程と、を含む。このように構成されているため、本実施形態に係るレジスト下層膜の形成方法によれば、耐エッチング性などの性能において優れた性能を有するレジスト下層膜等を提供することができる。なお、レジスト下層膜のエッチング耐性が不足すると、例えば、酸化膜、窒化膜などの基板をエッチングする際、レジスト下層膜のマスク耐性不足による転写寸法変動が起こる。すなわち、上述のエッチング耐性に優れるレジスト下層膜を形成することができれば、形状の良好なパターンを形成することができる。したがって、本実施形態に係るレジスト下層膜の形成方法によれば、パターンのさらなる微細化が進む半導体デバイスの多層レジストプロセスを用いたパターン形成に好適に使用することができる。
以下、本実施形態におけるレジスト下層膜形成用材料についてさらに具体的に説明する。
<Method for forming a resist underlayer film>
The method for forming a resist underlayer film according to this embodiment includes the steps of: applying a composition containing a resist underlayer film forming material selected from the group consisting of aromatic compounds or resins thereof onto a substrate; a preheat treatment step of heating the applied composition at 50°C to 300°C; and a heat treatment step of heating at a temperature of 400°C to 800°C in an inert gas atmosphere with an oxygen concentration of less than 5% after the preheat treatment step. Because of this configuration, the resist underlayer film formation method according to this embodiment can provide a resist underlayer film with excellent performance in terms of etching resistance and other properties. If the etching resistance of the resist underlayer film is insufficient, for example, when etching a substrate such as an oxide film or nitride film, transfer dimensional fluctuations will occur due to insufficient mask resistance of the resist underlayer film. That is, if a resist underlayer film with excellent etching resistance can be formed, a pattern with a good shape can be formed. Therefore, the resist underlayer film formation method according to this embodiment can be suitably used for pattern formation using a multilayer resist process for semiconductor devices where further miniaturization of patterns is progressing.
The resist underlayer film formation material in this embodiment will be described in more detail below.

[レジスト下層膜形成用材料]
本実施形態におけるレジスト下層膜形成用材料は、芳香族化合物又はその樹脂からなる群より選択されるものであり、すなわち、少なくとも1つの芳香環単位を有するものである。
[Material for forming a resist underlayer film]
The material for forming the resist underlayer in this embodiment is selected from the group consisting of aromatic compounds or resins thereof, that is, it has at least one aromatic ring unit.

(芳香族化合物)
本実施形態における芳香族化合物は、芳香環を有し、レジスト下層膜形成用材料に適用し得るものであれば特に限定されない。以下、本実施形態における芳香族化合物について詳述する。
(aromatic compound)
The aromatic compounds in this embodiment are not particularly limited as long as they have an aromatic ring and can be applied to materials for forming a resist underlayer film. The aromatic compounds in this embodiment will be described in detail below.

(式(1A)で表される化合物)
本実施形態における芳香族化合物は、下記式(1A)で表される化合物であることが好ましい。
(式(1A)中、Xは酸素原子、硫黄原子、単結合又は無架橋であり、Raは炭素数1~40の2n価の基又は単結合であり、Rbは各々独立して、置換基を有していてもよい炭素数1~40のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~40のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~40のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~40のアルキニル基、置換基を有していてもよい炭素数1~40のアルコキシ基、ハロゲン原子、チオール基又は水酸基であり、mは各々独立して0~9の整数であり、nは1~4の整数であり、pは各々独立して0~2の整数である。ここで、Rbの少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種を含む基であり、すべてのmが同時に0となることはない。)
(The compound represented by formula (1A))
In this embodiment, the aromatic compound is preferably a compound represented by the following formula (1A).
(In formula (1A), X is an oxygen atom, a sulfur atom, a single bond, or no crosslinking; R a is a 2n-valent group or single bond having 1 to 40 carbon atoms; R b is independently an alkyl group having 1 to 40 carbon atoms which may be substituted, an aryl group having 6 to 40 carbon atoms which may be substituted, an alkenyl group having 2 to 40 carbon atoms which may be substituted, an alkynyl group having 2 to 40 carbon atoms which may be substituted, an alkoxy group having 1 to 40 carbon atoms which may be substituted, a halogen atom, a thiol group, or a hydroxyl group; m is independently an integer from 0 to 9; n is an integer from 1 to 4; and p is independently an integer from 0 to 2. Here, at least one of R b is a group containing one selected from a hydroxyl group and a thiol group, and not all m are 0 at the same time.)

本明細書中において「置換」とは別段定義がない限り、官能基中の一つ以上の水素原子が、置換基で置換されることを意味する。「置換基」としては、特に限定されないが、例えば、ハロゲン原子、水酸基、カルボキシル基、シアノ基、ニトロ基、チオール基、複素環基、炭素数1~30のアルキル基、炭素数6~20のアリール基、炭素数1~30のアルコキシル基、炭素数2~30のアルケニル基、炭素数2~30のアルキニル基、炭素数1~30のアシル基、炭素数0~30のアミノ基、が挙げられる。
また、「アルキル基」とは、別段定義がない限り、直鎖状脂肪族炭化水素基、分岐状脂肪族炭化水素基、及び環状脂肪族炭化水素基を包含する。
In this specification, unless otherwise defined, "substitution" means that one or more hydrogen atoms in a functional group are replaced by a substituent. Substituents are not particularly limited, but examples include halogen atoms, hydroxyl groups, carboxyl groups, cyano groups, nitro groups, thiol groups, heterocyclic groups, C1-C30 alkyl groups, C6-C20 aryl groups, C1-C30 alkoxyl groups, C2-C30 alkenyl groups, C2-C30 alkynyl groups, C1-C30 acyl groups, and C0-C30 amino groups.
Furthermore, unless otherwise defined, "alkyl group" includes linear aliphatic hydrocarbon groups, branched aliphatic hydrocarbon groups, and cyclic aliphatic hydrocarbon groups.

式(1A)中、Xは酸素原子、硫黄原子、単結合又は無架橋であることを示す。本実施形態において、Xは酸素原子又は無架橋であることが好ましい。
aは炭素数1~40の2n価の基又は単結合である。炭素数1~40の2n価の基とは、例えば、n=1のときには、炭素数1~40のアルキレン基、n=2のときには、炭素数1~40のアルカンテトライル基、n=3のときには、炭素数2~40のアルカンヘキサイル基、n=4のときには、炭素数3~40のアルカンオクタイル基のことを示す。該2n価の基としては、例えば、2n+1価の炭化水素基と、直鎖状炭化水素基、分岐状炭化水素基又は脂環式炭化水素基とが結合した基等が挙げられる。ここで、脂環式炭化水素基については、有橋脂環式炭化水素基も含まれる。
2n+1価の炭化水素基としては、以下に限定されないが、例えば、3価のメチン基、エチン基等が挙げられる。
また、前記2n価の炭化水素基は、二重結合、ヘテロ原子及び/又は炭素数6~39のアリール基を有していてもよい。なお、R1はフルオレンやベンゾフルオレン等のフルオレン骨格を有する化合物に由来する基を含んでいてもよい。
また、該2n価の基はハロゲン基、ニトロ基、アミノ基、水酸基、アルコキシ基、チオール基又は炭素数6~40の芳香族基を含んでいてもよい。さらに、該2n価の基はエーテル結合、ケトン結合、エステル結合又は二重結合を含んでいてもよい。
2n価の基に含まれ得る置換基であって、直鎖状の炭化水素基及び分岐状炭化水素基としては、特に限定されないが、例えば、無置換のメチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基、i-ブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘ
キシル基、n-ドデシル基、バレル基等が挙げられる。
2n価の基に含まれ得る置換基であって、脂環式炭化水素基および炭素数6~39の芳香族基としては、特に限定されないが、例えば、無置換のフェニル基、ナフタレン基、ビフェニル基、アントラシル基、ピレニル基、シクロヘキシル基、シクロドデシル基、ジシクロペンチル基、トリシクロデシル基、アダマンチル基、フェニレン基、ナフタレンジイル基、ビフェニルジイル基、アントラセンジイル基、ピレンジイル基、シクロヘキサンジイル基、シクロドデカンジイル基、ジシクロペンタンジイル基、トリシクロデカンジイル基、アダマンタンジイル基、ベンゼントリイル基、ナフタレントリイル基、ビフェニルトリイル基、アントラセントリイル基、ピレントリイル基、シクロヘキサントリイル基、シクロドデカントリイル基、ジシクロペンタントリイル基、トリシクロデカントリイル基、アダマンタントリイル基、ベンゼンテトライル基、ナフタレンテトライル基、ビフェニルテトライル基、アントラセンテトライル基、ピレンテトライル基、シクロヘキサンテトライル基、シクロドデカンテトライル基、ジシクロペンタンテトライル基、トリシクロデカンテトライル基、アダマンタンテトライル基等が挙げられる。
bは各々独立して、置換基を有していてもよい炭素数1~40のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~40のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~40のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数1~40のアルコキシ基、ハロゲン原子、チオール基又は水酸基である。ここで、前記アルキル基は、直鎖状、分岐状又は環状のいずれであってもよい。
ここで、Rbの少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種を含む基である。
炭素数1~40のアルキル基としては、以下に限定されないが、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基、i-ブチル基、t-ブチル基
、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ドデシル基、バレル基等が挙げられる。
炭素数6~40のアリール基としては、以下に限定されないが、例えば、フェニル基、ナフタレン基、ビフェニル基、アントラシル基、ピレニル基、ペリレン基等が挙げられる。
炭素数2~40のアルケニル基としては、以下に限定されないが、例えば、エチニル基、プロペニル基、ブチニル基、ペンチニル基等が挙げられる。
炭素数2~40のアルキニル基としては、以下に限定されないが、例えば、等が挙げられる。アセチレン基、エチニル基等が挙げられる。
炭素数1~40のアルコキシ基としては、以下に限定されないが、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペントキシ等が挙げられる。
ハロゲン原子としては、以下に限定されないが、例えば、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素が挙げられる。
mは各々独立して0~9の整数である。ここで、すべてのmが同時に0となることはない。
nは1~4の整数であり、pは各々独立して0~2の整数である。
In formula (1A), X represents an oxygen atom, a sulfur atom, a single bond, or no bridging. In this embodiment, X is preferably an oxygen atom or no bridging.
R a is a 2n-valent group or single bond having 1 to 40 carbon atoms. A 2n-valent group having 1 to 40 carbon atoms refers to, for example, an alkylene group having 1 to 40 carbon atoms when n=1, an alkanetetrayl group having 1 to 40 carbon atoms when n=2, an alkanehexyl group having 2 to 40 carbon atoms when n=3, and an alkaneoctile group having 3 to 40 carbon atoms when n=4. Examples of such 2n-valent groups include groups formed by bonding a 2n+1 valent hydrocarbon group with a linear hydrocarbon group, a branched hydrocarbon group, or an alicyclic hydrocarbon group. Here, alicyclic hydrocarbon groups also include bridged alicyclic hydrocarbon groups.
Examples of 2n+1 valent hydrocarbon groups include, but are not limited to, trivalent methine groups and ethyne groups.
Furthermore, the 2n-valent hydrocarbon group may have a double bond, a heteroatom, and/or an aryl group having 6 to 39 carbon atoms. Note that R1 may include a group derived from a compound having a fluorene skeleton, such as fluorene or benzofluorene.
Furthermore, the 2n-valent group may include a halogen group, a nitro group, an amino group, a hydroxyl group, an alkoxy group, a thiol group, or an aromatic group having 6 to 40 carbon atoms. In addition, the 2n-valent group may include an ether bond, a ketone bond, an ester bond, or a double bond.
Substituents that may be included in a 2n-valent group are not particularly limited as linear hydrocarbon groups or branched hydrocarbon groups, but examples include unsubstituted methyl groups, ethyl groups, n-propyl groups, i-propyl groups, n-butyl groups, i-butyl groups, t-butyl groups, n-pentyl groups, n-hexyl groups, n-dodecyl groups, barrel groups, etc.
Substituents that may be included in a 2n-valent group, and which are alicyclic hydrocarbon groups and aromatic groups having 6 to 39 carbon atoms, are not particularly limited, but for example, unsubstituted phenyl group, naphthalene group, biphenyl group, anthrasyl group, pyrenyl group, cyclohexyl group, cyclododecyl group, dicyclopentyl group, tricyclodecyl group, adamantyl group, phenylene group, naphthalenediyl group, biphenyldiyl group, anthracenediyl group, pyrenediyl group, cyclohexanediyl group, cyclododecanediyl group, dicyclopentanediyl group, tricyclodecanediyl group, adamantanediyl group, Examples include benzenetriyl group, naphthalenetriyl group, biphenyltriyl group, anthracenatetriyl group, pyrentriyl group, cyclohexanetriyl group, cyclododecanetriyl group, dicyclopentanetriyl group, tricyclodecanetriyl group, adamantanetriyl group, benzenetetrayl group, naphthalenetetrayl group, biphenyltetrayl group, anthracenetetrayl group, pyrenetetrayl group, cyclohexanetetrayl group, cyclododecanetetrayl group, dicyclopentanetetrayl group, tricyclodecanetetrayl group, adamantanetetrayl group, etc.
Each of Rb is independently an alkyl group having 1 to 40 carbon atoms, which may be substituted; an aryl group having 6 to 40 carbon atoms, which may be substituted; an alkenyl group having 2 to 40 carbon atoms, which may be substituted; an alkoxy group having 1 to 40 carbon atoms, which may be substituted; a halogen atom; a thiol group; or a hydroxyl group. Here, the alkyl group may be linear, branched, or cyclic.
Here, at least one of Rb is a group that includes one selected from a hydroxyl group and a thiol group.
Examples of alkyl groups having 1 to 40 carbon atoms include, but are not limited to, methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, n-butyl, i-butyl, t-butyl, n-pentyl, n-hexyl, n-dodecyl, and barrel groups.
Examples of aryl groups having 6 to 40 carbon atoms include, but are not limited to, phenyl, naphthalene, biphenyl, anthrasyl, pyrenyl, and perylene groups.
Alkenyl groups having 2 to 40 carbon atoms are not limited to the following, but examples include ethynyl, propenyl, butynyl, and pentynyl groups.
Examples of alkynyl groups having 2 to 40 carbon atoms include, but are not limited to, acetylene groups, ethynyl groups, etc.
Examples of alkoxy groups having 1 to 40 carbon atoms include, but are not limited to, methoxy, ethoxy, propoxy, butoxy, and pentoxy groups.
Examples of halogen atoms include, but are not limited to, fluorine, chlorine, bromine, and iodine.
Each of m is an independent integer between 0 and 9. Here, it is impossible for all m to be 0 at the same time.
n is an integer between 1 and 4, and p is an independent integer between 0 and 2.

本実施形態において、製造のし易さの観点から、式(1A)で表される化合物は、下記式(1)で表される化合物が好ましい。
(式(1)中、X、m、n及びpは前記式(1A)において説明したものと同義であり、R1は前記式(1A)におけるRaと同義であり、R2は各々独立して、炭素数1~40のアルキル基、炭素数6~40のアリール基、炭素数2~40のアルケニル基、炭素数1~40のアルコキシ基、ハロゲン原子、チオール基又は水酸基であり、ここで、R2の少なくとも1つは水酸基又はチオール基であり、すべてのmが同時に0となることはない。)
In this embodiment, from the viewpoint of ease of manufacture, the compound represented by formula (1A) is preferably the compound represented by the following formula (1).
(In formula (1), X, m, n, and p are the same as those described in formula (1A), R1 is the same as Ra in formula (1A), and R2 is independently one of the following: an alkyl group having 1 to 40 carbon atoms, an aryl group having 6 to 40 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 40 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 40 carbon atoms, a halogen atom, a thiol group, or a hydroxyl group, where at least one of R2 is a hydroxyl group or a thiol group, and not all m are 0 at the same time.)

本実施形態において、前記式(1)で表される化合物は、耐熱性の観点から下記式(1-1)で表される化合物であることが好ましい。
(式(1-1)中、Zは酸素原子又は硫黄原子であり、R1、R2、m、p及びnは前記式(1)において説明したものと同義である。ここで、R2の少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、すべてのmが同時に0となることはない。)
In this embodiment, the compound represented by formula (1) is preferably the compound represented by the following formula (1-1) from the viewpoint of heat resistance.
(In formula (1-1), Z is an oxygen atom or a sulfur atom, and R1 , R2 , m, p, and n are the same as those described in formula (1) above. Here, at least one of R2 is selected from a hydroxyl group and a thiol group, and not all m are 0 at the same time.)

また、上記式(1-1)で表される化合物は、原料供給性の観点から下記式(1-2)で表される化合物であることが好ましい。
(式(1-2)中、R1、R2、m、p及びnは前記式(1)において説明したものと同義である。ここで、R2の少なくとも1つは水酸基又はチオール基であり、すべてのmが同時に0となることはない。)
Furthermore, the compound represented by formula (1-1) above is preferably the compound represented by formula (1-2) below from the viewpoint of raw material supply.
(In formula (1-2), R1 , R2 , m, p, and n are the same as those described in formula (1) above. Here, at least one of R2 is a hydroxyl group or a thiol group, and not all m are 0 at the same time.)

さらに、前記式(1-2)で表される化合物は、熱硬化特性及び溶解安定性の観点から下記式(1-3)で表される化合物であることが好ましい。
(式(1-3)中、R1、p及びnは、前記式(1)で説明したものと同義であり、R4は各々独立して、炭素数1~40のアルキル基、炭素数6~40のアリール基、炭素数2~40のアルケニル基、炭素数2~40のアルキニル基、炭素数1~40のアルコキシ基、ハロゲン原子又はチオール基であり、m4は、各々独立して0~8の整数であり、qは、各々独立して0~8の整数である。ここで、すべてのqが同時に0となることはない。)
Furthermore, the compound represented by formula (1-2) is preferably the compound represented by formula (1-3) below, from the viewpoint of thermosetting properties and solubility.
(In formulas (1-3), R1 , p, and n are the same as those described in formula (1) above, R4 is independently an alkyl group having 1 to 40 carbon atoms, an aryl group having 6 to 40 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 40 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 40 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 40 carbon atoms, a halogen atom, or a thiol group, m4 is independently an integer from 0 to 8, and q is independently an integer from 0 to 8. Here, not all q can be 0 at the same time.)

さらに、前記式(1-3)で表される化合物は、耐熱性及び溶解安定性の観点から下記式(1-4)で表される化合物であることが好ましい。
(式(1-4)中、R1、p及びnは上記式(1)で説明したものと同義であり、R4は上記式(1-3)で説明したものと同義であり、m4′は、各々独立して0~7の整数である。)
Furthermore, the compound represented by formula (1-3) is preferably the compound represented by formula (1-4) below, from the viewpoint of heat resistance and solubility.
(In equation (1-4), R1 , p, and n are equivalent to those explained in equation (1) above, R4 is equivalent to those explained in equation (1-3) above, and m4 ' is an integer from 0 to 7, each independently.)

さらに、前記式(1-4)で表される化合物は、原料入手性及び製造のし易さの観点から下記式(1-5)で表される化合物であることが好ましい。
(上記式(1-5)中、R1は前記式(1)で説明したものと同義であり、R4は前記式(1-3)で説明したものと同義であり、m4′′は各々独立して、0~5の整数である。)
Furthermore, the compound represented by formula (1-4) is preferably the compound represented by formula (1-5) below, from the viewpoint of raw material availability and ease of manufacture.
(In the above equations (1-5), R1 is equivalent to what was explained in equation (1), R4 is equivalent to what was explained in equation (1-3), and m4 '' is an integer between 0 and 5, independently of each other.)

また、前記式(1A)で表される化合物は、溶解性向上の観点から下記式(3)で表される化合物であることが好ましい。
(式(3)中、R1は前記式(1A)におけるRaと同義であり、n及びpは前記式(1A)において説明したものと同義であり、R5及びR6は各々独立して炭素数1~40のアルキル基、炭素数6~40のアリール基、炭素数2~40のアルケニル基、炭素数1~40のアルコキシ基、ハロゲン原子、チオール基又は水酸基であり、m5は各々独立して0~8の整数であり、m6は各々独立して0~9の整数である。ここで、R5及びR6から選ばれる少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、すべてのm5及びm6が同時に0となることはない。)
Furthermore, the compound represented by formula (1A) is preferably the compound represented by formula (3) below from the viewpoint of improving solubility.
(In formula (3), R 1 is synonymous with Ra in formula (1A), n and p are synonymous with those described in formula (1A), R 5 and R 6 are each independently an alkyl group having 1 to 40 carbon atoms, an aryl group having 6 to 40 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 40 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 40 carbon atoms, a halogen atom, a thiol group, or a hydroxyl group, m 5 is each independently an integer from 0 to 8, and m 6 is each independently an integer from 0 to 9. Here, at least one selected from R 5 and R 6 is selected from a hydroxyl group and a thiol group, and not all m 5 and m 6 are 0 at the same time.)

前記式(3)で表される化合物は、原料入手性の観点から下記式(3-1)で表される化合物であることが好ましい。
(式(3-1)中、R1、R5、R6及びnは、前記式(3)において説明したものと同義であり、m5'は各々独立して0~4の整数であり、m6'は各々独立して0~5の整数である。ここで、R5及びR6から選ばれる少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、すべてのm5'及びm6'が同時に0となることはない。)
The compound represented by formula (3) is preferably the compound represented by the following formula (3-1) from the viewpoint of raw material availability.
(In formula (3-1), R1 , R5 , R6 , and n are the same as those described in formula (3) above, m5 ' is an independent integer between 0 and 4, and m6 ' is an independent integer between 0 and 5. Here, at least one selected from R5 and R6 is one selected from a hydroxyl group and a thiol group, and not all m5 ' and m6' are 0 at the same time.)

前記式(3-1)で表される化合物は、原料入手性及び製造のし易さの観点から下記式(3-2)で表される化合物であることが好ましい。
(式(3-2)中、R1は前記式(3)で説明したものと同義であり、R7及びR8は各々独立して炭素数1~40のアルキル基、炭素数6~40のアリール基、炭素数2~40のアルケニル基、炭素数2~40のアルキニル基、炭素数1~40のアルコキシ基、ハロゲン原子、チオール基又は水酸基であり、m7及びm8は各々独立して0~7の整数である。)
The compound represented by formula (3-1) is preferably the compound represented by the following formula (3-2) from the viewpoint of raw material availability and ease of manufacture.
(In formula (3-2), R1 is the same as that described in formula (3) above, R7 and R8 are each independently an alkyl group having 1 to 40 carbon atoms, an aryl group having 6 to 40 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 40 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 40 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 40 carbon atoms, a halogen atom, a thiol group, or a hydroxyl group, and m7 and m8 are each independently an integer from 0 to 7.)

前記式(1)で表される化合物の具体例を、以下に例示するが、ここで列挙した限りではない。 Specific examples of compounds represented by formula (1) are given below, but this list is not exhaustive.

前記式中、R2及びXは、上記式(1)で説明したものと同義である。m´は0~7の整数である。ここで、R2の少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、すべてのm´が同時に0となることはない。 In the above formula, R2 and X are the same as those explained in formula (1) above. m' is an integer from 0 to 7. Here, at least one of R2 is selected from a hydroxyl group and a thiol group, and not all m' are 0 at the same time.

上記式中、R2及びXは上記式(1)で説明したものと同義である。
m´は0~7の整数である。m´´は0~5の整数である。ここで、R2の少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、m´及びm´´が同時に0となることはない。
In the above formula, and X are equivalent to those explained in formula (1) above.
m' is an integer between 0 and 7. m'' is an integer between 0 and 5. Here, at least one of R2 is selected from a hydroxyl group and a thiol group, and m' and m'' cannot be 0 at the same time.

上記式中、R2、X及びm´は、上記で説明したものと同義である。ここで、R2の少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、すべてのm´が同時に0となることはない。 In the above formula, R2 , X, and m' have the same meanings as those explained above. Here, at least one of R2 is selected from a hydroxyl group and a thiol group, and not all m' are 0 at the same time.

上記式中、R2及びXは上記式(1)で説明したものと同義である。m´は0~7の整数である。m´´は0~5の整数である。ここで、R2の少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、m´及びm´´が同時に0となることはない。 In the above formula, R2 and X are equivalent to those explained in formula (1) above. m' is an integer from 0 to 7. m'' is an integer from 0 to 5. Here, at least one of R2 is selected from a hydroxyl group and a thiol group, and m' and m'' cannot be 0 at the same time.

前記式中、R2及びXは、上記式(1)で説明したものと同義である。m´は0~7の整数である。ここで、R2の少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、すべてのm´が同時に0となることはない。 In the above formula, R2 and X are the same as those explained in formula (1) above. m' is an integer from 0 to 7. Here, at least one of R2 is selected from a hydroxyl group and a thiol group, and not all m' are 0 at the same time.

上記式中、R2及びXは上記式(1)で説明したものと同義である。m´は0~7の整数である。m´´は0~5の整数である。ここで、R2の少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、m´及びm´´が同時に0となることはない。 In the above formula, R2 and X are equivalent to those explained in formula (1) above. m' is an integer from 0 to 7. m'' is an integer from 0 to 5. Here, at least one of R2 is selected from a hydroxyl group and a thiol group, and m' and m'' cannot be 0 at the same time.

前記式中、R2及びXは、前記式(1)で説明したものと同義である。m´は0~7の整数である。ここで、R2の少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、すべてのm´が同時に0となることはない。 In the above formula, R2 and X are the same as those described in formula (1). m' is an integer from 0 to 7. Here, at least one of R2 is selected from a hydroxyl group and a thiol group, and not all m' are 0 at the same time.

前記式中、R2及びXは前記式(1)で説明したものと同義である。m´は0~7の整数である。m´´は0~5の整数である。ここで、R2の少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、m´及びm´´が同時に0となることはない。 In the above formula, R2 and X are the same as those described in formula (1). m' is an integer from 0 to 7. m'' is an integer from 0 to 5. Here, at least one of R2 is selected from a hydroxyl group and a thiol group, and m' and m'' cannot be 0 at the same time.

以下に、上記式(3)で表される化合物の具体例を例示するが、ここで列挙した限りではない。 The following are specific examples of compounds represented by formula (3) above, but this list is not exhaustive.

前記化合物中、R5及びR6は前記式(3)で説明したものと同義である。
11は0~6の整数であり、m12は0~7の整数である。
ここで、R5及びR6から選ばれる少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、すべてのm11及びm12が同時に0となることはない。
In the above compound, R 5 and R 6 are equivalent to those described in formula (3) above.
m11 is an integer between 0 and 6, and m12 is an integer between 0 and 7.
Here, at least one selected from R 5 and R 6 is one of the hydroxyl group and thiol group, and not all of m 11 and m 12 are 0 at the same time.

前記化合物中、R5及びR6は前記式(3)で説明したものと同義である。
5'は各々独立して0~4の整数であり、m6'は各々独立して0~5の整数である。
ここで、R5及びR6から選ばれる少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、すべてのm5'及びm6'が同時に0となることはない。
In the above compound, R 5 and R 6 are equivalent to those described in formula (3) above.
Each of m 5' is an independent integer between 0 and 4, and each of m 6' is an independent integer between 0 and 5.
Here, at least one selected from R 5 and R 6 is one of a hydroxyl group and a thiol group, and not all of m 5' and m 6' are 0 at the same time.

前記化合物中、R5及びR6は上記式(3)で説明したものと同義である。m11は0~6の整数であり、m12は0~7の整数である。
ここで、R11及びR12から選ばれる少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、すべてのm11及びm12が同時に0となることはない。
In the above compound, R 5 and R 6 are equivalent to those described in formula (3) above. m 11 is an integer from 0 to 6, and m 12 is an integer from 0 to 7.
Here, at least one of R11 and R12 is selected from a hydroxyl group and a thiol group, and not all of m11 and m12 are 0 at the same time.

前記化合物中、R5及びR6は、前記式(1)で説明したものと同義である。
5'は各々独立して0~4の整数であり、m6'は各々独立して0~5の整数である。
ここで、R5及びR6から選ばれる少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、すべてのm5'及びm6'が同時に0となることはない。
In the above compound, R 5 and R 6 are equivalent to those described in formula (1) above.
Each of m 5' is an independent integer between 0 and 4, and each of m 6' is an independent integer between 0 and 5.
Here, at least one selected from R 5 and R 6 is one of a hydroxyl group and a thiol group, and not all of m 5' and m 6' are 0 at the same time.

(式(1A)で表される化合物の調製方法)
本実施形態における、式(1A)で表される化合物は、公知の手法を応用して適宜合成することができ、その合成手法は特に限定されない。該化合物は、例えば、国際公開2013/024779号や国際公開2015/137486号に記載されている方法等によって製造することができる。該文献には、ナフトール類やビフェノール類等と、アルデヒド類やケトン類とを酸触媒下にて反応させる方法等が記載されている。
(Method for preparing the compound represented by formula (1A))
The compound represented by formula (1A) in this embodiment can be synthesized as appropriate by applying known methods, and the synthesis method is not particularly limited. The compound can be produced, for example, by methods described in International Publication 2013/024779 and International Publication 2015/137486. These documents describe methods such as reacting naphthols, biphenols, etc., with aldehydes, ketones, etc., under acid catalyst.

(樹脂)
本実施形態における樹脂は、本実施形態における芳香族化合物に由来する樹脂であれば特に限定されない。以下、本実施形態における樹脂について詳述する。
(resin)
The resin in this embodiment is not particularly limited as long as it is derived from the aromatic compound in this embodiment. The resin in this embodiment will be described in detail below.

(式(2A)で表される構造を有する樹脂)
本実施形態における樹脂は、下記式(2A)で表される構造を有する樹脂であることが好ましい。
(式(2A)中、X、Ra、Rb、n及びpは、前記式(1A)において説明したものと同義であり、Rcは単結合又は炭素数1~40のアルキレン基であり、m2は各々独立して0~8の整数である。ここで、Rbのうち、少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種以上を含む基であり、すべてのm2が同時に0となることはない。)
(A resin having the structure represented by formula (2A))
In this embodiment, the resin is preferably a resin having a structure represented by the following formula (2A).
(In formula (2A), X, Ra , Rb , n, and p are the same as those described in formula (1A), Rc is a single bond or an alkylene group having 1 to 40 carbon atoms, and is an integer from 0 to 8, independently of each other. Here, at least one of Rb is a group containing one or more selected from a hydroxyl group and a thiol group, and not all are 0 at the same time.)

前記式(2A)で表される構造を有する樹脂は、製造のし易さの観点から下記式(2)で表される構造を有する樹脂であることが好ましい。
(式(2)中、X、R1、R2、n及びpは前記式(1)において説明したものと同義であり、R3は前記式(2A)におけるRcと同義であり、m2は前記式(2A)において説明したものと同義である。ここで、R2の少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、すべてのm2が同時に0となることはない。)
The resin having the structure represented by formula (2A) is preferably a resin having the structure represented by the following formula (2) from the viewpoint of ease of manufacture.
(In formula (2), X, R1 , R2 , n, and p are the same as those described in formula (1), R3 is the same as Rc in formula (2A), and m2 is the same as those described in formula (2A). Here, at least one of R2 is selected from a hydroxyl group and a thiol group, and not all m2 are 0 at the same time.)

前記式(2)で表される構造を有する樹脂は、耐熱性向上の観点から下記式(2-1)で表される構造を有する樹脂であることが好ましい。
The resin having the structure represented by formula (2) is preferably a resin having the structure represented by the following formula (2-1) from the viewpoint of improving heat resistance.

前記式(2-1)中、Zは前記式(1-1)で説明したものと同義であり、酸素原子又は硫黄原子であることを示す。
1、R2、R3、m2、p及びnは前記式(2)で説明したものと同義である。ここで、R2の少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、すべてのm2が同時に0となることはない。
In formula (2-1), Z has the same meaning as explained in formula (1-1), and indicates that it is either an oxygen atom or a sulfur atom.
R1 , R2 , R3 , m2 , p, and n are equivalent to those described in formula (2) above. Here, at least one of R2 is selected from a hydroxyl group and a thiol group, and not all m2 are 0 at the same time.

本実施形態においては、前記式(2)又は(2-1)で表される構造を有する樹脂において、R3が単結合であり、当該R3により芳香環同士が直接結合で連結されていることが好ましい。このように、芳香環同士が直接結合で連結されている構造を有する樹脂を、本明細書では、「多環ポリフェノール樹脂」ともいう。すなわち、式(2)又は(2-1)で表される構造を有する樹脂が、多環ポリフェノール樹脂であることが好ましい。 In this embodiment, it is preferable that in the resin having the structure represented by formula (2) or (2-1), R3 is a single bond, and that the aromatic rings are directly linked by R3 . In this specification, a resin having a structure in which aromatic rings are directly linked is also called a "polycyclic polyphenol resin." That is, it is preferable that the resin having the structure represented by formula (2) or (2-1) is a polycyclic polyphenol resin.

また、前記式(2A)で表される構造を有する樹脂は、溶解安定性の観点から下記式(4)で表される構造を有することが好ましい。
(式(4)中、R1、p及びnは、上記式(2A)で説明したものと同義であり、R5及びR6は各々独立して炭素数1~40のアルキル基、炭素数6~40のアリール基、炭素数2~40のアルケニル基、炭素数1~40のアルコキシ基、ハロゲン原子、チオール基又は水酸基であり、m5は各々独立して0~8の整数であり、m6は各々独立して0~9の整数である。ここで、R5及びR6から選ばれる少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、すべてのm5及びm6が同時に0となることはない。R3は前記式(2A)におけるRcと同義である。)
Furthermore, the resin having the structure represented by formula (2A) is preferably having the structure represented by the following formula (4) from the viewpoint of dissolution stability.
(In formula (4), R1 , p, and n are the same as those described in formula (2A) above, R5 and R6 are each independently an alkyl group having 1 to 40 carbon atoms, an aryl group having 6 to 40 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 40 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 40 carbon atoms, a halogen atom, a thiol group, or a hydroxyl group, m5 is each independently an integer from 0 to 8, and m6 is each independently an integer from 0 to 9. Here, at least one selected from R5 and R6 is selected from a hydroxyl group and a thiol group, and not all m5 and m6 are 0 at the same time. R3 is the same as Rc in formula (2A) above.)

本実施形態においては、前記式(4)で表される構造を有する樹脂において、R3が単結合であり、当該R3により芳香環同士が直接結合で連結されていることが好ましい。すなわち、式(4)で表される構造を有する樹脂が、多環ポリフェノール樹脂であることが好ましい。 In this embodiment, it is preferable that in the resin having the structure represented by formula (4), R3 is a single bond, and that the aromatic rings are directly linked by R3 . That is, it is preferable that the resin having the structure represented by formula (4) is a polycyclic polyphenol resin.

[式(2A)で表される構造を有する樹脂の調製方法]
本実施形態において使用される、式(2A)で表される構造を有する樹脂は、公知の手法を応用して適宜合成することができ、その合成手法は特に限定されない。該樹脂は、例えば、国際公開2013/024779号公報や国際公開2015/137486号公報に記載されている方法等によって製造することができる。該文献には、ナフトール類やビフェノール類等と、アルデヒド類やケトン類とを酸触媒下にて反応させて得られた化合物を架橋反応性のある化合物と反応させ、オリゴマー化又はポリマー化する方法が記載されている。
[Method for preparing a resin having the structure represented by formula (2A)]
The resin having the structure represented by formula (2A) used in this embodiment can be synthesized as appropriate by applying known methods, and the synthesis method is not particularly limited. The resin can be produced, for example, by methods described in International Publication No. 2013/024779 and International Publication No. 2015/137486. These documents describe methods for oligomerizing or polymerizing compounds obtained by reacting naphthols, biphenols, etc., with aldehydes or ketones under acid catalyst under crosslinking reactivity with a crosslinking compound.

本実施形態において、式(1A)、式(2A)、式(1)、式(1-1)、式(1-2)、式(1-3)、式(1-4)、式(1-5)、式(3)、式(3-1)、式(3-2)、式(2)、式(2-1)及び式(4)中のRA又はR1は、アリール基を含む炭素数1~40の2n価の基である、又はフルオレン骨格を有する基であってもよい。
本実施形態において、式(1A)、式(2A)、式(1)、式(1-1)、式(1-2)、式(1-3)、式(1-4)、式(1-5)、式(3)、式(3-1)、式(3-2)、式(2)、式(2-1)及び式(4)中のRA又はR1が、RA-RBで表される基であり、ここで、当該RAはメチン基であり、当該RBは置換基を有していてもよい炭素数が6~30のアリール基であることが好ましい。
上記の炭素数が6~30のアリール基としては、以下に限定されないが、例えば、ベンゼン環に由来する基であってもよいし、ナフタレン、アントラセン、ナフタセン、ペンタセン、ベンゾピレン、クリセン、ピレン、トリフェニレン、コランニュレン、コロネン、オバレン等の種々公知の縮合環に由来する基であってもよい。
また、フルオレン骨格を有する基としては、例えば、フルオレン、ベンゾフルオレン及びジベンゾフルオレン等に由来する2n価の基が挙げられる。
In this embodiment, RA or R1 in formulas (1A), (2A), (1), (1-1), (1-2), (1-3), (1-4), (1-5), (3), (3-1), (3-2), (2), (2-1), and ( 4 ) may be a 2n-valent group having 1 to 40 carbon atoms and containing an aryl group, or a group having a fluorene skeleton.
In this embodiment, RA or R1 in formulas (1A), (2A), (1), (1-1), (1-2), (1-3), (1-4), (1-5), (3), (3-1), (3-2), (2 ) , ( 2-1 ), and (4) is preferably a group represented by RA - RB , where RA is a methine group and RB is preferably an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, which may have substituents.
The above-mentioned aryl groups having 6 to 30 carbon atoms are not limited to the following, but may include, for example, groups derived from a benzene ring, or groups derived from various known fused rings such as naphthalene, anthracene, naphthacene, pentacene, benzopyrene, chrysene, pyrene, triphenylene, corannulene, coronene, and ovalene.
Furthermore, examples of groups having a fluorene skeleton include 2n-valent groups derived from fluorene, benzofluorene, and dibenzofluorene.

[式(1B)で表される芳香族ヒドロキシ化合物に由来する繰り返し単位を有する多環ポリフェノール樹脂]
本実施形態における樹脂としては、式(1B)で表される芳香族ヒドロキシ化合物に由来する繰り返し単位を有する多環ポリフェノール樹脂であって、前記繰り返し単位同士が、芳香環同士の直接結合によって連結している多環ポリフェノール樹脂を用いることもできる。
(式(1B)中、Aはベンゼン環又は縮合環を表す。さらに、R0は各々独立して、置換基を有していてもよい炭素数1~40のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~40のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~40のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~40のアルキニル基、置換基を有していてもよい炭素数1~40のアルコキシ基、ハロゲン原子、チオール基又は水酸基であり、ここで、R0の少なくとも1つは水酸基であり、mは0~9の整数である。)
[Polycyclic polyphenol resin having repeating units derived from aromatic hydroxy compounds represented by formula (1B)]
In this embodiment, the resin may be a polycyclic polyphenol resin having repeating units derived from an aromatic hydroxy compound represented by formula (1B), wherein the repeating units are linked to each other by direct bonding of aromatic rings.
(In formula (1B), A represents a benzene ring or a fused ring. Furthermore, each R0 is independently an optionally substituted alkyl group having 1 to 40 carbon atoms, an optionally substituted aryl group having 6 to 40 carbon atoms, an optionally substituted alkenyl group having 2 to 40 carbon atoms, an optionally substituted alkynyl group having 2 to 40 carbon atoms, an optionally substituted alkoxy group having 1 to 40 carbon atoms, a halogen atom, a thiol group, or a hydroxyl group, where at least one of R0 is a hydroxyl group and m is an integer from 0 to 9.)

また、前記式(1B)中のAとしては、特に限定されないが、例えば、ベンゼン環であってもよいし、ナフタレン、アントラセン、ナフタセン、ペンタセン、ベンゾピレン、クリセン、ピレン、トリフェニレン、コランニュレン、コロネン及びオバレン等の種々公知の縮合環であってもよい。本実施形態において、Aが、ナフタレン、アントラセン、ナフタセン、ペンタセン、ベンゾピレン、クリセン、ピレン、トリフェニレン、コランニュレン、コロネン及びオバレン等の種々の縮合環であることが耐熱性の観点から好ましい。また、Aが、ナフタレン、アントラセンであることが、ArF露光で使用する波長193nmにおけるn値、k値が低く、パターンの転写性に優れる傾向にあることから好ましい。
また、上記Aは、上記した芳香族炭化水素環の他、ピリジン、ピロール、ピリダジン、チオフェン、イミダゾール、フラン、ピラゾール、オキサゾール、トリアゾール、チアゾールまたはこれらのベンゾ縮環体などのヘテロ環が挙げられる。
Furthermore, A in formula (1B) is not particularly limited, but may be a benzene ring, or various known condensed rings such as naphthalene, anthracene, naphthacene, pentacene, benzopyrene, chrysene, pyrene, triphenylene, corannulene, coronene, and ovalene. In this embodiment, it is preferable from the viewpoint of heat resistance that A is various condensed rings such as naphthalene, anthracene, naphthacene, pentacene, benzopyrene, chrysene, pyrene, triphenylene, corannulene, coronene, and ovalene. It is also preferable that A is naphthalene or anthracene because the n and k values at the wavelength of 193 nm used in ArF exposure are low, and the pattern transfer performance tends to be excellent.
Furthermore, A above includes, in addition to the aromatic hydrocarbon rings described above, heterocycles such as pyridine, pyrrole, pyridazine, thiophene, imidazole, furan, pyrazole, oxazole, triazole, thiazole, or benzo-fused compounds thereof.

本実施形態において、前記式(1B)で表される芳香族ヒドロキシ化合物の好ましい例としては、下記式(1B’)及び式(1B’’)で表される芳香族ヒドロキシ化合物が挙げられる。
(式(1B’)中、R0、m及びpは、それぞれ、式(1A)におけるRb、m及びpと同義である。また、式(1B’’)中、R0は式(1A)におけるRbと同義であり、m0は0~4の整数であり、全てのm0が同時に0になることはない。)
In this embodiment, preferred examples of aromatic hydroxy compounds represented by formula (1B) include aromatic hydroxy compounds represented by the following formulas (1B') and (1B'').
(In equation (1B'), R0 , m, and p are equivalent to Rb , m, and p in equation (1A), respectively. Also, in equation (1B''), R0 is equivalent to Rb in equation (1A), m0 is an integer from 0 to 4, and not all m0 are 0 at the same time.)

前記式(1B’)で表される芳香族ヒドロキシ化合物の具体例を、以下に示すが、ここで列挙した限りではない。 Specific examples of aromatic hydroxy compounds represented by formula (1B') are shown below, but this list is not exhaustive.

前記式(B-1)中、n0は0~4の整数であり、前記式(B-2)中、n0は0~6の整数であり、前記式(B-3)~(B-4)中、n0は0~8の整数である。 In equation (B-1), n₀ is an integer from 0 to 4; in equation (B-2), n₀ is an integer from 0 to 6; and in equations (B-3) to (B-4), n₀ is an integer from 0 to 8.

前記式(B-1)~(B-4)で表される芳香族ヒドロキシ化合物の中でも、エッチング耐性の向上の観点から(B-3)~(B-4)で表されるものが好ましい。また、光学特性の観点からは(B-2)~(B-3)で表されるものが好ましい。さらに、平坦性の観点からは(B-1)~(B-2)及び(B-4)で表されるものが好ましく、(B-4)で表されるものがより好ましい。
耐熱性の観点からは、フェノール性水酸基を有する芳香環のいずれか一つの炭素原子が芳香環同士の直接結合に関与することが好ましい。
Among the aromatic hydroxy compounds represented by formulas (B-1) to (B-4), those represented by (B-3) to (B-4) are preferred from the viewpoint of improving etching resistance. Furthermore, those represented by (B-2) to (B-3) are preferred from the viewpoint of optical properties. Moreover, those represented by (B-1) to (B-2) and (B-4) are preferred from the viewpoint of flatness, and those represented by (B-4) are more preferred.
From the viewpoint of heat resistance, it is preferable that one carbon atom of any of the aromatic rings having a phenolic hydroxyl group is involved in the direct bonding between the aromatic rings.

前記式(1B’’)で表される芳香族ヒドロキシ化合物の具体例を、以下に示すが、ここで列挙した限りではない。 Specific examples of aromatic hydroxy compounds represented by the above formula (1B'') are shown below, but this list is not exhaustive.

上記の他にも、さらなるエッチング耐性向上の観点から式(1B)の具体例として、下記B-5で表される芳香族ヒドロキシ化合物を使用することもできる。
(式(B-5)中、n1は0~8の整数である。)
In addition to the above, from the perspective of further improving etching resistance, aromatic hydroxy compounds represented by B-5 below can also be used as specific examples of formula (1B).
(In equation (B-5), n1 is an integer between 0 and 8.)

なお、本実施形態においては、上記式(1B)で表される芳香族ヒドロキシ化合物を本実施形態における芳香族化合物として使用することもできる。 Furthermore, in this embodiment, the aromatic hydroxy compound represented by formula (1B) above can also be used as the aromatic compound in this embodiment.

本実施形態における樹脂は、架橋反応性のある化合物に由来する変性部分をさらに有していてもよい。すなわち、前述した構造を有する本実施形態における樹脂は、架橋反応性のある化合物との反応によって得られる変性部分を有していてもよい。このような変性樹脂も、耐熱性、耐エッチング性に優れており、半導体用のコーティング剤、レジスト用材料、半導体下層膜形成材料として使用可能である。 The resin in this embodiment may further have a modified portion derived from a crosslinking-reactive compound. That is, the resin in this embodiment having the structure described above may have a modified portion obtained by reaction with a crosslinking-reactive compound. Such a modified resin also exhibits excellent heat resistance and etching resistance, and can be used as a coating agent for semiconductors, a resist material, and a semiconductor underlayer film forming material.

架橋反応性のある化合物としては、以下に限定されないが、例えば、アルデヒド類、ケトン類、カルボン酸類、カルボン酸ハライド類、ハロゲン含有化合物、アミノ化合物、イミノ化合物、イソシアネート化合物、不飽和炭化水素基含有化合物等が挙げられる。これらは単独で用いることもできるし適宜複数を併用することもできる。 Compounds with crosslinking reactivity include, but are not limited to, aldehydes, ketones, carboxylic acids, carboxylic acid halides, halogen-containing compounds, amino compounds, imino compounds, isocyanate compounds, and unsaturated hydrocarbon group-containing compounds. These can be used individually or in combination as appropriate.

本実施形態において、架橋反応性のある化合物は、アルデヒド類又はケトン類であることが好ましい。特に、前述した構造を有する本実施形態における樹脂に対して、アルデヒド類又はケトン類とを、触媒の存在下で重縮合反応させることによって得られる多環ポリフェノール樹脂であることが好ましい。例えば、常圧下、必要に応じて加圧下において、所望とする構造に対応するアルデヒド類又はケトン類とを触媒下にてさらに重縮合反応させることによって、ノボラック型の多環ポリフェノール樹脂を得ることができる。 In this embodiment, the crosslinking-reactive compound is preferably an aldehyde or a ketone. In particular, it is preferable to obtain a polycyclic polyphenol resin obtained by polycondensing the resin having the aforementioned structure with an aldehyde or ketone in the presence of a catalyst. For example, a novolac-type polycyclic polyphenol resin can be obtained by further polycondensing the aldehyde or ketone corresponding to the desired structure under atmospheric pressure, or under pressurized pressure if necessary, in the presence of a catalyst.

前記アルデヒド類としては、例えば、メチルベンズアルデヒド、ジメチルベンズアルデヒド、トリメチルベンズアルデヒド、エチルベンズアルデヒド、プロピルベンズアルデヒド、ブチルベンズアルデヒド、ペンタベンズアルデヒド、ブチルメチルベンズアルデヒド、ヒドロキシベンズアルデヒド、ジヒドロキシベンズアルデヒド、フロロメチルベンズアルデヒド等が挙げられるが、これらに特に限定されない。これらは、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。これらのなかでも、メチルベンズアルデヒド、ジメチルベンズアルデヒド、トリメチルベンズアルデヒド、エチルベンズアルデヒド、プロピルベンズアルデヒド、ブチルベンズアルデヒド、ペンタベンズアルデヒド、ブチルメチルベンズアルデヒド等を用いることが、高い耐熱性を与える観点から好ましい。 Examples of the aldehydes mentioned above include, but are not limited to, methylbenzaldehyde, dimethylbenzaldehyde, trimethylbenzaldehyde, ethylbenzaldehyde, propylbenzaldehyde, butylbenzaldehyde, pentabenzaldehyde, butylmethylbenzaldehyde, hydroxybenzaldehyde, dihydroxybenzaldehyde, and fluoromethylbenzaldehyde. These can be used individually or in combination of two or more. Among these, methylbenzaldehyde, dimethylbenzaldehyde, trimethylbenzaldehyde, ethylbenzaldehyde, propylbenzaldehyde, butylbenzaldehyde, pentabenzaldehyde, and butylmethylbenzaldehyde are preferred from the viewpoint of providing high heat resistance.

前記ケトン類としては、例えば、アセチルメチルベンゼン、アセチルジメチルベンゼン、アセチルトリメチルベンゼン、アセチルエチルベンゼン、アセチルプロピルベンゼン、アセチルブチルベンゼン、アセチルペンタベンゼン、アセチルブチルメチルベンゼン、アセチルヒドロキシベンゼン、アセチルジヒドロキシベンゼン、アセチルフロロメチルベンゼン等が挙げられるが、これらに特に限定されない。これらは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。これらのなかでも、アセチルメチルベンゼン、アセチルジメチルベンゼン、アセチルトリメチルベンゼン、アセチルエチルベンゼン、アセチルプロピルベンゼン、アセチルブチルベンゼン、アセチルペンタベンゼン、アセチルブチルメチルベンゼンを用いることが、高い耐熱性を与える観点から好ましい。 Examples of the aforementioned ketones include, but are not limited to, acetylmethylbenzene, acetyldimethylbenzene, acetyltrimethylbenzene, acetylethylbenzene, acetylpropylbenzene, acetylbutylbenzene, acetylpentabenzene, acetylbutylmethylbenzene, acetylhydroxybenzene, acetyldihydroxybenzene, and acetylfluoromethylbenzene. These can be used individually or in combination of two or more. Among these, acetylmethylbenzene, acetyldimethylbenzene, acetyltrimethylbenzene, acetylethylbenzene, acetylpropylbenzene, acetylbutylbenzene, acetylpentabenzene, and acetylbutylmethylbenzene are preferred from the viewpoint of providing high heat resistance.

前記反応に用いる触媒については、公知のものから適宜選択して用いることができ、特に限定されない。触媒としては、酸触媒や塩基触媒が好適に使用される。
このような酸触媒としては、無機酸や有機酸が広く知られている。上記酸触媒の具体例としては、塩酸、硫酸、リン酸、臭化水素酸、フッ酸等の無機酸;シュウ酸、マロン酸、こはく酸、アジピン酸、セバシン酸、クエン酸、フマル酸、マレイン酸、蟻酸、p-トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、トリフルオロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、ナフタレンジスルホン酸等の有機酸;塩化亜鉛、塩化アルミニウム、塩化鉄、三フッ化ホウ素等のルイス酸;ケイタングステン酸、リンタングステン酸、ケイモリブデン酸、リンモリブデン酸等の固体酸等が挙げられるが、これらに特に限定されない。これらのなかでも、製造上の観点から、有機酸及び固体酸が好ましく、入手の容易さや取り扱い易さ等の製造上の観点から、塩酸又は硫酸を用いることが好ましい。
このような塩基触媒としては、アミン含有触媒の例は、ピリジンおよびエチレンジアミンであり、非アミンの塩基性触媒の例は金属塩および特にカリウム塩または酢酸塩が好ましく、適している触媒としては、限定されないが、酢酸カリウム、炭酸カリウム、水酸化カリウム、酢酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウムおよび酸化マグネシウムが挙げられる。
本実施形態における非アミンの塩基触媒はすべて、例えば、EMサイエンス社(EMScience)またはアルドリッチ社(Aldrich)から市販されている。
なお、触媒については、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。また、触媒の使用量は、使用する原料及び使用する触媒の種類、さらには反応条件などに応じて適宜設定でき、特に限定されないが、反応原料100質量部に対して、0.001~100質量部であることが好ましい。
The catalyst used in the above reaction can be appropriately selected from known catalysts and is not particularly limited. Acid catalysts and base catalysts are preferably used.
Inorganic acids and organic acids are widely known as such acid catalysts. Specific examples of the above acid catalysts include inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, hydrobromic acid, and hydrofluoric acid; organic acids such as oxalic acid, malonic acid, succinic acid, adipic acid, sebacic acid, citric acid, fumaric acid, maleic acid, formic acid, p-toluenesulfonic acid, methanesulfonic acid, trifluoroacetic acid, dichloroacetic acid, trichloroacetic acid, trifluoromethanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, naphthalenesulfonic acid, and naphthalenedisulfonic acid; Lewis acids such as zinc chloride, aluminum chloride, iron chloride, and boron trifluoride; and solid acids such as silicic acid, phosphotungstic acid, silicic acid, molybdic acid, and phosphomolybdic acid, but are not particularly limited to these. Among these, organic acids and solid acids are preferred from a manufacturing standpoint, and hydrochloric acid or sulfuric acid is preferred from a manufacturing standpoint such as ease of availability and handling.
Examples of such base catalysts include pyridine and ethylenediamine as amine-containing catalysts, and metal salts, and especially potassium salts or acetate salts as non-amine basic catalysts. Suitable catalysts, though not limited to these, include potassium acetate, potassium carbonate, potassium hydroxide, sodium acetate, sodium carbonate, sodium hydroxide, and magnesium oxide.
All nonamine base catalysts used in this embodiment are commercially available from, for example, EM Science or Aldrich.
The catalyst can be used individually or in combination of two or more types. The amount of catalyst used can be appropriately set according to the raw materials used, the type of catalyst used, and the reaction conditions, and is not particularly limited, but it is preferably 0.001 to 100 parts by mass per 100 parts by mass of the reaction raw materials.

前記反応の際には、反応溶媒を用いてもよい。反応溶媒としては、用いるアルデヒド類或いはケトン類と本実施形態における樹脂との反応が進行するものであれば、特に限定されず、公知のものの中から適宜選択して用いることができるが、例えば、水、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル又はこれらの混合溶媒等が例示される。なお、溶媒は、1種を単独で、或いは2種以上を組み合わせて用いることができる。また、これらの溶媒の使用量は、使用する原料及び使用する酸触媒の種類、さらには反応条件などに応じて適宜設定できる。上記溶媒の使用量としては、特に限定されないが、反応原料100質量部に対して0~2000質量部の範囲であることが好ましい。さらに、上記反応における反応温度は、反応原料の反応性に応じて適宜選択することができる。上記反応温度としては、特に限定されないが、通常10~200℃の範囲であることが好ましい。なお、反応方法は、公知の手法を適宜選択して用いることができ、特に限定されないが、本実施形態における樹脂、アルデヒド類或いはケトン類、酸触媒を一括で仕込む方法や、アルデヒド類或いはケトン類を酸触媒存在下で滴下していく方法がある。重縮合反応終了後、得られた化合物の単離は、常法にしたがって行うことができ、特に限定されない。例えば、系内に存在する未反応原料や酸触媒等を除去するために、反応釜の温度を130~230℃にまで上昇させ、1~50mmHg程度で揮発分を除去する等の一般的手法を採ることにより、目的物である化合物を得ることができる。 A reaction solvent may be used in the above reaction. The reaction solvent is not particularly limited as long as it allows the reaction between the aldehydes or ketones used and the resin in this embodiment to proceed, and can be appropriately selected from known solvents. Examples include water, methanol, ethanol, propanol, butanol, tetrahydrofuran, dioxane, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, or mixed solvents thereof. The solvent can be used individually or in combination of two or more. The amount of these solvents used can be appropriately set depending on the type of raw materials and acid catalyst used, as well as the reaction conditions. The amount of solvent used is not particularly limited, but is preferably in the range of 0 to 2000 parts by mass per 100 parts by mass of reaction raw materials. Furthermore, the reaction temperature in the above reaction can be appropriately selected depending on the reactivity of the reaction raw materials. The reaction temperature is not particularly limited, but is usually preferably in the range of 10 to 200°C. The reaction method is not particularly limited and can be selected from known methods as appropriate. Examples include charging the resin, aldehydes or ketones, and acid catalyst all at once, or adding the aldehydes or ketones dropwise in the presence of the acid catalyst. After the polycondensation reaction is complete, the resulting compound can be isolated according to conventional methods and is not particularly limited. For example, the target compound can be obtained by raising the temperature of the reaction vessel to 130-230°C and removing volatile components at approximately 1-50 mmHg, among other general methods, to remove unreacted raw materials and acid catalyst present in the system.

本実施形態における樹脂において、各繰返し単位の数と比は、特に限定されないが、用途や下記の分子量の値を考慮して適宜調整することが好ましい。
また、本実施形態における多環ポリフェノール樹脂は、例えば、繰り返し単位(1A)及び/又は(1B)等の前述した特定の繰り返し単位のみで構成することができるが、用途に応じた性能を損なわない範囲において、他の繰り返し単位を含むものであってもよい。他の繰り返し単位には、例えば、フェノール性水酸基が縮合することにより形成されるエーテル結合を有する繰り返し単位や、ケトン構造を有する繰り返し単位等が含まれる。これら他の繰り返し単位も、繰り返し単位(1A)及び/又は(1B)と、芳香環同士で直接結合していてもよい。
例えば、本実施形態における多環ポリフェノール樹脂の総量(X)に対する繰り返し単位(1A)及び/又は(1B)の総量(Y)のモル比〔Y/X〕は、0.05~1.00とすることができ、好ましくは、0.45~1.00とすることができる。
本実施形態における樹脂の質量平均分子量は、特に限定されないが、1000~100000の範囲であることが好ましく、1000~15000であることがより好ましく、3200~12000であることがさらに好ましい。
重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)は、その用途に応じて求められる比も異なることから、特にその範囲が限定されるものではないが、より均質な分子量を有するものとして、例えば、好ましいものは3.0以下の範囲のものが挙げられ、より好ましいものは1.05以上3.0以下の範囲のものが挙げられ、特に好ましいものとして1.05以上2.0未満のものが挙げられ、耐熱性の観点から一層好ましいものとして1.05以上1.5未満のものが挙げられる。
In the resin of this embodiment, the number and ratio of each repeating unit are not particularly limited, but it is preferable to adjust them appropriately considering the application and the molecular weight values described below.
Furthermore, the polycyclic polyphenol resin in this embodiment can be composed of only the aforementioned specific repeating units, such as repeating units (1A) and/or (1B), but it may also include other repeating units as long as it does not impair the performance according to the application. Other repeating units include, for example, repeating units having ether bonds formed by the condensation of phenolic hydroxyl groups, and repeating units having a ketone structure. These other repeating units may also be directly bonded to repeating units (1A) and/or (1B) via aromatic rings.
For example, in this embodiment, the molar ratio [Y/X] of the total amount of repeating units (1A) and/or (1B) (Y) to the total amount of polycyclic polyphenol resin (X) can be 0.05 to 1.00, preferably 0.45 to 1.00.
The mass-average molecular weight of the resin in this embodiment is not particularly limited, but is preferably in the range of 1,000 to 100,000, more preferably 1,000 to 15,000, and even more preferably 3,200 to 12,000.
The ratio of weight-average molecular weight (Mw) to number-average molecular weight (Mn) (Mw/Mn) is not particularly limited in range, as the required ratio varies depending on the application. However, for materials with a more homogeneous molecular weight, for example, a preferred range is 3.0 or less, a more preferred range is 1.05 to 3.0, a particularly preferred range is 1.05 to less than 2.0, and an even more preferred range is 1.05 to less than 1.5 from the viewpoint of heat resistance.

本実施形態における多環ポリフェノール樹脂が有する繰返し単位の、該樹脂中における結合順序は、特に限定されない。例えば、式(1A)又は後述する式(1B)で表される芳香族ヒドロキシ化合物に由来するひとつの単位のみが繰り返し単位として2以上含まれるものであってもよいし、式(1A)又は式(1B)で表される芳香族ヒドロキシ化合物に由来する複数の単位が、それぞれ1以上含まれるものであってもよい。その順序もブロック共重合あるいはランダム共重合のいずれでもよい。 The bonding order of the repeating units in the polycyclic polyphenol resin in this embodiment is not particularly limited. For example, the resin may contain two or more repeating units derived from only one aromatic hydroxy compound represented by formula (1A) or formula (1B), or it may contain one or more units each derived from multiple aromatic hydroxy compounds represented by formula (1A) or formula (1B). The bonding order may also be either block copolymerization or random copolymerization.

本実施形態における多環ポリフェノール樹脂における繰り返し単位同士が直接結合する位置としては、特に限定されず、繰り返し単位が前記一般式(1A)又は式(1B)で表されるものである場合には、フェノール性水酸基及び他の置換基が結合していないいずれか一つの炭素原子がモノマー同士の直接結合に関与する。
本実施形態における多環ポリフェノール樹脂において「繰り返し単位同士が、芳香環同士の直接結合によって連結している」とは、一例として、多環ポリフェノール樹脂中の繰り返し単位(1A)同士が、一方の繰り返し単位(1A)の式中の括弧内にてアリール構造で示される芳香環上の炭素原子と、他方の繰り返し単位(1A)の式中の括弧内にてアリール構造で示される芳香族上の炭素原子とが、単結合にて、即ち、炭素原子、酸素原子、硫黄原子など他の原子を介さずに、直接結合されている態様が挙げられる。
また、本実施形態には下記の態様を含んでもよい。
(1)一方の繰り返し単位(1A)にて、Ra及びRbのいずれかがアリール基の場合(Raがアリール基を有する2n価の基である場合を含む)、当該アリール基の芳香環上の原子と、他方の繰り返し単位(1A)の式中の括弧内にてアリール構造で示される芳香環上の原子とが、単結合にて直接結合している態様。
(2)一方及び他方の繰り返し単位(1A)にて、Ra及びRbのいずれかがアリール基の場合(Raがアリール基を有する2n価の基である場合を含む)、一方及び他方の繰り返し単位(1A)間において、Ra及びRbで示されるアリール基の芳香環上の原子同士が、単結合にて直接結合している態様。
なお、本実施形態においては、上記(1)及び(2)のいずれの態様であっても、耐熱性の観点から、フェノール性水酸基を有する芳香環のいずれか一つの炭素原子が芳香環同士の直接結合に関与することが好ましい。
In this embodiment, the positions where repeating units in the polycyclic polyphenol resin are directly bonded to each other are not particularly limited. When the repeating unit is represented by the general formula (1A) or formula (1B), any one carbon atom that is not bonded to a phenolic hydroxyl group or other substituents is involved in the direct bonding between monomers.
In the polycyclic polyphenol resin of this embodiment, "the repeating units are linked by direct bonding between aromatic rings" means, as an example, that in the polycyclic polyphenol resin, the carbon atoms on the aromatic ring, which are shown as an aryl structure in parentheses in the formula of one repeating unit (1A), and the carbon atoms on the aromatic ring, which are shown as an aryl structure in parentheses in the formula of the other repeating unit (1A), are directly bonded by single bonds, that is, without the intermediary of other atoms such as carbon atoms, oxygen atoms, or sulfur atoms.
Furthermore, this embodiment may include the following aspects.
(1) In one repeating unit (1A), if either Ra or Rb is an aryl group (including the case where Ra is a 2n-valent group having an aryl group), the atom on the aromatic ring of the aryl group and the atom on the aromatic ring of the other repeating unit (1A), which is indicated by the aryl structure in parentheses in the formula, are directly bonded by a single bond.
(2) In one repeating unit (1A) and the other, if either Ra a or R b is an aryl group (including the case where Ra a is a 2n valent group having an aryl group), the atoms on the aromatic rings of the aryl groups represented by Ra a and R b are directly bonded to each other by single bonds between the one repeating unit (1A) and the other.
In this embodiment, in either embodiment (1) or (2) above, from the viewpoint of heat resistance, it is preferable that one carbon atom of the aromatic ring having a phenolic hydroxyl group is involved in the direct bonding between the aromatic rings.

[組成物]
本実施形態における組成物は、前述したレジスト下層膜形成用材料を含むものであれば特に限定されず、その他種々の成分を含むことができる。本実施形態における組成物は、例えば、前述したレジスト下層膜形成用材料と、後述する溶媒と、を含むことができ、また、当該組成物は、各種界面活性剤、各種架橋剤、各種酸発生剤、各種安定剤等を更に含有したものであってもよい。
[Composition]
The composition in this embodiment is not particularly limited as long as it contains the resist underlayer film forming material described above, and may contain various other components. For example, the composition in this embodiment may contain the resist underlayer film forming material described above and a solvent described later, and the composition may further contain various surfactants, various crosslinking agents, various acid generators, various stabilizers, etc.

(溶媒)
本実施形態の組成物において用いられる溶媒としては、上述したレジスト下層膜形成用材料が少なくとも溶解するものであれば、公知のものを適宜用いることができる。
(solvent)
As the solvent used in the composition of this embodiment, any known solvent can be used as appropriate, as long as it can at least dissolve the resist underlayer film forming material described above.

溶媒の具体例としては、特に限定されないが、例えば、国際公開第2013/024779号に記載のものが挙げられる。
使用される溶媒の具体例としては、以下に限定されないが、エチルエーテル、イソプロピルエーテル、n-ブチルエーテル、ヘキシルエーテル、2-エチルヘキシルエーテル、エチレンオキシド、1,2-プロピレンオキシド、ジオキソラン、4-メチルジオキソラン、ジオキサン、ジメチルジオキサン、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ジエチルエーテル、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-n-ヘキシルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノ-2-エチルブチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、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エチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ-n-ヘキシルエーテル、エトキシトリグリコール、テトラ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(PGME)、ジプロピレングリコールメチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフランなどのエーテル類、メタノール、エタノール、n-プロパノール、i-プロパノール、n-ブタノール、i-ブタノール、sec-ブタノール、t-ブタノール、n-ペンタノール、i-ペンタノール、2-メチルブタノール、sec-ペンタノール、t-ペンタノール、3-メトキシブタノール、n-ヘキサノール、2-メチルペンタノール、sec-ヘキサノール、2-エチルブタノール、sec-ヘプタノール、ヘプタノール-3、n-オクタノール、2-エチルヘキサノール、sec-オクタノール、ノニルアルコール、2,6-ジメチル-4-ヘプタノール、n-デカノール、sec-ウンデシルアルコール、トリメチルノニルアルコール、sec-テトラデシルアルコール、sec-ヘプタデシルアルコール、フェノール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、3,3,5-トリメチルシクロヘキサノール、ベンジルアルコール、フェニルメチルカルビノール、ジアセトンアルコール、クレゾールなどのモノアルコール類、ジエチルカーボネート、酢酸メチル、酢酸エチル、γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、酢酸n-プロピル、酢酸i-プロピル、酢酸n-ブチル、酢酸i-ブチル、酢酸sec-ブチル、酢酸n-ペンチル、酢酸sec-ペンチル、酢酸3-メトキシブチル、酢酸メチルペンチル、酢酸2-エチルブチル、酢酸2-エチルヘキシル、酢酸ベンジル、酢酸シクロヘキシル、酢酸メチルシクロヘキシル、酢酸ノニル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、酢酸エチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸エチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジ酢酸グリコール、酢酸メトキシトリグリコール、プロピオン酸エチル、プロピオン酸n-ブチル、プロピオン酸i-ペンチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル、シュウ酸ジエチル、シュウ酸ジ-n-ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸n-ブチル、乳酸n-ペンチル、マロン酸ジエチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル等のエステル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチル-n-プロピルケトン、メチル-n-ブチルケトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチル-n-ペンチルケトン、エチルブチルケトン、メチルヘキシルケトン、ジイソブチルケトン、トリメチルノナノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、2,4-ペンタンジオン、アセトニルアセトン、アセトフェノン、N-メチルピロリドン等のケトン類、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のグリコールエーテルアセテート類、N-メチルホルムアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジエチルホルムアミド、アセトアミド、N-メチルアセトアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルプロピオンアミド、N-メチルピロリドンなどの窒素化合物系溶媒、n-ヘキサン、n-ヘプタン等の脂肪族炭化水素類、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、塩化メチレン、クロロホルム等のハロゲン化炭化水素類等が挙げられる。
Specific examples of solvents are not limited to those described in International Publication No. 2013/024779.
Specific examples of solvents used include, but are not limited to, ethyl ether, isopropyl ether, n-butyl ether, hexyl ether, 2-ethylhexyl ether, ethylene oxide, 1,2-propylene oxide, dioxolane, 4-methyldioxolane, dioxane, dimethyldioxane, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol mono-n-hexyl ether, ethylene glycol monophenyl ether, ethylene glycol mono-2-ethylbutyl ether, ethylene glycol dibutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, diethylene glycol mono-n-hexyl ether, ethoxytriglycol, tetraethylene glycol dibutyl ether, propylene glycol monomethyl ether (PGME), dipropylene glycol methyl ether, Ethers such as tripropylene glycol methyl ether, propylene glycol monopropyl ether, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, methanol, ethanol, n-propanol, i-propanol, n-butanol, i-butanol, sec-butanol, t-butanol, n-pentanol, i-pentanol, 2-methylbutanol, sec-pentanol, t-pentanol, 3-methoxybutanol, n-hexanol, 2-methylpentanol, sec-hexanol, 2-ethylbutanol, sec-heptanol Nonyl alcohol, heptanol-3, n-octanol, 2-ethylhexanol, sec-octanol, nonyl alcohol, 2,6-dimethyl-4-heptanol, n-decanol, sec-undecyl alcohol, trimethylnonyl alcohol, sec-tetradecyl alcohol, sec-heptadecyl alcohol, phenol, cyclohexanol, methylcyclohexanol, 3,3,5-trimethylcyclohexanol, benzyl alcohol, phenylmethylcarbinol, diacetone alcohol, cresol and other monoalcohols, diethyl carbohydrate Ponate, methyl acetate, ethyl acetate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, n-propyl acetate, i-propyl acetate, n-butyl acetate, i-butyl acetate, sec-butyl acetate, n-pentyl acetate, sec-pentyl acetate, 3-methoxybutyl acetate, methylpentyl acetate, 2-ethylbutyl acetate, 2-ethylhexyl acetate, benzyl acetate, cyclohexyl acetate, methylcyclohexyl acetate, nonyl acetate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene acetate Esters such as glycol monomethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, glycol diacetate, methoxytriglycol acetate, ethyl propionate, n-butyl propionate, i-pentyl propionate, methyl methoxypropionate, ethyl ethoxypropionate, diethyl oxalate, di-n-butyl oxalate, methyl lactate, ethyl lactate, n-butyl lactate, n-pentyl lactate, diethyl malonate, dimethyl phthalate, and diethyl phthalate. Ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl-n-propyl ketone, methyl-n-butyl ketone, diethyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl-n-pentyl ketone, ethyl butyl ketone, methylhexyl ketone, diisobutyl ketone, trimethylnonanone, cyclohexanone, methylcyclohexanone, 2,4-pentanedione, acetonylacetone, acetophenone, N-methylpyrrolidone, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, propylene glycol monomethyl Examples include glycol ether acetates such as propylene glycol monoethyl ether acetate (PGMEA), nitrogen compound solvents such as N-methylformamide, N,N-dimethylformamide, N,N-diethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N,N-dimethylacetamide, N-methylpropionamide, and N-methylpyrrolidone, aliphatic hydrocarbons such as n-hexane and n-heptane, aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene, and halogenated hydrocarbons such as methylene chloride and chloroform.

これらの中でも、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルイソブチルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、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)、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、ヒドロキシイソ酪酸メチル、アニソールが好ましい。これらの溶媒はそれぞれ単独で用いることもできるし、また2種以上を混合して用いることもできる。作業性や仕込み量の管理のし易さの点で好ましい。 Among these, ethyl acetate, butyl acetate, methyl isobutyl ketone, propylene glycol monomethyl ether (PGME), propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), cyclopentanone, cyclohexanone, methyl hydroxyisobutyrate, and anisole are preferred. These solvents can be used individually or in combination of two or more. This is preferable in terms of ease of use and control of the amount of preparation.

上述した溶媒は、1種を単独で、或いは2種以上を組み合わせて用いることができる。 The solvents mentioned above can be used individually or in combination of two or more.

溶媒の含有量は、特に限定されないが、溶解性及び製膜上の観点から、本実施形態におけるレジスト下層膜形成用材料100質量部に対して、100~10,000質量部であることが好ましく、200~5,000質量部であることがより好ましく、200~1,000質量部であることがさらに好ましい。 The solvent content is not particularly limited, but from the viewpoint of solubility and film formation, it is preferably 100 to 10,000 parts by mass, more preferably 200 to 5,000 parts by mass, and even more preferably 200 to 1,000 parts by mass, per 100 parts by mass of the resist underlayer film forming material in this embodiment.

本実施形態におけるレジスト下層膜形成用材料の含有量としては、塗布性及び品質安定性の点から、組成物中、1~100質量%であることが好ましく、10~100質量%であることがより好ましく、50~100質量%であることがさらに好ましく、100質量%であることが特に好ましい。 In this embodiment, the content of the resist underlayer film forming material is preferably 1 to 100% by mass, more preferably 10 to 100% by mass, even more preferably 50 to 100% by mass, and particularly preferably 100% by mass, from the viewpoint of coatability and quality stability.

本実施形態における組成物が溶媒を含む場合、本実施形態におけるレジスト下層膜形成用材料の含有量は、特に限定されないが、溶媒を含む総量100質量部に対して、1~33質量部であることが好ましく、より好ましくは2~25質量部、さらに好ましくは3~20質量部である。 When the composition in this embodiment contains a solvent, the content of the resist underlayer film forming material in this embodiment is not particularly limited, but is preferably 1 to 33 parts by mass, more preferably 2 to 25 parts by mass, and even more preferably 3 to 20 parts by mass, per 100 parts by mass of the total amount including the solvent.

本実施形態における組成物は、湿式プロセスへの適用が可能であり、耐熱性及びエッチング耐性に優れる。さらに、本実施形態における組成物は本実施形態におけるレジスト下層膜形成用材料を含むため、後述する予備熱処理工程及び熱処理工程を実施することで、高温ベーク時の膜の劣化が抑制され、酸素プラズマエッチング等に対するエッチング耐性にも優れた下層膜を形成することができる。さらに、本実施形態における組成物はレジスト層との密着性にも優れる傾向にあるため、優れたレジストパターンが得られる傾向にある。なお、本実施形態における組成物は、本実施形態の所望の効果が損なわれない範囲において、既に知られているリソグラフィー用下層膜形成材料等を含んでいてもよい。 The composition in this embodiment is applicable to wet processes and exhibits excellent heat resistance and etching resistance. Furthermore, because the composition in this embodiment includes the resist underlayer film forming material, by performing the pre-heat treatment and heat treatment steps described later, film degradation during high-temperature baking is suppressed, and an underlayer film with excellent etching resistance to oxygen plasma etching and the like can be formed. Moreover, the composition in this embodiment tends to have excellent adhesion to the resist layer, resulting in a tendency to obtain excellent resist patterns. Note that the composition in this embodiment may also include already known lithography underlayer film forming materials, etc., to the extent that the desired effects of this embodiment are not impaired.

(架橋剤)
本実施形態における組成物は、インターミキシングを抑制する等の観点から、必要に応じて架橋剤を含有していてもよい。本実施形態で使用可能な架橋剤としては、特に限定されないが、例えば、国際公開第2013/024778号、国際公開第2013/024779号や国際公開第2018/016614号に記載のものを用いることができる。なお、本実施形態において、架橋剤は、単独で又は2種以上を使用することができる。
(Crosslinking agent)
The composition in this embodiment may contain a crosslinking agent as needed, from the viewpoint of suppressing intermixing, etc. The crosslinking agent that can be used in this embodiment is not particularly limited, but for example, those described in International Publication No. 2013/024778, International Publication No. 2013/024779, and International Publication No. 2018/016614 can be used. In this embodiment, the crosslinking agent can be used alone or in combination of two or more.

本実施形態で使用可能な架橋剤の具体例としては、例えば、フェノール化合物(本実施形態における多環ポリフェノール樹脂を除く)、エポキシ化合物、シアネート化合物、アミノ化合物、ベンゾオキサジン化合物、アクリレート化合物、メラミン化合物、グアナミン化合物、グリコールウリル化合物、ウレア化合物、イソシアネート化合物、アジド化合物等が挙げられるが、これらに特に限定されない。これらの架橋剤は、1種を単独で、或いは2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でもベンゾオキサジン化合物、エポキシ化合物又はシアネート化合物が好ましく、エッチング耐性向上の観点から、ベンゾオキサジン化合物がより好ましい。また良好な反応性を有する点から、メラミン化合物、及びウレア化合物がより好ましい。メラミン化合物としては、例えば、式(a)で表される化合物(ニカラックMW-100LM(商品名)、(株)三和ケミカル製)、及び式(b)で表される化合物(ニカラックMX270(商品名)、(株)三和ケミカル製)が挙げられる。
Specific examples of crosslinking agents usable in this embodiment include, but are not limited to, phenol compounds (excluding polycyclic polyphenol resins in this embodiment), epoxy compounds, cyanate compounds, amino compounds, benzoxazine compounds, acrylate compounds, melamine compounds, guanamine compounds, glycoluryl compounds, urea compounds, isocyanate compounds, and azide compounds. These crosslinking agents can be used individually or in combination of two or more. Among these, benzoxazine compounds, epoxy compounds, or cyanate compounds are preferred, and benzoxazine compounds are more preferred from the viewpoint of improving etching resistance. Melamine compounds and urea compounds are more preferred from the viewpoint of having good reactivity. Examples of melamine compounds include the compound represented by formula (a) (Nicalac MW-100LM (trade name), manufactured by Sanwa Chemical Co., Ltd.) and the compound represented by formula (b) (Nicalac MX270 (trade name), manufactured by Sanwa Chemical Co., Ltd.).

前記フェノール化合物としては、公知のものが使用でき、特に限定されないが、耐熱性及び溶解性の点から、アラルキル型フェノール樹脂が好ましい。 The phenol compound can be any known compound and is not particularly limited; however, from the viewpoint of heat resistance and solubility, aralkyl-type phenolic resins are preferred.

前記エポキシ化合物としては、公知のものが使用でき、特に限定されないが、好ましくは、耐熱性と溶解性という点から、フェノールアラルキル樹脂類、ビフェニルアラルキル樹脂類から得られるエポキシ樹脂等の常温で固体状エポキシ樹脂である。 The epoxy compound can be any known compound and is not particularly limited, but preferably, from the viewpoint of heat resistance and solubility, it is a solid epoxy resin at room temperature, such as epoxy resins obtained from phenol aralkyl resins or biphenyl aralkyl resins.

前記シアネート化合物としては、1分子中に2個以上のシアネート基を有する化合物であれば特に制限なく、公知のものを使用することができる。本実施形態において、好ましいシアネート化合物としては、1分子中に2個以上の水酸基を有する化合物の水酸基をシアネート基に置換した構造のものが挙げられる。また、シアネート化合物は、芳香族基を有するものが好ましく、シアネート基が芳香族基に直結した構造のものを好適に使用することができる。このようなシアネート化合物としては、特に限定されないが、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールM、ビスフェノールP、ビスフェノールE、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ジシクロペンタジエンノボラック樹脂、テトラメチルビスフェノールF、ビスフェノールAノボラック樹脂、臭素化ビスフェノールA、臭素化フェノールノボラック樹脂、3官能フェノール、4官能フェノール、ナフタレン型フェノール、ビフェニル型フェノール、フェノールアラルキル樹脂、ビフェニルアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂、ジシクロペンタジエンアラルキル樹脂、脂環式フェノール、リン含有フェノール等の水酸基をシアネート基に置換した構造のものが挙げられる。また、前記したシアネート化合物は、モノマー、オリゴマー及び樹脂のいずれの形態であってもよい。 The cyanate compound is not particularly limited as long as it has two or more cyanate groups in one molecule; known compounds can be used. In this embodiment, preferred cyanate compounds include those in which the hydroxyl groups of a compound having two or more hydroxyl groups in one molecule are substituted with cyanate groups. Furthermore, cyanate compounds having aromatic groups are preferred, and those in which the cyanate group is directly bonded to the aromatic group can be suitably used. Such cyanate compounds are not particularly limited, but examples include those with structures in which hydroxyl groups are substituted with cyanate groups, such as bisphenol A, bisphenol F, bisphenol M, bisphenol P, bisphenol E, phenol novolac resin, cresol novolac resin, dicyclopentadiene novolac resin, tetramethylbisphenol F, bisphenol A novolac resin, brominated bisphenol A, brominated phenol novolac resin, trifunctional phenol, tetrafunctional phenol, naphthalene-type phenol, biphenyl-type phenol, phenol aralkyl resin, biphenyl aralkyl resin, naphthol aralkyl resin, dicyclopentadiene aralkyl resin, alicyclic phenol, and phosphorus-containing phenol. Furthermore, the aforementioned cyanate compounds may be in the form of monomers, oligomers, or resins.

前記アミノ化合物としては、公知のものが使用でき、特に限定されないが、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノジフェニルプロパン、4,4’-ジアミノジフェニルエーテルが耐熱性と原料入手性の観点から好ましい。 The amino compound can be any known compound and is not particularly limited, but 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenylpropane, and 4,4'-diaminodiphenyl ether are preferred from the viewpoint of heat resistance and raw material availability.

前記ベンゾオキサジン化合物としては、公知のものが使用でき、特に限定されないが、二官能性ジアミン類と単官能フェノール類から得られるP-d型ベンゾオキサジンが耐熱性の観点から好ましい。 The benzoxazine compound can be any known compound and is not particularly limited; however, P-d type benzoxazines obtained from bifunctional diamines and monofunctional phenols are preferred from the viewpoint of heat resistance.

前記メラミン化合物としては、公知のものが使用でき、特に限定されないが、ヘキサメチロールメラミン、ヘキサメトキシメチルメラミン、ヘキサメチロールメラミンの1~6個のメチロール基がメトキシメチル化した化合物又はその混合物が原料入手性の観点から好ましい。 The melamine compound can be any known compound and is not particularly limited, but hexamethylol melamine, hexamethoxymethyl melamine, compounds in which 1 to 6 methylol groups of hexamethylol melamine are methoxymethylated, or mixtures thereof are preferred from the viewpoint of raw material availability.

前記グアナミン化合物としては、公知のものが使用でき、特に限定されないが、テトラメチロールグアナミン、テトラメトキシメチルグアナミン、テトラメチロールグアナミンの1~4個のメチロール基がメトキシメチル化した化合物又はその混合物が耐熱性の観点から好ましい。 The guanamine compound can be any known compound and is not particularly limited, but tetramethylolguanamine, tetramethoxymethylguanamine, compounds in which one to four methylol groups of tetramethylolguanamine are methoxymethylated, or mixtures thereof are preferred from the viewpoint of heat resistance.

前記グリコールウリル化合物としては、公知のものが使用でき、特に限定されないが、テトラメチロールグリコールウリル、テトラメトキシグリコールウリルが耐熱性およびエッチング耐性の観点から好ましい。 The glycoluryl compound can be any known compound and is not particularly limited, but tetramethylol glycoluryl and tetramethoxyglycoluryl are preferred from the viewpoint of heat resistance and etching resistance.

前記ウレア化合物としては、公知のものが使用でき、特に限定されないが、テトラメチルウレア、テトラメトキシメチルウレアが耐熱性の観点から好ましい。 The urea compound can be any known compound and is not particularly limited, but tetramethylurea and tetramethoxymethylurea are preferred from the viewpoint of heat resistance.

また、本実施形態において、架橋性向上の観点から、少なくとも1つのアリル基を有する架橋剤を用いてもよい。中でも、2,2-ビス(3-アリル-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2,2-ビス(3-アリル-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(3-アリル-4-ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(3-アリル-4-ヒドロキシフェニル)スルフィド、ビス(3-アリル-4-ヒドロキシフェニル)エ-テル等のアリルフェノール類が好ましい。 Furthermore, in this embodiment, from the viewpoint of improving crosslinkability, a crosslinking agent having at least one allyl group may be used. Among these, allylphenols such as 2,2-bis(3-allyl-4-hydroxyphenyl)propane, 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2,2-bis(3-allyl-4-hydroxyphenyl)propane, bis(3-allyl-4-hydroxyphenyl)sulfone, bis(3-allyl-4-hydroxyphenyl)sulfide, and bis(3-allyl-4-hydroxyphenyl)ether are preferred.

本実施形態における組成物において、架橋剤の含有量は、特に限定されないが、本実施形態における多環ポリフェノール樹脂100質量部に対して、5~50質量部であることが好ましく、より好ましくは10~40質量部である。上記の好ましい範囲にすることで、レジスト層とのミキシング現象の発生が抑制される傾向にあり、また、反射防止効果が高められ、架橋後の膜形成性が高められる傾向にある。 In the composition of this embodiment, the content of the crosslinking agent is not particularly limited, but it is preferably 5 to 50 parts by mass, and more preferably 10 to 40 parts by mass, per 100 parts by mass of the polycyclic polyphenol resin in this embodiment. By using the above preferred range, the occurrence of mixing with the resist layer tends to be suppressed, the anti-reflective effect is enhanced, and the film formation after crosslinking tends to be improved.

(架橋促進剤)
本実施形態における組成物には、必要に応じて架橋、硬化反応を促進させるための架橋促進剤を用いることができる。
(Crosslinking accelerator)
The composition in this embodiment may optionally contain a crosslinking accelerator to promote the crosslinking and curing reactions.

前記架橋促進剤としては、架橋、硬化反応を促進させるものであれば、特に限定されないが、例えば、アミン類、イミダゾール類、有機ホスフィン類、ルイス酸等が挙げられる。これらの架橋促進剤は、1種を単独で、或いは2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でもイミダゾール類又は有機ホスフィン類が好ましく、架橋温度の低温化の観点から、イミダゾール類がより好ましい。 The aforementioned crosslinking accelerator is not particularly limited as long as it promotes the crosslinking and curing reactions, but examples include amines, imidazoles, organophosphines, and Lewis acids. These crosslinking accelerators can be used individually or in combination of two or more. Among these, imidazoles or organophosphines are preferred, and from the viewpoint of lowering the crosslinking temperature, imidazoles are more preferred.

前記架橋促進剤としては、公知のものが使用でき、特に限定されないが、例えば、国際公開2018/016614号に記載のものが挙げられる。耐熱性および硬化促進の観点から、特に2-メチルイミダゾール、2-フェニルイミダゾール、2-エチル-4-メチルイミダゾールが好ましい。 The aforementioned crosslinking accelerator can be any known agent and is not particularly limited, but examples include those described in International Publication No. 2018/016614. From the viewpoint of heat resistance and curing acceleration, 2-methylimidazole, 2-phenylimidazole, and 2-ethyl-4-methylimidazole are particularly preferred.

架橋促進剤の含有量としては、通常、組成物の合計質量100質量部とした場合に100質量部とした場合に、好ましくは0.1~10質量部であり、より好ましくは、制御のし易さ及び経済性の観点から0.1~5質量部であり、さらに好ましくは0.1~3質量部である The crosslinking accelerator content is typically preferably 0.1 to 10 parts by mass, more preferably 0.1 to 5 parts by mass, and even more preferably 0.1 to 3 parts by mass, based on a total mass of 100 parts by mass of the composition.

(ラジカル重合開始剤)
本実施形態における組成物には、必要に応じてラジカル重合開始剤を配合することができる。ラジカル重合開始剤としては、光によりラジカル重合を開始させる光重合開始剤であってもよいし、熱によりラジカル重合を開始させる熱重合開始剤であってもよい。ラジカル重合開始剤としては、例えば、ケトン系光重合開始剤、有機過酸化物系重合開始剤及びアゾ系重合開始剤からなる群より選ばれる少なくとも1種とすることができる。
(Radical polymerization initiator)
The composition in this embodiment may optionally contain a radical polymerization initiator. The radical polymerization initiator may be a photopolymerization initiator that initiates radical polymerization by light, or a thermal polymerization initiator that initiates radical polymerization by heat. The radical polymerization initiator may be at least one selected from the group consisting of, for example, ketone-based photopolymerization initiators, organic peroxide-based polymerization initiators, and azo-based polymerization initiators.

このようなラジカル重合開始剤としては、特に制限されず、従来用いられているものを適宜採用することができる。例えば、国際公開2018/016614号に記載のものが挙げられる。これらの中でも特に好ましくは、原料入手性および保存安定性の観点からジクミルパーオキサイド、2,5-ジメチル-2,5-ビス(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン、t-ブチルクミルパーオキサイドである。 Such radical polymerization initiators are not particularly limited, and conventionally used ones can be appropriately employed. For example, those described in International Publication 2018/016614 can be cited. Among these, dicumyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-bis(t-butylperoxy)hexane, and t-butylcumyl peroxide are particularly preferred from the viewpoint of raw material availability and storage stability.

本実施形態に用いるラジカル重合開始剤としては、これらのうちの1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよく、他の公知の重合開始剤をさらに組み合わせて用いてもよい。 The radical polymerization initiators used in this embodiment may be one of these used alone, or two or more used in combination, or they may be used in combination with other known polymerization initiators.

(酸発生剤)
本実施形態における組成物は、熱による架橋反応をさらに促進させるなどの観点から、必要に応じて酸発生剤を含有していてもよい。酸発生剤としては、熱分解によって酸を発生するもの、光照射によって酸を発生するものなどが知られているが、いずれのものも使用することができる。
(Acid generator)
The composition in this embodiment may contain an acid generator as needed, from the viewpoint of further promoting the thermal crosslinking reaction. Known acid generators include those that generate acid by thermal decomposition and those that generate acid by light irradiation, and any of these can be used.

酸発生剤としては、特に限定されないが、例えば、国際公開第2013/024779号に記載のものを用いることができる。なお、本実施形態において、酸発生剤は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。 The acid generator is not particularly limited, but for example, one described in International Publication No. 2013/024779 can be used. In this embodiment, the acid generator can be used alone or in combination of two or more types.

本実施形態における組成物において、酸発生剤の含有量は、特に限定されないが、本実施形態における多環ポリフェノール樹脂100質量部に対して、0.1~50質量部であることが好ましく、より好ましくは0.5~40質量部である。上記の好ましい範囲にすることで、酸発生量が多くなって架橋反応が高められる傾向にあり、また、レジスト層とのミキシング現象の発生が抑制される傾向にある。 In the composition of this embodiment, the content of the acid generator is not particularly limited, but it is preferably 0.1 to 50 parts by mass, and more preferably 0.5 to 40 parts by mass, per 100 parts by mass of the polycyclic polyphenol resin in this embodiment. By setting the content within this preferred range, the amount of acid generated tends to increase, thereby enhancing the crosslinking reaction, and the occurrence of mixing with the resist layer tends to be suppressed.

(塩基性化合物)
さらに、本実施形態における組成物は、保存安定性を向上させる等の観点から、塩基性化合物を含有していてもよい。
(Basic compounds)
Furthermore, the composition in this embodiment may contain a basic compound, for example, to improve storage stability.

塩基性化合物は、酸発生剤より微量に発生した酸が架橋反応を進行させるのを防ぐための、酸に対するクエンチャーの役割を果たす。このような塩基性化合物としては、例えば、第一級、第二級又は第三級の脂肪族アミン類、混成アミン類、芳香族アミン類、複素環アミン類、カルボキシ基を有する含窒素化合物、スルホニル基を有する含窒素化合物、水酸基を有する含窒素化合物、ヒドロキシフェニル基を有する含窒素化合物、アルコール性含窒素化合物、アミド誘導体、イミド誘導体等が挙げられるが、これらに特に限定されない。 Basic compounds act as quenchers against acid, preventing trace amounts of acid generated by the acid generator from advancing the crosslinking reaction. Examples of such basic compounds include, but are not limited to, primary, secondary, or tertiary aliphatic amines, hybrid amines, aromatic amines, heterocyclic amines, nitrogen-containing compounds having carboxyl groups, nitrogen-containing compounds having sulfonyl groups, nitrogen-containing compounds having hydroxyl groups, nitrogen-containing compounds having hydroxyphenyl groups, alcoholic nitrogen-containing compounds, amide derivatives, and imide derivatives.

本実施形態において用いられる塩基性化合物としては、特に限定されないが、例えば、国際公開第2013/024779号に記載のものを用いることができる。なお、本実施形態において、塩基性化合物は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。 The basic compound used in this embodiment is not particularly limited, but for example, those described in International Publication No. 2013/024779 can be used. In this embodiment, the basic compound can be used alone or in combination of two or more.

本実施形態における組成物において、塩基性化合物の含有量は、特に限定されないが、本実施形態における多環ポリフェノール樹脂100質量部に対して、0.001~2質量部であることが好ましく、より好ましくは0.01~1質量部である。上記の好ましい範囲にすることで、架橋反応を過度に損なうことなく保存安定性が高められる傾向にある。 In the composition of this embodiment, the content of the basic compound is not particularly limited, but it is preferably 0.001 to 2 parts by mass, and more preferably 0.01 to 1 part by mass, per 100 parts by mass of the polycyclic polyphenol resin in this embodiment. By keeping it within this preferred range, storage stability tends to be improved without excessively impairing the crosslinking reaction.

(その他の添加剤)
また、本実施形態における組成物は、熱硬化性の付与や吸光度をコントロールする目的で、他の樹脂及び/又は化合物を含有していてもよい。このような他の樹脂及び/又は化合物としては、例えば、ナフトール樹脂、キシレン樹脂ナフトール変性樹脂、ナフタレン樹脂のフェノール変性樹脂、ポリヒドロキシスチレン、ジシクロペンタジエン樹脂、(メタ)アクリレート、ジメタクリレート、トリメタクリレート、テトラメタクリレート、ビニルナフタレン、ポリアセナフチレンなどのナフタレン環、フェナントレンキノン、フルオレンなどのビフェニル環、チオフェン、インデンなどのヘテロ原子を有する複素環を含む樹脂や芳香族環を含まない樹脂;ロジン系樹脂、シクロデキストリン、アダマンタン(ポリ)オール、トリシクロデカン(ポリ)オール及びそれらの誘導体等の脂環構造を含む樹脂又は化合物等が挙げられるが、これらに特に限定されない。さらに、本実施形態の組成物は、公知の添加剤を含有していてもよい。上記公知の添加剤としては、以下に限定されないが、例えば、紫外線吸収剤、界面活性剤、着色剤、ノニオン系界面活性剤等が挙げられる。
(Other additives)
Furthermore, the composition in this embodiment may contain other resins and/or compounds for the purpose of imparting thermosetting properties or controlling absorbance. Examples of such other resins and/or compounds include, but are not limited to, naphthol resins, xylene resin naphthol-modified resins, phenol-modified resins of naphthalene resins, polyhydroxystyrene, dicyclopentadiene resins, (meth)acrylate, dimethacrylate, trimethacrylate, tetramethacrylate, resins containing heterocyclic rings such as vinylnaphthalene, polyacenaphthylene, biphenyl rings such as phenanthrenequinone and fluorene, thiophene, indene, etc., or resins that do not contain aromatic rings; rosin-based resins, cyclodextrins, adamantane(poly)ol, tricyclodecane(poly)ol and their derivatives, etc., or resins or compounds containing alicyclic structures.

[塗布工程]
本実施形態に係るレジスト下層膜の形成方法において実施される塗布工程では、上述した芳香族化合物又はその樹脂からなる群より選択されるレジスト下層膜形成用材料を含む組成物を基板上に塗布する。
[Coating process]
In the coating step performed in the resist underlayer film formation method according to this embodiment, a composition containing a resist underlayer film forming material selected from the group consisting of the above-mentioned aromatic compounds or resins thereof is coated onto a substrate.

本実施形態において使用し得る基板は特に限定されないが、例えば、酸化珪素膜、窒化珪素膜又は酸化窒化珪素膜が形成されたシリコン等の半導体基板、窒化珪素基板、石英基板、ガラス基板(無アルカリガラス、低アルカリガラス及び結晶化ガラスを含む。)、ITO膜が形成されたガラス基板等が挙げられる。塗布工程における塗布の要領としても特に限定されず、例えば、前述した基板の上に、スピナー、コーター等の適当な塗布方法により、本実施形態における組成物を塗布することができる。 The substrates that can be used in this embodiment are not particularly limited, but examples include semiconductor substrates such as silicon on which a silicon oxide film, silicon nitride film, or silicon oxidiznitride film is formed, silicon nitride substrates, quartz substrates, glass substrates (including alkali-free glass, low-alkali glass, and crystallized glass), and glass substrates on which an ITO film is formed. The coating procedure in the coating process is also not particularly limited; for example, the composition in this embodiment can be applied to the aforementioned substrates using an appropriate coating method such as a spinner or coater.

[予備熱処理工程]
本実施形態に係るレジスト下層膜の形成方法において実施される予備熱処理工程では、上述のとおり塗布された組成物を50℃以上300℃以下で加熱する。すなわち、本実施形態における組成物が塗布された基板を所定温度で加熱することにより硬化反応が生じ、レジスト下層膜前駆体が形成される。
[Preheat treatment process]
In the preheating step performed in the resist underlayer film formation method according to this embodiment, the coated composition is heated to a temperature of 50°C to 300°C as described above. That is, a curing reaction occurs when the substrate coated with the composition in this embodiment is heated to a predetermined temperature, and a resist underlayer film precursor is formed.

予備熱処理工程における加熱手段としては特に限定されないが、例えば、ホットプレート等を用いることができる。その際の加熱条件としては、50℃以上300℃以下であり、50℃以上250℃以下であることが好ましく、50℃以上200℃以下であることがより好ましい。予備熱処理工程においては、300℃以下の温度で加熱することにより、空気雰囲気下においても、レジスト下層膜形成用材料の過度な酸化を抑制しつつ、硬化による膜の耐熱性を向上させることが可能となる。そのため、後続する熱処理工程での膜の酸化や分解を回避しつつ、脱水や脱水素による炭化を促進させることができるため、炭素濃度の高く、エッチング耐性の優れたレジスト下層膜を形成することができる。 The heating method in the preheat treatment process is not particularly limited, but for example, a hot plate can be used. The heating conditions are preferably 50°C to 300°C, more preferably 50°C to 250°C, and more preferably 50°C to 200°C. By heating at a temperature of 300°C or lower in the preheat treatment process, it is possible to suppress excessive oxidation of the resist underlayer film formation material even in an air atmosphere, while improving the heat resistance of the film due to curing. Therefore, by avoiding oxidation and decomposition of the film in subsequent heat treatment processes, carbonization by dehydration and dehydrogenation can be promoted, resulting in the formation of a resist underlayer film with a high carbon concentration and excellent etching resistance.

予備熱処理工程における加熱時間としては、15秒以上であることが好ましく、30秒以上がより好ましく、45秒以上がさらに好ましい。また、上記加熱時間としては、20分以下であることが好ましく、1,200秒以下がより好ましく、600秒以下がさらに好ましく、300秒がよりさらに好ましい。 The heating time in the preheat treatment step is preferably 15 seconds or more, more preferably 30 seconds or more, and even more preferably 45 seconds or more. Furthermore, the heating time is preferably 20 minutes or less, more preferably 1,200 seconds or less, even more preferably 600 seconds or less, and even more preferably 300 seconds.

予備熱処理工程における雰囲気としては、好ましくは窒素、アルゴン又はそれらの混合物が存在する不活性ガス雰囲気であることが好ましい。ここで、予備熱処理工程における酸素濃度としては、20%未満であることが好ましく、より好ましくは5%未満である。なお、本明細書中、酸素濃度は体積基準として特定する。 The atmosphere in the preheat treatment process is preferably an inert gas atmosphere containing nitrogen, argon, or a mixture thereof. Here, the oxygen concentration in the preheat treatment process is preferably less than 20%, and more preferably less than 5%. In this specification, the oxygen concentration is specified on a volume basis.

[熱処理工程]
本実施形態に係るレジスト下層膜の形成方法において実施される熱処理工程は、上述の予備熱処理工程の後に実施される。本実施形態における熱処理工程では、酸素濃度が5%未満の不活性ガス雰囲気下で400℃以上800℃未満の温度で加熱する。
熱処理工程では、酸素濃度5.0%未満の低酸素濃度雰囲気下で行われ、かつ、加熱温度としては、下層膜が熱分解しない程度の温度条件としているため、過度な酸化を抑制しつつ膜の硬化反応を進めることができ熱分解温度を向上させることができ、空気中でベークする場合よりもベーク温度の上限値を高く設定することができる。加熱温度が400℃未満及び800℃以上の場合、レジスト下層膜として必要な特性が発現しないおそれがある。また、下層膜が熱分解しない温度範囲で、ベーク温度が高いほど形成される膜の密度を高くすることができる。
上述した観点から、熱処理工程における加熱温度としては、450℃以上が好ましく、500℃以上がより好ましく、550℃以上がさらに好ましい。また、上記加熱温度は、650℃以下が好ましく、600℃以下がより好ましい。
[Heat treatment process]
The heat treatment step performed in the resist underlayer film formation method according to this embodiment is carried out after the preheat treatment step described above. In the heat treatment step in this embodiment, heating is performed at a temperature of 400°C or higher and less than 800°C in an inert gas atmosphere with an oxygen concentration of less than 5%.
In the heat treatment process, the process is carried out in a low-oxygen atmosphere with an oxygen concentration of less than 5.0%, and the heating temperature is set to a temperature that does not cause thermal decomposition of the underlying film. This allows the hardening reaction of the film to proceed while suppressing excessive oxidation, thereby improving the thermal decomposition temperature and allowing the upper limit of the bake temperature to be set higher than when baking in air. If the heating temperature is below 400°C or above 800°C, the necessary properties of the resist underlying film may not be exhibited. Furthermore, within the temperature range in which the underlying film does not thermal decompose, a higher bake temperature can be achieved to increase the density of the formed film.
From the above viewpoint, the heating temperature in the heat treatment process is preferably 450°C or higher, more preferably 500°C or higher, and even more preferably 550°C or higher. Furthermore, the heating temperature is preferably 650°C or lower, and more preferably 600°C or lower.

熱処理工程における加熱時間としては、15秒以上20分以下であることが好ましい。上記加熱時間は、30秒以上がより好ましく、45秒以上がさらに好ましい。また、上記加熱時間は、1,200秒以下がより好ましく、600秒以下がさらに好ましく、300秒以下がよりさらに好ましい。 The heating time in the heat treatment process is preferably 15 seconds to 20 minutes. More preferably, the heating time is 30 seconds or more, and even more preferably 45 seconds or more. Furthermore, the heating time is more preferably 1,200 seconds or less, even more preferably 600 seconds or less, and even more preferably 300 seconds or less.

熱処理工程における酸素濃度としては、10.0%未満であり、5.0%以下が好ましく、1.0%以下がより好ましく、0.1%以下がさらに好ましい。加熱時の酸素濃度が高い場合、レジスト下層膜の酸化が進行し、レジスト下層膜として必要な特性が発現できないおそれがある。 The oxygen concentration during the heat treatment process should be less than 10.0%, preferably 5.0% or less, more preferably 1.0% or less, and even more preferably 0.1% or less. If the oxygen concentration during heating is high, oxidation of the resist underlayer film may progress, potentially preventing the resist underlayer film from exhibiting the necessary properties.

なお、本実施形態においては、上記の熱処理工程を経てレジスト下層膜を形成するが、本実施形態における組成物が感光性の酸発生剤を含有する場合にあっては、露光と加熱とを組み合わせることにより硬化を促進させてレジスト下層膜を形成することもできる。この露光に用いられる放射線としては、感放射線性酸発生剤の種類に応じ、可視光線、紫外線、遠紫外線、X線、γ線等の電磁波;電子線、分子線、イオンビーム等の粒子線から適宜選択される。 In this embodiment, the resist underlayer film is formed through the heat treatment process described above. However, if the composition in this embodiment contains a photosensitive acid generator, the curing process can be accelerated by combining exposure and heating to form the resist underlayer film. The radiation used for this exposure can be appropriately selected from electromagnetic waves such as visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, X-rays, and gamma rays, or particle beams such as electron beams, molecular beams, and ion beams, depending on the type of photosensitive acid generator.

形成されるレジスト下層膜の平均厚みの下限としては、0.05μmが好ましく、0.1μmがより好ましく、0.2μmがさらに好ましい。上記平均厚みの上限としては、5μmが好ましく、3μmがより好ましく、2μmがさらに好ましい。 The lower limit of the average thickness of the resist underlayer film formed is preferably 0.05 μm, more preferably 0.1 μm, and even more preferably 0.2 μm. The upper limit of the average thickness is preferably 5 μm, more preferably 3 μm, and even more preferably 2 μm.

<パターン形成方法>
本実施形態に係るパターン形成方法は、本実施形態に係るレジスト下層膜の形成方法により、前記基板上に前記レジスト下層膜を形成する工程(i)と、珪素原子を含有する中間層形成用組成物を前記レジスト下層膜上に塗布し、ベークすることにより珪素含有中間層を形成する工程(ii)と、前記珪素含有中間層上にレジスト膜を形成する工程(iii)と、前記レジスト膜に対し少なくとも露光及び現像してレジストパターンを形成する工程(iv)と、前記レジストパターンをマスクとして、フルオロカーボンを含むガスを用いて前記珪素含有中間層をドライエッチングする工程(v)と、を含む。このように構成されているため、本実施形態に係るパターン形成方法によれば、形状の良好なパターンを形成することができる。すなわち、パターンのさらなる微細化が進む半導体デバイスの多層レジストプロセスを用いたパターン形成に好ましく適用することができる。なお、工程(ii)~工程(v)の実施要領や各工程で用いる材料等については、例えば、特開2020-30227号公報等に記載された公知のものを採用することができる。
<Pattern Formation Method>
The pattern formation method according to this embodiment includes the steps of: (i) forming a resist underlayer film on a substrate using the resist underlayer film formation method according to this embodiment; (ii) forming a silicon-containing intermediate layer by applying an intermediate layer formation composition containing silicon atoms onto the resist underlayer film and baking it; (iii) forming a resist film on the silicon-containing intermediate layer; (iv) forming a resist pattern by at least exposing and developing the resist film; and (v) dry etching the silicon-containing intermediate layer using a gas containing fluorocarbons, with the resist pattern as a mask. Because of this configuration, the pattern formation method according to this embodiment can form a pattern with good shape. That is, it can be preferably applied to pattern formation using a multilayer resist process for semiconductor devices where further miniaturization of patterns is progressing. The procedures for steps (ii) to (v) and the materials used in each step can be those known as described in, for example, Japanese Patent Application Publication No. 2020-30227.

以下、実施例及び比較例を示し、本実施形態をさらに詳細に説明するが、本実施形態はこれらに限定されるものではない。 The following examples and comparative examples will be shown to further describe this embodiment, but this embodiment is not limited to these.

1H-NMR測定については、Bruker社製「Advance600II spectrometer」を用いて、次の条件にて行った。
周波数:400MHz
溶媒:d6-DMSO
内部標準:TMS
測定温度:23℃
1. ¹H -NMR measurements were performed using a Bruker "Advance600II spectrum meter" under the following conditions.
Frequency: 400 MHz
Solvent: d6-DMSO
Internal standard: TMS
Measurement temperature: 23℃

(分子量)
LC-MS分析により、Water社製Acquity UPLC/MALDI-Synapt HDMSを用いて測定した。
(ポリスチレン換算分子量)
ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)分析により、ポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)を求め、分散度(Mw/Mn)を求めた。
装置:Shodex GPC-101型(昭和電工(株)製)
カラム:KF-80M×3
溶離液:THF 1mL/min
温度:40℃
(molecular weight)
LC-MS analysis was performed using a Water Acquisition UPLC/MALDI-Synapt HDMS.
(Polystyrene equivalent molecular weight)
Gel permeation chromatography (GPC) analysis was used to determine the weight-average molecular weight (Mw) and number-average molecular weight (Mn) in polystyrene terms, and then the degree of dispersion (Mw/Mn) was calculated.
Equipment: Shodex GPC-101 (manufactured by Showa Denko Corporation)
Columns: KF-80M x 3
Eluent: THF 1mL/min
Temperature: 40℃

(合成例1)R-DHNの合成
攪拌機、冷却管及びビュレットを備えた内容積500mLの容器に、2,6-ジヒドロキシナフタレン(関東化学社製試薬)を16.8g(105mmol)と、フタル酸モノブチル銅を10.1g(20mmol)とを仕込み、溶媒として1-ブタノールを30mL加えて、反応液を110℃で6時間撹拌して反応を行った。冷却後に析出物を濾過し、得られた粗体を酢酸エチル100mLに溶解させた。次に塩酸5mLを加え、室温で攪拌後、炭酸水素ナトリウムで中和処理を行った。酢酸エチル溶液を濃縮し、メタノール200mLを加えて反応生成物を析出させ、室温まで冷却した後、濾過を行って分離した。得られた固形物を乾燥させることにより、下記式で表される構造を有する目的樹脂(R-DHN)27.3gを得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:3578、Mw:4793、Mw/Mn:1.34であった。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.7~9.8(2H,O-H)、7.0~7.9(4H,Ph-H)
(Synthesis Example 1) Synthesis of R-DHN In a 500 mL container equipped with a stirrer, condenser, and burette, 16.8 g (105 mmol) of 2,6-dihydroxynaphthalene (reagent manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) and 10.1 g (20 mmol) of monobutyl copper phthalate were charged. 30 mL of 1-butanol was added as a solvent, and the reaction mixture was stirred at 110 °C for 6 hours. After cooling, the precipitate was filtered, and the resulting crude product was dissolved in 100 mL of ethyl acetate. Next, 5 mL of hydrochloric acid was added, and after stirring at room temperature, the mixture was neutralized with sodium bicarbonate. The ethyl acetate solution was concentrated, and 200 mL of methanol was added to precipitate the reaction product. After cooling to room temperature, the product was separated by filtration. By drying the obtained solid, 27.3 g of the target resin (R-DHN) having the structure represented by the following formula was obtained.
The obtained resin was measured for polystyrene-equivalent molecular weight using the method described above, and the results were Mn: 3578, Mw: 4793, and Mw/Mn: 1.34.
When the obtained resin was subjected to NMR measurement under the above measurement conditions, the following peaks were found, confirming that it has the chemical structure shown in the formula below.
δ (ppm) 9.7-9.8 (2H, O-H), 7.0-7.9 (4H, Ph-H)

(合成例1-2)R-2,7DHNの合成
攪拌機、冷却管及びビュレットを備えた内容積500mLの容器に、2,7-ジヒドロキシナフタレン(関東化学社製試薬)を16.8g(105mmol)と、フタル酸モノブチル銅を15.2g(30mmol)とを仕込み、溶媒として1-ブタノールを40mL加えて、反応液を110℃で6時間撹拌して反応を行った。冷却後に析出物を濾過し、得られた粗体を酢酸エチル100mLに溶解させた。次に塩酸5mLを加え、室温で攪拌後、炭酸水素ナトリウムで中和処理を行った。酢酸エチル溶液を濃縮し、メタノール200mLを加えて反応生成物を析出させ、室温まで冷却した後、濾過を行って分離した。得られた固形物を乾燥させることにより、下記式で表される構造を有する目的樹脂(R-2,7DHN)24.7gを得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:2832、Mw:3476、Mw/Mn:1.23であった。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.7~9.8(2H,O-H)、7.0~7.9(4H,Ph-H)
(Synthesis Example 1-2) Synthesis of R-2,7DHN In a 500 mL container equipped with a stirrer, condenser, and burette, 16.8 g (105 mmol) of 2,7-dihydroxynaphthalene (reagent manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) and 15.2 g (30 mmol) of monobutyl copper phthalate were charged. 40 mL of 1-butanol was added as a solvent, and the reaction mixture was stirred at 110 °C for 6 hours. After cooling, the precipitate was filtered, and the resulting crude product was dissolved in 100 mL of ethyl acetate. Next, 5 mL of hydrochloric acid was added, and after stirring at room temperature, the mixture was neutralized with sodium bicarbonate. The ethyl acetate solution was concentrated, and 200 mL of methanol was added to precipitate the reaction product. After cooling to room temperature, the product was separated by filtration. By drying the obtained solid, 24.7 g of the target resin (R-2,7DHN) having the structure represented by the following formula was obtained.
The obtained resin was measured for polystyrene-equivalent molecular weight using the method described above, and the results were Mn: 2832, Mw: 3476, and Mw/Mn: 1.23.
When the obtained resin was subjected to NMR measurement under the above measurement conditions, the following peaks were found, confirming that it has the chemical structure shown in the formula below.
δ (ppm) 9.7-9.8 (2H, O-H), 7.0-7.9 (4H, Ph-H)

(合成例1-3)R-2,3DHNの合成
合成例1-2の2,7-ジヒドロキシナフタレン(関東化学社製試薬)を2,3-ジヒドロキシナフタレン(関東化学社製試薬)に変更した以外は合成例1-2と同様にして実施し、下記式で表される構造を有する目的樹脂(R-2,3DHN)29.2gを得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:3124、Mw:4433、Mw/Mn:1.42であった。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.5~9.6(2H,O-H)、7.0~7.9(4H,Ph-H)
(Synthesis Example 1-3) Synthesis of R-2,3DHN The synthesis was carried out in the same manner as in Synthesis Example 1-2, except that 2,7-dihydroxynaphthalene (reagent manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) was replaced with 2,3-dihydroxynaphthalene (reagent manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.), and 29.2 g of the target resin (R-2,3DHN) having the structure represented by the following formula was obtained.
The obtained resin was measured for polystyrene-equivalent molecular weight using the method described above, and the results were Mn: 3124, Mw: 4433, and Mw/Mn: 1.42.
When the obtained resin was subjected to NMR measurement under the above measurement conditions, the following peaks were found, confirming that it has the chemical structure shown in the formula below.
δ (ppm) 9.5-9.6 (2H, O-H), 7.0-7.9 (4H, Ph-H)

(合成例1-4)R-1,5DHNの合成
合成例1-2の2,7-ジヒドロキシナフタレン(関東化学社製試薬)を1,5-ジヒドロキシナフタレン(関東化学社製試薬)に変更した以外は合成例1-2と同様にして実施し、下記式で表される構造を有する目的樹脂(R-1,5DHN)25.8gを得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:2988、Mw:3773、Mw/Mn:1.26であった。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.8~9.9(2H,O-H)、7.1~8.0(4H,Ph-H)
(Synthesis Example 1-4) Synthesis of R-1,5DHN The synthesis was carried out in the same manner as in Synthesis Example 1-2, except that 2,7-dihydroxynaphthalene (reagent manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) was replaced with 1,5-dihydroxynaphthalene (reagent manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.), and 25.8 g of the target resin (R-1,5DHN) having the structure represented by the following formula was obtained.
The obtained resin was measured for polystyrene-equivalent molecular weight using the method described above, and the results were Mn: 2988, Mw: 3773, and Mw/Mn: 1.26.
When the obtained resin was subjected to NMR measurement under the above measurement conditions, the following peaks were found, confirming that it has the chemical structure shown in the formula below.
δ (ppm) 9.8-9.9 (2H, O-H), 7.1-8.0 (4H, Ph-H)

(合成例1-5)R-1,6DHNの合成
合成例1-2の2,7-ジヒドロキシナフタレン(関東化学社製試薬)を1,6-ジヒドロキシナフタレン(関東化学社製試薬)に変更した以外は合成例1-2と同様にして実施し、下記式で表される構造を有する目的樹脂(R-1,6DHN)23.2gを得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:2687、Mw:3693、Mw/Mn:1.37であった。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.8~9.9(2H,O-H)、6.8~7.9(4H,Ph-H)
(Synthesis Example 1-5) Synthesis of R-1,6DHN The synthesis was carried out in the same manner as in Synthesis Example 1-2, except that 2,7-dihydroxynaphthalene (reagent manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) was replaced with 1,6-dihydroxynaphthalene (reagent manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.), and 23.2 g of the target resin (R-1,6DHN) having the structure represented by the following formula was obtained.
The obtained resin was measured for polystyrene-equivalent molecular weight using the method described above, and the results were Mn: 2687, Mw: 3693, and Mw/Mn: 1.37.
When the obtained resin was subjected to NMR measurement under the above measurement conditions, the following peaks were found, confirming that it has the chemical structure shown in the formula below.
δ (ppm) 9.8-9.9 (2H, O-H), 6.8-7.9 (4H, Ph-H)

(合成例1-6)R-FLBNDHNの合成
攪拌機、冷却管及びビュレットを備えた内容積500mLの容器に、6,6’-(9H
-フルオレン-9,9-ジイル)ビス(2-ナフトール)(関東化学社製試薬)を47.3g(105mmol)、2,6-ジヒドロキシナフタレン(関東化学社製試薬)を16.8g(105mmol)、フタル酸モノブチル銅を10.1g(20mmol)とを仕込み、溶媒として4-ブチロラクトンを120mL加えて、反応液を120℃で8時間撹拌して反応を行った。冷却後に析出物を濾過し、得られた粗体を酢酸エチル150mLに溶解させた。次に塩酸5mLを加え、室温で攪拌後、炭酸水素ナトリウムで中和処理を行った。酢酸エチル溶液を濃縮し、蒸留水300mLを加えて反応生成物を析出させ、室温まで冷却した後、濾過を行って分離した。得られた固形物を乾燥させることにより、下記式で表される構造を有する目的樹脂(R-FLBNDHN)51.6gを得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:4128、Mw:5493、Mw/Mn:1.33であった。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.7~9.9(2H,O-H)、9.1~9.3(2H,O-H)、7.1~8.0(22H,Ph-H)
(Synthesis Example 1-6) Synthesis of R-FLBNDHN In a container with an internal volume of 500 mL equipped with a stirrer, condenser and burette, 6,6'-(9H
47.3 g (105 mmol) of -fluorene-9,9-diyl)bis(2-naphthol) (reagent manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.), 16.8 g (105 mmol) of 2,6-dihydroxynaphthalene (reagent manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.), and 10.1 g (20 mmol) of monobutyl copper phthalate were charged. 120 mL of 4-butyrolactone was added as a solvent, and the reaction mixture was stirred at 120°C for 8 hours. After cooling, the precipitate was filtered, and the resulting crude product was dissolved in 150 mL of ethyl acetate. Next, 5 mL of hydrochloric acid was added, and after stirring at room temperature, the mixture was neutralized with sodium bicarbonate. The ethyl acetate solution was concentrated, and 300 mL of distilled water was added to precipitate the reaction product. After cooling to room temperature, the product was separated by filtration. By drying the obtained solid, 51.6 g of the target resin (R-FLBNDHN) having the structure represented by the following formula was obtained.
The obtained resin was measured for polystyrene-equivalent molecular weight using the method described above, and the results were Mn: 4128, Mw: 5493, and Mw/Mn: 1.33.
When the obtained resin was subjected to NMR measurement under the above measurement conditions, the following peaks were found, confirming that it has the chemical structure shown in the formula below.
δ (ppm) 9.7-9.9 (2H, O-H), 9.1-9.3 (2H, O-H), 7.1-8.0 (22H, Ph-H)

すなわち、R-FLBNDHNは、6,6’-(9H-フルオレン-9,9-ジイル)
ビス(2-ナフトール)の単独重合体と、2,6-ジヒドロキシナフタレンの単独重合体と、6,6’-(9H-フルオレン-9,9-ジイル)ビス(2-ナフトール)及び2,
6-ジヒドロキシナフタレンの共重合体とを含む混合物であった。
In other words, R-FLBNDHN is 6,6'-(9H-fluorene-9,9-diyl)
A homopolymer of bis(2-naphthol), a homopolymer of 2,6-dihydroxynaphthalene, and 6,6'-(9H-fluorene-9,9-diyl)bis(2-naphthol) and 2,
It was a mixture containing a copolymer of 6-dihydroxynaphthalene.

(合成例2)R-BiFの合成
攪拌機、冷却管及びビュレットを備えた内容積500mLの容器に、4,4-ビフェノール(関東化学社製試薬)を19.2g(105mmol)と、フタル酸モノブチル銅を10.1g(20mmol)とを仕込み、溶媒として4-ブチロラクトンを80mL加えて、反応液を120℃で6時間撹拌して反応を行った。冷却後に析出物を濾過し、得られた粗体を酢酸エチル100mLに溶解させた。次に塩酸5mLを加え、室温で攪拌後、炭酸水素ナトリウムで中和処理を行った。酢酸エチル溶液を濃縮し、メタノール200mLを加えて反応生成物を析出させ、室温まで冷却した後、濾過を行って分離した。得られた固形物を乾燥させることにより、下記式で表される構造を有する目的樹脂(R-BiF)21.2gを得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:4128、Mw:5493、Mw/Mn:1.33であった。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.1~9.3(2H,O-H)、7.1~8.2(6H,Ph-H)
(Synthesis Example 2) Synthesis of R-BiF In a 500 mL container equipped with a stirrer, condenser, and burette, 19.2 g (105 mmol) of 4,4-biphenol (reagent manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) and 10.1 g (20 mmol) of monobutyl copper phthalate were charged. 80 mL of 4-butyrolactone was added as a solvent, and the reaction mixture was stirred at 120 °C for 6 hours. After cooling, the precipitate was filtered, and the resulting crude product was dissolved in 100 mL of ethyl acetate. Next, 5 mL of hydrochloric acid was added, and after stirring at room temperature, the mixture was neutralized with sodium bicarbonate. The ethyl acetate solution was concentrated, and 200 mL of methanol was added to precipitate the reaction product. After cooling to room temperature, the product was separated by filtration. By drying the obtained solid, 21.2 g of the target resin (R-BiF) having the structure represented by the following formula was obtained.
The obtained resin was measured for polystyrene-equivalent molecular weight using the method described above, and the results were Mn: 4128, Mw: 5493, and Mw/Mn: 1.33.
When the obtained resin was subjected to NMR measurement under the above measurement conditions, the following peaks were found, confirming that it has the chemical structure shown in the formula below.
δ (ppm) 9.1 to 9.3 (2H, O-H), 7.1 to 8.2 (6H, Ph-H)

(合成例3)BisN-1の合成
攪拌機、冷却管及びビュレットを備えた内容積500mLの容器に、1,4-ジヒドロキシベンゼン(関東化学社製試薬)20.0g(200mmol)と、4-ビフェニルアルデヒド(三菱瓦斯化学社製)18.2g(100mmol)と、1,4-ジオキサン100mLとを仕込み、95%の硫酸5mLを加えて、100℃で6時間撹拌して反応を行った。次に、24%水酸化ナトリウム水溶液にて反応液を中和後、純水50gを加えて反応生成物を析出させ、室温まで冷却した後、濾過を行って分離した。得られた固形物を乾燥させた後、カラムクロマトによる分離精製を行うことにより、下記式で表される目的化合物(BisN-1)20.6gを得た。
なお、400MHz-1H-NMRにより以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
1H-NMR:(d-DMSO、内部標準TMS)
δ(ppm)9.4(2H,O-H)、7.2~8.1(13H,Ph-H)、6.5(1H,C-H)
また、LC-MS分析により、分子量が下記化学構造相当の366.1であることが確認された。
(Synthesis Example 3) Synthesis of BisN-1 In a 500 mL container equipped with a stirrer, condenser, and burette, 20.0 g (200 mmol) of 1,4-dihydroxybenzene (reagent manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.), 18.2 g (100 mmol) of 4-biphenylaldehyde (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.), and 100 mL of 1,4-dioxane were charged. 5 mL of 95% sulfuric acid was added, and the mixture was stirred at 100°C for 6 hours to carry out the reaction. Next, the reaction solution was neutralized with a 24% sodium hydroxide aqueous solution, and 50 g of pure water was added to precipitate the reaction product. After cooling to room temperature, the product was separated by filtration. After drying the obtained solid, separation and purification by column chromatography were performed to obtain 20.6 g of the target compound (BisN-1) represented by the following formula.
Furthermore, the following peaks were found by 400 MHz- 1H -NMR, confirming that it has the chemical structure shown in the formula below.
1H -NMR: (d-DMSO, internal standard TMS)
δ (ppm) 9.4 (2H, O-H), 7.2-8.1 (13H, Ph-H), 6.5 (1H, C-H)
Furthermore, LC-MS analysis confirmed that the molecular weight is 366.1, corresponding to the chemical structure shown below.

(合成例3-1)RBisN-1の合成
攪拌機、冷却管及びビュレットを備えた内容積500mLの容器に、BisN-1を38.0g(105mmol)と、フタル酸モノブチル銅を10.1g(20mmol)仕込み、溶媒として1-ブタノールを100mL加えて、反応液を100℃で6時間撹拌して反応を行った。冷却後に析出物を濾過し、得られた粗体を酢酸エチル100mLに溶解させた。次に塩酸5mLを加え、室温で攪拌後、炭酸水素ナトリウムで中和処理を行った。酢酸エチル溶液を濃縮し、メタノール200mLを加えて反応生成物を析出させ、室温まで冷却した後、濾過を行って分離した。得られた固形物を乾燥させることにより、下記式で表される構造を有する目的樹脂(RBisN-1)28.2gを得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:3762、Mw:4905、Mw/Mn:1.30であった。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.3~9.6(2H,O-H)、7.2~8.7(17H,Ph-H)、6.8(1H,C-H)
(Synthesis Example 3-1) Synthesis of RBisN-1 In a 500 mL container equipped with a stirrer, condenser, and burette, 38.0 g (105 mmol) of BisN-1 and 10.1 g (20 mmol) of monobutyl copper phthalate were charged. 100 mL of 1-butanol was added as a solvent, and the reaction mixture was stirred at 100 °C for 6 hours. After cooling, the precipitate was filtered, and the resulting crude product was dissolved in 100 mL of ethyl acetate. Next, 5 mL of hydrochloric acid was added, and after stirring at room temperature, the mixture was neutralized with sodium bicarbonate. The ethyl acetate solution was concentrated, and 200 mL of methanol was added to precipitate the reaction product. After cooling to room temperature, the product was separated by filtration. By drying the obtained solid, 28.2 g of the target resin (RBisN-1) having the structure represented by the following formula was obtained.
The obtained resin was measured for polystyrene-equivalent molecular weight using the method described above, and the results were Mn: 3762, Mw: 4905, and Mw/Mn: 1.30.
When the obtained resin was subjected to NMR measurement under the above measurement conditions, the following peaks were found, confirming that it has the chemical structure shown in the formula below.
δ (ppm) 9.3 to 9.6 (2H, O-H), 7.2 to 8.7 (17H, Ph-H), 6.8 (1H, C-H)

(合成例4)BisN-2の合成
攪拌機、冷却管及びビュレットを備えた内容積500mLの容器に、2,6-ナフタレンジオール(シグマ-アルドリッチ社製試薬)32.0g(20mmol)と、4-ビフェニルアルデヒド(三菱瓦斯化学社製)18.2g(100mmol)と、1,4-ジオキサン200mLとを仕込み、95%の硫酸10mLを加えて、100℃で6時間撹拌して反応を行った。次に、24%水酸化ナトリウム水溶液にて反応液を中和し、純水100gを加えて反応生成物を析出させ、室温まで冷却した後、濾過を行って分離した。得られた固形物を乾燥させた後、カラムクロマトによる分離精製を行うことにより、下記式で表される目的化合物(BisN-2)25.5gを得た。
なお、400MHz-1H-NMRにより以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。また、2,6-ジヒドロキシナフトールの置換位置が1位であることは、3位と4位のプロトンのシグナルがダブレットであることから確認した。
1H-NMR:(d-DMSO、内部標準TMS)
δ(ppm)9.7(2H,O-H)、7.2~8.5(19H,Ph-H)、6.6(1H,C-H)
また、LC-MS分析により、分子量が下記化学構造相当の466.5であることが確認された。
(Synthesis Example 4) Synthesis of BisN-2 In a 500 mL container equipped with a stirrer, condenser, and burette, 32.0 g (20 mmol) of 2,6-naphthalenediol (reagent from Sigma-Aldrich), 18.2 g (100 mmol) of 4-biphenylaldehyde (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.), and 200 mL of 1,4-dioxane were charged. 10 mL of 95% sulfuric acid was added, and the mixture was stirred at 100°C for 6 hours to carry out the reaction. Next, the reaction solution was neutralized with a 24% aqueous sodium hydroxide solution, 100 g of pure water was added to precipitate the reaction product, and after cooling to room temperature, the product was separated by filtration. After drying the obtained solid, separation and purification by column chromatography were performed to obtain 25.5 g of the target compound (BisN-2) represented by the following formula.
Furthermore, the following peaks were found by 400 MHz- 1H -NMR, confirming that the compound has the chemical structure shown in the formula below. Additionally, the substitution position of 2,6-dihydroxynaphthol at position 1 was confirmed by the doublet signal of the protons at positions 3 and 4.
1H -NMR: (d-DMSO, internal standard TMS)
δ (ppm) 9.7 (2H, O-H), 7.2-8.5 (19H, Ph-H), 6.6 (1H, C-H)
Furthermore, LC-MS analysis confirmed that the molecular weight is 466.5, corresponding to the chemical structure shown below.

(合成例4-1)RBisN-2の合成
攪拌機、冷却管及びビュレットを備えた内容積500mLの容器に、BisN-2を50g(105mmol)とフタル酸モノブチル銅を10.1g(20mmol)仕込み、溶媒として1-ブタノールを100mL加えて、反応液を100℃で6時間撹拌して反応を行った。冷却後に析出物を濾過し、得られた粗体を酢酸エチル100mLに溶解させた。次に塩酸5mLを加え、室温で攪拌後、炭酸水素ナトリウムで中和処理を行った。酢酸エチル溶液を濃縮し、メタノール200mLを加えて反応生成物を析出させ、室温まで冷却した後、濾過を行って分離した。得られた固形物を乾燥させることにより、下記式で表される構造を有する目的樹脂(RBisN-2)38.2gを得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:4232、Mw:5502、Mw/Mn:1.30であった。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.3~9.7(2H,O-H)、7.2~8.5(17H,Ph-H)、6.7~6.9(1H,C-H)
(Synthesis Example 4-1) Synthesis of RBisN-2 In a 500 mL container equipped with a stirrer, condenser, and burette, 50 g (105 mmol) of BisN-2 and 10.1 g (20 mmol) of monobutyl copper phthalate were charged. 100 mL of 1-butanol was added as a solvent, and the reaction mixture was stirred at 100 °C for 6 hours. After cooling, the precipitate was filtered, and the resulting crude product was dissolved in 100 mL of ethyl acetate. Next, 5 mL of hydrochloric acid was added, and after stirring at room temperature, the mixture was neutralized with sodium bicarbonate. The ethyl acetate solution was concentrated, and 200 mL of methanol was added to precipitate the reaction product. After cooling to room temperature, the product was separated by filtration. By drying the obtained solid, 38.2 g of the target resin (RBisN-2) having the structure represented by the following formula was obtained.
The obtained resin was measured for polystyrene-equivalent molecular weight using the method described above, and the results were Mn: 4232, Mw: 5502, and Mw/Mn: 1.30.
When the obtained resin was subjected to NMR measurement under the above measurement conditions, the following peaks were found, confirming that it has the chemical structure shown in the formula below.
δ (ppm) 9.3 to 9.7 (2H, O-H), 7.2 to 8.5 (17H, Ph-H), 6.7 to 6.9 (1H, C-H)

(合成例4A)BisN-5の合成
合成例4の4-ビフェニルアルデヒド(三菱瓦斯化学社製)18.2g(100mmol)を4-トルイルアルデヒド(三菱瓦斯化学社製)9.1g(100mmol)に変更したこと以外は合成例4と同様の操作を行い、下記式で表される目的化合物(BisN-3)23.2gを得た。
なお、400MHz-1H-NMRにより以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。また、2,6-ジヒドロキシナフトールの置換位置が1位であることは、3位と4位のプロトンのシグナルがダブレットであることから確認した。
1H-NMR:(d-DMSO、内部標準TMS)
δ(ppm)9.7(2H,O-H)、7.2~8.4(14H,Ph-H)、6.6(1H,C-H)、1.9(3H,C-H3)
また、LC-MS分析により、分子量が下記化学構造相当の404.1であることが確認された。
(Synthesis Example 4A) Synthesis of BisN-5 The procedure was the same as in Synthesis Example 4, except that 18.2 g (100 mmol) of 4-biphenylaldehyde (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.) was replaced with 9.1 g (100 mmol) of 4-toluylaldehyde (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.), and 23.2 g of the target compound (BisN-3) represented by the following formula was obtained.
Furthermore, the following peaks were found by 400 MHz- 1H -NMR, confirming that the compound has the chemical structure shown in the formula below. Additionally, the substitution position of 2,6-dihydroxynaphthol at position 1 was confirmed by the doublet signal of the protons at positions 3 and 4.
1H -NMR: (d-DMSO, internal standard TMS)
δ (ppm) 9.7 (2H, O-H), 7.2-8.4 (14H, Ph-H), 6.6 (1H, C-H), 1.9 (3H, C-H3)
Furthermore, LC-MS analysis confirmed that the molecular weight is 404.1, corresponding to the chemical structure shown below.

(合成例4A-1)RBisN-5の合成
合成例4-1のBisN-2を合成例4Aで得られたBisN-5に変更したこと以外は合成例4-1と同様にして、下記式で表される構造を有する目的樹脂(RBisN-5)を32.1g得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:3452、Mw:4802、Mw/Mn:1.39であった。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.3~9.7(2H,O-H)、7.2~8.5(12H,Ph-H)、6.7~6.9(1H,C-H)、1.9(3H,C-H3)
(Synthesis Example 4A-1) Synthesis of RBisN-5 Except for replacing BisN-2 in Synthesis Example 4-1 with BisN-5 obtained in Synthesis Example 4A, the same procedure as in Synthesis Example 4-1 was used to obtain 32.1 g of the target resin (RBisN-5) having the structure represented by the following formula.
The obtained resin was measured for polystyrene-equivalent molecular weight using the method described above, and the results were Mn: 3452, Mw: 4802, and Mw/Mn: 1.39.
When the obtained resin was subjected to NMR measurement under the above measurement conditions, the following peaks were found, confirming that it has the chemical structure shown in the formula below.
δ (ppm) 9.3 to 9.7 (2H, O-H), 7.2 to 8.5 (12H, Ph-H), 6.7 to 6.9 (1H, C-H), 1.9 (3H, C-H3)

(合成例4B)BisN-6の合成
合成例4の4-ビフェニルアルデヒド(三菱瓦斯化学社製)18.2g(100mmol)を4-シクロヘキシルベンズアルデヒド(三菱瓦斯化学社製)18.8g(100mmol)に変更したこと以外は合成例4と同様の操作を行い、下記式で表される目的化合物(BisN-6)33.5gを得た。
なお、400MHz-1H-NMRにより以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。また、2,6-ジヒドロキシナフトールの置換位置が1位であることは、3位と4位のプロトンのシグナルがダブレットであることから確認した。
1H-NMR:(d-DMSO、内部標準TMS)
δ(ppm)9.7(2H,O-H)、7.2~8.4(14H,Ph-H)、6.6(1H,C-H)、2.5~2.6(6H,C6-H5)
また、LC-MS分析により、分子量が下記化学構造相当の472.2であることが確認された。
(Synthesis Example 4B) Synthesis of BisN-6 The procedure was the same as in Synthesis Example 4, except that 18.2 g (100 mmol) of 4-biphenylaldehyde (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.) was replaced with 18.8 g (100 mmol) of 4-cyclohexylbenzaldehyde (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.), and 33.5 g of the target compound (BisN-6), represented by the following formula, was obtained.
Furthermore, the following peaks were found by 400 MHz- 1H -NMR, confirming that the compound has the chemical structure shown in the formula below. Additionally, the substitution position of 2,6-dihydroxynaphthol at position 1 was confirmed by the doublet signal of the protons at positions 3 and 4.
1H -NMR: (d-DMSO, internal standard TMS)
δ (ppm) 9.7 (2H, O-H), 7.2 to 8.4 (14H, Ph-H), 6.6 (1H, C-H), 2.5 to 2.6 (6H, C6-H5)
Furthermore, LC-MS analysis confirmed that the molecular weight is 472.2, corresponding to the chemical structure shown below.

(合成例4B-1)RBisN-6の合成
合成例4-1のBisN-2を合成例4Bで得られたBisN-6に変更したこと以外は合成例4-1と同様にして、下記式で表される構造を有する目的樹脂(RBisN-6)を40.4g得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:3672、Mw:5080、Mw/Mn:1.38であった。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.3~9.7(2H,O-H)、7.2~8.5(12H,Ph-H)、6.7(1H,C-H)、2.5~2.7(6H,C6-H5)
(Synthesis Example 4B-1) Synthesis of RBisN-6 Except for replacing BisN-2 in Synthesis Example 4-1 with BisN-6 obtained in Synthesis Example 4B, the same procedure as in Synthesis Example 4-1 was used to obtain 40.4 g of the target resin (RBisN-6) having the structure represented by the following formula.
The obtained resin was measured for polystyrene-equivalent molecular weight using the method described above, and the results were Mn: 3672, Mw: 5080, and Mw/Mn: 1.38.
When the obtained resin was subjected to NMR measurement under the above measurement conditions, the following peaks were found, confirming that it has the chemical structure shown in the formula below.
δ (ppm) 9.3 to 9.7 (2H, O-H), 7.2 to 8.5 (12H, Ph-H), 6.7 (1H, C-H), 2.5 to 2.7 (6H, C6-H5)

(合成例4C)BisN-7の合成
合成例4の4-ビフェニルアルデヒド(三菱瓦斯化学社製)18.2g(100mmol)を2-ナフトアルデヒド(関東化学社製)g(100mmol)に変更したこと以外は合成例4と同様の操作を行い、合成例4Cの芳香族ヒドロキシ化合物を合成した。当該芳香族ヒドロキシ化合物を用いたこと以外は合成例4-1と同様にして、下記式で表される目的樹脂(RBisN-7)33.5gを得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:4174、Mw:5280、Mw/Mn:1.26であった。
なお、400MHz-1H-NMRにより以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。また、2,6-ジヒドロキシナフトールの置換位置が1位であることは、3位と4位のプロトンのシグナルがダブレットであることから確認した。
1H-NMR:(d-DMSO、内部標準TMS)
δ(ppm)9.6(2H,O-H)、7.0~8.5(19H,Ph-H)、6.6(1H,C-H)、2.5H,Ph-H)、6.7(1H,C-H)
(Synthesis Example 4C) Synthesis of BisN-7 The aromatic hydroxy compound of Synthesis Example 4C was synthesized by performing the same procedure as in Synthesis Example 4, except that 18.2 g (100 mmol) of 4-biphenylaldehyde (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.) was replaced with 2-naphthaldehyde (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) g (100 mmol). 33.5 g of the target resin (RBisN-7), represented by the following formula, was obtained in the same manner as in Synthesis Example 4-1, except that the aromatic hydroxy compound was used.
The obtained resin was measured for polystyrene-equivalent molecular weight using the method described above, and the results were Mn: 4174, Mw: 5280, and Mw/Mn: 1.26.
Furthermore, the following peaks were found by 400 MHz- 1H -NMR, confirming that the compound has the chemical structure shown in the formula below. Additionally, the substitution position of 2,6-dihydroxynaphthol at position 1 was confirmed by the doublet signal of the protons at positions 3 and 4.
1H -NMR: (d-DMSO, internal standard TMS)
δ (ppm) 9.6 (2H, O-H), 7.0 to 8.5 (19H, Ph-H), 6.6 (1H, C-H), 2.5H, Ph-H), 6.7 (1H, C-H)

(合成例5) BiF-1の合成
攪拌機、冷却管及びビュレットを備えた内容積1Lの容器を準備した。この容器に、4,4-ビフェノール(東京化成社製試薬)150g(800mmol)と、4-ビフェニルアルデヒド(三菱瓦斯化学社製)75g(410mmol)と、プロピレングリコールモノメチルエーテル300mLとを仕込み、p-トルエンスルホン酸(関東化学社製試薬)19.5g(105mmol)を加えて、反応液を調製した。この反応液を90℃で3時間撹拌して反応を行った。次に、24%水酸化ナトリウム水溶液にて反応液を中和し、蒸留水100gを加えて反応生成物を析出させ、5℃まで冷却した後、濾過を行って分離した。濾過により得られた固形物を乾燥させた後、カラムクロマトによる分離精製を行うことにより、下記式で表される目的化合物(BiF-1)25.8gを得た。
なお、400MHz-1H-NMRにより以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
1H-NMR:(d-DMSO、内部標準TMS)
δ(ppm)9.4(4H,O-H)、6.8~7.8(22H,Ph-H)、6.2(1H,C-H)
また、LC-MS分析により、分子量が下記化学構造相当の536.2であることが確認された。
(Synthesis Example 5) Synthesis of BiF-1 A 1 L container equipped with a stirrer, condenser, and burette was prepared. 150 g (800 mmol) of 4,4-biphenol (reagent manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), 75 g (410 mmol) of 4-biphenylaldehyde (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.), and 300 mL of propylene glycol monomethyl ether were charged into this container. 19.5 g (105 mmol) of p-toluenesulfonic acid (reagent manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) was added to prepare the reaction solution. The reaction solution was stirred at 90°C for 3 hours. Next, the reaction solution was neutralized with a 24% sodium hydroxide aqueous solution, 100 g of distilled water was added to precipitate the reaction product, and after cooling to 5°C, the product was separated by filtration. After drying the solid obtained by filtration, separation and purification were performed by column chromatography to obtain 25.8 g of the target compound (BiF-1) represented by the following formula.
Furthermore, the following peaks were found by 400 MHz- 1H -NMR, confirming that it has the chemical structure shown in the formula below.
1H -NMR: (d-DMSO, internal standard TMS)
δ (ppm) 9.4 (4H, O-H), 6.8-7.8 (22H, Ph-H), 6.2 (1H, C-H)
Furthermore, LC-MS analysis confirmed that the molecular weight is 536.2, corresponding to the chemical structure shown below.

(合成例5-1)RBiF-1の合成
攪拌機、冷却管及びビュレットを備えた内容積500mLの容器に、BiF-1を55.0g(105mmol)とフタル酸モノブチル銅を10.1g(20mmol)仕込み、溶媒として1-ブタノールを100mL加えて、反応液を100℃で6時間撹拌して反応を行った。冷却後に析出物を濾過し、得られた粗体を酢酸エチル100mLに溶解させた。次に塩酸5mLを加え、室温で攪拌後、炭酸水素ナトリウムで中和処理を行った。酢酸エチル溶液を濃縮し、メタノール200mLを加えて反応生成物を析出させ、室温まで冷却した後、濾過を行って分離した。得られた固形物を乾燥させることにより、下記式で表される構造を有する目的樹脂(RBiF-1)34.3gを得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:4532、Mw:5698、Mw/Mn:1.26であった。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.4~9.7(4H,O-H)、6.8~8.1(20H,Ph-H)、6.3~6.5(1H,C-H)
(Synthesis Example 5-1) Synthesis of RBiF-1 In a 500 mL container equipped with a stirrer, condenser, and burette, 55.0 g (105 mmol) of BiF-1 and 10.1 g (20 mmol) of monobutyl copper phthalate were charged. 100 mL of 1-butanol was added as a solvent, and the reaction mixture was stirred at 100 °C for 6 hours. After cooling, the precipitate was filtered, and the resulting crude product was dissolved in 100 mL of ethyl acetate. Next, 5 mL of hydrochloric acid was added, and after stirring at room temperature, the mixture was neutralized with sodium bicarbonate. The ethyl acetate solution was concentrated, and 200 mL of methanol was added to precipitate the reaction product. After cooling to room temperature, the product was separated by filtration. By drying the obtained solid, 34.3 g of the target resin (RBiF-1) having the structure represented by the following formula was obtained.
The obtained resin was measured for polystyrene-equivalent molecular weight using the method described above, and the results were Mn: 4532, Mw: 5698, and Mw/Mn: 1.26.
When the obtained resin was subjected to NMR measurement under the above measurement conditions, the following peaks were found, confirming that it has the chemical structure shown in the formula below.
δ (ppm) 9.4-9.7 (4H, O-H), 6.8-8.1 (20H, Ph-H), 6.3-6.5 (1H, C-H)

(合成例5A) BiF-3の合成
合成例5の4-ビフェニルアルデヒド(三菱瓦斯化学社製)75g(410mmol)を4-トルイルアルデヒド(三菱瓦斯化学社製)に変えた以外は、合成例5と同様にして、下記式で表される目的化合物(BiF-3)26.3gを得た。
なお、400MHz-1H-NMRにより以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
1H-NMR:(d-DMSO、内部標準TMS)
δ(ppm)9.4(4H,O-H)、6.8~7.8(18H,Ph-H)、6.2(1H,C-H)、1.8(3H,C-H3)
また、LC-MS分析により、分子量が下記化学構造相当の474.5であることが確認された。
(Synthesis Example 5A) Synthesis of BiF-3 Except that 75 g (410 mmol) of 4-biphenylaldehyde (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.) in Synthesis Example 5 was replaced with 4-toluylaldehyde (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.), 26.3 g of the target compound (BiF-3) represented by the following formula was obtained in the same manner as in Synthesis Example 5.
Furthermore, the following peaks were found by 400 MHz- 1H -NMR, confirming that it has the chemical structure shown in the formula below.
1H -NMR: (d-DMSO, internal standard TMS)
δ (ppm) 9.4 (4H, O-H), 6.8-7.8 (18H, Ph-H), 6.2 (1H, C-H), 1.8 (3H, C-H3)
Furthermore, LC-MS analysis confirmed that the molecular weight is 474.5, corresponding to the chemical structure shown below.

(合成例5A-1)RBiF-3の合成
合成例5-1のBiF-1を合成例5Aで得られたBiF-3に変更すること以外は合成例5-1と同様にして、下記式で表される構造を有する目的樹脂(RBiF-3)を31.2g得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:4232、Mw:5288、Mw/Mn:1.25であった。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.4~9.7(4H,O-H)、6.8~8.1(16H,Ph-H)、6.3~6.5(1H,C-H)、1.8~1.9(3H,C-H3)
(Synthesis Example 5A-1) Synthesis of RBiF-3 Except for replacing BiF-1 in Synthesis Example 5-1 with BiF-3 obtained in Synthesis Example 5A, the same procedure as in Synthesis Example 5-1 was used to obtain 31.2 g of the target resin (RBiF-3) having the structure represented by the following formula.
The obtained resin was measured for polystyrene-equivalent molecular weight using the method described above, and the results were Mn: 4232, Mw: 5288, and Mw/Mn: 1.25.
When the obtained resin was subjected to NMR measurement under the above measurement conditions, the following peaks were found, confirming that it has the chemical structure shown in the formula below.
δ (ppm) 9.4-9.7 (4H, O-H), 6.8-8.1 (16H, Ph-H), 6.3-6.5 (1H, C-H), 1.8-1.9 (3H, C-H3)

(合成例5B) BiF-4の合成
合成例5の4-ビフェニルアルデヒド(三菱瓦斯化学社製)75g(410mmol)を4-シクロヘキシルベンズアルデヒド(三菱瓦斯化学社製)に変えた以外は、合成例5と同様にして、下記式で表される目的化合物(BiF-4)32.1gを得た。
なお、400MHz-1H-NMRにより以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
1H-NMR:(d-DMSO、内部標準TMS)
δ(ppm)9.4(4H,O-H)、6.8~7.8(18H,Ph-H)、6.2(1H,C-H)、2.4~2.6(10H,C6H10)
また、LC-MS分析により、分子量が下記化学構造相当の542.7であることが確認された。
(Synthesis Example 5B) Synthesis of BiF-4 Except that 75 g (410 mmol) of 4-biphenylaldehyde (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.) in Synthesis Example 5 was replaced with 4-cyclohexylbenzaldehyde (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.), 32.1 g of the target compound (BiF-4) represented by the following formula was obtained in the same manner as in Synthesis Example 5.
Furthermore, the following peaks were found by 400 MHz- 1H -NMR, confirming that it has the chemical structure shown in the formula below.
1H -NMR: (d-DMSO, internal standard TMS)
δ (ppm) 9.4 (4H, O-H), 6.8 to 7.8 (18H, Ph-H), 6.2 (1H, C-H), 2.4 to 2.6 (10H, C6H10)
Furthermore, LC-MS analysis confirmed that the molecular weight is 542.7, corresponding to the chemical structure shown below.

(合成例5B-1)RBiF-4の合成
合成例5-1のBiF-1を合成例5Bで得られたBiF-4に変更すること以外は合成例5-1と同様にして、下記式で表される構造を有する目的樹脂(RBiF-4)を29.5g得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:4431、Mw:5568、Mw/Mn:1.26であった。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.4~9.7(4H,O-H)、6.8~8.1(16H,Ph-H)、6.3~6.5(1H,C-H)、2.4~2.9(10H,C6H10)
(Synthesis Example 5B-1) Synthesis of RBiF-4 Except for replacing BiF-1 in Synthesis Example 5-1 with BiF-4 obtained in Synthesis Example 5B, the same procedure as in Synthesis Example 5-1 was used to obtain 29.5 g of the target resin (RBiF-4) having the structure represented by the following formula.
The obtained resin was measured for polystyrene-equivalent molecular weight using the method described above, and the results were Mn: 4431, Mw: 5568, and Mw/Mn: 1.26.
When the obtained resin was subjected to NMR measurement under the above measurement conditions, the following peaks were found, confirming that it has the chemical structure shown in the formula below.
δ (ppm) 9.4-9.7 (4H, O-H), 6.8-8.1 (16H, Ph-H), 6.3-6.5 (1H, C-H), 2.4-2.9 (10H, C6H10)

(合成例5C) BiF-5の合成
合成例5の4-ビフェニルアルデヒド(三菱瓦斯化学社製)75g(410mmol)を2-ナフトアルデヒド(三菱瓦斯化学社製)に変えた以外は、合成例5と同様にして、下記式で表される目的化合物(BiF-5)33.5gを得た。
なお、400MHz-1H-NMRにより以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
1H-NMR:(d-DMSO、内部標準TMS)
δ(ppm)9.4(4H,O-H)、6.8~7.8(21H,Ph-H)、6.2(1H,C-H)
また、LC-MS分析により、分子量が下記化学構造相当の510.6であることが確認された。
(Synthesis Example 5C) Synthesis of BiF-5 Except that 75 g (410 mmol) of 4-biphenylaldehyde (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.) was replaced with 2-naphthaldehyde (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.) in the same procedure as in Synthesis Example 5, 33.5 g of the target compound (BiF-5) represented by the following formula was obtained.
Furthermore, the following peaks were found by 400 MHz- 1H -NMR, confirming that it has the chemical structure shown in the formula below.
1H -NMR: (d-DMSO, internal standard TMS)
δ (ppm) 9.4 (4H, O-H), 6.8-7.8 (21H, Ph-H), 6.2 (1H, C-H)
Furthermore, LC-MS analysis confirmed that the molecular weight is 510.6, corresponding to the chemical structure shown below.

(合成例5C-1)RBiF-5の合成
合成例5-1のBiF-1を合成例5Cで得られたBiF-5に変更すること以外は合成例5-1と同様にして、下記式で表される構造を有する目的樹脂(RBiF-4)を29.5g得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:4133、Mw:5462、Mw/Mn:1.32であった。
得られた樹脂について、前記測定条件でNMR測定を行ったところ、以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
δ(ppm)9.4~9.7(4H,O-H)、6.8~8.1(19H,Ph-H)、6.3~6.5(1H,C-H)
(Synthesis Example 5C-1) Synthesis of RBiF-5 Except for replacing BiF-1 in Synthesis Example 5-1 with BiF-5 obtained in Synthesis Example 5C, the same procedure as in Synthesis Example 5-1 was used to obtain 29.5 g of the target resin (RBiF-4) having the structure represented by the following formula.
The obtained resin was measured for polystyrene-equivalent molecular weight using the method described above, and the results were Mn: 4133, Mw: 5462, and Mw/Mn: 1.32.
When the obtained resin was subjected to NMR measurement under the above measurement conditions, the following peaks were found, confirming that it has the chemical structure shown in the formula below.
δ (ppm) 9.4 to 9.7 (4H, O-H), 6.8 to 8.1 (19H, Ph-H), 6.3 to 6.5 (1H, C-H)

(実施例5D) TriF-4の合成
攪拌機、冷却管及びビュレットを備えた内容積1000mLの容器を準備した。この容器に、4,4-ビフェノール(東京化成社製試薬)10g(53.7mmol)と、4-ビフェニルアルデヒド(三菱瓦斯化学社製)98g(538mmol)と、プロピレングリコールモノメチルエーテル400mLとを仕込み、濃硫酸(96質量%、関東化学社製試薬)2.7g(26.9mmol)を加えて、反応液を調製した。この反応液を100℃で5時間撹拌して反応を行った。次に、反応液をイオン交換水2Lに投入し、反応生成物を析出させ、室温まで冷却した。その後水酸化ナトリウム水溶液(24質量%)49g(26.7mmol)を加えて中和し、濾過を行って分離した。濾過により得られた固形物を乾燥させた後、酢酸ブチル400mLに溶解させ、炭酸ナトリウム水溶液(5質量%)400mLで6回洗浄した。洗浄後の有機層にトルエン400mLを加えて撹拌したのち、100℃で減圧濃縮を行うことで析出した固形物をろ別回収した。得られた固形物を減圧乾燥することで、下記式で表される目的樹脂(TriF-4)72gを得た。
前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:4523、Mw:5642、Mw/Mn:1.24であった。
なお、400MHz-1H-NMRにより以下のピークが見出された。
1H-NMR:(d-DMSO、内部標準TMS)
δ(ppm)9.3~9.4(8.3H,O-H)、6.7~7.7(50.2H,Ph-H)、6.0~6.2(3.2H,C-H)
(Example 5D) Synthesis of TriF-4 A 1000 mL container equipped with a stirrer, condenser, and burette was prepared. 10 g (53.7 mmol) of 4,4-biphenol (reagent manufactured by Tokyo Chemical Co., Ltd.), 98 g (538 mmol) of 4-biphenylaldehyde (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.), and 400 mL of propylene glycol monomethyl ether were charged into this container. 2.7 g (26.9 mmol) of concentrated sulfuric acid (96% by mass, reagent manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) was added to prepare the reaction solution. The reaction solution was stirred at 100°C for 5 hours. Next, the reaction solution was added to 2 L of deionized water to precipitate the reaction product, and the mixture was cooled to room temperature. Then, 49 g (26.7 mmol) of aqueous sodium hydroxide solution (24% by mass) was added to neutralize the mixture, and the product was separated by filtration. The solid obtained by filtration was dried, then dissolved in 400 mL of butyl acetate and washed six times with 400 mL of 5% sodium carbonate aqueous solution. After washing, 400 mL of toluene was added to the organic layer and stirred, and the precipitated solid was recovered by filtration after concentration under reduced pressure at 100°C. The obtained solid was dried under reduced pressure to obtain 72 g of the target resin (TriF-4) represented by the following formula.
The polystyrene-equivalent molecular weight was measured using the above method, and the results were Mn: 4523, Mw: 5642, and Mw/Mn: 1.24.
Furthermore, the following peaks were found by 400 MHz- 1H -NMR.
1H -NMR: (d-DMSO, internal standard TMS)
δ (ppm) 9.3-9.4 (8.3H, O-H), 6.7-7.7 (50.2H, Ph-H), 6.0-6.2 (3.2H, C-H)

以上の1H-NMR及びLC-MSの結果から、実施例5で得られた目的樹脂が、下記式の化学構造を有する樹脂であることを確認した。 From the above 1H -NMR and LC-MS results, it was confirmed that the target resin obtained in Example 5 is a resin having the chemical structure of the following formula.

(合成例6)DB-1の合成
(a)ジベンゾクリセンスルホン酸カルシウム塩の製造
メカニカル撹拌装置を備えた容量1Lの四つ口フラスコに、ジベンゾ[g,p]クリセン20g(0.06mol、HPLC純度:99.8%)と、95%硫酸(和光純薬工業株式会社製)200g(1.94mol)と、を仕込み、湯浴を用いて保温しながら内温80℃で2時間撹拌しながら反応させた。その結果、内容物は、均一な灰色粘調液体となった。
上記で得られた内容物が含まれたフラスコを氷浴で冷却しながら、蒸留水400gを添加した。尚、この添加の際には、発熱により内温が40℃を超えないように、測温しながら40℃以下の内温を維持しながら添加を行った。 次いで、上記蒸留水を添加したフラスコに、粉末状の水酸化カルシウム(和光純薬工業株式会社製)154.4g(2.08mol)を添加した。尚、この添加の際には、発熱により内温が45℃を超えないように、測温しながら45℃以下の内温を維持しながら添加を行った。この添加によって、硫酸カルシウムが白色固体として析出するとともに、内容物はスラリーとなった。また、その液性はアルカリ性であった。
上記で得られたスラリーをステンレス製ブフナーロートとNo.2ろ紙を用いた吸引ろ過を行って得られたろ液(淡黄色の液体)を回収した。更に、固形分残渣(主として硫酸カルシウム)を350gの蒸留水で洗浄し、その洗浄液も回収し、上記ろ液とともに上記濾液とともにロータリーエバポレーターを用いて減圧濃縮した。その結果、淡黄色粉状固体であるジベンゾクリセンスルホン酸カルシウム塩を36.5g得た(収率82.7%)。ジベンゾクリセンスルホン酸カルシウム塩は、後述するヒドロキシジベンゾクリセンのLC/MS分析の結果から、98%が4置換ジベンゾクリセンスルホン酸塩であり、残部が3置換ジベンゾクリセンスルホン酸塩である混合物であると考えられる。
(b)ヒドロキシジベンゾクリセンの製造
ニッケル製の容積100mLである筒状容器に85%水酸化カリウム粒(和光純薬工業株式会社製)14.0g(0.212mol)を投入し、ホットプレート(400℃)上で熱溶融させた。続いて、上記で得られたジベンゾクリセンスルホン酸カルシウム塩(混合物8)4.0g(0.0055mol)を添加した。この添加に際しては、ジベンゾクリセンスルホン酸カルシウム塩を、30分間でかけて上記のニッケル製筒状容器に投入するとともに、投入時にステンレス製さじで撹拌することによって反応を促した。更に、ジベンゾクリセンスルホン酸カルシウム塩の添加終了後30分間撹拌を継続した。その結果、赤褐色の粘調な液体が得られた。
上記で得られた赤褐色の粘調な液体(上記ニッケル製筒状容器の内容物)は、熱いうちにステンレス製の容積200mLカップに注ぎ入れて冷却固化した。続いて、このステンレス製カップに蒸留水40gを添加して固形物を水溶させて赤褐色のやや濁った液体を得た。
次いで、上記赤褐色の液体を、ガラス製の容積200mLビーカーに移し、マグネット式撹拌装置を用いて撹拌しながら、35%塩酸(和光純薬工業株式会社)を添加して褐色固体を含む内容物を得た。この添加に際しては、pHメーターでpH計測を行いながら内容物のpHがpH3となるまで添加を継続した。上記褐色固体は、中和時点で析出されるのが確認された。
その後、上記までに得られた内容物に、酢酸エチル(和光純薬工業株式会社)30gを添加しながら撹拌して上記褐色固体を溶解した。そして、得られた液体を静置して有機相と水相とに分離させた後、有機相を分取した。分取した有機層は、ガラス製ロートとNo.2ろ紙でろ過して不溶物を除去した後、ロータリーエバポレーターを用いて減圧濃縮し、褐色粉状固体1.6gを得た(収率73.9%)。上記操作で得られた褐色粉状固体をLC/MS分析に供した結果、褐色粉状固体は純度98%の4置換ヒドロキシジベンゾクリセンであった。
(Synthesis Example 6) Synthesis of DB-1 (a) Production of calcium dibenzochrysenesulfonate In a 1 L four-necked flask equipped with a mechanical stirrer, 20 g (0.06 mol, HPLC purity: 99.8%) of dibenzo[g,p]chrysene and 200 g (1.94 mol) of 95% sulfuric acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were charged and reacted with stirring at an internal temperature of 80°C for 2 hours while maintaining the temperature using a water bath. As a result, the contents became a uniform gray viscous liquid.
While cooling the flask containing the contents obtained above in an ice bath, 400 g of distilled water was added. During this addition, the internal temperature was monitored to maintain a temperature below 40°C to prevent the internal temperature from exceeding 40°C due to exothermic reaction. Next, 154.4 g (2.08 mol) of powdered calcium hydroxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to the flask containing the distilled water. During this addition, the internal temperature was monitored to maintain a temperature below 45°C to prevent the internal temperature from exceeding 45°C due to exothermic reaction. Upon this addition, calcium sulfate precipitated as a white solid, and the contents became a slurry. The solution was alkaline.
The slurry obtained above was subjected to suction filtration using a stainless steel Buchner funnel and No. 2 filter paper, and the filtrate (pale yellow liquid) was recovered. Furthermore, the solid residue (mainly calcium sulfate) was washed with 350 g of distilled water, and the washing solution was also recovered. This solution, along with the above filtrate, was concentrated under reduced pressure using a rotary evaporator. As a result, 36.5 g of calcium dibenzochrysenesulfonate, a pale yellow powdery solid, was obtained (yield 82.7%). Based on the results of LC/MS analysis of hydroxydibenzochrysene described later, the calcium dibenzochrysenesulfonate is considered to be a mixture in which 98% is 4-substituted dibenzochrysenesulfonate and the remainder is 3-substituted dibenzochrysenesulfonate.
(b) Preparation of hydroxydibenzochrysene 14.0 g (0.212 mol) of 85% potassium hydroxide granules (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were placed in a 100 mL nickel cylindrical container and heated and melted on a hot plate (400°C). Subsequently, 4.0 g (0.0055 mol) of the calcium dibenzochrysene sulfonate salt (mixture 8) obtained above was added. During this addition, the calcium dibenzochrysene sulfonate salt was added to the nickel cylindrical container over 30 minutes, and the reaction was promoted by stirring with a stainless steel spoon at the time of addition. Furthermore, stirring was continued for 30 minutes after the completion of the addition of calcium dibenzochrysene sulfonate salt. As a result, a reddish-brown viscous liquid was obtained.
The reddish-brown, viscous liquid obtained above (the contents of the nickel cylindrical container) was poured while still hot into a 200 mL stainless steel cup and allowed to cool and solidify. Subsequently, 40 g of distilled water was added to this stainless steel cup to dissolve the solid, yielding a slightly cloudy reddish-brown liquid.
Next, the reddish-brown liquid was transferred to a 200 mL glass beaker, and 35% hydrochloric acid (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added while stirring with a magnetic stirring device to obtain a contents containing a brown solid. During this addition, the pH was measured with a pH meter, and the addition was continued until the pH of the contents reached pH 3. It was confirmed that the brown solid precipitated at the time of neutralization.
Subsequently, 30 g of ethyl acetate (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to the contents obtained above while stirring to dissolve the brown solid. The resulting liquid was then allowed to stand to separate into an organic phase and an aqueous phase, and the organic phase was separated. The separated organic layer was filtered through a glass funnel and No. 2 filter paper to remove insoluble matter, and then concentrated under reduced pressure using a rotary evaporator to obtain 1.6 g of brown powdery solid (yield 73.9%). The brown powdery solid obtained in the above procedure was subjected to LC/MS analysis, and the brown powdery solid was found to be 98% pure tetrasubstituted hydroxydibenzochrysene.

(合成例6-1)RDB-1の合成
攪拌機、冷却管及びビュレットを備えた内容積500mLの容器に、DB-1を80.0gとフタル酸モノブチル銅を10.1g(20mmol)仕込み、溶媒として1-ブタノールを100mL加えて、反応液を100℃で6時間撹拌して反応を行った。冷却後に析出物を濾過し、得られた粗体を酢酸エチル100mLに溶解させた。次に塩酸5mLを加え、室温で攪拌後、炭酸水素ナトリウムで中和処理を行った。酢酸エチル溶液を濃縮し、ヘプタン300mLを加えて反応生成物を析出させ、室温まで冷却した後、濾過を行って分離した。得られた固形物を乾燥させることにより、下記式で示される群から表される構造を有する目的樹脂(RDB-1)64.5gを得た。
得られた樹脂について、前記方法によりポリスチレン換算分子量を測定した結果、Mn:2512、Mw:3298、Mw/Mn:1.31であった。
(Synthesis Example 6-1) Synthesis of RDB-1 In a 500 mL container equipped with a stirrer, condenser, and burette, 80.0 g of DB-1 and 10.1 g (20 mmol) of monobutyl copper phthalate were charged. 100 mL of 1-butanol was added as a solvent, and the reaction mixture was stirred at 100 °C for 6 hours. After cooling, the precipitate was filtered, and the resulting crude product was dissolved in 100 mL of ethyl acetate. Next, 5 mL of hydrochloric acid was added, and after stirring at room temperature, the mixture was neutralized with sodium bicarbonate. The ethyl acetate solution was concentrated, and 300 mL of heptane was added to precipitate the reaction product. After cooling to room temperature, the product was separated by filtration. By drying the obtained solid, 64.5 g of the target resin (RDB-1) having the structure represented by the group shown in the following formula was obtained.
The obtained resin was measured for polystyrene-equivalent molecular weight using the method described above, and the results were Mn: 2512, Mw: 3298, and Mw/Mn: 1.31.

(比較合成例1)
ジムロート冷却管、温度計及び攪拌翼を備えた、底抜きが可能な内容積10Lの四つ口フラスコを準備した。この四つ口フラスコに、窒素気流中、1,5-ジメチルナフタレン1.09kg(7mol、三菱ガス化学(株)製)、40質量%ホルマリン水溶液2.1kg(ホルムアルデヒドとして28mol、三菱ガス化学(株)製)及び98質量%硫酸(関東化学(株)製)0.97mLを仕込み、常圧下、100℃で還流させながら7時間反応させた。その後、希釈溶媒としてエチルベンゼン(和光純薬工業(株)製試薬特級)1.8kgを反応液に加え、静置後、下相の水相を除去した。さらに、中和及び水洗を行い、エチルベンゼン及び未反応の1,5-ジメチルナフタレンを減圧下で留去することにより、淡褐色固体のジメチルナフタレンホルムアルデヒド樹脂1.25kgを得た。
(Comparative Synthesis Example 1)
A 10 L four-necked flask with a removable bottom was prepared, equipped with a Liebig condenser, thermometer, and stirring blade. In this flask, 1.09 kg (7 mol, manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.) of 1,5-dimethylnaphthalene, 2.1 kg of 40% formalin aqueous solution (28 mol as formaldehyde, manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.), and 0.97 mL of 98% sulfuric acid (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) were charged under a nitrogen stream. The reaction was carried out under atmospheric pressure at 100°C under reflux for 7 hours. Subsequently, 1.8 kg of ethylbenzene (reagent grade, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to the reaction mixture as a diluent, and after standing, the aqueous phase was removed. Further neutralization and washing with water were performed, and ethylbenzene and unreacted 1,5-dimethylnaphthalene were removed by distillation under reduced pressure to obtain 1.25 kg of light brown solid dimethylnaphthaleneformaldehyde resin.

続いて、ジムロート冷却管、温度計及び攪拌翼を備えた内容積0.5Lの四つ口フラスコを準備した。この四つ口フラスコに、窒素気流下で、上記のようにして得られたジメチルナフタレンホルムアルデヒド樹脂100g(0.51mol)とパラトルエンスルホン酸0.05gとを仕込み、190℃まで昇温させて2時間加熱した後、攪拌した。その後さらに、1-ナフトール52.0g(0.36mol)を加え、さらに220℃まで昇温させて2時間反応させた。溶剤希釈後、中和及び水洗を行い、溶剤を減圧下で除去することにより、黒褐色固体の変性樹脂(CR-1)126.1gを得た。 Next, a 0.5 L four-necked flask equipped with a Liebig condenser, thermometer, and stirring blade was prepared. Into this four-necked flask, under a nitrogen stream, 100 g (0.51 mol) of the dimethylnaphthaleneformaldehyde resin obtained as described above and 0.05 g of p-toluenesulfonic acid were charged. The mixture was heated to 190°C for 2 hours and then stirred. Subsequently, 52.0 g (0.36 mol) of 1-naphthol was added, and the mixture was further heated to 220°C for 2 hours. After solvent dilution, neutralization and washing with water were performed, and the solvent was removed under reduced pressure to obtain 126.1 g of a dark brown solid modified resin (CR-1).

<レジスト下層膜の形成>
[実施例]
表1~2に示す組成となるように、前記合成例で得られた樹脂から各レジスト下層膜形成用組成物を調製し、シリコンウエハ基板上にスピンコート法により塗布した。その後、所定の酸素濃度雰囲気下において、ホットプレートに接触させない状態で60秒静置した後に、ホットプレート上で、200℃~300℃で60秒間の予備熱処理を実施し(表1~2に各条件を示す。)、基板上に平均厚み200nmのレジスト下層膜前駆体を形成した。その後、低酸素濃度雰囲気下(酸素濃度5.0%未満)にて、550~750℃で120秒間加熱処理(焼成)を行い(表1~2に各条件を示す。)、レジスト下層膜付き基板を得た。
<Formation of the underlayer film of the resist>
[Examples]
Compositions for forming resist underlayer films were prepared from the resins obtained in the above synthesis examples to have the compositions shown in Tables 1 and 2, and were coated onto a silicon wafer substrate by spin coating. Subsequently, the substrates were left to stand for 60 seconds in a predetermined oxygen concentration atmosphere without contact with a hot plate, and then preheated on a hot plate at 200°C to 300°C for 60 seconds (the conditions are shown in Tables 1 and 2) to form a resist underlayer film precursor with an average thickness of 200 nm on the substrate. Subsequently, the substrates were heated (fired) at 550 to 750°C for 120 seconds in a low oxygen concentration atmosphere (oxygen concentration less than 5.0%) (the conditions are shown in Tables 1 and 2) to obtain a substrate with a resist underlayer film.

[比較例]
同様に表3~4に示す組成となるように各レジスト下層膜形成用組成物を調製し、シリコンウエハ基板上にスピンコート法で塗布した。その後、所定の酸素濃度雰囲気下において、ホットプレートに接触させない状態で60秒静置した後に、ホットプレート上で、320~350℃で60秒間予備熱処理し、各酸素濃度条件にて、550~800℃で120秒間加熱処理(焼成)を行ったレジスト下層膜付き基板を得た。
[Comparative Example]
Similarly, each resist underlayer film formation composition was prepared to have the composition shown in Tables 3-4 and applied to a silicon wafer substrate by spin coating. Then, after being left to stand for 60 seconds in a predetermined oxygen concentration atmosphere without contact with a hot plate, a preheat treatment was performed on a hot plate at 320-350°C for 60 seconds, and then a heat treatment (sintering) was performed at 550-800°C for 120 seconds under each oxygen concentration condition to obtain substrates with resist underlayer films.

別途、耐熱性評価用に、各実施例及び比較例と同組成となるように調製したレジスト下層膜形成用組成物をスピンコート法でシリコンウエハ基板上に塗布後、予備熱処理を行わず、大気雰囲気下にて、400℃で60秒間加熱(焼成)を行い、耐熱性評価用のレジスト下層膜付き基板を得た。 Separately, for heat resistance evaluation, a resist underlayer film formation composition prepared to have the same composition as each example and comparative example was applied to a silicon wafer substrate by spin coating. Without preheating, the substrate was heated (fired) at 400°C for 60 seconds in an air atmosphere to obtain a substrate with a resist underlayer film for heat resistance evaluation.

有機溶媒およびノボラック樹脂については以下のものを用いた。
有機溶媒:シクロヘキサノン(CHN)、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)
ノボラック樹脂:群栄化学社製 PSM4357
The following organic solvents and novolac resins were used.
Organic solvents: Cyclohexanone (CHN), Propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA)
Novolac resin: PSM4357, manufactured by Gun-ei Chemical Co., Ltd.

上記得られたレジスト下層膜付き基板について以下の手順で各種評価を行った。評価結果を焼成条件と併せて下記表1及び表2に示す。 The substrates with the resist underlayer film obtained above were evaluated using the following procedure. The evaluation results, along with the firing conditions, are shown in Tables 1 and 2 below.

[耐熱性]
上記得られたレジスト下層膜付き基板について、干渉式膜厚計を用いて加熱(焼成)後膜厚を測定し、前述した耐熱性評価用のレジスト下層膜付き基板の膜厚に対しての膜厚減少率を算出した。耐熱性は、上記膜厚減少率が20%未満の場合は「A」(極めて良好)と、20%以上40%未満の場合は「B」(良好)と、40%以上の場合は「C」(不良)と評価した。
[Heat resistance]
For the resist-backed substrates obtained above, the film thickness was measured after heating (firing) using an interferometric film thickness meter, and the film thickness reduction rate was calculated relative to the film thickness of the resist-backed substrate used for heat resistance evaluation as described above. Heat resistance was evaluated as follows: "A" (excellent) if the film thickness reduction rate was less than 20%, "B" (good) if it was between 20% and 40%, and "C" (poor) if it was 40% or more.

[エッチング耐性の評価]
エッチング耐性の評価は、以下の手順で行った。
まず、実施例で用いた樹脂に代えてノボラック(群栄化学社製 PSM4357)を用い、焼成条件として、予備熱処理を実施せず大気雰囲気下400℃で60秒間加熱(焼成)したこと以外は、実施例と同様の条件で、エッチング耐性評価用のノボラックの下層膜を作製した。そして、このノボラックの下層膜を対象として、下記の条件にて、エッチング試験を行い、そのときのエッチングレートを測定した。
[エッチング条件]
エッチング装置:サムコインターナショナル社製 RIE-10NR
出力:50W
圧力:20Pa
時間:2min
エッチングガス
Arガス流量:CF4ガス流量:O2ガス流量=50:5:5(sccm)
[Evaluation of etching resistance]
Etching resistance was evaluated using the following procedure.
First, a novolac underlayer film for etching resistance evaluation was prepared using novolac (PSM4357, manufactured by Gun-ei Chemical Co., Ltd.) instead of the resin used in the example, and under the same conditions as the example, except that the firing conditions were the same as in the example, with no preheat treatment performed and the film being heated (fired) at 400°C for 60 seconds in an air atmosphere. Then, an etching test was performed on this novolac underlayer film under the following conditions, and the etching rate was measured.
[Etching conditions]
Etching equipment: RIE-10NR manufactured by Samco International Corporation
Output: 50W
Pressure: 20 Pa
Time: 2 min
Etching gas flow rate: Ar gas flow rate: CF , 4 gas flow rate: O , 2 gas flow rate = 50:5:5 (sccm)

次に、実施例及び比較例の下層膜を対象として、上記エッチング試験を同様に行い、そのときのエッチングレートを測定した。
そして、エッチング耐性評価用のノボラックの下層膜で得られたエッチングレートを基準として、以下の評価基準でエッチング耐性を評価した。
[評価基準]
A:ノボラックの下層膜に比べてエッチングレートが、-10%未満
B:ノボラックの下層膜に比べてエッチングレートが、-10%~+5%
C:ノボラックの下層膜に比べてエッチングレートが、+5%超
Next, the etching test described above was performed on the underlying films of the examples and comparative examples in the same manner, and the etching rate was measured.
Then, using the etching rate obtained from the novolac underlayer film for etching resistance evaluation as a reference, the etching resistance was evaluated according to the following evaluation criteria.
[Evaluation Criteria]
A: Etching rate less than -10% compared to the underlying novolac film. B: Etching rate between -10% and +5% compared to the underlying novolac film.
C: Etching rate is more than +5% compared to the underlying novolac film.

[炭素濃度]
有機元素分析により炭素濃度を測定した。
装置:CHNコーダーMT-6(ヤナコ分析工業(株)製)
[評価基準]
A:89.0質量%以上
B:89.0質量%未満
[Carbon concentration]
The carbon concentration was measured by organic elemental analysis.
Equipment: CHN Coder MT-6 (manufactured by Yanaco Analytical Industries Co., Ltd.)
[Evaluation Criteria]
A: 89.0% by mass or more B: Less than 89.0% by mass

表1~2の結果から分かるように、実施例のレジスト下層膜形成方法によれば、予備熱処理工程にける加熱温度と加熱工程における酸素濃度及び加熱温度を所望とする範囲に調整することで、耐熱性及びエッチング耐性に優れるレジスト下層膜を形成することができた。これに対し、表3~4で示す比較例では、予備熱処理工程にける加熱温度と加熱工程における酸素濃度及び加熱温度のいずれかが所望とする範囲外となるため、エッチング耐性が不良となり、加熱工程後の炭素濃度も好ましい範囲を満たさないことがわかった。また、耐熱性が低下する傾向もみられた。 As can be seen from the results in Tables 1 and 2, the resist underlayer film formation method of the example allowed for the formation of a resist underlayer film with excellent heat resistance and etching resistance by adjusting the heating temperature in the preheat treatment step, the oxygen concentration in the heating step, and the heating temperature to the desired range. In contrast, in the comparative examples shown in Tables 3 and 4, either the heating temperature in the preheat treatment step, the oxygen concentration in the heating step, or the heating temperature was outside the desired range, resulting in poor etching resistance, and the carbon concentration after the heating step also did not meet the desirable range. Furthermore, a tendency for decreased heat resistance was observed.

本発明のレジスト下層膜の形成方法は、エッチング耐性に優れるレジスト下層膜を形成することができる。また、本発明のパターン形成方法は、上述のエッチング耐性に優れるレジスト下層膜を用いることにより、形状の良好なパターンを形成することができる。従って、これらはパターンのさらなる微細化が進む半導体デバイスの多層レジストプロセスを用いたパターン形成に好適に使用することができる。 The present invention's method for forming a resist underlayer film can produce a resist underlayer film with excellent etching resistance. Furthermore, the pattern formation method of the present invention, by using the aforementioned resist underlayer film with excellent etching resistance, can form a pattern with a good shape. Therefore, these methods are suitably used for pattern formation using multilayer resist processes in semiconductor devices where further miniaturization of patterns is progressing.

Claims (10)

芳香族化合物の樹脂であって、繰り返し単位同士が芳香環同士の直接結合によって連結している多環ポリフェノール樹脂(ただし、下記式(A-14)で表されるポリフェノール樹脂を除く。)を含む組成物を基板上に塗布する工程と、
塗布された前記組成物を50℃以上300℃以下で加熱する予備熱処理工程と、
前記予備熱処理工程の後、酸素濃度が5%未満の不活性ガス雰囲気下で450℃以上800℃未満の温度で加熱する熱処理工程と、
を含み、
前記樹脂が、式(1B)で表される芳香族ヒドロキシ化合物に由来する繰り返し単位を有する多環ポリフェノール樹脂を含む、レジスト下層膜の形成方法。
(式(1B)中、Aはベンゼン環又は縮合環を表す。さらに、R 0 は各々独立して、置換基を有していてもよい炭素数1~40のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~40のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~40のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~40のアルキニル基、置換基を有していてもよい炭素数1~40のアルコキシ基、ハロゲン原子、チオール基又は水酸基であり、ここで、R 0 の少なくとも1つは水酸基であり、mは0~9の整数である。)
A step of coating a substrate with a composition containing a polycyclic polyphenol resin (excluding polyphenol resins represented by the following formula (A-14)) in which repeating units are linked by direct bonds between aromatic rings,
A preheat treatment step in which the applied composition is heated to a temperature of 50°C or higher and 300°C or lower,
After the aforementioned preheat treatment step, a heat treatment step is performed in which the material is heated at a temperature of 450°C or higher and less than 800°C in an inert gas atmosphere with an oxygen concentration of less than 5%.
Includes,
A method for forming a resist underlayer film, wherein the resin comprises a polycyclic polyphenol resin having repeating units derived from an aromatic hydroxy compound represented by formula (1B) .
(In formula (1B), A represents a benzene ring or a fused ring. Furthermore, each R0 is independently an optionally substituted alkyl group having 1 to 40 carbon atoms, an optionally substituted aryl group having 6 to 40 carbon atoms, an optionally substituted alkenyl group having 2 to 40 carbon atoms, an optionally substituted alkynyl group having 2 to 40 carbon atoms, an optionally substituted alkoxy group having 1 to 40 carbon atoms, a halogen atom, a thiol group, or a hydroxyl group, where at least one of R0 is a hydroxyl group and m is an integer from 0 to 9.)
芳香族化合物の樹脂であって、繰り返し単位同士が芳香環同士の直接結合によって連結している多環ポリフェノール樹脂(ただし、下記式(A-14)で表されるポリフェノール樹脂を除く。)を含む組成物を基板上に塗布する工程と、A step of coating a substrate with a composition containing a polycyclic polyphenol resin (excluding polyphenol resins represented by the following formula (A-14)) in which repeating units are linked by direct bonds between aromatic rings,
塗布された前記組成物を50℃以上300℃以下で加熱する予備熱処理工程と、A preheat treatment step in which the applied composition is heated to a temperature of 50°C or higher and 300°C or lower,
前記予備熱処理工程の後、酸素濃度が5%未満の不活性ガス雰囲気下で450℃以上800℃未満の温度で加熱する熱処理工程と、After the aforementioned preheat treatment step, a heat treatment step is performed in which the material is heated at a temperature of 450°C or higher and less than 800°C in an inert gas atmosphere with an oxygen concentration of less than 5%.
を含み、Includes,
前記樹脂が、下記式(2A)で表される構造を有する樹脂であり、The aforementioned resin is a resin having a structure represented by the following formula (2A):
前記式(2A)で表される構造を有する樹脂が、下記式(2)で表される構造を有する樹脂であり、The resin having the structure represented by formula (2A) is a resin having the structure represented by the following formula (2),
前記式(2)で表される構造を有する樹脂が、下記式(2-1)で表される構造を有する樹脂である、レジスト下層膜の形成方法。A method for forming a resist underlayer film, wherein the resin having the structure represented by formula (2) is a resin having the structure represented by the following formula (2-1).
(式(2A)中、Xは酸素原子、硫黄原子、単結合又は無架橋であり、R(In formula (2A), X is an oxygen atom, a sulfur atom, a single bond, or no bridge, R aa は炭素数1~40の2n価の基又は単結合であり、RR is a 2n valent group or single bond having 1 to 40 carbon atoms, bb は各々独立して、置換基を有していてもよい炭素数1~40のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~40のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~40のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~40のアルキニル基、置換基を有していてもよい炭素数1~40のアルコキシ基、ハロゲン原子、チオール基又は水酸基であり、nは1~4の整数であり、pは各々独立して0~2の整数である。REach of these is independently an alkyl group having 1 to 40 carbon atoms which may have substituents, an aryl group having 6 to 40 carbon atoms which may have substituents, an alkenyl group having 2 to 40 carbon atoms which may have substituents, an alkynyl group having 2 to 40 carbon atoms which may have substituents, an alkoxy group having 1 to 40 carbon atoms which may have substituents, a halogen atom, a thiol group, or a hydroxyl group, where n is an integer from 1 to 4 and p is independently an integer from 0 to 2. cc は単結合であり、mIt is a single bond, m 22 は各々独立して0~8の整数である。ここで、REach of these is an independent integer between 0 and 8. Here, R bb のうち、少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種以上を含む基であり、すべてのmOf these, at least one is a group containing one or more selected from hydroxyl groups and thiol groups, and all m 22 が同時に0となることはない。)(They cannot both be zero at the same time.)
(式(2)中、X、n及びpは前記式(2A)において説明したものと同義であり、R(In equation (2), X, n, and p are the same as those explained in equation (2A) above, and R 11 は前記式(2A)におけるRR in formula (2A) above is aa と同義であり、RIt is synonymous with R 22 は各々独立して、炭素数1~40のアルキル基、炭素数6~40のアリール基、炭素数2~40のアルケニル基、炭素数1~40のアルコキシ基、ハロゲン原子、チオール基又は水酸基であり、REach of these is independently an alkyl group having 1 to 40 carbon atoms, an aryl group having 6 to 40 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 40 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 40 carbon atoms, a halogen atom, a thiol group, or a hydroxyl group, R 33 は前記式(2A)におけるRR in formula (2A) above is cc と同義であり、mIt is synonymous with m 22 は前記式(2A)において説明したものと同義である。ここで、RThis is equivalent to what was explained in formula (2A) above. Here, R 22 の少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、すべてのmAt least one of them is selected from hydroxyl groups and thiol groups, and all m 22 が同時に0となることはない。)(They cannot both be zero at the same time.)
(式(2-1)中、Zは酸素原子又は硫黄原子であり、R(In formula (2-1), Z is an oxygen atom or a sulfur atom, and R 11 、R, R 22 、R, R 33 、m, m 22 、p及びnは前記式(2)において説明したものと同義であり、ここで、R, p and n are the same as those explained in formula (2) above, where R 22 の少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、すべてのmAt least one of them is selected from hydroxyl groups and thiol groups, and all m 22 が同時に0になることはない。)(They cannot both be zero at the same time.)
芳香族化合物の樹脂であって、繰り返し単位同士が芳香環同士の直接結合によって連結している多環ポリフェノール樹脂(ただし、下記式(A-14)で表されるポリフェノール樹脂を除く。)を含む組成物を基板上に塗布する工程と、A step of coating a substrate with a composition containing a polycyclic polyphenol resin (excluding polyphenol resins represented by the following formula (A-14)) in which repeating units are linked by direct bonds between aromatic rings,
塗布された前記組成物を50℃以上300℃以下で加熱する予備熱処理工程と、A preheat treatment step in which the applied composition is heated to a temperature of 50°C or higher and 300°C or lower,
前記予備熱処理工程の後、酸素濃度が5%未満の不活性ガス雰囲気下で450℃以上800℃未満の温度で加熱する熱処理工程と、After the aforementioned preheat treatment step, a heat treatment step is performed in which the material is heated at a temperature of 450°C or higher and less than 800°C in an inert gas atmosphere with an oxygen concentration of less than 5%.
を含み、Includes,
前記樹脂が、下記式(2A)で表される構造を有する樹脂であり、The aforementioned resin is a resin having a structure represented by the following formula (2A):
前記式(2A)で表される構造を有する樹脂が、下記式(4)で表される構造を有する樹脂である、レジスト下層膜の形成方法。A method for forming a resist underlayer film, wherein the resin having the structure represented by formula (2A) is a resin having the structure represented by the following formula (4).
(式(2A)中、Xは酸素原子、硫黄原子、単結合又は無架橋であり、R(In formula (2A), X is an oxygen atom, a sulfur atom, a single bond, or no bridge, R aa は炭素数1~40の2n価の基又は単結合であり、RR is a 2n valent group or single bond having 1 to 40 carbon atoms, bb は各々独立して、置換基を有していてもよい炭素数1~40のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~40のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~40のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~40のアルキニル基、置換基を有していてもよい炭素数1~40のアルコキシ基、ハロゲン原子、チオール基又は水酸基であり、nは1~4の整数であり、pは各々独立して0~2の整数である。REach of these is independently an alkyl group having 1 to 40 carbon atoms which may have substituents, an aryl group having 6 to 40 carbon atoms which may have substituents, an alkenyl group having 2 to 40 carbon atoms which may have substituents, an alkynyl group having 2 to 40 carbon atoms which may have substituents, an alkoxy group having 1 to 40 carbon atoms which may have substituents, a halogen atom, a thiol group, or a hydroxyl group, where n is an integer from 1 to 4 and p is independently an integer from 0 to 2. cc は単結合であり、mIt is a single bond, m 22 は各々独立して0~8の整数である。ここで、REach of these is an independent integer between 0 and 8. Here, R bb のうち、少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種以上を含む基であり、すべてのmOf these, at least one is a group containing one or more selected from hydroxyl groups and thiol groups, and all m 22 が同時に0となることはない。)(They cannot both be zero at the same time.)
(式(4)中、R(In formula (4), R 11 、p及びnは、上記式(2A)で説明したものと同義であり、R, p and n are equivalent to those explained in formula (2A) above, and R 55 及びRand R 66 は各々独立して炭素数1~40のアルキル基、炭素数6~40のアリール基、炭素数2~40のアルケニル基、炭素数1~40のアルコキシ基、ハロゲン原子、チオール基又は水酸基であり、mEach of these is independently an alkyl group having 1 to 40 carbon atoms, an aryl group having 6 to 40 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 40 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 40 carbon atoms, a halogen atom, a thiol group, or a hydroxyl group, m 55 は各々独立して0~8の整数であり、mEach of these is an independent integer between 0 and 8, and m 66 は各々独立して0~9の整数である。ここで、REach of these is an independent integer from 0 to 9. Here, R 55 及びRand R 66 から選ばれる少なくとも1つは水酸基及びチオール基から選ばれる1種であり、すべてのmAt least one selected from is one of the hydroxyl group and thiol group, and all m 55 及びmand m 66 が同時に0となることはない。RIt is impossible for both to be zero at the same time. 33 は前記式(2A)におけるRR in formula (2A) above is cc と同義である。)(This is synonymous with...)
前記予備熱処理工程において、酸素濃度5%未満の不活性ガス雰囲気下で前記組成物を加熱する、請求項1~3のいずれか1項に記載のレジスト下層膜の形成方法。 A method for forming a resist underlayer film according to any one of claims 1 to 3 , wherein in the preheat treatment step, the composition is heated in an inert gas atmosphere with an oxygen concentration of less than 5%. 前記Ra又はR1が、RA-RBで表される基であり、ここで、当該RAはメチン基であり、当該RBは置換基を有していてもよい炭素数が6~30のアリール基である、請求項2又は3に記載のレジスト下層膜の形成方法。 The method for forming a resist underlayer film according to claim 2 or 3, wherein R a or R 1 is a group represented by R A - R B , where R A is a methine group and R B is an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, which may have substituents. 前記式(1B)中のAが、縮合環である、請求項に記載のレジスト下層膜の形成方法。 The method for forming a resist underlayer film according to claim 1 , wherein A in formula (1B) is a condensed ring. 前記樹脂が、架橋反応性のある化合物に由来する変性部分をさらに有する、請求項1~のいずれか1項に記載のレジスト下層膜の形成方法。 The method for forming a resist underlayer film according to any one of claims 1 to 6 , wherein the resin further comprises a modified portion derived from a crosslinking reactive compound. 前記架橋反応性のある化合物が、アルデヒド類又はケトン類である、請求項に記載のレジスト下層膜の形成方法。 The method for forming a resist underlayer film according to claim 7 , wherein the crosslinking reactive compound is an aldehyde or a ketone. 前記樹脂の重量平均分子量が1000~100000である、請求項1~のいずれか1項に記載のレジスト下層膜の形成方法。 A method for forming a resist underlayer film according to any one of claims 1 to 8 , wherein the weight-average molecular weight of the resin is 1,000 to 1,000,000. 請求項1~のいずれか1項に記載のレジスト下層膜の形成方法により、前記基板上に前記レジスト下層膜を形成する工程と、
珪素原子を含有する中間層形成用組成物を前記レジスト下層膜上に塗布し、ベークすることにより珪素含有中間層を形成する工程と、
前記珪素含有中間層上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜に対し少なくとも露光及び現像してレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクとして、フルオロカーボンを含むガスを用いて前記珪素含有中間層をドライエッチングする工程と、
を含む、パターン形成方法。
A method for forming a resist underlayer film according to any one of claims 1 to 9 , comprising the step of forming the resist underlayer film on the substrate,
A step of forming a silicon-containing intermediate layer by coating a silicon atom-containing intermediate layer-forming composition onto the resist underlayer film and baking it,
The steps include forming a resist film on the silicon-containing intermediate layer,
The steps include at least exposing and developing the resist film to form a resist pattern,
Using the resist pattern as a mask, a step is performed to dry etch the silicon-containing intermediate layer using a gas containing fluorocarbons,
A pattern formation method, including the following.
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