JP3528512B2 - 架橋基を有する高分子化合物の製造方法 - Google Patents
架橋基を有する高分子化合物の製造方法Info
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Description
分子間でC−O−C基を有する架橋基により架橋されて
いることを特徴とし、ベース樹脂としてレジスト材料に
配合すると、露光前後のアルカリ溶解コントラストが大
幅に高く、高感度で高解像性を有し、特に超LSI製造
用の微細パターン形成材料として好適な化学増幅ポジ型
レジスト材料を与える高分子化合物を製造する方法に関
する。
LSI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なか、次世代の微細加工技術と
して遠紫外線リソグラフィーが有望視されている。遠紫
外線リソグラフィーは、0.5μm以下の加工も可能で
あり、光吸収の低いレジスト材料を用いた場合、基板に
対して垂直に近い側壁を有したパターン形成が可能にな
る。
ジ型レジスト材料(特公平2−27660号、特開昭6
3−27829号公報等記載)は、遠紫外線の光源とし
て高輝度なKrFエキシマレーザーを利用し、感度、解
像性、ドライエッチング耐性が高く、優れた特徴を有し
た遠紫外線リソグラフィーに特に有望なレジスト材料と
して期待されている。
しては、ベース樹脂、酸発生剤からなる二成分系、ベー
ス樹脂、酸発生剤、酸不安定基を有する溶解制御剤から
なる三成分系が知られている。
には、ポリ−4−tert−ブトキシスチレンと酸発生
剤からなるレジスト材料が提案され、この提案と類似し
たものとして特開平3−223858号公報には分子内
にtert−ブトキシ基を有する樹脂と酸発生剤からな
る二成分系レジスト材料、更には特開平4−21125
8号公報にはメチル基、イソプロピル基、tert−ブ
チル基、テトラヒドロピラニル基、トリメチルシリル基
含有ポリヒドロキシスチレンと酸発生剤からなる二成分
系のレジスト材料が提案されている。
は、ポリ〔3,4−ビス(2−テトラヒドロピラニルオ
キシ)スチレン〕、ポリ〔3,4−ビス(tert−ブ
トキシカルボニルオキシ)スチレン〕、ポリ〔3,5−
ビス(2−テトラヒドロピラニルオキシ)スチレン〕等
のポリジヒドロキシスチレン誘導体と酸発生剤からなる
レジスト材料が提案されている。
ス樹脂は、酸不安定基を側鎖に有するものであり、酸不
安定基がtert−ブチル基、tert−ブトキシカル
ボニル基のように強酸で分解されるものであると、空気
中の塩基性化合物と反応して失活する結果、酸不安定基
の分解が起こりにくくなり、そのレジスト材料のパター
ン形状がT−トップ形状になり易い。一方、エトキシエ
チル基等のようなアルコキシアルキル基は弱酸で分解さ
れるため、空気中の塩基性化合物の影響は少ないが、露
光から加熱処理までの時間経過に伴ってパターン形状が
著しく細るという欠点を有したり、側鎖に嵩高い基を有
しているので、耐熱性が下がったり、感度及び解像度が
満足できるものではないなど、いずれも問題を有してお
り、未だ実用化に至っていないのが現状であり、このた
めこれら問題の改善が望まれる。
化高分子化合物が注目されている。
代表されるように、例えば、ヘキサメトキシメチルメラ
ミン、ポリビニルフェノールからなる樹脂を酸によって
架橋化させて不溶とすることが一般的である。即ち、架
橋化反応は、樹脂を不溶とすることを目的とする。しか
し、ポジ型レジスト材料として樹脂を使用する場合、溶
剤に可溶であることが必要である。従来の架橋化反応で
は、目的が樹脂の不溶化であるためにかかる架橋化物は
ポジ型レジスト材料としては使用することができない。
場合、露光部分が可溶となる必要があるが、従来のヘキ
サメトキシメチルメラミン等の架橋化反応では、分解し
てアルカリに可溶な樹脂を得ることができない。
ル誘導体とジビニルエーテル化合物PAGの混合系を熱
架橋した化合物が、露光によって分解することから、こ
れをポジ型レジスト材料として使用することが報告され
ている(Polymersfor Advanced
Technologies,vol.5,pp.499
〜506;Chem mater.,vol.6,N
o.10,1994,pp.1854)。
ビニルエーテル化合物の熱架橋化反応は、反応時間が長
い、架橋化率の制御が困難である、ジビニルエーテル化
合物の不反応物が残渣として残る等の問題を有してい
る。
しては酸とビニルエーテル化合物、ジオールの存在下に
て反応する方法が知られている。この方法は架橋反応及
び側鎖のアセタール化反応の両方が起こり、いずれか一
方の反応のみを選択することができない。従って、側鎖
のアセタール化反応と、架橋反応の競争反応のために反
応比率のコントロールをすることが非常に困難である。
更に、この反応過程において、酸に分解しづらい架橋化
反応物が生成されるという問題をかかえている。
溶剤可溶性で、置換率の制御された酸不安定架橋基を有
し、ベース樹脂としてレジスト材料に配合した場合、従
来のレジスト材料を上回る高感度及び高解像度、露光余
裕度、プロセス適応性を有し、プラズマエッチング耐性
に優れ、しかもレジストパターンの耐熱性にも優れた化
学増幅ポジ型レジスト材料を与える高分子化合物を製造
する方法を提供することを目的とする。
発明者は上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結
果、下記一般式(1)で示される繰り返し単位を有する
重量平均分子量が1,000〜500,000のアルカ
リ可溶性高分子化合物に、下記一般式(2a)又は(3
a)のアルケニルエーテル化合物又は下記一般式(2
b)又は(3b)のハロゲン化アルキルエーテル化合物
を反応させることにより、上記式(1)の高分子化合物
のフェノール性水酸基間が分子内及び/又は分子間にお
いてQで示される架橋基によって架橋された一般式(8
a)又は(8b)の架橋高分子化合物を得ることがで
き、この架橋基は酸によって脱離し、上記式(1)のア
ルカリ可溶性高分子化合物を生成すること、この場合、
上記アルケニルエーテル化合物又はハロゲン化アルキル
エーテル化合物の使用量を選定することにより、式
(1)の酸不安定架橋基の導入量を容易に制御すること
ができ、上記従来の問題点を解決し得ることを知見し
た。また、上記酸不安定架橋基の導入と共に、下記一般
式(4a)で示される化合物を同時に反応させることが
可能で、これにより同時に下記一般式(9)で示される
酸不安定基を導入することができ、下記一般式(5a)
又は(5b)の架橋基と酸不安定基とを有する高分子化
合物を簡単な工程で得ることができ、更には上記架橋基
と種々の酸不安定基とを有する高分子化合物を工業的有
利に得ることができ、更には上記架橋基と種々の酸不安
定基とを有する高分子化合物を工業的有利に得ることが
できることを知見し、本発明をなすに至ったものであ
る。
造方法を提供する。 〔I〕重量平均分子量が1,000〜500,000で
ある下記一般式(1)
数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示
す。また、xは0又は正の整数、yは正の整数で、x+
y≦5を満足する数である。p1、p2は正数、q1、
q2は0又は正数であり、0<p1/(p1+p2+q
1+q2)≦0.8、0≦q1/(p1+p2+q1+
q2)≦0.8、0≦q2/(p1+p2+q1+q
2)≦0.8、p1+p2+q1+q2=1を満足する
数であるが、q1とq2が同時に0となることはな
い。)で示される繰り返し単位を有する高分子化合物の
フェノール性水酸基の一部の水素原子に、その全フェノ
ール性水酸基1モルに対してp1モルの下記一般式(2
a)又は(3a)
岐状又は環状のアルキル基、R9は水素原子又は炭素数
1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す
が、R8aとR9とは環を形成してもよく、環を形成する
場合にはR8aは炭素数1〜7の直鎖状又は分岐状のアル
キレン基、R9は炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状のア
ルキレン基を示す。R13は炭素数1〜10の直鎖状又は
分岐状のアルキレン基を示す。また、Aはc価の炭素数
1〜50の脂肪族もしくは脂環式飽和炭化水素基、芳香
族炭化水素基又はヘテロ環基を示し、これら基はそれぞ
れ酸素原子、窒素原子、硫黄原子等のヘテロ原子を介在
してもよく、またその炭素原子に結合する水素原子の一
部が水酸基、カルボキシル基、カルボニル基又はフッ素
原子によって置換されていてもよい。Bは−CO−O
−、−NHCO−O−又は−NHCONH−を示し、c
は2〜8の整数を示し、dは0又は1〜10の整数を示
す。)で示されるアルケニルエーテル化合物及び上記全
フェノール性水酸基1モルに対してq1モルの下記一般
式(4a)
分岐状又は環状のアルキル基、R5は水素原子又は炭素
数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、R6
は炭素数1〜18のヘテロ原子を有していてもよい1価
の炭化水素基を示し、R4aとR5、R4aとR6、R
5とR6とは環を形成してもよく、環を形成する場合に
はR4aは炭素数1〜17の直鎖状又は分岐状のアルキ
レン基、R5とR6はそれぞれ炭素数1〜18の直鎖状
又は分岐状のアルキレン基を示す。)で示される化合物
を反応させることを特徴とする下記一般式(5a)又は
(5b)
水素原子又は炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状の
アルキル基を示し、R5、R6は上記と同様の意味を示
すが、R4とR5、R4とR6、R5とR6とは環を形
成してもよく、環を形成する場合にはR4、R5、R6
はそれぞれ炭素数1〜18の直鎖状又は分岐状のアルキ
レン基を示す。x、yは上記と同様の意味を示し、mは
0又は正の整数、nは正の整数で、m+n=yである。
p1、p2、q1、q2は上記と同様の意味を示す。ま
た、Qは下記式(i)又は(ii)で示される基であ
る。
状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。又は、R8と
R9とは環を形成してもよく、環を形成する場合には
R8、R9は炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状のアルキレ
ン基を示す。R13は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状
のアルキレン基、dは0又は1〜10の整数である。A
は、c価の炭素数1〜50の脂肪族もしくは脂環式飽和
炭化水素基、芳香族炭化水素基又はヘテロ環基を示し、
これらの基はヘテロ原子を介在していてもよく、またそ
の炭素原子に結合する水素原子の一部が水酸基、カルボ
キシル基、カルボニル基又はフッ素原子によって置換さ
れていてもよい。Bは−CO−O−、−NHCO−O−
又は−NHCONH−を示す。cは2〜8、c’は1〜
7の整数である。)〕で示される繰り返し単位を有する
高分子化合物の製造方法。
00,000である下記一般式(1)
それぞれ上記と同様の意味を示す。)で示される繰り返
し単位を有する高分子化合物のフェノール性水酸基の一
部の水素原子を、その全フェノール性水酸基1モルに対
してp1モルの下記一般式(2b)又は(3b)
記と同様の意味を示し、Zはハロゲン原子を示す。)で
示されるハロゲン化アルキルエーテル化合物及び上記全
フェノール性水酸基1モルに対してq1モルの下記一般
式(4b)
味を示す。)で示される化合物を反応させることを特徴
とする下記一般式(5a)又は(5b)
n、p1、p2、q1、q2はそれぞれ上記と同様の意
味を示す。)で示される繰り返し単位を有する高分子化
合物の製造方法。
り返し単位を有する高分子化合物の全フェノール性水酸
基1モルに対してq2モルの下記一般式(7)で示され
る基、tert−アルキル基、トリアルキルシリル基又
はケトアルキル基を導入して、下記一般式(6c)又は
(6d)で示される繰り返し単位を有する高分子化合物
を得ることを特徴とする上記〔I〕又は〔II〕記載の
高分子化合物の製造方法。
キル基、aは0〜6の整数を示す。)
アルキル基、トリアルキルシリル基又はケトアルキル基
を示す。R1、R2、R4、R5、R6、R7、Q、x、y、
m、n、p1、p2、q1、q2はそれぞれ上記と同様
の意味を示す。)
返し単位を有する高分子化合物の全フェノール性水酸基
1モルに対してq2モルの下記一般式(7)
す。)を導入して、下記一般式(6a)又は(6b)
m、n、p1、p2、q1、q2はそれぞれ上記と同様
の意味を示す。)で示される繰り返し単位を有する高分
子化合物を得ることを特徴とする上記〔III〕記載の
高分子化合物の製造方法。
0,000である下記一般式(1)
それぞれ上記と同様の意味を示す。)で示される繰り返
し単位を有する高分子化合物のフェノール性水酸基の一
部の水素原子に、その全フェノール性水酸基1モルに対
してp1モルの下記一般式(2a)又は(3a)
上記と同様の意味を示す。)で示されるアルケニルエー
テル化合物又は下記一般式(2b)又は(3b)
れ上記と同様の意味を示す。)で示されるハロゲン化ア
ルキルエーテル化合物を反応させることを特徴とする下
記一般式(8a)又は(8b)
2はそれぞれ上記と同様の意味を示す。)で示される繰
り返し単位を有する高分子化合物の製造方法。
返し単位を有する高分子化合物の全フェノール性水酸基
1モルに対してq1モルの下記一般式(9)で示される
基を導入して、上記一般式(5a)又は(5b)で示さ
れる繰り返し単位を有する高分子化合物を得ることを特
徴とする上記〔V〕記載の高分子化合物の製造方法。
示す。)
り返し単位を有する高分子化合物の全フェノール性水酸
基1モルに対してq2モルの上記一般式(7)で示され
る基、tert−アルキル基、トリアルキルシリル基又
はケトアルキル基を導入して、上記一般式(5c)又は
(5d)で示される繰り返し単位を有する高分子化合物
を得ることを特徴とする上記〔V〕記載の高分子化合物
の製造方法。
1、p2、q1、q2はそれぞれ上記と同様の意味を示
す。)
繰り返し単位を有する高分子化合物の全フェノール性水
酸基1モルに対してq2モルの上記一般式(7)で示さ
れる基、tert−アルキル基、トリアルキルシリル基
又はケトアルキル基を導入して、上記一般式(6c)又
は(6d)で示される繰り返し単位を有する高分子化合
物を得ることを特徴とする上記〔VI〕記載の高分子化
合物の製造方法。
a)は分子間結合を示し、(5b)、(6b)、(8
b)は分子内結合を示す。
で、かつ酸によって上記架橋基や酸不安定基が脱離して
アルカリ可溶性となる架橋高分子化合物を架橋基や酸不
安定基の導入量を容易に制御して工業的有利に製造する
ことができる。
合物をベース樹脂として化学増幅ポジ型レジスト材料に
配合した場合、この高分子化合物は、上記架橋基によっ
て架橋されているため、溶解阻止性が大きく、露光後の
溶解コントラストも大きいという利点を有している。
に付加したポリマーの場合、弱い酸により脱離反応が進
行することからT−トップ形状にはなり難いが、上述し
たように酸に対して敏感であるために露光から加熱処理
までの時間経過に伴ってパターン形状が著しく細るとい
う欠点がある。また、アルカリに対する溶解阻止効果が
低いために、溶解コントラストを得るには高置換率体を
使用しなければならず、耐熱性に欠けるという欠点を有
するものである。一方、フェノール性水酸基の側鎖をt
ert−ブトキシカルボニル基で保護したポリマーの場
合、これをレジスト材料に配合すると、アルカリ溶解阻
止性は良くなり、低置換率で溶解コントラストが得られ
たり、耐熱性が良いという長所を有しているが、脱離さ
せてアルカリ可溶性にするためにはトリフルオロメタン
スルホン酸等の強い酸を発生させる酸発生剤が必要であ
り、そのような酸を使用すると上述したようにT−トッ
プ形状になり易いという欠点を有するものとなる。
うにフェノール性水酸基の一部とアルケニルエーテル化
合物もしくはハロゲン化アルキルエーテル化合物との反
応によって得られる上記架橋基で架橋させた高分子化合
物を用いたレジスト材料は、側鎖をアセタール基で保護
したポリマーにおける耐熱性が低いという欠点、ter
t−ブトキシカルボニル基で保護したポリマーにおける
T−トップ形状を形成し易いという欠点を解消するもの
である。
果として、この高分子化合物は酸に不安定である上記架
橋基によって架橋され、必要により酸不安定基によって
保護されているため、レジスト膜の未露光部における重
量平均分子量及びアルカリ現像液に対する溶解性が変化
することはないが、レジスト膜の露光部の重量平均分子
量は、発生した酸による分解を経て、更には酸不安定基
の脱離を伴って架橋及び酸不安定基によって保護する前
のアルカリ可溶性ベース樹脂の重量平均分子量に戻るた
め、アルカリ溶解速度が未露光部に比べ大きく増大する
ことから溶解コントラストを高めることができ、結果と
して高解像度化が達成できるものである。
と、アルコール化合物(ジオール、トリオール、ポリオ
ール化合物等)が生成されるが、その親水性基によりア
ルカリ現像液との親和性が向上し、結果として高解像度
化が達成できる。
て使用した化学増幅ポジ型レジスト材料は、T−トップ
形状になり易い、パターン形状が細る、耐熱性に欠ける
という問題が従来のものより極めて少なく、レジスト膜
の溶解コントラストを高めることが可能であり、結果的
に高感度及び高解像性を有し、かつパターンの寸法制
御、パターンの形状コントロールを組成により任意に行
うことが可能であり、プロセス適応性にも優れた化学増
幅ポジ型レジスト材料となるものである。
本発明の架橋高分子化合物の製造方法において、その出
発原料としては、下記一般式(1)で示される繰り返し
単位を有する重量平均分子量が1,000〜500,0
00のアルカリ可溶性高分子化合物を使用する。
し、R2は炭素数1〜8、好ましくは1〜5、更に好ま
しくは1〜3の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を
示し、直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基としては、
メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n
−ブチル基、iso−ブチル基、tert−ブチル基、
シクロヘキシル基、シクロペンチル基等を例示できる。
また、xは0又は正の整数、yは正の整数であり、x+
y≦5を満足するものであるが、yは1〜3、特に1〜
2であることが好ましい。
又は正数であり、0<p1/(p1+q1+q2+p
2)≦0.8、0≦q1/(p1+q1+q2+p2)
≦0.8、0≦q2/(p1+q1+q2+p2)≦
0.8、p1+q1+q2+p2=1を満足する数であ
るが、q1とq2が同時に0となることはない。
の値は下記の通りである。
り好ましくは0.5〜1、更に好ましくは0.7〜1で
あることが望ましい。
(1)の高分子化合物のフェノール性水酸基の一部の水
素原子に、その全フェノール性水酸基1モルに対してp
1モルの下記一般式(2a)又は(3a)で示されるア
ルケニルエーテル化合物及び上記全フェノール性水酸基
1モルに対してq1モルの下記一般式(4a)で示され
る化合物を反応させ、下記一般式(5a)又は(5b)
で示される繰り返し単位を有する高分子化合物を製造す
る。
1〜4、更に好ましくは1〜2の直鎖状、分岐状又は環
状のアルキル基、R9は水素原子又は炭素数1〜8、好
ましくは1〜5、更に好ましくは1〜3の直鎖状、分岐
状又は環状のアルキル基を示すが、R8aとR9とは環を
形成してもよく、環を形成する場合にはR8aは炭素数1
〜7の直鎖状又は分岐状のアルキレン基、R9は炭素数
1〜8の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。R13
は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を
示す。また、Aはc価の炭素数1〜50の脂肪族もしく
は脂環式飽和炭化水素基、芳香族炭化水素基又はヘテロ
環基を示し、これら基はそれぞれ酸素原子、窒素原子、
硫黄原子等のヘテロ原子を介在してもよく、またその炭
素原子に結合する水素原子の一部が水酸基、カルボキシ
ル基、カルボニル基又はフッ素原子等によって置換され
ていてもよい。Bは−CO−O−、−NHCO−O−又
は−NHCONH−を示し、cは2〜8の整数を示し、
dは0又は1〜10の整数を示す。)
1〜5、更に好ましくは1〜4の直鎖状、分岐状又は環
状のアルキル基、R5は水素原子又は炭素数1〜8、好
ましくは1〜6、更に好ましくは1〜5の直鎖状、分岐
状又は環状のアルキル基、R6は炭素数1〜18、好ま
しくは1〜10、更に好ましくは1〜8のヘテロ原子を
有していてもよい1価の炭化水素基を示し、R4aと
R5、R4aとR6、R5とR6とは環を形成してもよく、環
を形成する場合にはR4aは炭素数1〜17、好ましくは
1〜9、更に好ましくは1〜7の直鎖状又は分岐状のア
ルキレン基、R5とR6はそれぞれ炭素数1〜18、好ま
しくは1〜10、更に好ましくは1〜8の直鎖状又は分
岐状のアルキレン基を示す。)
ル基としては、先に例示したものを挙げることができ、
アルキレン基としてはメチレン基、エチレン基、プロピ
レン基、ブチレン基、へキシレン基、オクチレン基など
が挙げられ、これらは分岐状であってもよい。
アルキル基、フェニル基、p−メチルフェニル基、p−
エチルフェニル基、p−メトキシフェニル基等のアルコ
キシ置換フェニル基等の非置換又は置換アリール基、ベ
ンジル基、フェネチル基等のアラルキル基等や、これら
の基に酸素原子を有する、或いは炭素原子に結合する水
素原子が水酸基に置換されたり、2個の水素原子が酸素
原子で置換されてカルボニル基を形成する下記式で示さ
れるようなアルキル基等の基を挙げることができる。
には、炭化水素基として好ましくは炭素数1〜50、特
に1〜40のO、NH、N(CH3)、S、SO2等のヘ
テロ原子が介在してもよい非置換又は水酸基、カルボキ
シル基、カルボニル基又はフッ素原子置換のアルキレン
基、好ましくは炭素数6〜50、特に6〜40のアリー
レン基、これらアルキレン基とアリーレン基とが結合し
た基、上記各基の炭素原子に結合した水素原子が脱離し
たc”価(c”は3〜8の整数)の基が挙げられ、更に
c価のヘテロ環基、このヘテロ環基と上記炭化水素基と
が結合した基などが挙げられる。
が挙げられる。
例えば、Stephen.C.Lapin,Polym
ers Paint Colour Journal.
179(4237)、321(1988)に記載されて
いる方法、即ち多価アルコールもしくは多価フェノール
とアセチレンとの反応、又は多価アルコールもしくは多
価フェノールとハロゲン化アルキルビニルエーテルとの
反応により合成することができる。
レングリコールジビニルエーテル、トリエチレングリコ
ールジビニルエーテル、1,2−プロパンジオールジビ
ニルエーテル、1,3−プロパンジオールジビニルエー
テル、1,3−ブタンジオールジビニルエーテル、1,
4−ブタンジオールジビニルエーテル、テトラメチレン
グリコールジビニルエーテル、ネオペンチルグリコール
ジビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニル
エーテル、トリメチロールエタントリビニルエーテル、
ヘキサンジオールジビニルエーテル、1,4−シクロヘ
キサンジオールジビニルエーテル、テトラエチレングリ
コールジビニルエーテル、ペンタエリスリトールジビニ
ルエーテル、ペンタエリスリトールトリビニルエーテ
ル、ペンタエリスリトールテトラビニルエーテル、ソル
ビトールテトラビニルエーテル、ソルビトールペンタビ
ニルエーテル、エチレングリコールジエチレンビニルエ
ーテル、トリエチレングリコールジエチレンビニルエー
テル、エチレングリコールジプロピレンビニルエーテ
ル、トリエチレングリコールジエチレンビニルエーテ
ル、トリメチロールプロパントリエチレンビニルエーテ
ル、トリメチロールプロパンジエチレンビニルエーテ
ル、ペンタエリスリトールジエチレンビニルエーテル、
ペンタエリスリトールトリエチレンビニルエーテル、ペ
ンタエリスリトールテトラエチレンビニルエーテル並び
に以下の式(I−1)〜(I−31)で示される化合物
を挙げることができるが、これらに限定されるものでは
ない。
式(3a)で示される化合物は、多価カルボン酸とハロ
ゲン化アルキルビニルエーテルとの反応により製造する
ことができる。Bが−CO−O−の場合の式(3a)で
示される化合物の具体例としては、テレフタル酸ジエチ
レンビニルエーテル、フタル酸ジエチレンビニルエーテ
ル、イソフタル酸ジエチレンビニルエーテル、フタル酸
ジプロピレンビニルエーテル、テレフタル酸ジプロピレ
ンビニルエーテル、イソフタル酸ジプロピレンビニルエ
ーテル、マレイン酸ジエチレンビニルエーテル、フマル
酸ジエチレンビニルエーテル、イタコン酸ジエチレンビ
ニルエーテル等を挙げることができるが、これらに限定
されるものではない。
ルケニルエーテル基含有化合物としては、下記一般式
(III)、(IV)又は(V)等で示される活性水素
を有するアルケニルエーテル化合物とイソシアナート基
を有する化合物との反応により合成されるアルケニルエ
ーテル基含有化合物を挙げることができる。
−の場合の上記一般式(3a)で示されるイソシアナー
ト基を有する化合物としては、例えば架橋剤ハンドブッ
ク(大成社刊、1981年発行)に記載の化合物を用い
ることができる。具体的には、トリフェニルメタントリ
イソシアナート、ジフェニルメタンジイソシアナート、
トリレンジイソシアナート、2,4−トリレンジイソシ
アナートの二量体、ナフタレン−1,5−ジイソシアナ
ート、o−トリレンジイソシアナート、ポリメチレンポ
リフェニルイソシアナート、ヘキサメチレンジイソシア
ナート等のポリイソシアナート型、トリレンジイソシア
ナートとトリメチロールプロパンの付加体、ヘキサメチ
レンジイソシアナートと水との付加体、キシレンジイソ
シアナートとトリメチロールプロパンとの付加体等のポ
リイソシアナートアダクト型等を挙げることができる。
上記イソシアナート基含有化合物と活性水素含有アルケ
ニルエーテル化合物とを反応させることにより末端にア
ルケニルエーテル基を持つ種々の化合物ができる。この
ような化合物として以下の式(II−1)〜(II−1
1)で示されるものを挙げることができるが、これらに
限定されるものではない。
が1,000〜500,000であり、好ましくは分子
量分布が1.0〜1.5の一般式(1)で示される高分
子化合物のフェノール性水酸基の水素原子をその全水酸
基の1モルに対してp1モルの一般式(2a)、(3
a)で示されるアルケニルエーテル化合物及びq1モル
の一般式(4a)で示される化合物を反応させて、例え
ば下記一般式(5a)又は(5b)で示される高分子化
合物を得ることができる。
素原子又は炭素数1〜8、好ましくは1〜6、更に好ま
しくは1〜5の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を
示し、R5、R6は上記と同様の意味を示すが、R4と
R5、R4とR6、R5とR6とは環を形成してもよく、環
を形成する場合にはR4、R5、R6はそれぞれ炭素数1
〜18、好ましくは1〜10、更に好ましくは1〜8の
直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。また、Qは下
記式(i)又は(ii)を示し、R8は水素原子又は炭
素数1〜8、好ましくは1〜5、更に好ましくは1〜3
の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示し、R9は
上記と同様の意味を示すが、R8とR9は環を形成しても
よく、環を形成する場合、R8、R9はそれぞれ炭素数1
〜8の直鎖状又は分岐状のアルキル基である。c’は1
〜7の整数であり、R13、A、B、dは上記と同様の意
味を示す。x、yは上記と同様の意味を示し、mは0又
は正の整数、nは正の整数で、m+n=yである。p
1、p2、q1、q2は上記と同様の意味を示す。)
の値から明らかなように、2価に限られず、3価〜8価
の基でもよい。例えば、2価の架橋基としては、下記式
(i’)、(ii’)、3価の架橋基としては、下記式
(i”)、(ii”)で示されるものが挙げられる。
ド、ジメチルアセトアミド、テトラヒドロフラン、酢酸
エチル等の非プロトン性極性溶媒が好ましく、単独でも
2種以上混合して使用してもかまわない。
オロメタンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、メタ
ンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸ピリジニウム塩
等が好ましく、その使用量は反応する一般式(1)で示
される高分子化合物のフェノール性水酸基の水素原子を
その全水酸基の1モルに対して0.1〜10モル%であ
ることが好ましい。
しくは0〜60℃であり、反応時間としては0.2〜1
00時間、好ましくは0.5〜20時間である。
一般式(2a)又は(3a)で示されるアルケニルエー
テル化合物と一般式(4a)で示される化合物の添加す
る順序は特に限定しないが、初めに一般式(4a)で示
される化合物を添加し、反応が十分進行した後に一般式
(2a)又は(3a)で示されるアルケニルエーテル化
合物を添加するのが好ましい。例えば一般式(2a)又
は(3a)で示されるアルケニルエーテル化合物と一般
式(4a)で示される化合物を同時に添加したり、一般
式(2a)又は(3a)で示されるアルケニルエーテル
化合物を先に添加した場合には、一般式(2a)又は
(3a)で示されるアルケニルエーテル化合物の反応点
の一部が反応系中の水分により加水分解され、生成した
高分子化合物の構造が複雑化し、物性の制御が困難とな
る場合がある。
(1)で示される繰り返し単位を有する高分子化合物の
フェノール性水酸基の一部の水素原子に、その全フェノ
ール性水酸基1モルに対してp1モルの下記一般式(2
b)又は(3b)で示されるハロゲン化アルキルエーテ
ル化合物及び上記フェノール性水酸基1モルに対してq
1モルの下記一般式(4b)で示される化合物を反応さ
せて、上記一般式(5a)又は(5b)で示される繰り
返し単位を有する高分子化合物を得るものである。
記と同様の意味を示し、Zはハロゲン原子(Cl、Br
又はI)を示す。)
味を示す。)
や式(4b)の化合物は、上記式(2a)、(3a)の
化合物や式(4a)の化合物に塩化水素、臭化水素又は
ヨウ化水素を反応させることにより得ることができる。
00〜500,000であり、好ましくは分子量分布が
1.0〜1.5の一般式(1)で示される繰り返し単位
を有する高分子化合物のフェノール性水酸基の水素原子
をその全水酸基の1モルに対してp1モルの一般式(2
b)又は(3b)で示されるハロゲン化アルキルエーテ
ル化合物及びq1モルの一般式(4b)で示される化合
物を反応させて、例えば上記式(5a)、(5b)で示
される高分子化合物を得ることができるが、式(2
b)、(3b)の化合物と式(4b)の化合物の反応順
序は上記第1方法と同様である。
在下で行うことが好ましい。反応溶媒としては、アセト
ニトリル、アセトン、ジメチルホルムアミド、ジメチル
アセトアミド、テトラヒドロフラン、ジメチルスルホキ
シド等の非プロトン性極性溶媒が好ましく、単独でも2
種以上混合して使用してもかまわない。
ン、ジイソプロピルアミン、炭酸カリウム等が好まし
く、その使用量は反応する一般式(1)で示される高分
子化合物のフェノール性水酸基の1モルに対して(p1
+q1)モル%以上であることが好ましい。
しくは0〜60℃であり、反応時間としては0.5〜1
00時間、好ましくは1〜20時間である。
有する高分子化合物に式(4a)又は(4b)の化合物
を反応させて、下記式(10)で示される化合物を得た
後、これを単離し、次いで式(2a)、(3a)或いは
(2b)、(3b)で示される化合物を用いて架橋を行
うようにしてもよい。
(5a)、(5b)で示されるような高分子化合物に、
必要に応じて元の一般式(1)で示される高分子化合物
のフェノール性水酸基の1モルに対してq2モルの二炭
酸ジアルキル化合物、アルコキシカルボニルアルキルハ
ライド等を反応させて一般式(7)で示される酸不安定
基を導入したり、tert−アルキルハライド、トリア
ルキルシリルハライド、ケトアルキル化合物等を反応さ
せて、q2モルの上記−CR4R5OR6とは異なる酸不
安定基(式(7)の基、tert−アルキル基、トリア
ルキルシリル基、ケトアルキル基等)を導入して、下記
一般式(6c)又は(6d)で示される繰り返し単位を
有する高分子化合物を得ることもできる。
は4〜8、更に好ましくは4〜6の3級アルキル基、a
は0〜6の整数を示す。)
基、1−メチルシクロヘキシル基、2−(2−メチル)
アダマンチル基、tert−アミル基等を挙げることが
できる。
アルキル基、トリアルキルシリル基又はケトアルキル基
を示す。R1、R2、R4、R5、R6、R7、Q、x、y、
m、n、p1、p2、q1、q2はそれぞれ上記と同様
の意味を示す。)
より、下記一般式(6a)又は(6b)で示される繰り
返し単位を有する高分子化合物を得ることができる。
m、n、p1、p2、q1、q2はそれぞれ上記と同様
の意味を示す。)
溶媒中において塩基の存在下で行うことが好ましい。
トン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、
テトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド等の非プロ
トン性極性溶媒が好ましく、単独でも2種以上混合して
使用してもかまわない。
ン、イミダゾール、ジイソプロピルアミン、炭酸カリウ
ム等が好ましく、その使用量は元の一般式(1)で示さ
れる高分子化合物のフェノール性水酸基の1モルに対し
てq2モル%以上であることが好ましい。
は0〜60℃である。反応時間としては0.2〜100
時間、好ましくは1〜10時間である。
−tert−ブチル、二炭酸ジ−tert−アミル等が
挙げられ、アルコキシカルボニルアルキルハライドとし
てはtert−ブトキシカルボニルメチルクロライド、
tert−アミロキシカルボニルメチルクロライド、t
ert−ブトキシカルボニルメチルブロマイド、ter
t−ブトキシカルボニルエチルクロライド等が挙げら
れ、トリアルキルシリルハライドとしてはトリメチルシ
リルクロライド、トリエチルシリルクロライド、ジメチ
ル−tert−ブチルシリルクロライド等が挙げられ
る。
た一般式(5a)、(5b)で示される高分子化合物
に、必要に応じて元の一般式(1)で示される高分子化
合物のフェノール性水酸基の1モルに対してq2モルの
tert−アルキル化剤、ケトアルキル化合物を反応さ
せてtert−アルキル化又はケトアルキル化すること
ができる。
行うことが好ましい。反応溶媒としては、ジメチルホル
ムアミド、ジメチルアセトアミド、テトラヒドロフラ
ン、酢酸エチル等の非プロトン性極性溶媒が好ましく、
単独でも2種以上混合して使用してもかまわない。
オロメタンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、メタ
ンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸ピリジニウム塩
等が好ましく、その使用量は元の一般式(1)で示され
る高分子合物のフェノール性水酸基の1モルに対して
0.1〜10モル%であることが好ましい。
しくは0〜60℃であり、反応時間としては0.2〜1
00時間、好ましくは0.5〜20時間である。
ブテン、2−メチル−1−ブテン、2−メチル−2−ブ
テン等が挙げられ、ケトアルキル化合物としてはα−ア
ンジェリカラクトン、2−シクロヘキセン−1−オン、
5,6−ジヒドロ−2H−ピラン−2−オン等が挙げら
れる。
返し単位を有する高分子化合物のフェノール性水酸基の
一部の水素原子を、その全フェノール性水酸基1モルに
対してp1モルの上記式(2a)、(3a)又は(2
b)、(3b)で示されるアルケニルエーテル化合物又
はハロゲン化アルキルエーテル化合物を反応させて、下
記一般式(8a)又は(8b)で示される繰り返し単位
を有する高分子化合物を得るものである。
上記と同様の意味を示す。)
れ上記と同様の意味を示す。)
2はそれぞれ上記と同様の意味を示す。)
方法と同様にすることができる。
に、上記式(1)の高分子化合物のフェノール性水酸基
1モルに対してq1モルの上記式(4a)、(4b)の
化合物を反応させて、q1モルの下記一般式(9)で示
される基を導入し、上記式(6a)、(6b)の高分子
化合物を製造したり、更には、式(8a)、(8b)の
化合物に、上記式(1)の高分子化合物のフェノール性
水酸基1モルに対してq2モルの上記一般式(7)で示
される基、tert−アルキル基、トリアルキルシリル
基又はケトアルキル基を導入して、下記一般式(5c)
又は(5d)で示される繰り返し単位を有する高分子化
合物を得ることもできる。この場合、これら酸不安定基
の導入は先に述べた方法によって行うことができる。
示す。)
1、p2、q1、q2はそれぞれ上記と同様の意味を示
す。)
し、かつ式(7)の基、tert−アルキル基、トリア
ルキルシリル基又はケトアルキル基をq2モル導入する
ことにより、上記式(6c)又は(6d)の高分子化合
物を得ることができる。
として、具体的には、例えば1−メトキシエチル基、1
−エトキシエチル基、1−n−プロポキシエチル基、1
−iso−プロポキシエチル基、1−n−ブトキシエチ
ル基、1−iso−ブトキシエチル基、1−sec−ブ
トキシエチル基、1−tert−ブトキシエチル基、1
−tert−アミロキシエチル基、1−エトキシ−n−
プロピル基、1−シクロヘキシロキシエチル基、メトキ
シプロピル基、エトキシプロピル基、1−メトキシ−1
−メチル−エチル基、1−エトキシ−1−メチル−エチ
ル基等の直鎖状もしくは分岐状アセタール基、テトラヒ
ドロフラニル基、テトラヒドロピラニル基等の環状アセ
タール基などが挙げられ、好ましくはエトキシエチル
基、ブトキシエチル基、エトキシプロピル基が挙げられ
る。一方、上記式(7)の酸不安定基として、例えばt
ert−ブトキシカルボニル基、tert−ブトキシカ
ルボニルメチル基、tert−アミロキシカルボニル
基、tert−アミロキシカルボニルメチル基等が挙げ
られる。また、上記tert−アルキル基としては、t
ert−ブチル基、tert−アミル基、1−メチルシ
クロヘキシル基等が挙げられる。上記トリアルキルシリ
ル基としては、トリメチルシリル基、トリエチルシリル
基、ジメチル−tert−ブチルシリル基等の各アルキ
ル基の炭素数が1〜6のものが挙げられる。上記ケトア
ルキル基としては、3−オキソシクロヘキシル基、下記
式で示される基等が挙げられる。
ジ型レジスト材料のベース樹脂として有用であり、上述
したようにそのフェノール性水酸基の水素原子の一部が
酸不安定基及び上記架橋基で置換されているものである
が、より好ましくは、式(1)の化合物のフェノール性
水酸基の水素原子全体に対して酸不安定基と架橋基との
合計が平均0モル%を超え80モル%以下、特に2〜5
0モル%であることが好ましい。
%を超え、80モル%以下、特に1〜20モル%が好ま
しい。0モル%となると、アルカリ溶解速度のコントラ
ストが小さくなり、架橋基の長所を引き出すことができ
なくなり、解像度が悪くなる。一方、80モル%を超え
ると、架橋しすぎてゲル化し、アルカリに対して溶解性
がなくなったり、アルカリ現像の際に膜厚変化や膜内応
力又は気泡の発生を引き起こしたり、親水基が少なくな
るために基板との密着性に劣る場合がある。
を超え、80モル%以下、特に10〜50モル%が好ま
しい。0モル%になるとアルカリ溶解速度のコントラス
トが小さくなり、解像度が悪くなる。一方、80モル%
を超えるとアルカリに対する溶解性がなくなったり、ア
ルカリ現像の際に現像液との親和性が低くなり、解像性
が劣る場合がある。
記範囲内で適宜選定することによりパターンの寸法制
御、パターンの形状コントロールを任意に行うことがで
きる。本発明の高分子化合物において、架橋基及び酸不
安定基の含有量は、レジスト膜の溶解速度のコントラス
トに影響し、パターン寸法制御、パターン形状等のレジ
スト材料の特性にかかわるものである。
ト材料のベース樹脂として有用な架橋基を有する高分子
化合物をその架橋基導入量、更には酸不安定基の導入量
を容易に制御して簡単かつ確実に合成することができ
る。
て本発明を具体的に説明するが、本発明は下記例に制限
されるものではない。
キシスチレン100gをジメチルホルムアミド1,00
0mlに溶解させ、触媒量のp−トルエンスルホン酸を
添加した後、20℃で撹拌しながらエチルビニルエーテ
ル30g、トリエチレングリコールジビニルエーテル2
gを添加した。1時間反応させた後に、濃アンモニア水
により中和し、水10Lに中和反応液を滴下したとこ
ろ、白色固体が得られた。これを濾過後、アセトン50
0mlに溶解させ、水10Lに滴下し、濾過後、真空乾
燥した。得られたポリマーは、1H−NMRからポリヒ
ドロキシスチレンの水酸基の水素原子が27%エトキシ
エチル化され、3%が架橋されたことが確認された(P
olym.1)。
キシスチレン100gをジメチルホルムアミド1,00
0mlに溶解させ、触媒量のp−トルエンスルホン酸を
添加した後、20℃で撹拌しながらエチルビニルエーテ
ル30g、1,4−ジ(ビニルエーテル)シクロヘキサ
ン2gを添加した。1時間反応させた後に、濃アンモニ
ア水により中和し、水10Lに中和反応液を滴下したと
ころ、白色固体が得られた。これを濾過後、アセトン5
00mlに溶解させ、水10Lに滴下し、濾過後、真空
乾燥した。得られたポリマーは、1H−NMRからポリ
ヒドロキシスチレンの水酸基の水素原子が27%エトキ
シエチル化され、3%が架橋されたことが確認された。
エトキシ化ポリヒドロキシスチレン50gをピリジン5
00mlに溶解させ、45℃で撹拌しながら二炭酸ジ−
tert−ブチル7gを添加した。1時間反応させた
後、水3Lに反応液を滴下したところ、白色固体が得ら
れた。これを濾過後、アセトン50mlに溶解させ、水
2Lに滴下し、濾過後、真空乾燥させ、ポリマーを得
た。得られたポリマーは下記示性式(Polym.2)
で示される構造を有し、1H−NMRからポリヒドロキ
シスチレンの水酸基の水素原子のエトキシエチル化率は
27%、水酸基の水素原子のtert−ブトキシカルボ
ニル化率は8%であった。
キシスチレン50gをジメチルホルムアミド500ml
に溶解させ、触媒量のp−トルエンスルホン酸を添加し
た後、20℃で撹拌しながらエチルビニルエーテル27
g、1,4−ジ(ビニルエーテル)シクロヘキサン3g
を添加した。1時間反応させた後に、濃アンモニア水に
より中和し、水10Lに中和反応液を滴下したところ、
白色固体が得られた。これを濾過後、アセトン500m
lに溶解させ、水10Lに滴下し、濾過後、真空乾燥し
た。得られたポリマーは、1H−NMRからポリヒドロ
キシスチレンの水酸基の水素原子が24%エトキシエチ
ル化され、10%が架橋されたことが確認された(Po
lym.3)。
法により下記示性式(Polym.4〜7)で示される
ポリマーを得た。
キシスチレン100gをテトラヒドロフラン900gに
溶解させ、メタンスルホン酸3.9gを添加した後、3
0℃で撹拌しながらエチル1−プロペニルエーテル2
8.2gを添加し、3時間反応させた。次いで、1,4
−ブタンジオールジビニルエーテル3.8gを添加し、
0.5時間反応させた後、濃アンモニア水により中和し
た。この反応液を酢酸エチルに溶媒交換し、純水と少量
のアセトンを使用し、6回分液精製した後、アセトンに
溶媒交換し、20Lの純水に滴下したところ、白色固体
が得られた。これを濾過後、純水で2回洗浄、濾過後、
真空乾燥した。得られたポリマーは下記示性式(Pol
ym.8)で示される構造を有し、1H−NMRからポ
リヒドロキシスチレンの水酸基の水素原子が26%エト
キシプロポキシ化され、5.5%が架橋されたことが確
認された。
キシスチレン100gをテトラヒドロフラン900gに
溶解させ、メタンスルホン酸3.9gを添加した後、3
0℃で撹拌しながらエチル1−プロペニルエーテル2
0.0gを添加し、3時間反応させた後、1,4−ブタ
ンジオールジビニルエーテル3.8gを添加した。0.
5時間反応させた後に、濃アンモニア水により中和し
た。この反応液を酢酸エチルに溶媒交換し、純水と少量
のアセトンを使用し、6回分液精製した後、アセトンに
溶媒交換し、20Lの純水に滴下したところ、白色固体
が得られた。これを濾過後、純水で2回洗浄、濾過後、
真空乾燥した。
プロポキシ化ポリヒドロキシスチレン50gをピリジン
300gに溶解させ、40℃で撹拌しながら二炭酸ジ−
tert−ブチル4.5gを添加した。1時間反応させ
た後、水10Lに反応液を滴下したところ、白色固体が
得られた。これを濾過後、アセトン200mlに溶解さ
せ、水2Lに滴下し、濾過後、真空乾燥させ、ポリマー
を得た。得られたポリマーは下記示性式(Polym.
9)で示される構造を有し、1H−NMRからポリヒド
ロキシスチレンの水酸基の水素原子が21%エトキシプ
ロポキシ化され、5%がtert−ブトキシカルボニル
化され、5.5%が架橋されたことが確認された。
ロキシスチレン100gをテトラヒドロフラン900g
に溶解させ、メタンスルホン酸3.9gを添加した後、
30℃で撹拌しながらエチルビニルエーテル24.0g
を添加し、1時間反応させた。次いで、1,4−ブタン
ジオールジビニルエーテル3.8gを添加し、0.5時
間反応させた後、濃アンモニア水により中和した。この
反応液を酢酸エチルに溶媒交換し、純水で6回分液精製
した後、アセトンに溶媒交換し、20Lの純水に滴下し
たところ、白色固体が得られた。これを濾過後、純水で
2回洗浄、濾過後、真空乾燥した。得られたポリマーは
下記示性式(Polym.10)で示される構造を有
し、1H−NMRからポリヒドロキシスチレンの水酸基
の水素原子が31%エトキシエチル化され、5.5%が
架橋されたことが確認された。
ロキシスチレン100gをテトラヒドロフラン900g
に溶解させ、メタンスルホン酸3.9gを添加した後、
30℃で撹拌しながらエチルビニルエーテル16.4g
を添加し、1時間反応させた。1,4−ブタンジオール
ジビニルエーテル3.8gを添加し、0.5時間反応さ
せた後、濃アンモニア水により中和した。この反応液を
酢酸エチルに溶媒交換し、純水で6回分液精製した後、
アセトンに溶媒交換し、20Lの純水に滴下したとこ
ろ、白色固体が得られた。これを濾過後、純水で2回洗
浄、濾過後、真空乾燥した。
エトキシ化ポリヒドロキシスチレン50gをピリジン3
00gに溶解させ、40℃で撹拌しながら二炭酸ジ−t
ert−ブチル4.5gを添加した。1時間反応させた
後、水10Lに反応液を滴下したところ、白色固体が得
られた。これを濾過後、アセトン200mlに溶解さ
せ、水2Lに滴下し、濾過後、真空乾燥させ、ポリマー
を得た。得られたポリマーは下記示性式(Polym.
11)で示される構造を有し、1H−NMRからポリヒ
ドロキシスチレンの水酸基の水素原子が18.0%エト
キシエトキシ化され、5%がtert−ブトキシカルボ
ニル化され、5.5%が架橋されたことが確認された。
いないこと以外は実施例11と同様の方法により下記示
性式(Polym.12)で示されるポリマーを得た。
シスチレン)とアルケニルエーテル化合物(I−22)
を用いて実施例11と同様の方法により下記示性式(P
olym.13)で示されるポリマーを得た。
(II−1)を用いて実施例9と同様の方法により下記
示性式(Polym.14)で示されるポリマーを得
た。
りであり、それぞれの置換率は表1に示す通りであっ
た。なお、下記式において、Rは下記単位U 1又はU2を
分子間又は分子内架橋している架橋基を示し、(R)は
架橋基Rが結合している状態を示す。
合物(Polym.1〜14)をベース樹脂、下記式
(PAG.1〜12)で示される酸発生剤、下記式(D
RR.1〜4)で示される溶解制御剤、塩基性化合物、
下記式(ACC.1、2)で示される分子内に≡C−C
OOHで示される基を有する芳香族化合物、下記式(D
YE.1、2)で示される紫外線吸収剤から選ばれるレ
ジスト材料用成分を溶剤に溶解し、表2、3に示す組成
でレジスト液を調合した。必要に応じて、界面活性剤フ
ロラード「FC−430(住友スリーエム(株)製)」
0.1部を加え、成膜性を改善した。
m.15〜17)で示される高分子化合物をベース樹脂
として上記と同様にレジスト液を表4に示す組成で調合
した。
フィルターで濾過することによりレジスト液を調製し
た。これをシリコンウエハー上へスピンコーティング
し、このシリコンウエハーを100℃のホットプレート
で90秒間ベークした。なお、膜厚は0.55μmに設
定した。
マスクを介してエキシマレーザーステッパー(ニコン
社、NSR−2005EX NA=0.5)を用いて露
光し、110℃で90秒間ベークを施し、2.38%の
テトラメチルアンモニウムヒドロキシドの水溶液で現像
を行うと、ポジ型のパターンを得ることができた。
価した。まず、感度(Eth)を求めた。次に0.24
μmのラインアンドスペースのトップとボトムを1:1
で解像する露光量を最適露光量(感度:Eop)とし
て、この露光量における分離しているラインアンドスペ
ースの最小線幅を評価レジストの解像度とした。同一露
光量での露光から加熱処理までの時間経過(PED)を
2時間とした際の解像度も観察した。また、解像したレ
ジストパターンの形状は、走査型電子顕微鏡を用いて観
察し、耐熱性試験として、このレジストパターンを13
0℃で10分間ホットプレート上にて加熱し、加熱前後
でのパターン形状の変化を観察した。
化合物を用いた場合の評価結果を表5並びに比較例の高
分子化合物を用いた場合の評価結果を表6に示す。
(15重量%)の混合溶液 PGMEA: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/EP:プロピレングリコールモノメチルエ
ーテルアセテート(90重量%)とピルビン酸エチル
(10重量%)の混合溶液 PGMEA/CH:プロピレングリコールモノメチルエ
ーテルアセテート(90重量%)とシクロヘキサノン
(10重量%)の混合溶液
Claims (8)
- 【請求項1】 重量平均分子量が1,000〜500,
000である下記一般式(1) 【化1】 (式中、R1は水素原子又はメチル基を示し、R2は炭
素数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示
す。また、xは0又は正の整数、yは正の整数で、x+
y≦5を満足する数である。p1、p2は正数、q1、
q2は0又は正数であり、0<p1/(p1+p2+q
1+q2)≦0.8、0≦q1/(p1+p2+q1+
q2)≦0.8、0≦q2/(p1+p2+q1+q
2)≦0.8、p1+p2+q1+q2=1を満足する
数であるが、q1とq2が同時に0となることはな
い。)で示される繰り返し単位を有する高分子化合物の
フェノール性水酸基の一部の水素原子に、その全フェノ
ール性水酸基1モルに対してp1モルの下記一般式(2
a)又は(3a) 【化2】 (式中、R8aは水素原子又は炭素数1〜7の直鎖状、
分岐状又は環状のアルキル基、R9は水素原子又は炭素
数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す
が、R8aとR9とは環を形成してもよく、環を形成す
る場合にはR8aは炭素数1〜7の直鎖状又は分岐状の
アルキレン基、R9は炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状
のアルキレン基を示す。R13は炭素数1〜10の直鎖
状又は分岐状のアルキレン基を示す。また、Aはc価の
炭素数1〜50の脂肪族もしくは脂環式飽和炭化水素
基、芳香族炭化水素基又はヘテロ環基を示し、これら基
はそれぞれヘテロ原子を介在してもよく、またその炭素
原子に結合する水素原子の一部が水酸基、カルボキシル
基、カルボニル基又はフッ素原子によって置換されてい
てもよい。Bは−CO−O−、−NHCO−O−又は−
NHCONH−を示し、cは2〜8の整数を示し、dは
0又は1〜10の整数を示す。)で示されるアルケニル
エーテル化合物及び上記全フェノール性水酸基1モルに
対してq1モルの下記一般式(4a) 【化3】 (式中、R4aは水素原子又は炭素数1〜7の直鎖状、
分岐状又は環状のアルキル基、R5は水素原子又は炭素
数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、R6
は炭素数1〜18のヘテロ原子を有していてもよい1価
の炭化水素基を示し、R4aとR5、R4aとR6、R
5とR6とは環を形成してもよく、環を形成する場合に
はR4aは炭素数1〜17の直鎖状又は分岐状のアルキ
レン基、R5とR6はそれぞれ炭素数1〜18の直鎖状
又は分岐状のアルキレン基を示す。)で示される化合物
を反応させることを特徴とする下記一般式(5a)又は
(5b) 【化4】 【化5】 〔式中、R1、R2は上記と同様の意味を示す。R4は
水素原子又は炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状の
アルキル基を示し、R5、R6は上記と同様の意味を示
すが、R4とR5、R4とR6、R5とR6とは環を形
成してもよく、環を形成する場合にはR4、R5、R6
はそれぞれ炭素数1〜18の直鎖状又は分岐状のアルキ
レン基を示す。x、yは上記と同様の意味を示し、mは
0又は正の整数、nは正の整数で、m+n=yである。
p1、p2、q1、q2は上記と同様の意味を示す。ま
た、Qは下記式(i)又は(ii)で示される基であ
る。 【化6】 (式中、R8、R9は水素原子又は炭素数1〜8の直鎖
状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。又は、R8と
R9とは環を形成してもよく、環を形成する場合にはR
8、R9は炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状のアルキレ
ン基を示す。R13は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐
状のアルキレン基、dは0又は1〜10の整数である。
Aは、c価の炭素数1〜50の脂肪族もしくは脂環式飽
和炭化水素基、芳香族炭化水素基又はヘテロ環基を示
し、これらの基はヘテロ原子を介在していてもよく、ま
たその炭素原子に結合する水素原子の一部が水酸基、カ
ルボキシル基、カルボニル基又はフッ素原子によって置
換されていてもよい。Bは−CO−O−、−NHCO−
O−又は−NHCONH−を示す。cは2〜8、c’は
1〜7の整数である。)〕で示される繰り返し単位を有
する高分子化合物の製造方法。 - 【請求項2】 重量平均分子量が1,000〜500,
000である下記一般式(1) 【化7】 (式中、R1、R2、x、y、p1、p2、q1、q2は
それぞれ上記と同様の意味を示す。)で示される繰り返
し単位を有する高分子化合物のフェノール性水酸基の一
部の水素原子を、その全フェノール性水酸基1モルに対
してp1モルの下記一般式(2b)又は(3b) 【化8】 (式中、R8、R9、R13、A、B、c、dはそれぞれ上
記と同様の意味を示し、Zはハロゲン原子を示す。)で
示されるハロゲン化アルキルエーテル化合物及び上記全
フェノール性水酸基1モルに対してq1モルの下記一般
式(4b) 【化9】 (式中、R4、R5、R6、Zはそれぞれ上記と同様の意
味を示す。)で示される化合物を反応させることを特徴
とする下記一般式(5a)又は(5b) 【化10】 【化11】 (式中、R1、R2、R4、R5、R6、Q、x、y、m、
n、p1、p2、q1、q2はそれぞれ上記と同様の意
味を示す。)で示される繰り返し単位を有する高分子化
合物の製造方法。 - 【請求項3】 上記一般式(1)で示される繰り返し単
位を有する高分子化合物の全フェノール性水酸基1モル
に対してq2モルの下記一般式(7)で示される基、t
ert−アルキル基、トリアルキルシリル基又はケトア
ルキル基を導入して、下記一般式(6c)又は(6d)
で示される繰り返し単位を有する高分子化合物を得るこ
とを特徴とする請求項1又は2記載の高分子化合物の製
造方法。 【化12】 (式中、R7は水素原子又は炭素数4〜12の3級アル
キル基、aは0〜6の整数を示す。) 【化13】 【化14】 (式中、R3は上記式(7)で示される基、tert−
アルキル基、トリアルキルシリル基又はケトアルキル基
を示す。R1、R2、R4、R5、R6、R7、Q、
x、y、m、n、p1、p2、q1、q2はそれぞれ上
記と同様の意味を示す。) - 【請求項4】 上記一般式(1)で示される繰り返し単
位を有する高分子化合物の全フェノール性水酸基1モル
に対してq2モルの下記一般式(7) 【化15】 (式中、R7、aはそれぞれ上記と同様の意味を示
す。)を導入して、下記一般式(6a)又は(6b) 【化16】 【化17】 (式中、R1、R2、R4、R5、R6、R7、Q、
x、y、m、n、p1、p2、q1、q2はそれぞれ上
記と同様の意味を示す。)で示される繰り返し単位を有
する高分子化合物を得ることを特徴とする請求項3記載
の高分子化合物の製造方法。 - 【請求項5】 重量平均分子量が1,000〜500,
000である下記一般式(1) 【化18】 (式中、R1、R2、x、y、p1、p2、q1、q2は
それぞれ上記と同様の意味を示す。)で示される繰り返
し単位を有する高分子化合物のフェノール性水酸基の一
部の水素原子に、その全フェノール性水酸基1モルに対
してp1モルの下記一般式(2a)又は(3a) 【化19】 (式中、R8a、R9、R13、A、B、c、dはそれぞれ
上記と同様の意味を示す。)で示されるアルケニルエー
テル化合物又は下記一般式(2b)又は(3b) 【化20】 (式中、R8、R9、R13、A、B、Z、c、dはそれぞ
れ上記と同様の意味を示す。)で示されるハロゲン化ア
ルキルエーテル化合物を反応させることを特徴とする下
記一般式(8a)又は(8b) 【化21】 【化22】 (式中、R1、R2、Q、x、y、p1、p2、q1、q
2はそれぞれ上記と同様の意味を示す。)で示される繰
り返し単位を有する高分子化合物の製造方法。 - 【請求項6】 上記一般式(1)で示される繰り返し単
位を有する高分子化合物の全フェノール性水酸基1モル
に対してq1モルの下記一般式(9)で示される基を導
入して、上記一般式(5a)又は(5b)で示される繰
り返し単位を有する高分子化合物を得ることを特徴とす
る請求項5記載の高分子化合物の製造方法。 【化23】 (式中、R4、R5、R6はそれぞれ上記と同様の意味を
示す。) - 【請求項7】 上記一般式(1)で示される繰り返し単
位を有する高分子化合物の全フェノール性水酸基1モル
に対してq2モルの上記一般式(7)で示される基、t
ert−アルキル基、トリアルキルシリル基又はケトア
ルキル基を導入して、下記一般式(5c)又は(5d)
で示される繰り返し単位を有する高分子化合物を得るこ
とを特徴とする請求項5記載の高分子化合物の製造方
法。 【化24】 【化25】 (式中、R1、R2、R3、Q、x、y、m、n、p
1、p2、q1、q2はそれぞれ上記と同様の意味を示
す。) - 【請求項8】 上記一般式(1)で示される繰り返し単
位を有する高分子化合物の全フェノール性水酸基1モル
に対してq2モルの上記一般式(7)で示される基、t
ert−アルキル基、トリアルキルシリル基又はケトア
ルキル基を導入して、上記一般式(6c)又は(6d)
で示される繰り返し単位を有する高分子化合物を得るこ
とを特徴とする請求項6記載の高分子化合物の製造方
法。
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