JP2001122830A - Acrylate compound and method for producing the same - Google Patents
Acrylate compound and method for producing the sameInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、式[1][0001] The present invention relates to a compound represented by the formula [1]:
【0002】[0002]
【化5】 Embedded image
【0003】(式中、R1は、水素原子または炭素数1
〜4のアルキル基を表し、R2及びR3は、水素原子また
は炭素1〜10のアルキル基を表す。)で表される8−
(2−アクリロイルオキシ)エチルオキシカルボニル−
9−カルボキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デカ
ン化合物及びその製造法に関する。Wherein R 1 is a hydrogen atom or a carbon atom
And R 2 and R 3 represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. 8-) represented by
(2-acryloyloxy) ethyloxycarbonyl-
The present invention relates to a 9-carboxytricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane compound and a method for producing the same.
【0004】本発明の化合物は、半導体製造プロセスに
おけるフォトリソグラフィー工程に関し、紫外線、遠紫
外線、電子線、イオンビーム及びX線などの活性光線を
用いたリソグラフィーに好適なパターン形式材料分野の
モノマーに関する。The compound of the present invention relates to a photolithography step in a semiconductor manufacturing process, and relates to a monomer in the field of pattern type materials suitable for lithography using actinic rays such as ultraviolet rays, far ultraviolet rays, electron beams, ion beams and X-rays.
【0005】[0005]
【従来の技術】波長193nmに対し透明性を持ち、な
おかつドライエッチング耐性を持つ高分子化合物とし
て、脂環族高分子であるアダマンチルメタクリレート単
位を持つ共重合体[S.タケチ等、ジャーナル・オブ・
フォトポリマー・サイエンス・アンド・テクノロジー
(Journal of Photopolymer Science and Technolog
y),5巻(3号),439〜446頁(1992);及び
特開平5−265212号公報]、ポリ(ノルボニルメ
タクリレート)[M.エンドーら、プロシーディングス
・オブ・アイ・イー・ディー・エム(Proceedings of I
EDM),CA14−18,サン・フランシスコ(1992)]あ
るいはポリ(イソボルニルメタクリレート)単位を持つ
共重合体[G.M.ウォルラフ(G.M.Wallraff)ら、ジャー
ナル・オブ・ヴァキューム・サイエンス・アンド・テク
ノロジー(Journal of Vacuum Science andTechnolog
y),B11巻(6号),2783〜2788頁(1993年)]お
よびポリ(メンチルメタクリレート)単位を持つ共重合
体[特開平8−82925号公報]などが提案されてい
る。2. Description of the Related Art As a polymer having transparency at a wavelength of 193 nm and resistance to dry etching, a copolymer having an adamantyl methacrylate unit which is an alicyclic polymer [S. Takechi and other journals
Journal of Photopolymer Science and Technolog
y), 5 (3), 439-446 (1992); and JP-A-5-265212], poly (norbornyl methacrylate) [M. Endor et al., Proceedings of IDM
EDM), CA 14-18, San Francisco (1992)] or copolymers with poly (isobornyl methacrylate) units [GM Wallraff et al., Journal of Vacuum Science and Technology (Journal of). Vacuum Science andTechnolog
y), B11 (No. 6), pp. 2783-2788 (1993)], and a copolymer having a poly (menthyl methacrylate) unit [JP-A-8-82925].
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術は、ド
ライエッチング耐性の由来となる脂環基(アダマンチル
基、ノルボルニル基、イソボルニル基、メンチル基)の
残基単位中に露光前後での溶解度差を発現しうる残基を
有していないため、例えばターシャリブチルメタクリレ
ートやテトラヒドロピラニルメタクリレートなどの溶解
度差を発揮しうるコモノマーとの共重合体とすることに
よりレジストの樹脂成分として利用できた。 しかしパ
ターンニングにはコモノマーが30〜50%程度含有さ
せることが必要であり、結果的に脂環基骨格によるドラ
イエッチング耐性効果が著しく低下し実用性の乏しいも
のになっている。The above-mentioned prior art discloses the difference in solubility between before and after exposure in a residue unit of an alicyclic group (adamantyl group, norbornyl group, isobornyl group, and mentyl group) which is a cause of dry etching resistance. Since it does not have a residue capable of expressing a carboxylic acid, it can be used as a resin component of a resist by forming a copolymer with a comonomer capable of exhibiting a difference in solubility, such as tert-butyl methacrylate or tetrahydropyranyl methacrylate. However, for patterning, it is necessary to contain a comonomer in an amount of about 30 to 50%. As a result, the dry etching resistance effect of the alicyclic group skeleton is significantly reduced, and the practicality is poor.
【0007】又、従来品は、極性部位を含有しないた
め、シリコン基板に対する密着性が悪い。更に、アルカ
リ性現像水溶液に対する溶解性が低いため、低感度であ
り、かつ現像液に残渣が出やすいという欠点があった。Further, since the conventional product does not contain a polar part, it has poor adhesion to a silicon substrate. Further, there is a drawback that the solubility is low in an aqueous alkaline developing solution, so that the sensitivity is low and residues are easily generated in the developing solution.
【0008】本発明は、波長248nm以下の遠紫外
線、特にArFエキシマレーザに対して高い透明性を有
し、かつ耐ドライエッチング耐性に優れ、基板密着性、
アルカリ現像液に対し良好な溶解性を示し、更に高感
度、高解像度を有するフォトレジスト用モノマーの提供
を課題とする。The present invention has high transparency to far ultraviolet rays having a wavelength of 248 nm or less, particularly to an ArF excimer laser, has excellent dry etching resistance, and has excellent substrate adhesion.
It is an object of the present invention to provide a photoresist monomer having good solubility in an alkali developing solution and having high sensitivity and high resolution.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するため、鋭意研究を行った。高い透明性と高い
ドライエッチング耐性を得るために脂環基としてトリシ
クロデカニル基を選択し、更に基板密着性とアルカリ現
像液に対し良好な溶解性かつ高感度・高解像度を付与す
る極性置換基としてカルボキシル基の導入を図り、その
結果本発明を完成するに至った。即ち、本発明化合物
は、式[1]Means for Solving the Problems The present inventors have intensively studied to solve the above problems. A tricyclodecanyl group is selected as an alicyclic group to obtain high transparency and high dry etching resistance, and polar substitution that gives good adhesion to substrates, good solubility in alkali developing solutions, and high sensitivity and high resolution. A carboxyl group was introduced as a group, and as a result, the present invention was completed. That is, the compound of the present invention has the formula [1]
【0010】[0010]
【化6】 Embedded image
【0011】(式中、R1、R2及びR3は、前記と同じ
意味を表す。)で表される8−(2−アクリロイルオキ
シ)エチルオキシカルボニル−9−カルボキシド[5.
2.1.02,6]デカン化合物(AETC化合物と略記
する。)に関する。又、本発明は、式[2](Wherein R 1 , R 2 and R 3 have the same meanings as described above). 8- (2-acryloyloxy) ethyloxycarbonyl-9-carboxide [5.
2.1.0 2,6 ] decane compound (abbreviated as AETC compound). In addition, the present invention provides a compound of the formula [2]
【0012】[0012]
【化7】 Embedded image
【0013】で表されるトリシクロ[5.2.1.0
2,6]デカン−8,9−ジカルボン酸無水物(DH−T
CDAと略記する。)と式[3]The tricyclo [5.2.1.0 represented by the following formula:
2,6 ] decane-8,9-dicarboxylic anhydride (DH-T
Abbreviated as CDA. ) And equation [3]
【0014】[0014]
【化8】 Embedded image
【0015】(式中、R1、R2、R3及びR4は、前記と
同じ意味を表す。)で表される2−アクリロイルオキシ
エタノール化合物アクリル酸化合物を反応させることを
特徴とする前記式[1]で表されるAETC化合物の製
造法に関する。以下、本発明を詳細に説明する。(Wherein R 1 , R 2 , R 3 and R 4 have the same meanings as described above), characterized by reacting an acrylic acid compound with a 2-acryloyloxyethanol compound. The present invention relates to a method for producing an AETC compound represented by the formula [1]. Hereinafter, the present invention will be described in detail.
【0016】[0016]
【発明の実施の形態】本発明の前記式[1]で表される
AETC化合物の製造法は、下記の反応スキームで表さ
れる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The method for producing an AETC compound represented by the above formula [1] of the present invention is represented by the following reaction scheme.
【0017】[0017]
【化9】 Embedded image
【0018】(式中、R1、R2及びR3は、前記と同じ
意味を表す。)原料の式[2]で表されるトリシクロ
[5.2.1.02,6]デカン−8,9−ジカルボン酸
無水物は、下記の反応スキームで製造される。(Wherein R 1 , R 2 and R 3 have the same meanings as described above). Tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane represented by the formula [2] as a raw material 8,9-Dicarboxylic anhydride is prepared according to the following reaction scheme.
【0019】[0019]
【化10】 Embedded image
【0020】即ち、ジシクロペンタジエン(DCPD)
と一酸化炭素及びアルコール化合物から、塩化第二銅の
存在下、パラジウム触媒によって8,9−ビス(アルコ
キシカルボニル)トリシクロ[5.2.1.02,6]デ
セ−3−エン(TCDE)が得られる。そして更にこの
TCDEを還元した後、加水分解し、更に脱水すること
によってDH−TCDAが得られる。That is, dicyclopentadiene (DCPD)
And 9,9-bis (alkoxycarbonyl) tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] dec-3-ene (TCDE) from a carbon monoxide and an alcohol compound in the presence of cupric chloride with a palladium catalyst. ) Is obtained. DH-TCDA is obtained by further reducing TCDE, hydrolyzing it, and further dehydrating it.
【0021】一般式[3]で表されるアクリル酸化合物
のR1は、水素または炭素数1〜4のアルキル基を表
し、好ましくは水素原子または炭素数1〜2である。ま
た、R 2、及びR3は水素原子または炭素数1〜10であ
り、好ましくは水素原子または炭素数1〜5である。An acrylic acid compound represented by the general formula [3]
R1Represents hydrogen or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
And preferably a hydrogen atom or a carbon number of 1 to 2. Ma
R Two, And RThreeIs a hydrogen atom or a carbon atom having 1 to 10
And preferably a hydrogen atom or C1-5.
【0022】具体的には、アクリル酸2−エタノール、
メタアクリル酸2−エタノール、チグリル酸2−エタノ
ール、(3,3−ジメチルアクリル酸)2−エタノー
ル、(2−メチル−2−ペンテン酸)2−エタノ−ル、
(2−エチル−2−ヘキセン酸)2−エタノ−ル及び
(2−オクテン酸)2−エタノ−ル等が挙げられる。こ
れらのアクリル酸化合物の仕込量は、DH−TCDAに
対し1〜2モル当量が好ましい。Specifically, 2-ethanol acrylic acid,
Methacrylic acid 2-ethanol, thiglycolic acid 2-ethanol, (3,3-dimethylacrylic acid) 2-ethanol, (2-methyl-2-pentenoic acid) 2-ethanol,
(2-ethyl-2-hexenoic acid) 2-ethanol and (2-octenoic acid) 2-ethanol. The charge amount of these acrylic acid compounds is preferably from 1 to 2 molar equivalents relative to DH-TCDA.
【0023】本反応は、アクリル酸化合物を大過剰用い
ることもできるが、溶媒を用いて行うこともできる。溶
媒の種類としては、1,2−ジクロロエタン(EDC)
や1,1,1−トリクロロエタン等のハロゲン化炭化水
素類、ベンゼン、トルエンやキシレン等の芳香族炭化水
素類、1,2−ジメトキシエタンやジエチレングリコー
ルジメチルエーテル等のエーテル等が挙げられる。This reaction can be carried out using a solvent, although a large excess of an acrylic acid compound can be used. As the type of the solvent, 1,2-dichloroethane (EDC)
And halogenated hydrocarbons such as 1,1,1-trichloroethane, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene, and ethers such as 1,2-dimethoxyethane and diethylene glycol dimethyl ether.
【0024】溶媒の使用量は、DH−TCDAに対し1
〜20重量倍、より好ましくは1〜6重量倍である。反
応温度は、50〜200℃、より好ましくは70〜15
0℃である。反応は常圧でも加圧でも行うことができ
る。反応時間は、1〜50時間で行うことができ、通常
2〜30時間で行うのが実用的である。The amount of the solvent used is 1 to DH-TCDA.
It is 20 times by weight, more preferably 1 to 6 times by weight. The reaction temperature is 50-200 ° C, more preferably 70-15 ° C.
0 ° C. The reaction can be carried out under normal pressure or under pressure. The reaction time can be 1 to 50 hours, and usually it is practical to carry out for 2 to 30 hours.
【0025】反応後は、水を添加し、残余酸クロライド
を加水分解してから、溶媒を留去し、難水溶性溶媒(エ
ーテル系やエステル系)で抽出した後、有機層を水洗・
濃縮した後、蒸留又はカラムクロマトグラフィーで精製
し、目的物を得ることができる。以上の本発明の反応及
び精製は、回分式でも連続式でも可能である。After the reaction, water is added to hydrolyze the residual acid chloride, then the solvent is distilled off, and the residue is extracted with a poorly water-soluble solvent (ether or ester).
After concentration, purification is performed by distillation or column chromatography to obtain the desired product. The above-described reaction and purification of the present invention can be performed in a batch system or a continuous system.
【0026】[0026]
【実施例】以下に実施例を挙げ、本発明を具体的に説明
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 実施例1 トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8,9−ジ
カルボン酸(DH−TCDC)4.48g(20mmo
l)と無水酢酸30gを100℃油浴で2時間加熱撹拌
した。反応液を濃縮し得られた結晶は、トリシクロ
[5.2.1.02, 6]デカン−8,9−ジカルボン酸
無水物(DH−TCDA)4.12g(20mmol)
であった。EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to the following Examples, but it should not be construed that the invention is limited thereto. Example 1 4.48 g (20 mmol) of tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane-8,9-dicarboxylic acid (DH-TCDC)
l) and 30 g of acetic anhydride were heated and stirred in a 100 ° C. oil bath for 2 hours. The reaction mixture was concentrated and the resulting crystals, tricyclo [5.2.1.0 2, 6] decane-8,9-dicarboxylic anhydride (DH-TCDA) 4.12g (20mmol )
Met.
【0027】このDH−TCDA4.12gとアクリル
酸2−ヒドロキシエチル2.25g(22mmol)更
にハイドロキノン22mg(0.2mmol)を混合
し、100℃で24時間加熱撹拌した。冷却後、1,2
−ジクロロエタン(EDC)と水を加えて反応物を抽出
し、EDC層を水洗・濃縮した後シリカゲルカラムクロ
マトグラフィ−で精製し白色結晶3.10g(収率4
8.2%)が得られた。この生成物の分析結果を以下に
示す。 MASS(EI, m/e(%)) : 323(M+1, 30), 251(98), 207(35),
133(48), 117(43), 98(100).1 H-NMR(CDCl3,δppm) : 1.53-1.54(m, 6H), 1.70(s, 1
H), 2.15(d, J=10.4Hz,1H),2.44(s, 2H), 2.48 (s, 2
H), 2.95(dd, J1=9.78Hz, J2=15.9Hz,2H), 4.20-4.37
(m,4H),5.86(d, J=11.6Hz,1H), 6.15(dd,J1=17.2Hz,J2=
9.88Hz,1H), 6.43(dd,J 1=1.22Hz,J2=17.1Hz,1H), 8.30
(br.,1H).13 C-NMR(CDCl3,δppm) : 26.55, 26.58, 28.85, 40.57,
44.27, 44.56, 44.60,45.11, 45.19,45.33, 62.20, 6
2.35, 128.06, 131.44, 166.12, 173.46, 179.30. 融点:74〜75℃ 以上の結果より本化合物は、8−(2−アクリロイルオ
キシ)−9−カルボキシトリシクロ[5.2.1.0
2,6]デカン(AETC)であることを確認した。4.12 g of this DH-TCDA and acrylic
2.25 g (22 mmol) of 2-hydroxyethyl acid
Mixed with hydroquinone 22mg (0.2mmol)
Then, the mixture was heated and stirred at 100 ° C for 24 hours. After cooling,
-Extract reaction product by adding dichloroethane (EDC) and water
After washing and concentrating the EDC layer with water,
Purified by chromatography, 3.10 g of white crystals (yield 4)
8.2%). The analysis results of this product are shown below.
Show. MASS (EI, m / e (%)): 323 (M + 1, 30), 251 (98), 207 (35),
133 (48), 117 (43), 98 (100).1 H-NMR (CDClThree, δppm): 1.53-1.54 (m, 6H), 1.70 (s, 1
H), 2.15 (d, J = 10.4Hz, 1H), 2.44 (s, 2H), 2.48 (s, 2
H), 2.95 (dd, J1= 9.78Hz, JTwo= 15.9Hz, 2H), 4.20-4.37
(m, 4H), 5.86 (d, J = 11.6Hz, 1H), 6.15 (dd, J1= 17.2Hz, JTwo=
9.88Hz, 1H), 6.43 (dd, J 1= 1.22Hz, JTwo= 17.1Hz, 1H), 8.30
(br., 1H).13 C-NMR (CDClThree, δppm): 26.55, 26.58, 28.85, 40.57,
44.27, 44.56, 44.60, 45.11, 45.19, 45.33, 62.20, 6
2.35, 128.06, 131.44, 166.12, 173.46, 179.30. Melting point: 74-75 ° C Based on the results above, this compound was identified as 8- (2-acryloylio
Xy) -9-carboxytricyclo [5.2.1.0
2,6] Was confirmed to be decane (AETC).
【0028】実施例2 反応フラスコにDH−TCDC150g(0.67mo
l)とSOCl2398g(3.35mol)を仕込
み、還流下で加熱攪拌した。室温に冷却後、残余SOC
l2を減圧留去し結晶137.6gを得た。この結晶は
MASS及び塩素分析からDH−TCDAであることを
確認した。このDH−TCDAにアクリル酸2−ヒドロ
キシエチル81.6g(0.70mol)、メトキシハ
イドロキノン70mgを加えて加熱し90℃で48時間
反応した。冷却後酢酸エチルで希釈し食塩水で水洗した
後、無水硫酸マグネシウムで脱水し、減圧濃縮した。濃
縮残渣をn−ヘキサン/酢酸エチル=4/1〜2/1で
シリカゲルカラムクロマトグラフィー精製し、AECT
66.5g(収率30.8%)が得られた。Example 2 A reaction flask was charged with 150 g (0.67 mol) of DH-TCDC.
l) and 398 g (3.35 mol) of SOCl 2 were charged and heated and stirred under reflux. After cooling to room temperature, residual SOC
12 was distilled off under reduced pressure to obtain 137.6 g of crystals. This crystal was confirmed to be DH-TCDA by MASS and chlorine analysis. To this DH-TCDA were added 81.6 g (0.70 mol) of 2-hydroxyethyl acrylate and 70 mg of methoxyhydroquinone, and the mixture was heated and reacted at 90 ° C. for 48 hours. After cooling, the mixture was diluted with ethyl acetate, washed with brine, dried over anhydrous magnesium sulfate, and concentrated under reduced pressure. The concentrated residue was purified by silica gel column chromatography with n-hexane / ethyl acetate = 4/1 to 2/1, and AECT
66.5 g (30.8% yield) were obtained.
【0029】[0029]
【発明の効果】脂環式モノマーから得られるフォトレジ
スト材料は、透明性、物理的、化学的特性に優れている
ことが知られている。本発明の、脂環基としてトリシク
ロデカニル基をもち、極性置換基としては、カルボキシ
ル基を有する8−(2−アクリロイルオキシ)エチルオ
キシカルボニル−9−カルボキシトリシクロ[5.2.
1.02,6]デカン化合物は、高感度、高解像度を有
し、高い透明性と基板への密着性が優れた、高いドライ
エッチング耐性有するフォトレジスト材料を提供するモ
ノマーである。It is known that photoresist materials obtained from alicyclic monomers have excellent transparency, physical and chemical properties. The alicyclic group of the present invention has a tricyclodecanyl group, and as a polar substituent, 8- (2-acryloyloxy) ethyloxycarbonyl-9-carboxytricyclo [5.2.
1.0 2,6 ] decane compound is a monomer that provides a photoresist material having high sensitivity, high resolution, high transparency and excellent adhesion to a substrate, and high dry etching resistance.
【図1】 実施例1で得られた8−(2−アクリロイル
オキシ)−9−カルボキシトリシクロ[5.2.1.0
2,6]デカンの1H−NMRのチャート。1] 8- (2-acryloyloxy) -9-carboxytricyclo [5.2.1.0 obtained in Example 1
2,6 ] Decane 1 H-NMR chart.
Claims (2)
ル基を表し、R2及びR3は、水素原子または炭素1〜1
0のアルキル基を表す。)で表される8−(2−アクリ
ロイルオキシ)エチルオキシカルボニル−9−カルボキ
シトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン化合物。[Claim 1] Formula [1] (Wherein, R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and R 2 and R 3 represent a hydrogen atom or 1 to 1 carbon atoms.
Represents an alkyl group of 0. 8-)-(2-acryloyloxy) ethyloxycarbonyl-9-carboxytricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane compound represented by the formula:
8,9−ジカルボン酸無水物と、式[3] 【化3】 (式中、R1は、水素原子または炭素数1〜4のアルキ
ル基を表し、R2及びR3は、水素原子または炭素1〜1
0のアルキル基を表す。)で表され2−アクリロイルオ
キシエタノール化合物を反応させることを特徴とする式
[1] 【化4】 (式中、R1、R2及びR3は、前記と同じ意味を表
す。)で表される8−(2−アクリロイルオキシ)エチ
ルオキシカルボニル−9−カルボキシトリシクロ[5.
2.1.02,6]デカン化合物の製造法。2. Formula [2] Tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane represented by
8,9-dicarboxylic anhydride and a compound of the formula [3] (Wherein, R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and R 2 and R 3 represent a hydrogen atom or 1 to 1 carbon atoms.
Represents an alkyl group of 0. Wherein a 2-acryloyloxyethanol compound represented by the formula [1] is reacted: (Wherein, R 1 , R 2 and R 3 represent the same meaning as described above.) 8- (2-acryloyloxy) ethyloxycarbonyl-9-carboxytricyclo [5.
2.1.0 2,6 ] method for producing decane compound.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003073338A (en) * | 2001-08-30 | 2003-03-12 | Nissan Chem Ind Ltd | Cyclobutanetetracarboxylic acid (meth)acrylate compound and method for producing the same |
-
1999
- 1999-10-25 JP JP30269799A patent/JP2001122830A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003073338A (en) * | 2001-08-30 | 2003-03-12 | Nissan Chem Ind Ltd | Cyclobutanetetracarboxylic acid (meth)acrylate compound and method for producing the same |
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