JP2011001542A - Acid-cleavable ester monomer having spiro ring structure, polymer compound, resist material and pattern-forming method - Google Patents

Acid-cleavable ester monomer having spiro ring structure, polymer compound, resist material and pattern-forming method Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an acid-cleavable ester monomer having a spiro ring structure and useful for producing a base resin giving a resist material having high resolution and small PEB temperature dependency, a polymer compound produced by using the acid-cleavable ester monomer having the spiro ring structure, the resist material containing the polymer compound as the base resin, and a pattern-forming method to use the resist material.SOLUTION: The acid-cleavable ester monomer having the spiro ring structure is expressed by general formula (1) (wherein Z is univalent group having polymerizable double bond; X is bivalent group forming substituted or unsubstituted cyclopentane ring, cyclohexane ring or norbornane ring together with carbon atom bonded thereto; Ris hydrogen atom or univalent hydrocarbon group; Rand Rare each hydrogen atom or univalent hydrocarbon group, or Rand Rare bonded together to form bivalent group forming substituted or unsubstituted cyclopentane ring or cyclohexane ring together with carbon atom bonded thereto; and n is 1 or 2).

Description

本発明は、機能性材料の原料等として有用なスピロ環構造を有する酸脱離性エステル型単量体(モノマー、即ち重合性化合物)に関する。このスピロ環構造を有する酸脱離性エステル型単量体は、波長500nm以下、特に波長300nm以下の放射線、例えばKrFレーザー光、ArFレーザー光、F2レーザー光に対して優れた透明性を有し、酸の存在下脱離反応によりカルボン酸を生じ、解像性と現像特性に優れた感放射線レジスト材料のベース樹脂を製造するための重合体(ポリマー)の原料単量体として非常に有用である。
更に、本発明は、このスピロ環構造を有する酸脱離性エステル型単量体に由来する繰り返し単位を有する重合体(高分子化合物)、この高分子化合物を含むフォトレジスト材料、及びこのフォトレジスト材料を用いたパターン形成方法に関する。
The present invention relates to an acid-eliminating ester-type monomer (monomer, that is, a polymerizable compound) having a spiro ring structure useful as a raw material for functional materials. This acid-eliminating ester monomer having a spiro ring structure has excellent transparency to radiation having a wavelength of 500 nm or less, particularly 300 nm or less, such as KrF laser light, ArF laser light, and F 2 laser light. It is very useful as a raw material monomer for polymer to produce a base resin of radiation sensitive resist material that has excellent resolution and development properties due to elimination reaction in the presence of acid. It is.
Furthermore, the present invention relates to a polymer (polymer compound) having a repeating unit derived from the acid-eliminating ester-type monomer having a spiro ring structure, a photoresist material containing the polymer compound, and the photoresist The present invention relates to a pattern forming method using a material.

近年、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中、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。中でもKrFレーザー光、ArFレーザー光、F2レーザー光を光源としたフォトリソグラフィーは、0.3μm以下の超微細加工に不可欠な技術としてその実現が切望されている。これらのレジスト材料のベース樹脂としては種々のアルカリ可溶性樹脂が用いられている。 In recent years, along with the high integration and high speed of LSIs, far-ultraviolet lithography is considered promising as a next-generation microfabrication technique, while miniaturization of pattern rules is required. In particular, photolithography using KrF laser light, ArF laser light, or F 2 laser light as a light source is highly desired to be realized as an indispensable technique for ultrafine processing of 0.3 μm or less. Various alkali-soluble resins are used as the base resin for these resist materials.

KrFレジスト材料のベース樹脂としては、ポリヒドロキシスチレン樹脂が事実上の標準となっている。ArFレジスト材料用ベース樹脂では、カルボキシル基をアルカリ可溶性基として用いるポリ(メタ)アクリレート樹脂やノルボルネン等の脂肪族環状オレフィンを重合単位として用いた樹脂が検討され、これらのうち、ポリ(メタ)アクリレートは重合の容易さから実用に供されている。   As a base resin for the KrF resist material, a polyhydroxystyrene resin has become a de facto standard. As base resins for ArF resist materials, poly (meth) acrylate resins using carboxyl groups as alkali-soluble groups and resins using aliphatic cyclic olefins such as norbornene as polymerization units have been studied, and among these, poly (meth) acrylates Is practically used because of its ease of polymerization.

ポリ(メタ)アクリレートとしては、特許文献1:特開平9−90637号公報に挙げられる酸不安定基を有する繰り返し単位(酸不安定単位)としてメチルアダマンチル(メタ)アクリレートと密着性基を有する繰り返し単位としてラクトン環を有する(メタ)アクリレートとの組み合せが提案されている。また、特許文献2:特開平9−73173号公報には、アルキルシクロアルキル型三級アルキル基を有する酸不安定基が開示されている。また、特許文献3:特開2000−327633号公報にはアルキルビシクロ[2.2.1]ヘプタノール型三級アルキル基のエキソ異性体を有する酸不安定基が紹介されている。このものは、酸脱離性が高く、酸脱離における活性化エネルギーが低いために、高い解像性と低いポストエクスポージャーベーク(PEB)依存性を得ることができる。更に、エッチング耐性を強化させた密着性基として、特許文献4:特開2000−26446号公報、特許文献5:特開2000−159758号公報に挙げられるノルボルナンラクトンやオキサノルボルナンラクトンを有する(メタ)アクリレート単位が提案されている。これらの検討により、ArFレジストの解像性が大幅に向上してきた。また、特許文献6:特開2003−113213号公報では、酸不安定基単位、ラクトン単位に加え、光酸発生剤から露光によって発生する酸のレジスト膜中での拡散を制御する単位として、3−ヒドロキシ−1−アダマンチル(メタ)アクリレート等の水酸基を有する繰り返し単位を加えた三元ポリマーもレジスト材料のベース樹脂として実用化されている。   As a poly (meth) acrylate, as a repeating unit having an acid labile group (acid labile unit) described in JP-A-9-90637, a repeat having an adamantyl (meth) acrylate and an adhesive group is mentioned. A combination with a (meth) acrylate having a lactone ring as a unit has been proposed. Patent Document 2: JP-A-9-73173 discloses an acid labile group having an alkylcycloalkyl type tertiary alkyl group. Patent Document 3: JP 2000-327633 A introduces an acid labile group having an exo isomer of an alkylbicyclo [2.2.1] heptanol type tertiary alkyl group. Since this has high acid detachability and low activation energy in acid detachment, high resolution and low post-exposure bake (PEB) dependency can be obtained. Furthermore, the adhesive group having enhanced etching resistance includes norbornane lactone and oxanorbornane lactone described in Patent Document 4: JP 2000-26446 A, Patent Document 5: JP 2000-159758 A (meth). Acrylate units have been proposed. These studies have greatly improved the resolution of ArF resist. Further, in Patent Document 6: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-113213, in addition to an acid labile group unit and a lactone unit, 3 is used as a unit for controlling diffusion of an acid generated by exposure from a photoacid generator in a resist film. A ternary polymer to which a repeating unit having a hydroxyl group such as -hydroxy-1-adamantyl (meth) acrylate is added has also been put into practical use as a base resin of a resist material.

レジスト膜中での酸触媒脱離反応において、酸不安定単位の脱離反応性が高い場合、低温でも脱離反応が進行することから、ポストエクスポージャーベーク(PEB)温度を低くすることが可能になり、PEBプロセス中の酸の熱拡散を抑えることができる。更に酸不安定単位に適度な脂溶性を付与することで、対現像液溶解速度の露光量依存性コントラストを高めることができる。低酸拡散性及び高コントラストは解像性の向上、即ち微細パターンにおける露光余裕度(EL)や焦点深度(DOF)、マスク忠実性等の各種プロセスマージンの拡大に寄与する。また、パターンのラフネス(ラインアンドスペースパターンにおけるLine Edge RoughnessやLine Width Roughness、ホールパターンにおけるCircularityなど)を最小化するためにも有効である。また、高脱離反応性の酸不安定単位は、パターン寸法のPEB温度依存性を小さくし、ウエハー面上の異なる位置の間の僅かな熱履歴の違いを原因とした寸法のばらつきを抑制することが期待できる。以上のことから、適切な脂溶性を有する高脱離反応性酸不安定単位が強く求められている。   In the acid-catalyzed desorption reaction in the resist film, if the desorption reactivity of the acid labile unit is high, the desorption reaction proceeds even at low temperatures, so the post-exposure bake (PEB) temperature can be lowered. Thus, the thermal diffusion of the acid during the PEB process can be suppressed. Further, by imparting appropriate fat solubility to the acid labile unit, the exposure dose-dependent contrast of the dissolution rate with respect to the developer can be increased. Low acid diffusivity and high contrast contribute to improvement of resolution, that is, expansion of various process margins such as exposure margin (EL), depth of focus (DOF) and mask fidelity in a fine pattern. It is also effective to minimize pattern roughness (Line Edge Roughness and Line Width Roughness in line and space patterns, Circularity in hole patterns, etc.). In addition, highly desorbable, acid-labile units reduce PEB temperature dependence of pattern dimensions and suppress dimensional variations due to slight thermal history differences between different locations on the wafer surface. I can expect that. In view of the above, there is a strong demand for highly desorbable, acid-labile units having appropriate fat solubility.

特開平9−90637号公報JP-A-9-90637 特開平9−73173号公報JP-A-9-73173 特開2000−327633号公報JP 2000-327633 A 特開2000−26446号公報JP 2000-26446 A 特開2000−159758号公報JP 2000-159758 A 特開2003−113213号公報JP 2003-113213 A

本発明は、高解像度でPEB温度依存性の小さいレジスト材料を与えるベース樹脂を得るのに有用なスピロ環構造を有する酸脱離性エステル型単量体、スピロ環構造を有する酸脱離性エステル型単量体を用いた高分子化合物、その高分子化合物をベース樹脂として含有するレジスト材料及びそのレジスト材料を用いたパターン形成方法を提供することを目的とする。   The present invention relates to an acid-eliminating ester-type monomer having a spiro ring structure and an acid-eliminating ester having a spiro ring structure, which are useful for obtaining a base resin that provides a resist material having high resolution and low PEB temperature dependency It is an object of the present invention to provide a polymer compound using a type monomer, a resist material containing the polymer compound as a base resin, and a pattern forming method using the resist material.

本発明者らは、ArFエキシマレーザー光等の高エネルギー線を光源としたフォトリソグラフィーにおいて、高解像性かつPEB温度依存性の小さいレジスト材料を実現するために種々検討した結果、レジストベース樹脂用の単量体として特定のスピロ環構造を有する酸脱離性エステル型単量体が極めて有用であることを見出した。   As a result of various studies for realizing a resist material having high resolution and low PEB temperature dependency in photolithography using a high energy beam such as ArF excimer laser light as a light source, the present inventors It has been found that an acid-eliminating ester type monomer having a specific spiro ring structure is extremely useful as a monomer of the above.

即ち、本発明者らは、下記一般式(1)で表されるスピロ環構造を有する酸脱離性エステル型単量体が容易に製造でき、更にこのスピロ環構造を有する酸脱離性エステル型単量体から得られた高分子化合物をベース樹脂として用いたレジスト材料が高いコントラストを有し、この高分子化合物がレジスト材料として精密な微細加工に極めて有効であることを知見し、本発明をなすに至った。   That is, the present inventors can easily produce an acid-eliminating ester type monomer having a spiro ring structure represented by the following general formula (1), and furthermore, an acid-eliminating ester having this spiro ring structure. It was found that a resist material using a polymer compound obtained from a type monomer as a base resin has a high contrast, and that this polymer compound is extremely effective as a resist material for precise microfabrication. It came to make.

従って、本発明は、下記一般式(1)、あるいは下記一般式(2)又は(3)で表されるスピロ環構造を有する酸脱離性エステル型単量体を提供する。

Figure 2011001542

(式中、Zは重合性二重結合を有する1価の基を表す。Xはこれが結合する炭素原子と共に置換又は非置換のシクロペンタン環、シクロヘキサン環、又はノルボルナン環を形成する2価の基を表す。R2は水素原子、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状の1価炭化水素基を表す。R3、R4はそれぞれ独立に水素原子、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状の1価炭化水素基を表し、又は、R3とR4は互いに結合してこれらが結合する炭素原子と共に置換又は非置換のシクロペンタン環、又はシクロヘキサン環を形成する2価の基を表す。nは1又は2を表す。)
Figure 2011001542

(式中、Xはこれが結合する炭素原子と共に置換又は非置換のシクロペンタン環、シクロヘキサン環、又はノルボルナン環を形成する2価の基を表す。R1は水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基を表す。R2は水素原子、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状の1価炭化水素基を表す。R3、R4はそれぞれ独立に水素原子、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状の1価炭化水素基を表し、又は、R3とR4は互いに結合してこれらが結合する炭素原子と共に置換又は非置換のシクロペンタン環、又はシクロヘキサン環を形成する2価の基を表す。R5は水素原子、又はメチル基を表す。nは1又は2を表す。pは0又は1を表す。) Accordingly, the present invention provides an acid-eliminating ester-type monomer having a spiro ring structure represented by the following general formula (1), or the following general formula (2) or (3).
Figure 2011001542

(In the formula, Z represents a monovalent group having a polymerizable double bond. X represents a divalent group which forms a substituted or unsubstituted cyclopentane ring, cyclohexane ring or norbornane ring together with the carbon atom to which it is bonded. R 2 represents a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom or 1 to 1 carbon atom. 10 linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon groups, or R 3 and R 4 are bonded to each other and substituted or unsubstituted cyclopentane ring or cyclohexane ring together with the carbon atom to which they are bonded Represents a divalent group forming n. N represents 1 or 2.)
Figure 2011001542

(In the formula, X represents a divalent group which forms a substituted or unsubstituted cyclopentane ring, cyclohexane ring or norbornane ring together with the carbon atom to which it is bonded. R 1 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trivalent group. Represents a fluoromethyl group, R 2 represents a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, R 3 and R 4 each independently represents a hydrogen atom or carbon Represents a linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon group of 1 to 10, or R 3 and R 4 are bonded to each other and substituted or unsubstituted cyclopentane ring together with the carbon atom to which they are bonded; Or a divalent group that forms a cyclohexane ring, R 5 represents a hydrogen atom or a methyl group, n represents 1 or 2, and p represents 0 or 1.)

また、本発明は、下記一般式(1a)〜(3a)で表される、上記スピロ環構造を有する酸脱離性エステル型単量体から得られる繰り返し単位を含有することを特徴とする高分子化合物を提供する。

Figure 2011001542

(式中、Zaは重合性二重結合を有する1価の基Zに由来し、重合によって生じる3価の基を表す。Xはこれが結合する炭素原子と共に置換又は非置換のシクロペンタン環、シクロヘキサン環、又はノルボルナン環を形成する2価の基を表す。R1は水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基を表す。R2は水素原子、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状の1価炭化水素基を表す。R3、R4はそれぞれ独立に水素原子、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状の1価炭化水素基を表し、又は、R3とR4は互いに結合してこれらが結合する炭素原子と共に置換又は非置換のシクロペンタン環、又はシクロヘキサン環を形成する2価の基を表す。R5は水素原子、又はメチル基を表す。nは1又は2を表す。pは0又は1を表す。) The present invention also includes a repeating unit obtained from the acid-eliminating ester-type monomer having the spiro ring structure represented by the following general formulas (1a) to (3a). A molecular compound is provided.
Figure 2011001542

(In the formula, Za is derived from a monovalent group Z having a polymerizable double bond, and represents a trivalent group generated by polymerization. X represents a substituted or unsubstituted cyclopentane ring, cyclohexane together with the carbon atom to which it is bonded. R 1 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group, R 2 represents a hydrogen atom, or a straight chain having 1 to 10 carbon atoms. Represents a branched or cyclic monovalent hydrocarbon group, each of R 3 and R 4 independently represents a hydrogen atom, or a linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, Or R 3 and R 4 represent a divalent group which forms a substituted or unsubstituted cyclopentane ring or cyclohexane ring together with the carbon atom to which they are bonded, and R 5 represents a hydrogen atom or a methyl group N represents 1 or 2. p It represents 0 or 1.)

更に、本発明は、上記高分子化合物をベース樹脂として含有すると共に、活性光線又は放射線に感応して酸を発生する化合物を含有することを特徴とするレジスト材料を提供する。
この場合、上記活性光線又は放射線に感応して酸を発生する化合物が、下記一般式(4)で表されるスルホニウム塩化合物であることが好ましい。

Figure 2011001542

(式中、R6、R7、R8はそれぞれ独立に水素原子、又はそれぞれヘテロ原子を含んでもよい炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状の1価の炭化水素基、炭素数1〜10のアルコキシ基、又は、ハロゲン原子を示す。R9はヘテロ原子を含んでもよい炭素数1〜30の直鎖状、分岐状又は環状の1価の炭化水素基を示す。R10は水素原子又はトリフルオロメチル基を示す。) Furthermore, the present invention provides a resist material characterized in that it contains the above polymer compound as a base resin and a compound that generates an acid in response to actinic rays or radiation.
In this case, the compound that generates an acid in response to the actinic ray or radiation is preferably a sulfonium salt compound represented by the following general formula (4).
Figure 2011001542

(Wherein R 6 , R 7 and R 8 are each independently a hydrogen atom, or a linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, each of which may contain a hetero atom, carbon C 1 -C 10 alkoxy group, or, .R 10 indicating a halogen atom .R 9 is carbon atoms which may contain a heteroatom 1-30 linear, monovalent hydrocarbon group branched or cyclic Represents a hydrogen atom or a trifluoromethyl group.)

また、本発明は、上記レジスト材料を基板上に塗布する工程と、加熱処理後フォトマスクを介して高エネルギー線もしくは電子線で露光する工程と、必要に応じて加熱処理した後、現像液を用いて現像する工程とを含むことを特徴とするパターン形成方法を提供する。   The present invention also includes a step of applying the resist material on the substrate, a step of exposing with a high energy beam or an electron beam through a photomask after the heat treatment, a heat treatment if necessary, and then a developer. And a developing process using the pattern forming method.

本発明のスピロ環構造を有する酸脱離性エステル型単量体は、機能性材料の原料等として有用であり、波長500nm以下、特に波長300nm以下の放射線に対して優れた透明性を有し、酸脱離反応における極めて高い反応性を有し、解像性の良好な感放射線レジスト材料のベース樹脂を製造するための単量体として非常に有用であり、本発明の高分子化合物は感放射線レジスト材料のベース樹脂として有用である。また、本発明のレジスト材料は高解像力を有し、露光余裕度や焦点深度、マスク忠実性において優れた性能を示し、ラフネスが小さいという特長を有する。更に、パターン寸法のPEB温度依存性が小さく、実生産における歩留まり向上に有効である。   The acid-eliminating ester type monomer having a spiro ring structure of the present invention is useful as a raw material for functional materials and has excellent transparency to radiation having a wavelength of 500 nm or less, particularly 300 nm or less. The polymer compound of the present invention is extremely useful as a monomer for producing a base resin of a radiation-sensitive resist material having extremely high reactivity in an acid elimination reaction and good resolution. It is useful as a base resin for radiation resist materials. In addition, the resist material of the present invention has a high resolving power, an excellent performance in exposure margin, depth of focus, mask fidelity, and low roughness. Furthermore, the PEB temperature dependency of the pattern dimension is small, which is effective for improving the yield in actual production.

以下、本発明を詳細に説明する。
なお、本発明では、以下の化学式において、化学構造上、エナンチオ異性体(Enantiomer)あるいはジアステレオ異性体(Diastereomer)が存在し得るものがあるが、特に記載がない限り、いずれの場合も各化学式はこれらの立体異性体のすべてを代表して表すものとする。また、これらの立体異性体は、単独で用いてもよいし、混合物として用いてもよい。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
In the present invention, in the following chemical formulas, there may be enantiomers or diastereomers in terms of chemical structure, but in any case, unless otherwise specified, Is representative of all of these stereoisomers. In addition, these stereoisomers may be used alone or as a mixture.

本発明のスピロ環構造を有する酸脱離性エステル型単量体は、下記一般式(1)で表されるものである。

Figure 2011001542

(式中、Zは重合性二重結合を有する1価の基を表す。Xはこれが結合する炭素原子と共に置換又は非置換のシクロペンタン環、シクロヘキサン環、又はノルボルナン環を形成する2価の基を表す。R2は水素原子、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状の1価炭化水素基を表す。R3、R4はそれぞれ独立に水素原子、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状の1価炭化水素基を表し、又は、R3とR4は互いに結合してこれらが結合する炭素原子と共に置換又は非置換のシクロペンタン環、又はシクロヘキサン環を形成する2価の基を表す。nは1又は2を表す。) The acid-eliminating ester monomer having a spiro ring structure of the present invention is represented by the following general formula (1).
Figure 2011001542

(In the formula, Z represents a monovalent group having a polymerizable double bond. X represents a divalent group which forms a substituted or unsubstituted cyclopentane ring, cyclohexane ring or norbornane ring together with the carbon atom to which it is bonded. R 2 represents a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom or 1 to 1 carbon atom. 10 linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon groups, or R 3 and R 4 are bonded to each other and substituted or unsubstituted cyclopentane ring or cyclohexane ring together with the carbon atom to which they are bonded Represents a divalent group forming n. N represents 1 or 2.)

Zは重合性二重結合を有する1価の基を表す。Zの具体例としては、ビニル基、エチニル基、1−プロペニル基、イソプロペニル基、3,3,3−トリフルオロ−2−プロペニル基、アリル基、1,3−ブタジエニル基、2−メチル−1−プロペニル基、5−ノルボルネン−2−イル基、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−イル基等の多重結合を含む基であるか、又は、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、α−トリフルオロメチルアクリル酸エステル、ビニルエーテル、アリルエーテル、ノルボルネン、トリシクロ[5.2.1.02,6]デセン、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデセンなどを部分構造として含む基、例えばアクリロイルオキシメチル基、メタクリロイルオキシメチル基、α−トリフルオロメチルアクリロイルメチル基、1−(アクリロイルオキシ)エチル基、1−(メタクリロイルオキシ)エチル基、1−(α−トリフルオロメチルアクリロイルオキシ)エチル基、2−(アクリロイルオキシ)エチル基、2−(メタクリロイルオキシ)エチル基、2−(α−トリフルオロメチルアクリロイルオキシ)エチル基、3−(アクリロイルオキシ)プロピル基、3−(メタクリロイルオキシ)プロピル基、3−(α−トリフルオロメチルアクリロイルオキシ)プロピル基、4−(アクリロイルオキシ)ブチル基、4−(メタクリロイルオキシ)ブチル基、3−(α−トリフルオロメチルアクリロイルオキシ)ブチル基、2−ビニルオキシエチル基、2−ビニルオキシプロピル基、3−ビニルオキシプロピル基、2−アリルオキシエチル基、2−アリルオキシプロピル基、3−アリルオキシプロピル基、5−ノルボルネン−2−カルボニルオキシメチル基、2−(5−ノルボルネン−2−カルボニルオキシ)エチル基、5−ノルボルネン−2−イルメチル基、2−(5−ノルボルネン−2−イル)エチル基、5−アクリロイルオキシノルボルナン−2−カルボニルオキシメチル基、2−(5−アクリロイルオキシノルボルナン−2−カルボニルオキシ)エチル基、5−アクリロイルオキシノルボルナン−2−イルメチル基、2−(5−アクリロイルオキシノルボルナン−2−イル)エチル基、5−メタクリロイルオキシノルボルナン−2−カルボニルオキシメチル基、2−(5−メタクリロイルオキシノルボルナン−2−カルボニルオキシ)エチル基、5−メタクリロイルオキシノルボルナン−2−イルメチル基、2−(5−メタクリロイルオキシノルボルナン−2−イル)エチル基、5−(α−トリフルオロメチルアクリロイルオキシ)ノルボルナン−2−カルボニルオキシメチル基、2−(5−(α−トリフルオロメチルアクリロイルオキシ)ノルボルナン−2−カルボニルオキシ)エチル基、5−(α−トリフルオロメチルアクリロイルオキシ)ノルボルナン−2−イルメチル基、2−(5−(α−トリフルオロメチルアクリロイルオキシ)ノルボルナン−2−イル)エチル基、(トリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8−エン−4−カルボニルオキシ)メチル基、2−(トリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8−エン−4−カルボニルオキシ)エチル基、(テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−カルボニルオキシ)メチル基、2−(テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−カルボニルオキシ)エチル基等である。 Z represents a monovalent group having a polymerizable double bond. Specific examples of Z include vinyl group, ethynyl group, 1-propenyl group, isopropenyl group, 3,3,3-trifluoro-2-propenyl group, allyl group, 1,3-butadienyl group, 2-methyl- 1-propenyl group, 5-norbornen-2-yl group, tetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] a group containing multiple bonds such as dodec-8-en-3-yl group, or acrylic acid ester, methacrylic acid ester, α-trifluoromethyl acrylic acid ester, vinyl ether, allyl ether, Norbornene, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decene, tetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7, 10 ] groups containing a partial structure such as dodecene, such as acryloyloxymethyl group, methacryloyloxymethyl group, α-trifluoromethylacryloylmethyl group, 1- (acryloyloxy) ethyl group, 1- (methacryloyloxy) ethyl Group, 1- (α-trifluoromethylacryloyloxy) ethyl group, 2- (acryloyloxy) ethyl group, 2- (methacryloyloxy) ethyl group, 2- (α-trifluoromethylacryloyloxy) ethyl group, 3- (Acryloyloxy) propyl group, 3- (methacryloyloxy) propyl group, 3- (α-trifluoromethylacryloyloxy) propyl group, 4- (acryloyloxy) butyl group, 4- (methacryloyloxy) butyl group, 3- (Α-trifluoromethylacryloylio Xyl) butyl, 2-vinyloxyethyl, 2-vinyloxypropyl, 3-vinyloxypropyl, 2-allyloxyethyl, 2-allyloxypropyl, 3-allyloxypropyl, 5-norbornene 2-carbonyloxymethyl group, 2- (5-norbornene-2-carbonyloxy) ethyl group, 5-norbornen-2-ylmethyl group, 2- (5-norbornen-2-yl) ethyl group, 5-acryloyloxy Norbornane-2-carbonyloxymethyl group, 2- (5-acryloyloxynorbornane-2-carbonyloxy) ethyl group, 5-acryloyloxynorbornan-2-ylmethyl group, 2- (5-acryloyloxynorbornan-2-yl) Ethyl group, 5-methacryloyloxynorbornane-2-cal Nyloxymethyl group, 2- (5-methacryloyloxynorbornane-2-carbonyloxy) ethyl group, 5-methacryloyloxynorbornane-2-ylmethyl group, 2- (5-methacryloyloxynorbornan-2-yl) ethyl group, 5 -(Α-trifluoromethylacryloyloxy) norbornane-2-carbonyloxymethyl group, 2- (5- (α-trifluoromethylacryloyloxy) norbornane-2-carbonyloxy) ethyl group, 5- (α-trifluorooxy) Methylacryloyloxy) norbornan-2-ylmethyl group, 2- (5- (α-trifluoromethylacryloyloxy) norbornan-2-yl) ethyl group, (tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] deca- 8-ene-4-carbonyloxy) methyl group, 2- (tri Black [5.2.1.0 2, 6] dec-8-ene-4-carbonyloxy) ethyl group, (tetracyclo [4.4.0.1 2, 5. 1 7,10 ] dodec-8-ene-3-carbonyloxy) methyl group, 2- (tetracyclo [4.4.0.1 2,5 7.1 7,10 ] dodec-8-ene-3-carbonyloxy ) An ethyl group or the like.

これらのうち特に好ましくは、ビニル基、イソプロペニル基、3,3,3−トリフルオロ−2−プロペニル基又は5−ノルボルネン−2−イル基、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−イル基であり、これらの場合スピロ環構造を有する酸脱離性エステル型単量体は、下記一般式(2)、(3)で表される。

Figure 2011001542

(式中、Xはこれが結合する炭素原子と共に置換又は非置換のシクロペンタン環、シクロヘキサン環、又はノルボルナン環を形成する2価の基を表す。R1は水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基を表す。R2は水素原子、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状の1価炭化水素基を表す。R3、R4はそれぞれ独立に水素原子、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状の1価炭化水素基を表し、又は、R3とR4は互いに結合してこれらが結合する炭素原子と共に置換又は非置換のシクロペンタン環、又はシクロヘキサン環を形成する2価の基を表す。R5は水素原子、又はメチル基を表す。nは1又は2を表す。pは0又は1を表す。) Among these, vinyl group, isopropenyl group, 3,3,3-trifluoro-2-propenyl group or 5-norbornen-2-yl group, tetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodec-8-en-3-yl group, and in these cases, the acid-eliminating ester type monomer having a spiro ring structure is represented by the following general formulas (2) and (3). The
Figure 2011001542

(In the formula, X represents a divalent group which forms a substituted or unsubstituted cyclopentane ring, cyclohexane ring or norbornane ring together with the carbon atom to which it is bonded. R 1 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trivalent group. Represents a fluoromethyl group, R 2 represents a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, R 3 and R 4 each independently represents a hydrogen atom or carbon Represents a linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon group of 1 to 10, or R 3 and R 4 are bonded to each other and substituted or unsubstituted cyclopentane ring together with the carbon atom to which they are bonded; Or a divalent group that forms a cyclohexane ring, R 5 represents a hydrogen atom or a methyl group, n represents 1 or 2, and p represents 0 or 1.)

Xはこれが結合する炭素原子と共に置換又は非置換のシクロペンタン環、シクロヘキサン環、又はノルボルナン環を形成する2価の基を表す。即ち、下記部分構造

Figure 2011001542

(式中、点線は結合手を表す。)
は、置換又は非置換のシクロペンタン環、シクロヘキサン環、又はノルボルナン環、即ち、下記部分構造
Figure 2011001542

(式中、点線は結合手を表す。)
で表される環構造を表し、又は、これらを含む縮合環でもよい。これらの構造中の単数又は複数の水素原子が炭素数1〜3のアルキル基、水酸基(−OH)又はハロゲン原子に置換されていてもよく、これらの構造中の単数又は複数のメチレン基(−CH2−)がカルボニル基[−(C=O)−]又は酸素原子(−O−)等のヘテロ原子に置換されていてもよい。 X represents a divalent group that forms a substituted or unsubstituted cyclopentane ring, cyclohexane ring, or norbornane ring together with the carbon atom to which it is bonded. That is, the following partial structure
Figure 2011001542

(In the formula, the dotted line represents a bond.)
Is a substituted or unsubstituted cyclopentane ring, cyclohexane ring, or norbornane ring, that is, the following partial structure:
Figure 2011001542

(In the formula, the dotted line represents a bond.)
Or a condensed ring containing these may be used. One or more hydrogen atoms in these structures may be substituted with an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, a hydroxyl group (—OH) or a halogen atom, and one or more methylene groups (— CH 2 —) may be substituted with a heteroatom such as a carbonyl group [— (C═O) —] or an oxygen atom (—O—).

2は水素原子、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状の1価炭化水素基を表す。炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状の1価炭化水素基である場合の具体例としては、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、sec−ブチル基、tert−ブチル基、tert−アミル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロペンチルメチル基、シクロペンチルエチル基、シクロペンチルブチル基、シクロヘキシル基、シクロヘキシルメチル基、シクロヘキシルエチル基、シクロヘキシルブチル基、メチルシクロヘキシルメチル基、エチルシクロヘキシルメチル基、エチルシクロヘキシルエチル基、ビシクロ[2.2.1]ヘプチル基、ビシクロ[2.2.1]ヘプチルメチル基、ビシクロ[2.2.1]ヘプチルエチル基、ビシクロ[2.2.1]ヘプチルブチル基、メチルビシクロ[2.2.1]ヘプチルメチル基、エチルビシクロ[2.2.1]ヘプチルメチル基、エチルビシクロ[2.2.1]ヘプチルエチル基、ビシクロ[2.2.2]オクチル基、ビシクロ[2.2.2]オクチルメチル基、ビシクロ[2.2.2]オクチルエチル基、ビシクロ[2.2.2]オクチルブチル基、メチルビシクロ[2.2.2]オクチルメチル基、エチルビシクロ[2.2.2]オクチルメチル基、エチルビシクロ[2.2.2]オクチルエチル基、トリシクロ[5.2.1.02,6]デシル基、トリシクロ[5.2.1.02,6]デシルメチル基、トリシクロ[5.2.1.02,6]デシルエチル基、トリシクロ[5.2.1.02,6]デシルブチル基、メチルトリシクロ[5.2.1.02,6]デシルメチル基、エチルトリシクロ[5.2.1.02,6]デシルメチル基、エチルトリシクロ[5.2.1.02,6]デシルエチル基、アダマンチル基、アダマンチルメチル基、アダマンチルエチル基、アダマンチルブチル基、メチルアダマンチルメチル基、エチルアダマンチルメチル基、エチルアダマンチルエチル基、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル基、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシルメチル基、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシルエチル基、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシルブチル基、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシルメチル基、エチルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシルメチル基、エチルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシルエチル基、フェニル基、トリル基、ナフチル基等の直鎖状、分岐状又は環状の1価炭化水素基を例示できる。また、これらの基中に不飽和結合を含んでもよい。これらのうち、R2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−ブチル基が特に好ましい。 R 2 represents a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. Specific examples of a linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group Tert-butyl group, tert-amyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, n-heptyl group, n-octyl group, n-nonyl group, n-decyl group, cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group , Cyclopentylmethyl group, cyclopentylethyl group, cyclopentylbutyl group, cyclohexyl group, cyclohexylmethyl group, cyclohexylethyl group, cyclohexylbutyl group, methylcyclohexylmethyl group, ethylcyclohexylmethyl group, ethylcyclohexylethyl group, bicyclo [2.2.1 ] Heptyl group, bicyclo [2.2.1] heptylmethyl Group, bicyclo [2.2.1] heptylethyl group, bicyclo [2.2.1] heptylbutyl group, methylbicyclo [2.2.1] heptylmethyl group, ethylbicyclo [2.2.1] heptylmethyl Group, ethylbicyclo [2.2.1] heptylethyl group, bicyclo [2.2.2] octyl group, bicyclo [2.2.2] octylmethyl group, bicyclo [2.2.2] octylethyl group, Bicyclo [2.2.2] octylbutyl group, methylbicyclo [2.2.2] octylmethyl group, ethylbicyclo [2.2.2] octylmethyl group, ethylbicyclo [2.2.2] octylethyl group , Tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decyl group, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decylmethyl group, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decylethyl group, tricyclo [5 2.1.0 2,6] Deshirubuchiru group, methyltricyclo [5.2.1.0 2,6] Deshirumechiru group, ethyl tricyclo [5.2.1.0 2,6] Deshirumechiru group, ethyltri Cyclo [5.2.1.0 2,6 ] decylethyl group, adamantyl group, adamantylmethyl group, adamantylethyl group, adamantylbutyl group, methyladamantylmethyl group, ethyladamantylmethyl group, ethyladamantylethyl group, tetracyclo [4. 4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodecyl group, tetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodecylmethyl group, tetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodecylethyl group, tetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodecylbutyl group, tetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodecylmethyl group, ethyltetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodecylmethyl group, ethyltetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon groups such as dodecylethyl group, phenyl group, tolyl group and naphthyl group. These groups may contain an unsaturated bond. Among these, R 2 is particularly preferably a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, or an n-butyl group.

3、R4はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状の1価炭化水素基を表す。R3、R4が炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状の1価炭化水素基である場合の具体例としては、R2が炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状の1価炭化水素基である場合の具体例と同様のものを例示できる。これらのうち水素原子、メチル基が特に好ましい。又は、R3、R4は互いに結合してこれらが結合する炭素原子と共に置換又は非置換のシクロペンタン環、又はシクロヘキサン環を形成してもよく、又は、これらを含む縮合環でもよい。これらの構造中の単数又は複数の水素原子が炭素数1〜3のアルキル基、水酸基(−OH)又はハロゲン原子に置換されていてもよく、これらの構造中の単数又は複数のメチレン基(−CH2−)がカルボニル基又は酸素原子(−O−)等のヘテロ原子に置換されていてもよい。 R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. As a specific example when R 3 and R 4 are linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon groups having 1 to 10 carbon atoms, R 2 is linear or branched having 1 to 10 carbon atoms. Or the thing similar to the specific example in the case of being a cyclic | annular monovalent hydrocarbon group can be illustrated. Of these, a hydrogen atom and a methyl group are particularly preferred. Alternatively, R 3 and R 4 may be bonded to each other to form a substituted or unsubstituted cyclopentane ring or cyclohexane ring together with the carbon atom to which they are bonded, or may be a condensed ring containing these. One or more hydrogen atoms in these structures may be substituted with an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, a hydroxyl group (—OH) or a halogen atom, and one or more methylene groups (— CH 2 —) may be substituted with a carbonyl group or a heteroatom such as an oxygen atom (—O—).

本発明のスピロ環構造を有する酸脱離性エステル型単量体として、具体的には以下のものを例示できるが、これらのものに限定されない。   Specific examples of the acid-eliminating ester-type monomer having a spiro ring structure of the present invention include the following, but are not limited to these.

Figure 2011001542

(式中、R1は水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基を表す。)
Figure 2011001542

(In the formula, R 1 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.)

Figure 2011001542

(式中、R1は水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基を表す。)
Figure 2011001542

(In the formula, R 1 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.)

Figure 2011001542

(式中、R5は水素原子又はメチル基を表す。pは0又は1を表す。)
Figure 2011001542

(In the formula, R 5 represents a hydrogen atom or a methyl group. P represents 0 or 1.)

Figure 2011001542

(式中、R5は水素原子又はメチル基を表す。pは0又は1を表す。)
Figure 2011001542

(In the formula, R 5 represents a hydrogen atom or a methyl group. P represents 0 or 1.)

本発明の一般式(1)で表されるスピロ環構造を有する酸脱離性エステル型単量体の設計思想(Design concept)について述べる。
本発明のスピロ環構造を有する酸脱離性エステル型単量体は高分子化合物の繰り返し単位として用いられ、また、この高分子化合物は後述する感放射線レジスト材料のベース樹脂として用いられる。レジスト膜中での酸触媒脱離反応において、酸の触媒により酸脱離性エステルからのオレフィンの脱離反応が起こり、カルボン酸が生成する(これがレジストの溶解コントラストを実現する現像液に対する溶解性の変化を引き起こす)。特許文献2:特開平9−73173号公報には、アルキルシクロアルキル型三級アルキル基を有する酸不安定基が開示されていて、スピロ環構造が例示されているが、その置換位置や様式に関する記載はない。本発明の一般式(1)、(2)、(3)で表されるスピロ環構造を有する酸脱離性エステル型単量体では、スピロ環構造の特定の位置に性能向上のために必要な構造要素を配置することにより酸触媒脱離反応における高反応性を実現した。
The design concept of the acid-eliminating ester-type monomer having a spiro ring structure represented by the general formula (1) of the present invention will be described.
The acid-eliminating ester-type monomer having a spiro ring structure of the present invention is used as a repeating unit of a polymer compound, and this polymer compound is used as a base resin for a radiation-sensitive resist material described later. In the acid-catalyzed elimination reaction in the resist film, an olefin elimination reaction from the acid-eliminating ester occurs by the acid catalyst, and carboxylic acid is generated (this is the solubility in the developer that realizes the resist dissolution contrast). Cause changes). Patent Document 2: Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-73173 discloses an acid labile group having an alkylcycloalkyl type tertiary alkyl group and exemplifies a spiro ring structure. There is no description. In the acid-eliminating ester type monomer having a spiro ring structure represented by the general formulas (1), (2), and (3) of the present invention, it is necessary for improving the performance at a specific position of the spiro ring structure. The high reactivity in the acid-catalyzed elimination reaction was realized by arranging various structural elements.

レジスト膜中での酸触媒脱離反応の際、重合性エステルの結合する炭素原子上にカルボカチオンが生じ、生じたカルボカチオンからプロトンの脱離によりオレフィンが生じる。この反応において生成するカルボカチオンが安定なほど、酸触媒脱離反応の活性化エネルギーが低下し、高い反応性を有すると考えられる。本発明のスピロ環構造を有する酸脱離性エステル型単量体では、重合性エステルの結合する炭素原子とスピロ環の四級炭素原子が直接結合しているのが最大の特徴であり、以下に述べる3つの点から高い反応性が実現されていると考えられる。   During the acid-catalyzed elimination reaction in the resist film, a carbocation is generated on the carbon atom to which the polymerizable ester is bonded, and an olefin is generated from the generated carbocation by the elimination of a proton. It is considered that the more stable the carbocation produced in this reaction, the lower the activation energy of the acid catalyst elimination reaction and the higher the reactivity. In the acid-eliminating ester type monomer having a spiro ring structure of the present invention, the greatest feature is that the carbon atom to which the polymerizable ester is bonded and the quaternary carbon atom of the spiro ring are directly bonded. It is considered that high reactivity is realized from the following three points.

1)重合性エステルの結合する炭素原子(以下、1位の炭素原子と呼ぶ)に隣接する炭素原子、即ち、Xが結合する四級炭素原子(=スピロ炭素原子。以下、2位の炭素原子と呼ぶ)上にシクロペンタン環、シクロヘキサン環、又はノルボルナン環等のアルキル置換があり、それらのアルキル基の電子供与効果(Electron donating effect)のために1位の炭素原子上のカチオンが安定化されると考えられる。また、1位の炭素原子に隣接するR3とR4が結合する炭素原子(以下、2’位の炭素原子と呼ぶ)にアルキル基の置換があってもよく、この場合には更なる1位の炭素原子上のカチオン安定化が期待される。 1) A carbon atom adjacent to a carbon atom to which a polymerizable ester is bonded (hereinafter referred to as the first carbon atom), that is, a quaternary carbon atom to which X is bonded (= spiro carbon atom; hereinafter, a carbon atom at the second position And an alkyl substitution such as a cyclopentane ring, a cyclohexane ring, or a norbornane ring, and the cation on the 1st carbon atom is stabilized due to the electron donating effect of the alkyl group. It is thought. Further, an alkyl group may be substituted on the carbon atom (hereinafter referred to as the 2′-position carbon atom) to which R 3 and R 4 adjacent to the 1-position carbon atom are bonded. Cation stabilization on the carbon atom at the position is expected.

2)2位の炭素原子の(2’位に置換がある場合には2’位の炭素原子も含めた)アルキル置換により1位の炭素原子の周りが立体的に非常に混みあった(Sterically hindered)状態となっており、カチオン形成と引き続くオレフィン形成によりこの立体障害(Steric hindrance)が解消されることになり、生成系のエネルギーがより安定となり、反応がより進行し易くなっていると考えられる。立体障害の大きさを示す具体例を挙げると、実施例において後述するが、室温での配座間の平衡が抑制されており13C−NMRのシグナルのブロードニング(Broadening)が観察される。 2) Alkyl substitution of the carbon atom at the 2-position (including the carbon atom at the 2′-position when there is a substitution at the 2′-position) resulted in a sterically crowded area around the carbon atom at the 1-position (Sterically) It is thought that the steric hindrance is eliminated by cation formation and subsequent olefin formation, the energy of the production system becomes more stable, and the reaction is more likely to proceed. It is done. As a specific example showing the magnitude of steric hindrance, as will be described later in Examples, the equilibrium between conformations at room temperature is suppressed, and 13 C-NMR signal broadening is observed.

3)1位の炭素原子上に生じたカルボカチオン中間体において、2位(又は2’位)のアルキル基の転移反応(1,2−アルキルシフト)が起こり、更に安定なカルボカチオンを生成できる場合があり、このカルボカチオン間の平衡はカチオンの安定化に寄与し、反応の活性化エネルギーを低下させると考えられる。具体例を挙げると、実施例において後述するが、例えば、6−メチルスピロ[4.5]デシルエステル化合物では以下の化学反応式に見られるカチオンの転移と結果として得られる複数のオレフィン形成が観察される。   3) In the carbocation intermediate formed on the carbon atom at the 1-position, the rearrangement reaction (1,2-alkyl shift) of the 2-position (or 2'-position) alkyl group occurs, and a more stable carbocation can be generated. In some cases, this equilibrium between carbocations contributes to cation stabilization and is thought to reduce the activation energy of the reaction. As specific examples, as will be described later in Examples, for example, in the case of 6-methylspiro [4.5] decyl ester compound, cation transfer and resultant olefin formation as observed in the following chemical reaction formula are observed. The

Figure 2011001542
Figure 2011001542

本発明の一般式(1)で表されるスピロ環構造を有する酸脱離性エステル型単量体のうち、脱離反応性の調整のために適切な構造を選択することができる。例えば、重合性エステルの結合する脂環の員数(nが1であるか2であるか)と1位の炭素原子に結合する置換基R2の種類(水素原子であるか1価炭化水素基であるか、1価炭化水素基にあってはその種類)等の選択によりレジスト膜における適切な脱離反応性調節が実現できる。また、2位のスピロ炭素原子に結合する脂環の構造やR3とR4の種類等を選択することでレジスト膜における適切な酸拡散距離を調整することができる。 Among the acid-eliminating ester monomers having a spiro ring structure represented by the general formula (1) of the present invention, an appropriate structure can be selected for adjusting the elimination reactivity. For example, the number of alicyclic rings to which the polymerizable ester is bonded (whether n is 1 or 2) and the type of substituent R 2 bonded to the carbon atom at the 1-position (a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group) In the case of a monovalent hydrocarbon group, appropriate elimination reactivity adjustment in the resist film can be realized by selection of the type). In addition, an appropriate acid diffusion distance in the resist film can be adjusted by selecting the structure of the alicyclic ring bonded to the 2-position spiro carbon atom, the type of R 3 and R 4 , and the like.

本発明の一般式(1)、(2)、(3)で表されるスピロ環構造を有する酸脱離性エステル型単量体の製造方法について述べる。
典型的な限定されない例として、本発明の一般式(1)、(2)、(3)で表されるスピロ環構造を有する酸脱離性エステル型単量体は、対応するアルコール化合物のアシル化反応で合成できる。対応するアルコール化合物はケトン化合物のアルキル化(又はR2が水素原子の場合は還元)で合成できる。
A method for producing an acid-eliminating ester monomer having a spiro ring structure represented by the general formulas (1), (2) and (3) of the present invention will be described.
As a typical non-limiting example, an acid-eliminating ester-type monomer having a spiro ring structure represented by the general formulas (1), (2), and (3) of the present invention is an acyl of the corresponding alcohol compound. It can be synthesized by chemical reaction. The corresponding alcohol compound can be synthesized by alkylation of a ketone compound (or reduction when R 2 is a hydrogen atom).

Figure 2011001542

(式中、Zは重合性二重結合を有する1価の基を表す。Xはこれが結合する炭素原子と共に置換又は非置換のシクロペンタン環、シクロヘキサン環、又はノルボルナン環を形成する2価の基を表す。R1は水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基を表す。R2は水素原子、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状の1価炭化水素基を表す。R3、R4はそれぞれ独立に水素原子、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状の1価炭化水素基を表し、又は、R3とR4は互いに結合してこれらが結合する炭素原子と共に置換又は非置換のシクロペンタン環、又はシクロヘキサン環を形成する2価の基を表す。R5は水素原子、又はメチル基を表す。nは1又は2を表す。pは0又は1を表す。)
Figure 2011001542

(In the formula, Z represents a monovalent group having a polymerizable double bond. X represents a divalent group which forms a substituted or unsubstituted cyclopentane ring, cyclohexane ring or norbornane ring with the carbon atom to which it is bonded. R 1 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group, and R 2 represents a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. R 3 and R 4 each independently represents a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, or R 3 and R 4 are bonded to each other. R 5 represents a hydrogen atom or a methyl group, n represents 1 or 2, p represents a substituted or unsubstituted cyclopentane ring or a cyclohexane ring together with the carbon atom to which they are bonded. Represents 0 or 1.)

エステル化反応としては、公知のエステルの製造方法、例えば、アシル化剤との反応、カルボン酸との反応、エステル交換反応を適用できる。アシル化剤を用いる反応では、好ましくは塩化メチレン、クロロフォルム、トリクロロエチレン等の塩素系溶剤類、へキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、キシレン、クメン等の炭化水素類、ジブチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン等のエーテル類、アセトニトリルなどのニトリル類、アセトン、2−ブタノンなどのケトン類、酢酸エチル、酢酸n−ブチルなどのエステル類、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルフォキシド、ヘキサメチルホスホリックトリアミドなどの非プロトン性極性溶媒類から選択して、単独あるいは2種類以上を混合しての溶媒中、原料のアルコール化合物と、アクリル酸クロリド、メタクリル酸クロリド、アクリル酸ブロミド、メタクリル酸ブロミド、α−トリフルオロメチルアクリル酸クロリド、ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−カルボン酸クロリド、ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−メチル−2−カルボン酸クロリド、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−カルボン酸クロリド、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−メチル−3−カルボン酸クロリド等の酸ハロゲン化物、又は、無水アクリル酸、無水メタクリル酸、無水α−トリフルオロメチルアクリル酸、無水ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−カルボン酸、無水ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−メチル−2−カルボン酸、無水テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−カルボン酸、無水テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−メチル−3−カルボン酸、アクリル酸トリフルオロ酢酸混合酸無水物、メタクリル酸トリフルオロ酢酸混合酸無水物、α−トリフルオロメチルアクリル酸トリフルオロ酢酸混合酸無水物、ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−カルボン酸トリフルオロ酢酸混合酸無水物、ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−メチル−2−カルボン酸トリフルオロ酢酸混合酸無水物、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−カルボン酸トリフルオロ酢酸混合酸無水物、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−メチル−3−カルボン酸トリフルオロ酢酸混合酸無水物、アクリル酸ピバル酸混合酸無水物、メタクリル酸ピバル酸混合酸無水物、α−トリフルオロメチルアクリル酸ピバル酸混合酸無水物、ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−カルボン酸ピバル酸混合酸無水物、ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−メチル−2−カルボン酸ピバル酸混合酸無水物、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−カルボン酸ピバル酸混合酸無水物、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−メチル−3−カルボン酸ピバル酸混合酸無水物、アクリル酸p−ニトロ安息香酸混合酸無水物、メタクリル酸p−ニトロ安息香酸混合酸無水物、アクリル酸エチル炭酸混合酸無水物、メタクリル酸エチル炭酸混合酸無水物、アクリル酸p−ニトロフェニル、メタクリル酸p−ニトロフェニル、α−トリフルオロメチルアクリル酸p−ニトロフェニル、アクリル酸p−トルエンスルフォン酸混合酸無水物、メタクリル酸p−トルエンスルフォン酸混合酸無水物、α−トリフルオロメチルアクリル酸p−トルエンスルフォン酸混合酸無水物、ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−カルボン酸p−トルエンスルフォン酸混合酸無水物、ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−メチル−2−カルボン酸p−トルエンスルフォン酸混合酸無水物、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−カルボン酸p−トルエンスルフォン酸混合酸無水物、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−メチル−3−カルボン酸p−トルエンスルフォン酸混合酸無水物等の酸無水物等のアシル化剤と、トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、N,N−ジメチルアニリン、ピリジン、4−ジメチルアミノピリジン等の塩基類を順次又は同時に加えて反応させる。酸無水物等のアシル化剤を用いる反応では塩基の代わりに塩酸、臭化水素酸、硫酸、硝酸等の無機酸類、シュウ酸、トリフルオロ酢酸、メタンスルフォン酸、ベンゼンスルフォン酸、p−トルエンスルフォン酸等の有機酸類から選ばれる酸触媒下に反応を行うこともできる。アシル化反応温度は用いるアシル化剤の種類や反応条件により適切な反応温度を選択できるが、一般的には−50℃から溶媒の沸点程度が好ましく、−20℃から室温程度が更に好ましい。アシル化剤の使用量は、構造に依存するが、原料のアルコール化合物1モルに対し1〜40モル、好ましくは1〜5モルの範囲である。 As the esterification reaction, a known ester production method, for example, a reaction with an acylating agent, a reaction with a carboxylic acid, or a transesterification reaction can be applied. In the reaction using an acylating agent, chlorinated solvents such as methylene chloride, chloroform and trichloroethylene, hydrocarbons such as hexane, heptane, benzene, toluene, xylene and cumene, dibutyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether , Ethers such as tetrahydrofuran and 1,4-dioxane, nitriles such as acetonitrile, ketones such as acetone and 2-butanone, esters such as ethyl acetate and n-butyl acetate, N, N-dimethylformamide, dimethylsulfate Select from aprotic polar solvents such as foxoxide, hexamethylphosphoric triamide, etc., in a solvent that is used alone or in a mixture of two or more, alcohol compound as raw material, acrylic acid chloride, methacrylic acid Chloride, acrylic acid bromide, methacrylic acid bromide, α-trifluoromethylacrylic acid chloride, bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2-carboxylic acid chloride, bicyclo [2.2.1] hepta-5 -En-2-methyl-2-carboxylic acid chloride, tetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodec-8-ene-3-carboxylic acid chloride, tetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] acid halides such as dodeca-8-ene-3-methyl-3-carboxylic acid chloride, acrylic anhydride, methacrylic anhydride, α-trifluoromethylacrylic anhydride, bicyclo anhydride [2. 2.1] Hepta-5-ene-2-carboxylic acid, bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2-methyl-2-carboxylic acid anhydride, tetracyclo [4.4.0.1 2 , 5 . 1 7,10 ] dodec-8-ene-3-carboxylic acid, anhydrous tetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1,7,10 ] dodec-8-ene-3-methyl-3-carboxylic acid, acrylic acid trifluoroacetic acid mixed acid anhydride, methacrylic acid trifluoroacetic acid mixed acid anhydride, α-trifluoromethylacrylic acid trifluoroacetic acid Mixed acid anhydride, bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2-carboxylic acid trifluoroacetic acid mixed acid anhydride, bicyclo [2.2.1] hept-5-en-2-methyl-2 -Carboxylic acid trifluoroacetic acid mixed acid anhydride, tetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodec-8-ene-3-carboxylic acid trifluoroacetic acid mixed acid anhydride, tetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodec-8-ene-3-methyl-3-carboxylic acid trifluoroacetic acid mixed acid anhydride, acrylic acid pivalic acid mixed acid anhydride, methacrylic acid pivalic acid mixed acid anhydride, α-trifluoromethyl Acrylic acid pivalic acid mixed acid anhydride, bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2-carboxylic acidpivalic acid mixed acid anhydride, bicyclo [2.2.1] hept-5-en-2- Methyl-2-carboxylic acid pivalic acid mixed acid anhydride, tetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodec-8-ene-3-carboxylic acid pivalic acid mixed acid anhydride, tetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodec-8-ene-3-methyl-3-carboxylic acid pivalic acid mixed acid anhydride, acrylic acid p-nitrobenzoic acid mixed acid anhydride, methacrylic acid p-nitrobenzoic acid mixed acid anhydride, Ethyl acrylate carbonate mixed acid anhydride, ethyl methacrylate carbonate mixed acid anhydride, p-nitrophenyl acrylate, p-nitrophenyl methacrylate, α-trifluoromethyl acrylate p-nitrophenyl, p-toluene sulfone acrylate Acid mixed acid anhydride, methacrylic acid p-toluenesulfonic acid mixed acid anhydride, α-trifluoromethylacrylic acid p-toluenesulfonic acid mixed acid anhydride, bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2 -Carboxylic acid p-toluenesulfonic acid mixed acid anhydride, bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2-methyl-2-carboxylic acid Acid p-toluenesulfonic acid mixed acid anhydride, tetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodec-8-ene-3-carboxylic acid p-toluenesulfonic acid mixed acid anhydride, tetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1,7,10 ] dodec-8-ene-3-methyl-3-carboxylic acid, acylating agents such as acid anhydrides such as p-toluenesulfonic acid mixed acid anhydride, triethylamine, diisopropylethylamine, N, N-dimethyl Bases such as aniline, pyridine and 4-dimethylaminopyridine are added sequentially or simultaneously to react. In reactions using acylating agents such as acid anhydrides, inorganic acids such as hydrochloric acid, hydrobromic acid, sulfuric acid, nitric acid, oxalic acid, trifluoroacetic acid, methanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, p-toluenesulfone instead of base The reaction can also be carried out under an acid catalyst selected from organic acids such as acids. The acylation reaction temperature can be selected appropriately depending on the type of acylating agent used and the reaction conditions, but generally it is preferably from -50 ° C to the boiling point of the solvent, more preferably from -20 ° C to room temperature. The amount of the acylating agent used depends on the structure, but is in the range of 1 to 40 mol, preferably 1 to 5 mol, per 1 mol of the starting alcohol compound.

カルボン酸との反応は、対応するカルボン酸、即ち、アクリル酸、メタクリル酸、α−トリフルオロメチルアクリル酸、ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−カルボン酸、ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−メチル−2−カルボン酸、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−カルボン酸、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−メチル−3−カルボン酸のいずれかと原料のアルコール化合物からの脱水反応であり、酸触媒下に行うのが一般的である。カルボン酸の使用量は、構造に依存するが、原料のアルコール化合物1モルに対し1〜40モル、好ましくは1〜5モルの範囲である。酸触媒の例として、塩酸、臭化水素酸、硫酸、硝酸等の無機酸類、シュウ酸、トリフルオロ酢酸、メタンスルフォン酸、ベンゼンスルフォン酸、p−トルエンスルフォン酸等の有機酸類を例示でき、これらは単独又は混合して用いられる。酸触媒の使用量は、原料のアルコール化合物1モルに対し0.001〜1モル、好ましくは0.01〜0.05モルの触媒量である。溶媒としては上記エステル化剤との反応に挙げたものと同様のものを例示できるが、一般的には−50℃から溶媒の沸点程度が好ましい。へキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、キシレン、クメン等の炭化水素類を含む溶媒を用いて、生じる水を共沸により系外に除去しながら反応を進行させるのもよい。この場合、常圧で溶媒の沸点で還流しながら水を留去してもよいが、減圧下に沸点より低い温度で水の留去を行ってもよい。 The reaction with the carboxylic acid is carried out by the corresponding carboxylic acid, ie acrylic acid, methacrylic acid, α-trifluoromethylacrylic acid, bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2-carboxylic acid, bicyclo [2 2.1] hepta-5-ene-2-methyl-2-carboxylic acid, tetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodec-8-ene-3-carboxylic acid, tetracyclo [4.4.0.1 2,5 . [1 7,10 ] is a dehydration reaction from any of dodeca-8-ene-3-methyl-3-carboxylic acid and a starting alcohol compound, and is generally carried out in the presence of an acid catalyst. Although the usage-amount of carboxylic acid is dependent on a structure, it is 1-40 mol with respect to 1 mol of alcohol compounds of a raw material, Preferably it is the range of 1-5 mol. Examples of the acid catalyst include inorganic acids such as hydrochloric acid, hydrobromic acid, sulfuric acid and nitric acid, and organic acids such as oxalic acid, trifluoroacetic acid, methanesulfonic acid, benzenesulfonic acid and p-toluenesulfonic acid. Are used alone or in combination. The usage-amount of an acid catalyst is 0.001-1 mol with respect to 1 mol of alcohol compounds of a raw material, Preferably it is a catalyst amount of 0.01-0.05 mol. Examples of the solvent include the same solvents as those mentioned above for the reaction with the esterifying agent, but generally the temperature is preferably from -50 ° C to the boiling point of the solvent. Using a solvent containing hydrocarbons such as hexane, heptane, benzene, toluene, xylene, and cumene, the reaction may be allowed to proceed while removing the generated water out of the system by azeotropic distillation. In this case, water may be distilled off while refluxing at the boiling point of the solvent at normal pressure, but water may be distilled off at a temperature lower than the boiling point under reduced pressure.

エステル交換反応では、対応するカルボン酸のエステル、即ち、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、α−トリフルオロメチルアクリル酸エステル、ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−カルボン酸エステル、ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−メチル−2−カルボン酸エステル、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−カルボン酸エステル、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−メチル−3−カルボン酸エステルのいずれかと原料のアルコール化合物とを触媒存在下に反応させ、生じるアルコールを除去することにより実施する。用いるカルボン酸エステルとしては第一級アルキルエステルが好ましく、特にメチルエステル、エチルエステル、n−プロピルエステルが価格、反応の進行のし易さ等の点から好ましい。カルボン酸エステルの使用量は、構造に依存するが、原料のアルコール化合物1モルに対し1〜40モル、好ましくは1〜5モルの範囲である。触媒としては、塩酸、臭化水素酸、硫酸、硝酸等の無機酸類、シュウ酸、トリフルオロ酢酸、メタンスルフォン酸、ベンゼンスルフォン酸、p−トルエンスルフォン酸等の有機酸類、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウムt−ブトキシド、4−ジメチルアミノピリジン等の塩基類、青酸ナトリウム、青酸カリウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸カルシウム、酢酸錫、酢酸アルミニウム、アセト酢酸アルミニウム、アルミナ等の塩類、三塩化アルミニウム、アルミニウムエトキシド、アルミニウムイソプロポキシド、三フッ化ホウ素、三塩化ホウ素、三臭化ホウ素、四塩化錫、四臭化錫、二塩化ジブチル錫、ジブチル錫ジメトキシド、ジブチル錫オキシド、四塩化チタン、四臭化チタン、チタン(IV)メトキシド、チタン(IV)エトキシド、チタン(IV)イソプロポキシド、酸化チタン(IV)等のルイス酸類を挙げることができ、これらは単独又は混合して用いられる。触媒の使用量は、原料のアルコール化合物1モルに対し0.001〜20モル、好ましくは0.01〜0.05モルの触媒量である。反応は無溶媒(反応試薬であるカルボン酸エステル自身を溶媒として用いてもよい)で行うことができ、余計な濃縮・溶媒回収等の操作を必要としないので好ましいが、目的物や反応試薬の重合を防ぐ等の目的で溶媒を補助的に用いることも可能である。この場合、溶媒として、へキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、キシレン、クメン等の炭化水素類、ジブチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン等のエーテル類の単独又は混合使用が好ましい。反応温度は用いるカルボン酸エステルの種類や反応条件により適切な反応温度を選択できるが、通常、加熱下に行われ、エステル交換反応で生じる低沸点のアルコール、即ち、メタノール、エタノール、1−プロパノール等の沸点付近で反応を行い、生じるアルコールを留去しながら行うのがよい結果を与える。減圧下に沸点より低い温度でアルコールの留去を行ってもよい。 In the transesterification reaction, the corresponding ester of carboxylic acid, ie acrylic acid ester, methacrylic acid ester, α-trifluoromethyl acrylic acid ester, bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2-carboxylic acid ester Bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2-methyl-2-carboxylic acid ester, tetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodec-8-ene-3-carboxylic acid ester, tetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] any of dodec-8-ene-3-methyl-3-carboxylic acid ester is reacted with the starting alcohol compound in the presence of a catalyst, and the resulting alcohol is removed. As the carboxylic acid ester to be used, a primary alkyl ester is preferable, and methyl ester, ethyl ester, and n-propyl ester are particularly preferable from the viewpoints of price, easiness of progress of reaction, and the like. The amount of the carboxylic acid ester used depends on the structure, but is in the range of 1 to 40 mol, preferably 1 to 5 mol, per 1 mol of the starting alcohol compound. Catalysts include inorganic acids such as hydrochloric acid, hydrobromic acid, sulfuric acid and nitric acid, organic acids such as oxalic acid, trifluoroacetic acid, methanesulfonic acid, benzenesulfonic acid and p-toluenesulfonic acid, sodium methoxide, sodium ethoxy , Bases such as potassium t-butoxide, 4-dimethylaminopyridine, sodium cyanate, potassium cyanate, sodium acetate, potassium acetate, calcium acetate, tin acetate, aluminum acetate, aluminum acetoacetate, alumina, and other salts, aluminum trichloride , Aluminum ethoxide, aluminum isopropoxide, boron trifluoride, boron trichloride, boron tribromide, tin tetrachloride, tin tetrabromide, dibutyltin dichloride, dibutyltin dimethoxide, dibutyltin oxide, titanium tetrachloride, Titanium tetrabromide, titanium (IV) methoxide Titanium (IV) ethoxide, titanium (IV) isopropoxide, Lewis acids such as titanium (IV) oxide can be mentioned, which may be used alone or in combination. The catalyst is used in an amount of 0.001 to 20 mol, preferably 0.01 to 0.05 mol, per mol of the starting alcohol compound. The reaction can be carried out without a solvent (the carboxylic acid ester itself as a reaction reagent may be used as a solvent), and it is preferable because it does not require extra operations such as concentration and solvent recovery. It is also possible to use a solvent supplementarily for the purpose of preventing polymerization. In this case, hydrocarbons such as hexane, heptane, benzene, toluene, xylene, cumene, and ethers such as dibutyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane are used alone or in combination. Is preferred. An appropriate reaction temperature can be selected as the reaction temperature depending on the type of carboxylic acid ester used and the reaction conditions, but it is usually carried out under heating, and a low-boiling point alcohol produced by the transesterification reaction, that is, methanol, ethanol, 1-propanol, etc. It is good to carry out the reaction in the vicinity of the boiling point of the solvent while distilling off the resulting alcohol. The alcohol may be distilled off at a temperature lower than the boiling point under reduced pressure.

上記アシル化の原料となる原料のアルコール化合物は、対応するケトン化合物への有機金属試薬の付加反応又は対応するケトン化合物の還元反応によって合成できる。付加反応に用いられる有機金属試薬としては、有機リチウム試薬、有機ナトリウム試薬、有機カリウム試薬、有機マグネシウム試薬(例えば、Grignard試薬)、有機亜鉛試薬、有機錫試薬、有機ホウ素試薬、有機珪素試薬等が挙げられる。このうち、有機リチウム試薬とGrignard試薬は特に好ましい。反応の溶媒として、ジブチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン等のエーテル類、へキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、キシレン、クメン等の炭化水素類の単独又は混合使用が好ましい。還元反応に用いられる還元試薬としては、水素化ナトリウム、水素化カリウム、水素化カルシウム、水素化アルミニウム、ボラン、水素化ジイソブチルアルミニウム等の金属水素化物、水素化ホウ素ナトリウム、水素化アルミニウムリチウムなどの金属水素錯化合物又はそれらのアルキル、アルコキシ誘導体が挙げられる。反応の溶媒としては、有機金属試薬の付加反応で例示したものに加え、水、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール類の単独又は混合使用が好ましい。   The starting alcohol compound as the acylation starting material can be synthesized by the addition reaction of the organometallic reagent to the corresponding ketone compound or the reduction reaction of the corresponding ketone compound. Examples of the organometallic reagent used in the addition reaction include an organolithium reagent, an organosodium reagent, an organopotassium reagent, an organomagnesium reagent (for example, Grignard reagent), an organozinc reagent, an organotin reagent, an organoboron reagent, and an organosilicon reagent. Can be mentioned. Of these, organolithium reagents and Grignard reagents are particularly preferred. As a solvent for the reaction, ethers such as dibutyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, and hydrocarbons such as hexane, heptane, benzene, toluene, xylene, cumene can be used alone or in combination. preferable. The reducing reagent used in the reduction reaction includes metal hydrides such as sodium hydride, potassium hydride, calcium hydride, aluminum hydride, borane, diisobutylaluminum hydride, metals such as sodium borohydride, lithium aluminum hydride, etc. Examples thereof include hydrogen complex compounds or alkyl and alkoxy derivatives thereof. As the reaction solvent, in addition to those exemplified in the addition reaction of the organometallic reagent, alcohols such as water, methanol, ethanol and isopropyl alcohol are preferably used alone or in combination.

本発明の単量体及び合成中間体は必要に応じて、蒸留、晶析、再結晶、クロマトグラフィー等の常法に従って精製して用いることができる。   The monomer and synthetic intermediate of the present invention can be purified and used according to conventional methods such as distillation, crystallization, recrystallization, chromatography and the like, if necessary.

本発明の高分子化合物は、下記一般式(1a)〜(3a)で表されるスピロ環構造を有する酸脱離性エステル型単量体から得られる繰り返し単位を含有することを特徴とする高分子化合物である。

Figure 2011001542

(式中、Zaは重合性二重結合を有する1価の基Zに由来し、重合によって生じる3価の基を表す。Xはこれが結合する炭素原子と共に置換又は非置換のシクロペンタン環、シクロヘキサン環、又はノルボルナン環を形成する2価の基を表す。R1は水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基を表す。R2は水素原子、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状の1価炭化水素基を表す。R3、R4はそれぞれ独立に水素原子、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状の1価炭化水素基を表し、又は、R3とR4は互いに結合してこれらが結合する炭素原子と共に置換又は非置換のシクロペンタン環、又はシクロヘキサン環を形成する2価の基を表す。R5は水素原子、又はメチル基を表す。nは1又は2を表す。pは0又は1を表す。なお、X、R2〜R4の具体例は上述した通りである。) The polymer compound of the present invention contains a repeating unit obtained from an acid-eliminating ester-type monomer having a spiro ring structure represented by the following general formulas (1a) to (3a). It is a molecular compound.
Figure 2011001542

(In the formula, Za is derived from a monovalent group Z having a polymerizable double bond, and represents a trivalent group generated by polymerization. X represents a substituted or unsubstituted cyclopentane ring, cyclohexane together with the carbon atom to which it is bonded. R 1 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group, R 2 represents a hydrogen atom, or a straight chain having 1 to 10 carbon atoms. Represents a branched or cyclic monovalent hydrocarbon group, R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom, or a linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, Or R 3 and R 4 represent a divalent group which forms a substituted or unsubstituted cyclopentane ring or cyclohexane ring together with the carbon atom to which they are bonded, and R 5 represents a hydrogen atom or a methyl group N represents 1 or 2. p 0 or represents 1. Incidentally, X, specific examples of R 2 to R 4 are as defined above.)

また、本発明の高分子化合物には、上記繰り返し単位に加え、下記一般式(5a)〜(8a)で表される繰り返し単位をいずれか1種以上含有することができる。

Figure 2011001542

(式中、Zaは上記と同様である。R11及びR12はそれぞれ独立に水素原子又は水酸基を示す。Rxは酸不安定基を示す。Ryはラクトン構造を有する置換基を示す。Rzは水素原子、炭素数1〜15のフルオロアルキル基又は炭素数1〜15のフルオロアルコール含有置換基を示す。) In addition to the above repeating units, the polymer compound of the present invention may contain any one or more of the repeating units represented by the following general formulas (5a) to (8a).
Figure 2011001542

(In the formula, Za is the same as above. R 11 and R 12 each independently represents a hydrogen atom or a hydroxyl group. Rx represents an acid labile group. Ry represents a substituent having a lactone structure. Rz represents A hydrogen atom, a C1-C15 fluoroalkyl group, or a C1-C15 fluoroalcohol-containing substituent is shown.)

ここで、Zaは上述したように重合性二重結合を有する1価の基Zに由来し、Zについては上述した通りで、その具体例も上述した通りであるが、Zとしては、好ましくはビニル基、イソプロペニル基、3,3,3−トリフルオロ−2−プロペニル基又は5−ノルボルネン−2−イル基、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−イル基である。従って、例えば

Figure 2011001542

としては、下記式で表すことができる。
Figure 2011001542

(式中、R1、R5、pは上述した通りである。) Here, Za is derived from the monovalent group Z having a polymerizable double bond as described above, and Z is as described above, and the specific examples thereof are also as described above. Vinyl group, isopropenyl group, 3,3,3-trifluoro-2-propenyl group or 5-norbornen-2-yl group, tetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodec-8-en-3-yl group. So for example
Figure 2011001542

Can be represented by the following formula.
Figure 2011001542

(Wherein R 1 , R 5 and p are as described above.)

上記一般式(5a)で表される繰り返し単位を含有する重合体は、酸の作用で分解してカルボン酸を発生し、アルカリ可溶性となる重合体を与える。酸不安定基Rxとしては種々用いることができるが、具体的には下記一般式(L1)〜(L4)で表される基、炭素数4〜20、好ましくは4〜15の三級アルキル基、各アルキル基がそれぞれ炭素数1〜6のトリアルキルシリル基、炭素数4〜20のオキソアルキル基等を挙げることができる。   The polymer containing the repeating unit represented by the general formula (5a) is decomposed by the action of an acid to generate a carboxylic acid, thereby giving a polymer that becomes alkali-soluble. The acid labile group Rx can be variously used, and specifically, groups represented by the following general formulas (L1) to (L4), a tertiary alkyl group having 4 to 20 carbon atoms, preferably 4 to 15 carbon atoms. , Each alkyl group may be a trialkylsilyl group having 1 to 6 carbon atoms, an oxoalkyl group having 4 to 20 carbon atoms, or the like.

Figure 2011001542
Figure 2011001542

ここで、破線は結合手を示す(以下、同様)。式中、RL01、RL02は水素原子又は炭素数1〜18、好ましくは1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示し、具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、2−エチルヘキシル基、n−オクチル基、ノルボルニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、アダマンチル基等が例示できる。RL03は炭素数1〜18、好ましくは1〜10の酸素原子等のヘテロ原子を有してもよい1価の炭化水素基を示し、直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、これらの水素原子の一部が水酸基、アルコキシ基、オキソ基、アミノ基、アルキルアミノ基等に置換されたものを挙げることができ、具体的には下記の置換アルキル基等が例示できる。 Here, a broken line shows a bond (hereinafter the same). In the formula, R L01 and R L02 represent a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms, specifically a methyl group, an ethyl group or a propyl group. , Isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, 2-ethylhexyl group, n-octyl group, norbornyl group, tricyclodecanyl group, tetracyclododecanyl group, Examples thereof include an adamantyl group. R L03 represents a monovalent hydrocarbon group which may have a hetero atom such as an oxygen atom having 1 to 18 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms, a linear, branched or cyclic alkyl group, Examples include those in which a part of hydrogen atoms are substituted with a hydroxyl group, an alkoxy group, an oxo group, an amino group, an alkylamino group, and the like, and specific examples include the following substituted alkyl groups.

Figure 2011001542
Figure 2011001542

L01とRL02、RL01とRL03、RL02とRL03とは互いに結合してこれらが結合する炭素原子や酸素原子と共に環を形成してもよく、環を形成する場合には環の形成に関与するRL01、RL02、RL03はそれぞれ炭素数1〜18、好ましくは1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。 R L01 and R L02 , R L01 and R L03 , R L02 and R L03 may be bonded to each other to form a ring together with the carbon atom or oxygen atom to which they are bonded. R L01 , R L02 and R L03 involved in the formation each represent a linear or branched alkylene group having 1 to 18 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms.

L04は炭素数4〜20、好ましくは4〜15の三級アルキル基、各アルキル基がそれぞれ炭素数1〜6のトリアルキルシリル基、炭素数4〜20のオキソアルキル基又は上記一般式(L1)で表される基を示し、三級アルキル基としては、具体的にはtert−ブチル基、tert−アミル基、1,1−ジエチルプロピル基、2−シクロペンチルプロパン−2−イル基、2−シクロヘキシルプロパン−2−イル基、2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イル)プロパン−2−イル基、2−(アダマンタン−1−イル)プロパン−2−イル基、1−エチルシクロペンチル基、1−ブチルシクロペンチル基、1−エチルシクロヘキシル基、1−ブチルシクロヘキシル基、1−エチル−2−シクロペンテニル基、1−エチル−2−シクロヘキセニル基、2−メチル−2−アダマンチル基、2−エチル−2−アダマンチル基等が例示でき、トリアルキルシリル基としては、具体的にはトリメチルシリル基、トリエチルシリル基、ジメチル−tert−ブチルシリル基等が例示でき、オキソアルキル基としては、具体的には3−オキソシクロヘキシル基、4−メチル−2−オキソオキサン−4−イル基、5−メチル−2−オキソオキソラン−5−イル基等が例示できる。yは0〜6の整数である。 R L04 is a tertiary alkyl group having 4 to 20 carbon atoms, preferably 4 to 15 carbon atoms, each alkyl group is a trialkylsilyl group having 1 to 6 carbon atoms, an oxoalkyl group having 4 to 20 carbon atoms, or the above general formula ( L1) represents a group represented by a tertiary alkyl group, specifically, a tert-butyl group, a tert-amyl group, a 1,1-diethylpropyl group, a 2-cyclopentylpropan-2-yl group, 2 -Cyclohexylpropan-2-yl group, 2- (bicyclo [2.2.1] heptan-2-yl) propan-2-yl group, 2- (adamantan-1-yl) propan-2-yl group, -Ethylcyclopentyl group, 1-butylcyclopentyl group, 1-ethylcyclohexyl group, 1-butylcyclohexyl group, 1-ethyl-2-cyclopentenyl group, 1-ethyl-2-cyclohexyl Examples include xenyl group, 2-methyl-2-adamantyl group, 2-ethyl-2-adamantyl group and the like. Specific examples of trialkylsilyl group include trimethylsilyl group, triethylsilyl group, dimethyl-tert-butylsilyl group and the like. Specific examples of the oxoalkyl group include 3-oxocyclohexyl group, 4-methyl-2-oxooxan-4-yl group, and 5-methyl-2-oxooxolan-5-yl group. it can. y is an integer of 0-6.

L05は炭素数1〜8の置換されていてもよい直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基又は炭素数6〜20の置換されていてもよいアリール基を示し、置換されていてもよいアルキル基としては、具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、tert−アミル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、これらの水素原子の一部が水酸基、アルコキシ基、カルボキシ基、アルコキシカルボニル基、オキソ基、アミノ基、アルキルアミノ基、シアノ基、メルカプト基、アルキルチオ基、スルホ基等に置換されたもの等が例示でき、置換されていてもよいアリール基としては、具体的にはフェニル基、メチルフェニル基、ナフチル基、アンスリル基、フェナンスリル基、ピレニル基等が例示できる。式(L3)において、mは0又は1、nは0、1、2、3のいずれかであり、2m+n=2又は3を満足する数である。 R L05 represents an optionally substituted linear, branched or cyclic alkyl group or an optionally substituted aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and may be substituted. Specific examples of the alkyl group include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, tert-amyl group, n-pentyl group, and n-hexyl group. A linear, branched or cyclic alkyl group such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group, and a part of these hydrogen atoms are a hydroxyl group, an alkoxy group, a carboxy group, an alkoxycarbonyl group, an oxo group, an amino group, an alkylamino group, Examples include those substituted with a cyano group, a mercapto group, an alkylthio group, a sulfo group, and the like. Specific examples of the aryl group that may be substituted include phenyl Illustrative examples include a sulfur group, a methylphenyl group, a naphthyl group, an anthryl group, a phenanthryl group, and a pyrenyl group. In the formula (L3), m is 0 or 1, n is 0, 1, 2, or 3, and 2m + n = 2 or 3.

L06は炭素数1〜8の置換されていてもよい直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基又は炭素数6〜20の置換されていてもよいアリール基を示し、具体的にはRL05と同様のもの等が例示できる。RL07〜RL16はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜15の1価の炭化水素基を示し、具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、tert−アミル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロペンチルメチル基、シクロペンチルエチル基、シクロペンチルブチル基、シクロヘキシルメチル基、シクロヘキシルエチル基、シクロヘキシルブチル基等の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、これらの水素原子の一部が水酸基、アルコキシ基、カルボキシ基、アルコキシカルボニル基、オキソ基、アミノ基、アルキルアミノ基、シアノ基、メルカプト基、アルキルチオ基、スルホ基等に置換されたもの等が例示できる。RL07〜RL16は互いに結合してこれらが結合する炭素原子と共に環を形成していてもよく(例えば、RL07とRL08、RL07とRL09、RL08とRL10、RL09とRL10、RL11とRL12、RL13とRL14等)、その場合には環の形成に関与する基は炭素数1〜15の2価の炭化水素基を示し、具体的には上記1価の炭化水素基で例示したものから水素原子を1個除いたもの等が例示できる。また、RL07〜RL16は隣接する炭素に結合するもの同士で何も介さずに結合し、二重結合を形成してもよい(例えば、RL07とRL09、RL09とRL15、RL13とRL15等)。 R L06 represents an optionally substituted linear, branched or cyclic alkyl group or an optionally substituted aryl group having 6 to 20 carbon atoms, specifically, R L05 And the like. R L07 to R L16 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 15 carbon atoms, specifically, methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, sec- Butyl group, tert-butyl group, tert-amyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, n-octyl group, n-nonyl group, n-decyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cyclopentylmethyl group, cyclopentylethyl Group, cyclopentylbutyl group, cyclohexylmethyl group, cyclohexylethyl group, cyclohexylbutyl group and other linear, branched or cyclic alkyl groups, and some of these hydrogen atoms are hydroxyl groups, alkoxy groups, carboxy groups, alkoxycarbonyl groups Oxo group, amino group, alkylamino group, cyano group, mercapto group, alkylthio group, Or the like can be exemplified those substituted in sulfo group. R L07 to R L16 may be bonded to each other to form a ring with the carbon atom to which they are bonded (for example, R L07 and R L08 , R L07 and R L09 , R L08 and R L10 , R L09 and R L10 , R L11 and R L12 , R L13 and R L14, etc.), in which case the group involved in ring formation represents a divalent hydrocarbon group having 1 to 15 carbon atoms, specifically the monovalent The thing etc. which remove | excluded one hydrogen atom from what was illustrated by the hydrocarbon group of this can be illustrated. R L07 to R L16 may be bonded to each other adjacent to each other to form a double bond (for example, R L07 and R L09 , R L09 and R L15 , R L13 and R L15 etc.).

上記式(L1)で表される酸不安定基のうち直鎖状又は分岐状のものとしては、具体的には下記の基が例示できる。

Figure 2011001542
Of the acid labile groups represented by the above formula (L1), specific examples of the linear or branched ones include the following groups.
Figure 2011001542

上記式(L1)で表される酸不安定基のうち環状のものとしては、具体的にはテトラヒドロフラン−2−イル基、2−メチルテトラヒドロフラン−2−イル基、テトラヒドロピラン−2−イル基、2−メチルテトラヒドロピラン−2−イル基等が例示できる。   Among the acid labile groups represented by the above formula (L1), specific examples of cyclic groups include tetrahydrofuran-2-yl group, 2-methyltetrahydrofuran-2-yl group, tetrahydropyran-2-yl group, Examples thereof include a 2-methyltetrahydropyran-2-yl group.

上記式(L2)の酸不安定基としては、具体的にはtert−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、1,1−ジエチルプロピルオキシカルボニル基、1,1−ジエチルプロピルオキシカルボニルメチル基、1−エチルシクロペンチルオキシカルボニル基、1−エチルシクロペンチルオキシカルボニルメチル基、1−エチル−2−シクロペンテニルオキシカルボニル基、1−エチル−2−シクロペンテニルオキシカルボニルメチル基、1−エトキシエトキシカルボニルメチル基、2−テトラヒドロピラニルオキシカルボニルメチル基、2−テトラヒドロフラニルオキシカルボニルメチル基等が例示できる。   Specific examples of the acid labile group of the above formula (L2) include tert-butoxycarbonyl group, tert-butoxycarbonylmethyl group, tert-amyloxycarbonyl group, tert-amyloxycarbonylmethyl group, 1,1-diethyl. Propyloxycarbonyl group, 1,1-diethylpropyloxycarbonylmethyl group, 1-ethylcyclopentyloxycarbonyl group, 1-ethylcyclopentyloxycarbonylmethyl group, 1-ethyl-2-cyclopentenyloxycarbonyl group, 1-ethyl-2 Examples include -cyclopentenyloxycarbonylmethyl group, 1-ethoxyethoxycarbonylmethyl group, 2-tetrahydropyranyloxycarbonylmethyl group, 2-tetrahydrofuranyloxycarbonylmethyl group and the like.

上記式(L3)の酸不安定基としては、具体的には1−メチルシクロペンチル、1−エチルシクロペンチル、1−n−プロピルシクロペンチル、1−イソプロピルシクロペンチル、1−n−ブチルシクロペンチル、1−sec−ブチルシクロペンチル、1−シクロヘキシルシクロペンチル、1−(4−メトキシ−n−ブチル)シクロペンチル、1−メチルシクロヘキシル、1−エチルシクロヘキシル、3−メチル−1−シクロペンテン−3−イル、3−エチル−1−シクロペンテン−3−イル、3−メチル−1−シクロヘキセン−3−イル、3−エチル−1−シクロヘキセン−3−イル等が例示できる。   Specific examples of the acid labile group of the above formula (L3) include 1-methylcyclopentyl, 1-ethylcyclopentyl, 1-n-propylcyclopentyl, 1-isopropylcyclopentyl, 1-n-butylcyclopentyl, 1-sec- Butylcyclopentyl, 1-cyclohexylcyclopentyl, 1- (4-methoxy-n-butyl) cyclopentyl, 1-methylcyclohexyl, 1-ethylcyclohexyl, 3-methyl-1-cyclopenten-3-yl, 3-ethyl-1-cyclopentene Examples include -3-yl, 3-methyl-1-cyclohexen-3-yl, and 3-ethyl-1-cyclohexen-3-yl.

上記式(L4)の酸不安定基としては、下記式(L4−1)〜(L4−4)で表される基が特に好ましい。

Figure 2011001542
As the acid labile group of the above formula (L4), groups represented by the following formulas (L4-1) to (L4-4) are particularly preferable.
Figure 2011001542

前記一般式(L4−1)〜(L4−4)中、破線は結合位置及び結合方向を示す。RL41はそれぞれ独立に炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基等の1価炭化水素基を示し、具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、tert−アミル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等を例示できる。 In the general formulas (L4-1) to (L4-4), a broken line indicates a coupling position and a coupling direction. R L41 each independently represents a monovalent hydrocarbon group such as a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, specifically a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, n Examples include -butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, tert-amyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group and the like.

前記一般式(L4−1)〜(L4−4)は、エナンチオ異性体(enantiomer)やジアステレオ異性体(diastereomer)が存在しえるが、前記一般式(L4−1)〜(L4−4)は、これらの立体異性体のすべてを代表して表す。これらの立体異性体は単独で用いてもよいし、混合物として用いてもよい。   In the general formulas (L4-1) to (L4-4), enantiomers and diastereomers may exist, but the general formulas (L4-1) to (L4-4) may exist. Represents all of these stereoisomers. These stereoisomers may be used alone or as a mixture.

例えば、前記一般式(L4−3)は下記一般式(L4−3−1)、(L4−3−2)で表される基から選ばれる1種又は2種の混合物を代表して表すものとする。

Figure 2011001542

(式中、RL41は前述と同様である。) For example, the general formula (L4-3) represents one or a mixture of two selected from the groups represented by the following general formulas (L4-3-1) and (L4-3-2). And
Figure 2011001542

(In the formula, R L41 is the same as described above.)

また、上記一般式(L4−4)は下記一般式(L4−4−1)〜(L4−4−4)で表される基から選ばれる1種又は2種以上の混合物を代表して表すものとする。

Figure 2011001542

(式中、RL41は前述と同様である。) The general formula (L4-4) represents one or a mixture of two or more selected from groups represented by the following general formulas (L4-4-1) to (L4-4-4). Shall.
Figure 2011001542

(In the formula, R L41 is the same as described above.)

上記一般式(L4−1)〜(L4−4)、(L4−3−1)、(L4−3−2)及び(L4−4−1)〜(L4−4−4)は、それらのエナンチオ異性体及びエナンチオ異性体混合物をも代表して示すものとする。   The above general formulas (L4-1) to (L4-4), (L4-3-1), (L4-3-2) and (L4-4-1) to (L4-4-4) Enantioisomers and enantioisomer mixtures are also shown representatively.

なお、(L4−1)〜(L4−4)、(L4−3−1)、(L4−3−2)及び(L4−4−1)〜(L4−4−4)の結合方向がそれぞれビシクロ[2.2.1]ヘプタン環に対してexo側であることによって、酸触媒脱離反応における高反応性が実現される(特開平12−336121号公報参照)。これらビシクロ[2.2.1]ヘプタン骨格を有する3級exo−アルキル基を置換基とする単量体の製造において、下記一般式(L4−1−endo)〜(L4−4−endo)で表されるendo−アルキル基で置換された単量体を含む場合があるが、良好な反応性の実現のためにはexo比率が50%以上であることが好ましく、exo比率が80%以上であることが更に好ましい。   The bonding directions of (L4-1) to (L4-4), (L4-3-1), (L4-3-2) and (L4-4-1) to (L4-4-4) are respectively By being on the exo side with respect to the bicyclo [2.2.1] heptane ring, high reactivity in the acid-catalyzed elimination reaction is realized (see JP-A-12-336121). In the production of a monomer having a tertiary exo-alkyl group having a bicyclo [2.2.1] heptane skeleton as a substituent, the following general formulas (L4-1-endo) to (L4-4-endo) are used. In some cases, the exo ratio is preferably 50% or more, and the exo ratio is 80% or more in order to achieve good reactivity. More preferably it is.

Figure 2011001542

(式中、RL41は前述と同様である。)
Figure 2011001542

(In the formula, R L41 is the same as described above.)

上記式(L4)の酸不安定基としては、具体的には下記の基が例示できる。

Figure 2011001542
Specific examples of the acid labile group of the above formula (L4) include the following groups.
Figure 2011001542

また、炭素数4〜20の三級アルキル基、各アルキル基がそれぞれ炭素数1〜6のトリアルキルシリル基、炭素数4〜20のオキソアルキル基としては、具体的にはRL04で挙げたものと同様のもの等が例示できる。 Further, tertiary alkyl groups having 4 to 20 carbon atoms, trialkylsilyl groups each having 1 to 6 carbon atoms, and oxoalkyl groups having 4 to 20 carbon atoms are specifically exemplified as R L04 . The thing similar to a thing etc. can be illustrated.

前記一般式(5a)で表される繰り返し単位の部分構造O−Rxとして、具体的には下記のものを例示できるが、これらに限定されない。   Specific examples of the partial structure O-Rx of the repeating unit represented by the general formula (5a) include the following, but are not limited thereto.

Figure 2011001542
Figure 2011001542

Figure 2011001542
Figure 2011001542

前記一般式(7a)で表される繰り返し単位の部分構造O−Ryとして、具体的には下記のものを例示できるが、これらに限定されない。

Figure 2011001542

(式中、Meはメチル基を示す。) Specific examples of the partial structure O-Ry of the repeating unit represented by the general formula (7a) include the following, but are not limited thereto.
Figure 2011001542

(In the formula, Me represents a methyl group.)

前記一般式(8a)で表される繰り返し単位の部分構造O−Rzとして、具体的には下記のものを例示できるが、これらに限定されない。

Figure 2011001542
Specific examples of the partial structure O-Rz of the repeating unit represented by the general formula (8a) include the following, but are not limited thereto.
Figure 2011001542

本発明の高分子化合物は、上記以外に、炭素−炭素二重結合を含有する単量体から得られる繰り返し単位、例えば、メタクリル酸メチル、クロトン酸メチル、マレイン酸ジメチル、イタコン酸ジメチル等の置換アクリル酸エステル類、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等の不飽和カルボン酸、ノルボルネン、ノルボルネン誘導体、テトラシクロ[4.4.0.12,5.177,10]ドデセン誘導体などの環状オレフィン類、無水マレイン酸、無水イタコン酸等の不飽和酸無水物及びイミド類、その他の単量体から得られる繰り返し単位を含んでいてもよい。 In addition to the above, the polymer compound of the present invention is a repeating unit obtained from a monomer containing a carbon-carbon double bond, for example, substitution of methyl methacrylate, methyl crotonic acid, dimethyl maleate, dimethyl itaconate, etc. Acrylic acid esters, unsaturated carboxylic acids such as maleic acid, fumaric acid and itaconic acid, norbornene, norbornene derivatives, tetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 17 7,10 ] may contain a repeating unit obtained from cyclic olefins such as dodecene derivatives, unsaturated acid anhydrides such as maleic anhydride and itaconic anhydride, imides, and other monomers.

なお、本発明の高分子化合物の重量平均分子量はポリスチレン換算でのゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて測定した場合、1,000〜500,000、好ましくは3,000〜100,000である。この範囲を外れると、エッチング耐性が極端に低下したり、露光前後の溶解速度差が確保できなくなって解像性が低下したりすることがある。   In addition, the weight average molecular weight of the polymer compound of the present invention is 1,000 to 500,000, preferably 3,000 to 100,000, when measured using gel permeation chromatography (GPC) in terms of polystyrene. is there. If it is out of this range, the etching resistance may be extremely lowered, or the difference in dissolution rate before and after the exposure cannot be ensured and the resolution may be lowered.

本発明の高分子化合物において、各単量体から得られる各繰り返し単位の好ましい含有割合は、例えば以下に示す範囲(モル%)とすることができるが、これに限定されるものではない。
(I)上記式(1)の単量体に基づく式(1a)(あるいは式(2)又は(3)の単量体に基づく式(2a)又は(3a))で表される構成単位を0モル%を超え100モル%以下、好ましくは2〜70モル%、より好ましくは5〜50モル%含有し、(II)上記式(5a)〜(8a)で表される構成単位の1種又は2種以上を0モル%以上、100モル%未満、好ましくは1〜95モル%、より好ましくは20〜80モル%含有し、必要に応じ、(III)その他の単量体に基づく構成単位の1種又は2種以上を0〜80モル%、好ましくは0〜70モル%、より好ましくは0〜50モル%含有することができる。
In the polymer compound of the present invention, a preferable content ratio of each repeating unit obtained from each monomer can be set, for example, in the following range (mol%), but is not limited thereto.
(I) a structural unit represented by the formula (1a) based on the monomer of the above formula (1) (or the formula (2a) or (3a) based on the monomer of the formula (2) or (3)) More than 0 mol% and not more than 100 mol%, preferably 2 to 70 mol%, more preferably 5 to 50 mol%, and (II) one of the structural units represented by the above formulas (5a) to (8a) Or 2 mol% or more and less than 100 mol%, preferably 1 to 95 mol%, more preferably 20 to 80 mol%, and if necessary, (III) a structural unit based on other monomer One or two or more of these can be contained in an amount of 0 to 80 mol%, preferably 0 to 70 mol%, more preferably 0 to 50 mol%.

この場合、式(1a)(あるいは式(2a)又は(3a))と式(5a)の繰り返し単位の合計は1〜95モル%、特に20〜80モル%、式(6a)の繰り返し単位は0〜95モル%、特に0〜50モル%、式(7a)の繰り返し単位は0〜95モル%、特に20〜80モル%、式(8a)の繰り返し単位は0〜95モル%、特に0〜50モル%含有することが好ましい。   In this case, the sum of the repeating units of formula (1a) (or formula (2a) or (3a)) and formula (5a) is 1 to 95 mol%, particularly 20 to 80 mol%, and the repeating unit of formula (6a) is 0 to 95 mol%, especially 0 to 50 mol%, 0 to 95 mol%, especially 20 to 80 mol% of repeating units of the formula (7a), 0 to 95 mol% of repeating units of the formula (8a), especially 0 It is preferable to contain -50 mol%.

本発明の高分子化合物の製造は、上記一般式(1)、(2)又は(3)で表される化合物を第一の単量体に、重合性二重結合を含有する化合物を第二以降の単量体に用いた共重合反応により行う。共重合に用いる第一の単量体である本発明の単量体(1)、(2)又は(3)、及び第二以降の単量体は、オリゴマーや高分子量体の含量が10モル%以下、好ましくは3モル%以下、更に好ましくは1モル%以下であるものを用いることが好ましい。   In the production of the polymer compound of the present invention, the compound represented by the general formula (1), (2) or (3) is used as a first monomer, and a compound containing a polymerizable double bond is used as a second compound. It is carried out by the copolymerization reaction used for the subsequent monomers. The monomer (1), (2) or (3) of the present invention, which is the first monomer used for copolymerization, and the second and subsequent monomers have an oligomer or high molecular weight content of 10 mol. % Or less, preferably 3 mol% or less, more preferably 1 mol% or less is preferably used.

本発明の高分子化合物を製造する共重合反応は種々例示することができるが、好ましくはラジカル重合、アニオン重合又は配位重合である。   Various copolymerization reactions for producing the polymer compound of the present invention can be exemplified, and radical polymerization, anionic polymerization or coordination polymerization is preferred.

ラジカル重合反応の反応条件は、(ア)溶剤としてベンゼン等の炭化水素類、テトラヒドロフラン等のエーテル類、エタノール等のアルコール類、又はメチルイソブチルケトン等のケトン類を用い、(イ)重合開始剤として2,2’−アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物、又は過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル等の過酸化物を用い、(ウ)反応温度を0〜100℃程度に保ち、(エ)反応時間を0.5〜48時間程度とするのが好ましいが、この範囲を外れる場合を排除するものではない。   The reaction conditions for the radical polymerization reaction are as follows: (a) As a solvent, hydrocarbons such as benzene, ethers such as tetrahydrofuran, alcohols such as ethanol, or ketones such as methyl isobutyl ketone, and (b) as a polymerization initiator Using an azo compound such as 2,2′-azobisisobutyronitrile or a peroxide such as benzoyl peroxide or lauroyl peroxide, (c) maintaining the reaction temperature at about 0 to 100 ° C., and (d) reaction The time is preferably about 0.5 to 48 hours, but this does not exclude the case where the time is out of this range.

アニオン重合反応の反応条件は、(ア)溶剤としてベンゼン等の炭化水素類、テトラヒドロフラン等のエーテル類、又は液体アンモニアを用い、(イ)重合開始剤としてナトリウム、カリウム等の金属、n−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウム等のアルキル金属、ケチル、又はグリニャール反応剤を用い、(ウ)反応温度を−78℃〜0℃程度に保ち、(エ)反応時間を0.5〜48時間程度とし、(オ)停止剤としてメタノール等のプロトン供与性化合物、ヨウ化メチル等のハロゲン化物、その他求電子性物質を用いるのが好ましいが、この範囲を外れる場合を排除するものではない。   The reaction conditions for the anionic polymerization reaction are as follows: (a) hydrocarbons such as benzene, ethers such as tetrahydrofuran, or liquid ammonia as the solvent; (a) metals such as sodium and potassium as the polymerization initiator, n-butyllithium , Using an alkyl metal such as sec-butyllithium, ketyl, or Grignard reactant, (c) maintaining the reaction temperature at about -78 ° C to 0 ° C, and (d) setting the reaction time to about 0.5 to 48 hours, (E) It is preferable to use a proton-donating compound such as methanol, a halide such as methyl iodide, and other electrophilic substances as the terminator, but this does not exclude the case where it is outside this range.

配位重合の反応条件は、(ア)溶剤としてn−ヘプタン、トルエン等の炭化水素類を用い、(イ)触媒としてチタン等の遷移金属とアルキルアルミニウムからなるチーグラー−ナッタ触媒、クロム及びニッケル化合物を金属酸化物に担持したフィリップス触媒、タングステン及びレニウム混合触媒に代表されるオレフィン−メタセシス混合触媒等を用い、(ウ)反応温度を0〜100℃程度に保ち、(エ)反応時間を0.5〜48時間程度とするのが好ましいが、この範囲を外れる場合を排除するものではない。   The reaction conditions for the coordination polymerization are as follows: (a) a hydrocarbon such as n-heptane or toluene as the solvent; and (a) a Ziegler-Natta catalyst comprising a transition metal such as titanium and an alkylaluminum as the catalyst, chromium and nickel compounds. (C) the reaction temperature is kept at about 0 to 100 ° C., and (d) the reaction time is set at 0. 0 ° C. using a Phillips catalyst in which a metal oxide is supported, an olefin-metathesis mixed catalyst represented by a mixed catalyst of tungsten and rhenium, and the like. Although it is preferable to set it as about 5-48 hours, the case where it remove | deviates from this range is not excluded.

本発明の高分子化合物は、レジスト材料、特に化学増幅ポジ型レジスト材料のベースポリマーとして好適に用いられ、本発明は上記高分子化合物を含有するレジスト材料、とりわけ化学増幅ポジ型レジスト材料を提供する。この場合、レジスト材料としては、
(A)ベース樹脂として上記高分子化合物、
(B)酸発生剤、
(C)有機溶剤
必要により、
(D)含窒素有機化合物、
(E)界面活性剤
を含有するものが好ましい。
The polymer compound of the present invention is suitably used as a base polymer for resist materials, particularly chemically amplified positive resist materials, and the present invention provides resist materials containing the above polymer compounds, particularly chemically amplified positive resist materials. . In this case, as a resist material,
(A) The polymer compound as a base resin,
(B) an acid generator,
(C) If an organic solvent is required,
(D) a nitrogen-containing organic compound,
(E) What contains surfactant is preferable.

上記(A)成分のベース樹脂として、本発明の高分子化合物以外に、必要に応じて他の、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解速度が増加する樹脂を加えてもよい。例としては、i)ポリ(メタ)アクリル酸誘導体、ii)ノルボルネン誘導体−無水マレイン酸の共重合体、iii)開環メタセシス重合体の水素添加物、iv)ビニルエーテル−無水マレイン酸−(メタ)アクリル酸誘導体の共重合体などを挙げることができるが、これに限定されない。   As the base resin of the component (A), in addition to the polymer compound of the present invention, other resins that increase the dissolution rate in an alkaline developer by the action of an acid may be added as necessary. Examples include i) poly (meth) acrylic acid derivatives, ii) copolymers of norbornene derivatives-maleic anhydride, iii) hydrogenated ring-opening metathesis polymers, iv) vinyl ether-maleic anhydride- (meth). Examples include, but are not limited to, copolymers of acrylic acid derivatives.

このうち、開環メタセシス重合体の水素添加物の合成法は特開2003−66612号公報の実施例に具体的な記載がある。また、具体例としては以下の繰り返し単位を有するものを挙げることができるが、これに限定されない。   Among these, a method for synthesizing a hydrogenated product of a ring-opening metathesis polymer is specifically described in Examples of JP-A No. 2003-66612. Specific examples include those having the following repeating units, but are not limited thereto.

Figure 2011001542
Figure 2011001542

Figure 2011001542
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本発明の高分子化合物と別の高分子化合物との配合比率は、100:0〜10:90、特に100:0〜20:80の質量比の範囲内にあることが好ましい。本発明の高分子化合物の配合比がこれより少ないと、レジスト材料として好ましい性能が得られないことがある。上記の配合比率を適宜変えることにより、レジスト材料の性能を調整することができる。
なお、上記高分子化合物は1種に限らず2種以上を添加することができる。複数種の高分子化合物を用いることにより、レジスト材料の性能を調整することができる。
The blending ratio of the polymer compound of the present invention to another polymer compound is preferably in the range of mass ratio of 100: 0 to 10:90, particularly 100: 0 to 20:80. When the compounding ratio of the polymer compound of the present invention is less than this, a preferable performance as a resist material may not be obtained. The performance of the resist material can be adjusted by appropriately changing the blending ratio.
The polymer compound is not limited to one type, and two or more types can be added. The performance of the resist material can be adjusted by using a plurality of types of polymer compounds.

本発明で使用される(B)成分の酸発生剤として光酸発生剤を添加する場合は、高エネルギー線照射により酸を発生する化合物であればいずれでも構わない。好適な光酸発生剤としてはスルホニウム塩、ヨードニウム塩、N−スルホニルオキシイミド、オキシム−O−スルホネート型酸発生剤等がある。以下に詳述するが、これらは単独あるいは2種以上混合して用いることができる。   When a photoacid generator is added as the acid generator of the component (B) used in the present invention, any compound can be used as long as it generates an acid by irradiation with high energy rays. Suitable photoacid generators include sulfonium salts, iodonium salts, N-sulfonyloxyimide, oxime-O-sulfonate acid generators, and the like. Although described in detail below, these may be used alone or in combination of two or more.

スルホニウム塩は、スルホニウムカチオンとスルホネートあるいはビス(置換アルキルスルホニル)イミド、トリス(置換アルキルスルホニル)メチドの塩であり、スルホニウムカチオンとしてトリフェニルスルホニウム、4−tert−ブトキシフェニルジフェニルスルホニウム、ビス(4−tert−ブトキシフェニル)フェニルスルホニウム、トリス(4−tert−ブトキシフェニル)スルホニウム、3−tert−ブトキシフェニルジフェニルスルホニウム、ビス(3−tert−ブトキシフェニル)フェニルスルホニウム、トリス(3−tert−ブトキシフェニル)スルホニウム、3,4−ジ−tert−ブトキシフェニルジフェニルスルホニウム、ビス(3,4−ジ−tert−ブトキシフェニル)フェニルスルホニウム、トリス(3,4−ジ−tert−ブトキシフェニル)スルホニウム、ジフェニル(4−チオフェノキシフェニル)スルホニウム、4−tert−ブトキシカルボニルメチルオキシフェニルジフェニルスルホニウム、トリス(4−tert−ブトキシカルボニルメチルオキシフェニル)スルホニウム、(4−tert−ブトキシフェニル)ビス(4−ジメチルアミノフェニル)スルホニウム、トリス(4−ジメチルアミノフェニル)スルホニウム、4−メチルフェニルジフェニルスルホニウム、4−tert−ブチルフェニルジフェニルスルホニウム、ビス(4−メチルフェニル)フェニルスルホニウム、ビス(4−tert−ブチルフェニル)フェニルスルホニウム、トリス(4−メチルフェニル)スルホニウム、トリス(4−tert−ブチルフェニル)スルホニウム、トリス(フェニルメチル)スルホニウム、2−ナフチルジフェニルスルホニウム、ジメチル(2−ナフチル)スルホニウム、4−ヒドロキシフェニルジメチルスルホニウム、4−メトキシフェニルジメチルスルホニウム、トリメチルスルホニウム、2−オキソシクロヘキシルシクロヘキシルメチルスルホニウム、トリナフチルスルホニウム、トリベンジルスルホニウム、ジフェニルメチルスルホニウム、ジメチルフェニルスルホニウム、2−オキソプロピルチアシクロペンタニウム、2−オキソブチルチアシクロペンタニウム、2−オキソ−3,3−ジメチルブチルチアシクロペンタニウム、2−オキソ−2−フェニルエチルチアシクロペンタニウム、4−n−ブトキシナフチル−1−チアシクロペンタニウム、2−n−ブトキシナフチル−1−チアシクロペンタニウム等が挙げられ、スルホネートとしては、トリフルオロメタンスルホネート、ペンタフルオロエタンスルホネート、ヘプタフルオロプロパンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホネート、トリデカフルオロヘキサンスルホネート、パーフルオロ(4−エチルシクロヘキサン)スルホネート、ヘプタデカフルオロオクタンスルホネート、2,2,2−トリフルオロエタンスルホネート、ペンタフルオロベンゼンスルホネート、4−(トリフルオロメチル)ベンゼンスルホネート、4−フルオロベンゼンスルホネート、メシチレンスルホネート、2,4,6−トリイソプロピルベンゼンスルホネート、トルエンスルホネート、ベンゼンスルホネート、4−(p−トルエンスルホニルオキシ)ベンゼンスルホネート、6−(p−トルエンスルホニルオキシ)ナフタレン−2−スルホネート、4−(p−トルエンスルホニルオキシ)ナフタレン−1−スルホネート、5−(p−トルエンスルホニルオキシ)ナフタレン−1−スルホネート、8−(p−トルエンスルホニルオキシ)ナフタレン−1−スルホネート、ナフタレンスルホネート、カンファースルホネート、オクタンスルホネート、ドデシルベンゼンスルホネート、ブタンスルホネート、メタンスルホネート、1,1−ジフルオロ−2−ナフチルエタンスルホネート、1,1,2,2−テトラフルオロ−2−(ノルボルナン−2−イル)エタンスルホネート、1,1,2,2−テトラフルオロ−2−(テトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカ−3−エン−8−イル)エタンスルホネート、2−ベンゾイルオキシ−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロパンスルホネート、1,1,3,3,3−ペンタフルオロ−2−(4−フェニルベンゾイルオキシ)プロパンスルホネート、1,1,3,3,3−ペンタフルオロ−2−ピバロイルオキシプロパンスルホネート、2−シクロヘキサンカルボニルオキシ−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロパンスルホネート、1,1,3,3,3−ペンタフルオロ−2−フロイルオキシプロパンスルホネート、2−ナフトイルオキシ−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロパンスルホネート、2−(4−tert−ブチルベンゾイルオキシ)−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロパンスルホネート、2−(1−アダンマンタンカルボニルオキシ)−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロパンスルホネート、2−アセチルオキシ−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロパンスルホネート、1,1,3,3,3−ペンタフルオロ−2−ヒドロキシプロパンスルホネート、1,1,3,3,3−ペンタフルオロ−2−トシルオキシプロパンスルホネート、1,1−ジフルオロ−2−トシルオキシエタンスルホネート、アダマンタンメトキシカルボニルジフルオロメタンスルホネート、1−(3−ヒドロキシメチルアダマンタン)メトキシカルボニルジフルオロメタンスルホネート、メトキシカルボニルジフルオロメタンスルホネート、1−(ヘキサヒドロ−2−オキソ−3,5−メタノ−2H−シクロペンタ[b]フラン−6−イルオキシカルボニル)ジフルオロメタンスルホネート、4−オキソ−1−アダマンチルオキシカルボニルジフルオロメタンスルホネート等が挙げられ、ビス(置換アルキルスルホニル)イミドとしてはビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、ビス(ペンタフルオロエチルスルホニル)イミド、ビス(ヘプタフルオロプロピルスルホニル)イミド、パーフルオロ(1,3−プロピレンビススルホニル)イミド等が挙げられ、トリス(置換アルキルスルホニル)メチドとしてはトリス(トリフルオロメチルスルホニル)メチドが挙げられ、これらの組み合わせのスルホニウム塩が挙げられる。 The sulfonium salt is a salt of a sulfonium cation and a sulfonate or bis (substituted alkylsulfonyl) imide or tris (substituted alkylsulfonyl) methide. As the sulfonium cation, triphenylsulfonium, 4-tert-butoxyphenyldiphenylsulfonium, bis (4-tert -Butoxyphenyl) phenylsulfonium, tris (4-tert-butoxyphenyl) sulfonium, 3-tert-butoxyphenyldiphenylsulfonium, bis (3-tert-butoxyphenyl) phenylsulfonium, tris (3-tert-butoxyphenyl) sulfonium, 3,4-di-tert-butoxyphenyldiphenylsulfonium, bis (3,4-di-tert-butoxyphenyl) phenylsulfonium, Lis (3,4-di-tert-butoxyphenyl) sulfonium, diphenyl (4-thiophenoxyphenyl) sulfonium, 4-tert-butoxycarbonylmethyloxyphenyldiphenylsulfonium, tris (4-tert-butoxycarbonylmethyloxyphenyl) sulfonium , (4-tert-butoxyphenyl) bis (4-dimethylaminophenyl) sulfonium, tris (4-dimethylaminophenyl) sulfonium, 4-methylphenyldiphenylsulfonium, 4-tert-butylphenyldiphenylsulfonium, bis (4-methyl Phenyl) phenylsulfonium, bis (4-tert-butylphenyl) phenylsulfonium, tris (4-methylphenyl) sulfonium, tris (4-tert-butyl) Ruphenyl) sulfonium, tris (phenylmethyl) sulfonium, 2-naphthyldiphenylsulfonium, dimethyl (2-naphthyl) sulfonium, 4-hydroxyphenyldimethylsulfonium, 4-methoxyphenyldimethylsulfonium, trimethylsulfonium, 2-oxocyclohexylcyclohexylmethylsulfonium, Trinaphthylsulfonium, tribenzylsulfonium, diphenylmethylsulfonium, dimethylphenylsulfonium, 2-oxopropylthiacyclopentanium, 2-oxobutylthiacyclopentanium, 2-oxo-3,3-dimethylbutylthiacyclopentanium, 2 -Oxo-2-phenylethylthiacyclopentanium, 4-n-butoxynaphthyl-1-thiacyclopentanium, 2-n-butoxynaphthyl-1-thiacyclopentanium and the like. Examples of the sulfonate include trifluoromethanesulfonate, pentafluoroethanesulfonate, heptafluoropropanesulfonate, nonafluorobutanesulfonate, tridecafluorohexanesulfonate, perfluoro ( 4-ethylcyclohexane) sulfonate, heptadecafluorooctane sulfonate, 2,2,2-trifluoroethane sulfonate, pentafluorobenzene sulfonate, 4- (trifluoromethyl) benzene sulfonate, 4-fluorobenzene sulfonate, mesitylene sulfonate, 2, 4,6-triisopropylbenzenesulfonate, toluenesulfonate, benzenesulfonate, 4- (p-toluenesulfonyloxy) ) Benzenesulfonate, 6- (p-toluenesulfonyloxy) naphthalene-2-sulfonate, 4- (p-toluenesulfonyloxy) naphthalene-1-sulfonate, 5- (p-toluenesulfonyloxy) naphthalene-1-sulfonate, 8 -(P-toluenesulfonyloxy) naphthalene-1-sulfonate, naphthalenesulfonate, camphorsulfonate, octanesulfonate, dodecylbenzenesulfonate, butanesulfonate, methanesulfonate, 1,1-difluoro-2-naphthylethanesulfonate, 1,1,2 , 2-tetrafluoro-2- (norbornan-2-yl) ethanesulfonate, 1,1,2,2-tetrafluoro-2- (tetracyclo [6.2.1.1 3,6 . 0 2,7 ] dodec-3-en-8-yl) ethanesulfonate, 2-benzoyloxy-1,1,3,3,3-pentafluoropropanesulfonate, 1,1,3,3,3-pentafluoro -2- (4-phenylbenzoyloxy) propane sulfonate, 1,1,3,3,3-pentafluoro-2-pivaloyloxypropane sulfonate, 2-cyclohexanecarbonyloxy-1,1,3,3,3 Pentafluoropropane sulfonate, 1,1,3,3,3-pentafluoro-2-furoyloxypropane sulfonate, 2-naphthoyloxy-1,1,3,3,3-pentafluoropropane sulfonate, 2- (4-tert-butylbenzoyloxy) -1,1,3,3,3-pentafluoropropanesulfonate, 2- (1-a Nanthanecarbonyloxy) -1,1,3,3,3-pentafluoropropane sulfonate, 2-acetyloxy-1,1,3,3,3-pentafluoropropane sulfonate, 1,1,3,3,3 -Pentafluoro-2-hydroxypropane sulfonate, 1,1,3,3,3-pentafluoro-2-tosyloxypropane sulfonate, 1,1-difluoro-2-tosyloxyethane sulfonate, adamantane methoxycarbonyl difluoromethane sulfonate, 1- (3-hydroxymethyladamantane) methoxycarbonyldifluoromethanesulfonate, methoxycarbonyldifluoromethanesulfonate, 1- (hexahydro-2-oxo-3,5-methano-2H-cyclopenta [b] furan-6-yloxycarbonyl) Examples include difluoromethanesulfonate, 4-oxo-1-adamantyloxycarbonyldifluoromethanesulfonate, and bis (substituted alkylsulfonyl) imide includes bis (trifluoromethylsulfonyl) imide, bis (pentafluoroethylsulfonyl) imide, bis ( Heptafluoropropylsulfonyl) imide, perfluoro (1,3-propylenebissulfonyl) imide and the like, and tris (substituted alkylsulfonyl) methide includes tris (trifluoromethylsulfonyl) methide, and sulfonium of these combinations Salt.

ヨードニウム塩は、ヨードニウムカチオンとスルホネートあるいはビス(置換アルキルスルホニル)イミド、トリス(置換アルキルスルホニル)メチドの塩であり、ヨードニウムカチオンとしてはジフェニルヨードニウム、ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウム、4−tert−ブトキシフェニルフェニルヨードニウム、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウム等が挙げられ、スルホネートとしてはトリフルオロメタンスルホネート、ペンタフルオロエタンスルホネート、ヘプタフルオロプロパンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホネート、トリデカフルオロヘキサンスルホネート、パーフルオロ(4−エチルシクロヘキサン)スルホネート、ヘプタデカフルオロオクタンスルホネート、2,2,2−トリフルオロエタンスルホネート、ペンタフルオロベンゼンスルホネート、4−(トリフルオロメチル)ベンゼンスルホネート、4−フルオロベンゼンスルホネート、メシチレンスルホネート、2,4,6−トリイソプロピルベンゼンスルホネート、トルエンスルホネート、ベンゼンスルホネート、4−(p−トルエンスルホニルオキシ)ベンゼンスルホネート、6−(p−トルエンスルホニルオキシ)ナフタレン−2−スルホネート、4−(p−トルエンスルホニルオキシ)ナフタレン−1−スルホネート、5−(p−トルエンスルホニルオキシ)ナフタレン−1−スルホネート、8−(p−トルエンスルホニルオキシ)ナフタレン−1−スルホネート、ナフタレンスルホネート、カンファースルホネート、オクタンスルホネート、ドデシルベンゼンスルホネート、ブタンスルホネート、メタンスルホネート、1,1−ジフルオロ−2−ナフチルエタンスルホネート、1,1,2,2−テトラフルオロ−2−(ノルボルナン−2−イル)エタンスルホネート、1,1,2,2−テトラフルオロ−2−(テトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカ−3−エン−8−イル)エタンスルホネート、2−ベンゾイルオキシ−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロパンスルホネート、1,1,3,3,3−ペンタフルオロ−2−(4−フェニルベンゾイルオキシ)プロパンスルホネート、1,1,3,3,3−ペンタフルオロ−2−ピバロイルオキシプロパンスルホネート、2−シクロヘキサンカルボニルオキシ−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロパンスルホネート、1,1,3,3,3−ペンタフルオロ−2−フロイルオキシプロパンスルホネート、2−ナフトイルオキシ−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロパンスルホネート、2−(4−tert−ブチルベンゾイルオキシ)−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロパンスルホネート、2−(1−アダンマンタンカルボニルオキシ)−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロパンスルホネート、2−アセチルオキシ−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロパンスルホネート、1,1,3,3,3−ペンタフルオロ−2−ヒドロキシプロパンスルホネート、1,1,3,3,3−ペンタフルオロ−2−トシルオキシプロパンスルホネート、1,1−ジフルオロ−2−トシルオキシエタンスルホネート、アダマンタンメトキシカルボニルジフルオロメタンスルホネート、1−(3−ヒドロキシメチルアダマンタン)メトキシカルボニルジフルオロメタンスルホネート、メトキシカルボニルジフルオロメタンスルホネート、1−(ヘキサヒドロ−2−オキソ−3,5−メタノ−2H−シクロペンタ[b]フラン−6−イルオキシカルボニル)ジフルオロメタンスルホネート、4−オキソ−1−アダマンチルオキシカルボニルジフルオロメタンスルホネート等が挙げられ、ビス(置換アルキルスルホニル)イミドとしてはビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、ビス(ペンタフルオロエチルスルホニル)イミド、ビス(ヘプタフルオロプロピルスルホニル)イミド、パーフルオロ(1,3−プロピレンビススルホニル)イミド等が挙げられ、トリス(置換アルキルスルホニル)メチドとしてはトリス(トリフルオロメチルスルホニル)メチドが挙げられ、これらの組み合わせのヨードニウム塩が挙げられる。 The iodonium salt is a salt of an iodonium cation and a sulfonate, bis (substituted alkylsulfonyl) imide, or tris (substituted alkylsulfonyl) methide. Examples of the iodonium cation include diphenyliodonium, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium, 4-tert. -Butoxyphenyl phenyl iodonium, 4-methoxyphenyl phenyl iodonium, etc., and sulfonates include trifluoromethane sulfonate, pentafluoroethane sulfonate, heptafluoropropane sulfonate, nonafluorobutane sulfonate, tridecafluorohexane sulfonate, perfluoro (4- Ethylcyclohexane) sulfonate, heptadecafluorooctanesulfonate, 2,2,2-trifluoro Tan sulfonate, pentafluorobenzene sulfonate, 4- (trifluoromethyl) benzene sulfonate, 4-fluorobenzene sulfonate, mesitylene sulfonate, 2,4,6-triisopropylbenzene sulfonate, toluene sulfonate, benzene sulfonate, 4- (p-toluene) Sulfonyloxy) benzenesulfonate, 6- (p-toluenesulfonyloxy) naphthalene-2-sulfonate, 4- (p-toluenesulfonyloxy) naphthalene-1-sulfonate, 5- (p-toluenesulfonyloxy) naphthalene-1-sulfonate 8- (p-toluenesulfonyloxy) naphthalene-1-sulfonate, naphthalenesulfonate, camphorsulfonate, octanesulfonate, dodecylbenzenes Phonate, butanesulfonate, methanesulfonate, 1,1-difluoro-2-naphthylethanesulfonate, 1,1,2,2-tetrafluoro-2- (norbornan-2-yl) ethanesulfonate, 1,1,2,2 - tetrafluoro-2- (tetracyclo [6.2.1.1 3,6 .0 2,7] dodeca-3-en-8-yl) ethanesulfonate, 2-benzoyloxy -1,1,3,3 , 3-pentafluoropropane sulfonate, 1,1,3,3,3-pentafluoro-2- (4-phenylbenzoyloxy) propane sulfonate, 1,1,3,3,3-pentafluoro-2-pivalo Yloxypropanesulfonate, 2-cyclohexanecarbonyloxy-1,1,3,3,3-pentafluoropropanesulfonate, 1,1,3 , 3-pentafluoro-2-furoyloxypropane sulfonate, 2-naphthoyloxy-1,1,3,3,3-pentafluoropropanesulfonate, 2- (4-tert-butylbenzoyloxy) -1,1 , 3,3,3-pentafluoropropanesulfonate, 2- (1-adamantanecarbonylcarbonyl) -1,1,3,3,3-pentafluoropropanesulfonate, 2-acetyloxy-1,1,3,3 , 3-pentafluoropropane sulfonate, 1,1,3,3,3-pentafluoro-2-hydroxypropane sulfonate, 1,1,3,3,3-pentafluoro-2-tosyloxypropane sulfonate, 1,1 -Difluoro-2-tosyloxyethane sulfonate, adamantane methoxycarbonyl difluoromethane Sulfonate, 1- (3-hydroxymethyladamantane) methoxycarbonyldifluoromethanesulfonate, methoxycarbonyldifluoromethanesulfonate, 1- (hexahydro-2-oxo-3,5-methano-2H-cyclopenta [b] furan-6-yloxy Carbonyl) difluoromethanesulfonate, 4-oxo-1-adamantyloxycarbonyldifluoromethanesulfonate, and the like. Examples of bis (substituted alkylsulfonyl) imide include bis (trifluoromethylsulfonyl) imide, bis (pentafluoroethylsulfonyl) imide, Examples thereof include bis (heptafluoropropylsulfonyl) imide, perfluoro (1,3-propylenebissulfonyl) imide, and the like as tris (substituted alkylsulfonyl) methide. Tris (trifluoromethylsulfonyl) methide and the like, iodonium salts and combinations thereof.

N−スルホニルオキシジカルボキシイミド型光酸発生剤としては、コハク酸イミド、ナフタレンジカルボキシイミド、フタル酸イミド、シクロヘキシルジカルボキシイミド、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミド、7−オキサビシクロ[2.2.1]−5−ヘプテン−2,3−ジカルボキシイミド等のイミド骨格とトリフルオロメタンスルホネート、ペンタフルオロエタンスルホネート、ヘプタフルオロプロパンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホネート、トリデカフルオロヘキサンスルホネート、パーフルオロ(4−エチルシクロヘキサン)スルホネート、ヘプタデカフルオロオクタンスルホネート、2,2,2−トリフルオロエタンスルホネート、ペンタフルオロベンゼンスルホネート、4−(トリフルオロメチル)ベンゼンスルホネート、4−フルオロベンゼンスルホネート、メシチレンスルホネート、2,4,6−トリイソプロピルベンゼンスルホネート、トルエンスルホネート、ベンゼンスルホネート、4−(p−トルエンスルホニルオキシ)ベンゼンスルホネート、6−(p−トルエンスルホニルオキシ)ナフタレン−2−スルホネート、4−(p−トルエンスルホニルオキシ)ナフタレン−1−スルホネート、5−(p−トルエンスルホニルオキシ)ナフタレン−1−スルホネート、8−(p−トルエンスルホニルオキシ)ナフタレン−1−スルホネート、ナフタレンスルホネート、カンファースルホネート、オクタンスルホネート、ドデシルベンゼンスルホネート、ブタンスルホネート、メタンスルホネート、1,1−ジフルオロ−2−ナフチルエタンスルホネート、1,1,2,2−テトラフルオロ−2−(ノルボルナン−2−イル)エタンスルホネート、1,1,2,2−テトラフルオロ−2−(テトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカ−3−エン−8−イル)エタンスルホネート、2−ベンゾイルオキシ−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロパンスルホネート、1,1,3,3,3−ペンタフルオロ−2−(4−フェニルベンゾイルオキシ)プロパンスルホネート、1,1,3,3,3−ペンタフルオロ−2−ピバロイルオキシプロパンスルホネート、2−シクロヘキサンカルボニルオキシ−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロパンスルホネート、1,1,3,3,3−ペンタフルオロ−2−フロイルオキシプロパンスルホネート、2−ナフトイルオキシ−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロパンスルホネート、2−(4−tert−ブチルベンゾイルオキシ)−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロパンスルホネート、2−(1−アダンマンタンカルボニルオキシ)−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロパンスルホネート、2−アセチルオキシ−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロパンスルホネート、1,1,3,3,3−ペンタフルオロ−2−ヒドロキシプロパンスルホネート、1,1,3,3,3−ペンタフルオロ−2−トシルオキシプロパンスルホネート、1,1−ジフルオロ−2−トシルオキシエタンスルホネート、アダマンタンメトキシカルボニルジフルオロメタンスルホネート、1−(3−ヒドロキシメチルアダマンタン)メトキシカルボニルジフルオロメタンスルホネート、メトキシカルボニルジフルオロメタンスルホネート、1−(ヘキサヒドロ−2−オキソ−3,5−メタノ−2H−シクロペンタ[b]フラン−6−イルオキシカルボニル)ジフルオロメタンスルホネート、4−オキソ−1−アダマンチルオキシカルボニルジフルオロメタンスルホネート等の組み合わせの化合物が挙げられる。 Examples of the N-sulfonyloxydicarboximide photoacid generator include succinimide, naphthalene dicarboximide, phthalic imide, cyclohexyl dicarboximide, 5-norbornene-2,3-dicarboximide, 7-oxabicyclo [ 2.2.1] Imido skeletons such as -5-heptene-2,3-dicarboximide and trifluoromethanesulfonate, pentafluoroethanesulfonate, heptafluoropropanesulfonate, nonafluorobutanesulfonate, tridecafluorohexanesulfonate, perfluoro (4-ethylcyclohexane) sulfonate, heptadecafluorooctanesulfonate, 2,2,2-trifluoroethanesulfonate, pentafluorobenzenesulfonate, 4- (trifluoromethyl) benzene Zensulfonate, 4-fluorobenzenesulfonate, mesitylenesulfonate, 2,4,6-triisopropylbenzenesulfonate, toluenesulfonate, benzenesulfonate, 4- (p-toluenesulfonyloxy) benzenesulfonate, 6- (p-toluenesulfonyloxy) Naphthalene-2-sulfonate, 4- (p-toluenesulfonyloxy) naphthalene-1-sulfonate, 5- (p-toluenesulfonyloxy) naphthalene-1-sulfonate, 8- (p-toluenesulfonyloxy) naphthalene-1-sulfonate , Naphthalenesulfonate, camphorsulfonate, octanesulfonate, dodecylbenzenesulfonate, butanesulfonate, methanesulfonate, 1,1-difluoro-2-naphthyl Tan sulfonate, 1,1,2,2-tetrafluoro-2- (norbornan-2-yl) ethanesulfonate, 1,1,2,2-tetrafluoro-2- (tetracyclo [6.2.1.1 3 , 6,0,2,7 ] dodec-3-en-8-yl) ethanesulfonate, 2-benzoyloxy-1,1,3,3,3-pentafluoropropanesulfonate, 1,1,3,3,3 -Pentafluoro-2- (4-phenylbenzoyloxy) propane sulfonate, 1,1,3,3,3-pentafluoro-2-pivaloyloxypropane sulfonate, 2-cyclohexanecarbonyloxy-1,1,3 3,3-pentafluoropropane sulfonate, 1,1,3,3,3-pentafluoro-2-furoyloxypropane sulfonate, 2-naphthoyloxy 1,1,3,3,3-pentafluoropropane sulfonate, 2- (4-tert-butylbenzoyloxy) -1,1,3,3,3-pentafluoropropane sulfonate, 2- (1-adamantanecarbonyl Oxy) -1,1,3,3,3-pentafluoropropane sulfonate, 2-acetyloxy-1,1,3,3,3-pentafluoropropane sulfonate, 1,1,3,3,3-pentafluoro 2-hydroxypropanesulfonate, 1,1,3,3,3-pentafluoro-2-tosyloxypropanesulfonate, 1,1-difluoro-2-tosyloxyethanesulfonate, adamantanemethoxycarbonyldifluoromethanesulfonate, 1- ( 3-hydroxymethyladamantane) methoxycarbonyldifluorome Tansulfonate, methoxycarbonyldifluoromethanesulfonate, 1- (hexahydro-2-oxo-3,5-methano-2H-cyclopenta [b] furan-6-yloxycarbonyl) difluoromethanesulfonate, 4-oxo-1-adamantyloxy Combination compounds such as carbonyldifluoromethanesulfonate are exemplified.

O−アリールスルホニルオキシム化合物あるいはO−アルキルスルホニルオキシム化合物(オキシムスルホネート)型光酸発生剤としてはトリフルオロメチル基のような電子吸引基で化合物の安定性を増した下記式(Ox−1)で示されるオキシムスルホネートが挙げられる。

Figure 2011001542

(上記式中、R401は置換又は非置換の炭素数1〜10のハロアルキルスルホニル又はハロベンゼンスルホニル基を表す。R402は炭素数1〜11のハロアルキル基を表す。Ar401は置換又は非置換の芳香族基又はヘテロ芳香族基を表す。) The O-arylsulfonyl oxime compound or O-alkyl sulfonyl oxime compound (oxime sulfonate) type photoacid generator is represented by the following formula (Ox-1) in which the stability of the compound is increased by an electron withdrawing group such as a trifluoromethyl group. And the oxime sulfonates indicated.
Figure 2011001542

(In the above formula, R 401 represents a substituted or unsubstituted haloalkylsulfonyl group having 1 to 10 carbon atoms or a halobenzenesulfonyl group. R 402 represents a haloalkyl group having 1 to 11 carbon atoms. Ar 401 is substituted or unsubstituted. Represents an aromatic group or a heteroaromatic group.)

具体的には、2−(2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロ−1−(ノナフルオロブチルスルホニルオキシイミノ)ペンチル)フルオレン、2−(2,2,3,3,4,4−ペンタフルオロ−1−(ノナフルオロブチルスルホニルオキシイミノ)ブチル)フルオレン、2−(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6−デカフルオロ−1−(ノナフルオロブチルスルホニルオキシイミノ)ヘキシル)フルオレン、2−(2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロ−1−(ノナフルオロブチルスルホニルオキシイミノ)ペンチル)−4−ビフェニル、2−(2,2,3,3,4,4−ペンタフルオロ−1−(ノナフルオロブチルスルホニルオキシイミノ)ブチル)−4−ビフェニル、2−(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6−デカフルオロ−1−(ノナフルオロブチルスルホニルオキシイミノ)ヘキシル)−4−ビフェニル等が挙げられ、更に上記骨格に2−ベンゾイルオキシ−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロパンスルホネート、1,1,3,3,3−ペンタフルオロ−2−(4−フェニルベンゾイルオキシ)プロパンスルホネート、1,1,3,3,3−ペンタフルオロ−2−ピバロイルオキシプロパンスルホネート、2−シクロヘキサンカルボニルオキシ−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロパンスルホネート、1,1,3,3,3−ペンタフルオロ−2−フロイルオキシプロパンスルホネート、2−ナフトイルオキシ−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロパンスルホネート、2−(4−tert−ブチルベンゾイルオキシ)−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロパンスルホネート、2−(1−アダンマンタンカルボニルオキシ)−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロパンスルホネート、2−アセチルオキシ−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロパンスルホネート、1,1,3,3,3−ペンタフルオロ−2−ヒドロキシプロパンスルホネート、1,1,3,3,3−ペンタフルオロ−2−トシルオキシプロパンスルホネート、1,1−ジフルオロ−2−トシルオキシエタンスルホネート、アダマンタンメトキシカルボニルジフルオロメタンスルホネート、1−(3−ヒドロキシメチルアダマンタン)メトキシカルボニルジフルオロメタンスルホネート、メトキシカルボニルジフルオロメタンスルホネート、1−(ヘキサヒドロ−2−オキソ−3,5−メタノ−2H−シクロペンタ[b]フラン−6−イルオキシカルボニル)ジフルオロメタンスルホネート、4−オキソ−1−アダマンチルオキシカルボニルジフルオロメタンスルホネートを置換した化合物が挙げられる。   Specifically, 2- (2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoro-1- (nonafluorobutylsulfonyloxyimino) pentyl) fluorene, 2- (2,2,3, 3,4,4-pentafluoro-1- (nonafluorobutylsulfonyloxyimino) butyl) fluorene, 2- (2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-decafluoro-1 -(Nonafluorobutylsulfonyloxyimino) hexyl) fluorene, 2- (2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoro-1- (nonafluorobutylsulfonyloxyimino) pentyl) -4- Biphenyl, 2- (2,2,3,3,4,4-pentafluoro-1- (nonafluorobutylsulfonyloxyimino) butyl) -4-biphenyl, 2- (2,2,3,3,4, 4, 5, 5 6,6-decafluoro-1- (nonafluorobutylsulfonyloxyimino) hexyl) -4-biphenyl and the like, and 2-benzoyloxy-1,1,3,3,3-pentafluoropropane in the above skeleton Sulfonate, 1,1,3,3,3-pentafluoro-2- (4-phenylbenzoyloxy) propane sulfonate, 1,1,3,3,3-pentafluoro-2-pivaloyloxypropane sulfonate, 2 Cyclohexanecarbonyloxy-1,1,3,3,3-pentafluoropropane sulfonate, 1,1,3,3,3-pentafluoro-2-furoyloxypropane sulfonate, 2-naphthoyloxy-1,1 , 3,3,3-pentafluoropropanesulfonate, 2- (4-tert-butylbenzoyloxy) 1,1,3,3,3-pentafluoropropanesulfonate, 2- (1-adamantanecarbonylcarbonyl) -1,1,3,3,3-pentafluoropropanesulfonate, 2-acetyloxy-1,1, 3,3,3-pentafluoropropane sulfonate, 1,1,3,3,3-pentafluoro-2-hydroxypropane sulfonate, 1,1,3,3,3-pentafluoro-2-tosyloxypropane sulfonate, 1,1-difluoro-2-tosyloxyethane sulfonate, adamantane methoxycarbonyl difluoromethane sulfonate, 1- (3-hydroxymethyladamantane) methoxycarbonyl difluoromethane sulfonate, methoxycarbonyl difluoromethane sulfonate, 1- (hexahydro-2-oxo- 3, 5-methano-2H-cyclopenta [b] furan-6-yloxycarbonyl) difluoromethanesulfonate, compounds substituted with 4-oxo-1-adamantyloxycarbonyldifluoromethanesulfonate.

中でもより好ましく用いられるのは、下記一般式(4)で示される酸発生剤である。

Figure 2011001542

(式中、R6、R7、R8はそれぞれ独立に水素原子、又はそれぞれヘテロ原子を含んでもよい炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状の1価の炭化水素基、炭素数1〜10のアルコキシ基、又は、ハロゲン原子を示す。R9はヘテロ原子を含んでもよい炭素数1〜30の直鎖状、分岐状又は環状の1価の炭化水素基を示す。R10は水素原子又はトリフルオロメチル基を示す。) Among them, an acid generator represented by the following general formula (4) is more preferably used.
Figure 2011001542

(Wherein R 6 , R 7 and R 8 are each independently a hydrogen atom, or a linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, each of which may contain a hetero atom, carbon C 1 -C 10 alkoxy group, or, .R 10 indicating a halogen atom .R 9 is carbon atoms which may contain a heteroatom 1-30 linear, monovalent hydrocarbon group branched or cyclic Represents a hydrogen atom or a trifluoromethyl group.)

ここで、式中、R6、R7、R8はそれぞれ独立に水素原子、又はそれぞれヘテロ原子を含んでもよい炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状の1価の炭化水素基、炭素数1〜10のアルコキシ基、又は、ハロゲン原子を示し、ヘテロ原子を含んでもよい炭化水素基として具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、tert−アミル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、エチルシクロペンチル基、ブチルシクロペンチル基、エチルシクロヘキシル基、ブチルシクロヘキシル基、アダマンチル基、エチルアダマンチル基、ブチルアダマンチル基、及びこれらの基の任意の炭素−炭素結合間に−O−、−S−、−SO−、−SO2−、−NH−、−C(=O)−、−C(=O)O−、−C(=O)NH−等のヘテロ原子団が挿入された基や、任意の水素原子が−OH、−NH2、−CHO、−CO2H等の官能基に置換された基を例示することができる。R9はヘテロ原子を含んでもよい炭素数1〜30の直鎖状、分岐状又は環状の1価の炭化水素基を示し、具体的には以下のものが例示できるが、これらに限定されるものではない。 Here, in formula, R < 6 >, R <7> , R < 8 > is a hydrogen atom or a C1-C20 linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon group which may each contain a hetero atom respectively. , An alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, or a halogen atom which may contain a hetero atom, specifically, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, sec- Butyl group, tert-butyl group, tert-amyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, ethylcyclopentyl group, butylcyclopentyl group, ethylcyclohexyl group, butylcyclohexyl group, adamantyl group, ethyladamantyl group A group, a butyladamantyl group, and between any carbon-carbon bonds of these groups -O-, -S-, -SO-, SO 2 -, - NH -, - C (= O) -, - C (= O) O -, - C (= O) or a group hetero atom group is inserted in NH- such that any hydrogen atom Examples include groups substituted with functional groups such as —OH, —NH 2 , —CHO, and —CO 2 H. R 9 represents a linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms which may contain a hetero atom, and specific examples thereof include, but are not limited to, It is not a thing.

Figure 2011001542
Figure 2011001542

より具体的には、以下のものが例示できる。

Figure 2011001542

(式中、R10は水素原子又はトリフルオロメチル基を示す。) More specifically, the following can be illustrated.
Figure 2011001542

(In the formula, R 10 represents a hydrogen atom or a trifluoromethyl group.)

Figure 2011001542

(式中、R10は水素原子又はトリフルオロメチル基を示す。)
Figure 2011001542

(In the formula, R 10 represents a hydrogen atom or a trifluoromethyl group.)

上記一般式(4)で示される酸発生剤のアニオン部分はエステル部位を有しているため、嵩の低いアシル基から嵩高いアシル基、ベンゾイル基、ナフトイル基、アントラセンカルボニル基等の導入が容易であり、分子設計の幅を大きく持つことができ、溶剤溶解性や透過率の調整、更には発生酸の拡散制御も容易である。また、一般式(4)で示される酸発生剤から発生するスルホン酸は、パーフルオロアルカンスルホン酸と同様の強い酸性度を有しながら、フッ素含有率が少ないためにベース樹脂との相溶性が高く、分散性が良好で、ラフネスを低く抑えることが期待できる。特に、一般式(4)で示される酸発生剤を本発明の特定のスピロ環構造を有する酸脱離性エステル型単量体を構成成分とするレジストベース樹脂と組み合わせることによって、ラフネスが極めて小さくなることを知見した。また、一般式(4)で示される酸発生剤はデバイス作製工程での塗布、露光前焼成、露光、露光後焼成、現像の工程に問題なく使用できる。更にはArF液浸露光の際の水への溶出も抑えることができるのみならず、ウエハー上に残る水の影響も少なく、欠陥も抑えることができる。デバイス作製後のレジスト廃液処理の際にはエステル部位がアルカリ加水分解されるため、より低分子量の低蓄積性の化合物へと変換が可能であるし、燃焼による廃棄の際もフッ素置換率が低いため、燃焼性が高く、環境負荷が小さいことが期待できる。   Since the anion portion of the acid generator represented by the general formula (4) has an ester moiety, it is easy to introduce a bulky acyl group, a benzoyl group, a naphthoyl group, an anthracenecarbonyl group, etc. from a bulky acyl group. Therefore, it can have a wide range of molecular design, and it is easy to adjust solvent solubility and transmittance and to control the diffusion of the generated acid. In addition, the sulfonic acid generated from the acid generator represented by the general formula (4) has a strong acidity similar to that of perfluoroalkanesulfonic acid, but has a low fluorine content, and therefore has compatibility with the base resin. High dispersibility and low roughness can be expected. In particular, the roughness is extremely small by combining the acid generator represented by the general formula (4) with a resist base resin having an acid-eliminating ester monomer having a specific spiro ring structure of the present invention as a constituent component. I found out that Further, the acid generator represented by the general formula (4) can be used without any problem in the steps of coating, baking before exposure, exposure, baking after exposure, and development in the device production process. Furthermore, not only elution into water during ArF immersion exposure can be suppressed, but also the influence of water remaining on the wafer is small, and defects can be suppressed. When the resist waste solution is processed after device fabrication, the ester moiety is hydrolyzed by alkali, so it can be converted to a compound with a lower molecular weight and a low accumulation, and the fluorine substitution rate is low even when discarded by combustion. Therefore, it can be expected that the combustibility is high and the environmental load is small.

本発明の化学増幅型レジスト材料における(B)成分として添加する光酸発生剤の添加量は、本発明の効果を妨げない範囲であればいずれでもよいが、レジスト材料中のベース樹脂100部(質量部、以下同様)に対し0.1〜40部、好ましくは2〜30部である。(B)成分の光酸発生剤の割合が多すぎる場合には、解像性の劣化や、現像/レジスト剥離時の異物の問題が起きる可能性がある。上記(B)成分の光酸発生剤は、単独でも2種以上混合して用いることもできる。更に、露光波長における透過率が低い光酸発生剤を用い、その添加量でレジスト膜中の透過率を制御することもできる。   The amount of the photoacid generator added as the component (B) in the chemically amplified resist material of the present invention may be any as long as it does not interfere with the effects of the present invention, but 100 parts of the base resin in the resist material ( 0.1 to 40 parts, preferably 2 to 30 parts relative to parts by mass. When the proportion of the photoacid generator of the component (B) is too large, there is a possibility that the resolution is deteriorated and a foreign matter problem occurs during development / resist peeling. The (B) component photoacid generators can be used alone or in admixture of two or more. Furthermore, a photoacid generator having a low transmittance at the exposure wavelength can be used, and the transmittance in the resist film can be controlled by the amount of the photoacid generator added.

なお、光酸発生剤を2種以上混合して用い、一方の光酸発生剤がいわゆる弱酸を発生するオニウム塩である場合、酸拡散制御の機能を持たせることもできる。即ち、強酸(例えばフッ素置換されたスルホン酸)を発生する光酸発生剤と弱酸(例えばフッ素置換されていないスルホン酸もしくはカルボン酸)を発生するオニウム塩を混合して用いた場合、高エネルギー線照射により光酸発生剤から生じた強酸が未反応の弱酸アニオンを有するオニウム塩と衝突すると塩交換により弱酸を放出し強酸アニオンを有するオニウム塩を生じる。この過程で強酸がより触媒能の低い弱酸に交換されるため見かけ上、酸が失活して酸拡散の制御を行うことができる。
ここで強酸を発生する光酸発生剤がオニウム塩である場合には上記のように高エネルギー線照射により生じた強酸が弱酸に交換することはできるが、高エネルギー線照射により生じた弱酸は未反応の強酸を発生するオニウム塩と衝突して塩交換を行うことはできない。これらはオニウムカチオンがより強酸のアニオンとイオン対を形成し易いとの現象に起因する。
When two or more photoacid generators are used in combination, and one of the photoacid generators is an onium salt that generates a so-called weak acid, a function of acid diffusion control can be provided. That is, when a photoacid generator that generates a strong acid (for example, fluorine-substituted sulfonic acid) and an onium salt that generates a weak acid (for example, a sulfonic acid or carboxylic acid that is not fluorine-substituted) are mixed and used, When a strong acid generated from a photoacid generator upon irradiation collides with an onium salt having an unreacted weak acid anion, a weak acid is released by salt exchange to produce an onium salt having a strong acid anion. In this process, since the strong acid is exchanged with a weak acid having a lower catalytic ability, the acid is apparently deactivated and the acid diffusion can be controlled.
Here, when the photoacid generator for generating a strong acid is an onium salt, the strong acid generated by the high energy beam irradiation can be exchanged for the weak acid as described above, but the weak acid generated by the high energy beam irradiation is not yet. The salt exchange cannot be performed by colliding with an onium salt that generates a strong acid of reaction. These are due to the phenomenon that the onium cation is more likely to form an ion pair with the anion of the strong acid.

また、本発明のレジスト材料に、酸により分解し酸を発生する化合物(酸増殖化合物)を添加してもよい。これらの化合物については、J. Photopolym. Sci. and Tech., 8. 43−44,45−46 (1995)、J. Photopolym. Sci. and Tech., 9. 29−30 (1996)において記載されている。   In addition, a compound capable of decomposing with an acid to generate an acid (acid-growing compound) may be added to the resist material of the present invention. For these compounds, see J. et al. Photopolym. Sci. and Tech. , 8. 43-44, 45-46 (1995), J. MoI. Photopolym. Sci. and Tech. , 9. 29-30 (1996).

酸増殖化合物の例としては、tert−ブチル−2−メチル−2−トシロキシメチルアセトアセテート、2−フェニル−2−(2−トシロキシエチル)−1,3−ジオキソラン等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。公知の光酸発生剤の中で安定性、特に熱安定性に劣る化合物は酸増殖化合物的な性質を示す場合が多い。   Examples of the acid-proliferating compound include tert-butyl-2-methyl-2-tosyloxymethyl acetoacetate and 2-phenyl-2- (2-tosyloxyethyl) -1,3-dioxolane. It is not limited to. Of the known photoacid generators, compounds that are inferior in stability, particularly thermal stability, often exhibit the properties of acid-proliferating compounds.

本発明のレジスト材料における酸増殖化合物の添加量としては、レジスト材料中のベース樹脂100部に対し好ましくは2部以下(0〜2部)、より好ましくは1部以下(0〜1部)である。添加量が多すぎる場合は拡散の制御が難しく、解像性の劣化、パターン形状の劣化が起こることがある。   The addition amount of the acid multiplication compound in the resist material of the present invention is preferably 2 parts or less (0 to 2 parts), more preferably 1 part or less (0 to 1 part) with respect to 100 parts of the base resin in the resist material. is there. When the addition amount is too large, it is difficult to control diffusion, and resolution and pattern shape may be deteriorated.

本発明で使用される(C)成分の有機溶剤としては、ベース樹脂、酸発生剤、その他の添加剤等が溶解可能な有機溶剤であればいずれでもよい。このような有機溶剤としては、例えば、シクロヘキサノン、メチルアミルケトン等のケトン類、3−メトキシブタノール、3−メチル−3−メトキシブタノール、1−メトキシ−2−プロパノール、1−エトキシ−2−プロパノール等のアルコール類、プロピ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メチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、乳酸エチル、ピルビン酸エチル、酢酸ブチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、酢酸tert−ブチル、プロピオン酸tert−ブチル、プロピレングリコールモノtert−ブチルエーテルアセテート等のエステル類、γ−ブチロラクトン等のラクトン類が挙げられ、これらの1種を単独で又は2種以上を混合して使用することができるが、これらに限定されるものではない。本発明では、これらの有機溶剤の中でもレジスト成分中の酸発生剤の溶解性が最も優れているジエチレングリコールジメチルエーテルや1−エトキシ−2−プロパノール、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート及びその混合溶剤が好ましく使用される。   The organic solvent of component (C) used in the present invention may be any organic solvent that can dissolve the base resin, acid generator, other additives, and the like. Examples of such organic solvents include ketones such as cyclohexanone and methyl amyl ketone, 3-methoxybutanol, 3-methyl-3-methoxybutanol, 1-methoxy-2-propanol, 1-ethoxy-2-propanol, and the like. Alcohols, propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, and other ethers, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, Ethyl lactate, ethyl pyruvate, butyl acetate, methyl 3-methoxypropionate, 3-ethoxypropio Examples include esters such as ethyl acid, tert-butyl acetate, tert-butyl propionate, propylene glycol mono tert-butyl ether acetate, and lactones such as γ-butyrolactone. These are used alone or in combination of two or more. However, it is not limited to these. In the present invention, among these organic solvents, diethylene glycol dimethyl ether, 1-ethoxy-2-propanol, propylene glycol monomethyl ether acetate, and mixed solvents thereof, which have the highest solubility of the acid generator in the resist component, are preferably used. .

有機溶剤の使用量は、ベース樹脂100部に対して200〜5,000部、特に400〜3,000部が好適である。   The amount of the organic solvent used is preferably 200 to 5,000 parts, particularly 400 to 3,000 parts, based on 100 parts of the base resin.

更に、本発明のレジスト材料には、(D)成分として含窒素有機化合物を1種又は2種以上配合することができる。   Furthermore, 1 type, or 2 or more types of nitrogen-containing organic compounds can be mix | blended with the resist material of this invention as (D) component.

含窒素有機化合物としては、酸発生剤より発生する酸がレジスト膜中に拡散する際の拡散速度を抑制することができる化合物が適している。含窒素有機化合物の配合により、レジスト膜中での酸の拡散速度が抑制されて解像度が向上し、露光後の感度変化を抑制したり、基板や環境依存性を少なくし、露光余裕度やパターンプロファイル等を向上することができる。   As the nitrogen-containing organic compound, a compound capable of suppressing the diffusion rate when the acid generated from the acid generator diffuses into the resist film is suitable. By compounding nitrogen-containing organic compounds, the acid diffusion rate in the resist film is suppressed and resolution is improved, sensitivity change after exposure is suppressed, substrate and environment dependency is reduced, and exposure margins and patterns are reduced. Profiles and the like can be improved.

このような含窒素有機化合物としては、第一級、第二級、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、アミド類、イミド類、カーバメート類等が挙げられる。   Such nitrogen-containing organic compounds include primary, secondary and tertiary aliphatic amines, hybrid amines, aromatic amines, heterocyclic amines, nitrogen-containing compounds having a carboxy group, sulfonyl Nitrogen-containing compounds having a group, nitrogen-containing compounds having a hydroxyl group, nitrogen-containing compounds having a hydroxyphenyl group, alcoholic nitrogen-containing compounds, amides, imides, carbamates and the like.

具体的には、第一級の脂肪族アミン類として、メチルアミン、エチルアミン、n−プロピルアミン、イソプロピルアミン、n−ブチルアミン、イソブチルアミン、sec−ブチルアミン、tert−ブチルアミン、ペンチルアミン、tert−アミルアミン、シクロペンチルアミン、ヘキシルアミン、シクロヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、セチルアミン、メチレンジアミン、エチレンジアミン、テトラエチレンペンタミン等が例示され、第二級の脂肪族アミン類として、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジ−n−ブチルアミン、ジイソブチルアミン、ジ−sec−ブチルアミン、ジペンチルアミン、ジシクロペンチルアミン、ジヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、ジヘプチルアミン、ジオクチルアミン、ジノニルアミン、ジデシルアミン、ジドデシルアミン、ジセチルアミン、N,N−ジメチルメチレンジアミン、N,N−ジメチルエチレンジアミン、N,N−ジメチルテトラエチレンペンタミン等が例示され、第三級の脂肪族アミン類として、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリイソプロピルアミン、トリ−n−ブチルアミン、トリイソブチルアミン、トリ−sec−ブチルアミン、トリペンチルアミン、トリシクロペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリシクロヘキシルアミン、トリヘプチルアミン、トリオクチルアミン、トリノニルアミン、トリデシルアミン、トリドデシルアミン、トリセチルアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルメチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルテトラエチレンペンタミン等が例表される。   Specifically, as primary aliphatic amines, methylamine, ethylamine, n-propylamine, isopropylamine, n-butylamine, isobutylamine, sec-butylamine, tert-butylamine, pentylamine, tert-amylamine, Examples include cyclopentylamine, hexylamine, cyclohexylamine, heptylamine, octylamine, nonylamine, decylamine, dodecylamine, cetylamine, methylenediamine, ethylenediamine, tetraethylenepentamine, etc. Secondary aliphatic amines include dimethylamine , Diethylamine, di-n-propylamine, diisopropylamine, di-n-butylamine, diisobutylamine, di-sec-butylamine, dipentylamine, dicyclopentyl Min, dihexylamine, dicyclohexylamine, diheptylamine, dioctylamine, dinonylamine, didecylamine, didodecylamine, dicetylamine, N, N-dimethylmethylenediamine, N, N-dimethylethylenediamine, N, N-dimethyltetraethylenepentamine, etc. As the tertiary aliphatic amines, trimethylamine, triethylamine, tri-n-propylamine, triisopropylamine, tri-n-butylamine, triisobutylamine, tri-sec-butylamine, tripentylamine, tripentylamine, Cyclopentylamine, trihexylamine, tricyclohexylamine, triheptylamine, trioctylamine, trinonylamine, tridecylamine, tridodecylamine, tricetylamine N, N, N ′, N′-tetramethylmethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetramethyltetraethylenepentamine, etc. Is done.

また、混成アミン類としては、例えばジメチルエチルアミン、メチルエチルプロピルアミン、ベンジルアミン、フェネチルアミン、ベンジルジメチルアミン等が例表される。芳香族アミン類及び複素環アミン類の具体例としては、アニリン誘導体(例えばアニリン、N−メチルアニリン、N−エチルアニリン、N−プロピルアニリン、N,N−ジメチルアニリン、2−メチルアニリン、3−メチルアニリン、4−メチルアニリン、エチルアニリン、プロピルアニリン、トリメチルアニリン、2−ニトロアニリン、3−ニトロアニリン、4−ニトロアニリン、2,4−ジニトロアニリン、2,6−ジニトロアニリン、3,5−ジニトロアニリン、N,N−ジメチルトルイジン等)、ジフェニル(p−トリル)アミン、メチルジフェニルアミン、トリフェニルアミン、フェニレンジアミン、ナフチルアミン、ジアミノナフタレン、ピロール誘導体(例えばピロール、2H−ピロール、1−メチルピロール、2,4−ジメチルピロール、2,5−ジメチルピロール、N−メチルピロール等)、オキサゾール誘導体(例えばオキサゾール、イソオキサゾール等)、チアゾール誘導体(例えばチアゾール、イソチアゾール等)、イミダゾール誘導体(例えばイミダゾール、4−メチルイミダゾール、4−メチル−2−フェニルイミダゾール等)、ピラゾール誘導体、フラザン誘導体、ピロリン誘導体(例えばピロリン、2−メチル−1−ピロリン等)、ピロリジン誘導体(例えばピロリジン、N−メチルピロリジン、ピロリジノン、N−メチルピロリドン等)、イミダゾリン誘導体、イミダゾリジン誘導体、ピリジン誘導体(例えばピリジン、メチルピリジン、エチルピリジン、プロピルピリジン、ブチルピリジン、4−(1−ブチルペンチル)ピリジン、ジメチルピリジン、トリメチルピリジン、トリエチルピリジン、フェニルピリジン、3−メチル−2−フェニルピリジン、4−tert−ブチルピリジン、ジフェニルピリジン、ベンジルピリジン、メトキシピリジン、ブトキシピリジン、ジメトキシピリジン、4−ピロリジノピリジン、2−(1−エチルプロピル)ピリジン、アミノピリジン、ジメチルアミノピリジン等)、ピリダジン誘導体、ピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾリジン誘導体、ピペリジン誘導体、ピペラジン誘導体、モルホリン誘導体、インドール誘導体、イソインドール誘導体、1H−インダゾール誘導体、インドリン誘導体、キノリン誘導体(例えばキノリン、3−キノリンカルボニトリル等)、イソキノリン誘導体、シンノリン誘導体、キナゾリン誘導体、キノキサリン誘導体、フタラジン誘導体、プリン誘導体、プテリジン誘導体、カルバゾール誘導体、フェナントリジン誘導体、アクリジン誘導体、フェナジン誘導体、1,10−フェナントロリン誘導体、アデニン誘導体、アデノシン誘導体、グアニン誘導体、グアノシン誘導体、ウラシル誘導体、ウリジン誘導体等が例示される。   Examples of hybrid amines include dimethylethylamine, methylethylpropylamine, benzylamine, phenethylamine, and benzyldimethylamine. Specific examples of aromatic amines and heterocyclic amines include aniline derivatives (eg, aniline, N-methylaniline, N-ethylaniline, N-propylaniline, N, N-dimethylaniline, 2-methylaniline, 3- Methylaniline, 4-methylaniline, ethylaniline, propylaniline, trimethylaniline, 2-nitroaniline, 3-nitroaniline, 4-nitroaniline, 2,4-dinitroaniline, 2,6-dinitroaniline, 3,5- Dinitroaniline, N, N-dimethyltoluidine, etc.), diphenyl (p-tolyl) amine, methyldiphenylamine, triphenylamine, phenylenediamine, naphthylamine, diaminonaphthalene, pyrrole derivatives (eg pyrrole, 2H-pyrrole, 1-methylpyrrole, 2,4-dim Lupyrrole, 2,5-dimethylpyrrole, N-methylpyrrole, etc.), oxazole derivatives (eg oxazole, isoxazole etc.), thiazole derivatives (eg thiazole, isothiazole etc.), imidazole derivatives (eg imidazole, 4-methylimidazole, 4 -Methyl-2-phenylimidazole, etc.), pyrazole derivatives, furazane derivatives, pyrroline derivatives (eg pyrroline, 2-methyl-1-pyrroline etc.), pyrrolidine derivatives (eg pyrrolidine, N-methylpyrrolidine, pyrrolidinone, N-methylpyrrolidone etc.) ), Imidazoline derivatives, imidazolidine derivatives, pyridine derivatives (eg pyridine, methylpyridine, ethylpyridine, propylpyridine, butylpyridine, 4- (1-butylpentyl) pyridine, dimethyl) Lysine, trimethylpyridine, triethylpyridine, phenylpyridine, 3-methyl-2-phenylpyridine, 4-tert-butylpyridine, diphenylpyridine, benzylpyridine, methoxypyridine, butoxypyridine, dimethoxypyridine, 4-pyrrolidinopyridine, 2- (1-ethylpropyl) pyridine, aminopyridine, dimethylaminopyridine, etc.), pyridazine derivatives, pyrimidine derivatives, pyrazine derivatives, pyrazoline derivatives, pyrazolidine derivatives, piperidine derivatives, piperazine derivatives, morpholine derivatives, indole derivatives, isoindole derivatives, 1H- Indazole derivatives, indoline derivatives, quinoline derivatives (eg quinoline, 3-quinolinecarbonitrile, etc.), isoquinoline derivatives, cinnoline derivatives, quinazoli Derivatives, quinoxaline derivatives, phthalazine derivatives, purine derivatives, pteridine derivatives, carbazole derivatives, phenanthridine derivatives, acridine derivatives, phenazine derivatives, 1,10-phenanthroline derivatives, adenine derivatives, adenosine derivatives, guanine derivatives, guanosine derivatives, uracil derivatives And uridine derivatives.

更に、カルボキシ基を有する含窒素化合物としては、例えばアミノ安息香酸、インドールカルボン酸、アミノ酸誘導体(例えばニコチン酸、アラニン、アルギニン、アスパラギン酸、グルタミン酸、グリシン、ヒスチジン、イソロイシン、グリシルロイシン、ロイシン、メチオニン、フェニルアラニン、スレオニン、リジン、3−アミノピラジン−2−カルボン酸、メトキシアラニン)等が例示され、スルホニル基を有する含窒素化合物として3−ピリジンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸ピリジニウム等が例示され、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としては、2−ヒドロキシピリジン、アミノクレゾール、2,4−キノリンジオール、3−インドールメタノールヒドレート、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N−エチルジエタノールアミン、N,N−ジエチルエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、2,2’−イミノジエタノール、2−アミノエタノ−ル、3−アミノ−1−プロパノール、4−アミノ−1−ブタノール、4−(2−ヒドロキシエチル)モルホリン、2−(2−ヒドロキシエチル)ピリジン、1−(2−ヒドロキシエチル)ピペラジン、1−[2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチル]ピペラジン、ピペリジンエタノール、1−(2−ヒドロキシエチル)ピロリジン、1−(2−ヒドロキシエチル)−2−ピロリジノン、3−ピペリジノ−1,2−プロパンジオール、3−ピロリジノ−1,2−プロパンジオール、8−ヒドロキシユロリジン、3−クイヌクリジノール、3−トロパノール、1−メチル−2−ピロリジンエタノール、1−アジリジンエタノール、N−(2−ヒドロキシエチル)フタルイミド、N−(2−ヒドロキシエチル)イソニコチンアミド等が例示される。アミド類としては、ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、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、プロピオンアミド、ベンズアミド、1−シクロヘキシルピロリドン等が例示される。イミド類としては、フタルイミド、サクシンイミド、マレイミド等が例示される。カーバメート類としては、N−t−ブトキシカルボニル−N,N−ジシクロヘキシルアミン、N−t−ブトキシカルボニルベンズイミダゾール、オキサゾリジノン等が例示される。   Furthermore, examples of the nitrogen-containing compound having a carboxy group include aminobenzoic acid, indolecarboxylic acid, amino acid derivatives (for example, nicotinic acid, alanine, arginine, aspartic acid, glutamic acid, glycine, histidine, isoleucine, glycylleucine, leucine, methionine. , Phenylalanine, threonine, lysine, 3-aminopyrazine-2-carboxylic acid, methoxyalanine) and the like, and examples of the nitrogen-containing compound having a sulfonyl group include 3-pyridinesulfonic acid, pyridinium p-toluenesulfonate, and the like. Nitrogen-containing compounds having a hydroxyl group, nitrogen-containing compounds having a hydroxyphenyl group, and alcoholic nitrogen-containing compounds include 2-hydroxypyridine, aminocresol, 2,4-quinolinediol, and 3-indolemethanol. Drate, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, N-ethyldiethanolamine, N, N-diethylethanolamine, triisopropanolamine, 2,2'-iminodiethanol, 2-aminoethanol, 3-amino-1-propanol 4-amino-1-butanol, 4- (2-hydroxyethyl) morpholine, 2- (2-hydroxyethyl) pyridine, 1- (2-hydroxyethyl) piperazine, 1- [2- (2-hydroxyethoxy) Ethyl] piperazine, piperidineethanol, 1- (2-hydroxyethyl) pyrrolidine, 1- (2-hydroxyethyl) -2-pyrrolidinone, 3-piperidino-1,2-propanediol, 3-pyrrolidino-1,2-propane Diol, 8-hydroxyuroli , 3-cuincridinol, 3-tropanol, 1-methyl-2-pyrrolidineethanol, 1-aziridineethanol, N- (2-hydroxyethyl) phthalimide, N- (2-hydroxyethyl) isonicotinamide, etc. Illustrated. Examples of amides include formamide, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, propionamide, benzamide, 1-cyclohexylpyrrolidone and the like. Examples of imides include phthalimide, succinimide, maleimide and the like. Examples of carbamates include Nt-butoxycarbonyl-N, N-dicyclohexylamine, Nt-butoxycarbonylbenzimidazole, oxazolidinone, and the like.

更に、下記一般式(B)−1で表される含窒素有機化合物が例示される。
N(X)n(Y)3-n (B)−1
(上記式中、nは1、2又は3である。側鎖Xは同一でも異なっていてもよく、下記一般式(X)−1、(X)−2又は(X)−3で表すことができる。側鎖Yは同一又は異種の、水素原子もしくは直鎖状、分岐状又は環状の炭素数1〜20のアルキル基を示し、エーテル基もしくはヒドロキシル基を含んでもよい。また、X同士が結合して環を形成してもよい。)
Furthermore, the nitrogen-containing organic compound represented by the following general formula (B) -1 is illustrated.
N (X) n (Y) 3-n (B) -1
(In the above formula, n is 1, 2 or 3. The side chains X may be the same or different and are represented by the following general formula (X) -1, (X) -2 or (X) -3. The side chain Y represents the same or different hydrogen atom or a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and may contain an ether group or a hydroxyl group. They may combine to form a ring.)

Figure 2011001542

(上記式中、R300、R302、R305は炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状のアルキレン基であり、R301、R304は水素原子、又は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、ヒドロキシ基、エーテル基、エステル基、ラクトン環を1個あるいは複数個含んでいてもよい。R303は単結合、又は炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状のアルキレン基であり、R306は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、ヒドロキシ基、エーテル基、エステル基、又はラクトン環を1個あるいは複数個含んでいてもよい。)
Figure 2011001542

(In the above formula, R 300 , R 302 and R 305 are linear or branched alkylene groups having 1 to 4 carbon atoms, and R 301 and R 304 are hydrogen atoms or linear chains having 1 to 20 carbon atoms. R 303 is a single bond or a straight chain having 1 to 4 carbon atoms, which may contain one or more hydroxy groups, ether groups, ester groups and lactone rings. A branched or branched alkylene group, R 306 is a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and includes one or more hydroxy groups, ether groups, ester groups, or lactone rings May be included.)

上記一般式(B)−1で表される化合物として具体的には、トリス(2−メトキシメトキシエチル)アミン、トリス{2−(2−メトキシエトキシ)エチル}アミン、トリス{2−(2−メトキシエトキシメトキシ)エチル}アミン、トリス{2−(1−メトキシエトキシ)エチル}アミン、トリス{2−(1−エトキシエトキシ)エチル}アミン、トリス{2−(1−エトキシプロポキシ)エチル}アミン、トリス[2−{2−(2−ヒドロキシエトキシ)エトキシ}エチル]アミン、4,7,13,16,21,24−ヘキサオキサ−1,10−ジアザビシクロ[8.8.8]ヘキサコサン、4,7,13,18−テトラオキサ−1,10−ジアザビシクロ[8.5.5]エイコサン、1,4,10,13−テトラオキサ−7,16−ジアザビシクロオクタデカン、1−アザ−12−クラウン−4、1−アザ−15−クラウン−5、1−アザ−18−クラウン−6、トリス(2−ホルミルオキシエチル)アミン、トリス(2−アセトキシエチル)アミン、トリス(2−プロピオニルオキシエチル)アミン、トリス(2−ブチリルオキシエチル)アミン、トリス(2−イソブチリルオキシエチル)アミン、トリス(2−バレリルオキシエチル)アミン、トリス(2−ピバロイルオキシエチル)アミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−(アセトキシアセトキシ)エチルアミン、トリス(2−メトキシカルボニルオキシエチル)アミン、トリス(2−tert−ブトキシカルボニルオキシエチル)アミン、トリス[2−(2−オキソプロポキシ)エチル]アミン、トリス[2−(メトキシカルボニルメチル)オキシエチル]アミン、トリス[2−(tert−ブトキシカルボニルメチルオキシ)エチル]アミン、トリス[2−(シクロヘキシルオキシカルボニルメチルオキシ)エチル]アミン、トリス(2−メトキシカルボニルエチル)アミン、トリス(2−エトキシカルボニルエチル)アミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−(メトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−(メトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−(エトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−(エトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−(2−メトキシエトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−(2−メトキシエトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−(2−ヒドロキシエトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−(2−アセトキシエトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−[(メトキシカルボニル)メトキシカルボニル]エチルアミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−[(メトキシカルボニル)メトキシカルボニル]エチルアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−(2−オキソプロポキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−(2−オキソプロポキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−(テトラヒドロフルフリルオキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−(テトラヒドロフルフリルオキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−[(2−オキソテトラヒドロフラン−3−イル)オキシカルボニル]エチルアミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−[(2−オキソテトラヒドロフラン−3−イル)オキシカルボニル]エチルアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−(4−ヒドロキシブトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−ホルミルオキシエチル)2−(4−ホルミルオキシブトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−ホルミルオキシエチル)2−(2−ホルミルオキシエトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−メトキシエチル)2−(メトキシカルボニル)エチルアミン、N−(2−ヒドロキシエチル)ビス[2−(メトキシカルボニル)エチル]アミン、N−(2−アセトキシエチル)ビス[2−(メトキシカルボニル)エチル]アミン、N−(2−ヒドロキシエチル)ビス[2−(エトキシカルボニル)エチル]アミン、N−(2−アセトキシエチル)ビス[2−(エトキシカルボニル)エチル]アミン、N−(3−ヒドロキシ−1−プロピル)ビス[2−(メトキシカルボニル)エチル]アミン、N−(3−アセトキシ−1−プロピル)ビス[2−(メトキシカルボニル)エチル]アミン、N−(2−メトキシエチル)ビス[2−(メトキシカルボニル)エチル]アミン、N−ブチルビス[2−(メトキシカルボニル)エチル]アミン、N−ブチルビス[2−(2−メトキシエトキシカルボニル)エチル]アミン、N−メチルビス(2−アセトキシエチル)アミン、N−エチルビス(2−アセトキシエチル)アミン、N−メチルビス(2−ピバロイルオキシエチル)アミン、N−エチルビス[2−(メトキシカルボニルオキシ)エチル]アミン、N−エチルビス[2−(tert−ブトキシカルボニルオキシ)エチル]アミン、トリス(メトキシカルボニルメチル)アミン、トリス(エトキシカルボニルメチル)アミン、N−ブチルビス(メトキシカルボニルメチル)アミン、N−ヘキシルビス(メトキシカルボニルメチル)アミン、β−(ジエチルアミノ)−δ−バレロラクトンが例示される。   Specific examples of the compound represented by the general formula (B) -1 include tris (2-methoxymethoxyethyl) amine, tris {2- (2-methoxyethoxy) ethyl} amine, and tris {2- (2- Methoxyethoxymethoxy) ethyl} amine, tris {2- (1-methoxyethoxy) ethyl} amine, tris {2- (1-ethoxyethoxy) ethyl} amine, tris {2- (1-ethoxypropoxy) ethyl} amine, Tris [2- {2- (2-hydroxyethoxy) ethoxy} ethyl] amine, 4,7,13,16,21,24-hexaoxa-1,10-diazabicyclo [8.8.8] hexacosane, 4,7 , 13,18-tetraoxa-1,10-diazabicyclo [8.5.5] eicosane, 1,4,10,13-tetraoxa-7,16-di Zabicyclooctadecane, 1-aza-12-crown-4, 1-aza-15-crown-5, 1-aza-18-crown-6, tris (2-formyloxyethyl) amine, tris (2-acetoxyethyl) ) Amine, tris (2-propionyloxyethyl) amine, tris (2-butyryloxyethyl) amine, tris (2-isobutyryloxyethyl) amine, tris (2-valeryloxyethyl) amine, tris (2 -Pivaloyloxyethyl) amine, N, N-bis (2-acetoxyethyl) 2- (acetoxyacetoxy) ethylamine, tris (2-methoxycarbonyloxyethyl) amine, tris (2-tert-butoxycarbonyloxyethyl) Amine, tris [2- (2-oxopropoxy) ethyl] amine, tris 2- (methoxycarbonylmethyl) oxyethyl] amine, tris [2- (tert-butoxycarbonylmethyloxy) ethyl] amine, tris [2- (cyclohexyloxycarbonylmethyloxy) ethyl] amine, tris (2-methoxycarbonylethyl) Amine, tris (2-ethoxycarbonylethyl) amine, N, N-bis (2-hydroxyethyl) 2- (methoxycarbonyl) ethylamine, N, N-bis (2-acetoxyethyl) 2- (methoxycarbonyl) ethylamine, N, N-bis (2-hydroxyethyl) 2- (ethoxycarbonyl) ethylamine, N, N-bis (2-acetoxyethyl) 2- (ethoxycarbonyl) ethylamine, N, N-bis (2-hydroxyethyl) 2 -(2-methoxyethoxycarboni ) Ethylamine, N, N-bis (2-acetoxyethyl) 2- (2-methoxyethoxycarbonyl) ethylamine, N, N-bis (2-hydroxyethyl) 2- (2-hydroxyethoxycarbonyl) ethylamine, N, N-bis (2-acetoxyethyl) 2- (2-acetoxyethoxycarbonyl) ethylamine, N, N-bis (2-hydroxyethyl) 2-[(methoxycarbonyl) methoxycarbonyl] ethylamine, N, N-bis (2 -Acetoxyethyl) 2-[(methoxycarbonyl) methoxycarbonyl] ethylamine, N, N-bis (2-hydroxyethyl) 2- (2-oxopropoxycarbonyl) ethylamine, N, N-bis (2-acetoxyethyl) 2 -(2-oxopropoxycarbonyl) ethylamine, N, N- (2-hydroxyethyl) 2- (tetrahydrofurfuryloxycarbonyl) ethylamine, N, N-bis (2-acetoxyethyl) 2- (tetrahydrofurfuryloxycarbonyl) ethylamine, N, N-bis (2-hydroxyethyl) ) 2-[(2-oxotetrahydrofuran-3-yl) oxycarbonyl] ethylamine, N, N-bis (2-acetoxyethyl) 2-[(2-oxotetrahydrofuran-3-yl) oxycarbonyl] ethylamine, N, N-bis (2-hydroxyethyl) 2- (4-hydroxybutoxycarbonyl) ethylamine, N, N-bis (2-formyloxyethyl) 2- (4-formyloxybutoxycarbonyl) ethylamine, N, N-bis ( 2-formyloxyethyl) 2- (2-formyloxy) Ethoxycarbonyl) ethylamine, N, N-bis (2-methoxyethyl) 2- (methoxycarbonyl) ethylamine, N- (2-hydroxyethyl) bis [2- (methoxycarbonyl) ethyl] amine, N- (2-acetoxy) Ethyl) bis [2- (methoxycarbonyl) ethyl] amine, N- (2-hydroxyethyl) bis [2- (ethoxycarbonyl) ethyl] amine, N- (2-acetoxyethyl) bis [2- (ethoxycarbonyl) Ethyl] amine, N- (3-hydroxy-1-propyl) bis [2- (methoxycarbonyl) ethyl] amine, N- (3-acetoxy-1-propyl) bis [2- (methoxycarbonyl) ethyl] amine, N- (2-methoxyethyl) bis [2- (methoxycarbonyl) ethyl] amine, N-butylbi [2- (methoxycarbonyl) ethyl] amine, N-butylbis [2- (2-methoxyethoxycarbonyl) ethyl] amine, N-methylbis (2-acetoxyethyl) amine, N-ethylbis (2-acetoxyethyl) amine N-methylbis (2-pivaloyloxyethyl) amine, N-ethylbis [2- (methoxycarbonyloxy) ethyl] amine, N-ethylbis [2- (tert-butoxycarbonyloxy) ethyl] amine, tris (methoxy Examples include carbonylmethyl) amine, tris (ethoxycarbonylmethyl) amine, N-butylbis (methoxycarbonylmethyl) amine, N-hexylbis (methoxycarbonylmethyl) amine, and β- (diethylamino) -δ-valerolactone.

更に、下記一般式(B)−2に表される環状構造を持つ含窒素有機化合物が例示される。

Figure 2011001542

(上記式中、Xは前述の通り、R307は炭素数2〜20の直鎖状又は分岐状のアルキレン基であり、カルボニル基、エーテル基、エステル基又はスルフィドを1個あるいは複数個含んでいてもよい。) Furthermore, the nitrogen-containing organic compound which has a cyclic structure represented by the following general formula (B) -2 is illustrated.
Figure 2011001542

(In the above formula, X is as described above, R 307 is a linear or branched alkylene group having 2 to 20 carbon atoms, and contains one or more carbonyl groups, ether groups, ester groups or sulfides. May be.)

上記一般式(B)−2として具体的には、1−[2−(メトキシメトキシ)エチル]ピロリジン、1−[2−(メトキシメトキシ)エチル]ピペリジン、4−[2−(メトキシメトキシ)エチル]モルホリン、1−[2−[(2−メトキシエトキシ)メトキシ]エチル]ピロリジン、1−[2−[(2−メトキシエトキシ)メトキシ]エチル]ピペリジン、4−[2−[(2−メトキシエトキシ)メトキシ]エチル]モルホリン、酢酸2−(1−ピロリジニル)エチル、酢酸2−ピペリジノエチル、酢酸2−モルホリノエチル、ギ酸2−(1−ピロリジニル)エチル、プロピオン酸2−ピペリジノエチル、アセトキシ酢酸2−モルホリノエチル、メトキシ酢酸2−(1−ピロリジニル)エチル、4−[2−(メトキシカルボニルオキシ)エチル]モルホリン、1−[2−(t−ブトキシカルボニルオキシ)エチル]ピペリジン、4−[2−(2−メトキシエトキシカルボニルオキシ)エチル]モルホリン、3−(1−ピロリジニル)プロピオン酸メチル、3−ピペリジノプロピオン酸メチル、3−モルホリノプロピオン酸メチル、3−(チオモルホリノ)プロピオン酸メチル、2−メチル−3−(1−ピロリジニル)プロピオン酸メチル、3−モルホリノプロピオン酸エチル、3−ピペリジノプロピオン酸メトキシカルボニルメチル、3−(1−ピロリジニル)プロピオン酸2−ヒドロキシエチル、3−モルホリノプロピオン酸2−アセトキシエチル、3−(1−ピロリジニル)プロピオン酸2−オキソテトラヒドロフラン−3−イル、3−モルホリノプロピオン酸テトラヒドロフルフリル、3−ピペリジノプロピオン酸グリシジル、3−モルホリノプロピオン酸2−メトキシエチル、3−(1−ピロリジニル)プロピオン酸2−(2−メトキシエトキシ)エチル、3−モルホリノプロピオン酸ブチル、3−ピペリジノプロピオン酸シクロヘキシル、α−(1−ピロリジニル)メチル−γ−ブチロラクトン、β−ピペリジノ−γ−ブチロラクトン、β−モルホリノ−δ−バレロラクトン、1−ピロリジニル酢酸メチル、ピペリジノ酢酸メチル、モルホリノ酢酸メチル、チオモルホリノ酢酸メチル、1−ピロリジニル酢酸エチル、モルホリノ酢酸2−メトキシエチル、2−メトキシ酢酸2−モルホリノエチル、2−(2−メトキシエトキシ)酢酸2−モルホリノエチル、2−[2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ]酢酸2−モルホリノエチル、ヘキサン酸2−モルホリノエチル、オクタン酸2−モルホリノエチル、デカン酸2−モルホリノエチル、ラウリン酸2−モルホリノエチル、ミリスチン酸2−モルホリノエチル、パルミチン酸2−モルホリノエチル、ステアリン酸2−モルホリノエチルが例示される。   Specific examples of the general formula (B) -2 include 1- [2- (methoxymethoxy) ethyl] pyrrolidine, 1- [2- (methoxymethoxy) ethyl] piperidine, 4- [2- (methoxymethoxy) ethyl. ] Morpholine, 1- [2-[(2-methoxyethoxy) methoxy] ethyl] pyrrolidine, 1- [2-[(2-methoxyethoxy) methoxy] ethyl] piperidine, 4- [2-[(2-methoxyethoxy) ) Methoxy] ethyl] morpholine, 2- (1-pyrrolidinyl) ethyl acetate, 2-piperidinoethyl acetate, 2-morpholinoethyl acetate, 2- (1-pyrrolidinyl) ethyl formate, 2-piperidinoethyl propionate, 2-morpholinoethyl acetoxyacetate , 2- (1-pyrrolidinyl) ethyl methoxyacetate, 4- [2- (methoxycarbonyloxy) ethyl ] Morpholine, 1- [2- (t-butoxycarbonyloxy) ethyl] piperidine, 4- [2- (2-methoxyethoxycarbonyloxy) ethyl] morpholine, methyl 3- (1-pyrrolidinyl) propionate, 3-pi Methyl peridinopropionate, methyl 3-morpholinopropionate, methyl 3- (thiomorpholino) propionate, methyl 2-methyl-3- (1-pyrrolidinyl) propionate, ethyl 3-morpholinopropionate, 3-piperidino Methoxycarbonylmethyl propionate, 2-hydroxyethyl 3- (1-pyrrolidinyl) propionate, 2-acetoxyethyl 3-morpholinopropionate, 2-oxotetrahydrofuran-3-yl 3- (1-pyrrolidinyl) propionate, 3- Morpholinopropionic acid tetrahydrofur Furyl, glycidyl 3-piperidinopropionate, 2-methoxyethyl 3-morpholinopropionate, 2- (2-methoxyethoxy) ethyl 3- (1-pyrrolidinyl) propionate, butyl 3-morpholinopropionate, 3-pi Cyclohexyl peridinopropionate, α- (1-pyrrolidinyl) methyl-γ-butyrolactone, β-piperidino-γ-butyrolactone, β-morpholino-δ-valerolactone, methyl 1-pyrrolidinyl acetate, methyl piperidinoacetate, methyl morpholinoacetate, Methyl thiomorpholinoacetate, ethyl 1-pyrrolidinyl acetate, 2-methoxyethyl morpholinoacetate, 2-morpholinoethyl 2-methoxyacetate, 2-morpholinoethyl 2- (2-methoxyethoxy) acetate, 2- [2- (2-methoxy Ethoxy) ethoxy] acetic acid 2-mo Rumorpholinoethyl, 2-morpholinoethyl hexanoate, 2-morpholinoethyl octoate, 2-morpholinoethyl decanoate, 2-morpholinoethyl laurate, 2-morpholinoethyl myristic acid, 2-morpholinoethyl palmitate, 2-morpholinoethyl stearate Is exemplified.

更に、下記一般式(B)−3〜(B)−6で表されるシアノ基を含む含窒素有機化合物が例示される。

Figure 2011001542

(上記式中、X、R307、nは前述の通り、R308、R309は同一又は異種の炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状のアルキレン基である。) Furthermore, the nitrogen-containing organic compound containing the cyano group represented by the following general formula (B) -3-(B) -6 is illustrated.
Figure 2011001542

(In the above formula, X, R 307 and n are as described above, and R 308 and R 309 are the same or different linear or branched alkylene groups having 1 to 4 carbon atoms.)

上記一般式(B)−3〜(B)−6で表されるシアノ基を含む含窒素有機化合物として具体的には、3−(ジエチルアミノ)プロピオノニトリル、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−3−アミノプロピオノニトリル、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)−3−アミノプロピオノニトリル、N,N−ビス(2−ホルミルオキシエチル)−3−アミノプロピオノニトリル、N,N−ビス(2−メトキシエチル)−3−アミノプロピオノニトリル、N,N−ビス[2−(メトキシメトキシ)エチル]−3−アミノプロピオノニトリル、N−(2−シアノエチル)−N−(2−メトキシエチル)−3−アミノプロピオン酸メチル、N−(2−シアノエチル)−N−(2−ヒドロキシエチル)−3−アミノプロピオン酸メチル、N−(2−アセトキシエチル)−N−(2−シアノエチル)−3−アミノプロピオン酸メチル、N−(2−シアノエチル)−N−エチル−3−アミノプロピオノニトリル、N−(2−シアノエチル)−N−(2−ヒドロキシエチル)−3−アミノプロピオノニトリル、N−(2−アセトキシエチル)−N−(2−シアノエチル)−3−アミノプロピオノニトリル、N−(2−シアノエチル)−N−(2−ホルミルオキシエチル)−3−アミノプロピオノニトリル、N−(2−シアノエチル)−N−(2−メトキシエチル)−3−アミノプロピオノニトリル、N−(2−シアノエチル)−N−[2−(メトキシメトキシ)エチル]−3−アミノプロピオノニトリル、N−(2−シアノエチル)−N−(3−ヒドロキシ−1−プロピル)−3−アミノプロピオノニトリル、N−(3−アセトキシ−1−プロピル)−N−(2−シアノエチル)−3−アミノプロピオノニトリル、N−(2−シアノエチル)−N−(3−ホルミルオキシ−1−プロピル)−3−アミノプロピオノニトリル、N−(2−シアノエチル)−N−テトラヒドロフルフリル−3−アミノプロピオノニトリル、N,N−ビス(2−シアノエチル)−3−アミノプロピオノニトリル、ジエチルアミノアセトニトリル、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノアセトニトリル、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)アミノアセトニトリル、N,N−ビス(2−ホルミルオキシエチル)アミノアセトニトリル、N,N−ビス(2−メトキシエチル)アミノアセトニトリル、N,N−ビス[2−(メトキシメトキシ)エチル]アミノアセトニトリル、N−シアノメチル−N−(2−メトキシエチル)−3−アミノプロピオン酸メチル、N−シアノメチル−N−(2−ヒドロキシエチル)−3−アミノプロピオン酸メチル、N−(2−アセトキシエチル)−N−シアノメチル−3−アミノプロピオン酸メチル、N−シアノメチル−N−(2−ヒドロキシエチル)アミノアセトニトリル、N−(2−アセトキシエチル)−N−(シアノメチル)アミノアセトニトリル、N−シアノメチル−N−(2−ホルミルオキシエチル)アミノアセトニトリル、N−シアノメチル−N−(2−メトキシエチル)アミノアセトニトリル、N−シアノメチル−N−[2−(メトキシメトキシ)エチル]アミノアセトニトリル、N−(シアノメチル)−N−(3−ヒドロキシ−1−プロピル)アミノアセトニトリル、N−(3−アセトキシ−1−プロピル)−N−(シアノメチル)アミノアセトニトリル、N−シアノメチル−N−(3−ホルミルオキシ−1−プロピル)アミノアセトニトリル、N,N−ビス(シアノメチル)アミノアセトニトリル、1−ピロリジンプロピオノニトリル、1−ピペリジンプロピオノニトリル、4−モルホリンプロピオノニトリル、1−ピロリジンアセトニトリル、1−ピペリジンアセトニトリル、4−モルホリンアセトニトリル、3−ジエチルアミノプロピオン酸シアノメチル、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−3−アミノプロピオン酸シアノメチル、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)−3−アミノプロピオン酸シアノメチル、N,N−ビス(2−ホルミルオキシエチル)−3−アミノプロピオン酸シアノメチル、N,N−ビス(2−メトキシエチル)−3−アミノプロピオン酸シアノメチル、N,N−ビス[2−(メトキシメトキシ)エチル]−3−アミノプロピオン酸シアノメチル、3−ジエチルアミノプロピオン酸(2−シアノエチル)、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−3−アミノプロピオン酸(2−シアノエチル)、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)−3−アミノプロピオン酸(2−シアノエチル)、N,N−ビス(2−ホルミルオキシエチル)−3−アミノプロピオン酸(2−シアノエチル)、N,N−ビス(2−メトキシエチル)−3−アミノプロピオン酸(2−シアノエチル)、N,N−ビス[2−(メトキシメトキシ)エチル]−3−アミノプロピオン酸(2−シアノエチル)、1−ピロリジンプロピオン酸シアノメチル、1−ピペリジンプロピオン酸シアノメチル、4−モルホリンプロピオン酸シアノメチル、1−ピロリジンプロピオン酸(2−シアノエチル)、1−ピペリジンプロピオン酸(2−シアノエチル)、4−モルホリンプロピオン酸(2−シアノエチル)が例示される。   Specific examples of the nitrogen-containing organic compound containing a cyano group represented by the general formulas (B) -3 to (B) -6 include 3- (diethylamino) propiononitrile, N, N-bis (2-hydroxy). Ethyl) -3-aminopropiononitrile, N, N-bis (2-acetoxyethyl) -3-aminopropiononitrile, N, N-bis (2-formyloxyethyl) -3-aminopropiononitrile, N , N-bis (2-methoxyethyl) -3-aminopropiononitrile, N, N-bis [2- (methoxymethoxy) ethyl] -3-aminopropiononitrile, N- (2-cyanoethyl) -N- Methyl (2-methoxyethyl) -3-aminopropionate, methyl N- (2-cyanoethyl) -N- (2-hydroxyethyl) -3-aminopropionate, N- (2-a Toxiethyl) -N- (2-cyanoethyl) -3-aminopropionate methyl, N- (2-cyanoethyl) -N-ethyl-3-aminopropiononitrile, N- (2-cyanoethyl) -N- (2- Hydroxyethyl) -3-aminopropiononitrile, N- (2-acetoxyethyl) -N- (2-cyanoethyl) -3-aminopropiononitrile, N- (2-cyanoethyl) -N- (2-formyloxy Ethyl) -3-aminopropiononitrile, N- (2-cyanoethyl) -N- (2-methoxyethyl) -3-aminopropiononitrile, N- (2-cyanoethyl) -N- [2- (methoxymethoxy) ) Ethyl] -3-aminopropiononitrile, N- (2-cyanoethyl) -N- (3-hydroxy-1-propyl) -3-aminopropio Nitrile, N- (3-acetoxy-1-propyl) -N- (2-cyanoethyl) -3-aminopropiononitrile, N- (2-cyanoethyl) -N- (3-formyloxy-1-propyl)- 3-aminopropiononitrile, N- (2-cyanoethyl) -N-tetrahydrofurfuryl-3-aminopropiononitrile, N, N-bis (2-cyanoethyl) -3-aminopropiononitrile, diethylaminoacetonitrile, N , N-bis (2-hydroxyethyl) aminoacetonitrile, N, N-bis (2-acetoxyethyl) aminoacetonitrile, N, N-bis (2-formyloxyethyl) aminoacetonitrile, N, N-bis (2- Methoxyethyl) aminoacetonitrile, N, N-bis [2- (methoxymethoxy) ethyl] amino Acetonitrile, methyl N-cyanomethyl-N- (2-methoxyethyl) -3-aminopropionate, methyl N-cyanomethyl-N- (2-hydroxyethyl) -3-aminopropionate, N- (2-acetoxyethyl) -N-cyanomethyl-3-aminopropionate methyl, N-cyanomethyl-N- (2-hydroxyethyl) aminoacetonitrile, N- (2-acetoxyethyl) -N- (cyanomethyl) aminoacetonitrile, N-cyanomethyl-N- (2-formyloxyethyl) aminoacetonitrile, N-cyanomethyl-N- (2-methoxyethyl) aminoacetonitrile, N-cyanomethyl-N- [2- (methoxymethoxy) ethyl] aminoacetonitrile, N- (cyanomethyl) -N -(3-Hydroxy-1-propyl) amino Acetonitrile, N- (3-acetoxy-1-propyl) -N- (cyanomethyl) aminoacetonitrile, N-cyanomethyl-N- (3-formyloxy-1-propyl) aminoacetonitrile, N, N-bis (cyanomethyl) amino Acetonitrile, 1-pyrrolidinepropiononitrile, 1-piperidinepropiononitrile, 4-morpholinepropiononitrile, 1-pyrrolidineacetonitrile, 1-piperidineacetonitrile, 4-morpholineacetonitrile, cyanomethyl 3-diethylaminopropionate, N, N-bis Cyanomethyl (2-hydroxyethyl) -3-aminopropionate, N, N-bis (2-acetoxyethyl) -3-aminopropionate cyanomethyl, N, N-bis (2-formyloxyethyl) -3-aminop Cyanomethyl pionate, cyanomethyl N, N-bis (2-methoxyethyl) -3-aminopropionate, cyanomethyl N, N-bis [2- (methoxymethoxy) ethyl] -3-aminopropionate, 3-diethylaminopropionic acid (2-cyanoethyl), N, N-bis (2-hydroxyethyl) -3-aminopropionic acid (2-cyanoethyl), N, N-bis (2-acetoxyethyl) -3-aminopropionic acid (2-cyanoethyl) ), N, N-bis (2-formyloxyethyl) -3-aminopropionic acid (2-cyanoethyl), N, N-bis (2-methoxyethyl) -3-aminopropionic acid (2-cyanoethyl), N , N-bis [2- (methoxymethoxy) ethyl] -3-aminopropionic acid (2-cyanoethyl), 1-pyrrolidine Cyanomethyl propionate, cyanomethyl 1-piperidinepropionate, cyanomethyl 4-morpholine propionate, 1-pyrrolidinepropionic acid (2-cyanoethyl), 1-piperidinepropionic acid (2-cyanoethyl), 4-morpholine propionic acid (2-cyanoethyl) Is exemplified.

更に、下記一般式(B)−7で表されるイミダゾール骨格及び極性官能基を有する含窒素有機化合物が例示される。

Figure 2011001542

(上記式中、R310は炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状の極性官能基を有するアルキル基であり、極性官能基として水酸基、カルボニル基、エステル基、エーテル基、スルフィド基、カーボネート基、シアノ基、又はアセタール基を1個あるいは複数個含む。R311、R312、R313は水素原子、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、アリール基又はアラルキル基である。) Furthermore, a nitrogen-containing organic compound having an imidazole skeleton and a polar functional group represented by the following general formula (B) -7 is exemplified.
Figure 2011001542

(In the above formula, R 310 is an alkyl group having a linear, branched or cyclic polar functional group having 2 to 20 carbon atoms, and the polar functional group includes a hydroxyl group, a carbonyl group, an ester group, an ether group, a sulfide group. , Carbonate group, cyano group, or acetal group, wherein R 311 , R 312 and R 313 are a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and an aryl group. Or an aralkyl group.)

更に、下記一般式(B)−8で表されるベンズイミダゾール骨格及び極性官能基を有する含窒素有機化合物が例示される。

Figure 2011001542

(上記式中、R314は水素原子、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、アリール基又はアラルキル基である。R315は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状の極性官能基を有するアルキル基であり、極性官能基としてエステル基、アセタール基、又はシアノ基を一つ以上含み、その他に水酸基、カルボニル基、エーテル基、スルフィド基、又はカーボネート基を一つ以上含んでいてもよい。) Furthermore, a nitrogen-containing organic compound having a benzimidazole skeleton and a polar functional group represented by the following general formula (B) -8 is exemplified.
Figure 2011001542

(In the above formula, R 314 is a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl group or an aralkyl group. R 315 is a straight chain having 1 to 20 carbon atoms, An alkyl group having a branched or cyclic polar functional group, which contains at least one ester group, acetal group, or cyano group as the polar functional group, and in addition, a hydroxyl group, a carbonyl group, an ether group, a sulfide group, or a carbonate group May contain one or more.)

更に、下記一般式(B)−9及び(B)−10で表される極性官能基を有する含窒素複素環化合物が例示される。

Figure 2011001542

(上記式中、Aは窒素原子又は≡C−R322である。Bは窒素原子又は≡C−R323である。R316は炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状の極性官能基を有するアルキル基であり、極性官能基としては水酸基、カルボニル基、エステル基、エーテル基、スルフィド基、カーボネート基、シアノ基又はアセタール基を一つ以上含む。R317、R318、R319、R320は水素原子、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基又はアリール基であるか、又はR317とR318、R319とR320はそれぞれ結合してこれらが結合する炭素原子と共にベンゼン環、ナフタレン環あるいはピリジン環を形成してもよい。R321は水素原子、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基又はアリール基である。R322、R323は水素原子、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基又はアリール基である。R321とR323は結合してこれらが結合する炭素原子と共にベンゼン環又はナフタレン環を形成してもよい。) Furthermore, the nitrogen-containing heterocyclic compound which has a polar functional group represented with the following general formula (B) -9 and (B) -10 is illustrated.
Figure 2011001542

(In the above formula, A is a nitrogen atom or ≡C—R 322. B is a nitrogen atom or ≡C—R 323. R 316 is a linear, branched or cyclic polarity having 2 to 20 carbon atoms. An alkyl group having a functional group, and the polar functional group includes one or more of a hydroxyl group, a carbonyl group, an ester group, an ether group, a sulfide group, a carbonate group, a cyano group, or an acetal group R 317 , R 318 , R 319 R 320 is a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an aryl group, or R 317 and R 318 , and R 319 and R 320 are bonded to each other. A benzene ring, a naphthalene ring or a pyridine ring may be formed together with the carbon atoms to be bonded, and R 321 is a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or an aryl group. 322 and R 323 are hydrogen atoms or charcoal It is a linear, branched or cyclic alkyl group or aryl group having a prime number of 1 to 10. R 321 and R 323 may combine to form a benzene ring or a naphthalene ring together with the carbon atom to which they are bonded. )

更に、下記一般式(B)−11〜(B)−14で表される芳香族カルボン酸エステル構造を有する含窒素有機化合物が例示される。

Figure 2011001542

(上記式中、R324は炭素数6〜20のアリール基又は炭素数4〜20のヘテロ芳香族基であって、水素原子の一部又は全部が、ハロゲン原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基、炭素数1〜10のアルコキシ基、炭素数1〜10のアシルオキシ基、又は、炭素数1〜10のアルキルチオ基で置換されていてもよい。R325はCO2326、OR327又はシアノ基である。R326は一部のメチレン基が酸素原子で置換されていてもよい炭素数1〜10のアルキル基である。R327は一部のメチレン基が酸素原子で置換されていてもよい炭素数1〜10のアルキル基又はアシル基である。R328は単結合、メチレン基、エチレン基、硫黄原子又はO(CH2CH2O)n−基である。n=0,1,2,3又は4である。R329は水素原子、メチル基、エチル基又はフェニル基である。Xは窒素原子又はCR330である。Yは窒素原子又はCR331である。Zは窒素原子又はCR332である。R330、R331、R332はそれぞれ独立に水素原子、メチル基又はフェニル基であるか、あるいはR330とR331又はR331とR332が結合してこれらが結合する炭素原子と共に炭素数6〜20の芳香環又は炭素数2〜20のヘテロ芳香環を形成してもよい。) Furthermore, the nitrogen-containing organic compound which has an aromatic carboxylic acid ester structure represented with the following general formula (B) -11- (B) -14 is illustrated.
Figure 2011001542

(In the above formula, R 324 is an aryl group having 6 to 20 carbon atoms or a heteroaromatic group having 4 to 20 carbon atoms, and part or all of the hydrogen atoms are halogen atoms, A linear, branched or cyclic alkyl group, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, an acyloxy group having 1 to 10 carbon atoms, or carbon R 325 is CO 2 R 326 , OR 327 or cyano group R 326 is a carbon in which some methylene groups may be substituted with oxygen atoms R 327 is an alkyl group or acyl group having 1 to 10 carbon atoms in which a part of the methylene group may be substituted with an oxygen atom, R 328 is a single bond or a methylene group. , an ethylene group, a sulfur atom or a O (CH 2 CH 2 O n - .R 329 is .n = 0, 1, 2, 3 or 4 is a radical is a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group or a phenyl group .X is a nitrogen atom or CR 330 .Y nitrogen An atom or CR 331. Z is a nitrogen atom or CR 332. R 330 , R 331 and R 332 are each independently a hydrogen atom, a methyl group or a phenyl group, or R 330 and R 331 or R 331. And R 332 may be bonded together to form a C 6-20 aromatic ring or a C 2-20 heteroaromatic ring together with the carbon atom to which they are bonded.

更に、下記一般式(B)−15で表される7−オキサノルボルナン−2−カルボン酸エステル構造を有する含窒素有機化合物が例示される。

Figure 2011001542

(上記式中、R333は水素又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基である。R334及びR335はそれぞれ独立に、エーテル、カルボニル、エステル、アルコール、スルフィド、ニトリル、アミン、イミン、アミドなどの極性官能基を一つ又は複数含んでいてもよい炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基であって水素原子の一部がハロゲン原子で置換されていてもよい。R334とR335は互いに結合してこれらが結合する窒素原子と共に炭素数2〜20のヘテロ環又はヘテロ芳香環を形成してもよい。) Furthermore, a nitrogen-containing organic compound having a 7-oxanorbornane-2-carboxylic acid ester structure represented by the following general formula (B) -15 is exemplified.
Figure 2011001542

(In the above formula, R 333 is hydrogen or a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. R 334 and R 335 are each independently ether, carbonyl, ester, alcohol, sulfide, An alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, which may contain one or more polar functional groups such as nitrile, amine, imine and amide. A part of the hydrogen atoms may be substituted with a halogen atom, and R 334 and R 335 are bonded to each other to form a C 2-20 heterocycle or heteroaromatic ring together with the nitrogen atom to which they are bonded. May be good.)

なお、含窒素有機化合物の配合量はベース樹脂100部に対して0.001〜20部、特に0.01〜10部が好適である。配合量が0.001部より少ないと配合効果がなく、20部を超えると感度が低下しすぎる場合がある。   The compounding amount of the nitrogen-containing organic compound is preferably 0.001 to 20 parts, particularly 0.01 to 10 parts with respect to 100 parts of the base resin. When the blending amount is less than 0.001 part, there is no blending effect, and when it exceeds 20 parts, the sensitivity may be excessively lowered.

本発明のレジスト材料には、上記成分以外に任意成分として塗布性を向上させるために慣用されている界面活性剤(E)を添加することができる。なお、任意成分の添加量は、本発明の効果を妨げない範囲で通常量とすることができる。   To the resist material of the present invention, a surfactant (E) conventionally used for improving the coating property as an optional component can be added in addition to the above components. In addition, the addition amount of an arbitrary component can be made into a normal amount in the range which does not inhibit the effect of this invention.

ここで、界面活性剤としては非イオン性のものが好ましく、パーフルオロアルキルポリオキシエチレンエタノール、フッ素化アルキルエステル、パーフルオロアルキルアミンオキサイド、パーフルオロアルキルEO付加物、含フッ素オルガノシロキサン系化合物等が挙げられる。例えばフロラード「FC−430」、「FC−431」(いずれも住友スリーエム(株)製)、サーフロン「S−141」、「S−145」、「KH−10」、「KH−20」、「KH−30」、「KH−40」(いずれも旭硝子(株)製)、ユニダイン「DS−401」、「DS−403」、「DS−451」(いずれもダイキン工業(株)製)、メガファック「F−8151」(大日本インキ工業(株)製)、「X−70−092」、「X−70−093」(いずれも信越化学工業(株)製)等を挙げることができる。好ましくは、フロラード「FC−430」(住友スリーエム(株)製)、「KH−20」、「KH−30」(いずれも旭硝子(株)製)、「X−70−093」(信越化学工業(株)製)が挙げられる。   Here, the surfactant is preferably nonionic, such as perfluoroalkyl polyoxyethylene ethanol, fluorinated alkyl ester, perfluoroalkylamine oxide, perfluoroalkyl EO adduct, fluorine-containing organosiloxane compound, and the like. Can be mentioned. For example, Florard “FC-430”, “FC-431” (all manufactured by Sumitomo 3M Limited), Surflon “S-141”, “S-145”, “KH-10”, “KH-20”, “ KH-30 "," KH-40 "(all manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), Unidyne" DS-401 "," DS-403 "," DS-451 "(all manufactured by Daikin Industries, Ltd.), Mega For example, “F-8151” (manufactured by Dainippon Ink Industries, Ltd.), “X-70-092”, “X-70-093” (all manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) can be used. Preferably, Florard “FC-430” (manufactured by Sumitomo 3M Limited), “KH-20”, “KH-30” (all manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), “X-70-093” (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) Product).

本発明のレジスト材料には、上記成分以外に任意成分として、塗布膜上部に偏在し、表面の親水性・疎水性バランスを調整したり、撥水性を高めたり、あるいは塗布膜が水やその他の液体と触れた際に低分子成分の流出や流入を妨げる機能を有する高分子化合物を添加してもよい。なお、該高分子化合物の添加量は、本発明の効果を妨げない範囲で通常量とすることができるが、好ましくはベース樹脂100部に対して15部以下、特に10部以下である。その下限は、その効果を発揮する点から1部以上とすることが好ましい。   In the resist material of the present invention, as an optional component other than the above components, it is unevenly distributed on the upper part of the coating film, and the hydrophilic / hydrophobic balance of the surface is adjusted, the water repellency is increased, or the coating film is water or other You may add the high molecular compound which has a function which prevents the outflow and inflow of a low molecular component, when it touches a liquid. The amount of the polymer compound added may be a normal amount as long as the effects of the present invention are not impaired, but is preferably 15 parts or less, particularly 10 parts or less, based on 100 parts of the base resin. The lower limit is preferably set to 1 part or more from the viewpoint of exhibiting the effect.

ここで、塗布膜上部に偏在する高分子化合物としては、1種又は2種以上のフッ素含有単位からなる重合体、共重合体、及びフッ素含有単位とその他の単位からなる共重合体が好ましい。フッ素含有単位及びその他の単位として具体的には、以下のものが例示できるが、これらに限定されるものではない。   Here, the polymer compound unevenly distributed on the upper part of the coating film is preferably a polymer or copolymer composed of one or more fluorine-containing units, and a copolymer composed of fluorine-containing units and other units. Specific examples of the fluorine-containing unit and other units include, but are not limited to, the following.

Figure 2011001542
Figure 2011001542

上記塗布膜上部に偏在する高分子化合物の重量平均分子量は、好ましくは1,000〜50,000、より好ましくは2,000〜20,000である。この範囲から外れる場合は、表面改質効果が十分でなかったり、現像欠陥を生じたりすることがある。なお、上記重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算値を示す。   The weight average molecular weight of the polymer compound unevenly distributed on the upper part of the coating film is preferably 1,000 to 50,000, more preferably 2,000 to 20,000. If it is out of this range, the surface modification effect may not be sufficient or development defects may occur. In addition, the said weight average molecular weight shows the polystyrene conversion value by a gel permeation chromatography (GPC).

本発明のレジスト材料の基本的構成成分は、上記の重合体、酸発生剤、有機溶剤及び含窒素有機化合物であるが、上記成分以外に任意成分として必要に応じて更に、溶解阻止剤、酸性化合物、安定剤、色素などの他の成分を添加してもよい。なお、任意成分の添加量は、本発明の効果を妨げない範囲で通常量とすることができる。   The basic components of the resist material of the present invention are the above-mentioned polymer, acid generator, organic solvent and nitrogen-containing organic compound, but in addition to the above-mentioned components, if necessary, a dissolution inhibitor, acidic Other components such as compounds, stabilizers, pigments may be added. In addition, the addition amount of an arbitrary component can be made into a normal amount in the range which does not inhibit the effect of this invention.

本発明のレジスト材料を使用したパターン形成は公知のリソグラフィー技術を利用して行うことができ、塗布、加熱処理(プリベーク)、露光、加熱処理(ポストエクスポージャーベーク、PEB)、現像の各工程を経て達成される。必要に応じて、更にいくつかの工程を追加してもよい。   Pattern formation using the resist material of the present invention can be performed by using a known lithography technique, and passes through each step of coating, heat treatment (pre-baking), exposure, heat treatment (post-exposure baking, PEB), and development. Achieved. If necessary, some additional steps may be added.

パターン形成を行う際には、先ず本発明のレジスト材料を集積回路製造用の基板(Si、SiO2、SiN、SiON、TiN、WSi、BPSG、SOG、有機反射防止膜、Cr、CrO、CrON、MoSi等)上にスピンコート、ロールコート、フローコート、ディップコート、スプレーコート、ドクターコート等の適当な塗布方法により塗布膜厚が0.01〜2.0μmとなるように塗布し、ホットプレート上で50〜150℃、1〜10分間、好ましくは60〜140℃、1〜5分間プリベークする。レジストの薄膜化とともに被加工基板のエッチング選択比の関係から加工が厳しくなっており、レジストの下層にケイ素含有中間膜、その下に炭素密度が高くエッチング耐性が高い下層膜、その下に被加工基板を積層する三層プロセスが検討されている。酸素ガスや水素ガス、アンモニアガスなどを用いるケイ素含有中間膜と下層膜とのエッチング選択比は高く、ケイ素含有中間膜は薄膜化が可能である。単層レジストとケイ素含有中間層のエッチング選択比も比較的高く、単層レジストの薄膜化が可能となるのである。この場合、下層膜の形成方法としては塗布とベークによる方法とCVDによる方法とが挙げられる。塗布型の場合は、ノボラック樹脂や縮合環などを有するオレフィンを重合した樹脂が用いられ、CVD膜作製にはブタン、エタン、プロパン、エチレン、アセチレン等のガスが用いられる。ケイ素含有中間層の場合も塗布型とCVD型が挙げられ、塗布型としてはシルセスキオキサン、かご状オリゴシルセスキオキサン等が挙げられ、CVD用としては各種シランガスが原料として挙げられる。ケイ素含有中間層は光吸収を持った反射防止機能を有していてもよく、フェニル基などの吸光基や、SiON膜であってもよい。ケイ素含有中間膜とフォトレジスト膜の間に有機膜を形成してもよく、この場合の有機膜は有機反射防止膜であってもよい。
フォトレジスト膜形成後に、純水リンス(ポストソーク)を行うことによって膜表面からの酸発生剤などの抽出、あるいはパーティクルの洗い流しを行ってもよいし、保護膜を塗布してもよい。
When pattern formation is performed, first, the resist material of the present invention is applied to an integrated circuit manufacturing substrate (Si, SiO 2 , SiN, SiON, TiN, WSi, BPSG, SOG, organic antireflection film, Cr, CrO, CrON, (MoSi, etc.) is applied on the hot plate by a suitable coating method such as spin coating, roll coating, flow coating, dip coating, spray coating, doctor coating, etc. so that the coating film thickness is 0.01 to 2.0 μm. At 50 to 150 ° C. for 1 to 10 minutes, preferably 60 to 140 ° C. for 1 to 5 minutes. The processing is becoming more severe due to the etching selectivity ratio of the substrate to be processed along with the thinning of the resist, the silicon-containing intermediate film under the resist, the underlayer film with high carbon density and high etching resistance under it, and the processing underneath Three-layer processes for laminating substrates are being studied. The etching selectivity between the silicon-containing intermediate film using oxygen gas, hydrogen gas, ammonia gas, or the like and the lower layer film is high, and the silicon-containing intermediate film can be thinned. The etching selectivity between the single-layer resist and the silicon-containing intermediate layer is also relatively high, and the single-layer resist can be thinned. In this case, examples of the method for forming the lower layer film include a method using coating and baking, and a method using CVD. In the case of the coating type, a novolak resin or a resin obtained by polymerizing an olefin having a condensed ring is used, and a gas such as butane, ethane, propane, ethylene, or acetylene is used for forming a CVD film. Also in the case of a silicon-containing intermediate layer, there are a coating type and a CVD type. Examples of the coating type include silsesquioxane and cage oligosilsesquioxane, and various silane gases are used as a raw material for CVD. The silicon-containing intermediate layer may have an antireflection function having light absorption, and may be a light-absorbing group such as a phenyl group or a SiON film. An organic film may be formed between the silicon-containing intermediate film and the photoresist film, and the organic film in this case may be an organic antireflection film.
After formation of the photoresist film, pure water rinsing (post-soak) may be performed to extract the acid generator or the like from the film surface, or the particles may be washed away, or a protective film may be applied.

次いで、紫外線、遠紫外線、電子線、X線、エキシマレーザー、γ線、シンクロトロン放射線等から選ばれる光源を用い、目的のパターンを形成するための所定のマスクを通して露光を行う。露光量は1〜200mJ/cm2程度が好ましく、特に10〜100mJ/cm2程度がより好ましい。次に、ホットプレート上で60〜150℃、1〜5分間、好ましくは80〜120℃、1〜3分間ポストエクスポージャーベーク(PEB)する。更に、0.1〜5質量%、好ましくは2〜3質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)等のアルカリ水溶液の現像液を用い、0.1〜3分間、好ましくは0.5〜2分間、浸漬(dip)法、パドル(puddle)法、スプレー(spray)法等の常法を用いて現像することにより、基板上に目的のパターンが形成される。なお、本発明のレジスト材料は、好ましくは波長254〜193nmの遠紫外線、波長157nmの真空紫外線、電子線、軟X線、X線、エキシマレーザー、γ線、シンクロトロン放射線、より好ましくは波長180〜200nmの範囲の高エネルギー線による微細パターンニングに適用することが可能である。 Next, using a light source selected from ultraviolet rays, far ultraviolet rays, electron beams, X-rays, excimer lasers, γ rays, synchrotron radiation, and the like, exposure is performed through a predetermined mask for forming a target pattern. Exposure is preferably about 1 to 200 mJ / cm 2, particularly about 10 to 100 mJ / cm 2 is more preferable. Next, post exposure baking (PEB) is performed on a hot plate at 60 to 150 ° C. for 1 to 5 minutes, preferably 80 to 120 ° C. for 1 to 3 minutes. Further, 0.1 to 5% by weight, preferably 2 to 3% by weight, using an aqueous developer such as tetramethylammonium hydroxide (TMAH) for 0.1 to 3 minutes, preferably 0.5 to 2 minutes. The target pattern is formed on the substrate by development using a conventional method such as a dip method, a paddle method, or a spray method. The resist material of the present invention is preferably a far ultraviolet ray having a wavelength of 254 to 193 nm, a vacuum ultraviolet ray having a wavelength of 157 nm, an electron beam, a soft X-ray, an X-ray, an excimer laser, a γ ray, a synchrotron radiation, and more preferably a wavelength of 180. It can be applied to fine patterning with high energy rays in the range of ˜200 nm.

また、本発明のレジスト材料は、液浸リソグラフィーに適用することも可能である。ArF液浸リソグラフィーにおいては液浸溶媒として純水、又はアルカンなどの屈折率が1以上で露光波長に高透明の液体が用いられる。液浸リソグラフィーでは、プリベーク後のレジスト膜と投影レンズの間に、純水やその他の液体を挿入する。これによってNAが1.0以上のレンズ設計が可能となり、より微細なパターン形成が可能になる。液浸リソグラフィーはArFリソグラフィーを45nmノードまで延命させるための重要な技術であり、開発が加速されている。液浸露光の場合は、レジスト膜上に残った水滴残りを除去するための露光後の純水リンス(ポストソーク)を行ってもよいし、レジスト膜からの溶出物を防ぎ、膜表面の滑水性を上げるために、プリベーク後のレジスト膜上に保護膜を形成させてもよい。液浸リソグラフィーに用いられるレジスト保護膜としては、例えば、水に不溶でアルカリ現像液に溶解する1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール残基を有する高分子化合物をベースとし、炭素数4以上のアルコール系溶剤、炭素数8〜12のエーテル系溶剤、及びこれらの混合溶媒に溶解させた材料が好ましい。   The resist material of the present invention can also be applied to immersion lithography. In ArF immersion lithography, a liquid that has a refractive index of 1 or more and is highly transparent at the exposure wavelength, such as pure water or alkane, is used as the immersion solvent. In immersion lithography, pure water or other liquid is inserted between a pre-baked resist film and a projection lens. As a result, a lens with an NA of 1.0 or more can be designed, and a finer pattern can be formed. Immersion lithography is an important technique for extending the life of ArF lithography to the 45 nm node, and its development has been accelerated. In the case of immersion exposure, pure water rinsing (post-soak) after exposure to remove the water droplet residue remaining on the resist film may be performed, and elution from the resist film is prevented, and the surface lubricity of the film is prevented. In order to increase the thickness, a protective film may be formed on the resist film after pre-baking. As a resist protective film used in immersion lithography, for example, a polymer compound having a 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol residue that is insoluble in water and dissolved in an alkaline developer is used. A base and a material dissolved in an alcohol solvent having 4 or more carbon atoms, an ether solvent having 8 to 12 carbon atoms, or a mixed solvent thereof is preferable.

NA1.35レンズを使った水液浸リソグラフィーの最高NAで到達できる解像度は40〜38nmであり、32nmには到達できない。そこで更にNAを高めるための高屈折率材料の開発が行われている。レンズのNAの限界を決めるのは投影レンズ、液体、レジスト膜の中で最小の屈折率である。水液浸の場合、投影レンズ(合成石英で屈折率1.5)、レジスト膜(従来のメタクリレート系で屈折率1.7)に比べて水の屈折率が最も低く、水の屈折率によって投影レンズのNAが決まっていた。最近、屈折率1.65の高透明な液体が開発されてきている。この場合、合成石英による投影レンズの屈折率が最も低く、屈折率の高い投影レンズ材料を開発する必要がある。LUAG(Lu3Al512)は屈折率が2以上であり、最も期待される材料である。
本発明のレジストは高屈折率液体によるリソグラフィーに適用することも可能である。
The resolution that can be reached with the highest NA of water immersion lithography using an NA 1.35 lens is 40 to 38 nm and cannot reach 32 nm. Therefore, development of a high refractive index material for further increasing NA is being carried out. It is the minimum refractive index among the projection lens, liquid, and resist film that determines the limit of the NA of the lens. In the case of water immersion, the refractive index of water is the lowest compared with the projection lens (refractive index of 1.5 for synthetic quartz) and resist film (refractive index of 1.7 for conventional methacrylate system). The lens NA was fixed. Recently, highly transparent liquids having a refractive index of 1.65 have been developed. In this case, it is necessary to develop a projection lens material having the lowest refractive index and a high refractive index of the projection lens made of synthetic quartz. LUAG (Lu 3 Al 5 O 12 ) has a refractive index of 2 or more and is the most expected material.
The resist of the present invention can also be applied to lithography with a high refractive index liquid.

更にArFリソグラフィーの延命技術として最近注目を浴びているのは1回目の露光と現像でパターンを形成し、2回目の露光で1回目のパターンの間にパターンを形成するダブルパターニングプロセスである(Proc. SPIE Vol. 5754 p1508 (2005))。ダブルパターニングの方法としては多くのプロセスが提案されている。例えば、1回目の露光と現像でラインとスペースが1:3の間隔のフォトレジストパターンを形成し、ドライエッチングで下層のハードマスクを加工し、その上にハードマスクをもう1層敷いて1回目の露光のスペース部分にフォトレジスト膜の露光と現像でラインパターンを形成してハードマスクをドライエッチングで加工して初めのパターンのピッチの半分のラインアンドスペースパターンを形成する方法である。また、1回目の露光と現像でスペースとラインが1:3の間隔のフォトレジストパターンを形成し、ドライエッチングで下層のハードマスクをドライエッチングで加工し、その上にフォトレジスト膜を塗布してハードマスクが残っている部分に2回目のスペースパターンを露光しハードマスクをドライエッチングで加工する。いずれも2回のドライエッチングでハードマスクを加工する。   Further, as a technique for extending the life of ArF lithography, a double patterning process in which a pattern is formed by the first exposure and development and a pattern is formed between the first pattern by the second exposure (Proc SPIE Vol.5754 p1508 (2005)). Many processes have been proposed as a double patterning method. For example, the first exposure and development form a photoresist pattern with 1: 3 line and space spacing, the lower hard mask is processed by dry etching, and another hard mask is laid on the first hard mask. In this exposure method, a line pattern is formed by exposure and development of a photoresist film in a space portion of the exposure, and a hard mask is processed by dry etching to form a line-and-space pattern that is half the pitch of the initial pattern. Further, a photoresist pattern having a space and line spacing of 1: 3 is formed by the first exposure and development, the underlying hard mask is processed by dry etching, and a photoresist film is applied thereon. The second space pattern is exposed to the portion where the hard mask remains, and the hard mask is processed by dry etching. In either case, the hard mask is processed by two dry etchings.

前述の方法では、ハードマスクを2回敷く必要があり、後者の方法ではハードマスクが1層で済むが、ラインパターンに比べて解像が困難なトレンチパターンを形成する必要がある。後者の方法では、トレンチパターンの形成にネガ型レジスト材料を使う方法がある。これだとポジパターンでラインを形成するのと同じ高コントラストの光を用いることができるが、ポジ型レジスト材料に比べてネガ型レジスト材料の方が溶解コントラストが低いために、ポジ型レジスト材料でラインを形成する場合に比較してネガ型レジスト材料で同じ寸法のトレンチパターンを形成した場合を比較するとネガ型レジスト材料を使った方が解像性が低い。後者の方法で、ポジ型レジスト材料を用いて広いトレンチパターンを形成してから、基板を加熱してトレンチパターンをシュリンクさせるサーマルフロー法や、現像後のトレンチパターンの上に水溶性膜をコートしてから加熱してレジスト膜表面を架橋させることによってトレンチをシュリンクさせるRELACS法を適用させることも考えられるが、プロキシミティーバイアスが劣化するという欠点やプロセスが更に煩雑化し、スループットが低下する欠点が生じる。
前者、後者の方法においても、基板加工のエッチングは2回必要なため、スループットの低下と2回のエッチングによるパターンの変形や位置ずれが生じる問題がある。
In the above-described method, it is necessary to lay a hard mask twice. In the latter method, only one hard mask is required, but it is necessary to form a trench pattern that is difficult to resolve compared to a line pattern. In the latter method, there is a method using a negative resist material for forming a trench pattern. This can use the same high contrast light as forming a line with a positive pattern, but the negative resist material has a lower dissolution contrast than the positive resist material. Compared with the case of forming a line, the case of using a negative resist material to form a trench pattern having the same dimensions is compared. The latter method uses a positive resist material to form a wide trench pattern, then heats the substrate to shrink the trench pattern, or coats a water-soluble film on the developed trench pattern. It may be possible to apply the RELACS method in which the trench is shrunk by heating and then crosslinking the resist film surface. .
Even in the former method and the latter method, etching for substrate processing is required twice, so that there is a problem in that throughput is reduced and pattern deformation and displacement occur due to the two etchings.

エッチングを1回で済ませるために、1回目の露光でネガ型レジスト材料を用い、2回目の露光でポジ型レジスト材料を用いる方法がある。1回目の露光でポジ型レジスト材料を用い、2回目の露光でポジ型レジスト材料が溶解しない炭素数4以上の高級アルコールに溶解させたネガ型レジスト材料を用いる方法もある。これらの場合、解像性が低いネガ型レジスト材料を使う解像性の劣化が生じる。
1回目の露光の隣にハーフピッチだけずらした位置に2回目の露光を行うと、1回目の2回目のエネルギーが相殺されて、コントラストが0になる。レジスト膜上にコントラスト増強膜(CEL)を適用すると、レジスト膜に入射する光が非線形となり、1回目と2回目の光が相殺せず、ピッチが半分の像が形成される(Jpn. J. Appl. Phy. Vol. 33 (1994) p6874−6877)。また、レジストの酸発生剤として2光子吸収の酸発生剤を用いて非線形なコントラストを生み出すことによって同様の効果を生み出すことが期待される。
In order to complete the etching once, there is a method in which a negative resist material is used in the first exposure and a positive resist material is used in the second exposure. There is also a method in which a positive resist material is used in the first exposure, and a negative resist material dissolved in a higher alcohol having 4 or more carbon atoms that does not dissolve in the second exposure. In these cases, resolution degradation using a negative resist material with low resolution occurs.
When the second exposure is performed at a position shifted by a half pitch next to the first exposure, the energy of the second time is canceled and the contrast becomes zero. When a contrast enhancement film (CEL) is applied on the resist film, the light incident on the resist film becomes non-linear, and the first and second light beams do not cancel each other and an image with a half pitch is formed (Jpn. Appl.Phy.Vol. 33 (1994) p6874-6877). In addition, it is expected that a similar effect can be produced by generating a non-linear contrast using a two-photon absorption acid generator as an acid generator of the resist.

ダブルパターニングにおいて最もクリティカルな問題となるのは、1回目のパターンと2回目のパターンの合わせ精度である。位置ずれの大きさがラインの寸法のばらつきとなるために、例えば32nmのラインを10%の精度で形成しようとすると3.2nm以内の合わせ精度が必要となる。現状のスキャナーの合わせ精度が8nm程度であるので、大幅な精度の向上が必要である。   The most critical problem in double patterning is the alignment accuracy of the first and second patterns. Since the size of the positional deviation is a variation in the line dimensions, for example, when an attempt is made to form a 32 nm line with an accuracy of 10%, an alignment accuracy within 3.2 nm is required. Since the alignment accuracy of the current scanner is about 8 nm, a significant improvement in accuracy is necessary.

1回目のレジストパターンを形成した後に、何らかの方法でパターンをレジスト溶媒とアルカリ現像液に不溶化させ、2回目のレジストを塗布し、1回目のレジストパターンのスペース部分に2回目のレジストパターンを形成するレジストパターンフリージング技術が検討されている。この方法を用いれば、基板のエッチングが1回で済むために、スループットの向上とエッチングのハードマスクの応力緩和による位置ずれの問題が回避される。フリージングの技術として、1回目のレジストパターン上に膜を形成する方法や、光や熱によってレジストパターンを不溶化させる方法が検討されており、本発明のレジスト材料もこのようなプロセスに適用することが可能である。フリージングするための光は波長300nm以下が好ましく、より好ましくは波長200nm以下の波長193nmのArFエキシマ光、波長172nmのXe2エキシマ光、157nmのF2エキシマ光、146nmのKr2エキシマ光、126nmのAr2エキシマ光が好ましく、露光量は光の場合は露光量10mJ/cm2〜10J/cm2の範囲である。波長200nm以下、特には193nm、172nm、157nm、146nm、122nmのエキシマレーザーや、エキシマランプの照射は、光酸発生剤からの酸の発生だけでなく、光照射による架橋反応を促進させる。更に、フォトレジスト材料としてアンモニウム塩の熱酸発生剤をフォトレジスト材料のベース樹脂100部に対して0.001〜20部、好ましくは0.01〜10部添加しておいて、加熱によって酸を発生させることもできる。この場合、酸の発生と架橋反応は同時に進行する。加熱の条件は100〜300℃、特に130〜250℃の温度範囲で10〜300秒の範囲が好ましい。これにより、溶媒及びアルカリ現像液に不溶の架橋レジスト膜が形成される。 After the first resist pattern is formed, the pattern is insolubilized in a resist solvent and an alkali developer by some method, the second resist is applied, and the second resist pattern is formed in the space portion of the first resist pattern. Resist pattern freezing technology has been studied. If this method is used, the substrate is etched only once, so that the problem of misalignment due to improvement in throughput and stress relaxation of the etching hard mask is avoided. As a technique of freezing, a method of forming a film on a resist pattern for the first time and a method of insolubilizing a resist pattern by light or heat have been studied. The resist material of the present invention can also be applied to such a process. Is possible. The light for freezing is preferably a wavelength of 300 nm or less, more preferably an ArF excimer light having a wavelength of 193 nm, a Xe 2 excimer light having a wavelength of 172 nm, an F 2 excimer light having a wavelength of 157 nm, a Kr 2 excimer light having a wavelength of 146 nm, Ar 2 excimer light is preferable, and in the case of light, the exposure amount is in the range of 10 mJ / cm 2 to 10 J / cm 2 . Irradiation with an excimer laser or excimer lamp having a wavelength of 200 nm or less, particularly 193 nm, 172 nm, 157 nm, 146 nm, or 122 nm, not only generates acid from the photoacid generator, but also promotes a crosslinking reaction by light irradiation. Further, a thermal acid generator of ammonium salt is added as a photoresist material in an amount of 0.001 to 20 parts, preferably 0.01 to 10 parts with respect to 100 parts of the base resin of the photoresist material, and the acid is heated by heating. It can also be generated. In this case, the generation of acid and the crosslinking reaction proceed simultaneously. The heating conditions are preferably 100 to 300 ° C., particularly 130 to 250 ° C. and preferably 10 to 300 seconds. Thereby, a crosslinked resist film insoluble in the solvent and the alkaline developer is formed.

以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるものではない。なお、下記例においてMeはメチル基を示す。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are shown and this invention is demonstrated concretely, this invention is not restrict | limited to the following Example. In the following examples, Me represents a methyl group.

本発明の単量体を以下に示す処方で合成した。
[合成例1]メタクリル酸(6−メチル−6−スピロ[4.5]デシル)(Monomer1)の合成

Figure 2011001542
The monomer of this invention was synthesize | combined by the prescription shown below.
Synthesis Example 1 Synthesis of methacrylic acid (6-methyl-6-spiro [4.5] decyl) (Monomer 1)
Figure 2011001542

窒素雰囲気下室温で撹拌しながら、塩化メチルマグネシウム−テトラヒドロフラン溶液1.28mol(金属マグネシウム31.1gとテトラヒドロフラン400mlとクロロメタンから調製した)にスピロ[4.5]デカン−6−オン(このものはシクロヘキサノンから文献:A. P. Krapcho, Synthesis, 1974, p.383とその引用文献と類似の方法で合成した)100gとテトラヒドロフラン200mlの混合物を60℃以下で滴下した。反応混合物を30分間還流した後、飽和塩化アンモニウム水溶液を加え反応を停止した。通常の抽出・洗浄・乾燥の後処理操作の後、減圧蒸留して目的物6−メチルスピロ[4.5]デカン−6−オール93.3g(収率87%)を得た。   While stirring at room temperature under a nitrogen atmosphere, 1.28 mol of a methylmagnesium chloride-tetrahydrofuran solution (prepared from 31.1 g of magnesium metal, 400 ml of tetrahydrofuran and chloromethane) was added to spiro [4.5] decan-6-one (this was A mixture of 100 g of tetrahydrofuran and 200 ml of tetrahydrofuran was added dropwise at 60 ° C. or lower from a cyclohexanone document: A. P. Krapcho, Synthesis, 1974, p. After the reaction mixture was refluxed for 30 minutes, a saturated aqueous ammonium chloride solution was added to stop the reaction. After ordinary post-treatment operations such as extraction, washing and drying, distillation was performed under reduced pressure to obtain 93.3 g (yield 87%) of the desired product 6-methylspiro [4.5] decan-6-ol.

6−メチルスピロ[4.5]デカン−6−オール
無色液体
沸点:55℃/6.7Pa
IR(film):ν=3614,3480,2937,2862,1464,1447,1375,1335,1321,1260,1202,1173,1153,1111,1084,1002,925,878cm-1
1H−NMR(600MHz in DMSO−d6):δ=1.03(3H,s),1.09−1.21(3H,m),1.26−1.62(12H,m),1.85(1H,dt様,J=7,13Hz),3.83(1H,OH,s)ppm。
13C−NMR(150MHz in DMSO−d6):δ=21.91,22.24,24.20,25.55,25.79,32.39[broad(以下、brと略す)],33.84,35.20,37.97,49.62,71.77ppm。
GC−MS(EI):(m/z)+=71,108,121,135,150,168(M+)。
6-Methylspiro [4.5] decan-6-ol Colorless liquid Boiling point: 55 ° C./6.7 Pa
IR (film): ν = 3614, 3480, 2937, 2862, 1464, 1447, 1375, 1335, 1321, 1260, 1202, 1173, 1153, 1111, 1084, 1002, 925, 878 cm −1 .
1 H-NMR (600 MHz in DMSO-d 6 ): δ = 1.03 (3H, s), 1.09-1.21 (3H, m), 1.26 to 1.62 (12H, m), 1.85 (1H, dt-like, J = 7, 13 Hz), 3.83 (1H, OH, s) ppm.
13 C-NMR (150 MHz in DMSO-d 6 ): δ = 21.91, 22.24, 24.20, 25.55, 25.79, 32.39 [broad (hereinafter abbreviated as br)], 33 84, 35.20, 37.97, 49.62, 71.77 ppm.
GC-MS (EI): (m / z) + = 71, 108, 121, 135, 150, 168 (M + ).

窒素雰囲気下40℃で撹拌しながら、6−メチルスピロ[4.5]デカン−6−オール156.82g、トリエチルアミン183.8g、4−ジメチルアミノピリジン11g、アセトニトリル500mlの混合物に塩化メタクリロイル142.4gとアセトニトリル300mlの混合物を滴下した。40℃で4時間、50℃で20時間、更に60℃で5時間撹拌した後、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加えて反応を停止した。通常の抽出・洗浄・乾燥の後処理操作の後、減圧蒸留して目的物メタクリル酸(6−メチル−6−スピロ[4.5]デシル)163g(収率74%)を得た。   While stirring at 40 ° C. under a nitrogen atmosphere, 142.4 g of methacryloyl chloride was added to a mixture of 156.82 g of 6-methylspiro [4.5] decan-6-ol, 183.8 g of triethylamine, 11 g of 4-dimethylaminopyridine, and 500 ml of acetonitrile. A mixture of 300 ml of acetonitrile was added dropwise. After stirring at 40 ° C. for 4 hours, 50 ° C. for 20 hours, and further at 60 ° C. for 5 hours, the reaction was stopped by adding a saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution. After the usual post-treatment operations for extraction, washing and drying, 163 g (yield 74%) of the desired product methacrylic acid (6-methyl-6-spiro [4.5] decyl) was obtained by distillation under reduced pressure.

メタクリル酸(6−メチル−6−スピロ[4.5]デシル)
無色液体
沸点:77℃/10.6Pa
IR(film):ν=2936,2864,1712,1637,1452,1399,1377,1328,1305,1186,1164,1147,1101,1009,935,905,813cm-1
1H−NMR(600MHz in DMSO−d6):δ=1.23−1.30(2H,m),1.32−1.46(5H,m),1.43(3H,s),1.47−1.59(6H,m),1.74(1H,br),1.85(3H,br.s),1.91(1H,dt様,J=7,13Hz),2.21(1H,br),5.58(1H,quint様,J=2Hz),5.93(1H,s様)ppm。
13C−NMR(150MHz in DMSO−d6):δ=18.20,19.34,21.42,21・48,25.60,25.80,31.93,33.11(br),34.15(br),34.96,50.13,86.57,124.43,137.67,165.52ppm。
13C−NMRスペクトルにおいて一部の炭素原子のシグナルに幅の広いピーク(Broadening)が観察された。通常、配座(Conformation)間の平衡が十分に早い場合にはそれぞれの配座の存在確率に応じた平均的位置に鋭いピークを与えるので、このBroadeningは複数の配座間の平衡が立体障害により抑制されていることを示唆する。
GC−MS(EI):(m/z)+=41,69,108,135,149,236(M+)。
Methacrylic acid (6-methyl-6-spiro [4.5] decyl)
Colorless liquid Boiling point: 77 ° C / 10.6Pa
IR (film): ν = 2936, 2864, 1712, 1637, 1452, 1399, 1377, 1328, 1305, 1186, 1164, 1147, 1101, 1009, 935, 905, 813 cm −1 .
1 H-NMR (600 MHz in DMSO-d 6 ): δ = 1.3-1.30 (2H, m), 1.32-1.46 (5H, m), 1.43 (3H, s), 1.47-1.59 (6H, m), 1.74 (1H, br), 1.85 (3H, br. S), 1.91 (1H, dt-like, J = 7, 13 Hz), 2 .21 (1H, br), 5.58 (1H, quint-like, J = 2 Hz), 5.93 (1H, s-like) ppm.
13 C-NMR (150 MHz in DMSO-d 6 ): δ = 18.20, 19.34, 21.42, 21.48, 25.60, 25.80, 31.93, 33.11 (br), 34.15 (br), 34.96, 50.13, 86.57, 124.43, 137.67, 165.52 ppm.
A broad peak was observed in the signal of some carbon atoms in the 13 C-NMR spectrum. Normally, when the equilibrium between conformations is sufficiently fast, a sharp peak is given to the average position according to the probability of each conformation, so this balancing is due to steric hindrance between the conformations between multiple conformations. It is suggested that it is suppressed.
GC-MS (EI): (m / z) + = 41, 69, 108, 135, 149, 236 (M + ).

上記NMRの測定サンプルを用いて、触媒量のトリフルオロメタンスルフォン酸を添加して40℃に加熱して脱離反応を進行させて生成するオレフィンの構造を1H−及び13C−NMRで解析したところ、以下のように同定された(カッコ内はその生成モル比)。1,2−アルキルシフトによる骨格転移したデカリン型オレフィンの生成が観察された。

Figure 2011001542
Using the NMR measurement sample, the structure of the olefin produced by adding a catalytic amount of trifluoromethanesulfonic acid and heating to 40 ° C. to advance the elimination reaction was analyzed by 1 H- and 13 C-NMR. However, it was identified as follows (the molar ratio in parentheses is the production molar ratio). The production of decalin-type olefin with skeletal transition due to 1,2-alkyl shift was observed.
Figure 2011001542

[合成例2]メタクリル酸6−(6−エチルスピロ[4.5]デシル)(Monomer2)の合成

Figure 2011001542
[Synthesis Example 2] Synthesis of 6- (6-ethylspiro [4.5] decyl) methacrylate (Monomer2)
Figure 2011001542

窒素雰囲気下−8℃で撹拌しながら、金属リチウム13.16gとテトラヒドロフラン270gの混合物に、スピロ[4.5]デカン−6−オン73.21gと臭化エチル103.3gとテトラヒドロフラン500gの混合物を0℃以下を保ちながら滴下した。氷冷下飽和塩化アンモニウム水溶液を加えて反応を停止した。通常の抽出・洗浄・乾燥の後処理操作の後、減圧蒸留して目的物6−エチルスピロ[4.5]デカン−6−オール71.1g(収率81%)を得た。   While stirring at −8 ° C. under a nitrogen atmosphere, a mixture of 13.16 g of metallic lithium and 270 g of tetrahydrofuran was mixed with 73.21 g of spiro [4.5] decan-6-one, 103.3 g of ethyl bromide, and 500 g of tetrahydrofuran. The solution was added dropwise while maintaining the temperature at 0 ° C. or lower. Saturated aqueous ammonium chloride solution was added under ice cooling to stop the reaction. After ordinary post-treatment operations such as extraction, washing and drying, distillation under reduced pressure gave 71.1 g (yield 81%) of the desired product 6-ethylspiro [4.5] decan-6-ol.

6−エチルスピロ[4.5]デカン−6−オール
無色液体
沸点:68℃/16Pa
IR(film):ν=3613,3481,2938,2863,1456,1370,1335,1270,1152,1135,1111,1027,1000,972,957,897,854,799,776cm-1
1H−NMR(600MHz in DMSO−d6):δ=0.78(3H,t,J=7.3Hz),1.60−1.12(1H,m),1.15−1.67(16H,m),1.85(1H,dt様,7,13Hz),3.64(1H,OH,s)ppm。
13C−NMR(150MHz in DMSO−d6):δ=27.30,21.69,22.10,25.12,25.51,25.78,31.63(br),31.90,33.40,35.02,50.67,73.28ppm。
GC−MS(EI):(m/z)+=67,85,108,121,135,153,164,182(M+)。
6-Ethylspiro [4.5] decan-6-ol Colorless liquid Boiling point: 68 ° C / 16Pa
IR (film): ν = 3613, 3481, 2938, 2863, 1456, 1370, 1335, 1270, 1152, 1135, 1111, 1027, 1000, 972, 957, 897, 854, 799, 776 cm −1 .
1 H-NMR (600 MHz in DMSO-d 6 ): δ = 0.78 (3H, t, J = 7.3 Hz), 1.60-1.12 (1H, m), 1.15-1.67 (16H, m), 1.85 (1H, dt-like, 7, 13 Hz), 3.64 (1H, OH, s) ppm.
13 C-NMR (150 MHz in DMSO-d 6 ): δ = 27.30, 21.69, 22.10, 25.12, 25.51, 25.78, 31.63 (br), 31.90, 33.40, 35.02, 50.67, 73.28 ppm.
GC-MS (EI): (m / z) <+> = 67, 85, 108, 121, 135, 153, 164, 182 (M <+> ).

窒素雰囲気下室温で撹拌しながら、6−エチルスピロ[4.5]デカン−6−オール80.0gとテトラヒドロフラン300gの混合物に2.64M n−ブチルリチウム−n−ヘキサン溶液172mlを滴下した。50−60℃で2時間撹拌した後、10℃以下に冷却した。塩化メタクリロイル55gとテトラヒドロフラン220mlの混合物を滴下し、室温で終夜撹拌した。氷冷下飽和塩化アンモニウム水溶液を加えて反応を停止した。通常の抽出・洗浄・乾燥の後処理操作の後、減圧蒸留して目的物メタクリル酸6−(6−エチルスピロ[4.5]デシル)80.2g(収率73%)を得た。   While stirring at room temperature under a nitrogen atmosphere, 172 ml of a 2.64M n-butyllithium-n-hexane solution was added dropwise to a mixture of 80.0 g of 6-ethylspiro [4.5] decan-6-ol and 300 g of tetrahydrofuran. After stirring at 50-60 ° C for 2 hours, the mixture was cooled to 10 ° C or lower. A mixture of 55 g of methacryloyl chloride and 220 ml of tetrahydrofuran was added dropwise and stirred overnight at room temperature. Saturated aqueous ammonium chloride solution was added under ice cooling to stop the reaction. After normal post-treatment operations such as extraction, washing and drying, distillation under reduced pressure yielded 80.2 g (yield 73%) of the desired product 6- (6-ethylspiro [4.5] decyl) methacrylate.

メタクリル酸6−(6−エチルスピロ[4.5]デシル)
無色液体
沸点:83℃/20Pa
IR(film):ν=2939,2865,1713,1637,1451,1398,1377,1326,1298,1182,1144,1102,1035,1007,934,923,891,874,813cm-1
1H−NMR(600MHz in DMSO−d6):δ=0.89(3H,t,J=7.3Hz),1.26−1.32(2H,m),1.34−1.44(5H,m),1.46−1.64(6H,m),1.67−1.75(1H,m),1.84−2.00(3H,m),1.85(3H,br.s),2.20−2.26(1H,m),5.58(1H,br.s),5.94(1H,br.s)ppm。
13C−NMR(150MHz in DMSO−d6):δ=9.57,18.30,21.16,21.46,25.06,25.43,26.52,30.60,33.00(br),34.08(br),35.33,51.27,88.93,124.38,137.59,165.61ppm。
GC−MS(EI):(m/z)+=41,69,108,135,163,221,250(M+)。
Methacrylic acid 6- (6-ethylspiro [4.5] decyl)
Colorless liquid Boiling point: 83 ° C / 20Pa
IR (film): ν = 2939, 2865, 1713, 1637, 1451, 1398, 1377, 1326, 1298, 1182, 1144, 1102, 1035, 1007, 934, 923, 891, 874, 813 cm −1 .
1 H-NMR (600 MHz in DMSO-d 6 ): δ = 0.89 (3H, t, J = 7.3 Hz), 1.26-1.32 (2H, m), 1.34-1.44 (5H, m), 1.46-1.64 (6H, m), 1.67-1.75 (1H, m), 1.84-2.00 (3H, m), 1.85 (3H , Br.s), 2.20-2.26 (1H, m), 5.58 (1H, br.s), 5.94 (1H, br.s) ppm.
13 C-NMR (150 MHz in DMSO-d 6 ): δ = 9.57, 18.30, 21.16, 21.46, 25.06, 25.43, 26.52, 30.60, 33.00. (Br), 34.08 (br), 35.33, 51.27, 88.93, 124.38, 133.59, 165.61 ppm.
GC-MS (EI): (m / z) + = 41, 69, 108, 135, 163, 221, 250 (M + ).

上述の合成例1と同様にして、脱離により生成するオレフィンの構造を解析したところ、以下のように同定された(カッコ内はその生成モル比)。

Figure 2011001542
When the structure of the olefin generated by elimination was analyzed in the same manner as in Synthesis Example 1 above, the structure was identified as follows (the generation molar ratio in parentheses).
Figure 2011001542

[合成例3]メタクリル酸1−(1−メチルスピロ[4.4]ノニル)(Monomer3)の合成

Figure 2011001542
[Synthesis Example 3] Synthesis of 1- (1-methylspiro [4.4] nonyl) methacrylate (Monomer3)
Figure 2011001542

窒素雰囲気下40℃で撹拌しながら、塩化メチルマグネシウム−テトラヒドロフラン溶液1.6mol(金属マグネシウム39gとテトラヒドロフラン1,300mlとクロロメタンから調製した)に、トルエン1,300ml、次いでスピロ[4.4]ノナン−1−オン(このものはシクロペンタノンから文献:A. P. Krapcho, Synthesis, 1974, p.383とその引用文献と類似の方法で合成した)111gとトルエン1,300mlの混合物を滴下した。反応混合物を70℃で1.5時間撹拌した後、室温に戻し、20%塩酸を加えて反応を停止した。通常の抽出・洗浄・乾燥の後処理操作の後、減圧蒸留して目的物1−メチルスピロ[4.4]ノナン−1−オール103g(収率83%)を得た。   While stirring at 40 ° C. under a nitrogen atmosphere, 1.6 mol of a methylmagnesium chloride-tetrahydrofuran solution (prepared from 39 g of metal magnesium, 1,300 ml of tetrahydrofuran and chloromethane), 1,300 ml of toluene, and then spiro [4.4] nonane. -1-one (this was synthesized from cyclopentanone in the literature: AP Krapcho, Synthesis, 1974, p.383 and a method similar to the cited document) and a mixture of 1,300 ml of toluene was dropped. . The reaction mixture was stirred at 70 ° C. for 1.5 hours, then returned to room temperature, and 20% hydrochloric acid was added to stop the reaction. After ordinary post-treatment operations such as extraction, washing and drying, distillation under reduced pressure was performed to obtain 103 g (yield 83%) of the target product 1-methylspiro [4.4] nonan-1-ol.

1−メチルスピロ[4.4]ノナン−1−オール
無色液体
沸点:57℃/180Pa
IR(film):ν=3446,2954,2869,1452,1375,1306,1232,1206,1122,1072,1054,1002,969,947,934,906,853cm-1
1H−NMR(600MHz in DMSO−d6):δ=1.05(3H,s),1.10−1.23(2H,m),1.35−1.75(12H,m),3.94(1H,OH,s)ppm。
13C−NMR(150MHz in DMSO−d6):δ=18.68,22.94,24.62,24.96,31.75,34.02,37.18,39.09,56.03,79.47ppm。
1-methylspiro [4.4] nonan-1-ol colorless liquid Boiling point: 57 ° C./180 Pa
IR (film): ν = 3446, 2954, 2869, 1452, 1375, 1306, 1232, 1206, 1122, 1072, 1054, 1002, 969, 947, 934, 906, 853 cm −1 .
1 H-NMR (600 MHz in DMSO-d 6 ): δ = 1.05 (3H, s), 1.10-1.23 (2H, m), 1.35-1.75 (12H, m), 3.94 (1H, OH, s) ppm.
13 C-NMR (150 MHz in DMSO-d 6 ): δ = 18.68, 22.94, 24.62, 24.96, 31.75, 34.02, 37.18, 39.09, 56.03 79.47 ppm.

窒素雰囲気下40℃で撹拌しながら、1−メチルスピロ[4.4]ノナン−1−オール88g、トリエチルアミン114g、4−ジメチルアミノピリジン6.9g、アセトニトリル300mlの混合物に塩化メタクリロイル88gとアセトニトリル200mlの混合物を滴下した。50℃で終夜撹拌した後室温に戻し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加えて反応を停止した。通常の抽出・洗浄・乾燥の後処理操作の後、減圧蒸留して目的物メタクリル酸1−(1−メチルスピロ[4.4]ノニル)105g(収率84%)を得た。   A mixture of 88 g of methacryloyl chloride and 200 ml of acetonitrile in a mixture of 88 g of 1-methylspiro [4.4] nonan-1-ol, 114 g of triethylamine, 6.9 g of 4-dimethylaminopyridine and 300 ml of acetonitrile with stirring at 40 ° C. in a nitrogen atmosphere. Was dripped. After stirring at 50 ° C. overnight, the temperature was returned to room temperature, and a saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution was added to stop the reaction. After the usual post-treatment operations for extraction, washing and drying, distillation under reduced pressure yielded 105 g (yield 84%) of the desired product 1- (1-methylspiro [4.4] nonyl) methacrylate.

メタクリル酸1−(1−メチルスピロ[4.4]ノニル)
無色液体
沸点:61℃/20Pa
IR(film):ν=2955,2872,1713,1637,1469,1448,1400,1331,1304,1268,1169,1144,1117,1076,1051,1007,934,901,870,814cm-1
1H−NMR(600MHz in DMSO−d6):δ=1.23−1.28(1H,m),1.35−1.40(1H,m),1.40(3H,s),1.48−1.66(9H,m),1.76−1.82(1H,m),1.82(3H,br.s),1.86−1.92(1H,m),2.22−2.29(1H,m),5.56(1H,quint様,J=1.5Hz),5.91(1H,q,J=0.9Hz)ppm。
13C−NMR(150MHz in DMSO−d6):δ=18.05,18.09,18.58,24.57,24.69,32.19,33.31,34.41,36.15,57.02,91.51,124.51,137.48,165.71ppm。
GC−MS(EI):(m/z)+=41,69,95,135,153,222(M+)。
Methacrylic acid 1- (1-methylspiro [4.4] nonyl)
Colorless liquid Boiling point: 61 ° C / 20Pa
IR (film): ν = 2955,2872,1713,1637,1469,1448,1400,1331,1304,1268,1169,1144,1117,1076,1051,1007,934,901,870,814 cm −1 .
1 H-NMR (600 MHz in DMSO-d 6 ): δ = 1.3-1.28 (1H, m), 1.35-1.40 (1H, m), 1.40 (3H, s), 1.48-1.66 (9H, m), 1.76-1.82 (1H, m), 1.82 (3H, br.s), 1.86-1.92 (1H, m), 2.22-2.29 (1H, m), 5.56 (1H, quint-like, J = 1.5 Hz), 5.91 (1H, q, J = 0.9 Hz) ppm.
13 C-NMR (150 MHz in DMSO-d 6 ): δ = 18.05, 18.09, 18.58, 24.57, 24.69, 32.19, 33.31, 34.41, 36.15. 57.02, 91.51, 124.51, 137.48, 165.71 ppm.
GC-MS (EI): (m / z) <+> = 41, 69, 95, 135, 153, 222 (M <+> ).

上述の合成例1と同様にして、脱離により生成するオレフィンの構造を解析したところ、以下のように同定された(カッコ内はその生成モル比)。

Figure 2011001542
When the structure of the olefin generated by elimination was analyzed in the same manner as in Synthesis Example 1 above, the structure was identified as follows (the generation molar ratio in parentheses).
Figure 2011001542

[合成例4]メタクリル酸1−(1−エチルスピロ[4.4]ノニル)(Monomer4)の合成

Figure 2011001542
[Synthesis Example 4] Synthesis of 1- (1-ethylspiro [4.4] nonyl) methacrylate (Monomer4)
Figure 2011001542

窒素雰囲気下−10℃〜0℃で撹拌しながら、金属リチウム13.01gとテトラヒドロフラン340mlの混合物に、スピロ[4.4]ノナン−1−オン86.4gと臭化エチル102.2gとテトラヒドロフラン560mlの混合物を0℃以下を保ちながら滴下した。室温で終夜撹拌した後、氷冷し、飽和塩化アンモニウム水溶液を加えて反応を停止した。通常の抽出・洗浄・乾燥の後処理操作の後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製して、出発原料のスピロ[4.4]ノナン−1−オン53gと目的物1−エチルスピロ[4.4]ノナン−1−オール34.3g(消費した原料から収率84%)を得た。   While stirring at −10 ° C. to 0 ° C. under a nitrogen atmosphere, a mixture of 13.01 g of metallic lithium and 340 ml of tetrahydrofuran was added to 86.4 g of spiro [4.4] nonan-1-one, 102.2 g of ethyl bromide and 560 ml of tetrahydrofuran. Was added dropwise while maintaining the temperature at 0 ° C. or lower. After stirring overnight at room temperature, the reaction was stopped by cooling with ice and adding a saturated aqueous ammonium chloride solution. After the usual post-treatment operations of extraction, washing, and drying, the product is purified by silica gel column chromatography to obtain 53 g of the starting material spiro [4.4] nonan-1-one and the target product 1-ethylspiro [4.4] nonane. 34.3 g of -1-ol was obtained (yield 84% from the consumed raw material).

1−エチルスピロ[4.4]ノナン−1−オール
無色液体
IR(film):ν=3484,2955,2870,1462,1450,1376,1311,1266,1199,1128,1076,1040,1028,1009,995,971,943,920,896,866cm-1
1H−NMR(600MHz in DMSO−d6):δ=0.87(3H,t,J=7.3Hz),1.17−1.12(1H,m),1.19−1.25(1H,m),1.35(2H,q,J=7.3Hz),1.35−1.65(10H,m),1.65−1.74(2H,m),3.68(1H,OH,s)ppm。
13C−NMR(150MHz in DMSO−d6):δ=8.64,18.71,24.45,25.01,27.08,31.96,33.64,35.17,37.64,56.86,81.87ppm。
GC−MS(EI):(m/z)+=67,85,121,139,150,168(M+)。
1-ethylspiro [4.4] nonan-1-ol colorless liquid IR (film): ν = 3484, 2955, 2870, 1462, 1450, 1376, 1311, 1266, 1199, 1128, 1076, 1040, 1028, 1009, 995,971,943,920,896,866 cm < -1 >.
1 H-NMR (600 MHz in DMSO-d 6 ): δ = 0.87 (3H, t, J = 7.3 Hz), 1.117-1.12 (1H, m), 1.19-1.25 (1H, m), 1.35 (2H, q, J = 7.3 Hz), 1.35-1.65 (10H, m), 1.65-1.74 (2H, m), 3.68 (1H, OH, s) ppm.
13 C-NMR (150 MHz in DMSO-d 6 ): δ = 8.64, 18.71, 24.45, 25.01, 27.08, 31.96, 33.64, 35.17, 37.64. 56.86, 81.87 ppm.
GC-MS (EI): (m / z) <+> = 67, 85, 121, 139, 150, 168 (M <+> ).

窒素雰囲気下40℃で撹拌しながら、1−エチルスピロ[4.4]ノナン−1−オール19.9g、トリエチルアミン24g、4−ジメチルアミノピリジン1.44g、アセトニトリル50mlの混合物に塩化メタクリロイル21gとアセトニトリル20mlの混合物を滴下した。50℃で終夜撹拌した後室温に戻し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加えて反応を停止した。通常の抽出・洗浄・乾燥の後処理操作の後、減圧蒸留して目的物メタクリル酸1−(1−エチルスピロ[4.4]ノニル)21.2g(収率76%)を得た。   While stirring at 40 ° C. under a nitrogen atmosphere, 21 g of methacryloyl chloride and 20 ml of acetonitrile were added to a mixture of 19.9 g of 1-ethylspiro [4.4] nonan-1-ol, 24 g of triethylamine, 1.44 g of 4-dimethylaminopyridine, and 50 ml of acetonitrile. Was added dropwise. After stirring at 50 ° C. overnight, the temperature was returned to room temperature, and a saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution was added to stop the reaction. After ordinary post-treatment operations such as extraction, washing and drying, distillation under reduced pressure yielded 21.2 g (yield 76%) of the desired product 1- (1-ethylspiro [4.4] nonyl) methacrylate.

メタクリル酸1−(1−エチルスピロ[4.4]ノニル)
無色液体
沸点:68℃/10.6Pa
IR(film):ν=2955,2873,1713,1451,1328,1301,1169,1116,935,814cm-1
1H−NMR(600MHz in DMSO−d6):δ=0.82(3H,t,J=7.3Hz),1.21−1.29(1H,m),1.32−1.40(1H,m),1.49−1.66(9H,m)1.76−1.83(1H,m),1.84(3H,br.s),1.84−1.92(2H,m),2.40−2.12(1H,m),2.30−2.36(1H,m)5.56(1H,quint様,J=1.5Hz),5.93(1H,s様)ppm。
13C−NMR(150MHz in DMSO−d6):δ=8.97,18.11,18.75,23.83,24.20,25.13,33.08,33.40,34.66,37.80,57.53,94.65,124.40,137.37,165.59ppm。
GC−MS(EI):(m/z)+=41,69,95,121,149,167,179,207,236(M+)。
Methacrylic acid 1- (1-ethylspiro [4.4] nonyl)
Colorless liquid Boiling point: 68 ° C / 10.6Pa
IR (film): ν = 2955, 2873, 1713, 1451, 1328, 1301, 1169, 1116, 935, 814 cm −1 .
1 H-NMR (600 MHz in DMSO-d 6 ): δ = 0.82 (3H, t, J = 7.3 Hz), 1.21-1.29 (1H, m), 1.32-1.40 (1H, m), 1.49-1.66 (9H, m) 1.76-1.83 (1H, m), 1.84 (3H, br.s), 1.84-1.92 ( 2H, m), 2.40-2.12 (1H, m), 2.30-2.36 (1H, m) 5.56 (1H, quint-like, J = 1.5 Hz), 5.93 ( 1H, s-like) ppm.
13 C-NMR (150 MHz in DMSO-d 6 ): δ = 8.97, 18.11, 18.75, 23.83, 24.20, 25.13, 33.08, 33.40, 34.66 37.80, 57.53, 94.65, 124.40, 137.37, 165.59 ppm.
GC-MS (EI): (m / z) + = 41, 69, 95, 121, 149, 167, 179, 207, 236 (M + ).

[合成例5]メタクリル酸1−(1−メチルスピロ[4.5]デシル)(Monomer5)の合成

Figure 2011001542
Synthesis Example 5 Synthesis of 1- (1-methylspiro [4.5] decyl) methacrylate (Monomer 5)
Figure 2011001542

窒素雰囲気下40℃で撹拌しながら、塩化メチルマグネシウム−テトラヒドロフラン溶液0.95mol(金属マグネシウム23gとテトラヒドロフラン500mlとクロロメタンから調製した)に、トルエン500ml、次いでスピロ[4.5]デカン−1−オン(このものはシクロペンタノンから文献:A. P. Krapcho, Synthesis, 1974, p.383とその引用文献と類似の方法で合成した)73gとトルエン1,300mlの混合物を滴下した。反応混合物を70℃で終夜撹拌した後、室温に戻し、飽和塩化アンモニウム水溶液を加えて反応を停止した。通常の抽出・洗浄・乾燥の後処理操作の後、減圧蒸留して目的物1−メチルスピロ[4.5]デカン−1−オール50.2g(収率63%)を得た。   While stirring at 40 ° C. under a nitrogen atmosphere, 0.95 mol of a methylmagnesium chloride-tetrahydrofuran solution (prepared from 23 g of metal magnesium, 500 ml of tetrahydrofuran and chloromethane), 500 ml of toluene and then spiro [4.5] decan-1-one (This was synthesized from cyclopentanone by a method similar to the literature: AP Krapcho, Synthesis, 1974, p.383 and the cited document) and a mixture of 73 g and 1,300 ml of toluene was added dropwise. The reaction mixture was stirred at 70 ° C. overnight, then returned to room temperature, and a saturated aqueous ammonium chloride solution was added to stop the reaction. After the usual post-treatment operations for extraction, washing and drying, distillation was performed under reduced pressure to obtain 50.2 g (yield 63%) of the target product 1-methylspiro [4.5] decan-1-ol.

1−メチルスピロ[4.5]デカン−1−オール
無色液体
沸点:68℃/146Pa
IR(D−ATR):ν=3446,2925,2853,1450,1375,1235,1142,1120,1089,1050,924,899,841cm-1
1H−NMR(600MHz in DMSO−d6):δ=0.97−1.63(19H,m),3.82(1H,OH,s)ppm。
13C−NMR(150MHz in DMSO−d6):δ=18.70,22.11,22.56,23.07,26.15,29.95,31.14,31.28,38.30,47.20,80.55ppm。
GC−MS(EI):(m/z)+=43,71,94,108,121,135,153,168(M+)。
1-methylspiro [4.5] decan-1-ol colorless liquid Boiling point: 68 ° C./146 Pa
IR (D-ATR): ν = 3446, 2925, 2853, 1450, 1375, 1235, 1142, 1120, 1089, 1050, 924, 899, 841 cm −1 .
1 H-NMR (600 MHz in DMSO-d 6 ): δ = 0.97-1.63 (19H, m), 3.82 (1H, OH, s) ppm.
13 C-NMR (150 MHz in DMSO-d 6 ): δ = 18.70, 22.21, 25.56, 23.07, 26.15, 29.95, 31.14, 31.28, 38.30 47.20, 80.55 ppm.
GC-MS (EI): (m / z) + = 43, 71, 94, 108, 121, 135, 153, 168 (M + ).

窒素雰囲気下40℃で撹拌しながら、1−メチルスピロ[4.5]デカン−1−オール37g、トリエチルアミン43.8g、4−ジメチルアミノピリジン2.6g、アセトニトリル100mlの混合物に塩化メタクリロイル34.5gとアセトニトリル50mlの混合物を滴下した。50℃で終夜撹拌した後室温に戻し、5%塩酸を加えて反応を停止した。通常の抽出・洗浄・乾燥の後処理操作の後、減圧蒸留して目的物メタクリル酸1−(1−メチルスピロ[4.5]デシル)47.4g(収率94%)を得た。   While stirring at 40 ° C. under a nitrogen atmosphere, 34.5 g of methacryloyl chloride was added to a mixture of 37 g of 1-methylspiro [4.5] decan-1-ol, 43.8 g of triethylamine, 2.6 g of 4-dimethylaminopyridine, and 100 ml of acetonitrile. A mixture of 50 ml of acetonitrile was added dropwise. The mixture was stirred at 50 ° C. overnight, then returned to room temperature, and 5% hydrochloric acid was added to stop the reaction. After normal post-treatment operations such as extraction, washing and drying, distillation under reduced pressure yielded 47.4 g (yield 94%) of the desired product 1- (1-methylspiro [4.5] decyl) methacrylate.

メタクリル酸1−(1−メチルスピロ[4.5]デシル)
無色液体
沸点:68℃/13Pa
IR(D−ATR):ν=2927,2856,1709,1637,1449,1376,1328,1303,1169,1148,1135,932,812cm-1
1H−NMR(600MHz in DMSO−d6):δ=1.02−1.11(1H,m),1.16−1.38(5H,m),1.38(3H,s),1.48−1.63(7H,m),1.65−1.72(1H,m),1.83(3H,br.s),1.84−1.91(1H,m),2.30−2.36(1H,m),5.56(1H,t様,J=1.8Hz),5.91(1H,s様)ppm。
13C−NMR(150MHz in DMSO−d6):δ=17.24,18.19,18.43,22.29,22.73,25.89,29.71,30.07,30.36,33.18,48.84,92.77,124.52,137.66,165.69ppm。
GC−MS(EI):(m/z)+=41,69,107,149,167,236(M+)。
Methacrylic acid 1- (1-methylspiro [4.5] decyl)
Colorless liquid Boiling point: 68 ° C / 13Pa
IR (D-ATR): v = 2927, 2856, 1709, 1637, 1449, 1376, 1328, 1303, 1169, 1148, 1135, 932, 812 cm −1 .
1 H-NMR (600 MHz in DMSO-d 6 ): δ = 1.02-1.11 (1H, m), 1.16-1.38 (5H, m), 1.38 (3H, s), 1.48-1.63 (7H, m), 1.65-1.72 (1H, m), 1.83 (3H, br.s), 1.84-1.91 (1H, m), 2.30-2.36 (1H, m), 5.56 (1H, t-like, J = 1.8 Hz), 5.91 (1H, s-like) ppm.
13 C-NMR (150 MHz in DMSO-d 6 ): δ = 17.24, 18.19, 18.43, 22.29, 22.73, 25.89, 29.71, 30.07, 30.36 33.18, 48.84, 92.77, 124.52, 137.66, 165.69 ppm.
GC-MS (EI): (m / z) + = 41, 69, 107, 149, 167, 236 (M + ).

[合成例6]メタクリル酸(1’−エチル−5−ノルボルナン−2−スピロ−1’−シクロペンタン−2’−イル)(Monomer6)の合成

Figure 2011001542
[Synthesis Example 6] Synthesis of methacrylic acid (1'-ethyl-5-norbornane-2-spiro-1'-cyclopentane-2'-yl) (Monomer 6)
Figure 2011001542

2−ジメチルアミノシクロペンタノン63gとシクロペンタジエン40gの混合物を油浴110℃で12時間加熱還流した。反応混合物を蒸留した沸点67℃/80Pa以下の画分をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製して目的物exo−5−ノルボルネン−2−スピロ−1’−シクロペンタン−2’−オン25.7g(収率39%)と少量の異性体endo−5−ノルボルネン−2−スピロ−1’−シクロペンタン−2’−オンを得た。   A mixture of 63 g of 2-dimethylaminocyclopentanone and 40 g of cyclopentadiene was heated to reflux in an oil bath at 110 ° C. for 12 hours. The fraction obtained by distilling the reaction mixture and having a boiling point of 67 ° C./80 Pa or less was purified by silica gel column chromatography to obtain 25.7 g of the desired product exo-5-norbornene-2-spiro-1′-cyclopentane-2′-one (yield). Yield 39%) and a small amount of the isomer endo-5-norbornene-2-spiro-1′-cyclopentan-2′-one.

exo−5−ノルボルネン−2−スピロ−1’−シクロペンタン−2’−オン
無色液体
IR(film):ν=2962,2872,1727,1335,1159,933cm-1
1H−NMR(400MHz in CDCl3):δ=0.85(1H,dd,J=2.9,11.2Hz)1.24−1.31(1H,m),1.50−1.66(1H,m),1.70−1.95(4H,m),2.01(1H,dd,J=3.6,11.5Hz),2.14−2.42(2H,m),2.70(br.s),2.87(br.s),6.12(1H,dd,J=2.9,5.9Hz),6.26(1H,dd,J=2.9,5.4Hz)ppm。
exo-5-norbornene-2-spiro-1′-cyclopentane-2′-one colorless liquid IR (film): ν = 2962, 2872, 1727, 1335, 1159, 933 cm −1 .
1 H-NMR (400 MHz in CDCl 3 ): δ = 0.85 (1H, dd, J = 2.9, 11.2 Hz) 1.24-1.31 (1H, m), 1.50-1. 66 (1H, m), 1.70-1.95 (4H, m), 2.01 (1H, dd, J = 3.6, 11.5 Hz), 2.14-2.42 (2H, m ), 2.70 (br.s), 2.87 (br.s), 6.12 (1H, dd, J = 2.9, 5.9 Hz), 6.26 (1H, dd, J = 2) .9, 5.4 Hz) ppm.

endo−5−ノルボルネン−2−スピロ−1’−シクロペンタン−2’−オン
無色液体
IR(film):ν=2962,2872,1731,1335,1166,1012cm-1
1H−NMR(400MHz in CDCl3):δ=1.42−2.38(10H,m),2.76(br.s),2.86(br.s),5.85(1H,dd,J=2.9,5.4Hz),6.24(1H,dd,J=2.9,5.4Hz)ppm。
endo-5-norbornene-2-spiro-1′-cyclopentane-2′-one colorless liquid IR (film): ν = 2962, 2872, 1731, 1335, 1166, 1012 cm −1 .
1 H-NMR (400 MHz in CDCl 3 ): δ = 1.4-2.38 (10H, m), 2.76 (br.s), 2.86 (br.s), 5.85 (1H, dd, J = 2.9, 5.4 Hz), 6.24 (1H, dd, J = 2.9, 5.4 Hz) ppm.

exo−5−ノルボルネン−2−スピロ−1’−シクロペンタン−2’−オン25.5g、テトラヒドロフラン70ml、5%パラジウム−炭素触媒量の混合物に15kg/cm2で水素添加した。触媒を濾別して減圧濃縮して目的物exo−ノルボルナン−2−スピロ−1’−シクロペンタン−2’−オン25.8g(定量的収率)を得た。 Hydrogenation was carried out at a rate of 15 kg / cm 2 to a mixture of 25.5 g of exo-5-norbornene-2-spiro-1′-cyclopentane-2′-one, 70 ml of tetrahydrofuran, and 5% palladium-carbon catalyst amount. The catalyst was filtered off and concentrated under reduced pressure to obtain 25.8 g (quantitative yield) of the desired product exo-norbornane-2-spiro-1′-cyclopentane-2′-one.

exo−ノルボルナン−2−スピロ−1’−シクロペンタン−2’−オン
無色液体
IR(film):ν=2951,2872,1732,1317,1155,1041cm-1
1H−NMR(400MHz in CDCl3):δ=0.91(1H,dd,J=2.9,11.7Hz),1.05−1.22(2H,m),1.32−1.65(3H,m),1.67−2.35(10H,m)ppm。
exo-norbornane-2-spiro-1′-cyclopentane-2′-one colorless liquid IR (film): ν = 2951,2872, 1732,1317,1155,1041 cm −1 .
1 H-NMR (400 MHz in CDCl 3 ): δ = 0.91 (1H, dd, J = 2.9, 11.7 Hz), 1.05-1.22 (2H, m), 1.32-1 .65 (3H, m), 1.67-2.35 (10H, m) ppm.

窒素雰囲気下−35℃で撹拌しながら、金属リチウム3.2gとテトラヒドロフラン150mlの混合物に、exo−5−ノルボルナン−2−スピロ−1’−シクロペンタン−2’−オン26g(但し、exoはノルボルナン環に対するケトンの相対的立体位置を表す。このものは2−ジメチルアミノシクロペンタノンとシクロペンタジエンとのDiels−Alder付加体を水素添加して合成した)と臭化エチル32.8gの混合物を0℃以下を保ちながら滴下した。5℃で終夜撹拌した後、氷冷し、飽和塩化アンモニウム水溶液を加えて反応を停止した。通常の抽出・洗浄・乾燥の後処理操作の後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製して、目的物1’−エチル−5−ノルボルナン−2−スピロ−1’−シクロペンタン−2’−オール20.8g(収率68%)を得た。   While stirring at −35 ° C. under a nitrogen atmosphere, 26 g of exo-5-norbornane-2-spiro-1′-cyclopentane-2′-one (where exo represents norbornane) was added to a mixture of 3.2 g of metallic lithium and 150 ml of tetrahydrofuran. This represents the relative steric position of the ketone with respect to the ring, which was synthesized by hydrogenating the Diels-Alder adduct of 2-dimethylaminocyclopentanone and cyclopentadiene) and a mixture of 32.8 g of ethyl bromide. The solution was added dropwise while keeping the temperature below ℃. After stirring overnight at 5 ° C., the mixture was cooled with ice, and a saturated aqueous ammonium chloride solution was added to stop the reaction. After normal post-treatment operations such as extraction, washing and drying, the product is purified by silica gel column chromatography to obtain the target product 1′-ethyl-5-norbornane-2-spiro-1′-cyclopentane-2′-ol. 8 g (68% yield) was obtained.

exo−1’−エチル−5−ノルボルナン−2−スピロ−1’−シクロペンタン−2’−オール(ジアステレオマー混合物)
無色液体
IR(film):ν=3479,2949,2870,1458,1296,1130,1105,968,887cm-1
1H−NMR(400MHz in CDCl3):δ=0.81−0.90(1H,m),0.93−1.00(3H,m),1.08−1.21(3H,m),1.24−1.43(2.3H,m),1.44−1.65(9.5H,m),1.64−1.73(1H,m),1.80−1.87(0.3H,m),1.96−2.06(1H,m),2.17−2.22(1.7H,m)ppm(H数は0.93−1.00に現れる二つの異性体のCH3のシグナルの合計積分値を3Hにした場合のおよその相対値)。
exo-1'-ethyl-5-norbornane-2-spiro-1'-cyclopentane-2'-ol (mixture of diastereomers)
Colorless liquid IR (film): ν = 3479, 2949, 2870, 1458, 1296, 1130, 1105, 968, 887 cm −1 .
1 H-NMR (400 MHz in CDCl 3 ): δ = 0.81-0.90 (1H, m), 0.93-1.00 (3H, m), 1.08-1.21 (3H, m ), 1.24-1.43 (2.3 H, m), 1.44-1.65 (9.5 H, m), 1.64-1.73 (1 H, m), 1.80-1 .87 (0.3H, m), 1.96-2.06 (1H, m), 2.17-2.22 (1.7H, m) ppm (H number is 0.93-1.00) (Approximate relative value when the total integrated value of the CH 3 signals of the two isomers appearing is 3H).

窒素雰囲気下5℃で撹拌しながら、exo−1’−エチル−5−ノルボルナン−2−スピロ−1’−シクロペンタン−2’−オール(ジアステレオマー混合物)13.8g、塩化メタクリロイル13ml、4−ジメチルアミノピリジン触媒量、塩化メチレン120mlの混合物にトリエチルアミン21mlを滴下した。室温で終夜撹拌し、飽和塩化アンモニウムを加えて反応を停止した。通常の抽出・洗浄・乾燥の後処理操作の後、減圧濃縮して目的物メタクリル酸exo−(1’−エチル−5−ノルボルナン−2−スピロ−1’−シクロペンタン−2’−イル)を得た。   While stirring at 5 ° C. under a nitrogen atmosphere, 13.8 g of exo-1′-ethyl-5-norbornane-2-spiro-1′-cyclopentane-2′-ol (diastereomer mixture), 13 ml of methacryloyl chloride, 4 -21 ml of triethylamine was added dropwise to a mixture of 120 ml of dimethylaminopyridine catalyst and 120 ml of methylene chloride. The mixture was stirred overnight at room temperature and quenched with saturated ammonium chloride. After ordinary post-treatment operations such as extraction, washing and drying, the product is concentrated under reduced pressure to give the target product exo- (1′-ethyl-5-norbornane-2-spiro-1′-cyclopentane-2′-yl). Obtained.

[合成例7]メタクリル酸6−メチル−6−ジスピロ[4.1.4.3]テトラデシル(Monomer7)の合成

Figure 2011001542
Synthesis Example 7 Synthesis of 6-methyl-6-dispiro [4.1.4.3] tetradecyl methacrylate (Monomer 7)
Figure 2011001542

窒素雰囲気下50℃で撹拌しながら、塩化メチルマグネシウム−テトラヒドロフラン溶液0.43mol(金属マグネシウム10.45gとテトラヒドロフラン150mlとクロロメタンから調製した)にジスピロ[4.1.4.3]テトラデカン−6−オン(このものはスピロ[4.5]デカン−6−オンから文献:A. P. Krapcho, Synthesis, 1974, p.383とその引用文献と類似の方法で合成した)44.3gとテトラヒドロフラン50mlの混合物を60℃以下で滴下した。室温まで冷却した後、飽和塩化アンモニウム水溶液を加えて反応を停止した。通常の抽出・洗浄・乾燥の後処理操作の後、減圧蒸留して目的物6−メチルジスピロ[4.1.4.3]テトラデカン−6−オール46.3g(収率97%)を得た。   While stirring at 50 ° C. in a nitrogen atmosphere, 0.43 mol of a methylmagnesium chloride-tetrahydrofuran solution (prepared from 10.45 g of magnesium metal, 150 ml of tetrahydrofuran and chloromethane) was added to dispiro [4.1.4.3] tetradecane-6- On (this was synthesized from spiro [4.5] decan-6-one in a manner similar to literature: AP Krapcho, Synthesis, 1974, p. 383 and references cited therein) and 43 ml of tetrahydrofuran. Was added dropwise at 60 ° C. or lower. After cooling to room temperature, a saturated aqueous ammonium chloride solution was added to stop the reaction. After the usual post-treatment operations of extraction, washing and drying, distillation under reduced pressure yielded 46.3 g (yield 97%) of the desired product 6-methyldispiro [4.1.4.3] tetradecan-6-ol.

6−メチルジスピロ[4.1.4.3]テトラデカン−6−オール
無色液体
沸点:86℃/13Pa
IR(film):ν=3625,3520,2948,2866,1444,1377,1305,1111,1090,944,902cm-1
1H−NMR(600MHz in DMSO−d6):δ=1.06(3H,s),1.14−1.23(6H,m),1.28−1.55(12H,m),1.62−1.73(2H,br),1.79−1.86(2H,m),3.72(1H,OH,s)ppm。
13C−NMR(150MHz in DMSO−d6):δ=18.69,20.09(CH3,br),23.41(2C,br),24.57(2C),30.12(2C,br),33.86(2C),34.83(2C,br),51.40(2C),74.68ppm。
GC−MS(EI):(m/z)+=43,67,93,108,122,135,162,189,204,222(M+)。
6-Methyldispiro [4.1.4.3] tetradecan-6-ol Colorless liquid Boiling point: 86 ° C./13 Pa
IR (film): ν = 3625, 3520, 2948, 2866, 1444, 1377, 1305, 1111, 1090, 944, 902 cm −1 .
1 H-NMR (600 MHz in DMSO-d 6 ): δ = 1.06 (3H, s), 1.14-1.23 (6H, m), 1.28-1.55 (12H, m), 1.62-1.73 (2H, br), 1.79-1.86 (2H, m), 3.72 (1H, OH, s) ppm.
13 C-NMR (150 MHz in DMSO-d 6 ): δ = 18.69, 20.09 (CH 3 , br), 23.41 (2C, br), 24.57 (2C), 30.12 (2C , Br), 33.86 (2C), 34.83 (2C, br), 51.40 (2C), 74.68 ppm.
GC-MS (EI): (m / z) + = 43, 67, 93, 108, 122, 135, 162, 189, 204, 222 (M + ).

窒素雰囲気下に氷冷下撹拌しながら、2.64M n−ブチルリチウム−n−ヘキサン溶液57.5mlとテトラヒドロフラン60mlの混合物に6−メチルジスピロ[4.1.4.3]テトラデカン−6−オール32.8gを20℃以下で滴下した。滴下後50℃で2時間撹拌した後、再び氷冷して、メタクリル酸ピバル酸混合酸無水物27gとテトラヒドロフラン160mlの混合物を滴下した。室温で終夜撹拌した後、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加えて反応を停止した。通常の抽出・洗浄・乾燥の後処理操作の後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製して目的物メタクリル酸6−メチル−6−ジスピロ[4.1.4.3]テトラデシル18.8g(収率44%)を得た。   While stirring under ice-cooling in a nitrogen atmosphere, a mixture of 57.5 ml of a 2.64 M n-butyllithium-n-hexane solution and 60 ml of tetrahydrofuran was added to 6-methyldispiro [4.1.4.3] tetradecan-6-ol 32. .8 g was added dropwise at 20 ° C. or lower. After dropping, the mixture was stirred at 50 ° C. for 2 hours, and then ice-cooled again, and a mixture of 27 g of methacrylic acid pivalic acid mixed acid anhydride and 160 ml of tetrahydrofuran was added dropwise. After stirring at room temperature overnight, a saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution was added to stop the reaction. After usual post-treatment operations such as extraction, washing and drying, the product was purified by silica gel column chromatography to obtain 18.8 g of the desired product 6-methyl-6-dispiro [4.1.4.3] tetradecyl methacrylate (44% yield). %).

メタクリル酸6−メチル−6−ジスピロ[4.1.4.3]テトラデシル
無色液体
IR(D−ATR):ν=2939,2866,1709,1637,1455,1385,1320,1297,1170,1145,1124,931,807cm-1
1H−NMR(600MHz in DMSO−d6):δ=1.21−1.28(2H,m),1.30−1.60(16H,m),1.60−1.68(2H,m),1.66(3H,s),1.85(3H,br.s),1.90−1.97(2H,m)5.55(1H,quint様,J=1.2Hz),5.91(1H,s様)ppm。
13C−NMR(150MHz in DMSO−d6,60℃):δ=16.52(CH3,br),18.10,18.22,23.92(4C,br),33.78(2C),33.83(2C,br),34.19(2C,br),52.38(2C),93.01,123.59,138.05,165.47ppm。
13C−NMRスペクトルにおいて室温での測定ではピークのBroadeningによるシグナルの消失(Missing Carbon)が見られたため、60℃に加温して測定した。加温下にあっても、複数の配座間の平衡が立体障害により抑制されていることによると考えられるシグナルのBroadeningが観察された。
6-methyl-6-dispiro methacrylate [4.1.4.3] tetradecyl colorless liquid IR (D-ATR): ν = 2939, 2866, 1709, 1637, 1455, 1385, 1320, 1297, 1170, 1145 1124,931,807 cm −1 .
1 H-NMR (600 MHz in DMSO-d 6 ): δ = 1.2-1.28 (2H, m), 1.30-1.60 (16H, m), 1.60-1.68 (2H) , M), 1.66 (3H, s), 1.85 (3H, br. S), 1.90-1.97 (2H, m) 5.55 (1H, quint-like, J = 1.2 Hz ), 5.91 (1H, s-like) ppm.
13 C-NMR (150 MHz in DMSO-d 6 , 60 ° C.): δ = 16.52 (CH 3 , br), 18.10, 18.22, 23.92 (4C, br), 33.78 (2C ), 33.83 (2C, br), 34.19 (2C, br), 52.38 (2C), 93.01, 123.59, 138.05, 165.47 ppm.
In the measurement at room temperature in the 13 C-NMR spectrum, since the disappearance of the signal due to the broadening of the peak (missing carbon) was observed, the measurement was performed by heating to 60 ° C. Even under warming, signal broadening, which is thought to be due to the suppression of steric hindrance to the equilibrium between the multiple conformations, was observed.

上記NMRの測定サンプルを用いて、触媒量のトリフルオロメタンスルフォン酸を添加して40℃に加熱して脱離反応を進行させて生成するオレフィンの構造を1H−及び13C−NMRで解析したところ、以下のように同定された(カッコ内はその生成モル比)。1,2−アルキルシフトによる骨格転移したデカリン型オレフィンの生成が観察された。

Figure 2011001542
Using the NMR measurement sample, the structure of the olefin produced by adding a catalytic amount of trifluoromethanesulfonic acid and heating to 40 ° C. to advance the elimination reaction was analyzed by 1 H- and 13 C-NMR. However, it was identified as follows (the molar ratio in parentheses is the production molar ratio). The production of decalin-type olefin with skeletal transition due to 1,2-alkyl shift was observed.
Figure 2011001542

[合成例8]メタクリル酸6−ジスピロ[4.1.4.3]テトラデシル(Monomer8)の合成

Figure 2011001542
Synthesis Example 8 Synthesis of 6-dispiro methacrylate [4.1.4.3] tetradecyl (Monomer 8)
Figure 2011001542

窒素雰囲気下氷水で冷却撹拌しながら、水素化ホウ素ナトリウム14.5g、メタノール145g、25%水酸化ナトリウム水溶液0.3g、水8g、テトラヒドロフラン73gの混合物にジスピロ[4.1.4.3]テトラデカン−6−オン80g、テトラヒドロフラン73gを加えた。反応混合物を室温で終夜撹拌した後、トルエン300mlを加え有機層を分取した。通常の洗浄・乾燥の後処理操作の後、減圧濃縮して目的物ジスピロ[4.1.4.3]テトラデカン−6−オール81.0g(収率99%)を得た。このものは十分な純度を有しており、これ以上精製せずに次工程に用いた。   Dispiro [4.1.4.3] tetradecane into a mixture of 14.5 g of sodium borohydride, 145 g of methanol, 0.3 g of 25% aqueous sodium hydroxide, 8 g of water and 73 g of tetrahydrofuran while stirring and cooling with ice water in a nitrogen atmosphere. -6-one 80g and tetrahydrofuran 73g were added. The reaction mixture was stirred at room temperature overnight, 300 ml of toluene was added, and the organic layer was separated. After usual washing / drying post-treatment operations, the mixture was concentrated under reduced pressure to obtain 81.0 g (yield 99%) of the desired product dispiro [4.1.4.3] tetradecan-6-ol. This product had sufficient purity and was used in the next step without further purification.

ジスピロ[4.1.4.3]テトラデカン−6−オール
無色固体
IR(D−ATR):ν=3481,2926,2861,1449,1060cm-1
1H−NMR(600MHz in DMSO−d6):δ=0.99−1.07(2H,m),1.08−1.21(4H,m),1.25−1.35(2H,m),1.38−1.57(10H,m),1.57−1.63(2H,m),1.70−1.79(2H,m),3.11(1H,d,J=5.9Hz)3.39(1H,OH,d,J=5.9Hz)ppm。
13C−NMR(150MHz in DMSO−d6):δ=19.55,23.96(2C),24.93(2C),30.19(2C),36.14(2C),38.06(2C),47.98,77.92(2C)ppm。
GC−MS(EI):(m/z)+=41,55,67,79,94,108,121,147,190,208(M+)。
Dispiro [4.1.4.3] tetradecan-6-ol colorless solid IR (D-ATR): ν = 3481, 2926, 2861, 1449, 1060 cm −1 .
1 H-NMR (600 MHz in DMSO-d 6 ): δ = 0.99-1.07 (2H, m), 1.08-1.21 (4H, m), 1.25-1.35 (2H) M), 1.38-1.57 (10H, m), 1.57-1.63 (2H, m), 1.70-1.79 (2H, m), 3.11 (1H, d) , J = 5.9 Hz) 3.39 (1H, OH, d, J = 5.9 Hz) ppm.
13 C-NMR (150 MHz in DMSO-d 6 ): δ = 19.55, 23.96 (2C), 24.93 (2C), 30.19 (2C), 36.14 (2C), 38.06 (2C), 47.98, 77.92 (2C) ppm.
GC-MS (EI): (m / z) + = 41, 55, 67, 79, 94, 108, 121, 147, 190, 208 (M + ).

窒素雰囲気下40℃で撹拌しながら、ジスピロ[4.1.4.3]テトラデカン−6−オール5.0g、トリエチルアミン4.80g、4−ジメチルアミノピリジン0.29gとアセトニトリル25mlの混合物に、塩化メタクリロイル3.72gとアセトニトリル5mlの混合物を滴下した。反応混合物を40℃で終夜撹拌した後、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加えて反応を停止した。通常の抽出・洗浄・乾燥の後処理操作の後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製して目的物メタクリル酸6−ジスピロ[4.1.4.3]テトラデシル1.92g(収率29%)を得た。   While stirring at 40 ° C. under a nitrogen atmosphere, a mixture of 5.0 g of dispiro [4.1.4.3] tetradecan-6-ol, 4.80 g of triethylamine, 0.29 g of 4-dimethylaminopyridine, and 25 ml of acetonitrile was mixed with chloride. A mixture of 3.72 g of methacryloyl and 5 ml of acetonitrile was added dropwise. The reaction mixture was stirred at 40 ° C. overnight, and then the reaction was stopped by adding a saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution. After usual post-treatment operations such as extraction, washing and drying, purification by silica gel column chromatography gives 1.92 g (yield 29%) of the desired product 6-dispiro [4.1.4.3] tetradecyl methacrylate. It was.

メタクリル酸6−ジスピロ[4.1.4.3]テトラデシル
無色液体
IR(D−ATR):ν=2948,2865,1712,1452,1292,1161,935,810cm-1
1H−NMR(600MHz in DMSO−d6):δ=1.25−1.55(22H,m),1.89(3H,s),4.77(1H,s),5.66(1H,quint様,J=1.5Hz),6.04(1H,s様)ppm。
13C−NMR(150MHz in DMSO−d6,60℃):δ=17.71,18.85,23.39(2C),23.55(2C),33.12(2C,br),34.31(2C,br),35.96(2C,br),47.10,81.65(2C),124.85,136.06,166.18ppm。
13C−NMRスペクトルにおいて室温での測定ではピークのBroadeningによるシグナルの消失(Missing Carbon)が見られたため、60℃に加温して測定した。加温下にあっても、複数の配座間の平衡が立体障害により抑制されていることによると考えられるシグナルのBroadeningが観察された。
GC−MS(EI):(m/z)+=41,55,69,94,108,133,148,162,190,234,248,262,276(M+)。
Methacrylic acid 6-dispiro [4.1.4.3] tetradecyl colorless liquid IR (D-ATR): ν = 2948, 2865, 1712, 1452, 1292, 1161, 935, 810 cm −1 .
1 H-NMR (600 MHz in DMSO-d 6 ): δ = 1.25 to 1.55 (22H, m), 1.89 (3H, s), 4.77 (1H, s), 5.66 ( 1H, quint-like, J = 1.5 Hz), 6.04 (1H, s-like) ppm.
13 C-NMR (150 MHz in DMSO-d 6, 60 ° C.): δ = 17.71, 18.85, 23.39 (2C), 23.55 (2C), 33.12 (2C, br), 34 .31 (2C, br), 35.96 (2C, br), 47.10, 81.65 (2C), 124.85, 136.06, 166.18 ppm.
In the measurement at room temperature in the 13 C-NMR spectrum, since the disappearance of the signal due to the broadening of the peak (missing carbon) was observed, the measurement was performed by heating to 60 ° C. Even under warming, signal broadening, which is thought to be due to the suppression of steric hindrance to the equilibrium between the multiple conformations, was observed.
GC-MS (EI): (m / z) + = 41, 55, 69, 94, 108, 133, 148, 162, 190, 234, 248, 262, 276 (M + ).

[合成例9]アクリル酸(6−メチル−6−スピロ[4.5]デシル)の合成

Figure 2011001542
Synthesis Example 9 Synthesis of acrylic acid (6-methyl-6-spiro [4.5] decyl)
Figure 2011001542

6−メチルスピロ[4.5]デカン−6−オール100g、トリエチルアミン83g、トルエン250gの混合物に、アクリロイルクロリド69gのトルエン50g溶液を60℃にて1時間かけて滴下した。同温度にて6時間撹拌後、反応液を0℃に冷却し、水50g、飽和重曹水130gを滴下して反応を停止した。へキサン300gを加え、抽出、洗浄、乾燥を行い、濃縮し、蒸留精製をして目的物であるアクリル酸(6−メチル−6−スピロ[4.5]デシル)105gを得た(収率82%)。   To a mixture of 6-methylspiro [4.5] decan-6-ol 100 g, triethylamine 83 g and toluene 250 g, a toluene 50 g solution of acryloyl chloride 69 g was added dropwise at 60 ° C. over 1 hour. After stirring at the same temperature for 6 hours, the reaction solution was cooled to 0 ° C., and 50 g of water and 130 g of saturated aqueous sodium hydrogen carbonate were added dropwise to stop the reaction. 300 g of hexane was added, extracted, washed, dried, concentrated, and purified by distillation to obtain 105 g of acrylic acid (6-methyl-6-spiro [4.5] decyl) as a target product (yield) 82%).

アクリル酸(6−メチル−6−スピロ[4.5]デシル)
無色液体
沸点:69℃/20Pa
IR(D−ATR):ν=2937,2863,1718,1619,1449,1401,1377,1296,1283,1254,1209,1165,1148,1102,1047,1014,984,960,912,887,865,810cm-1
1H−NMR(600MHz in DMSO−d6):δ=1.21−1.41(7H,m),1.43(3H,s),1.46−1.63(6H,m),1.78(1H,br),1.86−1.92(1H,m),2.17(1H,br),5.84(1H,dd,J=1.6,10.3Hz),6.04(1H,dd,J=10.1,17.4Hz),6.19(1H,dd,J=1.9,17.4Hz)ppm。
13C−NMR(150MHz in DMSO−d6):δ=19.36,21.39,21.48,25.67,25.75,32.04,33.15,34.04,34.87,49.94,129.82,130.31,164.51ppm。
GC−MS(EI):(m/z)+=27,43,55,67,81,93,108,121,135,149,165,179,193,207,222,283(M+)。
Acrylic acid (6-methyl-6-spiro [4.5] decyl)
Colorless liquid Boiling point: 69 ° C / 20Pa
IR (D-ATR): ν = 2937, 2863, 1718, 1619, 1449, 1401, 1377, 1296, 1283, 1254, 1209, 1165, 1148, 1102, 1047, 1014, 984, 960, 912, 887, 865 810 cm −1 .
1 H-NMR (600 MHz in DMSO-d 6 ): δ = 12-14-11 (7H, m), 1.43 (3H, s), 1.46-1.63 (6H, m), 1.78 (1H, br), 1.86-1.92 (1H, m), 2.17 (1H, br), 5.84 (1H, dd, J = 1.6, 10.3 Hz), 6.04 (1H, dd, J = 10.1, 17.4 Hz), 6.19 (1H, dd, J = 1.9, 17.4 Hz) ppm.
13 C-NMR (150 MHz in DMSO-d 6 ): δ = 19.36, 21.39, 21.48, 25.67, 25.75, 32.04, 33.15, 34.04, 34.87 49.94, 129.82, 130.31, 164.51 ppm.
GC-MS (EI): (m / z) + = 27, 43, 55, 67, 81, 93, 108, 121, 135, 149, 165, 179, 193, 207, 222, 283 (M + ).

[合成例10]5−ノルボルネン−2−カルボン酸(6−メチル−6−スピロ[4.5]デシル)の合成

Figure 2011001542
Synthesis Example 10 Synthesis of 5-norbornene-2-carboxylic acid (6-methyl-6-spiro [4.5] decyl)
Figure 2011001542

アクリル酸(6−メチル−6−スピロ[4.5]デシル)50gに、ジシクロペンタジエン20gより発生させたシクロペンタジエンを30℃にて滴下した。70℃まで徐々に内温を上げ、12時間撹拌を行った。反応液を直接シリカゲルクロマトグラフィーにより精製して、目的物5−ノルボルネン−2−カルボン酸(6−メチル−6−スピロ[4.5]デシル)54gのジアステレオマー混合物を得た(収率98%)。
5−ノルボルネン−2−カルボン酸(6−メチル−6−スピロ[4.5]デシル),エンド体の2つのジアステレオマーとエキソ体の2つのジアステレオマーの混合物,エンド体:エキソ体=85:15
無色液体
IR(D−ATR):ν=3061,2939,2864,1725,1570,1445,1376,1335,1296,1271,1252,1203,1165,1147,1132,1103,1063,1016,1000,954,922,904,887,866,838,815,778,759,711cm-1
本品はエンド体の2つのジアステレオマーとエキソ体の2つのジアステレオマーの混合物であり、1H−NMR、及び13C−NMRにおいて複雑なスペクトルを与えた。下記には主要異性体のスペクトルを示す。
1H−NMR(600MHz in DMSO−d6):δ=1.20−1.45(13H,m),1.47−1.62(6H,m),1.63−1.84(2H,m),1.85−1.94(1H,m),1.95−2.26(1H,m),2.83(1H,br),2.90−2.99(1H,m),3.08(1H,br),5.90(1H,dd,J=4.6,10.0Hz),6.14−6.18(1H,m)ppm。
13C−NMR(150MHz in DMSO−d6):δ=19.25,21.35,21.44,21.49,21.55,25.72,25.80,25.83,28.17,28.20,32.02,32.22,33.15,33.36,33.83,34.10,34.88,34.94,41.88,43.84,43.93,45.17,45.30,49.02,49.23,49.89,49.92,85.67,85.76,132.15,132.30,137.49,137.54,172.60,172.66ppm。
主要異性体のGC−MSスペクトルを示す。
GC−MS(EI):(m/z)+=27,43,66,81,95,121,135,150,166,190,205,223,245,259,273,288,313,326(M+)。
Cyclopentadiene generated from 20 g of dicyclopentadiene was added dropwise to 50 g of acrylic acid (6-methyl-6-spiro [4.5] decyl) at 30 ° C. The internal temperature was gradually raised to 70 ° C., and the mixture was stirred for 12 hours. The reaction solution was directly purified by silica gel chromatography to obtain a diastereomeric mixture of 54 g of the desired product 5-norbornene-2-carboxylic acid (6-methyl-6-spiro [4.5] decyl) (yield 98). %).
5-norbornene-2-carboxylic acid (6-methyl-6-spiro [4.5] decyl), a mixture of two diastereomers of endo form and two diastereomers of exo form, endo form: exo form = 85:15
Colorless liquid IR (D-ATR): ν = 3061, 2939, 2864, 1725, 1570, 1445, 1376, 1335, 1296, 1271, 1252, 1203, 1165, 1147, 1132, 1103, 1063, 1016, 1000, 954 922, 904, 887, 866, 838, 815, 778, 759, 711 cm −1 .
This product was a mixture of two diastereomers in the endo form and two diastereomers in the exo form, and gave complex spectra in 1 H-NMR and 13 C-NMR. The spectrum of major isomers is shown below.
1 H-NMR (600 MHz in DMSO-d 6 ): δ = 1.20-1.45 (13H, m), 1.47-1.62 (6H, m), 1.63-1.84 (2H) , M), 1.85-1.94 (1H, m), 1.95-2.26 (1H, m), 2.83 (1H, br), 2.90-2.99 (1H, m ), 3.08 (1H, br), 5.90 (1H, dd, J = 4.6, 10.0 Hz), 6.14-6.18 (1H, m) ppm.
13 C-NMR (150 MHz in DMSO-d 6 ): δ = 19.25, 21.35, 21.44, 21.49, 21.55, 25.72, 25.80, 25.83, 28.17 28.20, 32.02, 32.22, 33.15, 33.36, 33.83, 34.10, 34.88, 34.94, 41.88, 43.84, 43.93, 45. 17, 45.30, 49.02, 49.23, 49.89, 49.92, 85.67, 85.76, 132.15, 132.30, 137.49, 133.54, 172.60. 172.66 ppm.
The GC-MS spectrum of the main isomer is shown.
GC-MS (EI): (m / z) + = 27, 43, 66, 81, 95, 121, 135, 150, 166, 190, 205, 223, 245, 259, 273, 288, 313, 326 ( M + ).

[合成比較例1]メタクリル酸(8−メチル−8−スピロ[4.5]デシル)(Monomer9)の合成

Figure 2011001542
[Synthesis Comparative Example 1] Synthesis of methacrylic acid (8-methyl-8-spiro [4.5] decyl) (Monomer 9)
Figure 2011001542

p−(4−クロロブチル)フェノール5.5gに25%水酸化ナトリウム水溶液4.8gを加え、撹拌した。混合物を減圧下徐々に加熱して水を除去(120℃,50Paまで)し、引き続き温度を180−200℃まで上げ、留分を取得、スピロ[4.5]デカ−6,9−ジエン−8−オン2.11g(収率47%)を得た。   4.8 g of 25% aqueous sodium hydroxide solution was added to 5.5 g of p- (4-chlorobutyl) phenol and stirred. The mixture is gradually heated under reduced pressure to remove water (120 ° C., up to 50 Pa), and then the temperature is raised to 180-200 ° C. to obtain a fraction, spiro [4.5] deca-6,9-diene- 2.11 g (47% yield) of 8-one was obtained.

スピロ[4.5]デカ−6,9−ジエン−8−オン
無色液体
IR(D−ATR):ν=2955,2868,1655,1621,1406,1254,1174,941,856cm-1
1H−NMR(600MHz in DMSO−d6):δ=1.70−1.75(4H,m),1.84−1.90(4H,m),6.06−6.11(2H,m),7.04−7.08(2H,m)ppm。
13C−NMR(150MHz in DMSO−d6):δ=24.68(2C),37.24(2C),48.32,126.40(2C),155.72(2C),185.17ppm。
GC−MS(EI):(m/z)+=91,107,120,133,148(M+)。
Spiro [4.5] deca-6,9-dien-8-one colorless liquid IR (D-ATR): ν = 2955, 2868, 1655, 1621, 1406, 1254, 1174, 941, 856 cm −1 .
1 H-NMR (600 MHz in DMSO-d 6 ): δ = 1.70-1.75 (4H, m), 1.84-1.90 (4H, m), 6.06-6.11 (2H , M), 7.04-7.08 (2H, m) ppm.
13 C-NMR (150 MHz in DMSO-d 6 ): δ = 24.68 (2C), 37.24 (2C), 48.32, 126.40 (2C), 155.72 (2C), 185.17 ppm .
GC-MS (EI): (m / z) <+> = 91, 107, 120, 133, 148 (M <+> ).

スピロ[4.5]デカ−6,9−ジエン−8−オン12.8gと酢酸エチル50ml、10%パラジウム−炭素触媒量の混合物に12kg/cm2で水素添加した。触媒を濾別して減圧濃縮して目的物8−スピロ[4.5]デカノン13.5g(定量的収率)を得た。このものは十分な純度を有しており、これ以上精製せずに次工程に用いた。 Hydrogen was added at 12 kg / cm 2 to a mixture of 12.8 g of spiro [4.5] dec-6,9-dien-8-one and 50 ml of ethyl acetate and 10% palladium-carbon catalyst amount. The catalyst was filtered off and concentrated under reduced pressure to obtain 13.5 g (quantitative yield) of the desired product 8-spiro [4.5] decanone. This product had sufficient purity and was used in the next step without further purification.

8−スピロ[4.5]デカノン
無色液体
IR(D−ATR):ν=2946,2856,1714,1446,1336,1231,1143,962cm-1
1H−NMR(600MHz in DMSO−d6):δ=1.48−1.56(4H,m),1.59−1.64(4H,m),1.66(4H,t,J=6.9Hz),2.24(4H,t,J=6.9Hz)ppm。
13C−NMR(150MHz in DMSO−d6,60℃):δ=23.96(2C),36.64(2C),36.96(2C),38.55(2C),41.60,211.22ppm。
GC−MS(EI):(m/z)+=55,67,81,97,108,123,152(M+)。
8-spiro [4.5] decanone colorless liquid IR (D-ATR): ν = 2946, 2856, 1714, 1446, 1336, 1231, 1143, 962 cm −1 .
1 H-NMR (600 MHz in DMSO-d 6 ): δ = 1.48-1.56 (4H, m), 1.59-1.64 (4H, m), 1.66 (4H, t, J = 6.9 Hz), 2.24 (4H, t, J = 6.9 Hz) ppm.
13 C-NMR (150 MHz in DMSO-d 6 , 60 ° C.): δ = 23.96 (2C), 36.64 (2C), 36.96 (2C), 38.55 (2C), 41.60, 211.22 ppm.
GC-MS (EI): (m / z) <+> = 55, 67, 81, 97, 108, 123, 152 (M <+> ).

8−スピロ[4.5]デカノンの別途合成
文献:Organic Syntheses, Collective Volume7, 473ページに記載の方法と類似の工程でシクロオクタンカルバルデヒドの代わりにシクロペンタンカルバルデヒド221.84gを用いて調製したピペリジンエナミンのメチルビニルケトンへのMichael付加、アルドール縮合による環化、脱水、加水分解し、減圧蒸留により精製してスピロ[4.5]デカ−6−エン−8−オン173.4g(収率54%)を得た。
Separate synthesis of 8-spiro [4.5] decanone Literature: Prepared using 221.84 g of cyclopentane carbaldehyde in place of cyclooctane carbaldehyde in a similar process to that described in Organic Synthesis, Collective Volume 7, page 473. Michael addition of piperidine enamine to methyl vinyl ketone, cyclization by aldol condensation, dehydration, hydrolysis, purification by vacuum distillation and 173.4 g of spiro [4.5] dec-6-en-8-one (yield) 54%).

スピロ[4.5]デカ−6−エン−8−オン
無色液体
IR(D−ATR):ν=2948,2861,1673,1447,1388,1228,1137,927,791cm-1
1H−NMR(600MHz in DMSO−d6):δ=1.54−1.73(8H,m),1.81(2H,t,J=6.9Hz),2.31−2.35(3H,m),5.74(1H,d,J=9.6Hz),6.83(1H,d,J=10.1Hz)ppm。
13C−NMR(150MHz in DMSO−d6):δ=24.03(2C),33.18,34.98,37.40(2C),43.76,126.05,159.64,198.73ppm。
GC−MS(EI):(m/z)+=53,66,79,94,108,122,150(M+)。
Spiro [4.5] dec-6-en-8-one colorless liquid IR (D-ATR): ν = 2948, 2861, 1673, 1447, 1388, 1228, 1137, 927, 791 cm −1 .
1 H-NMR (600 MHz in DMSO-d 6 ): δ = 1.54-1.73 (8H, m), 1.81 (2H, t, J = 6.9 Hz), 2.31-2.35 (3H, m), 5.74 (1H, d, J = 9.6 Hz), 6.83 (1H, d, J = 10.1 Hz) ppm.
13 C-NMR (150 MHz in DMSO-d 6 ): δ = 24.03 (2C), 33.18, 34.98, 37.40 (2C), 43.76, 126.05, 159.64, 198 .73 ppm.
GC-MS (EI): (m / z) + = 53, 66, 79, 94, 108, 122, 150 (M + ).

スピロ[4.5]デカ−6−エン−8−オン170gとテトラヒドロフラン400ml、10%パラジウム−炭素触媒量の混合物に10kg/cm2で水素添加した。触媒を濾別して減圧濃縮して目的物8−スピロ[4.5]デカノン187g(定量的収率)を得た。このものの分光学的な性質は上述のものと一致した。また、このものは十分な純度を有しており、これ以上精製せずに次工程に用いた。 Hydrogenation was carried out at 10 kg / cm 2 to a mixture of spiro [4.5] dec-6-en-8-one (170 g) and tetrahydrofuran (400 ml), 10% palladium-carbon catalyst amount. The catalyst was filtered off and concentrated under reduced pressure to obtain 187 g (quantitative yield) of the desired product 8-spiro [4.5] decanone. The spectroscopic properties of this were consistent with those described above. Moreover, this thing had sufficient purity and was used for the following process, without further refine | purifying.

窒素雰囲気下室温で撹拌しながら、塩化メチルマグネシウム−テトラヒドロフラン溶液0.205mol(金属マグネシウム5.0gとテトラヒドロフラン100mlとクロロメタンから調製した。)に8−スピロ[4.5]デカノン13.4gとテトラヒドロフラン80mlの混合物を50℃以下で滴下した。室温まで冷却した後、飽和塩化アンモニウム水溶液を加えて反応を停止した。通常の抽出・洗浄・乾燥の後処理操作の後、減圧濃縮して目的物8−メチルスピロ[4.5]デカン−8−オール14.43g(収率99%)を得た。このものは十分な純度を有しており、これ以上精製せずに次工程に用いた。   While stirring at room temperature in a nitrogen atmosphere, 0.205 mol of a methylmagnesium chloride-tetrahydrofuran solution (prepared from 5.0 g of metal magnesium, 100 ml of tetrahydrofuran and chloromethane), 13.4 g of 8-spiro [4.5] decanone and tetrahydrofuran 80 ml of the mixture was added dropwise at 50 ° C. or lower. After cooling to room temperature, a saturated aqueous ammonium chloride solution was added to stop the reaction. After usual post-treatment operations such as extraction, washing and drying, the reaction mixture was concentrated under reduced pressure to obtain 14.43 g (yield 99%) of the desired product 8-methylspiro [4.5] decan-8-ol. This product had sufficient purity and was used in the next step without further purification.

8−メチルスピロ[4.5]デカン−8−オール
無色固体
IR(D−ATR):ν=3334,2918,2853,1443,1373,1268,1130,993,891cm-1
1H−NMR(600MHz in DMSO−d6):δ=1.57(3H,s),1.13−1.18(2H,m),1.28−1.35(6H,m),1.36−1.41(2H,m),1.47−1.55(6H,m),3.94(1H,OH,s)ppm。
13C−NMR(150MHz in DMSO−d6,60℃):δ=23.51,23.88,29.23(br),33.44,35.60(2C,br),36.24,38.91(2C,br),41.33,67.17ppm。
8-Methylspiro [4.5] decan-8-ol colorless solid IR (D-ATR): ν = 3334, 2918, 2853, 1443, 1373, 1268, 1130, 993, 891 cm −1 .
1 H-NMR (600 MHz in DMSO-d 6 ): δ = 1.57 (3H, s), 1.13-1.18 (2H, m), 1.28-1.35 (6H, m), 1.36-1.41 (2H, m), 1.47-1.55 (6H, m), 3.94 (1H, OH, s) ppm.
13 C-NMR (150 MHz in DMSO-d 6 , 60 ° C.): δ = 23.51, 23.88, 29.23 (br), 33.44, 35.60 (2C, br), 36.24, 38.91 (2C, br), 41.33, 67.17 ppm.

窒素雰囲気下室温で撹拌しながら、8−メチルスピロ[4.5]デカン−8−オール14.4g、トリエチルアミン13.5g、4−ジメチルアミノピリジン触媒量、アセトニトリル150mlとテトラヒドロフラン100mlの混合物に塩化メタクリロイル13.9gを滴下した。50℃で終夜撹拌した後室温に戻し、水を加えて反応を停止した。通常の抽出・洗浄・乾燥の後処理操作の後、減圧蒸留して目的物メタクリル酸(8−メチル−8−スピロ[4.5]デシル)17.0g(収率83%)を得た。   While stirring at room temperature under a nitrogen atmosphere, 14.4 g of 8-methylspiro [4.5] decan-8-ol, 13.5 g of triethylamine, a catalyst amount of 4-dimethylaminopyridine, a mixture of 150 ml of acetonitrile and 100 ml of tetrahydrofuran, methacryloyl chloride 13 .9 g was added dropwise. After stirring overnight at 50 ° C., the temperature was returned to room temperature, and water was added to stop the reaction. After normal post-treatment operations such as extraction, washing and drying, distillation under reduced pressure gave 17.0 g (yield 83%) of the desired product methacrylic acid (8-methyl-8-spiro [4.5] decyl).

メタクリル酸(8−メチル−8−スピロ[4.5]デシル)
無色液体
沸点:78℃/9.3Pa
IR(D−ATR):ν=2933,2854,1711,1637,1445,1327,1306,1176,1148,935cm-1
1H−NMR(600MHz in DMSO−d6):δ=1.26−1.31(2H,m),1.31−1.35(2H,m),1.38−1.44(4H,m),1.46(3H,s),1.47−1.61(6H,m),1.84−1.86(3H,t様,J=0.9Hz),2.05−2.10(2H,m),5.55−5.57(1H,m),5.93−5.95(1H,m)ppm。
13C−NMR(150MHz in DMSO−d6,60℃):δ=17.70,23.39,23.99,24.71,32.85,33.12,34.75(2C),39.87(2C)40.95,80.80,123.96,137.29,165.42ppm。
Methacrylic acid (8-methyl-8-spiro [4.5] decyl)
Colorless liquid Boiling point: 78 ° C / 9.3Pa
IR (D-ATR): ν = 2933, 2854, 1711, 1637, 1445, 1327, 1306, 1176, 1148, 935 cm −1 .
1 H-NMR (600 MHz in DMSO-d 6 ): δ = 1.26-1.31 (2H, m), 1.31-1.35 (2H, m), 1.38-1.44 (4H) , M), 1.46 (3H, s), 1.47-1.61 (6H, m), 1.84-1.86 (3H, t-like, J = 0.9 Hz), 2.05- 2.10 (2H, m), 5.55-5.57 (1H, m), 5.93-5.95 (1H, m) ppm.
13 C-NMR (150 MHz in DMSO-d 6 , 60 ° C.): δ = 17.70, 23.39, 23.99, 24.71, 32.85, 33.12, 34.75 (2C), 39 .87 (2C) 40.95, 80.80, 123.96, 137.29, 165.42 ppm.

[合成比較例2]メタクリル酸(7−メチル−7−スピロ[4.5]デシル)(Monomer10)の合成

Figure 2011001542
[Synthesis Comparative Example 2] Synthesis of methacrylic acid (7-methyl-7-spiro [4.5] decyl) (Monomer 10)
Figure 2011001542

文献:Organic Syntheses, Collective Volume5, 539ページに記載の方法と類似の工程でジヒドロレゾルシノールの代わりにスピロ[4.5]デカン−7,9−ジオン81.2gを用いエチルアルコールの代わりにイソブチルアルコールを用いて、対応するイソブチルエノールエーテルを調製しシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製して9−イソブチルオキシスピロ[4.5]デカ−8−エン−7−オン(収率56%)を得た。   Literature: Organic Synthesis, Collective Volume 5, similar to the method described on page 539, using 81.2 g of spiro [4.5] decane-7,9-dione instead of dihydroresorcinol and isobutyl alcohol instead of ethyl alcohol The corresponding isobutyl enol ether was prepared and purified by silica gel column chromatography to give 9-isobutyloxyspiro [4.5] dec-8-en-7-one (56% yield).

9−イソブチルオキシスピロ[4.5]デカ−8−エン−7−オン
無色液体
IR(D−ATR):ν=2954,2873,1655,1603,1471,1381,1362,1213,1146,1002,819cm-1
1H−NMR(600MHz in DMSO−d6):δ=0.91(6H,d,J=6.4Hz),1.34−1.47(4H,m),1.56−1.63(4H,m),1.94(1H,nonet,J=6.4Hz),2.19(1H,s),2.36(1H,s),3.63(2H,d,J=6.4Hz),5.26(1H,s,OH)ppm。
13C−NMR(150MHz in DMSO−d6):δ=18.79(2C),23.60(2C),27.18,37.48(2C),40.67,42.89,48.67,74.13,101.54,176.34,197.82ppm。
GC−MS(EI):(m/z)+=41,57,69,84,96,109,125,138,151,167,222(M+)。
9-isobutyloxyspiro [4.5] dec-8-en-7-one colorless liquid IR (D-ATR): ν = 2954, 2873, 1655, 1603, 1471, 1381, 1362, 1213, 1146, 1002, 819 cm −1 .
1 H-NMR (600 MHz in DMSO-d 6 ): δ = 0.91 (6H, d, J = 6.4 Hz), 1.34-1.47 (4H, m), 1.56-1.63 (4H, m), 1.94 (1H, nonet, J = 6.4 Hz), 2.19 (1H, s), 2.36 (1H, s), 3.63 (2H, d, J = 6) .4 Hz), 5.26 (1H, s, OH) ppm.
13 C-NMR (150 MHz in DMSO-d 6 ): δ = 18.79 (2C), 23.60 (2C), 27.18, 37.48 (2C), 40.67, 42.89, 48. 67, 74.13, 101.54, 176.34, 197.82 ppm.
GC-MS (EI): (m / z) + = 41, 57, 69, 84, 96, 109, 125, 138, 151, 167, 222 (M + ).

窒素雰囲気下室温で撹拌しながら、水素化アルミニウムリチウム10.0gとテトラヒドロフラン400mlの混合物に9−イソブチルオキシスピロ[4.5]デカ−8−エン−7−オン59gとテトラヒドロフラン150mlの混合物を滴下した。室温で終夜撹拌した後、氷冷し、水20ml、次いで10%硫酸400mlを滴下して反応を停止した。室温で1時間撹拌した後、通常の洗浄・乾燥の後処理操作の後、減圧濃縮して8−スピロ[4.5]デセン−7−オンと8−スピロ[4.5]デセン−7−ノールの混合物45.9gを得た。得られた混合物45.8gにテトラヒドロフラン50ml、10%パラジウム−炭素触媒量を加え、14kg/cm2で水素添加した。触媒を濾別して減圧濃縮した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで分離精製して、7−スピロ[4.5]デカノン30.85g(収率79%)と7−スピロ[4.5]デカノール8.92g(収率23%)を得た。 While stirring at room temperature under a nitrogen atmosphere, a mixture of 59 g of 9-isobutyloxyspiro [4.5] dec-8-en-7-one and 150 ml of tetrahydrofuran was added dropwise to a mixture of 10.0 g of lithium aluminum hydride and 400 ml of tetrahydrofuran. . After stirring overnight at room temperature, the reaction was stopped by cooling with ice and dropwise addition of 20 ml of water and then 400 ml of 10% sulfuric acid. After stirring at room temperature for 1 hour, after normal washing and drying after-treatment, the mixture was concentrated under reduced pressure to give 8-spiro [4.5] decen-7-one and 8-spiro [4.5] decene-7-. 45.9 g of a mixture of nor were obtained. To 45.8 g of the obtained mixture, 50 ml of tetrahydrofuran, 10% palladium-carbon catalyst amount was added, and hydrogenated at 14 kg / cm 2 . After the catalyst was filtered off and concentrated under reduced pressure, it was separated and purified by silica gel column chromatography to obtain 30.85 g (yield 79%) of 7-spiro [4.5] decanone and 8.92 g of 7-spiro [4.5] decanol. (Yield 23%) was obtained.

7−スピロ[4.5]デカノン
無色液体
IR(D−ATR):ν=2940,2870,1708,1444,1310,1226,1174,1020cm-1
1H−NMR(600MHz in DMSO−d6):δ=1.27−1.41(4H,m),1.52−1.58(4H,m),1.58−1.62(2H,m),1.72−1.77(2H,m),2.17(2H,s),2.21(2H,t,J=6.4Hz)ppm。
13C−NMR(150MHz in DMSO−d6):δ=23.18,23.69(2C),35.74,37.54(2C),40.52,46.93,52.49,210.62ppm。
GC−MS(EI):(m/z)+=41,55,67,81,94,109,123,137,152(M+)。
7-spiro [4.5] decanone colorless liquid IR (D-ATR): v = 2940, 2870, 1708, 1444, 1310, 1226, 1174, 1020 cm −1 .
1 H-NMR (600 MHz in DMSO-d 6 ): δ = 1.27-1.41 (4H, m), 1.52-1.58 (4H, m), 1.58-1.62 (2H) , M), 1.72-1.77 (2H, m), 2.17 (2H, s), 2.21 (2H, t, J = 6.4 Hz) ppm.
13 C-NMR (150 MHz in DMSO-d 6 ): δ = 2.18, 23.69 (2C), 35.74, 37.54 (2C), 40.52, 46.93, 52.49, 210 .62 ppm.
GC-MS (EI): (m / z) + = 41, 55, 67, 81, 94, 109, 123, 137, 152 (M + ).

7−スピロ[4.5]デカノール
無色固体
IR(D−ATR):ν=3326,2925,2856,1449,1364,1091,1052,1019cm-1
1H−NMR(600MHz in DMSO−d6):δ=0.96−1.10(3H,m),1.22−1.38(6H,m),1.47−1.61(6H,m),1.73−1.79(1H,m),3.35−3.33(1H,m),4.33(1H,OH,d,J=4.6Hz)ppm。
13C−NMR(150MHz in DMSO−d6):δ=21.34,23.22,24.41,34.89,35.56,36.57,41.70,43.15,47.31,66.74ppm。
GC−MS(EI):(m/z)+=41,55,67,79,94,107,121,138,154(M+)。
7-spiro [4.5] decanol colorless solid IR (D-ATR): ν = 3326, 2925, 2856, 1449, 1364, 1091, 1052, 1019 cm −1 .
1 H-NMR (600 MHz in DMSO-d 6 ): δ = 0.96-1.10 (3H, m), 1.22-1.38 (6H, m), 1.47-1.61 (6H) , M), 1.73-1.79 (1H, m), 3.35-3.33 (1H, m), 4.33 (1H, OH, d, J = 4.6 Hz) ppm.
13 C-NMR (150 MHz in DMSO-d 6 ): δ = 2.34, 23.22, 24.41, 34.89, 35.56, 36.57, 41.70, 43.15, 47.31 66.74 ppm.
GC-MS (EI): (m / z) + = 41, 55, 67, 79, 94, 107, 121, 138, 154 (M + ).

窒素雰囲気下−70℃で撹拌しながら、塩化オキサリル14.4gと塩化メチレン100mlの混合物にジメチルスルフォキシド12.0gを加え、10分間撹拌した。次いで、−55℃以下で7−スピロ[4.5]デカノール8.72gと塩化メチレン20mlの混合物を滴下し、−70℃で30分間撹拌した。更にトリエチルアミン50gを加えた後、撹拌しながら−5℃まで昇温した。反応混合物を飽和塩化アンモニウム水溶液にあけ、通常の洗浄・乾燥・濃縮の後処理操作の後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで分離精製して、7−スピロ[4.5]デカノン8.22g(収率96%)を得た。このものの分光学的な性質は上述のものと一致した。   While stirring at −70 ° C. in a nitrogen atmosphere, 12.0 g of dimethyl sulfoxide was added to a mixture of 14.4 g of oxalyl chloride and 100 ml of methylene chloride, and the mixture was stirred for 10 minutes. Next, a mixture of 7.72 g of 7-spiro [4.5] decanol and 20 ml of methylene chloride was added dropwise at −55 ° C. or lower, and the mixture was stirred at −70 ° C. for 30 minutes. Further, 50 g of triethylamine was added, and the temperature was raised to -5 ° C. with stirring. The reaction mixture was poured into a saturated aqueous ammonium chloride solution, followed by normal washing, drying and concentration after-treatment, followed by separation and purification by silica gel column chromatography to give 8.22 g of 7-spiro [4.5] decanone (yield 96). %). The spectroscopic properties of this were consistent with those described above.

窒素雰囲気下室温で撹拌しながら、塩化メチルマグネシウム−テトラヒドロフラン溶液0.502mol(金属マグネシウム12.2gとテトラヒドロフラン500mlとクロロメタンから調製した)に7−スピロ[4.5]デカノン39.1gとテトラヒドロフラン100mlの混合物を滴下した。室温で終夜撹拌した後、飽和塩化アンモニウム水溶液を加え反応を停止した。通常の抽出・洗浄・乾燥の後処理操作の後、減圧濃縮して目的物7−メチルスピロ[4.5]デカン−7−オール42.3g(収率95%)を得た。このものは十分な純度を有しており、これ以上精製せずに次工程に用いた。   While stirring at room temperature under a nitrogen atmosphere, 0.502 mol of a methylmagnesium chloride-tetrahydrofuran solution (prepared from 12.2 g of magnesium metal, 500 ml of tetrahydrofuran and chloromethane) was added to 39.1 g of 7-spiro [4.5] decanone and 100 ml of tetrahydrofuran. Was added dropwise. After stirring at room temperature overnight, a saturated aqueous ammonium chloride solution was added to stop the reaction. After ordinary post-treatment operations such as extraction, washing and drying, the reaction mixture was concentrated under reduced pressure to obtain 42.3 g (yield 95%) of the desired product 7-methylspiro [4.5] decan-7-ol. This product had sufficient purity and was used in the next step without further purification.

7−メチルスピロ[4.5]デカン−7−オール
無色固体
IR(D−ATR):ν=3382,2926,2865,1447,1371,1274,1168,1126,962,922cm-1
1H−NMR(600MHz in DMSO−d6):δ=1.02−1.09(1H,m),1.05(3H,s),1.17−1.65(15H,m),3.76(1H,OH,s)ppm。
13C−NMR(150MHz in DMSO−d6):δ=19.46,22.94,24.02,31.58,36.50,36.93,39.22,41.32,42.24,49.77,68.55ppm。
7-methylspiro [4.5] decan-7-ol colorless solid IR (D-ATR): ν = 3382, 2926, 2865, 1447, 1371, 1274, 1168, 1126, 962, 922 cm −1 .
1 H-NMR (600 MHz in DMSO-d 6 ): δ = 1.2-1.09 (1H, m), 1.05 (3H, s), 1.17-1.65 (15 H, m), 3.76 (1H, OH, s) ppm.
13 C-NMR (150 MHz in DMSO-d 6 ): δ = 19.46, 22.94, 24.02, 31.58, 36.50, 36.93, 39.22, 41.32, 42.24 49.77, 68.55 ppm.

窒素雰囲気下50℃で撹拌しながら、7−メチルスピロ[4.5]デカン−7−オール42.0g、トリエチルアミン40.2g、4−ジメチルアミノピリジン触媒量、アセトニトリル400mlとテトラヒドロフラン50mlの混合物に塩化メタクリロイル41.0gを滴下した。50℃で1時間、室温で終夜、更に50℃で1時間撹拌した後室温に戻し、水を加え反応を停止した。通常の抽出・洗浄・乾燥の後処理操作の後、減圧蒸留して目的物メタクリル酸7−メチル−7−スピロ[4.5]デシル43.7g(収率78%)を得た。   While stirring at 50 ° C. under a nitrogen atmosphere, methacryloyl chloride was added to a mixture of 42.0 g of 7-methylspiro [4.5] decan-7-ol, 40.2 g of triethylamine, a catalyst amount of 4-dimethylaminopyridine, 400 ml of acetonitrile and 50 ml of tetrahydrofuran. 41.0 g was added dropwise. The mixture was stirred at 50 ° C. for 1 hour, at room temperature overnight, and further at 50 ° C. for 1 hour, then returned to room temperature, and water was added to stop the reaction. After ordinary post-treatment operations such as extraction, washing and drying, distillation under reduced pressure yielded 43.7 g (yield 78%) of the desired product 7-methyl-7-spiro [4.5] decyl methacrylate.

メタクリル酸7−メチル−7−スピロ[4.5]デシル
無色液体
沸点:95℃/73Pa
IR(D−ATR):ν=2929,2866,1709,1637,1447,1331,1306,1174,1153,935cm-1
1H−NMR(600MHz in DMSO−d6):δ=1.01−1.08(1H,m),1.15−1.22(1H,m),1.24−1.35(3H,m),1.40−1.56(9H,m),1.42(3H,s),1.83(3H,d,J=1.4Hz),2.06−2.11(1H,m),2.16−2.21(1H,m),5.58(1H,dq様,J=0.9,1.4Hz),5.94(1H,q,J=0.9Hz)ppm。
13C−NMR(150MHz in DMSO−d6):δ=18.15,18.82,22.11,23.97,26.41,34.94,35.16,37.02,41.94,42.02,45.08,81.67,124.62,137.51,165.88ppm。
Methacrylic acid 7-methyl-7-spiro [4.5] decyl colorless liquid Boiling point: 95 ° C./73 Pa
IR (D-ATR): [nu] = 2929,2866,1709,1637,1447,1331,1306,1174,1153,935 cm < -1 >.
1 H-NMR (600 MHz in DMSO-d 6 ): δ = 1.01-1.08 (1H, m), 1.15-1.22 (1H, m), 1.24-1.35 (3H) M), 1.40-1.56 (9H, m), 1.42 (3H, s), 1.83 (3H, d, J = 1.4 Hz), 2.06-2.11 (1H) M), 2.16-2.21 (1H, m), 5.58 (1H, dq-like, J = 0.9, 1.4 Hz), 5.94 (1H, q, J = 0.9 Hz) ) Ppm.
13 C-NMR (150 MHz in DMSO-d 6 ): δ = 18.15, 18.82, 22.21, 23.97, 26.41, 34.94, 35.16, 37.02, 41.94 42.02, 45.08, 81.67, 124.62, 137.51, 165.88 ppm.

本発明の高分子化合物を以下に示す処方で合成した。
[合成例9−1]ポリマー1の合成
窒素雰囲気下、メタクリル酸(6−メチル−6−スピロ[4.5]デシル)6.14g、メタクリル酸3−ヒドロキシ−1−アダマンチル5.12g、メタクリル酸4,8−ジオキサトリシクロ[4.2.1.03,7]ノナン−5−オン−2−イル8.74g、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル0.57gと2−メルカプトエタノール0.1gをプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート22.09gとγ−ブチロラクトン18.97gに溶解させ、溶液を調製した。その溶液を窒素雰囲気下80℃で撹拌したプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート6.28gとγ−ブチロラクトン5.39gに4時間かけて滴下した。滴下終了後80℃を保ったまま2時間撹拌し、室温まで冷却した後、重合液を320gのメタノールに滴下した。析出した固形物を濾別し、メタノール120gで二回洗浄した後、50℃で16時間真空乾燥して、下記式で示される白色粉末固体状の高分子化合物(Polymer1)が得られた。収量は17.19g、収率は86%であった。なお、Mwはポリスチレン換算でのGPCを用いて測定した重量平均分子量を表す。
The polymer compound of the present invention was synthesized according to the formulation shown below.
[Synthesis Example 9-1] Synthesis of Polymer 1 Under a nitrogen atmosphere, 6.14 g of methacrylic acid (6-methyl-6-spiro [4.5] decyl), 5.12 g of 3-hydroxy-1-adamantyl methacrylate, methacryl Acid 4,8-dioxatricyclo [4.2.1.0 3,7 ] nonane-5-one-2-yl 8.74 g, 2,2′-azobisisobutyronitrile 0.57 g and 2 -A solution was prepared by dissolving 0.1 g of mercaptoethanol in 22.09 g of propylene glycol monomethyl ether acetate and 18.97 g of γ-butyrolactone. The solution was added dropwise over 6 hours to 6.28 g of propylene glycol monomethyl ether acetate and 5.39 g of γ-butyrolactone stirred at 80 ° C. in a nitrogen atmosphere. After completion of dropping, the mixture was stirred for 2 hours while maintaining 80 ° C., cooled to room temperature, and then the polymerization solution was added dropwise to 320 g of methanol. The precipitated solid was separated by filtration, washed twice with 120 g of methanol, and then vacuum-dried at 50 ° C. for 16 hours to obtain a white powder solid polymer compound (Polymer 1) represented by the following formula. The yield was 17.19 g, and the yield was 86%. In addition, Mw represents the weight average molecular weight measured using GPC in polystyrene conversion.

Figure 2011001542
Figure 2011001542

[合成例9−2〜29、合成比較例3−1〜10]ポリマー2〜39の合成
各単量体の種類、配合比を変えた以外は、上記[合成例9−1]と同様の手順により、下記に示す構造及び各単量体組成比の樹脂を製造した。
[Synthesis Examples 9-2 to 29, Synthesis Comparative Examples 3-1 to 10] Synthesis of Polymers 2 to 39 The same as [Synthesis Example 9-1] except that the types and blending ratios of the respective monomers were changed. According to the procedure, resins having the following structures and monomer composition ratios were produced.

[合成例9−2]

Figure 2011001542
[Synthesis Example 9-2]
Figure 2011001542

[合成例9−3]

Figure 2011001542
[Synthesis Example 9-3]
Figure 2011001542

[合成例9−4]

Figure 2011001542
[Synthesis Example 9-4]
Figure 2011001542

[合成例9−5]

Figure 2011001542
[Synthesis Example 9-5]
Figure 2011001542

[合成例9−6]

Figure 2011001542
[Synthesis Example 9-6]
Figure 2011001542

[合成例9−7]

Figure 2011001542
[Synthesis Example 9-7]
Figure 2011001542

[合成例9−8]

Figure 2011001542
[Synthesis Example 9-8]
Figure 2011001542

[合成例9−9]

Figure 2011001542
[Synthesis Example 9-9]
Figure 2011001542

[合成例9−10]

Figure 2011001542
[Synthesis Example 9-10]
Figure 2011001542

[合成例9−11]

Figure 2011001542
[Synthesis Example 9-11]
Figure 2011001542

[合成例9−12]

Figure 2011001542
[Synthesis Example 9-12]
Figure 2011001542

[合成例9−13]

Figure 2011001542
[Synthesis Example 9-13]
Figure 2011001542

[合成例9−14]

Figure 2011001542
[Synthesis Example 9-14]
Figure 2011001542

[合成例9−15]

Figure 2011001542
[Synthesis Example 9-15]
Figure 2011001542

[合成例9−16]

Figure 2011001542
[Synthesis Example 9-16]
Figure 2011001542

[合成例9−17]

Figure 2011001542
[Synthesis Example 9-17]
Figure 2011001542

[合成例9−18]

Figure 2011001542
[Synthesis Example 9-18]
Figure 2011001542

[合成例9−19]

Figure 2011001542
[Synthesis Example 9-19]
Figure 2011001542

[合成例9−20]

Figure 2011001542
[Synthesis Example 9-20]
Figure 2011001542

[合成例9−21]

Figure 2011001542
[Synthesis Example 9-21]
Figure 2011001542

[合成例9−22]

Figure 2011001542
[Synthesis Example 9-22]
Figure 2011001542

[合成例9−23]

Figure 2011001542
[Synthesis Example 9-23]
Figure 2011001542

[合成例9−24]

Figure 2011001542
[Synthesis Example 9-24]
Figure 2011001542

[合成例9−25]

Figure 2011001542
[Synthesis Example 9-25]
Figure 2011001542

[合成例9−26]

Figure 2011001542
[Synthesis Example 9-26]
Figure 2011001542

[合成例9−27]

Figure 2011001542
[Synthesis Example 9-27]
Figure 2011001542

[合成例9−28]

Figure 2011001542
[Synthesis Example 9-28]
Figure 2011001542

[合成例9−29]

Figure 2011001542
[Synthesis Example 9-29]
Figure 2011001542

[合成比較例3−1]

Figure 2011001542
[Synthesis Comparative Example 3-1]
Figure 2011001542

[合成比較例3−2]

Figure 2011001542
[Synthesis Comparative Example 3-2]
Figure 2011001542

[合成比較例3−3]

Figure 2011001542
[Synthesis Comparative Example 3-3]
Figure 2011001542

[合成比較例3−4]

Figure 2011001542
[Synthesis Comparative Example 3-4]
Figure 2011001542

[合成比較例3−5]

Figure 2011001542
[Synthesis Comparative Example 3-5]
Figure 2011001542

[合成比較例3−6]

Figure 2011001542
[Synthesis Comparative Example 3-6]
Figure 2011001542

[合成比較例3−7]

Figure 2011001542
[Synthesis Comparative Example 3-7]
Figure 2011001542

[合成比較例3−8]

Figure 2011001542
[Synthesis Comparative Example 3-8]
Figure 2011001542

[合成比較例3−9]

Figure 2011001542
[Synthesis Comparative Example 3-9]
Figure 2011001542

[合成比較例3−10]

Figure 2011001542
[Synthesis Comparative Example 3-10]
Figure 2011001542

[実施例、比較例]
レジスト材料の調製
[実施例1−1〜35、比較例1−1〜11]
上記で製造した本発明の樹脂(ポリマー1〜29)及び比較例用の樹脂(ポリマー30〜39)をベース樹脂として用い、酸発生剤、塩基性化合物、及び溶剤1,2を表1に示す組成で添加し、混合溶解後にそれらをテフロン(登録商標)製フィルター(孔径0.2μm)で濾過し、本発明のレジスト材料(R−01〜35)及び比較例用のレジスト材料(R−36〜46)とした。なお、溶剤はすべて界面活性剤としてKH−20(旭硝子(株)製)を0.01質量%含むものを用いた。
[Examples and Comparative Examples]
Preparation of resist material [Examples 1-1 to 35, Comparative Examples 1-1 to 11]
Table 1 shows acid generators, basic compounds, and solvents 1 and 2 using the resins of the present invention (polymers 1 to 29) and comparative resins (polymers 30 to 39) prepared above as base resins. They were added in composition, mixed and dissolved, and then filtered through a Teflon (registered trademark) filter (pore size: 0.2 μm) to obtain the resist material (R-01 to 35) of the present invention and the resist material for comparison (R-36). To 46). In addition, all the solvents used what contained 0.01 mass% of KH-20 (Asahi Glass Co., Ltd. product) as surfactant.

Figure 2011001542
Figure 2011001542

表1中、略号で示した酸発生剤は、それぞれ下記の通りである。

Figure 2011001542
In Table 1, the acid generators indicated by abbreviations are as follows.
Figure 2011001542

また、表1中、略号で示した塩基性化合物及び溶剤1,2は、それぞれ下記の通りである。
Base−1:オクタン酸2−モルホリノエチル
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
CyHO:シクロヘキサノン
In Table 1, the basic compounds and the solvents 1 and 2 indicated by abbreviations are as follows.
Base-1: 2-morpholinoethyl octanoate PGMEA: propylene glycol monomethyl ether acetate CyHO: cyclohexanone

レジスト材料の評価1 感度比較
[実施例2−1〜7、比較例2−1〜5]
実施例1で得られたレジスト材料(R−01〜35)及び比較例用のレジスト材料(R−36〜46)のうち、下記表2に記載のレジスト材料を、反射防止膜(日産化学工業(株)製、ARC29A、78nm)を塗布したシリコンウエハー上へ回転塗布し、120℃、60秒間の熱処理を施して、厚さ150nmのレジスト膜を形成した。これをArFエキシマレーザーステッパー((株)ニコン製、NA=0.85)を用いてオープンフレーム露光し、120℃、60秒間の熱処理(PEB)を施した後、2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いて30秒間パドル現像を行い、レジスト膜厚がゼロになる最低露光量(E0)を求めた。E0が小さいほど高感度であり、レジストベース樹脂が高反応性であると考えられる。
各レジストの評価結果を表2に示す。
Evaluation of Resist Material 1 Sensitivity Comparison [Examples 2-1 to 7 and Comparative Examples 2-1 to 5]
Of the resist materials (R-01 to 35) obtained in Example 1 and the resist materials (R-36 to 46) for comparative examples, the resist materials described in Table 2 below were used as antireflection films (Nissan Chemical Industries). A silicon wafer coated with ARC29A (78 nm, manufactured by Co., Ltd.) was spin-coated and heat-treated at 120 ° C. for 60 seconds to form a resist film having a thickness of 150 nm. This was exposed to an open frame using an ArF excimer laser stepper (manufactured by Nikon Corporation, NA = 0.85), subjected to heat treatment (PEB) at 120 ° C. for 60 seconds, and then 2.38% by mass of tetramethyl. Paddle development was performed for 30 seconds using an aqueous ammonium hydroxide solution, and the minimum exposure (E 0 ) at which the resist film thickness was zero was determined. It is considered that the smaller E 0 is, the higher the sensitivity is, and the resist base resin is highly reactive.
Table 2 shows the evaluation results of each resist.

Figure 2011001542
Figure 2011001542

表2に記載の結果より、本発明のスピロ環構造を有する酸脱離性エステル型単量体が高反応性であると考えられる。例えば、比較例2−1と実施例2−1の結果を比べると、Monomer1のもつスピロ環結合が酸脱離反応に大きく寄与していることが確かめられる。また、比較例2−2、比較例2−3と実施例2−1の結果から、スピロ環結合の位置が酸脱離反応点に隣接するMonomer1は、スピロ環結合の位置が酸脱離反応点から1炭素又は2炭素離れたMonomer9、Monomer10よりも高反応性であり、酸脱離反応にはスピロ環の結合位置により反応性に差があることが確かめられる。なお、比較例2−2、比較例2−3の結果で僅かに見られる反応性の差異については、スピロ環結合が酸脱離反応点と六員環上で1炭素隔てた位置にあるMonomer10では酸脱離反応に1,3−ジアキシアル相互作用の寄与などが考えられ、そのためMonomer9と比べて僅かに高い反応性を示すものと考えられる。   From the results shown in Table 2, it is considered that the acid-eliminating ester type monomer having a spiro ring structure of the present invention is highly reactive. For example, comparing the results of Comparative Example 2-1 and Example 2-1, it can be confirmed that the spiro ring bond of Monomer 1 greatly contributes to the acid elimination reaction. Further, from the results of Comparative Example 2-2, Comparative Example 2-3, and Example 2-1, Monomer 1 in which the position of the spiro ring bond is adjacent to the acid elimination reaction point indicates that the position of the spiro ring bond is an acid elimination reaction. It is more reactive than Monomer 9 and Monomer 10 that are one carbon or two carbons away from the point, and it is confirmed that there is a difference in reactivity in the acid elimination reaction depending on the spiro ring bonding position. In addition, regarding the difference in reactivity slightly seen in the results of Comparative Example 2-2 and Comparative Example 2-3, Monomer 10 in which the spiro ring bond is located 1 carbon apart from the acid elimination reaction point on the six-membered ring. Then, the contribution of 1,3-diaxial interaction to the acid elimination reaction is considered, and therefore, it is considered that the reactivity is slightly higher than that of Monomer 9.

レジスト材料の評価2 パターン解像性能比較
[実施例3−1〜35、比較例3−1〜11]
本発明のレジスト材料(R−01〜35)及び比較用のレジスト材料(R−36〜46)を、反射防止膜(日産化学工業(株)製、ARC29A、90nm)を塗布したシリコンウエハー上へ回転塗布し、100℃で60秒間の熱処理を施して、厚さ100nmのレジスト膜を形成した。このレジスト膜上にレジスト保護膜材料(信越化学工業(株)製、SIOC−3、50nm)を回転塗布、熱処理(90℃、60秒間)し、これをArF液浸エキシマレーザーステッパー((株)ニコン製、NA=1.30)を用いて6%ハーフトーン位相差マスクに描画された一定のパターンを転写露光し、60秒間の熱処理(PEB)を施した後、2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いて30秒間パドル現像を行い、ラインアンドスペースパターンを形成した。PEBにおいては、各レジスト材料に最適化した温度を適用した。作製したパターン付きウエハーを上空SEM(走査型電子顕微鏡)で観察し、40nm1:1ラインアンドスペース転写パターンにおいてライン幅を測長し、ライン幅の露光量に対する依存性を調べた。40nmラインが形成される露光量を最適露光量(mJ/cm2)とし、次に、ライン幅が40nm±10%以内となる露光量幅を求め、露光量幅を最適露光量で割って百分率表示し、露光余裕度とした。値が大きいほど露光量変化による寸法変化が小さく、露光余裕度が良好である。また、マスク忠実性の尺度を得るため、該最適露光量において、マスクのライン幅に対するレジストに形成されたライン幅をプロットし、直線近似により傾きを算出し、これをマスクエラーエンハンスメントファクター(MEEF)とした。MEEF値が小さいほど、マスク忠実性が高く、マスクパターンの仕上がり誤差の影響を抑えることができるため、良好である。更にラフネスを比較するため、40nm1:1ラインアンドスペースのライン長2μm範囲において、等間隔で100点、ライン幅を測長した。次にこれら測長値の3σ値を算出し、Line Width Roughness(LWR)とした。LWR値が小さいほど、ラフネスが小さく、好ましい。
各レジスト材料の評価結果を表3に示す。
Evaluation of resist material 2 Pattern resolution performance comparison [Examples 3-1 to 35, Comparative examples 3-1 to 11]
The resist material (R-01 to 35) of the present invention and the comparative resist material (R-36 to 46) are applied onto a silicon wafer coated with an antireflection film (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., ARC29A, 90 nm). The film was spin-coated and heat-treated at 100 ° C. for 60 seconds to form a resist film having a thickness of 100 nm. On this resist film, a resist protective film material (SIOC-3, 50 nm, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was spin-coated and heat-treated (90 ° C., 60 seconds), and this was applied to an ArF immersion excimer laser stepper (Co., Ltd.). Nikon, NA = 1.30) was used to transfer and expose a fixed pattern drawn on a 6% halftone phase difference mask, heat treatment (PEB) for 60 seconds, and 2.38 mass% tetra Paddle development was performed for 30 seconds using an aqueous solution of methylammonium hydroxide to form a line and space pattern. In PEB, a temperature optimized for each resist material was applied. The produced wafer with a pattern was observed with a sky SEM (scanning electron microscope), the line width was measured in a 40 nm 1: 1 line and space transfer pattern, and the dependency of the line width on the exposure amount was examined. The exposure amount at which a 40 nm line is formed is determined as the optimal exposure amount (mJ / cm 2 ), then the exposure amount width within which the line width is within 40 nm ± 10% is obtained, and the exposure amount width is divided by the optimal exposure amount to obtain a percentage Displayed as the exposure margin. The larger the value, the smaller the dimensional change due to the exposure amount change, and the better the exposure margin. In order to obtain a measure of mask fidelity, the line width formed on the resist with respect to the mask line width is plotted at the optimum exposure amount, and the inclination is calculated by linear approximation, and this is used as a mask error enhancement factor (MEEF). It was. The smaller the MEEF value, the higher the mask fidelity and the better the effect of the mask pattern finish error, which is better. Further, in order to compare the roughness, the line width was measured at 100 points at equal intervals in a 40 nm 1: 1 line and space line length range of 2 μm. Next, 3σ values of these length measurement values were calculated and used as Line Width Roughness (LWR). The smaller the LWR value, the smaller the roughness and the better.
Table 3 shows the evaluation results of each resist material.

Figure 2011001542
Figure 2011001542

表3に記載の結果より、本発明のレジスト材料が、ArFエキシマレーザー露光において、解像性能に優れることが確認された。例えば、比較例3−1、比較例3−2、比較例3−3、比較例3−4と実施例3−1、実施例3−2、実施例3−3、実施例3−4、実施例3−5、実施例3−6の結果を比較すると、酸脱離性単量体におけるスピロ環構造の有無やスピロ環結合位置の違いにより解像性能に差が生じること、また、本発明の酸発生剤と組み合わせることで更に解像性が向上することが確かめられる。   From the results shown in Table 3, it was confirmed that the resist material of the present invention was excellent in resolution performance in ArF excimer laser exposure. For example, Comparative Example 3-1, Comparative Example 3-2, Comparative Example 3-3, Comparative Example 3-4 and Example 3-1, Example 3-2, Example 3-3, Example 3-4, Comparing the results of Example 3-5 and Example 3-6, the difference in resolution performance is caused by the presence or absence of the spiro ring structure and the spiro ring bonding position in the acid-eliminating monomer. It is confirmed that the resolution is further improved by combining with the acid generator of the invention.

レジスト材料の評価3 PEB温度依存性
[実施例4−1〜3、比較例4−1〜3]
上記実施例3−1〜35、比較例3−1〜11の40nmの1:1のラインアンドスペース評価条件にて、最適露光量におけるライン幅のPEB温度依存性を調べた。
実施例1で得られたレジスト材料(R−01〜35)及び比較例用のレジスト材料(R−36〜46)のうち、表4に記載のレジスト材料を、レジスト毎に選んだ表4に記載の最適PEB温度±4℃範囲で2℃刻みにPEB温度を変化させ、PEB温度に対しライン幅をプロットし、直線近似式の最小二乗法フィッテングを行い、その傾き(nm/℃)を比較した。傾きが小さいほどPEB温度依存性が小さく、ウエハー面上の熱履歴の違いを原因とした寸法変化が抑制されることから好ましい。
評価結果を表4に示す。
Evaluation of Resist Material 3 PEB Temperature Dependency [Examples 4-1 to 3 and Comparative Examples 4-1 to 3]
Under the 40 nm 1: 1 line and space evaluation conditions of Examples 3-1 to 35 and Comparative Examples 3-1 to 11, the dependency of the line width on the optimum exposure amount on the PEB temperature was examined.
Of the resist materials (R-01 to 35) obtained in Example 1 and the resist materials for comparative examples (R-36 to 46), the resist materials listed in Table 4 were selected for each resist in Table 4. Change the PEB temperature in increments of 2 ° C within the optimum PEB temperature range of ± 4 ° C, plot the line width against the PEB temperature, perform the least square fitting of the linear approximation formula, and compare the slope (nm / ° C) did. The smaller the inclination, the smaller the PEB temperature dependency, which is preferable because the dimensional change caused by the difference in thermal history on the wafer surface is suppressed.
The evaluation results are shown in Table 4.

Figure 2011001542
Figure 2011001542

表4に記載の結果より、本発明のレジスト材料のPEB温度依存性が小さいことが確認された。   From the results shown in Table 4, it was confirmed that the resist material of the present invention has small PEB temperature dependency.

Claims (6)

下記一般式(1)で表されるスピロ環構造を有する酸脱離性エステル型単量体。
Figure 2011001542

(式中、Zは重合性二重結合を有する1価の基を表す。Xはこれが結合する炭素原子と共に置換又は非置換のシクロペンタン環、シクロヘキサン環、又はノルボルナン環を形成する2価の基を表す。R2は水素原子、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状の1価炭化水素基を表す。R3、R4はそれぞれ独立に水素原子、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状の1価炭化水素基を表し、又は、R3とR4は互いに結合してこれらが結合する炭素原子と共に置換又は非置換のシクロペンタン環、又はシクロヘキサン環を形成する2価の基を表す。nは1又は2を表す。)
An acid-eliminating ester-type monomer having a spiro ring structure represented by the following general formula (1).
Figure 2011001542

(In the formula, Z represents a monovalent group having a polymerizable double bond. X represents a divalent group which forms a substituted or unsubstituted cyclopentane ring, cyclohexane ring or norbornane ring together with the carbon atom to which it is bonded. R 2 represents a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom or 1 to 1 carbon atom. 10 linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon groups, or R 3 and R 4 are bonded to each other and substituted or unsubstituted cyclopentane ring or cyclohexane ring together with the carbon atom to which they are bonded Represents a divalent group forming n. N represents 1 or 2.)
下記一般式(2)又は(3)で表されるスピロ環構造を有する酸脱離性エステル型単量体。
Figure 2011001542

(式中、Xはこれが結合する炭素原子と共に置換又は非置換のシクロペンタン環、シクロヘキサン環、又はノルボルナン環を形成する2価の基を表す。R1は水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基を表す。R2は水素原子、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状の1価炭化水素基を表す。R3、R4はそれぞれ独立に水素原子、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状の1価炭化水素基を表し、又は、R3とR4は互いに結合してこれらが結合する炭素原子と共に置換又は非置換のシクロペンタン環、又はシクロヘキサン環を形成する2価の基を表す。R5は水素原子、又はメチル基を表す。nは1又は2を表す。pは0又は1を表す。)
An acid-eliminating ester type monomer having a spiro ring structure represented by the following general formula (2) or (3).
Figure 2011001542

(In the formula, X represents a divalent group which forms a substituted or unsubstituted cyclopentane ring, cyclohexane ring or norbornane ring together with the carbon atom to which it is bonded. R 1 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trivalent group. Represents a fluoromethyl group, R 2 represents a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, R 3 and R 4 each independently represents a hydrogen atom or carbon Represents a linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon group of 1 to 10, or R 3 and R 4 are bonded to each other and substituted or unsubstituted cyclopentane ring together with the carbon atom to which they are bonded; Or a divalent group that forms a cyclohexane ring, R 5 represents a hydrogen atom or a methyl group, n represents 1 or 2, and p represents 0 or 1.)
下記一般式(1a)〜(3a)で表される、請求項1又は2に記載のスピロ環構造を有する酸脱離性エステル型単量体から得られる繰り返し単位を含有することを特徴とする高分子化合物。
Figure 2011001542

(式中、Zaは重合性二重結合を有する1価の基Zに由来し、重合によって生じる3価の基を表す。Xはこれが結合する炭素原子と共に置換又は非置換のシクロペンタン環、シクロヘキサン環、又はノルボルナン環を形成する2価の基を表す。R1は水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基を表す。R2は水素原子、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状の1価炭化水素基を表す。R3、R4はそれぞれ独立に水素原子、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状の1価炭化水素基を表し、又は、R3とR4は互いに結合してこれらが結合する炭素原子と共に置換又は非置換のシクロペンタン環、又はシクロヘキサン環を形成する2価の基を表す。R5は水素原子、又はメチル基を表す。nは1又は2を表す。pは0又は1を表す。)
It contains a repeating unit obtained from an acid-eliminating ester-type monomer having a spiro ring structure according to claim 1 or 2 represented by the following general formulas (1a) to (3a). High molecular compound.
Figure 2011001542

(In the formula, Za is derived from a monovalent group Z having a polymerizable double bond, and represents a trivalent group generated by polymerization. X represents a substituted or unsubstituted cyclopentane ring, cyclohexane together with the carbon atom to which it is bonded. R 1 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group, R 2 represents a hydrogen atom, or a straight chain having 1 to 10 carbon atoms. Represents a branched or cyclic monovalent hydrocarbon group, R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom, or a linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, Or R 3 and R 4 represent a divalent group which forms a substituted or unsubstituted cyclopentane ring or cyclohexane ring together with the carbon atom to which they are bonded, and R 5 represents a hydrogen atom or a methyl group N represents 1 or 2. p It represents 0 or 1.)
請求項3に記載の高分子化合物をベース樹脂として含有すると共に、活性光線又は放射線に感応して酸を発生する化合物を含有することを特徴とするレジスト材料。   A resist material comprising the polymer compound according to claim 3 as a base resin and a compound that generates an acid in response to actinic rays or radiation. 活性光線又は放射線に感応して酸を発生する化合物が、下記一般式(4)で表されるスルホニウム塩化合物であることを特徴とする請求項4記載のレジスト材料。
Figure 2011001542

(式中、R6、R7、R8はそれぞれ独立に水素原子、又はそれぞれヘテロ原子を含んでもよい炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状の1価の炭化水素基、炭素数1〜10のアルコキシ基、又は、ハロゲン原子を示す。R9はヘテロ原子を含んでもよい炭素数1〜30の直鎖状、分岐状又は環状の1価の炭化水素基を示す。R10は水素原子又はトリフルオロメチル基を示す。)
The resist material according to claim 4, wherein the compound that generates an acid in response to actinic rays or radiation is a sulfonium salt compound represented by the following general formula (4).
Figure 2011001542

(Wherein R 6 , R 7 and R 8 are each independently a hydrogen atom, or a linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, each of which may contain a hetero atom, carbon C 1 -C 10 alkoxy group, or, .R 10 indicating a halogen atom .R 9 is carbon atoms which may contain a heteroatom 1-30 linear, monovalent hydrocarbon group branched or cyclic Represents a hydrogen atom or a trifluoromethyl group.)
請求項4又は5に記載のレジスト材料を基板上に塗布する工程と、加熱処理後フォトマスクを介して高エネルギー線もしくは電子線で露光する工程と、必要に応じて加熱処理した後、現像液を用いて現像する工程とを含むことを特徴とするパターン形成方法。   A step of applying the resist material according to claim 4 or 5 on a substrate, a step of exposing to high energy rays or an electron beam through a photomask after heat treatment, a heat treatment if necessary, and a developer And a step of developing using a pattern.
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