JP3525651B2 - 三環式芳香族骨格を有するカルボン酸誘導体 - Google Patents

三環式芳香族骨格を有するカルボン酸誘導体

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JP3525651B2 JP29334296A JP29334296A JP3525651B2 JP 3525651 B2 JP3525651 B2 JP 3525651B2 JP 29334296 A JP29334296 A JP 29334296A JP 29334296 A JP29334296 A JP 29334296A JP 3525651 B2 JP3525651 B2 JP 3525651B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、遠紫外線・電子線
・X線などの高エネルギー線に対して高い感度を有し、
アルカリ水溶液で現像することによりパターン形成でき
る、微細加工技術に適した化学増幅ポジ型レジスト材料
の成分として好適な新規な三環式芳香族骨格を有するカ
ルボン酸誘導体に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】LSI
の高集積化と高速度化に伴い、パターンルールの微細化
が求められているなか、現在汎用技術として用いられて
いる光露光では、光源の波長に由来する本質的な解像度
の限界に近づきつつある。g線(436nm)もしくは
i線(365nm)を光源とする光露光では、おおよそ
0.5μmのパターンルールが限界とされており、これ
を用いて製作したLSIの集積度は、16MビットDR
AM相当までとなる。しかし、LSIの試作はすでにこ
の段階まできており、更なる微細化技術の開発が急務と
なっている。
【0003】このような背景により、次世代の微細加工
技術として遠紫外線リソグラフィーが有望視されてい
る。遠紫外線リソグラフィーは、0.3〜0.4μmの
加工も可能であり、光吸収の低いレジスト材料を用いた
場合、基板に対して垂直に近い側壁を有したパターン形
成が可能になる。近年、遠紫外線の光源として高輝度な
KrFエキシマレーザーを利用する技術が注目されてい
る。近年開発された酸を触媒とした化学増幅ポジ型レジ
スト材料(特公平2−27660号,特開昭63−27
829号公報等)は、感度、解像性、ドライエッチング
耐性が高く、優れた特徴を有した遠紫外線リソグラフィ
ーに特に有望なレジスト材料である。
【0004】ところで、化学増幅ポジ型レジスト材料を
いわゆる高反射基板(アルミニウム基板、シリコン基
板、フォトマスク用クロム基板などの光反射率の高い基
板)上で用いた場合に問題となる現象として、定在波や
ハレーションがある。ここで定在波とは、平らな高反射
基板上で露光の際にポジ型レジスト膜を感光させた光が
基板で反射し、更にレジスト膜表面で反射する事を繰り
返すことにより、レジスト膜内に光の干渉による定在波
(定常波)が生じ、結果として側壁が波打つことをい
う。一方、ハレーションとは、実デバイスのように凹凸
のある基板上で反射光が斜めに反射して本来感光すべき
でない領域で感光させてしまい、解像度の低下やパター
ン寸法の細りを招く現象をいう。
【0005】一般に、これらを解決する手段としては、
基板上又はレジスト膜上に反射防止膜を塗布する方法が
用いられるが、この塗布のために工程が増えることは量
産技術としては好ましいものでない。
【0006】また、定在波の発現やハレーションを抑制
するもう一つの手段として、低透過率レジスト材料を使
用する方法がある。これは、反射防止膜を用いるかわり
にレジスト膜自体を吸光度の高いものとすることによ
り、光の干渉を抑える技術である。その例として、レジ
スト膜の光透過率を下げるためにオイルイエロー等の吸
光性材料を添加したレジスト組成物(特公昭51−37
562号公報など)が提案されている。
【0007】しかし、このような化合物を吸光性材料と
して用いた場合には、前記化合物がプリベークによりレ
ジスト膜中から揮散してしまい、ハレーションや定在波
の防止効果が不充分となるのみならず、ピンホールを生
じたり、レジスト膜と基板との密着性を損なう等の欠点
を有し、結果として感度、パターン形状、解像性等の諸
特性が損なわれ、レジスト材料としての総合的な性能が
不充分であった。
【0008】更に、スチレン系化合物のβ位の炭素にシ
アノ基、エステル基、カルボキシル基など電子吸引基が
結合した化合物を添加したレジスト組成物(特公平3−
69095号公報、特開平2−269346号公報な
ど)も提案されているが、この場合には感度、昇華性、
保存安定性などにおいて向上は見られるものの、解像力
や焦点深度等の特性は充分でなかった。
【0009】従って、上記方法は、いずれも定在波の発
現やハレーションを効果的に防止し得るものではなく、
より有効な技術の開発が望まれる。
【0010】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
微細加工技術に適した高解像性を有し、特に高反射基板
上で用いた場合でも定在波やハレーションの発現がない
化学増幅ポジ型レジスト材料を与えることができ、化学
増幅ポジ型レジスト材料の成分として好適な三環式芳香
族骨格を有するカルボン酸誘導体を提供することを目的
とする。
【0011】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者らは上記目的を達成するため鋭意検討を行った結
果、下記式(5)、(6)で示される三環式芳香族骨格
を有するカルボン酸誘導体から容易にかつ安価に合成す
ることができる下記一般式(1)又は(2)で示される
三環式芳香族骨格を有するカルボン酸誘導体が、光吸収
剤として優れた特性を有し、これが微細加工技術に適し
た高解像性を有する化学増幅ポジ型レジスト材料の成分
として好適で、特に遠紫外線リソグラフィーにおいて大
いに威力を発揮し得ることを見いだした。
【0012】
【化3】 (式中、R1、R2、R3はそれぞれ独立に水素原子、直
鎖状もしくは分岐状のアルキル基、直鎖状もしくは分岐
状のアルコキシ基、直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ
アルキル基、直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基又は
アリール基である。R4は酸素原子を含んでいてもよい
置換もしくは非置換の2価の脂肪族炭化水素基又は酸素
原子である。R5は酸不安定基である。pは0又は1で
ある。k、h、mはそれぞれ0〜9の整数、nは1〜1
0の整数で、かつk+h+m+n≦10を満足する。)
【0013】即ち、化学増幅ポジ型レジスト材料の光吸
収剤として、上記式(1)又は(2)で示される化合物
の1種又は2種以上からなるものを使用した場合、この
光吸収剤は以下の(i)〜(iii)のような利点を有
する。 (i)昇華性がない。このため、ハレーションや定在波
の防止効果が不充分となったり、ピンホールが生じた
り、レジスト膜と基板との密着性が損なわれるといった
欠点がない。 (ii)遠紫外線・電子線・X線などの高エネルギー
線、特にKrFエキシマーレーザー光の波長である24
8nm付近に極めて大きな吸収をもつ。よって、これら
の高エネルギー線での露光に用いた場合、従来の光吸収
剤に比べて少量の添加量で充分な効果が得られる。これ
について補足すると、レジスト材料に添加剤を多量に加
えると、予想外の悪影響が生じることがある。実際、従
来の光吸収剤は、酸発生剤や溶解阻止剤と同程度かそれ
以上の量を添加しないと所望の効果が得られない一方
で、未露光部の膜減りや露光部の溶け残り、あるいは頭
の丸みや裾引き等のパターンプロファイルの劣化、更に
は保存安定性の低下などがおき、結果としては性能向上
のための添加によって性能劣化がおこるという矛盾に陥
ることが多かった。これに対し、添加量が少なくても充
分な効果が得られるとすれば、ある程度の性能が得られ
たレジスト系に少量を添加することにより望む性能のみ
を加えることができる。このような意味で、光吸収剤の
添加量が少ないというのは、非常に重要な条件である。 (iii)酸の存在下に分解してカルボン酸を遊離する
ので、例えばフェノール誘導体に比べてアルカリ水溶液
に対する溶解速度の増大が大きい。このため、スカムや
ブリッジの発生がなく、また、露光前後のアルカリ溶解
速度の比(溶解コントラストという)が大きいため、解
像度を向上させ得る。
【0014】従って、上記式(1)又は(2)で示され
る化合物の1種又は2種以上を含有する化学増幅ポジ型
レジスト材料を遠紫外線・電子線・X線などの高エネル
ギー線を用いたリソグラフィー(特にKrFエキシマー
レーザー光)において用いた場合、パターンプロファイ
ルの劣化や解像度の低下を招くことがない。それ故、本
発明の新規な化合物は、化学増幅ポジ型レジスト材料の
光吸収剤として用いた場合に優れた性能を発揮すること
ができ、高解像度、広範囲の焦点深度を有するレジスト
像を得ることができるものである。
【0015】従って、本発明は、下記一般式(1’)又
は(2’)で示される三環式芳香族骨格を有するカルボ
ン酸誘導体、下記一般式(1’’)又は(2’’)で示
される三環式芳香族骨格を有するカルボン酸誘導体を提
供する。
【化25】 〔式中、R1、R2、R3はそれぞれ独立に水素原子、直
鎖状もしくは分岐状のアルキル基、直鎖状もしくは分岐
状のアルコキシ基、直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ
アルキル基、直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基又は
アリール基である。R4は酸素原子を含んでいてもよい
置換もしくは非置換の2価の脂肪族炭化水素基又は酸素
原子であり、R5aは下記一般式(3b)又は(3c)で
示される酸不安定基である。pは0又は1である。k、
h、mはそれぞれ0〜9の整数、nは1〜10の整数
で、かつk+h+m+n≦10を満足する。
【化26】 (式中、R6〜R8はそれぞれ独立に水素原子、直鎖状も
しくは分岐状のアルキル基、直鎖状もしくは分岐状のア
ルコキシ基、直鎖状もしくは分岐状のアルコキシアルキ
ル基、直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基又はアリー
ル基であり、かつ、これらの基は鎖中にカルボニル基を
含んでいてもよいが、R6〜R8の全てが水素原子であっ
てはならない。また、R6とR7は互いに結合して環を形
成していてもよい。R9は直鎖状もしくは分岐状のアル
キル基、直鎖状もしくは分岐状のアルコキシアルキル
基、直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基又はアリール
基であり、かつ、これらの基は鎖中にカルボニル基を含
んでいてもよい。また、R9はR6と結合して環を形成し
ていてもよい。)〕
【化27】 〔式中、R1、R2、R3はそれぞれ独立に水素原子、直
鎖状もしくは分岐状のアルキル基、直鎖状もしくは分岐
状のアルコキシ基、直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ
アルキル基、直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基又は
アリール基である。R4aは酸素原子を含む置換もしくは
非置換の2価の脂肪族炭化水素基又は酸素原子であり、
5bは下記一般式(3a)で示される酸不安定基であ
る。pは0又は1である。k、h、mはそれぞれ0〜9
の整数、nは1〜10の整数で、かつk+h+m+n≦
10を満足する。
【化28】 (式中、R6a〜R8aはそれぞれ独立に水素原子、直鎖状
もしくは分岐状のアルキル基、直鎖状もしくは分岐状の
アルコキシ基、直鎖状もしくは分岐状のアルコキシアル
キル基、直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基又はアリ
ール基であり、かつ、これらの基は鎖中にカルボニル基
を含んでいてもよいが、R6a〜R8aの2個以上が水素原
子とはならない。)〕
【0016】以下、本発明につき更に詳しく説明する
と、本発明の新規な三環式芳香族骨格を有するカルボン
酸誘導体は、下記一般式(1)又は(2)で示されるも
のである。
【0017】
【化4】 (式中、R1、R2、R3はそれぞれ独立に水素原子、直
鎖状もしくは分岐状のアルキル基、直鎖状もしくは分岐
状のアルコキシ基、直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ
アルキル基、直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基又は
アリール基である。R4は酸素原子を含んでいてもよい
置換もしくは非置換の2価の脂肪族炭化水素基又は酸素
原子であり、R5は酸不安定基である。pは0又は1で
ある。k、h、mはそれぞれ0〜9の整数、nは1〜1
0の整数で、かつk+h+m+n≦10を満足する。)
【0018】上記式(1)、(2)において、R1
2、R3はそれぞれ独立に水素原子、直鎖状もしくは分
岐状のアルキル基、直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ
基、直鎖状もしくは分岐状のアルコキシアルキル基、直
鎖状もしくは分岐状のアルケニル基又はアリール基であ
る。直鎖状又は分岐状のアルキル基としては、例えばメ
チル基,エチル基,n−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,ヘキシル基,シクロヘキシル基、アダマンチル基等
の炭素数1〜10のものが好適であり、中でもメチル
基,エチル基,イソプロピル基,tert−ブチル基が
より好ましく用いられる。直鎖状又は分岐状のアルコキ
シ基としては、例えばメトキシ基,エトキシ基,プロポ
キシ基,イソプロポキシ基,n−ブトキシ基,sec−
ブトキシ基,tert−ブトキシ基,ヘキシロキシ基,
シクロヘキシロキシ基等の炭素数1〜8のものが好適で
あり、中でもメトキシ基,エトキシ基,イソプロポキシ
基,tert−ブトキシ基がより好ましく用いられる。
直鎖状又は分岐状のアルコキシアルキル基としては、例
えばメトキシメチル基、エトキシプロピル基、プロポキ
シエチル基、tert−ブトキシエチル基等の炭素数2
〜10のものが好適であり、中でもメトキシメチル基、
メトキシエチル基、エトキシプロピル基、プロポキシエ
チル基等が好ましい。直鎖状又は分岐状のアルケニル基
としては、ビニル基、プロペニル基、アリル基、ブテニ
ル基のような炭素数2〜4のものが好適である。アリー
ル基としては、フェニル基、キシリル基、トルイル基、
クメニル基のような炭素数6〜14のものが好適であ
る。
【0019】R4は酸素原子を含んでいてもよい置換も
しくは非置換の2価の脂肪族炭化水素基又は酸素原子で
ある。なお、式中のpは0又は1であり、pが0の場合
は−R4−結合部は単結合となる。
【0020】酸素原子を含んでいてもよい置換もしくは
非置換の2価の脂肪族炭化水素基としては、例えばメチ
レン基、エチレン基、n−プロピレン基、イソプロピレ
ン基、n−ブチレン基、sec−ブチレン基、−CH2
O−基、−CH2CH2O−基、−CH2OCH2−基のよ
うな炭素数1〜10のものが好適であり、中でもメチレ
ン基、エチレン基、−CH2O−基、−CH2CH2O−
基がより好ましく用いられる。
【0021】
【0022】
【0023】また、R5は酸不安定基であるが、酸不安
定基とはカルボキシル基を酸の存在下で分解し得る1種
以上の官能基で置換したものを意味し、酸の存在下に分
解してアルカリ可溶性を示す官能基を遊離するものであ
り、下記一般式(3a)、(3b)、(3c)で示され
る基である。
【0024】
【化5】 (式中、R6〜R8はそれぞれ独立に水素原子、直鎖状も
しくは分岐状のアルキル基、直鎖状もしくは分岐状のア
ルコキシ基、直鎖状もしくは分岐状のアルコキシアルキ
ル基、直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基又はアリー
ル基であり、かつ、これらの基は鎖中にカルボニル基を
含んでいてもよいが、R6〜R8の全てが水素原子であっ
てはならない。また、R6とR7は互いに結合して環を形
成していてもよい。R9は直鎖状もしくは分岐状のアル
キル基、直鎖状もしくは分岐状のアルコキシアルキル
基、直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基又はアリール
基であり、かつ、これらの基は鎖中にカルボニル基を含
んでいてもよい。また、R9はR6と結合して環を形成し
ていてもよい。また、式中、R6a〜R8aはそれぞれ独立
に水素原子、直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、直鎖
状もしくは分岐状のアルコキシ基、直鎖状もしくは分岐
状のアルコキシアルキル基、直鎖状もしくは分岐状のア
ルケニル基又はアリール基であり、かつ、これらの基は
鎖中にカルボニル基を含んでいてもよいが、R6a〜R8a
の2個以上が水素原子とはならない。)
【0025】この場合、上記直鎖状又は分岐状のアルキ
ル基、直鎖状又は分岐状のアルコキシ基、直鎖状又は分
岐状のアルコキシアルキル基、直鎖状又は分岐状のアル
ケニル基、アリール基としては、上記R1〜R3と同様の
ものを例示することができる。
【0026】また、式(3a)においてR6とR7が互い
に結合して形成される環としては、例えばシクロヘキシ
リデン基、シクロペンチリデン基、3−オキソシクロヘ
キシリデン基、3−オキソ−4−オキサシクロヘキシリ
デン基、4−メチルシクロヘキシリデン基等の炭素数4
〜10のものが挙げられる。
【0027】また、式(3b)においてR6とR7が互い
に結合して形成される環としては、例えば1−シラシク
ロヘキシリデン基、1−シラシクロペンチリデン基、3
−オキソ−1−シラシクロペンチリデン基、4−メチル
−1−シラシクロペンチリデン基等の炭素数3〜9のも
のが挙げられる。
【0028】更に、式(3c)においてR9とR6が互い
に結合して形成される環としては、例えば2−オキサシ
クロヘキシリデン基、2−オキサシクロペンチリデン
基、2−オキサ−4−メチルシクロヘキシリデン基等の
炭素数4〜10のものが挙げられる。
【0029】ここで、上記式(3a)で表わされる基と
しては、例えばtert−アミル基、1,1−ジメチル
エチル基、1,1−ジメチルブチル基、1−エチル−1
−メチルプロピル基、1,1−ジエチルプロピル基等の
炭素数4〜10の第三級アルキル基のほか、1,1−ジ
メチル−3−オキソブチル基、3−オキソシクロヘキシ
ル基、1−メチル−3−オキソ−4−オキサシクロヘキ
シル基などの3−オキソアルキル基が好適である。
【0030】上記式(3b)で表わされる基としては、
例えばトリメチルシリル基、エチルジメチルシリル基、
ジメチルプロピルシリル基、ジエチルメチルシリル基、
トリエチルシリル基等の炭素数3〜10のトリアルキル
シリル基が好適である。
【0031】上記式(3c)で表わされる基としては、
例えば1−メトキシメチル基、1−メトキシエチル基、
1−エトキシエチル基、1−エトキシプロピル基、1−
エトキシイソブチル基、1−n−プロポキシエチル基、
1−tert−ブトキシエチル基、1−n−ブトキシエ
チル基、1−i−ブトキシエチル基、1−tert−ペ
ントキシエチル基、1−シクロヘキシルオキシエチル
基、1−(2’−n−ブトキシエトキシ)エチル基、1
−(2’−エチルヘキシル)オキシエチル基、1−
(4’−アセトキシメチルシクロヘキシルメチルオキ
シ)エチル基、1−{4’−(tert−ブトキシカル
ボニルオキシメチル)シクロヘキシルメチルオキシ}エ
チル基、2−メトキシ−2−プロピル基、1−エトキシ
プロピル基、ジメトキシメチル基、ジエトキシメチル
基、テトラヒドロフラニル基、テトラヒドロピラニル基
等の炭素数2〜8のものが好適である。
【0032】なお、上記式(1)、(2)において、
k、h、mはそれぞれ0〜9の整数、nは1〜10の整
数で、k+h+m+n≦10を満足する。
【0033】上記式(1)、(2)の化合物の好ましい
具体例としては、下記(4a)〜(4j)で示される化
合物などが挙げられる。
【0034】
【化6】 (式中、R5は酸不安定基である。)
【0035】本発明の式(1)、(2)の化合物は、下
記式(5)、(6)で示される三環式芳香族骨格を有す
るカルボン酸誘導体から、容易にかつ安価に合成するこ
とができる。
【0036】
【化7】 (式中、R1〜R4,p,k,h,m,nはそれぞれ前記
と同様である。)
【0037】この場合、酸不安定基として上記一般式
(3a)で表わされる基をもつ化合物の合成法としては
種々の方法があり、特に限定されるものではないが、好
ましい一例として、上記式(5)、(6)で示されるカ
ルボン酸に無水トリフルオロ酢酸を反応させ、次いで下
記式(7)で表わされるアルコール類を反応させる方法
がある。この方法はJ.Org.Chem.,30,9
27(1965)に準じて行うことができる。
【0038】
【化8】 (式中、R6a,R7a,R8aは前記と同様である。)
【0039】上記反応において、無水トリフルオロ酢酸
の使用量は、式(5)、(6)で示されるカルボン酸中
のカルボキシル基1モルに対して1〜10モル、特に1
〜5モルの割合で添加することが好ましい。また、アル
コール類の使用量は、式(5)、(6)で示されるカル
ボン酸中のカルボキシル基1モルに対して1〜10モ
ル、特に1〜5モルの割合で添加することが好ましい。
【0040】上記反応は、塩化メチレン、THFなどの
有機溶媒中で−70〜50℃の温度範囲で行うことが好
ましい。反応時間は条件によって適宜選択できるが、ほ
ぼ30分〜4時間程度で終了する。
【0041】また、酸不安定基として上記一般式(3
b)で表わされる基をもつ化合物の合成法としては種々
の方法があり、特に限定されるものではないが、好まし
い一例として式(5)、(6)で示されるカルボン酸に
塩基触媒下、下記式(8)で表わされるハロゲン化シリ
ルアルキルを反応させる方法がある。
【0042】
【化9】 (式中Zは例えば塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等の
ハロゲン原子であり、R6〜R8は前記と同様である。)
【0043】この場合、上記式(8)のハロゲン化シリ
ルアルキルの使用量は、上記式(5)又は(6)で示さ
れるカルボン酸中のカルボキシル基1モルに対して1〜
10モル、特に1〜5モルの割合で添加することが望ま
しい。
【0044】触媒として用いられる塩基は特に限定され
るものではないが、具体例としては炭酸水素ナトリウ
ム、炭酸ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸カリウ
ム、水素化ナトリウム、水素化カリウム、ナトリウムメ
チラート、ナトリウムエチラート、カリウムtert−
ブチラートなどのアルカリ金属塩類、トリエチルアミ
ン、ジイソプロピルメチルアミン、ジメチルアニリン、
ピリジン、4−N,N−ジメチルアミノピリジン、4−
(1−ピペリジノ)ピリジンなどの有機塩基類などが挙
げられる。上記塩基の使用量は、式(8)で表わされる
ハロゲン化エステルに対し1〜10モル当量用いること
が好ましい。
【0045】用いられる反応溶媒は特に限定されるもの
ではないが、具体例としてはテトラヒドロフラン、テト
ラヒドロピラン、1,4−ジオキサンなどのエーテル
類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチル
ケトンなどのケトン類、ベンゼン、トルエン、キシレン
などの芳香族炭化水素類、塩化メチレン、クロロホルム
などのハロゲン系炭化水素類、N,N−ジメチルホルム
アミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスル
ホキシドなどの非プロトン性極性溶媒、あるいはそれら
の混合溶媒などが挙げられ、これらの中でも特に塩化メ
チレン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメ
チルアセトアミド、ジメチルスルホキシドなどが好まし
い。
【0046】この場合の反応温度は0〜100℃が好適
であり、特に20〜70℃が好ましい。また、反応時間
は適宜選択できるが、ほぼ30分〜4時間程度である。
【0047】更に、酸不安定基として上記一般式(3
c)で表わされる基をもつ化合物の合成法としては種々
の方法があり特に限定されるものではないが、好ましい
一例として式(5)、(6)で示されるカルボン酸に酸
触媒下で下記式(9)で表わされるビニルエーテル類を
反応させる方法がある。
【0048】
【化10】 (式中、R6,R9はそれぞれ前記と同様であり、R10
前記R7から水素原子1個をのぞいた2価の基である。
またR6とR9は互いに結合して環をなしていてもよ
い。)
【0049】この場合、上記式(9)のビニルエーテル
類としては特に限定されるものではないが、具体例とし
てはメチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、n
−プロピルビニルエーテル、tert−ブチルビニルエ
ーテル、n−ブチルビニルエーテル、i−ブチルビニル
エーテル、n−ペンチルビニルエーテル、シクロヘキシ
ルビニルエーテル、4−オキサ−2−ヘキセン、3,4
−ジヒドロ−2H−ピラン、2,3−ジヒドロフランな
どが挙げられる。上記式(9)のビニルエーテル類の使
用量は、式(5)又は(6)で示されるカルボン酸中の
カルボキシル基1モルに対して1〜10モル、特に1〜
5モルの割合が好ましい。
【0050】また、用いられる酸触媒は特に限定される
ものではないが、具体例としてはトリフルオロメタンス
ルホン酸、p−トルエンスルホン酸、硫酸、塩酸、p−
トルエンスルホン酸ピリジニウム、m−ニトロベンゼン
スルホン酸ピリジニウム等が挙げられる。上記酸触媒の
使用量は、上記式(5)、(6)で示されるカルボン酸
中のカルボキシル基1モルに対して0.001〜1モル
の割合で添加することが好ましい。
【0051】また、上記反応は溶媒を使用して行うこと
が好ましく、用いられる反応溶媒は特に限定されるもの
ではないが、具体例としてはテトラヒドロフラン、テト
ラヒドロピラン、1,4−ジオキサンなどのエーテル
類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチル
ケトンなどのケトン類、ベンゼン、トルエン、キシレン
などの芳香族炭化水素類、塩化メチレン、クロロホルム
などのハロゲン系炭化水素類、あるいはそれらの混合溶
媒などが挙げられるが、これらの中でも特にテトラヒド
ロフラン、テトラヒドロピラン、あるいはそれらと塩化
メチレン、クロロホルムなどのハロゲン系炭化水素類の
混合物などが好ましい。
【0052】反応温度は0℃から溶媒の沸点の範囲で行
うことができる。反応時間は条件によって適宜選択でき
るが、ほぼ30分〜24時間程度で終了する。
【0053】反応終了後はアルカリで触媒の酸を中和
し、溶媒層を水洗・濃縮した後、再結晶ないしカラム分
取を行うことで、目的とする化合物を得ることができ
る。
【0054】酸不安定基として上記一般式(3c)で表
わされる基をもつ化合物の合成法として好ましい第二の
例として、式(5)、(6)で示されるカルボン酸に塩
基触媒下で下記式(10)で表わされるハロアルコキシ
アルキルを反応させる方法がある。
【0055】
【化11】 (式中、R6、R7、R9、Zはそれぞれ前記と同様であ
る。)
【0056】この場合、用いられるハロアルコキシアル
キルは特に限定されるものではないが、具体例としては
塩化メトキシメチル、臭化メトキシメチル、ヨウ化メト
キシメチル、塩化エトキシエチル、塩化エトキシメチ
ル、臭化エトキシメチル、塩化メトキシエトキシメチ
ル、塩化テトラヒドロフラニル、塩化テトラヒドロピラ
ニルなどが挙げられる。式(10)で表わされるハロア
ルコキシアルキルは、原料である式(5)、(6)のカ
ルボン酸誘導体のカルボキシル基に対し1〜10モル当
量用いることが好ましい。
【0057】また、用いられる塩基は特に限定されるも
のではないが、具体例としては炭酸水素ナトリウム、炭
酸ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸カリウム、水素
化ナトリウム、水素化カリウム、ナトリウムメチラー
ト、ナトリウムエチラート、カリウムtert−ブチラ
ートなどのアルカリ金属塩類、またはトリエチルアミ
ン、ジイソプロピルメチルアミン、ジメチルアニリン、
ピリジン、4−N,N−ジメチルアミノピリジン、4−
(1−ピペリジノ)ピリジンなどの有機塩基類のほか、
種々の相関移動触媒も挙げられる。上記塩基の使用量
は、上記式(5)、(6)で表わされるカルボン酸中の
カルボキシル基に対し1〜10モル当量用いることが好
ましい。
【0058】上記反応は溶媒を使用して行うことが好ま
しく、用いられる反応溶媒は特に限定されるものではな
いが、具体例としてはメタノール、エタノール、プロパ
ノール、2−メチルエタノール、ブタノール、tert
−ブチルアルコールなどのアルコール類、アセトン、メ
チルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケト
ン類、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化
水素類、塩化メチレン、クロロホルムなどのハロゲン系
炭化水素類、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−
ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシドなどの非
プロトン性極性溶媒、あるいはそれらの混合溶媒などが
挙げられ、これらの中でも特にアセトン、N,N−ジメ
チルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドなど
が好ましい。また相関移動反応においてはこれらの有機
溶媒と水との二層系などが挙げられる。
【0059】反応温度は0℃から溶媒の沸点の範囲で行
うことができる。反応時間は条件によって適宜選択でき
るが、ほぼ30分〜24時間程度で終了する。反応終了
後は水により反応を停止し、溶媒層を水洗・濃縮した
後、再結晶ないしカラム分取を行うことで、目的とする
化合物を得ることができる。
【0060】上記式(1)又は(2)の化合物は、化学
増幅ポジ型レジスト材料の光吸収剤として有用である。
この場合、光吸収剤は上記式(1)及び(2)の化合物
の1種類を単独で使用しても、あるいは2種類以上を混
合して使用してもよい。
【0061】
【発明の効果】本発明の式(1)、(2)の化合物は、
化学増幅ポジ型レジスト材料用の光吸収剤として用いた
場合、昇華性がなく、遠紫外領域における光吸収がきわ
めて大きく、さらに酸の存在下に分解してカルボン酸を
遊離する。従って、これを配合した化学増幅ポジ型レジ
スト材料は、たとえば遠紫外線・電子線・X線などの高
エネルギー線、特にKrFエキシマレーザーに感応し、
定在波やハレーションの発現を抑止する一方で溶解特性
や保存安定性に悪影響を与えることがなく、微細加工技
術に適した高解像性を有する。
【0062】
【実施例】以下、実施例及び配合例を示して本発明を具
体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるも
のではない。なお、各例中の部はいずれも重量部であ
る。
【0063】〔実施例1〕9−アントラセンカルボン酸
tert−アミル(前記式(4a)においてR5=te
rt−アミル基の化合物)の合成 9−アントラセンカルボン酸(前記式(4a)において
5=Hの化合物)11.1g(0.05mol)をT
HF50gに溶解した。これを氷冷下5℃以下に保ちつ
つ、トリフルオロ酢酸無水物42.0g(0.2mo
l)を10分かけて滴下した。0〜5℃で2時間撹拌し
た後、室温で更に2時間熟成した。これを再び氷冷し、
5℃以下に保ちつつtert−アミルアルコール35.
3g(0.4mol)を滴下した。滴下終了後、常温で
2時間熟成した。反応終了後、10%水酸化ナトリウム
水溶液191gを反応液に投入して酸を中和し、ジエチ
ルエーテル202gで抽出した。有機層を2度水洗した
後、硫酸マグネシウムで乾燥し、THF−ヘキサン溶媒
からの再結晶により精製した。収量8.5g(収率58
%)、純度98.0%。
【0064】得られた9−アントラセンカルボン酸te
rt−アミルの核磁気共鳴スペクトル(NMR)、赤外
スペクトル(IR)、及び元素分析の結果を下記に示
す。
【0065】
【化12】 1H−NMR:CDCl3,δ(ppm)> (a) 0.89 3重項 3H (b) 1.60 4重項 2H (c) 1.80 1重項 6H (d) 7.26〜7.58 多重項 4H (e) 8.00〜8.11 多重項 4H (f) 8.48 1重項 1H <IR:(cm-1)> 3081、3052、2973、2933、2867、
1714、1625、1560、1523、1486、
1473、1457、1456、1444、1413、
1392、1367、1319、1290、1265、
1236、1160、1145、1014、997、9
52、887、850、788、728、669、64
0、619、601、551、528、462 <元素分析値(%):C20202> 理論値 C:82.2 H:6.9 実測値 C:82.5 H:7.0
【0066】〔実施例2〕 9−アントラセンカルボン
酸メトキシメチル(前記式(4a)においてR5=メト
キシメチル基の化合物)の合成 9−アントラセンカルボン酸6.65g(0.03mo
l)とトリエチルアミン4.9g(0.05mol)を
N,N−ジメチルホルムアミド30gに溶解した。室温
下で30分撹拌した後、撹拌を続けながらクロロメチル
メチルエーテル3.1g(0.04mol)を滴下し
た。更に、1時間撹拌した後、40℃で2時間熟成し
た。反応液に水102gを投入して反応を停止させ、ジ
クロロメタン114gで抽出した。有機層を水酸化ナト
リウム溶液で洗浄し、更に水洗後、溶媒を減圧留去して
結晶を得た。収量6.6g(収率83%)、純度98
%。
【0067】得られた9−アントラセンカルボン酸メト
キシメチルの核磁気共鳴スペクトル(NMR)、赤外ス
ペクトル(IR)、及び元素分析の結果を下記に示す。
【0068】
【化13】 1H−NMR:CDCl3,δ(ppm)> (a) 3.66 1重項 3H (b) 5.75 1重項 2H (c) 7.26〜7.59 多重項 4H (d) 8.01〜8.13 多重項 4H (e) 8.54 1重項 1H1 H<IR:(cm-1)> 3056、2993、2956、2827、1720、
1627、1560、1523、1473、1452、
1446、1438、1415、1351、1290、
1265、1220、1195、1164、1162、
1145、1093、1016、970、935、92
7、902、854、850、790、761、73
2、669、638、603、566、551、51
4、457、426 <元素分析値(%):C17143> 理論値 C:76.7 H:5.3 実測値 C:76.9 H:5.3
【0069】〔実施例3〕9−アントラセンカルボン酸
エトキシエチル(前記式(4a)においてR5=エトキ
シエチル基の化合物)の合成 実施例2で用いたクロロメチルメチルエーテルの代わり
に1−クロロエチルエチルエーテルを用いる以外は実施
例2と同様に反応を行ったところ、9−アントラセンカ
ルボン酸エトキシエチルが純度97%、収率77%で得
られた。得られた9−アントラセンカルボン酸エトキシ
エチルの核磁気共鳴スペクトル(NMR)及び元素分析
の結果を下記に示す。
【0070】
【化14】 1H−NMR:DMSO,δ(ppm)> (a) 1.15〜1.20 3重項 3H (b) 1.47〜1.57 2重項 3H (c) 3.58〜3.80 多重項 2H (d) 6.11〜6.18 4重項 1H (e) 7.47〜7.80 多重項 4H (f) 8.22〜8.34 多重項 4H (g) 8.75 1重項 1H <元素分析値(%):C19183> 理論値 C:77.5 H:6.2 実測値 C:77.6 H:6.2
【0071】〔実施例4〕9−アントラセンカルボン酸
テトラヒドロピラニル(前記式(4a)においてR5
テトラヒドロピラニル基の化合物)の合成 9−アントラセンカルボン酸11.1g(0.05モ
ル)をTHF156gとジクロロメタン155gの混合
溶媒に溶解した。氷冷下撹拌しつつ、3,4−ジヒドロ
−2Hピラン21.0g(0.25モル)を滴下した。
更に、20分間撹拌した後、脱水したp−トルエンスル
ホン酸0.138g(0.0008モル)を加えて溶解
した。そのまま0℃で1時間、室温で1時間撹拌したあ
と反応液を氷冷し、5%炭酸水素ナトリウム水溶液21
0gを加えて酸を中和し、反応を停止した。分液した有
機層から溶媒を減圧留去して油状物を得た。この油状物
をシリカゲルクロマトグラフィー(溶出溶媒:酢酸エチ
ル−ヘキサン)で精製することにより、9−アントラセ
ンカルボン酸テトラヒドロピラニル(下記構造式参照)
を単離した。収量10.8g(収率71%)、純度99
%。
【0072】得られた9−アントラセンカルボン酸テト
ラヒドロピラニルの核磁気共鳴スペクトル(NMR)、
赤外スペクトル(IR)、及び元素分析の結果を下記に
示す。
【0073】
【化15】 1H−NMR:CDCl3,δ(ppm)> (a) 1.88〜2.09 多重項 4H (b) 2.27〜2.32 多重項 2H (c) 4.11〜4.29 二つの多重項 2H (d) 6.93〜6.95 三重項 1H (e) 7.54〜7.87 多重項 4H (f) 8.30〜8.33 二重項 2H (g) 8.39〜8.42 二重項 2H (h) 8.81 一重項 1H1 H<IR:(cm-1)> 3399、3054、2977、2944、2881、
1716、1625、1523、1454、1446、
1390、1357、1321、1286、1265、
1222、1197、1168、1153、1128、
1118、1056、1022、991、937、90
0、896、869、854、819、792、73
2、684、620、603、555、520、44
5、424<元素分析値(%):C17143> 理論値 C:78.4 H:5.9 実測値 C:78.3 H:5.9
【0074】〔実施例5〕9−アントラセンカルボン酸
テトラヒドロフラニル(前記式(4a)においてR5
テトラヒドロフラニル基の化合物)の合成 実施例4で用いた3,4−ジヒドロ−2Hピランの代わ
りにジヒドロフランを用いる以外は実施例4と同様に反
応を行ったところ、9−アントラセンカルボン酸テトラ
ヒドロフラニルが純度98%、収率72%で得られた。
【0075】〔実施例6〕9−アントラセンカルボン酸
n−プロポキシエチル(前記式(4a)においてR5
n−プロポキシエチル基の化合物)の合成 実施例4で用いた3,4−ジヒドロ−2Hピランの代わ
りにn−プロピルビニルエーテルを用いる以外は実施例
4と同様に反応を行ったところ、9−アントラセンカル
ボン酸n−プロポキシエチルが純度97%、収率68%
で得られた。
【0076】〔実施例7〕9−アントラセンカルボン酸
tert−ブトキシエチル(前記式(4a)においてR
5=tert−ブトキシエチル基の化合物)の合成 実施例4で用いた3,4−ジヒドロ−2Hピランの代わ
りにtert−ブチルビニルエーテルを用いる以外は実
施例4と同様に反応を行ったところ、9−アントラセン
カルボン酸tert−ブトキシエチルが純度98%、収
率70%で得られた。
【0077】〔実施例8〕9−アントラセンカルボン酸
n−ブトキシエチル(前記式(4a)においてR5=n
−ブトキシエチル基の化合物)の合成 実施例4で用いた3,4−ジヒドロ−2Hピランの代わ
りにn−ブチルビニルエーテルを用いる以外は実施例4
と同様に反応を行ったところ、9−アントラセンカルボ
ン酸n−ブトキシエチルが純度98%、収率65%で得
られた。
【0078】〔実施例9〕9−アントラセンカルボン酸
iso−ブトキシエチル(前記式(4a)においてR5
=iso−ブトキシエチル基の化合物)の合成 実施例4で用いたエチルビニルエーテルの代わりにi−
ブチルビニルエーテルを用いる以外は実施例4と同様に
反応を行ったところ、9−アントラセンカルボン酸is
o−ブトキシエチルが純度98%、収率75%で得られ
た。
【0079】〔実施例10〕9−アントラセンカルボン
酸エトキシプロピル(前記式(4a)においてR5=エ
トキシプロピル基の化合物)の合成 実施例4で用いたエチルビニルエーテルの代わりに4−
オキサ−2−ヘキセンを用いる以外は実施例4と同様に
反応を行ったところ、9−アントラセンカルボン酸エト
キシプロピルが純度99%、収率66%で得られた。
【0080】〔実施例11〕9−アントラセンカルボン
酸トリメチルシリル(前記式(4a)においてR5=ト
リメチルシリル基の化合物)の合成 実施例2で用いたクロロメチルメチルエーテルの代わり
に塩化トリメチルシリルを用いる以外は実施例2と同様
に反応を行ったところ、9−アントラセンカルボン酸ト
リメチルシリルが純度97%、収率85%で得られた。
【0081】〔実施例12〕実施例1で用いた9−アン
トラセンカルボン酸(前記式(4a)においてR5=H
の化合物)の代わりに1−アントラセンカルボン酸(前
記式(4b)においてR5=Hの化合物)を用い、かつ
tert−アミルアルコールの代わりにtert−ブチ
ルアルコールを用いる以外は実施例1と同様に反応させ
たところ、次のような化合物が得られた。1−アントラ
センカルボン酸tert−ブチル(前記式(4b)にお
いてR5=tert−ブチル基の化合物)純度99%、
収率46%
【0082】〔実施例13〜22〕実施例2〜11で用
いた9−アントラセンカルボン酸(前記式(4a)にお
いてR5=Hの化合物)のかわりに1−アントラセンカ
ルボン酸(前記式(4b)においてR5=Hの化合物)
を用いる以外は実施例2〜11と同様に反応させたとこ
ろ、それぞれ次のような化合物が得られた。 <実施例13>1−アントラセンカルボン酸メトキシメ
チル(前記式(4b)においてR5=メトキシメチル基
の化合物)純度98%、収率80% <実施例14>1−アントラセンカルボン酸エトキシエ
チル(前記式(4b)においてR5=エトキシエチル基
の化合物)純度97%、収率77% <実施例15>1−アントラセンカルボン酸テトラヒド
ロピラニル(前記式(4b)においてR5=テトラヒド
ロピラニル基の化合物)純度97%、収率66% <実施例16>1−アントラセンカルボン酸テトラヒド
ロフラニル(前記式(4b)においてR5=テトラヒド
ロフラニル基の化合物)純度99%、収率69% <実施例17>1−アントラセンカルボン酸n−プロポ
キシエチル(前記式(4b)においてR5=n−プロポ
キシエチル基の化合物)純度99%、収率75% <実施例18>1−アントラセンカルボン酸tert−
ブトキシエチル(前記式(4b)においてR5=ter
t−ブトキシエチル基の化合物)純度97%、収率60
% <実施例19>1−アントラセンカルボン酸n−ブトキ
シエチル(前記式(4b)においてR5=n−ブトキシ
エチル基の化合物)純度98%、収率64% <実施例20>1−アントラセンカルボン酸iso−ブ
トキシエチル(前記式(4b)においてR5=iso−
ブトキシエチル基の化合物)純度98%、収率60% <実施例21>1−アントラセンカルボン酸エトキシプ
ロピル(前記式(4b)においてR5=エトキシプロピ
ル基の化合物)純度98%、収率55% <実施例22>1−アントラセンカルボン酸トリメチル
シリル(前記式(4b)においてR5=トリメチルシリ
ル基の化合物)純度98%、収率82%
【0083】〔実施例23〜33〕実施例12〜22で
用いた1−アントラセンカルボン酸の代わりに2−アン
トラセンカルボン酸(前記式(4c)においてR5=H
の化合物)を用いる以外は実施例12〜22と同様に反
応させたところ、それぞれ次のような化合物が得られ
た。 <実施例23>2−アントラセンカルボン酸tert−
ブチル(前記式(4c)においてR5=tert−ブチ
ル基の化合物)純度99%、収率46% <実施例24>2−アントラセンカルボン酸メトキシメ
チル(前記式(4c)においてR5=メトキシメチル基
の化合物)純度98%、収率80% <実施例25>2−アントラセンカルボン酸エトキシエ
チル(前記式(4c)においてR5=エトキシエチル基
の化合物)純度97%、収率77% <実施例26>2−アントラセンカルボン酸テトラヒド
ロピラニル(前記式(4c)においてR5=テトラヒド
ロピラニル基の化合物)純度97%、収率66% <実施例27>2−アントラセンカルボン酸テトラヒド
ロフラニル(前記式(4c)においてR5=テトラヒド
ロフラニル基の化合物)純度99%、収率69% <実施例28>2−アントラセンカルボン酸n−プロポ
キシエチル(前記式(4c)においてR5=n−プロポ
キシエチル基の化合物)純度99%、収率75% <実施例29>2−アントラセンカルボン酸tert−
ブトキシエチル(前記式(4c)においてR5=ter
t−ブトキシエチル基の化合物)純度97%、収率60
% <実施例30>2−アントラセンカルボン酸n−ブトキ
シエチル(前記式(4c)においてR5=n−ブトキシ
エチル基の化合物)純度98%、収率64% <実施例31>2−アントラセンカルボン酸iso−ブ
トキシエチル(前記式(4c)においてR5=iso−
ブトキシエチル基の化合物)純度98%、収率60% <実施例32>2−アントラセンカルボン酸エトキシプ
ロピル(前記式(4c)においてR5=エトキシプロピ
ル基の化合物)純度98%、収率60% <実施例33>2−アントラセンカルボン酸トリメチル
シリル(前記式(4c)においてR5=トリメチルシリ
ル基の化合物)純度99%、収率86%
【0084】〔実施例34〕9−アントラセンメトキシ
酢酸tert−ブチル(前記式(4e)においてR5
tert−ブチル基の化合物)の合成 60%水素化ナトリウム6.7g(0.17mol)を
ヘキサン60gで洗浄し、すぐにTHF306gと9−
ヒドロキシメチルアントラセン29.1g(0.14m
ol)を加えて撹拌した。室温で20分撹拌、65℃で
1時間還流撹拌したあと反応液を冷却し、氷冷下でブロ
モ酢酸エチル28.0g(0.17mol)とTHF2
3gの混合物を10分間かけて滴下した。この反応液を
室温で1時間、さらに65℃で1時間熟成したあと冷却
し、0.4%塩化アンモニウム水溶液で反応を停止し
た。エーテル200gで抽出した有機層を水洗し、溶媒
を留去すると結晶と油状物の混合物が得られた。これを
再びエーテルに溶解、不溶物をろ別したあと硫酸マグネ
シウムで乾燥してから溶媒を留去した。得られた褐色の
油状物をシリカゲルクロマトグラフィー(溶出液:酢酸
エチル−ヘキサン1:10)で精製すると、9−アント
ラセンメトキシ酢酸エチル(前記式(4e)においてR
5=エチル基の化合物)が白色結晶として得られた。収
量14.2g(収率34.5%)、純度95%。
【0085】得られた9−アントラセンメトキシ酢酸エ
チル14.2gにメタノール145gを加え50℃に加
熱して溶解し、3%水酸化ナトリウム水溶液100gを
滴下した。75℃で30分還流したあと反応液を冷却
し、溶媒を留去した。固体状の残渣にエーテル200g
と水300gを加え、濃塩酸を用いて液性を酸性にする
と、結晶が界面に析出した。これをろ別してTHF−エ
ーテルの混合溶媒に溶解して水洗した後、エタノールか
ら再結晶することにより、9−アントラセンメトキシ酢
酸エチル(前記式(4e)においてR5=Hの化合物)
を白色結晶として得た。収量6.9g(収率53%)、
純度97%。
【0086】得られた9−アントラセンメトキシ酢酸
を、実施例12で用いた1−アントラセンカルボン酸の
かわりに用いる以外は実施例12と同様に反応させたと
ころ、9−アントラセンメトキシ酢酸tert−ブチル
が得られた。純度99%、収率51%。
【0087】〔実施例35〜44〕実施例13〜22で
用いた1−アントラセンカルボン酸の代わりに9−アン
トラセンメトキシ酢酸(前記式(4e)においてR5
Hの化合物)を用いる以外は実施例12〜20と同様に
反応させたところ、それぞれ次のような化合物が得られ
た。 <実施例35>9−アントラセンメトキシ酢酸メトキシ
メチル(前記式(4e)においてR5=メトキシメチル
基の化合物)純度98%、収率76% <実施例36>9−アントラセンメトキシ酢酸エトキシ
エチル(前記式(4e)においてR5=エトキシエチル
基の化合物)純度96%、収率61% <実施例37>9−アントラセンメトキシ酢酸テトラヒ
ドロピラニル(前記式(4e)においてR5=テトラヒ
ドロピラニル基の化合物)純度98%、収率59% <実施例38>9−アントラセンメトキシ酢酸テトラヒ
ドロフラニル(前記式(4e)においてR5=テトラヒ
ドロフラニル基の化合物)純度98%、収率72% <実施例39>9−アントラセンメトキシ酢酸n−プロ
ポキシエチル(前記式(4e)においてR5=n−プロ
ポキシエチル基の化合物)純度98%、収率68% <実施例40>9−アントラセンメトキシ酢酸tert
−ブトキシエチル(前記式(4e)においてR5=te
rt−ブトキシエチル基の化合物)純度97%、収率6
0% <実施例41>9−アントラセンメトキシ酢酸n−ブト
キシエチル(前記式(4e)においてR5=n−ブトキ
シエチル基の化合物)純度98%、収率69%< 実施例42>9−アントラセンメトキシ酢酸iso−ブ
トキシエチル(前記式(4e)においてR5=iso−
ブトキシエチル基の化合物)純度98%、収率66% <実施例43>9−アントラセンメトキシ酢酸エトキシ
プロピル(前記式(4e)においてR5=エトキシプロ
ピル基の化合物)純度98%、収率66% <実施例44>9−アントラセンメトキシ酢酸トリメチ
ルシリル(前記式(4e)においてR5=トリメチルシ
リル基の化合物)純度98%、収率75%
【0088】〔実施例45〜56〕実施例34〜44で
用いた9−ヒドロキシカルボニルメトキシメチルアント
ラセンのかわりに1,2,10−(6−メチルアントラ
セン)三オキシ酢酸(前記式(4f)においてR5=H
の化合物)を用いる以外は実施例34〜44と同様に反
応させたところ、それぞれ次のような化合物が得られ
た。 <実施例45>1,2,10−(6−メチルアントラセ
ン)三オキシ酢酸tert−ブチル(前記式(4f)に
おいてR5=tert−ブチル基の化合物)純度99
%、収率51%。 <実施例46>1,2,10−(6−メチルアントラセ
ン)三オキシ酢酸メトキシメチル(前記式(4f)にお
いてR5=メトキシメチル基の化合物)純度98%、収
率76% <実施例47>1,2,10−(6−メチルアントラセ
ン)三オキシ酢酸エトキシエチル(前記式(4f)にお
いてR5=エトキシエチル基の化合物)純度96%、収
率61% <実施例48>1,2,10−(6−メチルアントラセ
ン)三オキシ酢酸テトラヒドロピラニル(前記式(4
f)においてR5=テトラヒドロピラニル基の化合物)
純度98%、収率59% <実施例49>1,2,10−(6−メチルアントラセ
ン)三オキシ酢酸テトラヒドロフラニル(前記式(4
f)においてR5=テトラヒドロフラニル基の化合物)
純度98%、収率72% <実施例50>1,2,10−(6−メチルアントラセ
ン)三オキシ酢酸n−プロポキシエチル(前記式(4
f)においてR5=n−プロポキシエチル基の化合物)
純度98%、収率68% <実施例51>1,2,10−(6−メチルアントラセ
ン)三オキシ酢酸tert−ブトキシエチル(前記式
(4f)においてR5=tert−ブトキシエチル基の
化合物)純度97%、収率60% <実施例52>1,2,10−(6−メチルアントラセ
ン)三オキシ酢酸n−ブトキシエチル(前記式(4f)
においてR5=n−ブトキシエチル基の化合物)純度9
8%、収率69% <実施例53>1,2,10−(6−メチルアントラセ
ン)三オキシ酢酸iso−ブトキシエチル(前記式(4
f)においてR5=iso−ブトキシエチル基の化合
物)純度98%、収率66% <実施例54>1,2,10−(6−メチルアントラセ
ン)三オキシ酢酸エトキシプロピル(前記式(4f)に
おいてR5=メトキシプロピル基の化合物)純度98
%、収率66% <実施例55>1,2,10−(6−メチルアントラセ
ン)三オキシ酢酸トリメチルシリル(前記式(4f)に
おいてR5=トリメチルシリル基の化合物)純度98
%、収率79%
【0089】〔実施例56〜66〕実施例12〜22で
用いた1−アントラセンカルボン酸のかわりに4−フェ
ナントレンカルボン酸(前記式(4g)においてR5
Hの化合物)を用いる以外は実施例12〜22と同様に
反応させたところ、それぞれ次のような化合物が得られ
た。 <実施例56>4−フェナントレンカルボン酸tert
−ブチル(前記式(4g)においてR5=tert−ブ
チル基の化合物)純度99%、収率46% <実施例57>4−フェナントレンカルボン酸メトキシ
メチル(前記式(4g)においてR5=メトキシメチル
基の化合物)純度98%、収率80% <実施例58>4−フェナントレンカルボン酸エトキシ
エチル(前記式(4g)においてR5=エトキシエチル
基の化合物)純度97%、収率77% <実施例59>4−フェナントレンカルボン酸テトラヒ
ドロピラニル(前記式(4g)においてR5=テトラヒ
ドロピラニル基の化合物)純度97%、収率66% <実施例60>4−フェナントレンカルボン酸テトラヒ
ドロフラニル(前記式(4g)においてR5=テトラヒ
ドロフラニル基の化合物)純度99%、収率69% <実施例61>4−フェナントレンカルボン酸n−プロ
ポキシエチル(前記式(4g)においてR5=n−プロ
ポキシエチル基の化合物)純度99%、収率75% <実施例62>4−フェナントレンカルボン酸tert
−ブトキシエチル(前記式(4g)においてR5=te
rt−ブトキシエチル基の化合物)純度97%、収率6
0%<実施例63>4−フェナントレンカルボン酸n−
ブトキシエチル(前記式(4g)においてR5=n−ブ
トキシエチル基の化合物)純度98%、収率64% <実施例64>4−フェナントレンカルボン酸iso−
ブトキシエチル(前記式(4g)においてR5=iso
−ブトキシエチル基の化合物)純度98%、収率60%
<実施例65>4−フェナントレンカルボン酸エトキシ
プロピル(前記式(4g)においてR5=エトキシプロ
ピル基の化合物)純度98%、収率60% <実施例66>4−フェナントレンカルボン酸トリメチ
ルシリル(前記式(4g)においてR5=トリメチルシ
リル基の化合物)純度98%、収率81%
【0090】〔実施例67〜77〕実施例12〜22で
用いた1−アントラセンカルボン酸の代わりに9−(1
−エトキシ−5−メトキシエチルフェナントレン)カル
ボン酸(前記式(4h)においてR5=Hの化合物)を
用いる以外は実施例12〜22と同様に反応させたとこ
ろ、それぞれ次のような化合物が得られた。 <実施例67>9−(1−エトキシ−5−メトキシエチ
ルフェナントレン)カルボン酸tert−ブチル(前記
式(4g)においてR5=tert−ブチル基の化合
物)純度99%、収率55% <実施例68>9−(1−エトキシ−5−メトキシエチ
ルフェナントレン)カルボン酸メトキシメチル(前記式
(4g)においてR5=メトキシメチル基の化合物)純
度99%、収率91% <実施例69>9−(1−エトキシ−5−メトキシエチ
ルフェナントレン)カルボン酸エトキシエチル(前記式
(4g)においてR5=エトキシエチル基の化合物)純
度99%、収率89% <実施例70>9−(1−エトキシ−5−メトキシエチ
ルフェナントレン)カルボン酸テトラヒドロピラニル
(前記式(4g)においてR5=テトラヒドロピラニル
基の化合物)純度99%、収率66% <実施例71>9−(1−エトキシ−5−メトキシエチ
ルフェナントレン)カルボン酸テトラヒドロフラニル
(前記式(4g)においてR5=テトラヒドロフラニル
基の化合物)純度99%、収率69% <実施例72>9−(1−エトキシ−5−メトキシエチ
ルフェナントレン)カルボン酸n−プロポキシエチル
(前記式(4g)においてR5=n−プロポキシエチル
基の化合物)純度99%、収率70% <実施例73>9−(1−エトキシ−5−メトキシエチ
ルフェナントレン)カルボン酸tert−ブトキシエチ
ル(前記式(4g)においてR5=tert−ブトキシ
エチル基の化合物)純度99%、収率69% <実施例74>9−(1−エトキシ−5−メトキシエチ
ルフェナントレン)カルボン酸n−ブトキシエチル(前
記式(4g)においてR5=n−ブトキシエチル基の化
合物)純度99%、収率62% <実施例75>9−(1−エトキシ−5−メトキシエチ
ルフェナントレン)カルボン酸i−ブトキシエチル(前
記式(4g)においてR5=tert−ブチル基の化合
物)純度99%、収率75% <実施例76>9−(1−エトキシ−5−メトキシエチ
ルフェナントレン)カルボン酸エトキシプロピル(前記
式(4g)においてR5=tert−ブチル基の化合
物)純度99%、収率73% <実施例77>9−(1−エトキシ−5−メトキシエチ
ルフェナントレン)カルボン酸トリメチルシリル(前記
式(4g)においてR5=トリメチルシリル基の化合
物)純度99%、収率86%
【0091】上記の実施例1〜4の新規な化合物をそれ
ぞれDye.1〜Dye.4とし、比較品として従来の
光吸収剤Dye.10及びDye.11の248nmに
おける紫外吸収スペクトル(溶媒:メタノール)のモル
吸光係数を表1に示す。
【0092】
【化16】
【0093】
【表1】
【0094】表1の結果から明らかなように、本発明の
化合物は、248nmの吸光度を従来の光吸収剤に比べ
て大幅に大きくすることができることがわかった。
【0095】〔配合例1〜20,比較配合例1〜7〕水
酸基の水素原子を部分的にtert−ブトシキカルボニ
ル基で保護した下記式(Polym.1)で示されるポ
リヒドロキシスチレン、水酸基の水素原子を部分的にテ
トラヒドロフラニル基で保護した下記式(Polym.
2)で示されるポリヒドロキシスチレン、水酸基の水素
原子を部分的に1−エトキシエチル基で保護した下記式
(Polym.3)で示されるポリヒドロキシスチレ
ン、または水酸基の水素原子を部分的にtert−ブト
シキカルボニル基および1−エトキシエチル基で保護し
た(Polym.4)で示されるポリヒドロキシスチレ
ンと、オニウム塩、ピロガロールのスルホン酸誘導体、
ベンジルスルホン酸誘導体、ビスアルキルスルホニルジ
アゾメタン誘導体、N−スルホニルオキシイミド誘導体
から選ばれる下記式(PAG.1)から(PAG.7)
で示される酸発生剤と、ビスフェノールAのフェノール
性水酸基をtert−ブトキシカルボニル基で置換した
化合物、2−(4−ヒドロキシフェニル)−2−{4−
(4−メチル−4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキシ
ル}プロパンのフェノール性水酸基をtert−ブトキ
シカルボニル基またはエトキシエチル基で部分的に置換
した化合物から選ばれる下記式(DRI.1)から(D
RI.3)で示される溶解制御剤と、下記式(Dye.
1)から(Dye.11)で示される光吸収剤を溶剤に
溶解し、表2〜4に示す各種組成のレジスト材料を調製
した。
【0096】得られたレジスト材料を0.2μmのテフ
ロン製フィルターで濾過することによりレジスト液を調
製した後、このレジスト液をシリコンウェハー上へスピ
ンコーティングし、0.7μmに塗布した。
【0097】次いで、このシリコンウェハーを100℃
のホットプレートで120秒間ベークした。更に、エキ
シマレーザーステッパー(ニコン社、NSR2005
EXNA=0.5)を用いて露光し、90℃で90秒間
ベークを施し、2.38%のテトラメチルアンモニウム
ヒドロキシドの水溶液で現像を行うと、ポジ型のパター
ンを得ることができた。
【0098】得られたレジストパターンを次のように評
価した。結果を表2〜4に示す。 レジストパターン評価方法:まず、感度(Eth)を求
めた。次に、0.30μmのラインアンドスペースのト
ップとボトムを1:1で解像する露光量を最適露光量
(感度:Eop)として、この露光量における分離して
いるラインアンドスペースの最小線幅を評価レジストの
解像度とした。また解像したレジストパターンの形状、
定在波発現の有無は走査型電子顕微鏡を用いて観察し
た。スカム発生の有無も、走査型電子顕微鏡を用いて観
察することにより確認した。
【0099】
【化17】
【0100】
【化18】
【0101】
【化19】
【0102】
【化20】
【0103】
【化21】
【0104】
【化22】
【0105】
【表2】 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 EL/BA:乳酸エチル(85wt%)と酢酸ブチル
(15wt%)の混合溶液
【0106】
【表3】 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 EL/BA:乳酸エチル(85wt%)と酢酸ブチル
(15wt%)の混合溶液 EIPA:1−エトキシ−2−プロパノール NMP:N−メチルピロリドン PE:ピペリジンエタノール TEA:トリエタノールアミン
【0107】
【表4】 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 EIPA:1−エトキシ−2−プロパノール EL/BA:乳酸エチル(85wt%)と酢酸ブチル
(15wt%)の混合溶液
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI G03F 7/004 501 G03F 7/004 501 7/039 601 7/039 601 (72)発明者 畠山 潤 新潟県中頸城郡頸城村大字西福島28−1 信越化学工業株式会社 合成技術研究 所内 (72)発明者 名倉 茂広 新潟県中頸城郡頸城村大字西福島28−1 信越化学工業株式会社 合成技術研究 所内 (72)発明者 石原 俊信 新潟県中頸城郡頸城村大字西福島28−1 信越化学工業株式会社 合成技術研究 所内 (56)参考文献 特開 平7−304861(JP,A) 特開 平2−215809(JP,A) 特開 昭51−76250(JP,A) 特許3953498(JP,B2) New J. Chem.,1996年, Vol.20,No.7−8,881−893 Makromol. Chem., 1990年,Vol.191,No.1,2815 −2835 J. C. S. Chem. Co mmun., 1979, 1166−1167 (1979),1979年,No.24,1166− 1167 J. C. S. Chem. Co mmun., 1991年,No.18,1319 −1320 Tetrahedron,1971年,V ol.27,No.15,3465−3476 J. Am. Chem. So c.,1979年,Vol.101,No.15, 4259−4267 Synthesis,1988年,No. 4,333−335 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記一般式(1’)又は(2’)で示さ
    れる三環式芳香族骨格を有するカルボン酸誘導体。 【化1】 〔式中、R1、R2、R3はそれぞれ独立に水素原子、直
    鎖状もしくは分岐状のアルキル基、直鎖状もしくは分岐
    状のアルコキシ基、直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ
    アルキル基、直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基又は
    アリール基である。R4は酸素原子を含んでいてもよい
    置換もしくは非置換の2価の脂肪族炭化水素基又は酸素
    原子であり、R5aは下記一般式(3b)又は(3c)で
    示される酸不安定基である。pは0又は1である。k、
    h、mはそれぞれ0〜9の整数、nは1〜10の整数
    で、かつk+h+m+n≦10を満足する。 【化2】 (式中、R6〜R8はそれぞれ独立に水素原子、直鎖状も
    しくは分岐状のアルキル基、直鎖状もしくは分岐状のア
    ルコキシ基、直鎖状もしくは分岐状のアルコキシアルキ
    ル基、直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基又はアリー
    ル基であり、かつ、これらの基は鎖中にカルボニル基を
    含んでいてもよいが、R6〜R8の全てが水素原子であっ
    てはならない。また、R6とR7は互いに結合して環を形
    成していてもよい。R9は直鎖状もしくは分岐状のアル
    キル基、直鎖状もしくは分岐状のアルコキシアルキル
    基、直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基又はアリール
    基であり、かつ、これらの基は鎖中にカルボニル基を含
    んでいてもよい。また、R9はR6と結合して環を形成し
    ていてもよい。)
  2. 【請求項2】 下記一般式(1’’)又は(2’’)で
    示される三環式芳香族骨格を有するカルボン酸誘導体。 【化23】 〔式中、R1、R2、R3はそれぞれ独立に水素原子、直
    鎖状もしくは分岐状のアルキル基、直鎖状もしくは分岐
    状のアルコキシ基、直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ
    アルキル基、直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基又は
    アリール基である。R4aは酸素原子を含む置換もしくは
    非置換の2価の脂肪族炭化水素基又は酸素原子であり、
    5bは下記一般式(3a)で示される酸不安定基であ
    る。pは0又は1である。k、h、mはそれぞれ0〜9
    の整数、nは1〜10の整数で、かつk+h+m+n≦
    10を満足する。 【化24】 (式中、R6a〜R8aはそれぞれ独立に水素原子、直鎖状
    もしくは分岐状のアルキル基、直鎖状もしくは分岐状の
    アルコキシ基、直鎖状もしくは分岐状のアルコキシアル
    キル基、直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基又はアリ
    ール基であり、かつ、これらの基は鎖中にカルボニル基
    を含んでいてもよいが、R6a〜R8aの2個以上が水素原
    子とはならない。)〕
  3. 【請求項3】 化学増幅ポジ型レジスト材料の光吸収材
    用である請求項1又は2記載の三環式芳香族骨格を有す
    るカルボン酸誘導体。
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