JP3901401B2 - ポジ型フォトレジスト組成物およびパターン形成方法 - Google Patents
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
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- Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、新規なポジ型フォトレジスト組成物に関し、更に詳しくは、紫外線や遠紫外線(エキシマーレーザー等を含む)を用いた半導体微細加工用として、光透過性等に優れ、高感度で高解像度を有し、かつアルカリ現像液に対して親和性が高く、良好なパターンが得られるポジ型フォトレジスト組成物およびこれを用いるパターン形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、半導体集積回路は集積化が進んで大規模集積回路(LSI)や超大規模集積回路(VLSI)が実用化されており、また、これとともに、集積回路の最少パターンはサブミクロン領域におよび、今後更に微細化する傾向にある。微細パターンの形成には、薄膜を形成した被処理基板上をレジストで被覆し、選択露光を行って所望パターンの潜像を形成した後に、現像してレジストパターンを作り、これをマスクとしてドライエッチングを行い、その後にレジストを除去することにより所望のパターンを得るリソグラフィ技術の使用が必須である。
【0003】
このリソグラフィ技術において使用される露光光源としてg線(波長436nm)、i線(波長365nm)の紫外線光が使用されているが、パターンの微細化に伴い、より波長の短い遠紫外線光、真空紫外線光、電子線(EB)、X線などが光源として使用されるようになってきている。特に最近では、エキシマレーザ(波長248nmのKrFレーザー、波長193nmのArFレーザー)が露光光源として注目されており、微細パターンの形成に有効であると期待されている。
【0004】
より短波長である真空紫外領域の露光光を用いてサブミクロンパターンを形成するレジスト組成物としては、例えば、エステル部にアダマンタン骨格および酸により脱離する保護基を有するアクリル酸エステルまたはα置換アクリル酸エステルの重合体または共重合体(特開平4−39665号公報参照)、エステル部にノルボルナン骨格および酸により脱離する保護基を有するアクリル酸エステルまたはα置換アクリル酸エステルの重合体または共重合体(特開平5−257281号公報参照)、シクロヘキシルマレイミドの重合体または共重合体(特開平5−257285号公報参照)、セルロース骨格を主鎖に含み該主鎖が酸により開裂を起こす高分子化合物(特開平6−342212号公報参照)、ポリビニルアルコールまたはポリビニルアルコールの誘導体(特開平7−333850号公報参照)等の重合体および共重合体を含有するレジスト組成物が数多く提案されている。
【0005】
しかしながら、耐ドライエッチング性、遠紫外線に対する透明性、レジスト溶剤に対する溶解性、アルカリ現像液に対する濡れ性、シリコン等の基板への密着性および剥離剤に対する溶解性等レジスト組成物として必要な諸性質全てを満足するものは未だなく、更なる開発が求められている。
【0006】
一方、脂肪族環状炭化水素を主鎖とし、酸により分解する官能基を有する環状骨格を有する高分子化合物からなるフォトレジスト組成物がいくつか開示されており(WO97/33198号、特開平09−230595号、特開平09−244247号、特開平10−254139号)、耐ドライエッチング性に優れ、遠紫外線に対する透明性にも優れているという特徴を有している。しかしながら、高濃度でのレジスト溶剤に対する溶解性、現像液に対する濡れ性、シリコン基板への密着性が悪いと言う課題があるため未だ実用化されるには至っていない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、レジスト組成物として用いられるのに必要な上記の諸性能全てを満足するポジ型フォトレジスト組成物、詳細には、紫外線や遠紫外線(エキシマーレーザー等を含む)を用いた半導体微細加工用として、光透過性等に優れ、高感度で高解像度を有し、かつアルカリ現像液に対して親和性が高く、良好なパターンが得られるポジ型フォトレジスト組成物およびこれを用いるパターン形成方法を提供することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記問題点を解決するため種々検討したところ、ある特定の構造単位、即ち、脂肪族環状化合物を主鎖とし、かつ、その環状構造の一部に酸素、硫黄、窒素および/またはリン原子を含有する構造単位を有する開環メタセシス重合体の水素添加物をフォトレジスト組成物における樹脂として用いることにより、これらレジスト組成物としての諸性能を満足し、良好なパターンを形成することができることを見いだし、本発明を完成するに至った。
【0009】
即ち、本発明は、
(a)酸の作用によりアルカリに対する溶解性が増加する樹脂および(b)活性光線または放射線の照射により酸を発生する化合物を含有するポジ型フォトレジストにおいて、前記(a)成分の樹脂が、少なくとも下記一般式[1]
【0010】
【化4】
(式中、R1〜R4のうち少なくとも一つが、酸により分解する基を含む置換基であり、その他は水素、炭素数1〜20のアルキル基、ハロゲン、炭素数1〜20のハロゲン化アルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数2〜20のアルコキシアルキル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニルオキシ基、炭素数6〜20のアリールカルボニルオキシ基、炭素数1〜20のアルキルスルホニルオキシ基、炭素数6〜20のアリールスルホニルオキシ基、カルボキシ基、ヒドロキシ基、炭素数2〜20のカルボキシアルキル基、または炭素数1〜20のヒドロキシアルキル基から選ばれ、X1は−O−、−S−、−NR5−、−PR5−、または−CR5 2−から(R5は水素、炭素数1〜20のアルキル基を表す)選ばれ、同一でも異なってもよい。mは0または1〜3の整数を表す。)
で表される構造単位[A]と下記一般式[2]
【0011】
【化5】
(式中、R6〜R9のうち少なくとも一つが、カルボキシ、ヒドロキシを含む置換基であり、その他は水素、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数2〜20のアルコキシアルキル基、炭素数1〜20のアルキル基、ハロゲン、炭素数1〜20のハロゲン化アルキル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニルオキシ基、炭素数6〜20のアリールカルボニルオキシ基、炭素数1〜20のアルキルスルホニルオキシ基、または炭素数6〜20のアリールスルホニルオキシ基から選ばれ、X2は−O−、−S−、−NR10−、−PR10−、または−CR10 2−から(R10は水素、炭素数1〜20のアルキル基を表す)選ばれ、同一でも異なってもよい。nは0または1〜3の整数を表す。)
で表される構造単位[B]と下記一般式[3]
【0012】
【化6】
(式中、R11〜R14の少なくとも1つがシアノまたはラクトニルオキシカルボニルを含む置換基であり、その他は水素、カルボキシ基、ヒドロキシ基、炭素数2〜20のカルボキシアルキル基、または炭素数1〜20のヒドロキシアルキル基、炭素数2〜20のアルコキシカルボニル基、炭素数3〜20のアルコキシカルボニルアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数2〜20のアルコキシアルキル基、炭素数1〜20のアルキル基、ハロゲン、または炭素数1〜20のハロゲン化アルキル基から選ばれ、X3は−O−、−S−、−NR15−、−PR15−、または−CR15 2−から(R15は水素、炭素数1〜20のアルキル基を表す)選ばれ、同一でも異なってもよい。lは0または1〜3の整数を表す。)で表される構造単位[C]から構成され、
かつ、一般式[1]で表される構造単位[A]のX1、一般式[2]で表される構造単位[B]のX2、および一般式[3]で表される構造単位[C]のX3のうち少なくとも1つが−O−、−S−、−NR'−、または−PR”−(R’およびR”は、それぞれ、X1の時R5、X2の時R10、およびX3の時R15を表す。)であり、
その構成モル比[A]/[B]が1/99〜99/1および構成モル比[B]/[C]が30/70〜100/0であり、かつ重量平均分子量Mwと数平均分子量Mnとの比(Mw/Mn)が1.0〜2.0である開環メタセシス重合体の水素添加物を含有する樹脂であることを特徴とするポジ型フォトレジスト組成物である。
本発明は、また、
(i)該ポジ型フォトレジスト組成物を基板上に塗布する工程、(ii)加熱処理後、フォトマスクを介して波長300nm以下の活性光線または放射線で露光する工程、(iii)必要に応じて加熱した後、現像液を用いて現像する工程、を含有するパターン形成方法である。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明の一般式[1]において、R1〜R4のうち少なくとも一つが酸により分解する基を含む置換基とは、露光時に感光剤から発生する酸によって官能基が分解してカルボキシを生成する置換基であり、例えば、炭素数2〜20のアルコキシカルボニル基、炭素数2〜20のアルコキシカルボニルオキシ基、炭素数3〜20のアルコキシカルボニルアルキル基、炭素数3〜20のアルキルカルボキシカルボニル基、炭素数3〜20のアルコキシカルボニルオキシアルキル基が挙げられる。
【0014】
具体的には、炭素数2〜20のアルコキシカルボニル基としては、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、n−プロポキシカルボニル、イソプロポキシカルボニル、n−ブトキシカルボニル、tert−ブトキシカルボニル、シクロヘキシルオキシカルボニル、テトラヒドロピラン−2−イルオキシカルボニル、テトラヒドロフラン−2−イルオキシカルボニル、1−エトキシエトキシカルボニル、または1−ブトキシエトキシカルボニル等が挙げられ、炭素数2〜20のアルコキシカルボニルオキシ基としては、メトキシカルボニルオキシ、エトキシカルボニルオキシ、n−プロポキシカルボニルオキシ、イソプロポキシカルボニルオキシ、n−ブトキシカルボニルオキシ、tert−ブトキシカルボニルオキシ、シクロヘキシルオキシカルボニルオキシ、テトラヒドロピラン−2−イルオキシカルボニルオキシ、テトラヒドロフラン−2−イルオキシカルボニルオキシ、1−エトキシエトキシカルボニルオキシ、または1−ブトキシエトキシカルボニルオキシ等が挙げられ、炭素数3〜20のアルコキシカルボニルアルキル基としては、メトキシカルボニルメチル、エトキシカルボニルメチル、イソプロポキシカルボニルメチル、tert−ブトキシカルボニルメチル、tert−ブトキシカルボニルエチル、tert−ブトキシカルボニルメンチル、シクロヘキシルオキシカルボニルメチル、テトラヒドロピラン−2−イルオキシカルボニルメチル、テトラヒドロピラン−2−イルオキシカルボニルメンチル、テトラヒドロフラン−2−イルオキシカルボニルメチル、1−エトキシエトキシカルボニルメチル、または1−ブトキシエトキシカルボニルメチル等が挙げられ、炭素数3〜20のアルキルカルボキシカルボニル基としては、メチルカルボキシカルボニル、エチルカルボキシカルボニル、イソプロピルカルボキシカルボニル、tert−ブチルカルボキシカルボニル、またはシクロヘキシルカルボキシカルボニル等が挙げられ、炭素数3〜20のアルコキシカルボニルオキシアルキル基としては、メトキシカルボニルオキシメチル、エトキシカルボニルオキシメチル、イソプロポキシカルボニルオキシメチル、tert−ブトキシカルボニルオキシメチル、tert−ブトキシカルボニルオキシエチル、tert−ブトキシカルボニルオキシメンチル、シクロヘキシルオキシカルボニルオキシメチル、テトラヒドロピラン−2−イルオキシカルボニルオキシメチル、テトラヒドロピラン−2−イルオキシカルボニルオキシメンチル、テトラヒドロフラン−2−イルオキシカルボニルオキシメチル、1−エトキシエトキシカルボニルオキシメチル、または1−ブトキシエトキシカルボニルオキシメチル等が挙げられる。
【0015】
これらのうち、2級または3級のアルコキシを有するアルコキシカルボニル基、アルコキシカルボニルオキシ基、アルコキシカルボニルアルキル基、またはアルコキシカルボニルオキシアルキル基が好ましく用いられ、特に、tert−ブトキシカルボニル基、tert−ブトキシカルボニルアルキル基、tert−ブトキシカルボニルオキシ基、tert−ブチルカルボキシカルボニル基、tert−ブトキシカルボニルオキシアルキル基、テトラヒドロピラン−2−イルオキシカルボニル基、テトラヒドロピラン−2−イルオキシカルボニルアルキル基、テトラヒドロピラン−2−イルオキシカルボニルオキシ基、テトラヒドロピラン−2−イルオキシカルボニルオキシアルキル基が好ましく用いられる。
【0016】
その他は、水素、炭素数1〜20であるメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、tert−ブチル、シクロヘキシルまたはメンチル等のアルキル基、炭素数1〜12のメトキシ、エトキシ、イソプロポキシ、n−ブトキシ、tert−ブトキシまたはメントキシ等のアルコキシ基、炭素数2〜20のメトキシメチル、メトキシエチル、tert−ブトキシメチル、tert−ブトキシエチルまたはメトキシメントール等の、またはメチルグルコース等のアルコキシ糖類を含むアルコキシアルキル基、塩素原子、臭素原子、沃素原子またはフッ素原子等のハロゲン、炭素数1〜20のフルオロメチル、クロロメチル、ブロモメチル、ジフルオロメチル、ジクロロメチル、ジブロモメチル、トリフルオロメチル、トリクロロメチルまたはトリブロモメチル等のハロゲン化アルキル基、炭素数2〜20のアセトキシ等のアルキルカルボニルオキシ基、炭素数6〜20のナフトイルオキシ等のアリールカルボニルオキシ基、炭素数1〜20のメシルオキシ等のアルキルスルホニルオキシ基、炭素数6〜20のトシルオキシ等のアリールスルホニルオキシ基、カルボキシ基またはヒドロキシ基、炭素数2〜20のカルボキシメチル、カルボキシエチル、カルボキシプロピル、カルボキシブチル、カルボキシイソブチルまたはカルボキシシクロヘキシル等のカルボキシアルキル基、炭素数1〜20のヒドロキシメチル、ヒドロキシエチル、ヒドロキシプロピル、ヒドロキシブチル、ヒドロキシヘキシルまたはメントール等の、またはグルコース等の糖類を含むヒドロキシアルキル基が具体例として挙げられる。
【0017】
X1は−O−、−S−、−NR5−、−PR5−、または−CR5 2−から(R5は水素、炭素数1〜20のアルキル基を表す)選ばれ、mが1〜3の場合、X1は同一でも異なってもよい。−NR5−、−PR5−、または−CR5 2−のR5としては水素、炭素数1〜20のメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、tert−ブチル、シクロヘキシル、またはメンチルのアルキル基が具体例として挙げられる。X1として、特に、好ましくは−O−または−CH2−である。
【0018】
本発明の一般式[2]において、R6〜R9のうち少なくとも一つがカルボキシ、ヒドロキシを含む置換基としてはカルボキシ基、ヒドロキシ基、炭素数2〜20のカルボキシメチル、カルボキシエチル、カルボキシプロピル、カルボキシブチル、カルボキシイソブチルまたはカルボキシシクロヘキシル等のカルボキシアルキル基、炭素数1〜20のヒドロキシメチル、ヒドロキシエチル、ヒドロキシプロピル、ヒドロキシブチル、ヒドロキシヘキシル、メントール、またはグルコース等の糖類等のヒドロキシアルキル基が具体例として挙げられる。
【0019】
その他は、水素、または炭素数1〜12のメトキシ、エトキシ、イソプロポキシ、n−ブトキシ、tert−ブトキシまたはメントキシ等のアルコキシ基、または炭素数2〜20のメトキシメチル、メトキシエチル、tert−ブトキシメチル、tert−ブトキシエチル、メトキシメントール等の、またはメチルグルコース等のアルコキシ糖類を含むアルコキシアルキル基、炭素数1〜20であるメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、t−ブチル、シクロヘキシル、メンチル等のアルキル基、塩素原子、臭素原子、沃素原子またはフッ素原子等のハロゲン、炭素数1〜20のフルオロメチル、クロロメチル、ブロモメチル、ジフルオロメチル、ジクロロメチル、ジブロモメチル、トリフルオロメチル、トリクロロメチルまたはトリブロモメチル等のハロゲン化アルキル基、炭素数2〜20のアセトキシ等のアルキルカルボニルオキシ基、炭素数6〜20のナフトイルオキシ等のアリールカルボニルオキシ基、炭素数1〜20のメシルオキシ等のアルキルスルホニルオキシ基、炭素数6〜20のトシルオキシ等のアリールスルホニルオキシ基、が具体例として挙げられる。
【0020】
X2は−O−、−S−、−NR10−、−PR10−、または−CR10 2−から(R10は水素、炭素数1〜20のアルキルを表す)選ばれ、nが1〜3の場合、X2は同一でも異なってもよい。−NR10−、−PR10−、または−CR10 2−のR10としては水素、炭素数1〜20のメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、tert−ブチル、シクロヘキシル、またはメンチルが具体例として挙げられる。X2として、特に、好ましくは−O−または−CH2−である。
【0021】
また、一般式[3]において、R11〜R14の少なくとも1つがシアノまたはラクトニルオキシカルボニルを含む置換基としては炭素数1〜20のニトリル、シアノメチルまたはシアノエチル等のシアノ基が挙げられ、炭素数5〜20のγ−ブチロラクトニル−2−オキシカルボニル、γ−ブチロラクトニル−3−オキシカルボニル、γ−バレロラクトニル−2−オキシカルボニル、γ−バレロラクトニル−3−オキシカルボニル、α−メチル−γ−ブチロラクトニル−2−オキシカルボニル、(2−ジヒドロフラノン−5−イル)メトキシカルボニル、δ−バレロラクトニル−2−オキシカルボキル、δ−バレロラクトニル−3−オキシカルボキル、δ−バレロラクトニル−4−オキシカルボキル、2−メチル−δ−バレロラクトニル−2−オキシカルボキルまたは5,5−ジメチルシクロペンタンカルボラクトニル−1−オキシカルボニル等のラクトニルオキシカルボニル基が挙げらる。
【0022】
その他は、水素、またはカルボキシ基、ヒドロキシ基、炭素数2〜20のカルボキシメチル、カルボキシエチル、カルボキシプロピル、カルボキシブチル、カルボキシイソブチルまたはカルボキシシクロヘキシル等のカルボキシアルキル基、炭素数1〜20のヒドロキシメチル、ヒドロキシエチル、ヒドロキシプロピル、ヒドロキシブチル、ヒドロキシヘキシルまたはメントール等の、またはグルコース等の糖類を含むヒドロキシアルキル基、または炭素数2〜20のメトキシカルボニル、エトキシカルボニル、n−プロポキシカルボニル、イソプロポキシカルボニル、n−ブトキシカルボニル、tert−ブトキシカルボニル、シクロヘキシルオキシカルボニル、テトラヒドロピラン−2−イルオキシカルボニル、テトラヒドロフラン−2−イルオキシカルボニル、1−エトキシエトキシカルボニルまたは1−ブトキシエトキシカルボニル等のアルコキシカルボニル基が挙げられ、炭素数3〜20のメトキシカルボニルメチル、エトキシカルボニルメチル、イソプロポキシカルボニルメチル、tert−ブトキシカルボニルメチル、tert−ブトキシカルボニルエチル、tert−ブトキシカルボニルメンチル、シクロヘキシルオキシカルボニルメチル、テトラヒドロピラン−2−イルオキシカルボニルメチル、テトラヒドロピラン−2−イルオキシカルボニルメンチル、テトラヒドロフラン−2−イルオキシカルボニルメチル、1−エトキシエトキシカルボニルメチル、または1−ブトキシエトキシカルボニルメチル等のアルコキシカルボニルアルキル基が挙げられ、または炭素数1〜12のメトキシ、エトキシ、イソプロポキシ、n−ブトキシ、tert−ブトキシまたはメントキシ等のアルコキシ基、炭素数2〜20のメトキシメチル、メトキシエチル、tert−ブトキシメチル、tert−ブトキシエチル、メトキシメントール等の、またはメチルグルコース等のアルコキシ糖類を含むアルコキシアルキル基、炭素数1〜12であるメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、t−ブチル、シクロヘキシルまたはメンチル等のアルキル基、塩素原子、臭素原子、沃素原子またはフッ素原子等のハロゲン、または炭素数1〜20のフルオロメチル、クロロメチル、ブロモメチル、ジフルオロメチル、ジクロロメチル、ジブロモメチル、トリフルオロメチル、トリクロロメチルまたはトリブロモメチル等のハロゲン化アルキル基が具体例として挙げられる。
【0023】
さらに、X3は−O−、−S−、−NR15−、−PR15−、または−CR15 2−から(R15は水素、炭素数1〜20のアルキル基を表す)選ばれ、lが1〜3の場合、X3は同一でも異なってもよい。−NR15−、−PR15−、または−CR15 2−のR15としては水素、炭素数1〜20のメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、tert−ブチル、シクロヘキシル、またはメンチル等のアルキル基が具体例として挙げられる。X3として、特に、好ましくは−O−または−CH2−である。
【0024】
本発明における開環メタセシス重合体の水素添加物は、各々の構造単位において、X1が−O−、−S−、−NR5−、−PR5−から(R5は水素、炭素数1〜20のアルキルを表す)選ばれる一般式[1]で表される構造単位[A]、X2が−O−、−S−、−NR10−、−PR10−から(R10は水素、炭素数1〜20のアルキルを表す)選ばれる一般式[2]で表される構造単位[B]またはX3が−O−、−S−、−NR15−、−PR15−から(R15は水素、炭素数1〜20のアルキルを表す)選ばれる一般式[3]で表される構造単位[C]で構成される開環メタセシス重合体の水素添加物であり、これらの酸素、硫黄、窒素および/またはリン原子が主鎖である脂肪族環状化合物中に存在することにより、シリコン基板のような被処理基板への密着性、アルカリ水溶液による現像時に濡れ張力の改善、レジスト剤のシリコンウェハーに塗布する工程で使用されるケトン類、アルコール類等の極性有機溶媒に対する溶解性をさらに向上させる効果があり、また、水に対する親和性も向上し、露光後のアルカリ水溶液等の剥離剤(または現像剤)に対する現像性も向上する。好ましくは、一般式[1]で表される構造単位[A]のX1、一般式[2]で表される構造単位[B]のX2、および一般式[3]で表される構造単位[C]のX3のうち少なくとも1つが−O−であり、その他が−CH2−である開環メタセシス重合体の水素添加物である。
【0025】
本発明において、一般式[1]で表される構造単位[A]と一般式[2]で表される構造単位[B]の構造単位のモル比[A]/[B]は1/99〜99/1および、一般式[2]で表される構造単位[B]と一般式[3]で表される構造単位[C]の構造単位のモル比[B]/[C]は30/70〜100/0である。ここで、構造単位[A]は、露光時に感光剤から発生する酸により分解される基を含んでおり、露光後、アルカリ水溶液で現像してレジストパターンを作るために必要であり、構造単位[B]は、シリコン基板のような被処理基板との密着性を発現するのに必要である。これらのモル比[A]/[B]が1/99未満であると、現像が不十分となり、99/1を超えると被処理基板との密着性が発現しない。また、構造単位[C]はシアノまたはラクトニルオキシカルボニルを含んでおり、シリコン基板のような被処理基板との密着性を改善すること、および溶剤への溶解性を改善することができる。さらに、構造単位[B]と構造単位[C]の構造単位のモル比[B]/[C]が30/70〜100/0の範囲にあることは、露光後のアルカリ水溶液による現像時に濡れ張力を改善し、現像むらを解決するのに重要である。これらの構造単位がこの範囲にあることは、レジスト組成を調製するのに好適であり、極性の高い感光剤と共に、例えば、2−ヘプタノンなどの極性溶媒に溶解し、シリコン基板のような被処理基板に塗布するレジスト材として極めて重要である。すなわち、開環メタセシス重合体の水素添加物が、レジスト組成物を調製する時に、極性溶媒に対する溶解度、または溶解速度を高めることで均一な平滑コーティング膜を形成することができる。
【0033】
次に、本発明組成物においては、(b)成分として活性光線または放射線の照射により酸を発生する化合物が用いられる。この酸発生剤としては特に制限はなく、化学増幅型レジストの酸発生剤として用いられる従来公知のものの中から、任意のものを選択して使用することができる。このような化合物としては、例えば以下に示すものを挙げることができる。
(1)ビススルホニルジアゾメタン類;例えばビス(p‐トルエンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(1,1‐ジメチルエチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(2,4‐ジメチルフェニルスルホニル)ジアゾメタンなど。
(2)ニトロベンジル誘導体類;例えばp‐トルエンスルホン酸2‐ニトロベンジル、p‐トルエンスルホン酸2,6‐ジニトロベンジルなど。
(3)スルホン酸エステル類;例えばピロガロールトリメシレート、ピロガロールトリトシレートなど。
(4)オニウム塩類;例えばジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、(4‐メトキシフェニル)フェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス(p‐tert‐ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、(4‐メトキシフェニル)ジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、(p‐tert‐ブチルフェニル)ジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネートなど。
【0034】
(5)ベンゾイントシレート類;例えばベンゾイントシレート、α‐メチルベンゾイントシレートなど。
(6)ハロゲン含有トリアジン化合物類;例えば2‐(4‐メトキシフェニル)‐4,6‐(ビストリクロロメチル)‐1,3,5‐トリアジン、2‐(4‐メトキシナフチル)‐4,6‐(ビストリクロロメチル)‐1,3,5‐トリアジン、2‐[2‐(2‐フリル)エテニル]‐4,6‐ビス(トリクロロメチル)‐1,3,5‐トリアジン、2‐[2‐(5‐メチル‐2‐フリル)エテニル]‐4,6‐ビス(トリクロロメチル)‐1,3,5‐トリアジン、2‐[2‐(3,5‐ジメトキシフェニル)エテニル]‐4,6‐ビス(トリクロロメチル)‐1,3,5‐トリアジン、2‐[2‐(3,4‐ジメトキシフェニル)エテニル]‐4,6‐ビス(トリクロロメチル)‐1,3,5‐トリアジン、2‐(3,4‐メチレンジオキシフェニル)‐4,6‐ビス(トリクロロメチル)‐1,3,5‐トリアジン、2,4,6‐トリス(2,3‐ジブロモプロピル)‐1,3,5‐トリアジン、トリス(2,3‐ジブロモプロピル)イソシアヌレートなど。
(7)シアノ基含有オキシムスルホネート化合物類;例えば、α‐(p‐トルエンスルホニルオキシイミノ)‐ベンジルシアニド、α‐(p‐クロロベンゼンスルホニルオキシイミノ)‐ベンジルシアニド、α‐(4‐ニトロベンゼンスルホニルオキシイミノ)‐ベンジルシアニド、α‐(4‐ニトロ‐2‐トリフルオロメチルベンゼンスルホニルオキシイミノ)‐ベンジルシアニド、α‐(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)‐4‐クロロベンジルシアニド、α‐(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)‐2,4‐ジクロロベンジルシアニド、α‐(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)‐2,6‐ジクロロベンジルシアニド、α‐(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)‐4‐メトキシベンジルシアニド、α‐(2‐クロロベンゼンスルホニルオキシイミノ)‐4‐メトキシベンジルシアニド、α‐(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)‐チエン‐2‐イルアセトニトリル、α‐(4‐ドデシルベンゼンスルホニルオキシイミノ)‐ベンジルシアニド、α‐[(p‐トルエンスルホニルオキシイミノ)‐4‐メトキシフェニル]アセトニトリル、α‐[(ドデシルベンゼンスルホニルオキシイミノ)‐4‐メトキシフェニル]アセトニトリル、α‐(トシルオキシイミノ)‐4‐チエニルシアニドなどの特開昭60−65072号公報に記載の公知のオキシムスルホネート、
また、一般式[4]
【0035】
【化13】
(式中のR40およびR41は、それぞれ非芳香族性基である)、一般式[5]
【0036】
【化14】
【0037】
(式中のR42は芳香族性基、R43は低級アルキル基またはハロゲン化低級アルキル基である)または一般式[6]
【0038】
【化15】
(式中のAは二価または三価の有機基、R44はさらに置換されていてもよい炭化水素基、uは2または3である)で表わされるオキシムスルホネート。
【0039】
前記一般式[4]におけるR40およびR41で示される非芳香族性基としては、それぞれアルキル基、ハロゲノアルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、シクロアルケニル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基およびアダマンチル基などである。ここで、アルキル基としては、好ましくは炭素数1〜12の直鎖状または枝分れ状のアルキル基、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、イソブチル基、sec‐ブチル基、tert‐ブチル基、n‐ペンチル基、n‐オクチル基、n‐ドデシル基などが挙げられる。ハロゲノアルキル基はハロゲン原子の数については特に制限はなく、1個導入されていてもよいし、複数導入されていてもよい。またハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子のいずれでもよい。このハロゲノアルキル基として、好ましいのは炭素数1〜4のハロゲノアルキル基、例えばクロロメチル基、トリクロロメチル基、トリフルオロメチル基、2‐ブロモプロピル基などである。
【0040】
次にアルケニル基としては、炭素数2〜6の直鎖状または枝分れ状のアルケニル基、例えばビニル基、1‐プロペニル基、イソプロペニル基、2‐ブテニル基などが好ましい。シクロアルキル基としては、炭素数5〜12のシクロアルキル基、例えばシクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基、シクロドデシル基などが、また、シクロアルケニル基としては、炭素数4〜8のシクロアルケニル基、例えば1‐シクロブテニル基、1‐シクロペンテニル基、1‐シクロヘキセニル基、1‐シクロヘプテニル基、1‐シクロオクテニル基などが好ましい。アルコキシ基としては、炭素数1〜8のアルコキシ基、例えばメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペントキシ基などが、シクロアルコキシ基としては、炭素数5〜8のシクロアルコキシ基、例えばシクロペントキシ基、シクロヘキシルオキシ基などが好ましい。R40としては、アルキル基、シクロアルキル基およびシクロアルケニル基、特にシクロアルケニル基が好ましい。一方、R41としては、アルキル基、ハロゲノアルキル基およびシクロアルキル基、特にアルキル基が好ましい。R40がシクロペンテニル基で、R41が炭素数1〜4のアルキル基のものがより好ましい。
【0041】
前記一般式[4]で表わされるオキシムスルホネート化合物の例としては、α‐(メチルスルホニルオキシイミノ)‐1‐シクロペンテニルアセトニトリル、α‐(メチルスルホニルオキシイミノ)‐1‐シクロヘキセニルアセトニトリル、α‐(メチルスルホニルオキシイミノ)‐1‐シクロヘプテニルアセトニトリル、α‐(メチルスルホニルオキシイミノ)‐1‐シクロオクテニルアセトニトリル、α‐(トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ)‐1‐シクロペンテニルアセトニトリル、α‐(トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ)‐シクロヘキシルアセトニトリル、α‐(エチルスルホニルオキシイミノ)‐エチルアセトニトリル、α‐(プロピルスルホニルオキシイミノ)‐プロピルアセトニトリル、α‐(シクロヘキシルスルホニルオキシイミノ)‐シクロペンチルアセトニトリル、α‐(シクロヘキシルスルホニルオキシイミノ)‐シクロヘキシルアセトニトリル、α‐(シクロヘキシルスルホニルオキシイミノ)‐1‐シクロペンテニルアセトニトリル、α‐(エチルスルホニルオキシイミノ)‐1‐シクロペンテニルアセトニトリル、α‐(イソプロピルスルホニルオキシイミノ)‐1‐シクロペンテニルアセトニトリル、α‐(n‐ブチルスルホニルオキシイミノ)‐1‐シクロペンテニルアセトニトリル、α‐(エチルスルホニルオキシイミノ)‐1‐シクロヘキセニルアセトニトリル、α‐(イソプロピルスルホニルオキシイミノ)‐1‐シクロヘキセニルアセトニトリル、α‐(n‐ブチルスルホニルオキシイミノ)‐1‐シクロヘキセニルアセトニトリルなどが挙げられる。
【0042】
前記一般式[5]において、R42で示される芳香族性基としては、例えばフェニル基、ナフチル基、フリル基、チエニル基などが挙げられ、これらは環上に適当な置換基、例えばハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、ニトロ基などを1個以上有していてもよい。一方、R43のうちの低級アルキル基としては、炭素数1〜4の直鎖状または枝分れ状のアルキル基、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、イソブチル基、sec‐ブチル基、tert‐ブチル基などがある。また、R43のうちのハロゲン化低級アルキル基としては、炭素数1〜4のハロゲン化低級アルキル基、例えばクロロメチル基、トリクロロメチル基、トリフルオロメチル基、2‐ブロモプロピル基などがある。
【0043】
前記一般式[5]で表わされるオキシムスルホネート化合物の例としては、α‐(メチルスルホニルオキシイミノ)‐フェニルアセトニトリル、α‐(メチルスルホニルオキシイミノ)‐4‐メトキシフェニルアセトニトリル、α‐(トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ)‐フェニルアセトニトリル、α‐(トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ)‐4‐メトキシフェニルアセトニトリル、α‐(エチルスルホニルオキシイミノ)‐4‐メトキシフェニルアセトニトリル、α‐(プロピルスルホニルオキシイミノ)‐4‐メチルフェニルアセトニトリル、α‐(メチルスルホニルオキシイミノ)‐4‐ブロモフェニルアセトニトリルなどが挙げられる。
【0044】
前記一般式[6]における、R44のうちの炭化水素基としては、芳香族性基または非芳香族性炭化水素基が挙げられる。ここで、芳香族性基としては、炭素数6〜14のものが好ましく、例えばフェニル基、トリル基、メトキシフェニル基、キシリル基、ビフェニル基、ナフチル基、アントリル基などの芳香族炭化水素基やフラニル基、ピリジル基、キノリル基などの複素環基が挙げられる。また、非芳香族性炭化水素基にはベンゼン環、ナフタレン環、フラン環、チオフェン環、ピリジン環のような芳香族性を示す環を有しない炭化水素基、例えば脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、例えばアルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、シクロアルケニル基などが含まれる。このアルキル基、アルケニル基は、直鎖状、枝分れ状のいずれでもよいが、炭素数1〜12のものが、またシクロアルキル基、シクロアルケニル基は、炭素数4〜12のものが好ましい。このアルキル基の例としては、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、n‐ペンチル基、n‐オクチル基、n‐ドデシル基などを、アルケニル基の例としては、エテニル基、プロペニル基、ブテニル基、ブタジエニル基、ヘキセニル基、オクタジエニル基などを、シクロアルキル基の例としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基、シクロドデシル基を、シクロアルケニル基の例としては、1‐シクロブテニル基、1‐シクロペンテニル基、1‐シクロヘキセニル基、1‐シクロヘプテニル基、1‐シクロオクテニル基などをそれぞれ挙げることができる。
【0045】
一方、R44のうちの置換基を有する炭化水素基としては、前記の芳香族性基または非芳香族性炭化水素基の水素原子の1個または2個以上が適当な置換基で置換されたものを挙げることができるが、塩素原子、臭素原子、フッ素原子などのハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基、アシル基などで置換されたもの、特にハロゲン化アリール基またはハロゲン化アルキル基が好ましい。ここで、ハロゲン化アルキル基としては、例えばクロロメチル基、トリクロロメチル基、トリフルオロメチル基、2‐ブロモプロピル基のような炭素数1〜4のハロゲン化アルキル基が好適である。
【0046】
また、Aで示される二価または三価の有機基としては、特に二価または三価の脂肪族炭化水素基および芳香族炭化水素基を挙げることができる。
前記一般式[6]で表わされるオキシムスルホネートのうち、R44が非芳香族性炭化水素基であるものの例としては、次に示す化合物がある。
【0047】
【化16】
また、R44が芳香族炭化水素基であるものの例としては、次に示す化合物がある。
【0048】
【化17】
これらの酸発生剤の中では、オニウム塩類およびシアノ基含有オキシムスルホネート化合物が好ましい。
本発明組成物においては、この(b)成分の酸発生剤は単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよく、また、その含有量は、(a)成分の樹脂100重量部に対して、通常0.5〜30重量部、好ましくは1〜20重量部、更に好ましくは1〜10重量部の範囲である。
【0049】
本発明組成物は、その使用に当たっては(c)成分として溶剤を用いて、上記各成分を溶剤に溶解した溶液の形で用いるのが好ましい。このような溶剤の例としては、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソアミルケトン、2‐ヘプタノンおよびメチル−2−n−アミルケトンなどのケトン類、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−プロパノールおよび1−エトキシ−2−プロパノールなどのアルコール類、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコールおよびジプロピレングリコールなどの多価アルコール類、エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノアセテート、またはジプロピレングリコールモノアセテートのモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテルまたはモノフェニルエーテルなどの多価アルコール類の誘導体、ジオキサンなどの環式エーテル類、および、乳酸メチル、乳酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、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−ブチルおよびプロピオン酸tert−ブチルなどのエステル類を挙げることができる。これらは単独で用いてもよいし、2種以上混合して用いてもよい。本発明においては、これらの溶剤の中でもレジスト成分中の酸発生剤の溶解性が優れているジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテートおよび1−エトキシ−2−プロパノールの他、プロピレングリコールモノメチルエーテルおよび乳酸エチルが好ましい。
溶剤の使用量は、(a)成分の樹脂100重量部に対して100〜1,000重量部、特に200〜800重量部が好適である。
【0050】
本発明組成物には、さらに所望によりフォトレジストに慣用されている添加成分、例えばレジスト膜の性能を改良するための付加的樹脂、可塑剤、熱安定剤、酸化防止剤、密着性向上剤、着色剤、界面活性剤、ハレーション防止剤、有機カルボン酸およびアミン類などを、本発明組成物の特性が阻害されない範囲の量で添加含有させることができる。
【0051】
本発明のフォトレジスト組成物を用いれば、公知のリソグラフィー技術を採用してパターン形成を行うことができる。例えば、該組成物をシリコンウエハー等の基板表面にスピンコーティング等の常法により膜厚が0.5〜2.0μmとなるように塗布した後、これをホットプレート上で50〜160℃で1〜20分間、好ましくは80〜120℃で1〜10分間プリベークして溶剤を乾燥除去することによりレジスト膜を形成する。次いで、目的のパターンを形成するためのマスクを該レジスト膜上にかざし、遠紫外線、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー、X線または電子線等の活性光線や放射線をレジスト膜へ照射した後、ホットプレート上で50〜160℃で1〜20分間、好ましくは80〜120℃で1〜10分間、更に熱処理(露光後ベーク)を行う。次いで、露光部分を、0.1〜5%、好ましくは1〜3%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド等のアルカリ水溶液等の現像液で、1〜3分間、好ましくは0.5〜2分間、浸漬法、パドル法またはスプレー法等の常法により洗い出す事により基板上にレリーフパターンを得る。本発明のフォトレジスト組成物を用いて形成されたレリーフパターンは解像性、コントラストともに極めて良好である。更には、上記の如くに形成したパターンをマスクとして基板をエッチングすることも出来る。
【0052】
【実施例】
以下、製造例および実施例にて本発明を詳細に説明するが、本発明がこれらによって限定されるものではない。
なお、製造例において得られた重合体の物性値は、以下の方法により測定した。
平均分子量;GPCを使用し、得られた環状オレフィン系開環メタセシス重合体、該重合体水素添加物または加水分解した該重合体水素添加物をテトラヒドロフランに溶解し、検出器として日本分光製830−RIおよびUVIDEC−100−VI、カラムとしてShodex k−805,804,803,802.5を使用し、室温において流量1.0ml/minでポリスチレンスタンダードによって分子量を較正した。
【0053】
水素添加率;環状オレフィン系開環メタセシス重合体水素添加物の粉末を重水素化クロロホルムに溶解し、90MHzまたは400MHz−1HNMRを用いてδ=4.5〜6.0ppmの主鎖の炭素−炭素間二重結合に帰属するピークが、水素添加反応によって減少する大きさを算出した。重合体中に含まれるカルボン酸の割合は、ブロモチモ−ルブル−を指示薬とする、中和滴定により測定した。または、重合体中に含まれる構造単位[C]のシアノ基の割合は、パ−キンエルマ−社製CHN分析装置PE2400IIで窒素含量を測定し、算出した。または、島津FTIR−8100Mで赤外吸収スペクトル測定し、エステルのカルボニル伸縮振動1760〜1700cm-1とカルボン酸のカルボニル伸縮振動1740〜1780cm-1またはヒドロキシの伸縮振動3700〜3200cm-1とニトリルの伸縮振動2200〜2300cm-1から、および1H−NMRスペクトルの特性吸収から構造単位[A]と[B]および[C]の組成比を算出した。UV吸収スペクトルは、石英ガラス板にスピンコーターを用いて回転数3000rpmで膜厚1.0μmの厚みで塗布し、島津UV−3100で測定した。
【0054】
製造例1
窒素下で磁気撹件装置を備えた500mlのオートクレーブに環状オレフィン系単量体として5−tert−ブトキシカルボニル−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(3.77g、19.2mmol)と8−tert−ブトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン(5.00g、19.2mmol)をテトラヒドロフラン(300ml)(以後THFと言う)に溶解し撹件を行った。これに開環メタセシス重合触蝶としてW(N−2,6−Me2C6H3)(CHCHCMe2)(0But)2(PMe3)(326mg、0.55mmol)を加え室温で1時間反応させた。その後、ブチルアルデヒド(198mg、3.85mmol)を加え30分間撹件し、反応を停止させた。
この開環メタセシス重合体溶液にトリメチレンジアミン(570mg、7.70mmol)を加え、水素分圧0.49MPa、80℃で1時間撹拌した後、メタノール(2000ml)中に加えて開環メタセシス重合体を析出させ、濾過、メタノール洗浄し、真空乾燥して8.60gの開環メタセシス重合体粉末を得た。
【0055】
その後、2000mlのオートクレーブにこの開環メタセシス重合体粉末8.60gをTHF(800ml)に溶解して、水素添加触媒として予め調製したジクロロテトラキス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム(5.0mg、0.004mmol)とトリエチルアミン(2.1mg、0.020mmol)のTHF(80ml)溶液を加え、水素圧8.1MPa、165℃で5時間水素添加反応を行った後、温度を室温まで戻し水素ガスを放出した。この開環メタセシス重合体水素添加物溶液をメタノールに加えて開環メタセシス重合体の水素添加物を沈殿させ、濾別分離後真空乾燥を行うことにより白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物8.65gを得た。得られた開環メタセシス重合体水素添加物の1H−NMRから算出した水素添加率は主鎖のオレフィンのプロトンに帰属するピークが認められず、その水素添加率は100%であり、GPCで測定した数平均分子量Mnは16,200、Mw/Mnは1.04であった。
【0056】
得られた開環メタセシス重合体水素添加物8.50gを1000mlのフラスコ中でベンゼン753ml、トリフルオロ酢酸1.3mlに加え、70℃で1時間攪拌し、溶媒留去の後、さらにTHFに溶解させ、メタノールに加え、沈殿、濾過し、真空乾燥して白色粉末状の部分的に加水分解した開環メタセシス重合体の水素添加物8.2gを得た。得られた重合体の構造単位[A]/[B]の組成比は90/10であり、GPCで測定した数平均分子量Mnは16,000、Mw/Mnは1.06であった。
【0057】
比較製造例1
製造例1と同様にして合成した開環メタセシス重合体粉末を水素添加反応をせずに、製造例1と同様に部分的に加水分解した開環メタセシス重合体を得た。得られた重合体の構造単位[A]/[B]の組成比は90/10であり、GPCで測定した数平均分子量Mnは14,800、Mw/Mnは1.05であった。
【0058】
比較製造例2
製造例1と同様にして合成した開環メタセシス重合体粉末を製造例1と同様に水素添加反応を行った。その後、製造例1の部分的な加水分解をせずに、水素添加率は100%、構造単位[A]/[B]の組成比は100/0であり、GPCで測定した数平均分子量Mnは15,700、Mw/Mnは1.04である開環メタセシス重合体水素添加物を得た。
【0059】
比較製造例3
製造例1において、5−tert−ブトキシカルボニル−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(3.77g、19.2mmol)に代えて5−tert−ブトキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(3.12g、19.2mmol)を使用したこと以外は製造例1と同様にして合成した開環メタセシス重合体粉末を製造例1と同様に水素添加反応を行い、その後、製造例1と同様に部分的な加水分解し、水素添加率は100%、構造単位[A]/[B]の組成比は90/10であり、GPCで測定した数平均分子量Mnは16,100、Mw/Mnは1.05である開環メタセシス重合体水素添加物を得た。
【0060】
製造例2
窒素下で磁気撹件装置を備えた500mlのオートクレーブに環状オレフィン系単量体として5−tert−ブトキシカルボニル−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(3.40g、17.3mmol)、7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボン酸無水物(0.33g、1.96mmol)と8−tert−ブトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン(5.00g、19.2mmol)をTHF(300ml)に溶解し撹件を行った。これに開環メタセシス重合触蝶としてW(N−2,6−Me2C6H3)(CHCHCMe2)(0But)2(PMe3)(326mg、0.55mmol)を加え室温で1時間反応させた。その後、ブチルアルデヒド(198mg、3.85mmol)を加え30分間撹件し、反応を停止させた。
【0061】
この開環メタセシス重合体溶液にトリメチレンジアミン(570mg、7.70mmol)を加え、水素分圧0.49MPa、80℃で1時間撹拌した後、メタノール(2000ml)中に加えて開環メタセシス重合体を析出させ、濾過、メタノール洗浄し、真空乾燥して8.40gの開環メタセシス重合体粉末を得た。
【0062】
その後、2000mlのオートクレーブにこの開環メタセシス重合体粉末8.40gをTHF(800ml)に溶解して、水素添加触媒として予め調製したジクロロテトラキス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム(5.0mg、0.004mmol)とトリエチルアミン(2.1mg、0.020mmol)のTHF(80ml)溶液を加え、水素圧8.1MPa、165℃で5時間水素添加反応を行った後、温度を室温まで戻し水素ガスを放出した。この開環メタセシス重合体水素添加物溶液をメタノールに加えて開環メタセシス重合体の水素添加物を沈殿させ、濾別分離後真空乾燥を行うことにより白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物を得た。得られた開環メタセシス重合体水素添加物の1H−NMRから算出した水素添加率は主鎖のオレフィンのプロトンに帰属するピークが認められず、その水素添加率は100%であり、GPCで測定した数平均分子量Mnは15,000、Mw/Mnは1.10であった。
【0063】
得られた開環メタセシス重合体水素添加物8.35gを1000mlのフラスコ中でベンゼン753ml、トリフルオロ酢酸1.3mlに加え、70℃で0.5時間攪拌し、溶媒留去の後、さらにTHFに溶解させ、メタノールに加え、沈殿、濾過し、真空乾燥して白色粉末状の部分的に加水分解した開環メタセシス重合体の水素添加物7.9gを得た。得られた重合体の構造単位[A]/[B]の組成比は85/15であり、GPCで測定した数平均分子量Mnは15,400、Mw/Mnは1.13であった。
【0064】
製造例3
窒素下で磁気撹件装置を備えた500mlのオートクレーブに環状オレフィン系単量体として5−tert−ブトキシカルボニル−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(7.53g、38.4mmol)をTHF(300ml)に溶解し撹件を行った。これに開環メタセシス重合触蝶としてMo(N−2,6−Pri 2C6H3)(CHCMe3)(0But)2(375mg、0.77mmol)を加え室温で1時間反応させた。その後、ブチルアルデヒド(278mg、3.85mmol)を加え30分間撹件し、反応を停止させた。
この開環メタセシス重合体溶液にトリメチレンジアミン(570mg、7.70mmol)を加え、水素分圧0.49MPa、80℃で1時間撹拌した後、水/メタノール混合液(2000ml)中に加えて開環メタセシス重合体を析出させ、濾過、メタノール洗浄し、真空乾燥して7.40gの開環メタセシス重合体粉末を得た。
【0065】
その後、2000mlのオートクレーブにこの開環メタセシス重合体粉末7.53gをTHF(800ml)に溶解して、水素添加触媒として予め調製したジクロロテトラキス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム(5.0mg、0.004mmol)とトリエチルアミン(2.1mg、0.020mmol)のTHF(80ml)溶液を加え、水素圧8.1MPa、165℃で5時間水素添加反応を行った後、温度を室温まで戻し水素ガスを放出した。この開環メタセシス重合体水素添加物溶液をメタノールに加えて開環メタセシス重合体の水素添加物を沈殿させ、濾別分離後真空乾燥を行うことにより白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物を得た。得られた開環メタセシス重合体水素添加物の1H−NMRから算出した水素添加率は主鎖のオレフィンのプロトンに帰属するピークが認められず、その水素添加率は100%であり、GPCで測定した数平均分子量Mnは9,900、Mw/Mnは1.04であった。
【0066】
得られた開環メタセシス重合体水素添加物7.31gを1000mlのフラスコ中でベンゼン753ml、トリフルオロ酢酸1.3mlに加え、70℃で3時間攪拌し、溶媒留去の後、さらにTHFに溶解させ、メタノールに加え、沈殿、濾過し、真空乾燥して白色粉末状の部分的に加水分解した開環メタセシス重合体の水素添加物6.89gを得た。得られた重合体の構造単位[A]/[B]の組成比は69/31であり、GPCで測定した数平均分子量Mnは8,900、Mw/Mnは1.06であった。
【0067】
製造例4
窒素下で磁気撹件装置を備えた500mlのオートクレーブに環状オレフィン系単量体として5− tert−ブトキシカルボニル−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(2.85g、14.5mmol)、5−メキシカルボニル−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(2.24g、14.5mmol)、8−tert−ブトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン(3.78g、14.5mmol)と8−メトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン(3.16g、14.5mmol)をTHF(400ml)に溶解し撹件を行った。さらに、1、5−ヘキサジエン(1.0g、12mmol)を加え、80℃に加熱し、W(N−2,6−Me2C6H3)(CHCHC(Me)Ph)(OBut)2(PMe3)(52mg、0.08mmol)を加え3時間反応させた。その後、ブチルアルデヒド(40mg、0.7mmol)を加え30分間撹件し、反応を停止させた。
【0068】
この開環メタセシス重合体溶液にトリメチレンジアミン(90mg、1.22mmol)を加え、水素分圧0.49MPa、80℃で1時間撹拌した後、メタノール(2000ml)中に加えて開環メタセシス重合体を析出させ、濾過、メタノール洗浄し、真空乾燥して10.9gの開環メタセシス重合体粉末を得た。
【0069】
その後、2000mlのオートクレーブにこの開環メタセシス重合体粉末10.0gをTHF(800ml)に溶解して、製造例1と同様に白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物を得た。得られた開環メタセシス重合体水素添加物の1H−NMRから算出した水素添加率は主鎖のオレフィンのプロトンに帰属するピークが認められず、その水素添加率は100%であり、GPCで測定した数平均分子量Mnは13,200、Mw/Mnは1.46であった。
【0070】
得られた開環メタセシス重合体水素添加物9.0gを1000mlのフラスコ中で5%水酸化カリウムメタノール水溶液400mlに加え、 70℃で1時間攪拌し、その後、2%塩酸水溶液1000mlに加え、中和し、沈殿、濾過し、水洗浄し、真空乾燥して白色粉末状の部分的に加水分解した開環メタセシス重合体の水素添加物8.2gを得た。得られた重合体の構造単位[A]/[B]の組成比(モル比)は54/46あり、GPCで測定した数平均分子量Mnは12,700、Mw/Mnは1.48であった。
【0071】
製造例5
製造例4において、4種類の環状オレフィン系単量体を5− tert−ブトキシカルボニル−6−メトキシカルボニル−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(7.12g、28mmol)と8−tert−ブトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン(7.29g、28mmol)に代えたこと以外は製造例4と同様に行い、13.1gの開環メタセシス重合体粉末を得た。
【0072】
その後、2000mlのオートクレーブにこの開環メタセシス重合体粉末10.0gをTHF(800ml)に溶解して、製造例4と同様に白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物を得た。その水素添加率は100%であり、GPCで測定した数平均分子量Mnは16,800、Mw/Mnは1.42であった。
【0073】
得られた開環メタセシス重合体水素添加物10.0gを製造例4と同様に加水分解して白色粉末状の部分的に加水分解した開環メタセシス重合体の水素添加物9.12gを得た。得られた重合体の構造単位[A]/[B]の組成比(モル比)は58/42あり、GPCで測定した数平均分子量Mnは16,200、Mw/Mnは1.42であった。
【0074】
製造例6
製造例5において、環状オレフィン系単量体として5− tert−ブトキシカルボニル−6−メトキシカルボニル−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンと8−tert−ブトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセンを5,6−ジ tert−ブトキシカルボニル−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(5.46g、18.4mmol)と8−tert−ブトキシカルボニル−9−メトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン(8.9g、28mmol)に代えたこと以外は製造例5と同様に行い、12.2gの開環メタセシス重合体粉末を得た。
【0075】
その後、2000mlのオートクレーブにこの開環メタセシス重合体粉末10.0gをTHF(800ml)に溶解して、製造例5と同様に白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物を得た。その水素添加率は100%であり、GPCで測定した数平均分子量Mnは18.500、Mw/Mnは1.45であった。
【0076】
得られた開環メタセシス重合体水素添加物9.8gを製造例5と同様に加水分解して白色粉末状の部分的に加水分解した開環メタセシス重合体の水素添加物を得た。得られた重合体の構造単位[A]/[B]の組成比(モル比)は52/48あり、GPCで測定した数平均分子量Mnは18,000、Mw/Mnは1.44であった。
【0077】
製造例7
窒素下で磁気撹件装置を備えた500mlのオートクレーブに環状オレフィン系単量体として5−(テトラヒドロピラン−2’−イル)オキシカルボニル−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(5.38g、24mmol)、8−(テトラヒドロピラン−2’−イル)オキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン(6.92g、24mmol)をTHF(400ml)に溶解し撹件を行った。さらに、1、5−ヘキサジエン(2.0g、24.0mmol)を加え、80℃に加熱し、W(N−2,6−Me2C6H3)(CHCHC(Me)Ph)(OBut)2(PMe3)(52mg、0.08mmol)を加え3時間反応させた。その後、ブチルアルデヒド(40mg、0.7mmol)を加え30分間撹件し、反応を停止させた。
【0078】
この開環メタセシス重合体溶液にトリメチレンジアミン(90mg、1.22mmol)を加え、水素分圧0.49MPa、80℃で1時間撹拌した後、メタノール(2000ml)中に加えて開環メタセシス重合体を析出させ、濾過、メタノール洗浄し、真空乾燥して10.9gの開環メタセシス重合体粉末を得た。
【0079】
その後、2000mlのオートクレーブにこの開環メタセシス重合体粉末10.0gをTHF(800ml)に溶解して、水素添加触媒として予め調製したクロロヒドリドカルボニルトリス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム(3.8mg、0.004mmol)とトリエチルアミン(2.1mg、0.020mmol)のTHF(80ml)溶液を加え、水素圧8.1MPa、155℃で7時間水素添加反応を行った後、温度を室温まで戻し水素ガスを放出した。この開環メタセシス重合体水素添加物溶液をメタノールに加えて開環メタセシス重合体の水素添加物を沈殿させ、濾別分離後真空乾燥を行うことにより白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物を得た。得られた開環メタセシス重合体水素添加物の1H−NMRから算出した水素添加率は主鎖のオレフィンのプロトンに帰属するピークが認められず、その水素添加率は100%であり、GPCで測定した数平均分子量Mnは12,900、Mw/Mnは1.54であった。
【0080】
得られた開環メタセシス重合体水素添加物9.8gを1000mlのフラスコ中で0.1N塩化水素含有メタノール溶液20mlと1,4−ジオキサン400mlの溶液に加え、 室温で20分攪拌し、その後、濾過し、メタノール洗浄し、真空乾燥して白色粉末状の部分的に加水分解した開環メタセシス重合体の水素添加物9.3gを得た。得られた重合体の構造単位[A]/[B]の組成比(モル比)は70/30あり、GPCで測定した数平均分子量Mnは11,600、Mw/Mnは1.54であった。
【0081】
製造例8
窒素下で磁気撹件装置を備えた500mlのオートクレーブに環状オレフィン系単量体として5−tert−ブトキシカルボニル−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、(9.64g、49.2mmol)と5−シアノビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、(3.90g、32.8mmol)をテトラヒドロフラン(300ml)に溶解し撹件を行った。これに開環メタセシス重合触蝶としてW(N−2,6− Me2C6H3)(CHCHCMe2)(OBut)2(PMe3)(0.695g、1.17mmol)を加え室温で1時間反応させた。その後、ブチルアルデヒド(420mg、5.85mmol)を加え30分間撹件し、反応を停止させた。
【0082】
この開環メタセシス重合体溶液にトリメチレンジアミン(1.30g、17.6mmol)を加え、水素分圧0.49MPa、80℃で1時間撹拌した後、メタノール(2000ml)中に加えて開環メタセシス重合体を析出させ、濾過、メタノール洗浄し、真空乾燥して13.35gの開環メタセシス重合体粉末を得た。
【0083】
その後、2000mlのオートクレーブにこの開環メタセシス重合体粉末10.0gをTHF(800ml)に溶解して、水素添加触媒として予め調製したジクロロテトラキス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム(5.0mg、0.004mmol)とトリエチルアミン(2.1mg、0.020mmol)のTHF(80ml)溶液を加え、水素圧8.1MPa、165℃で5時間水素添加反応を行った後、温度を室温まで戻し水素ガスを放出した。この開環メタセシス重合体水素添加物溶液をメタノールに加えて開環メタセシス重合体の水素添加物を沈殿させ、濾別分離後真空乾燥を行うことにより白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物9.96gを得た。得られた開環メタセシス重合体水素添加物の1H−NMRから算出した水素添加率は主鎖のオレフィンのプロトンに帰属するピークが認められず、その水素添加率は100%であり、GPCで測定した数平均分子量Mnは11,700、Mw/Mnは1.00であった。
【0084】
得られた開環メタセシス重合体水素添加物8.0gを1000mlのフラスコ中でベンゼン800ml、トリフルオロ酢酸6.85mlに加え、70℃で3時間撹拌し、メタノールに加え、沈殿、濾過し、乾燥した。さらに、THFに溶解させ、メタノールに加え、沈殿、濾過し、真空乾燥して白色粉末状の部分的に加水分解した開環メタセシス重合体の水素添加物7.7gを得た。得られた重合体の算出した構造単位[A]/[B]/[C]の組成比(モル比)は39/21/40であり、GPCで測定した数平均分子量Mnは10,900、Mw/Mnは1.02であった。
【0085】
製造例9
窒素下で磁気撹件装置を備えた500mlのオートクレーブに環状オレフィン系単量体として5−tert−ブトキシカルボニル−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(5.42g、27.6mmol)、5−シアノビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(0.36g、3.0mmol)と8−tert−ブトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン(7.19g、27.6mmol)をTHF(400ml)に溶解し撹件を行った。これに開環メタセシス重合触蝶としてW(N−2,6−Me2C6H3)(CHCHCMe2)(OBut)2(PMe3)(493mg、0.83mmol)を加え室温で1時間反応させた。その後、ブチルアルデヒド(293mg、5.7mmol)を加え30分間撹件し、反応を停止させた。
【0086】
この開環メタセシス重合体溶液にトリメチレンジアミン(570mg、7.70mmol)を加え、水素分圧0.49MPa、80℃で1時間撹拌した後、メタノール(2000ml)中に加えて開環メタセシス重合体を析出させ、濾過、メタノール洗浄し、真空乾燥して12.7gの開環メタセシス重合体粉末を得た。
【0087】
その後、2000mlのオートクレーブにこの開環メタセシス重合体粉末10.0gをTHF(800ml)に溶解して、製造例1と同様に白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物を得た。その水素添加率は100%であり、GPCで測定した数平均分子量Mnは16,200、Mw/Mnは1.08であった。
【0088】
得られた開環メタセシス重合体水素添加物9.80gを1000mlのフラスコ中でベンゼン753ml、トリフルオロ酢酸1.3mlに加え、70℃で1時間攪拌し、溶媒留去の後、さらにTHFに溶解させ、メタノールに加え、沈殿、濾過し、真空乾燥して白色粉末状の部分的に加水分解した開環メタセシス重合体の水素添加物9.15gを得た。得られた重合体の構造単位[A]/[B]/[C]の組成比(モル比)は85/10/5であり、GPCで測定した数平均分子量Mnは15,400、Mw/Mnは1.09であった。
【0089】
製造例10
製造例9において環状オレフィン系単量体として5−シアノビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(0.36g、3.0mmol)を5−(γ−ブチロラクトニル−2’−オキシカルボニル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、(1.79g、8.0mmol)に代えたこと以外は製造例9と同様にして13.8gの開環メタセシス重合体粉末を得た。
【0090】
その後、2000mlのオートクレーブにこの開環メタセシス重合体粉末10.0gをTHF(800ml)に溶解して、製造例9と同様に白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物を得た。得られた開環メタセシス重合体水素添加物の1H−NMRから算出した水素添加率は主鎖のオレフィンのプロトンに帰属するピークが認められず、その水素添加率は100%であり、GPCで測定した数平均分子量Mnは16,600、Mw/Mnは1.07であった。
【0091】
得られた開環メタセシス重合体水素添加物9.7gを製造例9と同様にして白色粉末状の部分的に加水分解した開環メタセシス重合体の水素添加物8.8gを得た。得られた重合体の構造単位[A]/[B]/[C]の組成比(モル比)は75/12/13であり、GPCで測定した数平均分子量Mnは15,600、Mw/Mnは1.08であった。
【0092】
製造例11
製造例10において環状オレフィン系単量体として5−(γ−ブチロラクトニル−2’−オキシカルボニル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンを5−(δ−バレロラクトニル−2’−オキシカルボニル)−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、(1.90g、8.0mmol)に代えたこと以外は製造例10と同様にして13.7gの開環メタセシス重合体粉末を得た。
【0093】
その後、2000mlのオートクレーブにこの開環メタセシス重合体粉末10.0gをTHF(800ml)に溶解して、製造例10と同様に白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物を得た。その水素添加率は100%であり、GPCで測定した数平均分子量Mnは17,000、Mw/Mnは1.08であった。
【0094】
得られた開環メタセシス重合体水素添加物9.80gを製造例10と同様にして白色粉末状の部分的に加水分解した開環メタセシス重合体の水素添加物9.0gを得た。得られた重合体の構造単位[A]/[B]/[C]の組成比(モル比)は73/15/12であり、GPCで測定した数平均分子量Mnは16,300、Mw/Mnは1.08であった。
【0095】
製造例12
窒素下で磁気撹件装置を備えた500mlのオートクレーブに環状オレフィン系単量体として5−メトキシカルボニル−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(2.78g、22.8mmol)、5−シアノビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、(0.67g、3.0mmol)、7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボン酸無水物(0.80g、4.8mmol)と8−tert−ブトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン(7.19g、27.6mmol)をTHF(400ml)に溶解し撹件を行った。これに開環メタセシス重合触蝶としてW(N−2,6−Me2C6H3)(CHCHC(Me)Ph)(OBut)2(PMe3)(545mg、0.83mmol)を加え室温で1時間反応させた。その後、ブチルアルデヒド(293mg、5.7mmol)を加え30分間撹件し、反応を停止させた。
【0096】
この開環メタセシス重合体溶液にトリメチレンジアミン(570mg、7.70mmol)を加え、水素分圧0.49MPa、80℃で1時間撹拌した後、メタノール(2000ml)中に加えて開環メタセシス重合体を析出させ、濾過、メタノール洗浄し、真空乾燥して10.95gの開環メタセシス重合体粉末を得た。
【0097】
その後、2000mlのオートクレーブにこの開環メタセシス重合体粉末10.0gをTHF(800ml)に溶解して、製造例1と同様に白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物を得た。その水素添加率は100%であり、GPCで測定した数平均分子量Mnは14,500、Mw/Mnは1.12であった。
【0098】
得られた開環メタセシス重合体水素添加物9.7gを製造例1と同様にして白色粉末状の部分的に加水分解した開環メタセシス重合体の水素添加物9.3gを得た。得られた重合体の構造単位[A]/[B]/[C]の組成比(モル比)は88/7/5であり、GPCで測定した数平均分子量Mnは13,000、Mw/Mnは1.13であった。
【0099】
製造例13
窒素下で磁気撹件装置を備えた500mlのオートクレーブに環状オレフィン系単量体として5− tert−ブトキシカルボニル−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(5.49g、29mmol)、8− tert−ブトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン(7.55g、29mmol)をTHF(400ml)に溶解し撹件を行った。さらに、1、5−ヘキサジエン(2.0g、24mmol)を加え、80℃に加熱し、W(N−2,6−Me2C6H3)(CHCHC(Me)Ph)(OBut)2(PMe3)(52mg、0.08mmol)を加え3時間反応させた。その後、ブチルアルデヒド(40mg、0.7mmol)を加え30分間撹件し、反応を停止させた。
【0100】
この開環メタセシス重合体溶液にトリメチレンジアミン(570mg、7.70mmol)を加え、水素分圧0.49MPa、80℃で1時間撹拌した後、メタノール(2000ml)中に加えて開環メタセシス重合体を析出させ、濾過、メタノール洗浄し、真空乾燥して11.7gの開環メタセシス重合体粉末を得た。
【0101】
その後、2000mlのオートクレーブにこの開環メタセシス重合体粉末10.0gをTHF(800ml)に溶解して、水素添加触媒として予め調製したジクロロテトラキス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム(5.0mg、0.004mmol)とトリエチルアミン(2.1mg、0.020mmol)のTHF(80ml)溶液を加え、水素圧8.1MPa、165℃で5時間水素添加反応を行った後、温度を室温まで戻し水素ガスを放出した。この開環メタセシス重合体水素添加物溶液をメタノールに加えて開環メタセシス重合体の水素添加物を沈殿させ、濾別分離後真空乾燥を行うことにより白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物10.1gを得た。その水素添加率は100%であり、GPCで測定した数平均分子量Mnは13,700、Mw/Mnは1.42であった。
【0102】
得られた開環メタセシス重合体水素添加物9.8gを1000mlのフラスコ中でトルエン700ml、トリフルオロ酢酸15mlに加え、70℃で3時間攪拌し、溶媒留去の後、さらにTHFに溶解させ、メタノールに加え、沈殿、濾過し、真空乾燥して黄白色粉末状の加水分解した開環メタセシス重合体の水素添加物7.32gを得た。得られた重合体の構造単位[A]/[B]の組成比は13/87であった。これをTHF25mlに溶解し、3,4−ジヒドロ−2H−ピラン3.28g、p−トルエンスルホン酸・ピリジン塩0.1gを加え、室温で20時間攪拌した。その後、メタノール(2000ml)に加え、沈殿させ、濾過し、メタノール洗浄し、真空乾燥して白色粉末状の部分的に加水分解した開環メタセシス重合体の水素添加物8.39gを得た。得られた重合体の構造単位[A]/[B]の組成比(モル比)は55/45あり、GPCで測定した数平均分子量Mnは12,900、Mw/Mnは1.50であった。
【0103】
製造例14
製造例13において、環状オレフィン系単量体として5− tert−ブトキシカルボニル−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、8− tert−ブトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセンを5−メトキシカルボニル−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(4.41g、29mmol)と8−tert−ブトキシカルボニル−9−メトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン(9.23g、29mmol)に代えたこと以外は製造例13と同様にして12.54gの開環メタセシス重合体粉末を得た。
【0104】
その後、2000mlのオートクレーブにこの開環メタセシス重合体粉末10.0gをTHF(800ml)に溶解して、製造例13と同様に白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物9.95gを得た。得られた開環メタセシス重合体水素添加物の1H−NMRから算出した水素添加率は主鎖のオレフィンのプロトンに帰属するピークが認められず、その水素添加率は100%であり、GPCで測定した数平均分子量Mnは14.600、Mw/Mnは1.53であった。
【0105】
得られた開環メタセシス重合体水素添加物9.7gを1000mlのフラスコ中で5%水酸化カリウムメタノール水溶液500mlに加え、70℃で1時間攪拌し、その後、3%塩酸水溶液に加え、中和し、沈殿、濾過し、水洗浄し、真空乾燥して白色粉末状の加水分解した開環メタセシス重合体の水素添加物を得た。得られた重合体の構造単位[A]/[B]の組成比(モル比)は55/45あった。これをTHF25mlに溶解し、3,4−ジヒドロ−2H−ピラン3.28g、p−トルエンスルホン酸・ピリジン塩0.1gを加え、室温で20時間攪拌した。その後、メタノール(2000ml)に加え、沈殿させ、濾過し、メタノール洗浄し、真空乾燥して白色粉末状の部分的に加水分解した開環メタセシス重合体の水素添加物を得た。得られた重合体の構造単位[A]/[B]の組成比(モル比)は68/32あり、GPCで測定した数平均分子量Mnは14,900、Mw/Mnは1.53であった。
【0106】
実施例1
製造例1で得た開環メタセシス重合体水素添加物10グラムおよびビス(p‐tert‐ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート0.2グラム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70グラムに溶解した後、0.1μmのミクロフィルターで濾過してポジ型フォトレジスト溶液を調製した。
【0107】
次いで、このフォトレジスト溶液をスピンコータを用いてシリコンウエーハ上に塗布し、ホットプレート上で120℃にて90秒間乾燥することにより、膜厚0.5μmのポジ型フォトレジスト層を形成した。次いで、ArF露光装置(ニコン社製)により、ArFエキシマレーザー光(193nm)を選択的に照射したのち、110℃で90秒間加熱処理後、2.38重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で60秒間現像し、30秒間蒸留水にて水洗して乾燥し、レジストパターンプロファイルを得た。
【0108】
このような操作で形成された0.25μmのラインアンドスペースが1:1に形成される露光時間を感度としてmJ/cm2(エネルギー量)単位で測定したところ、15mJ/cm2であった。
【0109】
さらに、このようにして形成された0.25μmのレジストパターンの断面形状をSEM(走査型電子顕微鏡、日立製作所製、S−4500)写真により観察したところ、基板に対して垂直な矩形のレジストパターンであった。また、この露光量において分離しているラインアンドスペースの最小線幅は0.20μmであった。以降これをレジスト解像度と評価する。この時にパターン倒れはなかった。
【0110】
次に、酸素とテトラフルオロメタンの混合ガスをエッチングガスとして、エッチング装置OAPM−406[東京応化工業(株)製]でドライエッチング処理し、耐ドライエッチング性を単位時間当りの膜減り量で評価したところ、ポリヒドロキシスチレンを1.0とした場合、0.90であった。
【0111】
比較例1
実施例1において、製造例1で得た開環メタセシス重合体水素添加物の代わりに比較製造例2で得た開環メタセシス重合体を用いた以外は、全て実施例1と同様にしてポジ型レジスト溶液を調製し、レジストパターンを形成させた。同様な定義の感度を求めたところ、40mJ/cm2であった。また、0.25μmのレジストパターンは、パターン倒れが生じていた。
【0112】
比較例2
実施例1において、製造例1で得た開環メタセシス重合体水素添加物の代わりに比較製造例1で得た開環メタセシス重合体を用いた以外は、全て実施例1と同様にしてポジ型レジスト溶液を調製し、レジストパターンを形成させた。同様な定義の感度を求めたところ、50mJ/cm2であった。また、0.25μmのレジストパターンは、パターン倒れが生じていた。
【0113】
比較例3
実施例1において、製造例1で得た開環メタセシス重合体水素添加物の代わりに比較製造例3で得た開環メタセシス重合体を用いた以外は、全て実施例1と同様にしてポジ型レジスト溶液を調製し、レジストパターンを形成させた。同様な定義の感度を求めたところ、35mJ/cm2であった。また、0.20μmのレジストパターンは、パターン倒れが生じていた。
【0114】
実施例2〜14
製造例1で得た開環メタセシス重合体水素添加物の代わりに製造例2〜14でそれぞれ得た開環メタセシス重合体を用い、酸発生剤として用いたビス(p‐tert‐ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネートの代わりに表1に示す酸発生剤を用いた以外は、全て実施例1と同様にしてポジ型レジスト溶液を調製し、レジストパターンを形成させた。得られた感度、解像度、パターンの形状およびエッチング耐性を実施例1および比較例1〜3の結果とともに表1に示す。いずれも高い感度と解像度を有し、エッチング耐性も高いものであった。
【0115】
【表1】
【0116】
【化18】
【0117】
【発明の効果】
本発明のポジ型フォトレジスト組成物は、紫外線や遠紫外線(エキシマーレーザー等を含む)を用いた半導体微細加工用として、光透過性等に優れ、高感度で高解像度を有し、かつアルカリ現像液に対して親和性が高く、良好なパターンを容易に形成することができる。
Claims (9)
- (a)酸の作用によりアルカリに対する溶解性が増加する樹脂および(b)活性光線または放射線の照射により酸を発生する化合物を含有するポジ型フォトレジスト組成物において、前記(a)成分の樹脂が、少なくとも下記一般式[1]
- 一般式[2]で表される構造単位[B]と一般式[3]で表される構造単位[C]の構成モル比[B]/[C]が100/0である請求項1記載のポジ型フォトレジスト組成物。
- 一般式[1]で表される構造単位[A]のX1、一般式[2]で表される構造単位[B]のX2、および一般式[3]で表される構造単位[C]のX3のうち少なくとも1つが−O−であり、その他が−CH2−であることを特徴とする請求項1ないし2のいずれかに記載のポジ型フォトレジスト組成物。
- 一般式[1]のR1〜R4のうち少なくとも一つとして選ばれる酸により分解する基を含む置換基がtert−ブトキシカルボニルまたはテトラヒドロピラン−2−イルオキシカルボニルである請求項1ないし3のいずれかに記載のポジ型フォトレジスト組成物。
- 一般式[3]のR11〜R14のうち少なくとも一つとして選ばれるラクトニルオキシカルボニルを含む置換基がγ−ブチロラクトニル−2−オキシカルボニルまたはδ−バレロラクトニル−2−オキシカルボキシである請求項1または2ないし4のいずれかに記載のポジ型フォトレジスト組成物。
- 開環メタセシス重合体の水素添加物の、GPCで測定したポリスチレン換算の数平均分子量が500〜100,000である請求項1ないし5のいずれかに記載のポジ型フォトレジスト組成物。
- (a)成分100重量部に対して、(b)成分0.5〜20重量部を含有する請求項1ないし6のいずれかに記載のポジ型フォトレジスト組成物。
- 更に、(c)有機溶剤を含有する請求項1ないし7のいずれかに記載のポジ型フォトレジスト組成物。
- (i)請求項1ないし8のいずれかに記載のポジ型フォトレジスト組成物を基板上に塗布する工程、(ii)加熱処理後、フォトマスクを介して波長300nm以下の活性光線または放射線で露光する工程、(iii)必要に応じて加熱した後、現像液を用いて現像する工程、を含有するパターン形成方法。
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