JP4239009B2 - 含フッ素重合性エステル化合物、その製造方法、重合体、フォトレジスト組成物、及びパターン形成方法 - Google Patents

含フッ素重合性エステル化合物、その製造方法、重合体、フォトレジスト組成物、及びパターン形成方法 Download PDF

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Description

本発明は、新規な含フッ素重合性エステル化合物に関する。該含フッ素重合性エステル化合物は、機能性材料、医薬・農薬などの原料として有用であり、なかでも波長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、かつ、良好なドライエッチング耐性を有する感放射線レジスト組成物のベース樹脂を製造するためのポリマー単量体として非常に有用である。
更に、本発明は、このエステル化合物の製造方法、このエステル化合物に由来する繰り返し単位を有する重合体、この重合体を含むフォトレジスト組成物、及びこのフォトレジスト組成物を用いたパターン形成方法に関する。
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なか、次世代の微細加工技術として遠紫外線リソグラフィーが有望視されている。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。
KrFレジストのベース樹脂としては、アルカリ可溶性官能基としてフェノール性水酸基を有する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ている。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が有望視されている。しかしながら、これらのフェノール性水酸基に比べ酸性度の高いカルボキシル基をアルカリ可溶性官能基として用いるレジスト樹脂の場合には、溶解の制御が課題で、膨潤などによるパターン崩壊を起こし易い。
フェノール性水酸基様の酸性度を有する官能基として、α位、α’位に複数のフッ素原子置換されたアルコール(例えば、部分構造−C(CF32OHを有するもの)をアルカリ可溶性官能基として用いる樹脂も提案されている。非特許文献1:2nd International Symposium on 157nm LithographyにおけるG. WallraffらのActive Fluororesists for 157nm Lithography等にその例をみることができる。彼らはベース樹脂の製造に用いられるモノマーとして、スチレンやノルボルネンにフルオロアルコール−C(CF32OHを導入した化合物を提案している。同様に、フルオロアルコール置換ノルボルネンの例は、特許文献1:特開2003−192729号公報や特許文献2:特開2002−72484号公報にも見られるが、ノルボルネンモノマーは同種のモノマー同士のラジカル重合は困難で、特殊な遷移金属触媒を用いた配位重合、開環メタセシス重合等の特殊な重合法が必要とされる。ノルボルネンモノマーと無水マレイン酸又はマレイミド等のコモノマーとの交互重合はラジカル重合で実施できるが、コモノマーの存在は樹脂設計の自由度を大きく制限する。
このため、フルオロアルコール置換アクリレートモノマーとして、特許文献3:特開2003−040840号公報に記載がある。これらの製造方法は必ずしも明確ではないが、出発原料としてヘキサフルオロアセトン(沸点−27℃)を用いており、このものは常温で気体のため取り扱いにくく、また、重合性化合物合成のための工程が長く工業的な製造が難しい等の問題点を有している。
工業的に製造が容易で、かつ、レジスト樹脂として製造(重合)が容易な(メタ)アクリレート構造とフェノール性水酸基様の酸性度を有する官能基をあわせもつ重合性化合物の出現が強く望まれていた。
2nd International Symposium on 157nm Lithography 特開2003−192729号公報 特開2002−72484号公報 特開2003−040840号公報
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、500nm以下の波長、特に波長300nm以下のレーザー光に対する透明性、及びドライエッチング耐性に優れ、かつ現像特性の良好なレジスト組成物のベース樹脂を製造するためのモノマーとして有用で、かつ、入手容易な取り扱いし易い原料から製造可能な新規含フッ素重合性エステル化合物を提供することを目的とする。
更に、本発明は、このエステル化合物の製造方法、このエステル化合物に由来する繰り返し単位を有する重合体、この重合体を含むフォトレジスト組成物、及びこのフォトレジスト組成物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。
本発明者は上記目的を達成するため、鋭意検討を重ねた結果、後述の方法により、下記一般式(1)及び(2)で示される含フッ素重合性エステル化合物が入手容易な原料から高収率かつ簡便に得られ、またこのエステル化合物は、ラジカル重合などの工業的に実施容易な重合方法により重合可能で、また、重合で得られる重合体をベース樹脂として用いれば、波長300nm以下での透明性、エッチング耐性に優れ、かつ現像特性に優れた感放射線レジスト組成物が得られることを見出した。
即ち、本発明は下記[1]〜[10]からなる含フッ素重合性エステル化合物、その製造方法、重合体、フォトレジスト組成物、及びパターン形成方法を提供する。
[1]下記一般式(1)又は(2)で表される含フッ素重合性エステル化合物。
Figure 0004239009

(式中、R1は水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基を表す。R2は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の二価の炭化水素基を表す。R3は水素原子又は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の一価の炭化水素基を表す。また、R2とR3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もよい。R4は水素原子、水酸基、又は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の一価の炭化水素基を表す。R5は酸不安定基を表す。)
[2][1]でR2が炭素数5〜12の脂環式炭化水素を含む二価の炭化水素基である[1]記載の含フッ素重合性エステル化合物。
[3][1]でR2が−(CH2n−(nは1〜8の整数を表す)である[1]記載の含フッ素重合性エステル化合物。
[4][1]でR2とR3が互いに結合してこれらが結合する炭素原子と共に炭素数5〜12の三価の脂環式炭化水素基を形成する[1]記載の含フッ素重合性エステル化合物。
[5]下記一般式(3)で表されるカルボニル化合物に1,1,3,3,3−ペンタフルオロ−2−プロペニルオキシドを反応させて下記一般式(4)で表される化合物を得、この化合物(4)を化合物R4−Zとを反応させて下記一般式(1)で表される含フッ素重合性エステル化合物を得ることを特徴とする下記一般式(1)で表される含フッ素重合性エステル化合物の製造方法。
Figure 0004239009

(式中、R1は水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基を表す。R2は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の二価の炭化水素基を表す。R3は水素原子又は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の一価の炭化水素基を表す。また、R2とR3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もよい。R4は水素原子、水酸基、又は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の一価の炭化水素基を表す。ZはR4−ZがR4アニオン等価体を与える一価の基を表す。)
[6]下記一般式(5)で表されるアルコール化合物をアシル化することにより下記一般式(1)で表される含フッ素重合性エステル化合物を得ることを特徴とする下記一般式(1)で表される含フッ素重合性エステル化合物の製造方法。
Figure 0004239009

(式中、R1は水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基を表す。R2は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の二価の炭化水素基を表す。R3は水素原子又は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の一価の炭化水素基を表す。また、R2とR3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もよい。R4は水素原子、水酸基、又は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の一価の炭化水素基を表す。)
[7]下記一般式(1a)又は(2a)で表される繰り返し単位を含有することを特徴とする重合体。
Figure 0004239009

(式中、R1は水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基を表す。R2は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の二価の炭化水素基を表す。R3は水素原子又は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の一価の炭化水素基を表す。また、R2とR3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もよい。R4は水素原子、水酸基、又は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の一価の炭化水素基を表す。R5は酸不安定基を表す。)
[8]更に、下記一般式(6a)で表される繰り返し単位を含有し、重量平均分子量が2,000〜100,000である[7]記載の重合体。
Figure 0004239009

(式中、R6は水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基を表す。R7は酸不安定基を表す。)
[9](A)[7]又は[8]記載の重合体、
(B)酸発生剤、
(C)有機溶剤
を含有することを特徴とするフォトレジスト組成物。
[10](1)[9]記載のフォトレジスト組成物を基板上に塗布する工程と、
(2)次いで加熱処理後、フォトマスクを介して波長300nm以下の高エネルギー線もしくは電子線で露光する工程と、
(3)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。
本発明は、新規な含フッ素重合性エステル化合物を提供し、該含フッ素重合性エステル化合物は、機能性材料、医薬・農薬などの原料として有用であり、なかでも波長500nm以下、特に波長300nm以下の放射線対して優れた透明性を有し、かつ、フェノール様酸性水酸基を有するため現像特性の良好な感放射線レジスト組成物のベース樹脂を製造するためのポリマー単量体として非常に有用である。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の含フッ素重合性エステル化合物は、下記一般式(1)又は(2)で表されるものである。
Figure 0004239009

(式中、R1は水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基を表す。R2は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の二価の炭化水素基を表す。R3は水素原子又は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の一価の炭化水素基を表す。また、R2とR3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もよい。R4は水素原子、水酸基、又は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の一価の炭化水素基を表す。R5は酸不安定基を表す。)
ここで、R1は水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基を表す。
2は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の二価の炭化水素基を表す。例えば、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]ドデシルエチル基等の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、フェニル基、トリル基、ナフチル基、アンスリル基、フェナンスリル基等のアリール基、ベンジル基、ジフェニルメチル基、フェネチル基等のアラルキル基の一価の炭化水素基から一つの水素原子を単結合に置き換えた二価の炭化水素基を挙げることができる。また、これらの基中の水素原子の一部がハロゲン原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、オキソ基等に置換されていてもよい。これらのうち、炭素数5〜12の脂環式炭化水素を含む二価の炭化水素基、即ち、シクロペンタン、シクロヘキサン、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン、ビシクロ[2.2.2]オクタン、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン、アダマンタン、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン等を含む二価の炭化水素基や−(CH2n−(nは1〜8の整数を表す)で表される二価の炭化水素基は、レジスト特性や製造の容易さの点で特に好ましい。
3は水素原子又は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の一価の炭化水素基を表す。炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の一価の炭化水素基として、例えば、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]ドデシルエチル基等の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、フェニル基、メチルフェニル基、ナフチル基、アンスリル基、フェナンスリル基等のアリール基、ベンジル基、ジフェニルメチル基、フェネチル基等のアラルキル基を挙げることができ、これらの基の水素原子の一部がハロゲン原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、オキソ基等に置換されていてもよい。これらのうち、低級アルキル基、即ち、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基や炭素数5〜12の脂環式炭化水素、即ち、シクロペンタン、シクロヘキサン、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン、ビシクロ[2.2.2]オクタン、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン、アダマンタン、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン等を含む一価の炭化水素基は特に好ましい。
また、R2とR3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もよい。例えば、下記一般式(7)又は(8)で表される構造を挙げることができる。
Figure 0004239009

(式中、R1は水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基を表す。R4は水素原子、水酸基、又は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の一価の炭化水素基を表す。R5は酸不安定基を表す。R8は単結合又は−(CH2m−(mは1〜3の整数を表す)を表す。
Figure 0004239009
は、炭素数5〜12の脂環式炭化水素を表す。)
ここで、形成される炭素数5〜12の脂環式炭化水素として、シクロペンタン、シクロヘキサン、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン、ビシクロ[2.2.2]オクタン、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン、アダマンタン、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン等を例示でき、これらの脂環式炭化水素の水素原子の一部がハロゲン原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、オキソ基等に置換されていてもよい。
4は水素原子、水酸基、又は炭素数1〜15の一価の炭化水素残基を表す。炭素数1〜15の一価の炭化水素基としては、上記R2、R3で例示したものと同様のものを例示できる。これらのうち、水素原子、水酸基、メチル基は特に好ましい。
5は酸不安定基を表す。酸不安定基としては、種々用いることができるが、具体的には下記一般式(L1)〜(L4)で示される基、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。
Figure 0004239009
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一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。
Figure 0004239009
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。
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)で示される基を示し、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。
L05は炭素数1〜8の一価の炭化水素基又は炭素数6〜20の置換されていてもよいアリール基を示し、一価の炭化水素基としては、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。
L06は炭素数1〜8の一価の炭化水素基又は炭素数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の一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)、その場合には炭素数1〜15の二価の炭化水素基を示し、具体的には上記一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、2重結合を形成してもよい(例えば、RL07とRL09、RL09とRL15、RL13とRL15等)。
上記式(L1)で示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 0004239009
上記式(L1)で示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。
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。
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。
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。
2、R3、R4、R5は、該含フッ素重合性エステル化合物を用いたレジスト樹脂(重合体)の透明性、エッチング耐性、溶解性など種々のレジスト性能を考慮して適宜選択することができる。
2、R3、R4、R5の種類や構造によっては、分子を構成する炭素原子が不斉炭素となる場合があり、エナンチオ異性体(Enantiomer)やジアステレオ異性体(Diastereomer)が存在しうるが、一般式(1)、(2)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。
本発明の一般式(1)で表される含フッ素重合性エステル化合物として、更に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。
Figure 0004239009
Figure 0004239009
Figure 0004239009

(式中、R1は水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基を表す。)
一般式(2)で表される化合物は、上記一般式(1)で表される化合物の水酸基を酸不安定基R5で保護したものとして例示できる。
本発明の含フッ素重合性エステル化合物の製造方法について説明する。
本発明の一般式(1)で表される含フッ素重合性エステル化合物の第一の製造方法として、下記一般式(3)で表されるカルボニル化合物に1,1,3,3,3−ペンタフルオロ−2−プロペニルオキシドを反応させて下記一般式(4)で表される化合物を得、この化合物(4)を化合物R4−Zとを反応させ一般式(1)で表される含フッ素重合性エステル化合物を得る方法を例示できる。
Figure 0004239009

(式中、R1は水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基を表す。R2は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の二価の炭化水素基を表す。R3は水素原子又は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の一価の炭化水素基を表す。また、R2とR3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もよい。R4は水素原子、水酸基、又は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の一価の炭化水素基を表す。ZはR4−ZがR4アニオン等価体を与える一価の基を表す。)
第一段階は、カルボニル化合物(3)と1,1,3,3,3−ペンタフルオロ−2−プロペニルオキシドの反応である。1,1,3,3,3−ペンタフルオロ−2−プロペニルオキシドは1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール(このものは商業的に大量に入手可能で、融点−4〜−2℃、沸点59〜60℃で常温で液体であり、取り扱いが容易である)から容易に合成できる(T.Nakaiら、Tetrahedron Letters、Vol.29、P.4119、1988年、及び、T.Nakaiら、Organic Syntheses、Vol.76、P.151、1998年参照)。このフルオロエノレートのカルボニル化合物への求核付加反応では、カルボニル化合物(3)として種々のアルデヒド(R3が水素原子の場合)、ケトン(R3が炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の一価の炭化水素基の場合)を用いることができる。
Figure 0004239009

(式中、R1は水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基を表す。R2は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の二価の炭化水素基を表す。R3は水素原子又は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の一価の炭化水素基を表す。また、R2とR3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もよい。)
反応は通常、窒素、アルゴン等の不活性ガスの雰囲気下、溶媒中で行う。溶媒としてはジエチルエーテル、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が好ましく、これらに加え、ヘキサン、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、アセトニトリルなどのニトリル類、N,N−ジメチルホルムアミド、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用いることができる。反応温度は−50℃から溶媒の沸点程度が好ましく、−20℃から100℃が更に好ましい。反応時間は収率向上のため薄層クロマトグラフィー、ガスクロマトグラフィーなどにより反応の進行を追跡して決定することが好ましいが、通常0.1〜250時間程度である。反応終了後は通常の水系後処理(aqueous workup)により化合物(4)を得る。
反応で生成するケトアルコール化合物(4)は、水を用いた後処理等によって水がカルボニル基に付加して下記一般式(8)で表される水和物として、又は、分子内の水酸基が分子内のカルボニル基に付加して下記一般式(9)で表されるオキセタンへミアセタール化合物として、又は、これらの2種又は3種の混合物として得られる場合もある。
Figure 0004239009

(式中、R1は水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基を表す。R2は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の二価の炭化水素基を表す。R3は水素原子又は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の一価の炭化水素基を表す。また、R2とR3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もよい。)
これらの混合物はそのまま次の反応に用いることができる場合、又は、反応前に簡単な脱水操作により容易にケトアルコール化合物に平衡を傾けることができる場合があることから、ここでは一般式(4)で代表して表すこととする。また、これらの化合物は分子内に不斉炭素を有するため、エナンチオ異性体(Enantiomer)やジアステレオ異性体(Diastereomer)が存在しうるが、一般式(4)、(8)、(9)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。
第二段階は、カルボニル化合物(4)に化合物R4−Zとを反応させる。
Figure 0004239009

(式中、R1は水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基を表す。R2は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の二価の炭化水素基を表す。R3は水素原子又は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の一価の炭化水素基を表す。また、R2とR3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もよい。R4は水素原子、水酸基、又は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の一価の炭化水素基を表す。ZはR4−ZがR4アニオン等価体を与える一価の基を表す。)
本反応は溶媒中又は無溶媒で、フルオロケトン化合物(4)とR4−Zを混合することにより行う。R4−ZはR4アニオン等価体を表し、目的のR4の種類によって適宜選択できる。具体的には水(R4が水酸基の場合)、メチルリチウム、ブチルリチウム、フェニルリチウム、メチルマグネシウムクロリド、エチルマグネシウムクロリド、フェニルマグネシウムクロリド等のアルキル金属類(R4が炭化水素基の場合)、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(=アラン)、水素化ホウ素(=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(R4が水素原子の場合)、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(R4が水素原子の場合)を例示できる。R4−Zの使用量は、カルボニル化合物(4)1モルに対し1モルから大過剰量用いるが、反応基質の(4)には保護されていない水酸基が存在し、これが1モルのR4−Zを消費する場合には2モル以上が好ましい。また、分子内のエステルのカルボニル基との副反応を避けるために使用量の調節が必要な場合もある。反応を溶媒中で行う場合、溶媒としては水、メタノール、エタノール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール等のアルコール類、ヘキサン、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、ジエチルエーテル、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、アセトンなどのケトン類、酢酸エチルなどのエステル類、N,N−ジメチルホルムアミド、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用いることができる。上記反応は用いるR4−Zの種類や使用量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100℃が更に好ましい。反応時間は収率向上のため薄層クロマトグラフィー、ガスクロマトグラフィーなどにより反応の進行を追跡して決定することが好ましいが、通常0.1〜50時間程度である。反応終了後は通常の水系後処理(aqueous workup)により目的物(1)を得る。
目的物(1)は必要に応じて再結晶、クロマトグラフィー、蒸留などの常法により精製することが可能である。
本発明の一般式(1)で表される含フッ素重合性エステル化合物の第二の製造方法として、下記一般式(5)で表されるアルコール化合物をアシル化することにより一般式(1)で表される含フッ素重合性エステル化合物を得る方法を例示できる。
Figure 0004239009

(式中、R1は水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基を表す。R2は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の二価の炭化水素基を表す。R3は水素原子又は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の一価の炭化水素基を表す。また、R2とR3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もよい。R4は水素原子、水酸基、又は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の一価の炭化水素基を表す。)
原料のトリオール化合物(5)は、置換基R2、R3、R4の種類によって種々異なるが、上記の第一の製造方法で記述したカルボニル化合物への1,1,3,3,3−ペンタフルオロ−2−プロペニルオキシドの付加反応を鍵反応として用いて、例えば下記に示すように合成できる。
Figure 0004239009

(式中、R2は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の二価の炭化水素基を表す。R3は水素原子又は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の一価の炭化水素基を表す。また、R2とR3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もよい。R4は水素原子、水酸基、又は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の一価の炭化水素基を表す。XはR2−OHに変換可能な基を表す。)
一般式(9)で表されるカルボニル化合物と1,1,3,3,3−ペンタフルオロ−2−プロペニルオキシドを反応させて、フルオロケトン化合物(10)を得た後、置換基R4の導入と置換基XのR2−OHへの変換を含む工程を経て合成できる。置換基Xとして種々選択できるが、代表的な例としては、脱保護によりR2−OHに官能基変換できる保護化水酸基を含むもの、還元反応やアルキル化反応によりR2−OHに官能基変換できるアルデヒド(ホルミル基)やエステル(アルコキシカルボニル基)を含むものを例示できる。置換基・反応条件の選択により置換基R4の導入と置換基XのR2−OHへの変換を同時に行うこともできる。
トリオール化合物(5)のエステル化合物(1)へのアシル化反応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。
ここで、トリオール化合物(5)にはアシル化される可能性のある複数の水酸基があるため、反応の位置選択性が問題となる。即ち、目的物(1)と下記一般式(1’)又は(1”)で表される位置異性体が生成する可能性がある。
Figure 0004239009
トリオール化合物(5)の水酸基が立体障害によって区別されていて目的のアシル化をすべき位置が立体的により空いている場合や、立体障害の程度が同程度であっても水酸基はその酸性度が異なるため、適当に反応条件を制御することにより選択的に(1)を得ることができる場合がある。これらの場合、いずれの水酸基を保護することなく、トリオール化合物(5)をそのまま反応基質として用いて以下に述べるアシル化反応を適用することができる。この方法は保護・脱保護を経る方法に比べ短工程で工業的価値が高い。また、目的物と目的物の位置異性体である(1’)や(1”)は後述の精製により分離してもよいが、これらの混合物のまま、樹脂の製造等の目的に使用することもできる。異性体比は任意の値を取りえるが、(1)の割合が0.3以上、更に好ましくは0.5以上であるとよい。
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、原料のトリオール化合物(5)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、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、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。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、トリオール化合物(5)1モルに対し1モルから40モル、好ましくは1モルから5モルの範囲である。
ここで述べたアシル化剤を用いる反応で、反応初期には生成物としてトリオール化合物(5)の目的以外の水酸基がアシル化された位置異性体が主生成物として生じるが、反応を長時間続けると次第に目的物(1)への異性化が起こることがある。この現象は、例えば、塩基性条件下に反応初期はより酸性度の高い(塩基による脱プロトン化が起こり易い)水酸基がアシル化され、速度論生成物(Kinetic product)として位置異性体ができ易いが、熱力学的生成物(Thermodynamic product)としては系内で安定と考えられる目的物(1)が長時間の反応では蓄積してくると考えることができる。
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のいずれかと原料のトリオール化合物(5)から脱水反応であり、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、トリオール化合物(5)1モルに対し1モルから40モル、好ましくは1モルから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、メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホ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、トリオール化合物(5)1モルに対し0.001モルから1モル、好ましくは0.01モルから0.05モルの触媒量である。溶媒としては上記アシ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。反応温度は用いるカルボン酸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、これらの溶媒の沸点付近で反応を行い、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。また、常圧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反応させて水の留去を行ってもよい。
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のいずれかと原料のトリオール化合物(5)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、反応の進行のしやす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、トリオール化合物(5)1モルに対し1モルから40モル、好ましくは1モルから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、メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸等の有機酸類、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、トリオール化合物(5)1モルに対し0.001モルから20モル、好ましくは0.01モルから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。
上記のアシル化反応の反応時間は、収率向上のため薄層クロマトグラフィー、ガスクロマトグラフィーなどにより反応(アシル化反応のみならず、上記異性化反応も含む)の進行を追跡して決定することが好ましいが、通常0.1〜240時間程度である。反応終了後は、水系後処理(aqueous workup)や濃縮等の後処理により目的物の含フッ素エステル化合物(1)を得る。
目的物(1)は必要に応じて再結晶、クロマトグラフィー、蒸留などの常法により精製することが可能である。上述のようにこの精製の段階で、目的物と目的物の位置異性体である(1’)や(1”)を分離してもよいが、これらの混合物のまま、樹脂の製造等の目的に使用することもできる。
本発明の一般式(2)で表される含フッ素重合性エステル化合物は、一般式(1)で表される含フッ素重合性エステル化合物の水酸基の一つを酸不安定基R5で保護することにより製造することができる。
Figure 0004239009

(式中、R1は水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基を表す。R2は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の二価の炭化水素基を表す。R3は水素原子又は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の一価の炭化水素基を表す。また、R2とR3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もよい。R4は水素原子、水酸基、又は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の一価の炭化水素基を表す。R5は酸不安定基を表す。)
反応は常法に従って行うことができる。例えば、アシル保護基で保護する場合には、公知のエステルの製造方法を用いることができ、対応する反応試薬を用いて、上述の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。また、エーテル保護基を用いる場合には塩基性条件でのハロゲン化物の反応、酸性条件下での不飽和化合物への付加反応等が、シリル保護基の場合は塩基性条件下でのクロロシランとの反応等が例示できるが、これらに限定されない。
目的物(2)は、必要に応じて再結晶、クロマトグラフィー、蒸留などの常法により精製することが可能である。また、目的物(2)は、R2、R3、R4、R5の種類によっては、それらのつけねの炭素原子が不斉炭素となる場合があり、エナンチオ異性体(Enantiomer)やジアステレオ異性体(Diastereomer)が存在しうるが、一般式(2)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。
上述のようにして得られた含フッ素重合性エステル化合物(1)又は(2)を用いて、例えばラジカル重合、アニオン重合、カチオン重合などの常法によりホモポリマー、あるいは他の一種以上の重合性モノマーを共重合させて下記一般式(1a)又は(2a)で表される繰り返し単位を含有する本発明の重合体を製造することができる。
Figure 0004239009

(式中、R1は水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基を表す。R2は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の二価の炭化水素基を表す。R3は水素原子又は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の一価の炭化水素基を表す。また、R2とR3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もよい。R4は水素原子、水酸基、又は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の一価の炭化水素基を表す。R5は酸不安定基を表す。)
本発明の含フッ素重合性エステル化合物を原料として得られた重合体は、波長500nm以下、特に波長200nm以下の放射線に対する透明性に優れ、かつ、フェノール様酸性水酸基を有するため現像特性の良好な感放射線レジスト組成物のベース樹脂として好適に用いられる。上記波長300nm以下の放射線としては、例えば、ArFレーザー光(193nm)、F2レーザー光(157nm)、Ar2レーザー光(126nm)、極端紫外線(EUV:13nm)などが挙げられる。
本発明の一般式(1a)で表される繰り返し単位を含有する重合体がフェノール性水酸基様の酸性度を示すことは、隣接炭素原子上に吸電子効果を有する複数のフッ素原子の置換によってもたらされていると考えられる。更に、水酸基の電離が起こった際に隣接水酸基の水素原子との間に水素結合が形成されうることも強い酸性の発現に寄与していると考えることもできる。
Figure 0004239009

(式中、R1は水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基を表す。R2は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の二価の炭化水素基を表す。R3は水素原子又は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の一価の炭化水素基を表す。また、R2とR3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もよい。R4は水素原子、水酸基、又は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の一価の炭化水素基を表す。点線は水素結合を表す。)
本発明の一般式(2a)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一般式(1a)で表される部分構造を生じ、アルカリ可溶性となる重合体を与える。
更に、下記一般式(6)で表される重合性エステル化合物を共重合させて、下記一般式(6a)で表される繰り返し単位を1種又は2種以上含有する重合体を製造することができる。
Figure 0004239009

(式中、R6は水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基を表す。R7は酸不安定基を表す。)
酸不安定基R7は、R5について述べたものと同様のものを例示でき、R7とR5は互いに同じでも異なってもよい。上記一般式(6a)で示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。
更に、下記一般式(11)で表される重合性エステル化合物を共重合させて、下記一般式(11a)で表される繰り返し単位を1種又は2種以上含有する重合体を製造することができる。
Figure 0004239009

(式中、R9は水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基を表す。R10は水酸基、カルボニル基、エステル基(−COO−)、エーテル基(−O−)又はシアノ基を一つ以上含む炭素数2〜20のアルキル基を表す。)
10のアルキル基として具体的には、2−ヒドロキシエチル基、2−シアノエチル基、3−ヒドロキシ−1−アダマンチル基、3,5−ジヒドロキシ−1−アダマンチル基、ヒドロキシノルボルナン−2−イル基、3−シアノ−1−アダマンチル基、シアノノルボルナン−2−イル基、2−オキソ−3−テトラヒドロフラニル基、2−オキソ−4−テトラヒドロフラニル基、4−オキサ−5−オキソトリシクロ[5.2.1.02,6]デシル基、2,6−ノルボルナンカルボラクトン−3−イルメチル基、2,6−ノルボルナンカルボラクトン−5−イル基、3−メトキシカルボニル−2,6−ノルボルナンカルボラクトン−5−イル基、7−オキサ−2,6−ノルボルナンカルボラクトン−5−イル基、7−オキサ−2,3−ノルボルナンカルボラクトン−5−イル基、7−オキサ−2,3−ノルボルナンカルボラクトン−6−イル基、スピロ[ノルボルナン−2,4’−(2−オキソテトラヒドロフラン)]−5−イル基、スピロ[ノルボルナン−2,4’−(2−オキソテトラヒドロフラン)]−6−イル基、を例示できるが、これらに限定されない。上記一般式(11a)で示される繰り返し単位の種類、導入量を調整することにより、重合体の親水・疎水性のバランスを最適化できる。
本発明の重合体としては前記式(1a)、(2a)、(6a)、(11a)の繰り返し単位に加え、更に、レジスト材料としての性能を向上させるために、下記のような重合性炭素−炭素2重結合を有する各種の化合物(モノマー)から得られる繰り返し単位qを含有させることができる。
即ち、該モノマーとしては、α,β−不飽和カルボン酸及びそのエステル類、α,β−不飽和ニトリル類、α,β−不飽和ラクトン類、不飽和カルボン酸無水物類、マレイミド類、ノルボルネン誘導体、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデセン誘導体、アリルエーテル類、ビニルエーテル類、ビニルエステル類等が挙げられる。
この場合、α,β−不飽和カルボン酸類としては、(メタ)アクリル酸、α−トリフルオロメチルアクリル酸などが挙げられる。
α,β−不飽和カルボン酸エステル類としては、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、α−トリフルオロメチルアクリル酸などのα,β−不飽和カルボン酸のアルキルエステル等が挙げられ、このアルキル基としては直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよく、炭素数1〜20のものが挙げられる。
α,β−不飽和ニトリル類としては、アクリロニトリルなどが挙げられる。
α,β−不飽和ラクトン類としては、5,6−ジヒドロ−2H−ピラン−2−オン、2(5H)−フラノンなどが挙げられる。
不飽和カルボン酸無水物類としては、無水マレイン酸、無水イタコン酸などが挙げられる。
マレイミド類としては、マレイミドとそのN−置換体などが挙げられる。
ノルボルネン誘導体としては、ノルボルネン、5−ノルボルネン−2−カルボン酸とそのエステル誘導体、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデセン誘導体としては、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−カルボン酸とそのエステル誘導体、3−メチルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−カルボン酸とそのエステル誘導体などが挙げられる。
アリルエーテル類としては、2,5−ジヒドロフラン、ビニルエーテル類としては、2,3−ジヒドロフラン、3,4−ジヒドロ−2H−ピラン、ビニルエステル類としては、酢酸ビニル、ビニルシラン類としては、ビニルトリメチルシラン、ビニルペンタメチルシクロトリシロキサン、ビニルヘプタメチルシクロテトラシロキサン、ビニルペンタメチルジシロキサン、ビス−(トリメチルシリルメチル)ビニルメチルシランなどが挙げられる。
ここで、式(1a)の繰り返し単位をUA、式(2a)の繰り返し単位をUB、式(6a)の繰り返し単位をUC、式(11a)の繰り返し単位をUD、上記繰り返し単位qをUEとし、UA+UB+UC+UD+UE=Uとした場合、モル比として、
0≦UA/U≦0.8、特に0≦UA/U≦0.5
0≦UB/U≦0.8、特に0≦UB/U≦0.5
0≦UC/U<0.8、特に0.2≦UC/U<0.6
0.1≦UD/U≦0.8、特に0.2≦UD/U≦0.7
0.1≦UE/U≦0.8、特に0.2≦UE/U≦0.5
であることが好ましい。但し、UAとUBは同時に0とはならず、0<(UA+UB)/U≦0.8、より好ましくは0.01≦(UA+UB)/U≦0.5、更に好ましくは0.05≦(UA+UB)/U≦0.3である。
本発明の重合体のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によりポリスチレン基準の重量平均分子量は2,000〜100,000とすることが好ましい。2,000未満では成膜性、解像性に劣る場合があり、100,000を超えると解像性に劣る場合がある。
本発明の重合体は、レジスト材料、特にポジ型レジスト材料、とりわけ化学増幅レジスト材料のベースポリマーとして好適である。
本発明のフォトレジスト組成物は、
(A)ベース樹脂として上記重合体、
(B)酸発生剤、
(C)有機溶剤
を含有する。
更に、(D)好ましくは塩基性化合物
を含有するものが好ましい。
ここで、本発明で使用される(B)成分の酸発生剤は、300nm以下の高エネルギー線又は電子線の照射により酸を発生する酸発生剤であり、かつ、この酸発生剤と先に示した本発明の重合体と有機溶剤とよりなるレジスト材料が均一溶液で、均一な塗布、成膜が可能であれば、いかなる酸発生剤でもよい。
本発明で使用可能な酸発生剤の具体例としては、
i.下記一般式(P1a−1)、(P1a−2)又は(P1b)のオニウム塩、
ii.下記一般式(P2)のジアゾメタン誘導体、
iii.下記一般式(P3)のグリオキシム誘導体、
iv.下記一般式(P4)のビススルホン誘導体、
v.下記一般式(P5)のN−ヒドロキシイミド化合物のスルホン酸エステル、
vi.β−ケトスルホン酸誘導体、
vii.ジスルホン誘導体、
viii.ニトロベンジルスルホネート誘導体、
ix.スルホン酸エステル誘導体、
x.オキシムスルホン酸エステル
等が挙げられる。
Figure 0004239009

(式中、R101a、R101b、R101cはそれぞれ炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、アルケニル基、オキソアルキル基、炭素数6〜20のアリール基又は炭素数7〜12のアラルキル基又はアリールオキソアルキル基を示し、これらの基の水素原子の一部又は全部がアルコキシ基等によって置換されていてもよい。また、R101bとR101cとは環を形成してもよく、環を形成する場合には、R101b、R101cはそれぞれ炭素数1〜6のアルキレン基を示す。K-は非求核性対向イオンを表す。)
上記式のR101a、R101b、R101cは互いに同一であっても異なっていてもよく、具体的にはアルキル基として、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、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロプロピルメチル基、4−メチルシクロヘキシル基、シクロヘキシルメチル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等が挙げられる。アルケニル基としては、ビニル基、アリル基、プロぺニル基、ブテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基等が挙げられる。オキソアルキル基としては、2−オキソシクロペンチル基、2−オキソシクロヘキシル基等が挙げられ、2−オキソプロピル基、2−シクロペンチル−2−オキソエチル基、2−シクロヘキシル−2−オキソエチル基、2−(4−メチルシクロヘキシル)−2−オキソエチル基等を挙げることができる。アリール基としては、フェニル基、ナフチル基等や、p−メトキシフェニル基、m−メトキシフェニル基、o−メトキシフェニル基、エトキシフェニル基、p−tert−ブトキシフェニル基、m−tert−ブトキシフェニル基等のアルコキシフェニル基、2−メチルフェニル基、3−メチルフェニル基、4−メチルフェニル基、エチルフェニル基、4−tert−ブチルフェニル基、4−ブチルフェニル基、ジメチルフェニル基等のアルキルフェニル基、メチルナフチル基、エチルナフチル基等のアルキルナフチル基、メトキシナフチル基、エトキシナフチル基等のアルコキシナフチル基、ジメチルナフチル基、ジエチルナフチル基等のジアルキルナフチル基、ジメトキシナフチル基、ジエトキシナフチル基等のジアルコキシナフチル基等が挙げられる。アラルキル基としてはベンジル基、フェニルエチル基、フェネチル基等が挙げられる。アリールオキソアルキル基としては、2−フェニル−2−オキソエチル基、2−(1−ナフチル)−2−オキソエチル基、2−(2−ナフチル)−2−オキソエチル基等の2−アリール−2−オキソエチル基等が挙げられる。K-の非求核性対向イオンとしては塩化物イオン、臭化物イオン等のハライドイオン、トリフレート、1,1,1−トリフルオロエタンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホネート等のフルオロアルキルスルホネート、トシレート、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、1,2,3,4,5−ペンタフルオロベンゼンスルホネート等のアリールスルホネート、メシレート、ブタンスルホネート等のアルキルスルホネートが挙げられる。
Figure 0004239009

(式中、R102a、R102bはそれぞれ炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。R103は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基を示す。R104a、R104bはそれぞれ炭素数3〜7の2−オキソアルキル基を示す。K-は非求核性対向イオンを表す。)
上記R102a、R102b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、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロプロピルメチル基、4−メチルシクロヘキシル基、シクロヘキシルメチル基等が挙げられる。R103としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、へキシレン基、へプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、1,4−シクロへキシレン基、1,2−シクロへキシレン基、1,3−シクロペンチレン基、1,4−シクロオクチレン基、1,4−シクロヘキサンジメチレン基等が挙げられる。R104a、R104bとしては、2−オキソプロピル基、2−オキソシクロペンチル基、2−オキソシクロヘキシル基、2−オキソシクロヘプチル基等が挙げられる。K-は式(P1a−1)及び(P1a−2)で説明したものと同様のものを挙げることができる。
Figure 0004239009

(式中、R105、R106は炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基又はハロゲン化アルキル基、炭素数6〜20のアリール基又はハロゲン化アリール基、又は炭素数7〜12のアラルキル基を示す。)
105、R106のアルキル基としてはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、アミル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等が挙げられる。ハロゲン化アルキル基としてはトリフルオロメチル基、1,1,1−トリフルオロエチル基、1,1,1−トリクロロエチル基、ノナフルオロブチル基等が挙げられる。アリール基としてはフェニル基、p−メトキシフェニル基、m−メトキシフェニル基、o−メトキシフェニル基、エトキシフェニル基、p−tert−ブトキシフェニル基、m−tert−ブトキシフェニル基等のアルコキシフェニル基、2−メチルフェニル基、3−メチルフェニル基、4−メチルフェニル基、エチルフェニル基、4−tert−ブチルフェニル基、4−ブチルフェニル基、ジメチルフェニル基等のアルキルフェニル基が挙げられる。ハロゲン化アリール基としてはフルオロフェニル基、クロロフェニル基、1,2,3,4,5−ペンタフルオロフェニル基等が挙げられる。アラルキル基としてはベンジル基、フェネチル基等が挙げられる。
Figure 0004239009

(式中、R107、R108、R109は炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基又はハロゲン化アルキル基、炭素数6〜20のアリール基又はハロゲン化アリール基、又は炭素数7〜12のアラルキル基を示す。R108、R109は互いに結合して環状構造を形成してもよく、環状構造を形成する場合、R108、R109はそれぞれ炭素数1〜6の直鎖状、分岐状のアルキレン基を示す。)
107、R108、R109のアルキル基、ハロゲン化アルキル基、アリール基、ハロゲン化アリール基、アラルキル基としては、R105、R106で説明したものと同様の基が挙げられる。なお、R108、R109のアルキレン基としてはメチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレン基等が挙げられる。
Figure 0004239009

(上記式中、R101a、R101bは上記と同様である。)
Figure 0004239009

(式中、R110は炭素数6〜10のアリーレン基、炭素数1〜6のアルキレン基又は炭素数2〜6のアルケニレン基を示し、これらの基の水素原子の一部又は全部は更に炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状のアルキル基又はアルコキシ基、ニトロ基、アセチル基又はフェニル基で置換されていてもよい。R111は炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又は置換のアルキル基、アルケニル基、アルコキシアルキル基、フェニル基又はナフチル基を示し、これらの基の水素原子の一部又は全部は更に炭素数1〜4のアルキル基又はアルコキシ基、炭素数1〜4のアルキル基、アルコキシ基、ニトロ基又はアセチル基で置換されていてもよいフェニル基、炭素数3〜5のヘテロ芳香族基又は塩素原子、フッ素原子で置換されていてもよい。)
ここで、R110のアリーレン基としては、1,2−フェニレン基、1,8−ナフチレン基等が、アルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、フェニルエチレン基、ノルボルナン−2,3−ジイル基等が、アルケニレン基としては、1,2−ビニレン基、1−フェニル−1,2−ビニレン基、5−ノルボルネン−2,3−ジイル基等が挙げられる。R111のアルキル基としては、R101a〜R101cと同様のものが、アルケニル基としては、ビニル基、1−プロペニル基、アリル基、1−ブテニル基、3−ブテニル基、イソプレニル基、1−ペンテニル基、3−ペンテニル基、4−ペンテニル基、ジメチルアリル基、1−ヘキセニル基、3−ヘキセニル基、5−ヘキセニル基、1−ヘプテニル基、3−ヘプテニル基、6−ヘプテニル基、7−オクテニル基等が、アルコキシアルキル基としては、メトキシメチル基、エトキシメチル基、プロポキシメチル基、ブトキシメチル基、ペンチロキシメチル基、ヘキシロキシメチル基、ヘプチロキシメチル基、メトキシエチル基、エトキシエチル基、プロポキシエチル基、ブトキシエチル基、ペンチロキシエチル基、ヘキシロキシエチル基、メトキシプロピル基、エトキシプロピル基、プロポキシプロピル基、ブトキシプロピル基、メトキシブチル基、エトキシブチル基、プロポキシブチル基、メトキシペンチル基、エトキシペンチル基、メトキシヘキシル基、メトキシヘプチル基等が挙げられる。
なお、更に置換されていてもよい炭素数1〜4のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基等が、炭素数1〜4のアルコキシ基としては、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、イソブトキシ基、tert−ブトキシ基等が、炭素数1〜4のアルキル基、アルコキシ基、ニトロ基又はアセチル基で置換されていてもよいフェニル基としては、フェニル基、トリル基、p−tert−ブトキシフェニル基、p−アセチルフェニル基、p−ニトロフェニル基等が、炭素数3〜5のヘテロ芳香族基としては、ピリジル基、フリル基等が挙げられる。
具体的には、例えばトリフルオロメタンスルホン酸ジフェニルヨードニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)フェニルヨードニウム、p−トルエンスルホン酸ジフェニルヨードニウム、p−トルエンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)フェニルヨードニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ビス(p−tert−ブトキシフェニル)フェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリス(p−tert−ブトキシフェニル)スルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸ビス(p−tert−ブトキシフェニル)フェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリス(p−tert−ブトキシフェニル)スルホニウム、ノナフルオロブタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、ブタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリメチルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリメチルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸シクロヘキシルメチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウム、p−トルエンスルホン酸シクロヘキシルメチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ジメチルフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸ジメチルフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ジシクロヘキシルフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸ジシクロヘキシルフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリナフチルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸シクロヘキシルメチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(2−ノルボニル)メチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウム、エチレンビス[メチル(2−オキソシクロペンチル)スルホニウムトリフルオロメタンスルホナート]、1,2’−ナフチルカルボニルメチルテトラヒドロチオフェニウムトリフレート等のオニウム塩。
ビス(ベンゼンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(p−トルエンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(キシレンスルホニル)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(シクロペンチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(sec−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n−プロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソプロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(tert−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n−アミルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソアミルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(sec−アミルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(tert−アミルスルホニル)ジアゾメタン、1−シクロヘキシルスルホニル−1−(tert−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、1−シクロヘキシルスルホニル−1−(tert−アミルスルホニル)ジアゾメタン、1−tert−アミルスルホニル−1−(tert−ブチルスルホニル)ジアゾメタン等のジアゾメタン誘導体。
ビス−O−(p−トルエンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(p−トルエンスルホニル)−α−ジフェニルグリオキシム、ビス−O−(p−トルエンスルホニル)−α−ジシクロヘキシルグリオキシム、ビス−O−(p−トルエンスルホニル)−2,3−ペンタンジオングリオキシム、ビス−O−(p−トルエンスルホニル)−2−メチル−3,4−ペンタンジオングリオキシム、ビス−O−(n−ブタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(n−ブタンスルホニル)−α−ジフェニルグリオキシム、ビス−O−(n−ブタンスルホニル)−α−ジシクロヘキシルグリオキシム、ビス−O−(n−ブタンスルホニル)−2,3−ペンタンジオングリオキシム、ビス−O−(n−ブタンスルホニル)−2−メチル−3,4−ペンタンジオングリオキシム、ビス−O−(メタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(トリフルオロメタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(1,1,1−トリフルオロエタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(tert−ブタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(パーフルオロオクタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(シクロヘキサンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(ベンゼンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(p−フルオロベンゼンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(p−tert−ブチルベンゼンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(キシレンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(カンファースルホニル)−α−ジメチルグリオキシム等のグリオキシム誘導体。
ビスナフチルスルホニルメタン、ビストリフルオロメチルスルホニルメタン、ビスメチルスルホニルメタン、ビスエチルスルホニルメタン、ビスプロピルスルホニルメタン、ビスイソプロピルスルホニルメタン、ビス−p−トルエンスルホニルメタン、ビスベンゼンスルホニルメタン等のビススルホン誘導体。
2−シクロヘキシルカルボニル−2−(p−トルエンスルホニル)プロパン、2−イソプロピルカルボニル−2−(p−トルエンスルホニル)プロパン等のβ−ケトスルホン誘導体。
p−トルエンスルホン酸2,6−ジニトロベンジル、p−トルエンスルホン酸2,4−ジニトロベンジル等のニトロベンジルスルホネート誘導体。
1,2,3−トリス(メタンスルホニルオキシ)ベンゼン、1,2,3−トリス(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ベンゼン、1,2,3−トリス(p−トルエンスルホニルオキシ)ベンゼン等のスルホン酸エステル誘導体。
N−ヒドロキシスクシンイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミドトリフルオロメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミドエタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド1−プロパンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド2−プロパンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド1−ペンタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド1−オクタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミドp−トルエンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミドp−メトキシベンゼンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド2−クロロエタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミドベンゼンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド−2,4,6−トリメチルベンゼンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド1−ナフタレンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド2−ナフタレンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシ−2−フェニルスクシンイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシマレイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシマレイミドエタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシ−2−フェニルマレイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシグルタルイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシグルタルイミドベンゼンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシフタルイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシフタルイミドベンゼンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシフタルイミドトリフルオロメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシフタルイミドp−トルエンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシナフタルイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシナフタルイミドベンゼンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシ−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシ−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミドトリフルオロメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシ−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミドp−トルエンスルホン酸エステル等のN−ヒドロキシイミド化合物のスルホン酸エステル誘導体等が挙げられるが、トリフルオロメタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリス(p−tert−ブトキシフェニル)スルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリス(p−tert−ブトキシフェニル)スルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリナフチルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸シクロヘキシルメチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(2−ノルボニル)メチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウム、1,2’−ナフチルカルボニルメチルテトラヒドロチオフェニウムトリフレート等のオニウム塩、ビス(ベンゼンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(p−トルエンスルホニル)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(n−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(sec−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n−プロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソプロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(tert−ブチルスルホニル)ジアゾメタン等のジアゾメタン誘導体、ビス−O−(p−トルエンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(n−ブタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム等のグリオキシム誘導体、ビスナフチルスルホニルメタン等のビススルホン誘導体、N−ヒドロキシスクシンイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミドトリフルオロメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド1−プロパンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド2−プロパンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド1−ペンタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミドp−トルエンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシナフタルイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシナフタルイミドベンゼンスルホン酸エステル等のN−ヒドロキシイミド化合物のスルホン酸エステル誘導体が好ましく用いられる。
また、オキシムスルホン酸エステルとしては、米国特許第6004724号明細書記載のオキシムスルホネート、特に(5−(4−トルエンスルホニル)オキシイミノ−5H−チオフェン−2−イリデン)フェニルアセトニトリル、(5−(10−カンファースルホニル)オキシイミノ−5H−チオフェン−2−イリデン)フェニルアセトニトリル、(5−n−オクタンスルホニルオキシイミノ−5H−チオフェン−2−イリデン)フェニルアセトニトリル、(5−(4−トルエンスルホニル)オキシイミノ−5H−チオフェン−2−イリデン)(2−メチルフェニル)アセトニトリル、(5−(10−カンファースルホニル)オキシイミノ−5H−チオフェン−2−イリデン)(2−メチルフェニル)アセトニトリル、(5−n−オクタンスルホニルオキシイミノ−5H−チオフェン−2−イリデン)(2−メチルフェニル)アセトニトリル等が挙げられる。
また、米国特許第6261738号明細書、特開2000−314956号公報記載のオキシムスルホネート、特に、2,2,2−トリフルオロ−1−フェニル−エタノンオキシム−O−メチルスルホナート、2,2,2−トリフルオロ−1−フェニル−エタノンオキシム−O−(10−カンホリルスルホナート)、2,2,2−トリフルオロ−1−フェニル−エタノンオキシム−O−(4−メトキシフェニルスルホナート)、2,2,2−トリフルオロ−1−フェニル−エタノンオキシム−O−(1−ナフチルスルホナート)、2,2,2−トリフルオロ−1−フェニル−エタノンオキシム−O−(2−ナフチルスルホナート)、2,2,2−トリフルオロ−1−フェニル−エタノンオキシム−O−(2,4,6−トリメチルフェニルスルホナート)、2,2,2−トリフルオロ−1−(4−メチルフェニル)−エタノンオキシム−O−(10−カンホリルスルホナート)、2,2,2−トリフルオロ−1−(4−メチルフェニル)−エタノンオキシム−O−(メチルスルホナート)、2,2,2−トリフルオロ−1−(2−メチルフェニル)−エタノンオキシム−O−(10−カンホリルスルホナート)、2,2,2−トリフルオロ−1−(2,4−ジメチルフェニル)−エタノンオキシム−O−(10−カンホリルスルホナート)、2,2,2−トリフルオロ−1−(2,4−ジメチルフェニル)−エタノンオキシム−O−(1−ナフチルスルホナート)、2,2,2−トリフルオロ−1−(2,4−ジメチルフェニル)−エタノンオキシム−O−(2−ナフチルスルホナート)、2,2,2−トリフルオロ−1−(2,4,6−トリメチルフェニル)−エタノンオキシム−O−(10−カンホリルスルホナート)、2,2,2−トリフルオロ−1−(2,4,6−トリメチルフェニル)−エタノンオキシム−O−(1−ナフチルスルホナート)、2,2,2−トリフルオロ−1−(2,4,6−トリメチルフェニル)−エタノンオキシム−O−(2−ナフチルスルホナート)、2,2,2−トリフルオロ−1−(4−メトキシフェニル)−エタノンオキシム−O−メチルスルホナート、2,2,2−トリフルオロ−1−(4−メチルチオフェニル)−エタノンオキシム−O−メチルスルホナート、2,2,2−トリフルオロ−1−(3,4−ジメトキシフェニル)−エタノンオキシム−O−メチルスルホナート、2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロ−1−フェニル−ブタノンオキシム−O−(10−カンホリルスルホナート)、2,2,2−トリフルオロ−1−(フェニル)−エタノンオキシム−O−メチルスルホナート、2,2,2−トリフルオロ−1−(フェニル)−エタノンオキシム−O−10−カンホリルスルホナート、2,2,2−トリフルオロ−1−(フェニル)−エタノンオキシム−O−(4−メトキシフェニル)スルホナート、2,2,2−トリフルオロ−1−(フェニル)−エタノンオキシム−O−(1−ナフチル)スルホナート、2,2,2−トリフルオロ−1−(フェニル)−エタノンオキシム−O−(2−ナフチル)スルホナート、2,2,2−トリフルオロ−1−(フェニル)−エタノンオキシム−O−(2,4,6−トリメチルフェニル)スルホナート、2,2,2−トリフルオロ−1−(4−メチルフェニル)−エタノンオキシム−O−(10−カンホリル)スルホナート、2,2,2−トリフルオロ−1−(4−メチルフェニル)−エタノンオキシム−O−メチルスルホナート、2,2,2−トリフルオロ−1−(2−メチルフェニル)−エタノンオキシム−O−(10−カンホリル)スルホナート、2,2,2−トリフルオロ−1−(2,4−ジメチルフェニル)−エタノンオキシム−O−(1−ナフチル)スルホナート、2,2,2−トリフルオロ−1−(2,4−ジメチルフェニル)−エタノンオキシム−O−(2−ナフチル)スルホナート、2,2,2−トリフルオロ−1−(2,4,6−トリメチルフェニル)−エタノンオキシム−O−(10−カンホリル)スルホナート、2,2,2−トリフルオロ−1−(2,4,6−トリメチルフェニル)−エタノンオキシム−O−(1−ナフチル)スルホナート、2,2,2−トリフルオロ−1−(2,4,6−トリメチルフェニル)−エタノンオキシム−O−(2−ナフチル)スルホナート、2,2,2−トリフルオロ−1−(4−メトキシフェニル)−エタノンオキシム−O−メチルスルホナート、2,2,2−トリフルオロ−1−(4−チオメチルフェニル)−エタノンオキシム−O−メチルスルホナート、2,2,2−トリフルオロ−1−(3,4−ジメトキシフェニル)−エタノンオキシム−O−メチルスルホナート、2,2,2−トリフルオロ−1−(4−メトキシフェニル)−エタノンオキシム−O−(4−メチルフェニル)スルホナート、2,2,2−トリフルオロ−1−(4−メトキシフェニル)−エタノンオキシム−O−(4−メトキシフェニル)スルホナート、2,2,2−トリフルオロ−1−(4−メトキシフェニル)−エタノンオキシム−O−(4−ドデシルフェニル)スルホナート、2,2,2−トリフルオロ−1−(4−メトキシフェニル)−エタノンオキシム−O−オクチルスルホナート、2,2,2−トリフルオロ−1−(4−チオメチルフェニル)−エタノンオキシム−O−(4−メトキシフェニル)スルホナート、2,2,2−トリフルオロ−1−(4−チオメチルフェニル)−エタノンオキシム−O−(4−ドデシルフェニル)スルホナート、2,2,2−トリフルオロ−1−(4−チオメチルフェニル)−エタノンオキシム−O−オクチルスルホナート、2,2,2−トリフルオロ−1−(4−チオメチルフェニル)−エタノンオキシム−O−(2−ナフチル)スルホナート、2,2,2−トリフルオロ−1−(2−メチルフェニル)−エタノンオキシム−O−メチルスルホナート、2,2,2−トリフルオロ−1−(4−メチルフェニル)−エタノンオキシム−O−フェニルスルホナート、2,2,2−トリフルオロ−1−(4−クロロフェニル)−エタノンオキシム−O−フェニルスルホナート、2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロ−1−(フェニル)−ブタノンオキシム−O−(10−カンホリル)スルホナート、2,2,2−トリフルオロ−1−ナフチル−エタノンオキシム−O−メチルスルホナート、2,2,2−トリフルオロ−2−ナフチル−エタノンオキシム−O−メチルスルホナート、2,2,2−トリフルオロ−1−[4−ベンジルフェニル]−エタノンオキシム−O−メチルスルホナート、2,2,2−トリフルオロ−1−[4−(フェニル−1,4−ジオキサ−ブト−1−イル)フェニル]−エタノンオキシム−O−メチルスルホナート、2,2,2−トリフルオロ−1−ナフチル−エタノンオキシム−O−プロピルスルホナート、2,2,2−トリフルオロ−2−ナフチル−エタノンオキシム−O−プロピルスルホナート、2,2,2−トリフルオロ−1−[4−ベンジルフェニル]−エタノンオキシム−O−プロピルスルホナート、2,2,2−トリフルオロ−1−[4−メチルスルホニルフェニル]−エタノンオキシム−O−プロピルスルホナート、1,3−ビス[1−(4−フェノキシフェニル)−2,2,2−トリフルオロエタノンオキシム−O−スルホニル]フェニル、2,2,2−トリフルオロ−1−[4−メチルスルホニルオキシフェニル]−エタノンオキシム−O−プロピルスルホナート、2,2,2−トリフルオロ−1−[4−メチルカルボニルオキシフェニル]−エタノンオキシム−O−プロピルスルホナート、2,2,2−トリフルオロ−1−[6H,7H−5,8−ジオキソナフト−2−イル]−エタノンオキシム−O−プロピルスルホナート、2,2,2−トリフルオロ−1−[4−メトキシカルボニルメトキシフェニル]−エタノンオキシム−O−プロピルスルホナート、2,2,2−トリフルオロ−1−[4−(メトキシカルボニル)−(4−アミノ−1−オキサ−ペンタ−1−イル)−フェニル]−エタノンオキシム−O−プロピルスルホナート、2,2,2−トリフルオロ−1−[3,5−ジメチル−4−エトキシフェニル]−エタノンオキシム−O−プロピルスルホナート、2,2,2−トリフルオロ−1−[4−ベンジルオキシフェニル]−エタノンオキシム−O−プロピルスルホナート、2,2,2−トリフルオロ−1−[2−チオフェニル]−エタノンオキシム−O−プロピルスルホナート及び2,2,2−トリフルオロ−1−[1−ジオキサ−チオフェン−2−イル)]−エタノンオキシム−O−プロピルスルホナートである。
更に、特開平9−95479号公報、特開平9−230588号公報あるいは明細書中の従来技術として記載のオキシムスルホネートα−(p−トルエンスルホニルオキシイミノ)−フェニルアセトニトリル、α−(p−クロロベンゼンスルホニルオキシイミノ)−フェニルアセトニトリル、α−(4−ニトロベンゼンスルホニルオキシイミノ)−フェニルアセトニトリル、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)−フェニルアセトニトリル、α−(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)−4−クロロフェニルアセトニトリル、α−(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)−2,4−ジクロロフェニルアセトニトリル、α−(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)−2,6−ジクロロフェニルアセトニトリル、α−(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−(2−クロロ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−(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)−2−チエニルアセトニトリル、α−(4−ドデシルベンゼンスルホニルオキシイミノ)−フェニルアセトニトリル、α−[(4−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)−3−チエ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等が挙げられる。
また、ビスオキシムスルホネートとして特開平9−208554号公報記載の化合物、特にビス(α−(4−トルエンスルホニルオキシ)イミノ)−p−フェニレンジアセトニトリル、ビス(α−(ベンゼンスルホニルオキシ)イミノ)−p−フェニレンジアセトニトリル、ビス(α−(メタンスルホニルオキシ)イミノ)−p−フェニレンジアセトニトリルビス(α−(ブタンスルホニルオキシ)イミノ)−p−フェニレンジアセトニトリル、ビス(α−(10−カンファースルホニルオキシ)イミノ)−p−フェニレンジアセトニトリル、ビス(α−(4−トルエンスルホニルオキシ)イミノ)−p−フェニレンジアセトニトリル、ビス(α−(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)イミノ)−p−フェニレンジアセトニトリル、ビス(α−(4−メトキシベンゼンスルホニルオキシ)イミノ)−p−フェニレンジアセトニトリル、ビス(α−(4−トルエンスルホニルオキシ)イミノ)−m−フェニレンジアセトニトリル、ビス(α−(ベンゼンスルホニルオキシ)イミノ)−m−フェニレンジアセトニトリル、ビス(α−(メタンスルホニルオキシ)イミノ)−m−フェニレンジアセトニトリルビス(α−(ブタンスルホニルオキシ)イミノ)−m−フェニレンジアセトニトリル、ビス(α−(10−カンファースルホニルオキシ)イミノ)−m−フェニレンジアセトニトリル、ビス(α−(4−トルエンスルホニルオキシ)イミノ)−m−フェニレンジアセトニトリル、ビス(α−(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)イミノ)−m−フェニレンジアセトニトリル、ビス(α−(4−メトキシベンゼンスルホニルオキシ)イミノ)−m−フェニレンジアセトニトリル等が挙げられる。
なお、上記酸発生剤は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。オニウム塩は矩形性向上効果に優れ、ジアゾメタン誘導体及びグリオキシム誘導体は定在波低減効果に優れるため、両者を組み合わせることによりプロファイルの微調整を行うことが可能である。
酸発生剤の添加量は、ベース樹脂100部(質量部、以下同様)に対して好ましくは0.1〜50部、より好ましくは0.5〜40部である。0.1部より少ないと露光時の酸発生量が少なく、感度及び解像力が劣る場合があり、50部を超えるとレジストの透過率が低下し、解像力が劣る場合がある。
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、メチルイソペンチ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、シクロヘキサノン及びその混合溶剤が好ましく使用される。
有機溶剤の使用量は、ベース樹脂100部に対して200〜1,000部、特に400〜800部が好適である。
本発明で使用される(D)成分の塩基性化合物としては、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。塩基性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。
このような塩基性化合物としては、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、アミド誘導体、イミド誘導体等が挙げられる。塩基性化合物の配合量はベース樹脂100部に対して0.001〜2部、特に0.01〜1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、2部を超えると感度が低下しすぎる場合がある。
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、好ましくは塩基性化合物であるが、必要に応じて更に、溶解阻止剤、酸性化合物、安定剤、色素、界面活性剤などの他の成分を添加してもよい。
本発明のレジスト材料を使用してパターンを形成するには、公知のリソグラフィー技術を採用して行うことができ、例えば、シリコンウエハー等の基板上にスピンコーティング等の手法で膜厚が0.3〜2.0μmとなるように塗布し、これをホットプレート上で60〜150℃、1〜10分間、好ましくは80〜130℃、1〜5分間プリベークする。次いで目的のパターンを形成するためのマスクを上記のレジスト膜上にかざし、遠紫外線、エキシマレーザー、X線等の高エネルギー線又は電子線を露光量1〜200mJ/cm2、好ましくは10〜100mJ/cm2となるように照射した後、ホットプレート上で、60〜150℃、1〜5分間、好ましくは80〜130℃、1〜3分間ポストエクスポウジャーベーク(PEB)する。更に、0.1〜5質量%、好ましくは、2〜3質量%の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)法等の常法により現像して、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、特に高エネルギー線の中でも248〜157nmの遠紫外線又はエキシマレーザー、X線及び電子線による微細パターニングに最適である。また、上記範囲が上限又は下限から外れる場合は、目的のパターンを得ることができない場合がある。
以下、実施例を示して、本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。
[実施例1]メタクリル酸2−メチル−3,3,5,5,5−ペンタフルオロ−2,4,4−トリヒドロキシペンチルの合成
Figure 0004239009
1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール16.8g、テトラヒドロフラン120gの混合物に、窒素雰囲気下、5℃でブチルリチウム(1.6Mヘキサン溶液)129mlを加え、5℃で1時間撹拌した。次に5℃でメタクリル酸2−オキソプロピル14.2gを加えた。10時間撹拌後、希塩酸を加えて反応を停止すると共に中和を行った。通常の水系後処理(aqueous workup)の後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製を行い、目的物25.3g(収率82%)を得た。
メタクリル酸2−メチル−3,3,5,5,5−ペンタフルオロ−2,4,4−トリヒドロキシペンチル
無色固体。
IR(KBr):ν=3380、3006、2970、1697、1639、1471、1457、1394、1382、1363、1330、1307、1274、1209、1172、1116、1089、1020、993、973、950、904、819、744、698cm-1
1H−NMR(600MHz in DMSO−d6):δ=1.37(3H、s)、1.89(3H、m)、4.27(1H、d、J=11.3Hz)、4.34(1H、d、J=11.3Hz)、5.70(1H、m)、6.09(1H、m)、6.34(1H、s)、7.85(1H、s)、7.99(1H、s)。
19F−NMR(565MHz in DMSO−d6):δ=−121.7(1F、dq、J=264.5、13.4Hz)、−120.6(1F、dq、J=264.5、11.9Hz)、−80.6(3F、dd、J=13.4、11.9Hz)。
[実施例2]メタクリル酸2,4−ジヒドロキシ−2−メチル−3,3,5,5,5−ペンタフルオロペンチルの合成
Figure 0004239009
[実施例1]で得たメタクリル酸2−メチル−3,3,5,5,5−ペンタフルオロ−2,4,4−トリヒドロキシペンチル30.8g、塩化メチレン300gの混合物に、ボラン・t−ブチルアミン錯体8.7gを加え、24時間撹拌した。希塩酸を加えて反応を停止した後、通常の水系後処理(aqueous workup)を行った。シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製を行い、目的物26.6g(収率91%)を得た。
メタクリル酸2,4−ジヒドロキシ−2−メチル−3,3,5,5,5−ペンタフルオロペンチル
IR(薄膜):ν=3432、2996、2964、2935、1706、1637、1456、1407、1380、1328、1301、1276、1174、1112、1037、1020、950、885、813、673cm-1
1H−NMR(600MHz in DMSO−d6)主要異性体のスペクトル:δ=1.30(3H、s)、1.89(3H、m)、4.11(1H、d、J=11.3Hz)、4.26(1H、d、J=11.3Hz)、4.66(1H、m)、5.70(1H、m)、6.04(1H、s)、6.09(1H、m)、7.30(1H、d、J=7.9Hz)。
19F−NMR(565MHz in DMSO−d6)主要異性体のスペクトル:δ=−126.1(1F、m)、−120.3(1F、dq、J=262.4、17.3Hz)、−73.5(3F、m)。
[実施例3]メタクリル酸4−メチル−5,5,7,7,7−ペンタフルオロ−4,6,6−トリヒドロキシヘプチルの合成
Figure 0004239009
[実施例1]のメタクリル酸2−オキソプロピルのかわりにメタクリル酸4−オキソペンチルを用いた以外は[実施例1]と同様の方法により目的物(収率70%)を得た。
メタクリル酸4−メチル−5,5,7,7,7−ペンタフルオロ−4,6,6−トリヒドロキシヘプチル
EI−MS:m/z=43、69、87、117、231。
CI−MS(イソブタン):m/z=87、233、319。
[実施例4]メタクリル酸4,6−ジヒドロキシ−4−メチル−5,5,7,7,7−ペンタフルオロヘプチルの合成
Figure 0004239009
[実施例1]のメタクリル酸2−メチル−3,3,5,5,5−ペンタフルオロ−2,4,4−トリヒドロキシペンチルのかわりに等モルのメタクリル酸4−オキソペンチルを用いた以外は[実施例1]と同様の方法により目的物(収率70%)を得た。
メタクリル酸4,6−ジヒドロキシ−4−メチル−5,5,7,7,7−ペンタフルオロヘプチル
IR(KBr):ν=3426、2967、2935、2900、1700、1635、1454、1405、1378、1328、1303、1280、1178、1095、1014、948、871、838、817、759、659cm-1
1H−NMR(600MHz in DMSO−d6)主要な異性体のスペクトル:δ=1.20(3H、s)、1.50−1.80(4H、m)、1.87(3H、m)、4.00−4.15(2H、m)、4.63(1H、m)、5.41(1H、s)、5.66(1H、m)、6.01(1H、m)、7.07(1H、m)。
19F−NMR(565MHz in DMSO−d6)主要な異性体のスペクトル:δ=−125.9(1F、m)、−121.1(1F、dq、J=258.0、18.1Hz)、−73.5(3F、m)。
[実施例5]メタクリル酸4−(2,2−ジヒドロキシ−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロピル)−4−ヒドロキシシクロヘキシルの合成
Figure 0004239009
[実施例1]のメタクリル酸2−オキソプロピルのかわりに等モルのメタクリル酸4−オキソシクロヘキシルを用いた以外は[実施例1]と同様の方法により目的物(収率64%)を得た。
メタクリル酸4−(2,2−ジヒドロキシ−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロピル)−4−ヒドロキシシクロヘキシル
EI−MS:m/z=41、69、87、97、129、207、243。
CI−MS(イソブタン):m/z=87、129、183、205、227、245、331。
[実施例6]メタクリル酸[4−ヒドロキシ−4−(2−ヒドロキシ−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロピル)シクロヘキシル]メチルの合成
Figure 0004239009
[6−1]4−ヒドロキシ−4−(2−オキソ−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロピル)シクロヘキサンカルボン酸メチルの等価体の合成
Figure 0004239009
窒素雰囲気下、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール102.5gとテトラヒドロフラン800mlの混合物を撹拌しながら、5℃に冷却した。この混合物にn−ブチルリチウム−n−ヘキサン溶液2.44M、500mlを滴下し、更に5℃で90分間撹拌した。反応混合物に4−シクロヘキサノンカルボン酸メチル78.1gをテトラヒドロフラン100mlに溶かした溶液を加え、5℃で1時間、更に室温で18時間撹拌した。反応混合物に10%塩酸500mlを加え、エーテルで抽出した。通常の洗浄・乾燥・濃縮の後処理操作で得られた粗結晶をn−ヘキサンから再結晶して、目的物の等価体である水和物150.8g(収率94%)を得た。
4−ヒドロキシ−4−(2,2−ジヒドロキシ−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロピル)シクロヘキサンカルボン酸メチル(9:1のジアステレオマー混合物)
Figure 0004239009
無色固体。
IR(KBr):ν=3376,3328,3102,2964,1698,1444,1207,1164,1064,815,736cm-1
1H−NMR(600MHz in DMSO−d6)主要異性体のスペクトル:δ=1.60−1.94(6H、m)、2.29−2.37(1H、m)、3.62(3H、s)、6.35(1H、br.s、OH)7.92(2H、br.s、水和物−2OH)ppm。
19F−NMR(565MHz in DMSO−d6、トリフルオロ酢酸標準):δ=−135.6(2x0.1F、dq様、J=54、8Hz)、−123.5(2x0.9F、q、J=13Hz)、−82.1(3x0.1F、t、J=8Hz)、−81.0(3x0.89F、t、J=13Hz)ppm。
[6−2]4−ヒドロキシ−4−(2−ヒドロキシ−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロピル)シクロヘキサンメタノールの合成
Figure 0004239009
上記[6−1]で得た4−ヒドロキシ−4−(2,2−ジヒドロキシ−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロピル)シクロヘキサンカルボン酸メチル30.0gをトルエン300mlに溶かし、加熱・撹拌して生じる水を除去しながら還流させた。この溶液を、窒素雰囲気下5℃で撹拌した水素化アルミニウムリチウム5.0gをテトラヒドロフラン100mlに溶かした溶液に滴下した。5℃で1時間次いで、室温で18時間撹拌した。反応混合物に10%塩酸500mlを加え、酢酸エチルで抽出した。通常の洗浄・乾燥・濃縮の後処理操作を行い粗生成物を得た。これをn−ヘキサンから再結晶して、目的物20.8g(収率80%)を得た。
4−ヒドロキシ−4−(2−ヒドロキシ−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロピル)シクロヘキサンメタノール(92:8のジアステレオマー混合物)
無色固体。
IR(KBr):ν=3444、3363、3009、2944、2875、1384、1292、1216、1180、1157、1126、1108、1074、929、840cm-1
1H−NMR(600MHz in DMSO−d6)主要異性体のスペクトル:δ=1.18−1.90(9H、m)、3.24(2H、d、J=6.2Hz)、4.43(1H、br.s)、4.63−4.73(1H、m)、5.30(1H、s、OH)、7.03(1H、d、J=8.2Hz、OH)ppm。
19F−NMR(565MHz in DMSO−d6、トリフルオロ酢酸標準)主要異性体のスペクトル:δ=−127.4(1F、dd、J=16、257Hz)、−122.7(1F、dq、J=257、18Hz)、−73.0(3F、dt様、J=7、18Hz)ppm。
[6−3]メタクリル酸[4−ヒドロキシ−4−(2−ヒドロキシ−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロピル)シクロヘキシル]メチルの合成
Figure 0004239009
上記[6−2]で得た4−ヒドロキシ−4−(2−ヒドロキシ−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロピル)シクロヘキサンメタノール2.0gとメタクリル酸1.0gと塩化p−トルエンスルフォニル30mgとトルエン50mlの混合物を撹拌、生じる水を除去しながら、加熱還流した。水の留出が止まった後、2時間還流を継続した。冷却した反応混合物を飽和食塩水100mlにあけ、ジエチルエーテルで抽出した。通常の洗浄・乾燥・濃縮の後処理操作を行い粗生成物を得た。これをn−ヘキサンから再結晶して、目的物の含フッ素エステル化合物1.67g(収率67%)を得た。
メタクリル酸[4−ヒドロキシ−4−(2−ヒドロキシ−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロピル)シクロヘキシル]メチル(95:5のジアステレオマー混合物)
無色固体。
EI−MS:(m/z)+=41、69、93、111、143、197、242、260、346(M+)。
IR(KBr):ν=3610、3484、3421、2940、1700、1635、1454、1336、1274、1216、1176、1155、1132、1112、1066、1004cm-1
1H−NMR(600MHz in DMSO−d6)主要異性体のスペクトル:δ=1.32−1.47(3H、m)、1.52−1.69(4H、m)、1.77−1.83(1H、m)、1.88−1.92(1H、m)、1.92(3H、s)、3.96(1H、d、J=6.5Hz)、4.64−4.74(1H、m)、5.39(1H、s様、OH)、5.71(1H、t、J=1Hz)、6.07(1H、s様)、7.07(1H、br.d、OH)ppm。
13C−NMR(150MHz in DMSO−d6)主要異性体のスペクトル:δ=19.51、24.79(d、J=19Hz)、29.24(d、J=6Hz)、31.01(d、J=4Hz)、37.29、67.23−68.15(m)、70.27、74.01(t、J=25Hz)、122.00(dd、J=251、262Hz)、125.68(q、J=285Hz)、127.09、168.04ppm。
19F−NMR(565MHz in DMSO−d6、トリフルオロ酢酸標準)主要異性体のスペクトル:δ=−127.9(1F、dd、J=18、257Hz)、−123.2(1F、dq、J=258、18Hz)、−73.5(3F、dt様、J=7、18Hz)ppm。
[実施例7]メタクリル酸4−ヒドロキシ−4−(2−ヒドロキシ−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロピル)シクロヘキシルの合成
[7−1]4−ヒドロキシ−4−(2−オキソ−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロピル)シクロヘキサノンの等価体の合成
Figure 0004239009
上記[6−1]の4−シクロヘキサノンカルボン酸メチルのかわりにシクロヘキサン−1,4−ジオンモノエチレンアセタール48.0gを用いて、上記[6−1]と同様な方法で反応を実施した。4−エチレンジオキシ−1−(2−オキソ−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロピル)シクロヘキサノールが生成した反応混合物にアセトン15mlと10%塩酸500mlを加え、40℃で24時間撹拌した。冷却後有機層を分取し、通常の洗浄・乾燥・濃縮の後処理操作を行い粗生成物を得た。これをn−ヘキサンから再結晶して、目的物の等価体である水和物77.5g(収率91%)を得た。
4−ヒドロキシ−4−(2,2−ジヒドロキシ−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロピル)シクロヘキサノン
Figure 0004239009
無色固体。
IR(KBr):ν=3459、3276、2996、1698、1450、1240、1203、1153、1081、958cm-1
1H−NMR(600MHz in DMSO−d6):δ=2.09−2.20(4H、m)、2.22−2.28(2H、m)、2.56−2.66(2H、m)、6.37(1H、br.s、OH)、7.96(2H、br.s、2OH)ppm。
19F−NMR(565MHz in DMSO−d6、トリフルオロ酢酸標準):δ=−122.0(2F、q、J=13Hz)、−80.6(3F、t、J=13Hz)ppm。
[7−2]1−(2−ヒドロキシ−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロピル)シクロヘキサン−1,4−ジオールの合成
Figure 0004239009
上記[7−1]で得た4−ヒドロキシ−4−(2,2−ジヒドロキシ−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロピル)シクロヘキサノン10.0gをトルエン80mlに溶かし、加熱還流した。生じる水を留去して4−ヒドロキシ−4−(2−オキソ−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロピル)シクロヘキサノンのトルエン溶液とした。この溶液を、窒素下室温で撹拌した水素化アルミニウムリチウム3.3gとテトラヒドロフラン100mlの混合物中へ滴下した。反応混合物を室温で24時間撹拌した後5℃に冷却し、酢酸エチル100ml、次いで20%塩酸100mlを加えた。室温で3時間撹拌後、トルエンで抽出した。通常の洗浄・乾燥・濃縮の後処理操作を行いの目的物8.0g(収率84%)を得た。
1−(2−ヒドロキシ−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロピル)シクロヘキサン−1,4−ジオール
EI−MS:(m/z)+=41、55、69、97、115、246[(M−H2O)+]。
[7−3]メタクリル酸4−ヒドロキシ−4−(2−ヒドロキシ−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロピル)シクロヘキシルの合成
上記[6−3]の4−ヒドロキシ−4−(2−ヒドロキシ−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロピル)シクロヘキサンメタノールのかわりに[7−2]で得た1−(2−ヒドロキシ−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロピル)シクロヘキサン−1,4−ジオールを用いた以外は上記[6−3]と同様の方法により目的物(収率64%)を得た。
メタクリル酸4−ヒドロキシ−4−(2−ヒドロキシ−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロピル)シクロヘキシル
EI−MS:(m/z)+=41、69、79、87、97、129、183、228、314[(M−H2O)+]。
CI−MS(イソブタン):(m/z)+=87、229、247、333
[実施例8]ポリ(メタクリル酸[4−ヒドロキシ−4−(2−ヒドロキシ−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロピル)シクロヘキシル]メチル)(ホモポリマー)の合成
Figure 0004239009
窒素雰囲気下、メタクリル酸[4−ヒドロキシ−4−(2−ヒドロキシ−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロピル)シクロヘキシル]メチル5.00gと2−メルカプトエタノール23mgとテトラヒドロフラン20.00gの混合物を60℃で撹拌しながら、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル47mgを加え、60℃を保ちながら更に20時間撹拌した。室温まで冷却した後、重合液をn−ヘキサン500mlに激しく撹拌しながら滴下した。生じた固形物を濾過して取り、50℃で15時間真空乾燥して、白色粉末固体状の高分子化合物4.55g(収率91%)を得た。GPC分析による重量平均分子量(Mw)はポリスチレン換算で18,600であった。
得られたホモポリマー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10gに溶解させ、0.2μmサイズのフィルターで濾過してポリマー溶液を調製した。8インチ径シリコンウエハーにポリマー溶液をスピンコーティングし、ホットプレートを用いて110℃で60秒間ベークし、厚み300nmのポリマー膜を作製した。リソテックジャパン(株)製溶解速度測定装置RDA−790を用いて、2.38質量%水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液中におけるポリマー膜の溶解速度を求めた。溶解速度は、72.5オングストローム/秒を示し、アルカリ可溶性樹脂として機能した。
[実施例9]ポリ(メタクリル酸3−エチル−3−exo−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル−co−メタクリル酸3−ヒドロキシ−1−アダマンチル−co−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−co−メタクリル酸[4−ヒドロキシ−4−(2−ヒドロキシ−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロピル)シクロヘキシル]メチル)の合成
Figure 0004239009
窒素雰囲気下、80℃で撹拌した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)11.67gに、メタクリル酸3−エチル−3−exo−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル5.50gとメタクリル酸3−ヒドロキシ−1−アダマンチル4.69gとメタクリル酸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7.12gとメタクリル酸[4−ヒドロキシ−4−(2−ヒドロキシ−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロピル)シクロヘキシル]メチル2.75gと2,2’−アゾビスイソブチロニトリル521mgと2−メルカプトエタノール93.0mgをPGMEA35.0gに溶かした溶液を4時間かけて滴下した。更に80℃で2時間撹拌した。室温まで冷却した後、1,000mlのn−ヘキサンに激しく撹拌しながら滴下した。生じた固形物を濾過して取り、50℃で15時間真空乾燥したところ、白色粉末固体状の高分子化合物18.39g(収率は92%)が得られた。
1H−NMRスペクトルの積分比より共重合組成比はおおよそ25.3/9.3/23.2/42.2であった。GPC分析による重量平均分子量(Mw)はポリスチレン換算で7,000であった。
レジスト材料としての解像性の評価
[実施例9]の高分子化合物80質量部、酸発生剤としてノナフルオロブタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム2.18質量部、塩基性化合物としてトリスメトキシメトキシエチルアミン0.472質量部、及び溶剤のPGMEA(旭硝子(株)製KH−20を0.01質量%含む)640質量部を混合した。次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、レジスト材料とした。
レジスト液を反射防止膜(日産化学社製ARC29A、78nm)を塗布したシリコンウエハー上へ回転塗布し、130℃、60秒間の熱処理を施して、厚さ300nm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(ニコン社製、NA=0.68)を用いて露光し、105℃、60秒間の熱処理を施した後、2.38質量%の水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液を用いて60秒間パドル現像を行い、1:1のラインアンドスペースパターンを形成した。現像済ウエハーを割断したものを断面SEM(走査型電子顕微鏡)で観察したところ、0.13μmのラインアンドスペースを1:1で解像する露光量(最適露光量=Eop、mJ/cm2)は25mJ/cm2、この露光量において分離するラインアンドスペースの最小線幅(μm)は0.11μmであり、パターンの矩形性も良好であった。本発明のレジスト材料は、ArFエキシマレーザー露光において優れた解像性を示すことが確認された。

Claims (10)

  1. 下記一般式(1)又は(2)で表される含フッ素重合性エステル化合物。
    Figure 0004239009

    (式中、R1は水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基を表す。R2は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の二価の炭化水素基を表す。R3は水素原子又は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の一価の炭化水素基を表す。また、R2とR3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もよい。R4は水素原子、水酸基、又は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の一価の炭化水素基を表す。R5は酸不安定基を表す。)
  2. 請求項1でR2が炭素数5〜12の脂環式炭化水素を含む二価の炭化水素基である請求項1記載の含フッ素重合性エステル化合物。
  3. 請求項1でR2が−(CH2n−(nは1〜8の整数を表す)である請求項1記載の含フッ素重合性エステル化合物。
  4. 請求項1でR2とR3が互いに結合してこれらが結合する炭素原子と共に炭素数5〜12の三価の脂環式炭化水素基を形成する請求項1記載の含フッ素重合性エステル化合物。
  5. 下記一般式(3)で表されるカルボニル化合物に1,1,3,3,3−ペンタフルオロ−2−プロペニルオキシドを反応させて下記一般式(4)で表される化合物を得、この化合物(4)を化合物R4−Zとを反応させて下記一般式(1)で表される含フッ素重合性エステル化合物を得ることを特徴とする下記一般式(1)で表される含フッ素重合性エステル化合物の製造方法。
    Figure 0004239009

    (式中、R1は水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基を表す。R2は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の二価の炭化水素基を表す。R3は水素原子又は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の一価の炭化水素基を表す。また、R2とR3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もよい。R4は水素原子、水酸基、又は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の一価の炭化水素基を表す。ZはR4−ZがR4アニオン等価体を与える一価の基を表す。)
  6. 下記一般式(5)で表されるアルコール化合物をアシル化することにより下記一般式(1)で表される含フッ素重合性エステル化合物を得ることを特徴とする下記一般式(1)で表される含フッ素重合性エステル化合物の製造方法。
    Figure 0004239009

    (式中、R1は水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基を表す。R2は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の二価の炭化水素基を表す。R3は水素原子又は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の一価の炭化水素基を表す。また、R2とR3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もよい。R4は水素原子、水酸基、又は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の一価の炭化水素基を表す。)
  7. 下記一般式(1a)又は(2a)で表される繰り返し単位を含有することを特徴とする重合体。
    Figure 0004239009

    (式中、R1は水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基を表す。R2は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の二価の炭化水素基を表す。R3は水素原子又は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の一価の炭化水素基を表す。また、R2とR3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もよい。R4は水素原子、水酸基、又は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の一価の炭化水素基を表す。R5は酸不安定基を表す。)
  8. 更に、下記一般式(6a)で表される繰り返し単位を含有し、重量平均分子量が2,000〜100,000である請求項7記載の重合体。
    Figure 0004239009

    (式中、R6は水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基を表す。R7は酸不安定基を表す。)
  9. (A)請求項7又は8記載の重合体、
    (B)酸発生剤、
    (C)有機溶剤
    を含有することを特徴とするフォトレジスト組成物。
  10. (1)請求項9記載のフォトレジスト組成物を基板上に塗布する工程と、
    (2)次いで加熱処理後、フォトマスクを介して波長300nm以下の高エネルギー線もしくは電子線で露光する工程と、
    (3)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。
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TW094123231A TWI307693B (en) 2004-07-09 2005-07-08 Polymerizable fluorinated ester, making method, polymer, photoresist composition and patterning process
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8597867B2 (en) * 2004-05-06 2013-12-03 Jsr Corporation Lactone copolymer and radiation-sensitive resin composition
JP4796792B2 (ja) * 2005-06-28 2011-10-19 富士フイルム株式会社 ポジ型感光性組成物及びそれを用いたパターン形成方法
DE102005039536A1 (de) * 2005-08-18 2007-02-22 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von (Meth)acrylsäureestern
JP4614092B2 (ja) * 2006-01-31 2011-01-19 信越化学工業株式会社 フッ素アルコール化合物の製造方法
JP4600681B2 (ja) * 2006-03-22 2010-12-15 信越化学工業株式会社 レジスト材料及びパターン形成方法
EP2003148B1 (en) * 2006-03-31 2017-07-19 JSR Corporation Radiation-sensitive resin composition comprising a fluorine-containing polymer
KR100971066B1 (ko) * 2007-06-29 2010-07-20 샌트랄 글래스 컴퍼니 리미티드 불소 함유 화합물, 불소 함유 고분자 화합물, 네거티브형레지스트 조성물 및 이것을 사용한 패턴 형성방법
EP2521180A4 (en) 2009-12-29 2014-06-25 Sharp Kk ACTIVE MATRIX SUBSTRATE AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
JP6036619B2 (ja) * 2013-09-13 2016-11-30 Jsr株式会社 樹脂組成物及びレジストパターン形成方法
RU2723560C2 (ru) * 2015-08-07 2020-06-16 Дайкин Индастриз, Лтд. Способ удаления воды

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4578508A (en) * 1985-02-26 1986-03-25 Geo-Centers, Inc. Fluoroacrylate ester, polymer thereof, and process of making the same
JP4838437B2 (ja) 2000-06-16 2011-12-14 Jsr株式会社 感放射線性樹脂組成物
JP4083399B2 (ja) * 2001-07-24 2008-04-30 セントラル硝子株式会社 含フッ素重合性単量体およびそれを用いた高分子化合物
KR100486245B1 (ko) 2001-12-19 2005-05-03 삼성전자주식회사 하이드레이트 구조를 가지는 플루오르 함유 감광성 폴리머및 이를 포함하는 레지스트 조성물
US6806026B2 (en) * 2002-05-31 2004-10-19 International Business Machines Corporation Photoresist composition

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