JP4469080B2 - 脂環構造を有する新規第三級アルコール化合物 - Google Patents
脂環構造を有する新規第三級アルコール化合物 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微細加工技術に適した化学増幅型レジスト材料のベース樹脂用のモノマーとして有用な新規第三級アルコール化合物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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エキシマレーザー光、ＡｒＦエキシマ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。
【０００３】
エキシマレーザー光、特に波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー光を光源としたフォトリソグラフィーで用いられるレジスト材料に対しては、該波長における高い透明性を確保することは当然として、薄膜化に対応できる高いエッチング耐性、高価な光学系材料に負担をかけない高い感度、そして何よりも、微細なパターンを正確に形成できる高い解像性能を併せ持つことが求められている。それらの要求を満たすためには、高透明性、高剛直性かつ高反応性のベース樹脂の開発が必至であるが、現在知られている高分子化合物の中にはそれらの特性をすべて備えるものがなく、未だ実用に足るレジスト材料が得られていないのが現状である。
【０００４】
高透明性樹脂としては、アクリル酸又はメタクリル酸誘導体の共重合体、ノルボルネン誘導体由来の脂肪族環状化合物を主鎖に含有する高分子化合物等が知られているが、そのいずれもが満足のいくものではない。例えば、アクリル酸又はメタクリル酸誘導体の共重合体は、高反応性モノマーの導入や酸不安定単位の増量が自由にできるので反応性を高めることは比較的容易だが、主鎖の構造上剛直性を高めることは極めて難しい。一方、脂肪族環状化合物を主鎖に含有する高分子化合物については、剛直性は許容範囲内にあるものの、主鎖の構造上ポリ（メタ）アクリレートよりも酸に対する反応性が鈍く、また重合の自由度も低いことから、容易には反応性を高められない。加えて、主鎖の疎水性が高いために、基板に塗布した際に密着性が劣るという欠点も有する。従って、これらの高分子化合物をベース樹脂としてレジスト材料を調製した場合、感度と解像性は足りていてもエッチングには耐えられない、あるいは許容できるエッチング耐性を有していても低感度、低解像性で実用的でないという結果に陥ってしまう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、３００ｎｍ以下の波長、特にＡｒＦエキシマレーザー光を光源としたフォトリソグラフィーにおいて、透明性と基板との親和性に優れたフォトレジスト材料製造用のモノマーとして有用な新規第三級アルコール化合物を提供することを目的とする。
【０００６】
【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）で示される第三級アルコール化合物が高収率かつ簡便に得られること、さらに、この第三級アルコール化合物を用いて得られた樹脂が、エキシマレーザー露光波長での透明性が高く、これをベース樹脂として用いたレジスト材料が解像性及び基板密着性に優れることを知見した。
【０００８】
即ち、本発明は下記一般式（２）で示される第三級アルコールを提供する。
【化４】
（式中、Ｒ3、Ｒ4はそれぞれ独立に炭素数１〜６の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。）
【０００９】
以下本発明につき更に詳細に説明する。
本発明の第三級アルコール化合物は、下記一般式（１）で示されるものである。
【００１０】
【化５】
【００１１】
ここで、Ｒ1、Ｒ2は炭素数１〜１０の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示し、構成炭素原子上の水素原子の一部又は全部がハロゲン原子に置換されていてもよい。具体的には、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｔｅｒｔ−アミル、ｎ−ペンチル、ｎ−ヘキシル、シクロペンチル、シクロヘキシル、ビシクロ［２．２．１］ヘプチル、ビシクロ［２．２．２］オクチル、ビシクロ［３．３．１］ノニル、ビシクロ［４．４．０］デカニル、アダマンチル、トリフルオロメチル、２，２，２−トリフルオロエチル、２，２，２−トリクロロエチル、３，３，３−トリフルオロプロピル、３，３，３−トリクロロプロピル等を例示できる。また、Ｒ1、Ｒ2は互いに結合して、脂肪族炭化水素環を形成してもよい。形成する環として具体的には、シクロブタン、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、ビシクロ［３．３．１］ノナン、ビシクロ［４．４．０］デカン、アダマンタン等を例示できる。Ｙ、Ｚはそれぞれ独立に単結合又は炭素数１〜１０の直鎖状、分岐状又は環状の２価の有機基を示し、具体的にはメチレン、エチレン、プロパン−１，１−ジイル、プロパン−１，２−ジイル、プロパン−１，３−ジイル、ブタン−１，１−ジイル、ブタン−１，２−ジイル、ブタン−１，３−ジイル、ブタン−１，４−ジイル、ペンタン−１，１−ジイル、ペンタン−１，２−ジイル、ペンタン−１，３−ジイル、ペンタン−１，４−ジイル、ペンタン−１，５−ジイル、ヘキサン−１，１−ジイル、ヘキサン−１，２−ジイル、ヘキサン−１，３−ジイル、ヘキサン−１，４−ジイル、ヘキサン−１，５−ジイル、ヘキサン−１，６−ジイル、シクロプロパン−１，１−ジイル、シクロプロパン−１，２−ジイル、シクロブタン−１，１−ジイル、シクロブタン−１，２−ジイル、シクロブタン−１，３−ジイル、シクロペンタン−１，１−ジイル、シクロペンタン−１，２−ジイル、シクロペンタン−１，３−ジイル、シクロヘキサン−１，１−ジイル、シクロヘキサン−１，２−ジイル、シクロヘキサン−１，３−ジイル、シクロヘキサン−１，４−ジイル等を例示できる。ｋは０又は１である。
上記一般式（１）で示される第三級アルコール化合物のうち、本発明のものは、下記一般式（２）で示される第三級アルコール化合物である。
【００１２】
【化６】
【００１３】
ここで、Ｒ3、Ｒ4はそれぞれ独立に炭素数１〜６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、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｔｅｒｔ−アミル、ｎ−ペンチル、ｎ−ヘキシル、シクロペンチル、シクロヘキシル等を例示することができる。
【００１４】
上記一般式（２）で示される第三級アルコール化合物として、具体的には下記のものを例示できる。
【００１５】
【化７】
【００１６】
これらの化合物をモノマーとして用いたレジストポリマーにおいて、密着性発現のための極性基と考えられる第三級アルコール性水酸基をポリマー主鎖からリンカー｛式（１）中の−Ｙ−及び−Ｚ−｝によって離れた部位に位置させることができ、良好な基板密着性を発揮するものと考えられる。また、式中のｋ、Ｒ1、Ｒ2、Ｙ及びＺから適当な炭素数のものを選択しポリマー原料として用いることで、ポリマー全体の脂溶性を適当に調節することができ、ポリマーの溶解特性をも制御できると考えられる。
【００１７】
本発明の式（１）で示される第三級アルコール化合物は、例えば、下記の二つの方法にて製造できるが、これに限定されるものではない。以下、詳しく説明する。
【００１８】
まず、第一の方法としては、酸ハロゲン化物（３）と塩基を用いたジオール化合物（４）のエステル化により目的の第三級アルコール化合物（１）を合成できる。
【００１９】
【化８】
（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｙ、Ｚ、ｋは上記と同様である。Ｘはハロゲン原子を示す。）
【００２０】
用いられる塩基としてトリエチルアミン、ジエチルイソプロピルアミン、ピリジン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、４−ジメチルアミノピリジンなどの三級アミン類を好ましく例示でき、これらを単独又は混合して用いることができる。酸ハロゲン化物（３）の使用量は、ジオール化合物（４）１モルに対して、０．５〜２．０モル、特に０．９〜１．２モルとすることが望ましい。塩基の使用量は、酸ハロゲン化物（３）１モルに対し、１．０〜２０モル、好ましくは１．０〜２．０モルとすることが望ましい。これらの塩基自身を溶媒として用いることもできるが、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジ−ｎ−ブチルエーテル、１，４−ジオキサン等のエーテル類、ｎ−ヘキサン、ｎ−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、塩化メチレン、クロロホルム、ジクロロエチレン等の塩素化溶剤類を用いることもできる。反応温度は、−５０〜８０℃、好ましくは０〜５０℃で行う。反応時間はガスクロマトグラフィー（ＧＣ）やシリカゲル薄層クロマトグラフィー（ＴＬＣ）で反応を追跡して反応を完結させることが収率の点で望ましいが、通常０．５〜２０時間程度である。反応混合物から通常の水系後処理（ａｑｕｅｏｕｓ ｗｏｒｋ−ｕｐ）により目的の第三級アルコール化合物（１）を得ることができ、必要があれば蒸留、クロマトグラフィー等の常法に従って精製することができる。
【００２１】
第二の方法としては、触媒の存在下、ジオール化合物（４）とエステル化合物（５）とのエステル交換反応により目的の第三級アルコール化合物（１）を合成できる。
【００２２】
【化９】
（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｙ、Ｚ、ｋは上記と同様である。Ｒ5はメチル基、エチル基等のアルキル基を示す。）
【００２３】
反応は、無溶媒で行うことができるが、溶媒を補助的に使用することも可能である。この場合、溶媒として、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジ−ｎ−ブチルエーテル、１，４−ジオキサン等のエーテル類、ｎ−ヘキサン、ｎ−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等を例示でき、これらは、単独又は混合して用いることができる。触媒としては、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、マグネシウムエトキシド、チタン（ＩＶ）メトキシド、チタン（ＩＶ）エトキシド、チタン（ＩＶ）イソプロポキシド等の金属アルコキシド類、トリエチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノピリジン、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］−７−ウンデセン等の有機アミン類、水酸化ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム等の無機塩基類等が例示でき、これらは、単独又は混合して用いることができる。触媒の使用量は、エステル化合物（５）に対し、０．００１〜５．０モル、特に０．００１〜０．１モルの使用が好ましい。反応温度は、反応条件により異なるが、５０〜２００℃が好ましく、反応により生じるアルコール（Ｒ5ＯＨ）を留去しながら行うとよい。反応時間はガスクロマトグラフィー（ＧＣ）やシリカゲル薄層クロマトグラフィー（ＴＬＣ）で反応を追跡して反応を完結させることが収率の点で望ましいが、通常０．５〜２０時間程度である。反応混合物から通常の水系後処理（ａｑｕｅｏｕｓ ｗｏｒｋ−ｕｐ）により目的の第三級アルコール化合物（１）を得ることができ、必要があれば蒸留、クロマトグラフィー等の常法に従って精製することができる。
【００２４】
本発明の第三級アルコール化合物をモノマーとして用い、そのポリマーを製造する場合、一般的には、上記モノマー類と溶媒を混合し、触媒又は重合開始剤を添加して、場合によっては、加熱あるいは冷却しながら重合反応を行う。これらの重合は、常法に従って行うことができる。上記の重合例としては、開環メタセシス重合、付加重合、無水マレイン酸又はマレイミド類との交互共重合などを挙げることができ、場合によっては他のノルボルネン型あるいは（メタ）アクリレート型モノマー等を共重合させることも可能である。
【００２５】
上記の重合により得られたポリマーをベースポリマーとしたレジスト材料は、これに有機溶剤と酸発生剤を加えて調製する方法が一般的である。更に必要に応じて、架橋剤、塩基性化合物、溶解阻止剤等を加えることができる。これらのレジスト材料の調製は、その常法に従って行うことができる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の第三級アルコール化合物を重合することにより得られるポリマーを用いて調製したレジスト材料は、高エネルギー線に感応し、基板との密着性、感度、解像性、エッチング耐性に優れ、電子線や遠紫外線による微細加工に有用である。特に、ＡｒＦエキシマレーザー、ＫｒＦエキシマレーザーの露光波長での吸収が小さいため、微細でしかも基板に対して垂直なパターンを容易に形成でき、超ＬＳＩ製造用の微細パターン形成材料として好適である。
【００２７】
【実施例】
以下、合成例、実施例及び参考例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記例に制限されるものではない。なお、下記合成例１，４，１３で得られたモノマーが本発明例である。
【００２８】
［合成例］
本発明の第三級アルコール化合物を以下に示す処方で合成した。
［合成例１］５−ノルボルネン−２−カルボン酸４−ヒドロキシ−４−メチルペンチル（ｍｏｎｏｍｅｒ１）の合成１
４−メチル−１，４−ペンタンジオール１１８ｇ、トリエチルアミン１１１ｇ、トルエン４００ｍｌの混合物に５−ノルボルネン−２−カルボニルクロリド１５７ｇを２０℃で１時間かけて加えた。５時間攪拌後、水２００ｍｌを加えて反応を停止、分液を行なった。次に有機層を水、飽和食塩水で洗浄、無水硫酸ナトリウムを用いて乾燥後、減圧濃縮した。減圧蒸留により精製を行ない、５−ノルボルネン−２−カルボン酸４−ヒドロキシ−４−メチルペンチル２１４ｇを得た（沸点：１１１−１１３℃／２７Ｐａ、収率９０％）。
ＩＲ（薄膜）：ν＝３５０２，３４３４，３０６０，２９７０，２８７５，１７３２，１４６９，１４４８，１３７９，１３３６，１２７０，１１９０，１１８８，１０６６，１０３１，９５０，９０６，８３９，８１４，７７７，７１２ｃｍ-1
主要異性体の1Ｈ−ＮＭＲ（２７０ＭＨＺ ｉｎ ＣＤＣｌ3）：δ＝１．２５（６Ｈ，ｓ），１．３７−１．５４（６Ｈ，ｍ），１．５９−１．７４（２Ｈ，ｍ），１．８４−１．９３（１Ｈ，ｍ），２．９０−２．９５（２Ｈ，ｍ），３．１２（１Ｈ，ｓ），４．０１（２Ｈ，ｔ），５．９１（１Ｈ，ｍ），６．１６（１Ｈ，ｍ）
【００２９】
［合成例２］５−ノルボルネン−２−カルボン酸４−ヒドロキシ−４−メチルペンチル（ｍｏｎｏｍｅｒ１）の合成２
４−メチル−１，４−ペンタンジオール１１８ｇ、５−ノルボルネン−２−カルボン酸メチル１７３ｇ、ナトリウムメトキシド１．４ｇ、トルエン４００ｍｌの混合物を、反応により生じたメタノールを徐々に留去しながら５時間加熱還流した。冷却後、飽和重曹水で洗浄、無水硫酸ナトリウムで乾燥し減圧濃縮した。減圧蒸留により精製を行ない、５−ノルボルネン−２−カルボン酸４−ヒドロキシ−４−メチルペンチル２２１ｇを得た（収率９３％）。このものの物性は合成例１のデータとよい一致を示した。
【００３０】
［合成例３］２−（５−ノルボルネン−２−イル）酢酸４−ヒドロキシ−４−メチルペンチル（ｍｏｎｏｍｅｒ２）の合成
５−ノルボルネン−２−カルボン酸メチルの替わりに２−（５−ノルボルネン−２−イル）酢酸メチルを用いた以外は合成例２と同様な方法で２−（５−ノルボルネン−２−イル）酢酸４−ヒドロキシ−４−メチルペンチルを得た（収率９３％）。
【００３１】
［合成例４］８−テトラシクロ［４．４．０．１2,5．１7,10］ドデセン−３−カルボン酸４−ヒドロキシ−４−メチルペンチル（ｍｏｎｏｍｅｒ３）の合成
５−ノルボルネン−２−カルボン酸メチルの替わりに８−テトラシクロ［４．４．０．１2,5．１7,10］ドデセン−３−カルボン酸メチルを用いた以外は合成例２と同様な方法で８−テトラシクロ［４．４．０．１2,5．１7,10］ドデセン−３−カルボン酸４−ヒドロキシ−４−メチルペンチルを得た（収率８８％）。
【００３２】
［合成例５］５−ノルボルネン−２−カルボン酸４−エチル−４−ヒドロキシヘキシル（ｍｏｎｏｍｅｒ４）の合成
４−メチル−１，４−ペンタンジオールの替わりに４−エチル−１，４−ヘキサンジオールを使用した以外は合成例２と同様の方法で５−ノルボルネン−２−カルボン酸４−エチル−４−ヒドロキシヘキシルを得た（収率９１％）。
ＩＲ（薄膜）：ν＝３５１３，３０６２，２９６６，２８７９，１７２９，１４６１，１３８６，１３３４，１２７２，１２３２，１１７６，１１１０，１０６４，１０３１，９５０，８６０，８３８，７７７，７１２ｃｍ-1
主要異性体の1Ｈ−ＮＭＲ（３００ＭＨＺ ｉｎ ＣＤＣｌ3）：δ＝０．８５（６Ｈ，ｔ），１．２７−１．５２（１０Ｈ，ｍ），１．５９−１．６６（２Ｈ，ｍ），１．８８−１．９４（１Ｈ，ｍ），２．８８−２．９５（２Ｈ，ｍ），３．１９（１Ｈ，ｓ），４．０２（２Ｈ，ｔ），５．９２（１Ｈ，ｍ），６．１７（１Ｈ，ｍ）
【００３３】
［合成例６］８−テトラシクロ［４．４．０．１2,5．１7,10］ドデセン−３−カルボン酸４−エチル−４−ヒドロキシヘキシル（ｍｏｎｏｍｅｒ５）の合成
４−メチル−１，４−ペンタンジオールの替わりに４−エチル−１，４−ヘキサンジオールを、５−ノルボルネン−２−カルボン酸メチルの替わりに８−テトラシクロ［４．４．０．１2,5．１7,10］ドデセン−３−カルボン酸メチルを使用した以外は合成例２と同様の方法で８−テトラシクロ［４．４．０．１2,5．１7,10］ドデセン−３−カルボン酸４−エチル−４−ヒドロキシヘキシルを得た（収率８９％）。
ＩＲ（薄膜）：ν＝３５１３，３０５０，２９６２，２８７９，１７２９，１４５８，１３８９，１３５８，１３１５，１２８６，１２５０，１２１９，１１８０，１１０９，１０７２，１０３９，９５１，９２５，９００，８５０，８００，７７３，７４８，７２１ｃｍ-1
主要異性体の1Ｈ−ＮＭＲ（３００ＭＨＺ ｉｎ ＣＤＣｌ3）：δ＝０．６５−０．８４（１Ｈ，ｍ），０．８５（６Ｈ，ｔ），１．１６（１Ｈ，ｄ），１．２６−１．７８（１２Ｈ，ｍ），１．９８−２．１０（５Ｈ，ｍ），２．３８（１Ｈ，ｍ），２．７７−２．８７（２Ｈ，ｍ），３．１９（１Ｈ，ｓ），４．０３（２Ｈ，ｔ），５．９４（２Ｈ，ｍ）
【００３４】
［合成例７］３−（５−ノルボルネン−２−イル）プロピオン酸４−エチル−４−ヒドロキシヘキシル（ｍｏｎｏｍｅｒ６）の合成
４−メチル−１，４−ペンタンジオールの替わりに４−エチル−１，４−ヘキサンジオールを、５−ノルボルネン−２−カルボン酸メチルの替わりに３−（５−ノルボルネン−２−イル）プロピオン酸メチルを使用した以外は合成例２と同様の方法で３−（５−ノルボルネン−２−イル）プロピオン酸４−エチル−４−ヒドロキシヘキシルを得た（収率９１％）。
【００３５】
［合成例８］５−ノルボルネン−２−カルボン酸５−ヒドロキシ−５−メチルヘキシル（ｍｏｎｏｍｅｒ７）の合成
４−メチル−１，４−ペンタンジオールの替わりに５−メチル−１，５−ヘキサンジオールを使用した以外は合成例２と同様の方法で５−ノルボルネン−２−カルボン酸５−ヒドロキシ−５−メチルヘキシルを得た（沸点：１１７−１１９℃／２７Ｐａ、収率９４％）。
ＩＲ（薄膜）：ν＝３５０２，３４３４，３０６０，２９６９，２８７１，１７２９，１４６７，１３７７，１３３４，１２７２，１２３２，１１７６，１１１０，１０６８，１０３５，９５４，９０８，８６２，８３９，７７５，７１１ｃｍ-1
主要異性体の1Ｈ−ＮＭＲ（３００ＭＨＺ ｉｎ ＣＤＣｌ3）：δ＝１．２０（６Ｈ，ｓ），１．３１−１．５２（８Ｈ，ｍ），１．５６−１．７８（２Ｈ，ｍ），１．８６−１．９２（１Ｈ，ｍ），２．８５−２．９６（２Ｈ，ｍ），３．１８（１Ｈ，ｍ），３．９４−４．０７（２Ｈ，ｍ），５．９１（１Ｈ，ｍ），６．１６（１Ｈ，ｍ）
【００３６】
［合成例９］４−（５−ノルボルネン−２−イル）酪酸５−ヒドロキシ−５−メチルヘキシル（ｍｏｎｏｍｅｒ８）の合成
４−メチル−１，４−ペンタンジオールの替わりに５−メチル−１，５−ヘキサンジオールを、５−ノルボルネン−２−カルボン酸メチルの替わりに４−（５−ノルボルネン−２−イル）酪酸メチルを使用した以外は合成例２と同様の方法で４−（５−ノルボルネン−２−イル）酪酸５−ヒドロキシ−５−メチルヘキシルを得た（収率９２％）。
【００３７】
［合成例１０］５−ノルボルネン−２−カルボン酸５−ヒドロキシ−５−メチルヘプチル（ｍｏｎｏｍｅｒ９）の合成
４−メチル−１，４−ペンタンジオールの替わりに５−メチル−１，５−ヘプタンジオールを使用した以外は合成例２と同様の方法で５−ノルボルネン−２−カルボン酸５−ヒドロキシ−５−メチルヘプチルを得た（収率９２％）。
【００３８】
［合成例１１］３−（８−テトラシクロ［４．４．０．１2,5．１7,10］ドデセン−３−イル）プロピオン酸５−ヒドロキシ−５−メチルヘプチル（ｍｏｎｏｍｅｒ１０）の合成
４−メチル−１，４−ペンタンジオールの替わりに５−メチル−１，５−ヘプタンジオールを、５−ノルボルネン−２−カルボン酸メチルの替わりに３−（８−テトラシクロ［４．４．０．１2,5．１7,10］ドデセン−３−イル）プロピオン酸メチルを使用した以外は合成例２と同様の方法で３−（８−テトラシクロ［４．４．０．１2,5．１7,10］ドデセン−３−イル）プロピオン酸５−ヒドロキシ−５−メチルヘプチルを得た（収率８７％）。
【００３９】
［合成例１２］５−ノルボルネン−２−カルボン酸３−（１−ヒドロキシシクロペンチル）プロピル（ｍｏｎｏｍｅｒ１１）の合成
４−メチル−１，４−ペンタンジオールの替わりに１−（３−ヒドロキシプロピル）シクロペンタノールを使用した以外は合成例２と同様の方法で５−ノルボルネン−２−カルボン酸３−（１−ヒドロキシシクロペンチル）プロピルを得た（収率９３％）。
【００４０】
［合成例１３］８−テトラシクロ［４．４．０．１2,5．１7,10］ドデセン−３−カルボン酸３−（１−ヒドロキシシクロペンチル）プロピル（ｍｏｎｏｍｅｒ１２）の合成
４−メチル−１，４−ペンタンジオールの替わりに１−（３−ヒドロキシプロピル）シクロペンタノールを、５−ノルボルネン−２−カルボン酸メチルの替わりに８−テトラシクロ［４．４．０．１2,5．１7,10］ドデセン−３−カルボン酸メチルを使用した以外は合成例２と同様の方法で８−テトラシクロ［４．４．０．１2,5．１7,10］ドデセン−３−カルボン酸３−（１−ヒドロキシシクロペンチル）プロピルを得た（収率８８％）。
【００４１】
［合成例１４］５−ノルボルネン−２−カルボン酸４−ヒドロキシ−４−メチルヘキシル（ｍｏｎｏｍｅｒ１３）の合成
４−メチル−１，４−ペンタンジオールの替わりに４−メチル−１，４−ヘキサンジオールを使用した以外は合成例２と同様の方法で５−ノルボルネン−２−カルボン酸４−ヒドロキシ−４−メチルヘキシルを得た（収率９４％）。
【００４２】
［合成例１５］５−ノルボルネン−２−カルボン酸２−ヒドロキシ−２−メチルプロピル（ｍｏｎｏｍｅｒ１４）の合成
４−メチル−１，４−ペンタンジオールの替わりに２−メチル−１，２−プロパンジオールを使用した以外は合成例２と同様の方法で５−ノルボルネン−２−カルボン酸２−ヒドロキシ−２−メチルプロピルを得た（収率９４％）。
【００４３】
［合成例１６］５−ノルボルネン−２−カルボン酸５，５−ジシクロヘキシル−５−ヒドロキシペンチル（ｍｏｎｏｍｅｒ１５）の合成
４−メチル−１，４−ペンタンジオールの替わりに５，５−ジシクロヘキシル−１，５−ペンタンジオールを使用した以外は合成例２と同様の方法で５−ノルボルネン−２−カルボン酸５，５−ジシクロヘキシル−５−ヒドロキシペンチルを得た（収率９０％）。
【００４４】
【化１０】
【００４５】
［参考例］
上記合成例で得られた第三級アルコール化合物を用いて高分子化合物を合成し、ベース樹脂として配合したレジスト材料の基板密着性を調べた。
【００４６】
５−ノルボルネン−２−カルボン酸ｔｅｒｔ−ブチル、ｍｏｎｏｍｅｒ１及び無水マレイン酸を和光純薬製Ｖ６０を開始剤に用いて重合させ、［５−ノルボルネン−２−カルボン酸ｔｅｒｔ−ブチル］−［５−ノルボルネン−２−カルボン酸４−ヒドロキシ−４−メチルペンチル］−［無水マレイン酸］交互共重合体（共重合比４：１：５）を得た。この高分子化合物を用いて、下記に示す組成でレジスト材料を調製した。このものを、９０℃、４０秒間ヘキサメチルジシラザンを噴霧したシリコンウェハー上へ回転塗布し、１１０℃、９０秒間の熱処理を施して、厚さ５００ｎｍのレジスト膜を形成した。これをＫｒＦエキシマレーザー光で露光し、１１０℃、９０秒間の熱処理を施した後、２．３８％のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いて６０秒間浸漬現像を行ない、１：１のライン・アンド・スペース・パターンを形成した。現像済ウェハーを上空ＳＥＭで観察したところ、０．２５μｍのパターンまで剥れずに残っているのが確認された。
【００４７】
なお、レジスト材料の組成は、次の通りである。
ベース樹脂：８０重量部
酸発生剤：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、１．０重量部
溶剤：プロピレングリコールモノメチルエーテルアセタート、４８０重量部
その他：トリｎ−ブチルアミン、０．０８重量部
【００４８】
［比較参考例］
比較のため、［５−ノルボルネン−２−カルボン酸ｔｅｒｔ−ブチル］−［無水マレイン酸］交互共重合体（共重合比１：１）を用いて、上記参考例と同様の組成でレジスト材料を調製した。このものを上記と同様の条件で露光し、基板密着性を評価したところ、０．５０μｍ以下のパターンは残っていなかった。
【００４９】
以上の結果より、本発明の第三級アルコール化合物を原料とした高分子化合物が、従来品に比べ、極めて高い基板密着性を有していることが確認された。
【発明の属する技術分野】
本発明は、微細加工技術に適した化学増幅型レジスト材料のベース樹脂用のモノマーとして有用な新規第三級アルコール化合物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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エキシマレーザー光、ＡｒＦエキシマ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。
【０００３】
エキシマレーザー光、特に波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー光を光源としたフォトリソグラフィーで用いられるレジスト材料に対しては、該波長における高い透明性を確保することは当然として、薄膜化に対応できる高いエッチング耐性、高価な光学系材料に負担をかけない高い感度、そして何よりも、微細なパターンを正確に形成できる高い解像性能を併せ持つことが求められている。それらの要求を満たすためには、高透明性、高剛直性かつ高反応性のベース樹脂の開発が必至であるが、現在知られている高分子化合物の中にはそれらの特性をすべて備えるものがなく、未だ実用に足るレジスト材料が得られていないのが現状である。
【０００４】
高透明性樹脂としては、アクリル酸又はメタクリル酸誘導体の共重合体、ノルボルネン誘導体由来の脂肪族環状化合物を主鎖に含有する高分子化合物等が知られているが、そのいずれもが満足のいくものではない。例えば、アクリル酸又はメタクリル酸誘導体の共重合体は、高反応性モノマーの導入や酸不安定単位の増量が自由にできるので反応性を高めることは比較的容易だが、主鎖の構造上剛直性を高めることは極めて難しい。一方、脂肪族環状化合物を主鎖に含有する高分子化合物については、剛直性は許容範囲内にあるものの、主鎖の構造上ポリ（メタ）アクリレートよりも酸に対する反応性が鈍く、また重合の自由度も低いことから、容易には反応性を高められない。加えて、主鎖の疎水性が高いために、基板に塗布した際に密着性が劣るという欠点も有する。従って、これらの高分子化合物をベース樹脂としてレジスト材料を調製した場合、感度と解像性は足りていてもエッチングには耐えられない、あるいは許容できるエッチング耐性を有していても低感度、低解像性で実用的でないという結果に陥ってしまう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、３００ｎｍ以下の波長、特にＡｒＦエキシマレーザー光を光源としたフォトリソグラフィーにおいて、透明性と基板との親和性に優れたフォトレジスト材料製造用のモノマーとして有用な新規第三級アルコール化合物を提供することを目的とする。
【０００６】
【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）で示される第三級アルコール化合物が高収率かつ簡便に得られること、さらに、この第三級アルコール化合物を用いて得られた樹脂が、エキシマレーザー露光波長での透明性が高く、これをベース樹脂として用いたレジスト材料が解像性及び基板密着性に優れることを知見した。
【０００８】
即ち、本発明は下記一般式（２）で示される第三級アルコールを提供する。
【化４】
【０００９】
以下本発明につき更に詳細に説明する。
本発明の第三級アルコール化合物は、下記一般式（１）で示されるものである。
【００１０】
【化５】
ここで、Ｒ1、Ｒ2は炭素数１〜１０の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示し、構成炭素原子上の水素原子の一部又は全部がハロゲン原子に置換されていてもよい。具体的には、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｔｅｒｔ−アミル、ｎ−ペンチル、ｎ−ヘキシル、シクロペンチル、シクロヘキシル、ビシクロ［２．２．１］ヘプチル、ビシクロ［２．２．２］オクチル、ビシクロ［３．３．１］ノニル、ビシクロ［４．４．０］デカニル、アダマンチル、トリフルオロメチル、２，２，２−トリフルオロエチル、２，２，２−トリクロロエチル、３，３，３−トリフルオロプロピル、３，３，３−トリクロロプロピル等を例示できる。また、Ｒ1、Ｒ2は互いに結合して、脂肪族炭化水素環を形成してもよい。形成する環として具体的には、シクロブタン、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、ビシクロ［３．３．１］ノナン、ビシクロ［４．４．０］デカン、アダマンタン等を例示できる。Ｙ、Ｚはそれぞれ独立に単結合又は炭素数１〜１０の直鎖状、分岐状又は環状の２価の有機基を示し、具体的にはメチレン、エチレン、プロパン−１，１−ジイル、プロパン−１，２−ジイル、プロパン−１，３−ジイル、ブタン−１，１−ジイル、ブタン−１，２−ジイル、ブタン−１，３−ジイル、ブタン−１，４−ジイル、ペンタン−１，１−ジイル、ペンタン−１，２−ジイル、ペンタン−１，３−ジイル、ペンタン−１，４−ジイル、ペンタン−１，５−ジイル、ヘキサン−１，１−ジイル、ヘキサン−１，２−ジイル、ヘキサン−１，３−ジイル、ヘキサン−１，４−ジイル、ヘキサン−１，５−ジイル、ヘキサン−１，６−ジイル、シクロプロパン−１，１−ジイル、シクロプロパン−１，２−ジイル、シクロブタン−１，１−ジイル、シクロブタン−１，２−ジイル、シクロブタン−１，３−ジイル、シクロペンタン−１，１−ジイル、シクロペンタン−１，２−ジイル、シクロペンタン−１，３−ジイル、シクロヘキサン−１，１−ジイル、シクロヘキサン−１，２−ジイル、シクロヘキサン−１，３−ジイル、シクロヘキサン−１，４−ジイル等を例示できる。ｋは０又は１である。
上記一般式（１）で示される第三級アルコール化合物のうち、本発明のものは、下記一般式（２）で示される第三級アルコール化合物である。
【００１２】
【化６】
ここで、Ｒ3、Ｒ4はそれぞれ独立に炭素数１〜６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、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｔｅｒｔ−アミル、ｎ−ペンチル、ｎ−ヘキシル、シクロペンチル、シクロヘキシル等を例示することができる。
【００１４】
上記一般式（２）で示される第三級アルコール化合物として、具体的には下記のものを例示できる。
【００１５】
【化７】
これらの化合物をモノマーとして用いたレジストポリマーにおいて、密着性発現のための極性基と考えられる第三級アルコール性水酸基をポリマー主鎖からリンカー｛式（１）中の−Ｙ−及び−Ｚ−｝によって離れた部位に位置させることができ、良好な基板密着性を発揮するものと考えられる。また、式中のｋ、Ｒ1、Ｒ2、Ｙ及びＺから適当な炭素数のものを選択しポリマー原料として用いることで、ポリマー全体の脂溶性を適当に調節することができ、ポリマーの溶解特性をも制御できると考えられる。
【００１７】
本発明の式（１）で示される第三級アルコール化合物は、例えば、下記の二つの方法にて製造できるが、これに限定されるものではない。以下、詳しく説明する。
【００１８】
まず、第一の方法としては、酸ハロゲン化物（３）と塩基を用いたジオール化合物（４）のエステル化により目的の第三級アルコール化合物（１）を合成できる。
【００１９】
【化８】
【００２０】
用いられる塩基としてトリエチルアミン、ジエチルイソプロピルアミン、ピリジン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、４−ジメチルアミノピリジンなどの三級アミン類を好ましく例示でき、これらを単独又は混合して用いることができる。酸ハロゲン化物（３）の使用量は、ジオール化合物（４）１モルに対して、０．５〜２．０モル、特に０．９〜１．２モルとすることが望ましい。塩基の使用量は、酸ハロゲン化物（３）１モルに対し、１．０〜２０モル、好ましくは１．０〜２．０モルとすることが望ましい。これらの塩基自身を溶媒として用いることもできるが、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジ−ｎ−ブチルエーテル、１，４−ジオキサン等のエーテル類、ｎ−ヘキサン、ｎ−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、塩化メチレン、クロロホルム、ジクロロエチレン等の塩素化溶剤類を用いることもできる。反応温度は、−５０〜８０℃、好ましくは０〜５０℃で行う。反応時間はガスクロマトグラフィー（ＧＣ）やシリカゲル薄層クロマトグラフィー（ＴＬＣ）で反応を追跡して反応を完結させることが収率の点で望ましいが、通常０．５〜２０時間程度である。反応混合物から通常の水系後処理（ａｑｕｅｏｕｓ ｗｏｒｋ−ｕｐ）により目的の第三級アルコール化合物（１）を得ることができ、必要があれば蒸留、クロマトグラフィー等の常法に従って精製することができる。
【００２１】
第二の方法としては、触媒の存在下、ジオール化合物（４）とエステル化合物（５）とのエステル交換反応により目的の第三級アルコール化合物（１）を合成できる。
【００２２】
【化９】
【００２３】
反応は、無溶媒で行うことができるが、溶媒を補助的に使用することも可能である。この場合、溶媒として、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジ−ｎ−ブチルエーテル、１，４−ジオキサン等のエーテル類、ｎ−ヘキサン、ｎ−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等を例示でき、これらは、単独又は混合して用いることができる。触媒としては、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、マグネシウムエトキシド、チタン（ＩＶ）メトキシド、チタン（ＩＶ）エトキシド、チタン（ＩＶ）イソプロポキシド等の金属アルコキシド類、トリエチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノピリジン、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］−７−ウンデセン等の有機アミン類、水酸化ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム等の無機塩基類等が例示でき、これらは、単独又は混合して用いることができる。触媒の使用量は、エステル化合物（５）に対し、０．００１〜５．０モル、特に０．００１〜０．１モルの使用が好ましい。反応温度は、反応条件により異なるが、５０〜２００℃が好ましく、反応により生じるアルコール（Ｒ5ＯＨ）を留去しながら行うとよい。反応時間はガスクロマトグラフィー（ＧＣ）やシリカゲル薄層クロマトグラフィー（ＴＬＣ）で反応を追跡して反応を完結させることが収率の点で望ましいが、通常０．５〜２０時間程度である。反応混合物から通常の水系後処理（ａｑｕｅｏｕｓ ｗｏｒｋ−ｕｐ）により目的の第三級アルコール化合物（１）を得ることができ、必要があれば蒸留、クロマトグラフィー等の常法に従って精製することができる。
【００２４】
本発明の第三級アルコール化合物をモノマーとして用い、そのポリマーを製造する場合、一般的には、上記モノマー類と溶媒を混合し、触媒又は重合開始剤を添加して、場合によっては、加熱あるいは冷却しながら重合反応を行う。これらの重合は、常法に従って行うことができる。上記の重合例としては、開環メタセシス重合、付加重合、無水マレイン酸又はマレイミド類との交互共重合などを挙げることができ、場合によっては他のノルボルネン型あるいは（メタ）アクリレート型モノマー等を共重合させることも可能である。
【００２５】
上記の重合により得られたポリマーをベースポリマーとしたレジスト材料は、これに有機溶剤と酸発生剤を加えて調製する方法が一般的である。更に必要に応じて、架橋剤、塩基性化合物、溶解阻止剤等を加えることができる。これらのレジスト材料の調製は、その常法に従って行うことができる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の第三級アルコール化合物を重合することにより得られるポリマーを用いて調製したレジスト材料は、高エネルギー線に感応し、基板との密着性、感度、解像性、エッチング耐性に優れ、電子線や遠紫外線による微細加工に有用である。特に、ＡｒＦエキシマレーザー、ＫｒＦエキシマレーザーの露光波長での吸収が小さいため、微細でしかも基板に対して垂直なパターンを容易に形成でき、超ＬＳＩ製造用の微細パターン形成材料として好適である。
【００２７】
【実施例】
以下、合成例、実施例及び参考例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記例に制限されるものではない。なお、下記合成例１，４，１３で得られたモノマーが本発明例である。
【００２８】
［合成例］
本発明の第三級アルコール化合物を以下に示す処方で合成した。
［合成例１］５−ノルボルネン−２−カルボン酸４−ヒドロキシ−４−メチルペンチル（ｍｏｎｏｍｅｒ１）の合成１
４−メチル−１，４−ペンタンジオール１１８ｇ、トリエチルアミン１１１ｇ、トルエン４００ｍｌの混合物に５−ノルボルネン−２−カルボニルクロリド１５７ｇを２０℃で１時間かけて加えた。５時間攪拌後、水２００ｍｌを加えて反応を停止、分液を行なった。次に有機層を水、飽和食塩水で洗浄、無水硫酸ナトリウムを用いて乾燥後、減圧濃縮した。減圧蒸留により精製を行ない、５−ノルボルネン−２−カルボン酸４−ヒドロキシ−４−メチルペンチル２１４ｇを得た（沸点：１１１−１１３℃／２７Ｐａ、収率９０％）。
ＩＲ（薄膜）：ν＝３５０２，３４３４，３０６０，２９７０，２８７５，１７３２，１４６９，１４４８，１３７９，１３３６，１２７０，１１９０，１１８８，１０６６，１０３１，９５０，９０６，８３９，８１４，７７７，７１２ｃｍ-1
主要異性体の1Ｈ−ＮＭＲ（２７０ＭＨＺ ｉｎ ＣＤＣｌ3）：δ＝１．２５（６Ｈ，ｓ），１．３７−１．５４（６Ｈ，ｍ），１．５９−１．７４（２Ｈ，ｍ），１．８４−１．９３（１Ｈ，ｍ），２．９０−２．９５（２Ｈ，ｍ），３．１２（１Ｈ，ｓ），４．０１（２Ｈ，ｔ），５．９１（１Ｈ，ｍ），６．１６（１Ｈ，ｍ）
【００２９】
［合成例２］５−ノルボルネン−２−カルボン酸４−ヒドロキシ−４−メチルペンチル（ｍｏｎｏｍｅｒ１）の合成２
４−メチル−１，４−ペンタンジオール１１８ｇ、５−ノルボルネン−２−カルボン酸メチル１７３ｇ、ナトリウムメトキシド１．４ｇ、トルエン４００ｍｌの混合物を、反応により生じたメタノールを徐々に留去しながら５時間加熱還流した。冷却後、飽和重曹水で洗浄、無水硫酸ナトリウムで乾燥し減圧濃縮した。減圧蒸留により精製を行ない、５−ノルボルネン−２−カルボン酸４−ヒドロキシ−４−メチルペンチル２２１ｇを得た（収率９３％）。このものの物性は合成例１のデータとよい一致を示した。
【００３０】
［合成例３］２−（５−ノルボルネン−２−イル）酢酸４−ヒドロキシ−４−メチルペンチル（ｍｏｎｏｍｅｒ２）の合成
５−ノルボルネン−２−カルボン酸メチルの替わりに２−（５−ノルボルネン−２−イル）酢酸メチルを用いた以外は合成例２と同様な方法で２−（５−ノルボルネン−２−イル）酢酸４−ヒドロキシ−４−メチルペンチルを得た（収率９３％）。
【００３１】
［合成例４］８−テトラシクロ［４．４．０．１2,5．１7,10］ドデセン−３−カルボン酸４−ヒドロキシ−４−メチルペンチル（ｍｏｎｏｍｅｒ３）の合成
５−ノルボルネン−２−カルボン酸メチルの替わりに８−テトラシクロ［４．４．０．１2,5．１7,10］ドデセン−３−カルボン酸メチルを用いた以外は合成例２と同様な方法で８−テトラシクロ［４．４．０．１2,5．１7,10］ドデセン−３−カルボン酸４−ヒドロキシ−４−メチルペンチルを得た（収率８８％）。
【００３２】
［合成例５］５−ノルボルネン−２−カルボン酸４−エチル−４−ヒドロキシヘキシル（ｍｏｎｏｍｅｒ４）の合成
４−メチル−１，４−ペンタンジオールの替わりに４−エチル−１，４−ヘキサンジオールを使用した以外は合成例２と同様の方法で５−ノルボルネン−２−カルボン酸４−エチル−４−ヒドロキシヘキシルを得た（収率９１％）。
ＩＲ（薄膜）：ν＝３５１３，３０６２，２９６６，２８７９，１７２９，１４６１，１３８６，１３３４，１２７２，１２３２，１１７６，１１１０，１０６４，１０３１，９５０，８６０，８３８，７７７，７１２ｃｍ-1
主要異性体の1Ｈ−ＮＭＲ（３００ＭＨＺ ｉｎ ＣＤＣｌ3）：δ＝０．８５（６Ｈ，ｔ），１．２７−１．５２（１０Ｈ，ｍ），１．５９−１．６６（２Ｈ，ｍ），１．８８−１．９４（１Ｈ，ｍ），２．８８−２．９５（２Ｈ，ｍ），３．１９（１Ｈ，ｓ），４．０２（２Ｈ，ｔ），５．９２（１Ｈ，ｍ），６．１７（１Ｈ，ｍ）
【００３３】
［合成例６］８−テトラシクロ［４．４．０．１2,5．１7,10］ドデセン−３−カルボン酸４−エチル−４−ヒドロキシヘキシル（ｍｏｎｏｍｅｒ５）の合成
４−メチル−１，４−ペンタンジオールの替わりに４−エチル−１，４−ヘキサンジオールを、５−ノルボルネン−２−カルボン酸メチルの替わりに８−テトラシクロ［４．４．０．１2,5．１7,10］ドデセン−３−カルボン酸メチルを使用した以外は合成例２と同様の方法で８−テトラシクロ［４．４．０．１2,5．１7,10］ドデセン−３−カルボン酸４−エチル−４−ヒドロキシヘキシルを得た（収率８９％）。
ＩＲ（薄膜）：ν＝３５１３，３０５０，２９６２，２８７９，１７２９，１４５８，１３８９，１３５８，１３１５，１２８６，１２５０，１２１９，１１８０，１１０９，１０７２，１０３９，９５１，９２５，９００，８５０，８００，７７３，７４８，７２１ｃｍ-1
主要異性体の1Ｈ−ＮＭＲ（３００ＭＨＺ ｉｎ ＣＤＣｌ3）：δ＝０．６５−０．８４（１Ｈ，ｍ），０．８５（６Ｈ，ｔ），１．１６（１Ｈ，ｄ），１．２６−１．７８（１２Ｈ，ｍ），１．９８−２．１０（５Ｈ，ｍ），２．３８（１Ｈ，ｍ），２．７７−２．８７（２Ｈ，ｍ），３．１９（１Ｈ，ｓ），４．０３（２Ｈ，ｔ），５．９４（２Ｈ，ｍ）
【００３４】
［合成例７］３−（５−ノルボルネン−２−イル）プロピオン酸４−エチル−４−ヒドロキシヘキシル（ｍｏｎｏｍｅｒ６）の合成
４−メチル−１，４−ペンタンジオールの替わりに４−エチル−１，４−ヘキサンジオールを、５−ノルボルネン−２−カルボン酸メチルの替わりに３−（５−ノルボルネン−２−イル）プロピオン酸メチルを使用した以外は合成例２と同様の方法で３−（５−ノルボルネン−２−イル）プロピオン酸４−エチル−４−ヒドロキシヘキシルを得た（収率９１％）。
【００３５】
［合成例８］５−ノルボルネン−２−カルボン酸５−ヒドロキシ−５−メチルヘキシル（ｍｏｎｏｍｅｒ７）の合成
４−メチル−１，４−ペンタンジオールの替わりに５−メチル−１，５−ヘキサンジオールを使用した以外は合成例２と同様の方法で５−ノルボルネン−２−カルボン酸５−ヒドロキシ−５−メチルヘキシルを得た（沸点：１１７−１１９℃／２７Ｐａ、収率９４％）。
ＩＲ（薄膜）：ν＝３５０２，３４３４，３０６０，２９６９，２８７１，１７２９，１４６７，１３７７，１３３４，１２７２，１２３２，１１７６，１１１０，１０６８，１０３５，９５４，９０８，８６２，８３９，７７５，７１１ｃｍ-1
主要異性体の1Ｈ−ＮＭＲ（３００ＭＨＺ ｉｎ ＣＤＣｌ3）：δ＝１．２０（６Ｈ，ｓ），１．３１−１．５２（８Ｈ，ｍ），１．５６−１．７８（２Ｈ，ｍ），１．８６−１．９２（１Ｈ，ｍ），２．８５−２．９６（２Ｈ，ｍ），３．１８（１Ｈ，ｍ），３．９４−４．０７（２Ｈ，ｍ），５．９１（１Ｈ，ｍ），６．１６（１Ｈ，ｍ）
【００３６】
［合成例９］４−（５−ノルボルネン−２−イル）酪酸５−ヒドロキシ−５−メチルヘキシル（ｍｏｎｏｍｅｒ８）の合成
４−メチル−１，４−ペンタンジオールの替わりに５−メチル−１，５−ヘキサンジオールを、５−ノルボルネン−２−カルボン酸メチルの替わりに４−（５−ノルボルネン−２−イル）酪酸メチルを使用した以外は合成例２と同様の方法で４−（５−ノルボルネン−２−イル）酪酸５−ヒドロキシ−５−メチルヘキシルを得た（収率９２％）。
【００３７】
［合成例１０］５−ノルボルネン−２−カルボン酸５−ヒドロキシ−５−メチルヘプチル（ｍｏｎｏｍｅｒ９）の合成
４−メチル−１，４−ペンタンジオールの替わりに５−メチル−１，５−ヘプタンジオールを使用した以外は合成例２と同様の方法で５−ノルボルネン−２−カルボン酸５−ヒドロキシ−５−メチルヘプチルを得た（収率９２％）。
【００３８】
［合成例１１］３−（８−テトラシクロ［４．４．０．１2,5．１7,10］ドデセン−３−イル）プロピオン酸５−ヒドロキシ−５−メチルヘプチル（ｍｏｎｏｍｅｒ１０）の合成
４−メチル−１，４−ペンタンジオールの替わりに５−メチル−１，５−ヘプタンジオールを、５−ノルボルネン−２−カルボン酸メチルの替わりに３−（８−テトラシクロ［４．４．０．１2,5．１7,10］ドデセン−３−イル）プロピオン酸メチルを使用した以外は合成例２と同様の方法で３−（８−テトラシクロ［４．４．０．１2,5．１7,10］ドデセン−３−イル）プロピオン酸５−ヒドロキシ−５−メチルヘプチルを得た（収率８７％）。
【００３９】
［合成例１２］５−ノルボルネン−２−カルボン酸３−（１−ヒドロキシシクロペンチル）プロピル（ｍｏｎｏｍｅｒ１１）の合成
４−メチル−１，４−ペンタンジオールの替わりに１−（３−ヒドロキシプロピル）シクロペンタノールを使用した以外は合成例２と同様の方法で５−ノルボルネン−２−カルボン酸３−（１−ヒドロキシシクロペンチル）プロピルを得た（収率９３％）。
【００４０】
［合成例１３］８−テトラシクロ［４．４．０．１2,5．１7,10］ドデセン−３−カルボン酸３−（１−ヒドロキシシクロペンチル）プロピル（ｍｏｎｏｍｅｒ１２）の合成
４−メチル−１，４−ペンタンジオールの替わりに１−（３−ヒドロキシプロピル）シクロペンタノールを、５−ノルボルネン−２−カルボン酸メチルの替わりに８−テトラシクロ［４．４．０．１2,5．１7,10］ドデセン−３−カルボン酸メチルを使用した以外は合成例２と同様の方法で８−テトラシクロ［４．４．０．１2,5．１7,10］ドデセン−３−カルボン酸３−（１−ヒドロキシシクロペンチル）プロピルを得た（収率８８％）。
【００４１】
［合成例１４］５−ノルボルネン−２−カルボン酸４−ヒドロキシ−４−メチルヘキシル（ｍｏｎｏｍｅｒ１３）の合成
４−メチル−１，４−ペンタンジオールの替わりに４−メチル−１，４−ヘキサンジオールを使用した以外は合成例２と同様の方法で５−ノルボルネン−２−カルボン酸４−ヒドロキシ−４−メチルヘキシルを得た（収率９４％）。
【００４２】
［合成例１５］５−ノルボルネン−２−カルボン酸２−ヒドロキシ−２−メチルプロピル（ｍｏｎｏｍｅｒ１４）の合成
４−メチル−１，４−ペンタンジオールの替わりに２−メチル−１，２−プロパンジオールを使用した以外は合成例２と同様の方法で５−ノルボルネン−２−カルボン酸２−ヒドロキシ−２−メチルプロピルを得た（収率９４％）。
【００４３】
［合成例１６］５−ノルボルネン−２−カルボン酸５，５−ジシクロヘキシル−５−ヒドロキシペンチル（ｍｏｎｏｍｅｒ１５）の合成
４−メチル−１，４−ペンタンジオールの替わりに５，５−ジシクロヘキシル−１，５−ペンタンジオールを使用した以外は合成例２と同様の方法で５−ノルボルネン−２−カルボン酸５，５−ジシクロヘキシル−５−ヒドロキシペンチルを得た（収率９０％）。
【００４４】
【化１０】
［参考例］
上記合成例で得られた第三級アルコール化合物を用いて高分子化合物を合成し、ベース樹脂として配合したレジスト材料の基板密着性を調べた。
【００４６】
５−ノルボルネン−２−カルボン酸ｔｅｒｔ−ブチル、ｍｏｎｏｍｅｒ１及び無水マレイン酸を和光純薬製Ｖ６０を開始剤に用いて重合させ、［５−ノルボルネン−２−カルボン酸ｔｅｒｔ−ブチル］−［５−ノルボルネン−２−カルボン酸４−ヒドロキシ−４−メチルペンチル］−［無水マレイン酸］交互共重合体（共重合比４：１：５）を得た。この高分子化合物を用いて、下記に示す組成でレジスト材料を調製した。このものを、９０℃、４０秒間ヘキサメチルジシラザンを噴霧したシリコンウェハー上へ回転塗布し、１１０℃、９０秒間の熱処理を施して、厚さ５００ｎｍのレジスト膜を形成した。これをＫｒＦエキシマレーザー光で露光し、１１０℃、９０秒間の熱処理を施した後、２．３８％のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いて６０秒間浸漬現像を行ない、１：１のライン・アンド・スペース・パターンを形成した。現像済ウェハーを上空ＳＥＭで観察したところ、０．２５μｍのパターンまで剥れずに残っているのが確認された。
【００４７】
なお、レジスト材料の組成は、次の通りである。
ベース樹脂：８０重量部
酸発生剤：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、１．０重量部
溶剤：プロピレングリコールモノメチルエーテルアセタート、４８０重量部
その他：トリｎ−ブチルアミン、０．０８重量部
【００４８】
［比較参考例］
比較のため、［５−ノルボルネン−２−カルボン酸ｔｅｒｔ−ブチル］−［無水マレイン酸］交互共重合体（共重合比１：１）を用いて、上記参考例と同様の組成でレジスト材料を調製した。このものを上記と同様の条件で露光し、基板密着性を評価したところ、０．５０μｍ以下のパターンは残っていなかった。
【００４９】
以上の結果より、本発明の第三級アルコール化合物を原料とした高分子化合物が、従来品に比べ、極めて高い基板密着性を有していることが確認された。
Claims (2)
- 下記一般式（２）で示される第三級アルコール化合物。
- 下記式から選ばれる請求項１記載の第三級アルコール化合物。
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