JP5088503B2 - 環状アセタール構造を有する含フッ素単量体 - Google Patents
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Description
更に、その重合体がArFレーザー光に対して優れた透明性を有すること、構造の選択により撥水性、脂溶性、酸分解性、加水分解性など各種性能の調整が可能であることから、例えばフォトレジスト用添加剤又は保護膜材料等の水液浸ArFレーザー露光リソグラフィー材料を構成するポリマー単量体として特に有用である。
[1]下記一般式(2−1)で表される環状アセタール構造を有する含フッ素単量体。
上記重合性不飽和基は、下記一般式(5)で表されるアクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、又は、α−トリフルオロメチルアクリル酸エステル構造からなる基である。
[2]R1、R2、R3、R4の炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の一価の有機基が、一価の炭化水素基、アルコキシ基又はアシロキシ基、又は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、アルコキシアルキル基、アシロキシ基、アシロキシアルキル基又はアルコキシアルコキシ基に置換された基、R 1 、R 2 、R 3 、R 4 の少なくとも2個が互いに結合してこれらが結合する炭素原子と共に形成した環が、炭素数3〜12の脂環式炭化水素、又はその水素原子の一部が水酸基、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、アルコキシアルキル基、アシロキシ基、アシロキシアルキル基又はアルコキシアルコキシ基で置換されたものである[1]記載の含フッ素単量体。
また、上記環は、少なくとも該環の形成に関与することのない残りの基(例えばR1とR2とで環を形成する場合はR3及びR4、R1とR3で環を形成する場合はR2及びR4)がいずれも上記重合性不飽和基を含まない場合、重合性不飽和基を含む。
で示されるスピロ環、及び下記式
で示される縮合環が例示される。
本発明の一般式(1),(2),(3),(4),(2−1),(3−1),(4−1),(2−2),(3−2),(4−2)で表される環状アセタール構造を有する含フッ素単量体は、化合物の構造に応じて最適な方法を選択して製造するのが好ましい。一例として、対応するヘミアセタール化合物のO−アルキル化もしくはO−アシル化反応による製造法を例示できるが、この方法に限定されない。以下、下記一般式に示すヘミアセタール化合物(8)よりアセタール化合物(1)の合成を例に詳しく説明する。
ここで、液浸リソグラフィーは、投影レンズとレジスト膜との間に水、アルカン等の屈折率が1以上の高屈折率液体を介在させて露光を行う方法を採用するものである。
本発明の含フッ素単量体から得られた重合体を液浸リソグラフィー用レジスト材料に添加したレジスト材料を用いて形成したフォトレジスト膜は、水に対する良好なバリアー性能を有し、フォトレジスト材料の水への溶出を抑制するため、液浸リソグラフィーにおいて保護膜を必要とせず、保護膜の形成等に要するコストを削減できる。また、上記フォトレジスト膜は、水に対して高い後退接触角を有するため、液浸露光の走査後にフォトレジスト膜の表面に液滴が残りにくく、膜表面に残存する液滴が誘発するパターン形成不良を低減することができる。
また、上記重合体は、液浸リソグラフィー用レジスト材料のレジスト膜を液浸時に保護する保護膜を形成する材料としても有効で、レジスト保護膜用材料として上記重合体を用いることにより、後退接触角が高いためにレジスト成分の溶出と水の浸透が抑えられる上、現像欠陥が少なく、現像後のレジストパターン形状が良好な液浸リソグラフィーを実現することができる。
なお、本発明の単量体から重合体を得る方法としては、常法が採用し得る。即ち、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル(以下、AIBNと略記)等の開始剤を用いるラジカル重合、アルキルリチウム等を用いるイオン重合(アニオン重合)等の一般的重合手法を用いることが可能であり、これらの重合はその常法に従って実施することができる。このうち、ラジカル重合により製造を行うことが好ましい。この場合、重合条件は開始剤の種類と添加量、温度、圧力、濃度、溶媒、添加物等によって支配される。
ここで、レジスト材料は、ラクトン環及び/又は水酸基及び/又は無水マレイン酸由来の骨格を有し、酸の作用によりアルカリ現像液に可溶となる高分子化合物(ベース樹脂)を含む。ベース樹脂を構成する高分子化合物としては、(メタ)アクリル酸エステル系、(α−トリフルオロメチル)アクリル酸エステルと無水マレイン酸との共重合系、シクロオレフィンと無水マレイン酸との交互共重合系、ポリノルボルネン系、シクロオレフィン開環メタセシス重合系、シクロオレフィン開環メタセシス重合体の水素添加系ポリマー等が用いられ、その具体例は特開2008−111103号公報の段落[0072]〜[0120]に記載されている。なお、上記ベース樹脂を構成する高分子化合物は1種に限らず、2種以上を添加することができる。複数種の高分子化合物を用いることにより、レジスト材料の性能を調整することができる。
また、上記レジスト材料を用いた液浸リソグラフィーも公知の方法を採用することができる。
上記重合体をレジスト保護膜材料として使用する場合、レジスト材料の構成、液浸リソグラフィーは上記と同様であり、またレジスト保護膜材料の使用態様も公知の態様、方法が採用し得る。
1H−NMR(300MHz、DMSO−d6中)、モル比67:33のジアテレオマー混合物:δ=1.11(0.99H、d、J=6.9Hz),1.12(0.99H,d、J=7.1Hz)、1.14(4.02H、d、J=6.9Hz)、1.66−1.70(3H、m)、1.85−1.90(3H、m)、2.70(0.33H、qq、J=7.1、6.9Hz)、2.74(0.67H、sep、J=6.9Hz)、4.65(0.67H、br.d、J=11.1Hz)、4.68(0.33H、dd、J=9.8、1.5Hz)、4.79(0.33H、br.d、J=9.8Hz)、4.85(0.67H、dd、J=11.1、2.7Hz)、5.80(0.67H、m)、5.82(0.33H、m)、6.08(0.67H、m)、6.09(0.33H、m)ppm。
19F−NMR(283MHz、DMSO−d6中)、モル比67:33のジアテレオマー混合物:δ=−124.32(0.67F、dq、J=250、17Hz)、−119.75(0.33F、dqd、J=246、17.4Hz)、−110.80(0.33F、d、J=246Hz)、−109.49(0.67F、d、J=250Hz)、−80.19(0.67F、d、J=17Hz)、−79.92(0.33F、d、J=17Hz)ppm。
IR(薄膜):ν=2966,2935,2877,1779,1727,1639,1469,1452,1386,1371,1336,1301,1282,1216,1155,1110,1087,1039,1004,946,927cm-1。
1H−NMR(600MHz、DMSO−d6中)、モル比65:35のジアテレオマー混合物:δ=0.89(1.05H、d、J=6.4Hz)、0.90(1.05H、d、J=6.4Hz)、0.92(1.95H、d、J=6.4Hz)、0.92(1.95H、d、J=6.4Hz)、1.66(1.05H、br.d、J=3.7Hz)、1.68(1.95H、br.d、J=3.2Hz)、1.86(1.95H、m)、1.87(1.05H、m)、1.90−2.05(1H、m)、2.31(0.35H、dd、J=15.6、7.3Hz)、2.36(0.65H、dd、J=15.5、6.8Hz)、2.37(0.35Hz、dd、J=15.6、6.4Hz)、2.40(0.65H、dd、J=15.5、6.9Hz)、4.63(0.65H、br.d、J=11.0Hz)、4.66(0.35H、dd、J=10.1、1.0Hz)、4.77(0.35H、br.d、J=10.1Hz)、4.83(0.65H、dd、J=11.0、2.3Hz)、5.78(0.65H、m)、5.81(0.35H、m)、6.06(0.65H、m)、6.08(0.35H、m)ppm。
19F−NMR(565MHz、DMSO−d6中)、モル比65:35のジアテレオマー混合物:δ=−124.06(0.65F、dq、J=249、16Hz)、−119.57(0.35F、dqd、J=246、17.3Hz)、−110.46(0.35F、d、J=246Hz)、−108.98(0.65F、d、J=249Hz)、−79.90(0.65F、d、J=16Hz)、−79.57(0.35F、d、J=18Hz)ppm。
IR(薄膜):ν=2989,2937,1814,1731,1639,1454,1405,1388,1340,1301,1282,1228,1180,1153,1101,1012,950,919,842cm-1。
1H−NMR(300MHz、DMSO−d6中)、モル比60:40のジアテレオマー混合物:δ=1.71(1.2H、br.d、J=3.8Hz)、1.73(1.8H、br.d、J=3.3Hz)、1.88(1.2H、m)、1.89(1.8H、m)、4.80(0.6H、br.d、J=11.1Hz)、4.87(0.4H、dd、J=10.6、1.2Hz)、5.01(0.4H、br.d、J=10.6Hz)、5.03(0.6H、dd、J=11.1、2.5Hz)、5.81(0.4H、m)、5.83(0.4H、m)、6.06(0.4H、m)、6.10(0.4H、m)ppm。
19F−NMR(283MHz、DMSO−d6中)、モル比60:40のジアテレオマー混合物:δ=−124.81(0.6F、dq、J=248、16Hz)、−120.54(0.4F、dqd、J=246、17.3Hz)、−117.96(0.4F、d、J=246Hz)、−113.14(0.6F、d、J=248Hz)、−79.29(0.6F、d、J=16Hz)、−78.74(0.4F、d、J=16Hz)、−75.95(0.4F、s)、−75.92(0.6F、s)ppm。
IR(薄膜):ν=2969,2881,2848,1727,1639,1473,1452,1388,1367,1328,1303,1284,1207,1159,1103,1066,1010,970,946cm-1。
1H−NMR(600MHz、DMSO−d6中)、モル比33:32:19:16のジアテレオマー4種混合物:δ=0.80−0.90(6H、m)、1.61−1.71(3H、m)、1.84−1.95(4H、m)、3.20(0.16H、s)、3.26(0.19H、s)、3.30(0.33H、s)、3.34(0.32H、s)、4.35−4.80(2H、m)、5.72−5.82(1H、m)、6.05−6.10(1H、m)ppm。
19F−NMR(565MHz、DMSO−d6中)、モル比33:32:19:16のジアテレオマー4種混合物:δ=−124.63(0.33F、dq、J=243、19Hz)、−124.30(0.32F、dq、J=236、18Hz)、−121.63(0.32F、d、J=236Hz)、−121.49(0.16F、d、J=241Hz)、−120.52(0.16F、dq、J=241、17Hz)、−119.38(0.19F、dq、J=245、21Hz)、116.83(0.19F、d、J=245Hz)、−114.83(0.33F、d、J=243Hz)、−79.00(0.19F、d、J=21Hz)、−78.76(0.33F、d、J=20Hz)、−78.29(0.16F、d、J=18Hz)、−78.23(0.32F、d、J=20Hz)ppm。
Claims (2)
- 下記一般式(2−1)で表される環状アセタール構造を有する含フッ素単量体。
上記重合性不飽和基は、下記一般式(5)で表されるアクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、又は、α−トリフルオロメチルアクリル酸エステル構造からなる基である。
- R1、R2、R3、R4の炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状の一価の有機基が、一価の炭化水素基、アルコキシ基又はアシロキシ基、又は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、アルコキシアルキル基、アシロキシ基、アシロキシアルキル基又はアルコキシアルコキシ基に置換された基、R 1 、R 2 、R 3 、R 4 の少なくとも2個が互いに結合してこれらが結合する炭素原子と共に形成した環が、炭素数3〜12の脂環式炭化水素、又はその水素原子の一部が水酸基、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、アルコキシアルキル基、アシロキシ基、アシロキシアルキル基又はアルコキシアルコキシ基で置換されたものである請求項1記載の含フッ素単量体。
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