JP5309526B2 - 開環メタセシス重合体水素添加物、それを含有するレジスト材料及びパターン形成方法 - Google Patents

開環メタセシス重合体水素添加物、それを含有するレジスト材料及びパターン形成方法 Download PDF

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Description

本発明は、新規な開環メタセシス重合体水素添加物、及び該開環メタセシス重合体水素添加物をベース樹脂として用いたレジスト材料、特に、波長300nm以下の高エネルギー線(エキシマレーザー等を含む)露光用のレジスト材料、更に該レジスト材料を用いたパターン形成方法に関する。
LSIの高集積化と高速度化を実現するため、パターンルールの一層の微細化が求められており、遠紫外線リソグラフィー及び真空紫外線リソグラフィーを用いた微細加工技術の開発が精力的に進められている。
特にArFエキシマレーザーはKrFエキシマレーザーの次世代の光源として、90nm〜45nmノードの先端半導体用フォトリソグラフィーに不可欠と広く認知されている。
ArFエキシマレーザーを光源としたフォトリソグラフィーにおいては、KrFエキシマレーザー光源世代のレジスト材料用樹脂の主役であったポリヒドロキシスチレン誘導体が波長193nmに不透明であるとの理由から適用困難であり、ベース樹脂の透明性の確保が不可欠となっている。
193nmに高透明であり、現像特性の比較的良好な樹脂としてポリ(メタ)アクリル酸及びその誘導体が注目されたが、耐ドライエッチング性が課題であった。耐ドライエッチング性向上のため、側鎖エステル部にアダマンタン骨格、ノルボルナン骨格等の脂環構造を導入したポリ(メタ)アクリル酸エステル誘導体が提案され(特許文献1及び2参照)、開発の主流となっている。
しかしながら、耐エッチング性は未だ充分ではなく、また、今後のパターン微細化に伴って、解像性確保のためにレジスト膜の薄膜化が必至であることから、耐エッチング性の重要性が一層高まることが予想される。
一方、主鎖に脂環骨格をもつ樹脂、例えば、ポリノルボルネン誘導体、ポリノルボルネン誘導体と無水マレイン酸の交互共重合体等が提案されており、充分な耐ドライエッチング性をもつものもあるが、劣等な現像特性、即ち現像中の膨潤や溶解コントラスト不足等の理由による、解像性不良が課題となっている。
また、マスク設計にかかる負荷を軽減させるためには、限界解像性を向上させるだけでは不十分であり、併せて、疎密寸法差を低減させる必要がある。
なお、本発明に関連する先行技術としては下記のものが挙げられる。
特開平4−39665号公報 特開平5−257281号公報
本発明は、上記課題の克服のため、主鎖に脂環骨格をもち、耐エッチング性に優れながら、現像特性の優れた開環メタセシス重合体水素添加物、及びこの樹脂を用いた高エネルギー線露光用レジスト材料、及びこのレジスト材料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ものである。
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、レジスト材料用のベースポリマーとして用いられるのに必要な上記の諸性能、具体的には、紫外線や遠紫外線(エキシマレーザー等を含む)に対する光透過性、アルカリ現像液に対する溶解特性、及び耐エッチング性等の諸性能を全て満足する樹脂として、脂肪族環状化合物を主鎖とし、更にその環状構造の一部に酸素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が相応しいことを知見した。更に、アルカリ溶解性基であるカルボン酸が特定のアルコキシメチル基で保護された構造からなる酸不安定単位を構成単位とすることで、上記諸性能を維持しながら、より優れた解像性の獲得、具体的には、限界解像性の向上と疎密寸法差の低減を両立させることが可能となることを見出し、本発明をなすに至った。
即ち、本発明は、下記開環メタセシス重合体水素添加物、それを含有するレジスト材料及びパターン形成方法を提供する。
(1)少なくとも下記一般式[1]
Figure 0005309526
(式中、R1〜R4のうち少なくとも一つが、下記一般式[2]
Figure 0005309526
(式中、鎖線は結合手を示す。W1は単結合である。6は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。)で表されるアルコキシメチルエステル基を有する官能基であり、その他はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、ハロゲン、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のハロゲン化アルキル基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキルカルボニルオキシ基、炭素数7〜20のアリールカルボニルオキシ基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状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、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニル基、又は炭素数3〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニルアルキル基から選ばれ、X1は−O−又は−CR7 2−(R7は水素原子、又は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表す。)であり、各X1は同一でも異なってもよい。jは0又は1〜3の整数を表す。)
で表される構造単位[A]と、下記一般式[3]
Figure 0005309526
(式中、R8〜R11は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、X2は−O−又は−CR12 2−(R12は水素原子、又は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表す。)であり、各X2は同一でも異なってもよい。mは0又は1〜3の整数を表す。)で表される構造単位[B]及び/又は下記一般式[4]
Figure 0005309526
(式中、R13〜R16は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、X3は−O−又は−CR17 2−(R17は水素原子、又は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表す。)であり、各X3は同一でも異なってもよい。Y1及びY2は、一方が−(C=O)−であり、他方は、−CR18 2−(R18は水素原子、又は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表す。)である。nは0又は1〜3の整数を表す。)
で表される構造単位[C]とから構成され、その構成モル比が[A]/([B]+[C])=10/9090/10を満たす開環メタセシス重合体水素添加物。
(2)一般式[1]のX1、一般式[3]のX2、及び一般式[4]のX3のうち少なくとも1つが−O−である、(1)記載の開環メタセシス重合体水素添加物。
(3)一般式[1]のR1〜R4のうち少なくとも一つとして選ばれる一般式[2]中のR6が、メチル基、ネオペンチル基、1−アダマンチル基又は2−アダマンチル基である(1)又は(2)記載の開環メタセシス重合体水素添加物。
(4)下記一般式[5]
Figure 0005309526
(式中、R19〜R22のうち少なくとも一つが、下記一般式[6]
Figure 0005309526
(式中、鎖線は結合手を示す。W2は単結合、炭素数1〜10の2価の炭化水素基、又は1個の水素原子が−OR23で置換された炭素数1〜10の2価の炭化水素基を示す。R23は水素原子、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数2〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアシル基を示す。R24は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、又は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のハロゲン化アルキル基を示す。)で表されるエステル基を有する官能基であり、その他はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、ハロゲン、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のハロゲン化アルキル基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキルカルボニルオキシ基、炭素数7〜20のアリールカルボニルオキシ基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状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、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニル基、又は炭素数3〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニルアルキル基から選ばれ、X4は−O−又は−CR25 2−(R25は水素原子、又は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表す。)であり、各X4は同一でも異なってもよい。rは0又は1〜3の整数を表す。)
で表される構造単位[D]を更に含む(1)〜(3)のいずれかに記載の開環メタセシス重合体水素添加物。
(5)一般式[1]で表される構造単位[A]、一般式[3]で表される構造単位[B]及び[4]で表される構造単位[C]の合計と、一般式[5]で表される構造単位[D]との構成モル比が([A]+[B]+[C])/[D]=99/1〜20/80である(4)記載の開環メタセシス重合体水素添加物。
(6)下記一般式[7]
Figure 0005309526
(式中、R26〜R29のうち少なくとも一つが、下記一般式[8]
Figure 0005309526
(式中、鎖線は結合手を示す。W3は単結合、炭素数1〜10の2価の炭化水素基、又は1個の水素原子が−OR30で置換された炭素数1〜10の2価の炭化水素基を示す。R30は水素原子、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数2〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアシル基を示す。)で表されるカルボキシル基を有する官能基であり、その他はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、ハロゲン、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のハロゲン化アルキル基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキルカルボニルオキシ基、炭素数7〜20のアリールカルボニルオキシ基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状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、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニル基、又は炭素数3〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニルアルキル基から選ばれ、X5は−O−又は−CR31 2−(R31は水素原子、又は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表す。)であり、各X5は同一でも異なってもよい。pは0又は1〜3の整数を表す。)
で表される構造単位[E]を更に含む(1)〜(5)のいずれかに記載の開環メタセシス重合体水素添加物。
(7)一般式[1]で表される構造単位[A]、一般式[3]で表される構造単位[B]及び[4]で表される構造単位[C]の合計と、一般式[7]で表される構造単位[E]との構成モル比が([A]+[B]+[C])/[E]=99/1〜20/80である(6)記載の開環メタセシス重合体水素添加物。
(8)一般式[1]で表される構造単位[A]、一般式[3]で表される構造単位[B]及び[4]で表される構造単位[C]、及び一般式[5]で表される構造単位[D]の合計と、一般式[7]で表される構造単位[E]との構成モル比が([A]+[B]+[C]+[D])/[E]=99/1〜20/80である(6)記載の開環メタセシス重合体水素添加物。
(9)GPCで測定したポリスチレン換算の重量平均分子量が2,000〜200,000である(1)〜(8)のいずれかに記載の開環メタセシス重合体水素添加物。
(10)(1)〜(9)のいずれかに記載の開環メタセシス重合体水素添加物をベース樹脂として含有するレジスト材料。
(11)(1)〜(9)のいずれかに記載の開環メタセシス重合体水素添加物をベース樹脂として含有するレジスト材料を基板上に塗布する工程と、加熱処理後フォトマスクを介して高エネルギー線もしくは電子線で露光する工程と、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。
本発明によれば、主鎖に脂環骨格を持ち、アルカリ溶解性基であるカルボン酸が特定のアルコキシメチル基で保護された構造からなるアルコキシメチルエステル基を構成単位とすることで、限界解像性に優れ、疎密寸法差を低減した樹脂が提供され、更に、この樹脂を用いた高エネルギー線露光用レジスト材料、及びこのレジスト材料を用いたパターン形成方法を提供することができる。
以下、本発明につき更に詳しく説明する。
なお、以下の記述中の一般式において、エナンチオ異性体(enantiomer)やジアステレオ異性体(diastereomer)が存在し得る場合があるが、その場合、一つの平面式あるいは立体異性体の式で立体異性体の全てを代表して表す。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。
本発明の開環メタセシス重合体水素添加物は、下記一般式[1]で表される構造単位[A]と、一般式[3]で表される構造単位[B]及び/又は一般式[4]で表される構造単位[C]とを含む。
Figure 0005309526
ここで、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、下記一般式[2]で表されるアルコキシメチルエステル基を有する官能基、即ち酸不安定基である。酸不安定基とは、既にレジスト関連技術において一般的な技術用語となっているが、アルカリ可溶性基の保護基であり、露光により光酸発生剤から発生した強酸などの酸を触媒として、保護基が分解され脱保護されることによりカルボン酸等のアルカリ可溶性基を生じるもののことである。
Figure 0005309526
(式中、鎖線は結合手を示す。W1は単結合、炭素数1〜10の2価の炭化水素基、又は1個の水素原子が−OR5で置換された炭素数1〜10の2価の炭化水素基を示す。R5は水素原子、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数2〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアシル基を示す。R6は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。)
その他のR1〜R4はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、ハロゲン、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のハロゲン化アルキル基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキルカルボニルオキシ基、炭素数7〜20のアリールカルボニルオキシ基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状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、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニル基、又は炭素数3〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニルアルキル基から選ばれ、X1は−O−又は−CR7 2−(R7は水素原子、又は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表す。)であり、各X1は同一でも異なってもよい。jは0又は1〜3の整数を表す。
5の炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基としては、例えばメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、1−エチルシクロペンチル、及び1−エチルシクロヘキシル等が挙げられ、炭素数2〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基としては、例えばメトキシメチル、1−エトキシエチル、1−tert−ブトキシエチル、1−シクロヘキシルオキシエチル、1−エトキシプロピル、1−エトキシ−1−メチルエチル、テトラヒドロフラン−2−イル、及びテトラヒドロピラン−2−イル等が挙げられ、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアシル基としては、例えばフォルミル、アセチル、ピバロイル、及びシクロヘキシルカルボニル等が挙げられる。これらR5のうち、水素原子、炭素数1〜6の直鎖状又は分岐状のアルキル基、炭素数2〜7の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、及び炭素数2〜7の直鎖状又は分岐状のアシル基が好ましく、特に水素原子、メチル、エチル、メトキシメチル、1−エトキシエチル、テトラヒドロフラン−2−イル及びアセチルが好ましい。
6において、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基としては、例えばメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、ネオペンチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、1−エチルシクロペンチル、1−エチルシクロヘキシル、2−ノルボルニル、2−エチル−2−ノルボルニル、1−アダマンチル、2−アダマンチル等が挙げられ、中でも、メチル、ネオペンチル、1−アダマンチル、2−アダマンチルが好ましい。
1において、単結合はW1を介さずアルコキシメチルエステル基が直接結合することをいう。W1は炭素数1〜10の2価の炭化水素基でもよく、例えばメチレン、ジメチルメチレン、エチリデン、プロピリデン、ブチリデン、エチレン、1−メチルエチレン、2−メチルエチレン、1−エチルエチレン、2−エチルエチレン、1,1−ジメチルエチレン、1,2−ジメチルエチレン、2,2−ジメチルエチレン、1−エチル−2−メチルエチレン、トリメチレン、1−メチルトリメチレン、2−メチルトリメチレン、3−メチルトリメチレン、テトラメチレン、ペンタメチレン、1,1−シクロペンチレン、1,2−シクロペンチレン、1,3−シクロペンチレン、1,1−シクロヘキシレン、1,2−シクロヘキシレン、1,3−シクロヘキシレン、及び1,4−シクロヘキシレン等が挙げられる。これらのうち、メチレン、エチリデン、エチレン、1−メチルエチレン、2−メチルエチレン、トリメチレン、及び2−メチルトリメチレンが好ましい。また、W1は1個の水素原子が−OR5で置換された炭素数1〜10の2価の炭化水素基でもよく、例えば上記炭化水素基上の任意の位置に一つの置換基OR5が存在し、炭化水素基上の2箇所に結合手を有するものが挙げられる。最も好ましいW1は単結合である。
1〜R4のうちその他は、それぞれ独立に、水素原子、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、シクロヘキシル又はメンチル等の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、塩素原子、臭素原子、沃素原子又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、トリクロロメチル又はトリブロモメチル等の直鎖状、分岐状又は環状のハロゲン化アルキル基、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−ブトキシ又はメントキシ等の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基、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−ブトキシエチル又はシクロヘキシルオキシメチル等の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、炭素数2〜20のアセトキシ等の直鎖状、分岐状又は環状のアルキルカルボニルオキシ基、炭素数7〜20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直鎖状、分岐状又は環状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、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、又はシクロヘキシルオキシカルボニル等の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニル基、炭素数3〜20のメトキシカルボニルメチル、2−(メトキシカルボニル)エチル、1−(メトキシカルボニル)エチル、エトキシカルボニルメチル、2−(エトキシカルボニル)エチル、n−プロポ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、n−ブトキシカルボニルメチル、tert−ブトキシカルボニルメチル、又はシクロヘキシルオキシカルボニルメチル等の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニルアルキル基が具体例として挙げられる。これらのうち、水素原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニル基、及び炭素数3〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニルアルキル基が好ましく、より好ましくは水素原子、炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基、炭素数2〜10の直鎖状又は分岐状のアルコキシカルボニル基、及び炭素数3〜10の直鎖状又は分岐状のアルコキシカルボニルアルキル基である。
1は−O−又は−CR7 2−(R7は水素原子、又は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表す。)であり、jが1〜3の場合、各X1は同一でも異なってもよい。R7としては水素原子、又は炭素数1〜10のメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル又はtert−ブチル等の直鎖状又は分岐状のアルキル基が具体例として挙げられる。X1として、好ましくは−O−又は−CH2−であり、より好ましくは全てのX1が−O−又は−CH2−のいずれかである。jとして好ましくは、0又は1である。
一般式[1]の具体例としては、下記化学式[9−1−1]〜[9−4−32]で表される構造単位[A]が挙げられる。
Figure 0005309526
Figure 0005309526
Figure 0005309526
Figure 0005309526
なお、前述のように、上記一般式において、エナンチオ異性体(enantiomer)やジアステレオ異性体(diastereomer)が存在し得る場合があるが、これらの場合、一つの立体異性体の式で立体異性体の全てを代表して表す。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。
例えば、上記[9−1−20]における下記部分構造[10−10]
Figure 0005309526
は[10−10−1]、[10−10−2]で表される基から選ばれる1種又は2種の混合物を代表して表す。
Figure 0005309526
また、上記[9−1−21]における部分構造[10−11]
Figure 0005309526
は[10−11−1]〜[10−11−4]で表される基から選ばれる1種又は2種以上の混合物を代表して表す。
Figure 0005309526
更に、上記部分[10−10−1]、[10−10−2]、[10−11−1]〜[10−11−4]は、それらのエナンチオ異性体及びエナンチオ異性体混合物をも代表して表す。
Figure 0005309526
また、一般式[3]において、R8〜R11は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜10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、シクロヘキシル又はメンチル等の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基が具体例として挙げられる。X2は−O−又は−CR12 2−(R12は水素原子、又は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキルを表す。)であり、mが1〜3の場合、各X2は同一でも異なってもよい。R12としては水素原子、又は炭素数1〜10のメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル又はtert−ブチル等の直鎖状又は分岐状のアルキル基が具体例として挙げられる。X2として、好ましくは−O−又は−CH2−であり、より好ましくは全てのX2が−O−又は−CH2−のいずれかである。mとして好ましくは、0又は1である。
一般式[3]の具体例としては、下記化学式[11−1]〜[11−16]で表される構造単位[B]が挙げられる。
Figure 0005309526
Figure 0005309526
また、一般式[4]において、R13〜R16は、それぞれ独立に、水素原子、又は炭素数1〜10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、シクロヘキシル又はメンチル等の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基が具体例として挙げられる。X3は−O−又は−CR17 2−(R17は水素原子、又は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキルを表す。)であり、nが1〜3の場合、各X3は同一でも異なってもよい。R17としては水素原子、又は炭素数1〜10のメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル又はtert−ブチル等の直鎖状又は分岐状のアルキル基が具体例として挙げられる。X3として、好ましくは−O−又は−CH2−であり、より好ましくは全てのX3が−O−又は−CH2−のいずれかである。Y1及びY2は、一方が−(C=O)−であり、他方は、−CR18 2−(R18は水素原子、又は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表す。)である。R18としては水素原子、又は炭素数1〜10のメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル又はtert−ブチル等の直鎖状又は分岐状のアルキル基が具体例として挙げられる。Y1及びY2として、好ましくは一方が−(C=O)−であり、他方が−CH2−である。nとして好ましくは、0又は1である。
一般式[4]の具体例としては、下記化学式[12−1]〜[12−16]で表される構造単位[C]が挙げられる。
Figure 0005309526
本発明の開環メタセシス重合体水素添加物は、構造単位[A]の一般式[1]のX1、構造単位[B]の一般式[3]のX2、及び構造単位[C]の一般式[4]のX3のうち少なくとも1つが−O−であるものが好ましく、このように酸素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エ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更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(又は現像剤)に対する現像性も向上する。更に好ましくは、構造単位[A]の一般式[1]のX1、構造単位[B]の一般式[3]のX2、及び/又は構造単位[C]の一般式[4]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水素添加物である。X1、X2及びX3の全合計単位量に対する−O−単位の量は、0〜99モル%であり、好ましくは2〜95モル%であり、より好ましくは5〜80モル%であり、最も好ましくは10〜70モル%である。
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[3]で表される構造単位[B]及び一般式[4]表される構造単位[C]の合計との構成モル比が[A]/([B]+[C])=1/99〜100/0を満たし、少なくとも構造単位[A]を含有することが必須である。
ここで、構造単位[A]は、一般式[2]で表されるアルコキシメチルエステル基を有する官能基、即ち露光時に感光剤から発生する酸により分解してカルボン酸を生成する基を含んでおり、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る。カルボン酸が特定のアルコキシメチル基で保護された一般式[2]で表される官能基を有する構造単位[A]は、感光剤から発生する酸に反応してカルボン酸を生成することが可能である。また、構造単位[A]を有する樹脂は、限界解像性に優れると共に、疎密寸法差が小さい。限界解像性とはレジストを用いてパターン形成を行った場合、解像可能な最小パターン寸法を表し、疎密寸法差とは、同じサイズのパターンをパターン間隔が広い孤立パターンと、パターン間隔が狭い密集パターンで解像した際の実際に形成された孤立パターンと密集パターンサイズの寸法差を表す。限界解像性及び疎密寸法差が共に小さいものは、マスクパターンによらず高解像度のパターン形成が可能である。
また、構造単位[B]及び/又は[C]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。構成モル比[A]/([B]+[C])=1/99〜100/0の範囲で限界解像性に優れ疎密寸法差を低減し、更に基板との密着性に優れた開環メタセシス重合体水素添加物が得られる。好ましくは、[A]/([B]+[C])=10/90〜90/10を満たす組成であり、より好ましくは、[A]/([B]+[C])=20/80〜80/20を満たす組成である。
また、これらの開環メタセシス重合体水素添加物は、構造単位[A]、[B]及び/又は[C]それぞれ1種類の構造単位から成るものでもよいが、それぞれの構造単位のいずれかが又は全てが2種以上の構造単位から成るものでもよい。例えば、構造単位[A]が下記一般式[1−1]及び[1−2]
Figure 0005309526
(式中、R32〜R35のうち少なくとも一つが、一般式[2]で表されるアルコキシメチルエステル基を有する官能基であり、その他はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、ハロゲン、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のハロゲン化アルキル基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキルカルボニルオキシ基、炭素数7〜20のアリールカルボニルオキシ基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状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、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニル基、又は炭素数3〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニルアルキル基から選ばれ、j1は0又は1〜3の整数を表す。)
Figure 0005309526
(式中、R36〜R39のうち少なくとも一つが、一般式[2]で表されるアルコキシメチルエステル基を有する官能基であり、その他はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、ハロゲン、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のハロゲン化アルキル基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキルカルボニルオキシ基、炭素数7〜20のアリールカルボニルオキシ基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状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、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニル基、又は炭素数3〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニルアルキル基から選ばれ、j2は0又は1〜3の整数を表す。)
で表される構造単位[A−1−1]及び[A−1−2]と、構造単位[B]が下記一般式[3−1]及び[3−2]
Figure 0005309526
(式中、R40〜R43は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、m1は0又は1〜3の整数を表す。)
Figure 0005309526
(式中、R44〜R47は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、m2は0又は1〜3の整数を表す。)
で表される構造単位[B−3−1]及び[B−3−2]及び/又は構造単位[C]が下記一般式[4−1]及び[4−2]
Figure 0005309526
(式中、R48〜R51は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、Y3及びY4は一方が−(C=O)−であり他方は−CH2−であり、n1は0又は1〜3の整数を表す。)
Figure 0005309526
(式中、R52〜R55は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、Y5及びY6は一方が−(C=O)−であり、他方は−CH2−であり、n2は0又は1〜3の整数を表す。)
で表される構造単位[C−4−1]及び[C−4−2]から成る開環メタセシス重合体水素添加物とすることができる。
本発明の開環メタセシス共重合体水素添加物は、構造単位[A]と[B]及び/又は[C]とに加えて、更に下記一般式[5]
Figure 0005309526
(式中、R19〜R22のうち少なくとも一つが、下記一般式[6]
Figure 0005309526
(式中、鎖線は結合手を示す。W2は単結合、炭素数1〜10の2価の炭化水素基、又は1個の水素原子が−OR23で置換された炭素数1〜10の2価の炭化水素基を示す。R23は水素原子、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数2〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアシル基を示す。R24は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、又は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のハロゲン化アルキル基を示す。)で表されるエステル基を有する官能基であり、その他はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、ハロゲン、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のハロゲン化アルキル基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキルカルボニルオキシ基、炭素数7〜20のアリールカルボニルオキシ基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状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、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニル基、又は炭素数3〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニルアルキル基から選ばれ、X4は−O−又は−CR25 2−(R25は水素原子、又は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表す。)であり、同一でも異なってもよい。rは0又は1〜3の整数を表す。)
で表される構造単位[D]を更に構造単位として有してもよい。
23の炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基としては、例えばメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、1−エチルシクロペンチル、及び1−エチルシクロヘキシル等が挙げられ、炭素数2〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基としては、例えばメトキシメチル、1−エトキシエチル、1−tert−ブトキシエチル、1−シクロヘキシルオキシエチル、1−エトキシプロピル、1−エトキシ−1−メチルエチル、テトラヒドロフラン−2−イル、及びテトラヒドロピラン−2−イル等が挙げられ、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアシル基としては、例えばフォルミル、アセチル、ピバロイル、及びシクロヘキシルカルボニル等が挙げられる。これらR23のうち、水素原子、炭素数1〜6の直鎖状又は分岐状のアルキル基、炭素数2〜7の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、及び炭素数2〜7の直鎖状又は分岐状のアシル基が好ましく、特に水素原子、メチル、エチル、メトキシメチル、1−エトキシエチル、テトラヒドロフラン−2−イル及びアセチルが好ましい。
24において、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状、又は環状のアルキル基としては、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、1−メチルシクロペンチル、1−エ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等が挙げられ、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のハロゲン化アルキル基としては、例えばフルオロメチル、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、トリクロロメチル及びトリブロモメチル等が挙げられる。なお、R24は酸不安定基、即ち露光時に感光剤から発生する酸により分解してカルボン酸を生成する基でもよく、例えば、上記具体例のうち、tert−ブチル、1−メチルシクロペンチル、1−エ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等の三級エステル基が酸不安定基の例として挙げられる。これらR24のうち、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状、又は環状のアルキル基が好ましく、特にメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、1−メチルシクロペンチル、1−エチルシクロペンチルが好ましい。
2において、単結合はW2を介さずエステル基が直接結合することをいう。W2は炭素数1〜10の2価の炭化水素基でもよく、例えばメチレン、ジメチルメチレン、エチリデン、プロピリデン、ブチリデン、エチレン、1−メチルエチレン、2−メチルエチレン、1−エチルエチレン、2−エチルエチレン、1,1−ジメチルエチレン、1,2−ジメチルエチレン、2,2−ジメチルエチレン、1−エチル−2−メチルエチレン、トリメチレン、1−メチルトリメチレン、2−メチルトリメチレン、3−メチルトリメチレン、テトラメチレン、ペンタメチレン、1,1−シクロペンチレン、1,2−シクロペンチレン、1,3−シクロペンチレン、1,1−シクロヘキシレン、1,2−シクロヘキシレン、1,3−シクロヘキシレン、及び1,4−シクロヘキシレン等が挙げられる。これらのうち、メチレン、エチリデン、エチレン、1−メチルエチレン、2−メチルエチレン、トリメチレン、及び2−メチルトリメチレンが好ましい。また、W2は1個の水素原子が−OR23で置換された炭素数1〜10の2価の炭化水素基でもよく、例えば上記炭化水素基上の任意の位置に一つの置換基OR23が存在し炭化水素基上の2箇所に結合手を有するものが挙げられる。最も好ましいW2は単結合である。
19〜R22のうちその他は、それぞれ独立に、水素原子、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、シクロヘキシル又はメンチル等の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、塩素原子、臭素原子、沃素原子又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、トリクロロメチル又はトリブロモメチル等の直鎖状、分岐状又は環状のハロゲン化アルキル基、炭素数1〜20のメトキシ、エトキシ、イソプロポキシ、n−ブトキシ、tert−ブトキシ又はメントキシ等の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基、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−ブトキシエチル又はシクロヘキシルオキシメチル等の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、炭素数2〜20のアセトキシ等の直鎖状、分岐状又は環状のアルキルカルボニルオキシ基、炭素数7〜20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直鎖状、分岐状又は環状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、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、又はシクロヘキシルオキシカルボニル等の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニル基、炭素数3〜20のメトキシカルボニルメチル、2−(メトキシカルボニル)エチル、1−(メトキシカルボニル)エチル、エトキシカルボニルメチル、2−(エトキシカルボニル)エチル、n−プロポ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、n−ブトキシカルボニルメチル、tert−ブトキシカルボニルメチル、又はシクロヘキシルオキシカルボニルメチル等の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニルアルキル基が具体例として挙げられる。これらのうち、水素原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニル基、及び炭素数3〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニルアルキル基が好ましく、より好ましくは水素原子、炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基、炭素数2〜10の直鎖状又は分岐状のアルコキシカルボニル基、及び炭素数3〜10の直鎖状又は分岐状のアルコキシカルボニルアルキル基である。
4は−O−又は−CR25 2−(R25は水素原子、又は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表す。)であり、rが1〜3の場合、各X4は同一でも異なってもよい。R25としては水素原子、又は炭素数1〜10のメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル又はtert−ブチル等の直鎖状又は分岐状のアルキル基が具体例として挙げられる。X4として、好ましくは−O−又は−CH2−であり、より好ましくは全てのX4が−O−又は−CH2−のいずれかである。rとして好ましくは、0又は1である。
一般式[5]の具体例としては、下記化学式[13−1−1]〜[13−4−18]で表される構造単位[D]が挙げられる。
Figure 0005309526
Figure 0005309526
Figure 0005309526
Figure 0005309526
本発明における好ましい実施態様において、一般式[1]で表される構造単位[A]、一般式[3]で表される構造単位[B]及び一般式[4]で表される構造単位[C]の合計と、一般式[5]で表される構造単位[D]の構成モル比([A]+[B]+[C])/[D]は99/1〜20/80であり、構造単位[A]、[B]、[C]に加えて[D]がある一定量存在することが好ましい。ここで構造単位[D]は、露光時の分解性や、現像特性制御、及び熱特性制御や溶剤溶解性等の設計自由度を増すために有用である。好ましくは構成モル比([A]+[B]+[C])/[D]は98/2〜30/70であり、更に好ましくは97/3〜40/60、最も好ましくは95/5〜50/50である。
本発明の開環メタセシス共重合体水素添加物は、構造単位[A]と[B]及び/又は[C]、[D]に加えて、更に下記一般式[7]
Figure 0005309526
(式中、R26〜R29のうち少なくとも一つが、下記一般式[8]
Figure 0005309526
(式中、鎖線は結合手を示す。W3は単結合、炭素数1〜10の2価の炭化水素基、又は1個の水素原子が−OR30で置換された炭素数1〜10の2価の炭化水素基を示す。R30は水素原子、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数2〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアシル基を示す。)で表されるカルボキシル基を有する官能基であり、その他はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、ハロゲン、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のハロゲン化アルキル基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキルカルボニルオキシ基、炭素数7〜20のアリールカルボニルオキシ基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状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、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニル基、又は炭素数3〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニルアルキル基から選ばれ、X5は−O−又は−CR31 2−(R31は水素原子、又は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表す。)であり、同一でも異なってもよい。pは0又は1〜3の整数を表す。)
で表される構造単位[E]を更に構造単位として有していることが、基盤密着性及び現像液への親和性が更に向上するために好ましい。
30は水素原子、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基としては、例えばメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、1−エチルシクロペンチル、及び1−エチルシクロヘキシル等が挙げられ、炭素数2〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基としては、例えばメトキシメチル、1−エトキシエチル、1−tert−ブトキシエチル、1−シクロヘキシルオキシエチル、1−エトキシプロピル、1−エトキシ−1−メチルエチル、テトラヒドロフラン−2−イル、及びテトラヒドロピラン−2−イル等が挙げられ、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアシル基としては、例えばフォルミル、アセチル、ピバロイル、及びシクロヘキシルカルボニル等が挙げられる。これらR30のうち、水素原子、炭素数1〜6の直鎖状又は分岐状のアルキル基、炭素数2〜7の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、及び炭素数2〜7の直鎖状又は分岐状のアシル基が好ましく、特に水素原子、メチル、エチル、メトキシメチル、1−エトキシエチル、テトラヒドロフラン−2−イル及びアセチルが好ましい。
3において、単結合はW3を介さずカルボキシル基が直接結合することをいう。W3は炭素数1〜10の2価の炭化水素基でもよく、例えばメチレン、ジメチルメチレン、エチリデン、プロピリデン、ブチリデン、エチレン、1−メチルエチレン、2−メチルエチレン、1−エチルエチレン、2−エチルエチレン、1,1−ジメチルエチレン、1,2−ジメチルエチレン、2,2−ジメチルエチレン、1−エチル−2−メチルエチレン、トリメチレン、1−メチルトリメチレン、2−メチルトリメチレン、3−メチルトリメチレン、テトラメチレン、ペンタメチレン、1,1−シクロペンチレン、1,2−シクロペンチレン、1,3−シクロペンチレン、1,1−シクロヘキシレン、1,2−シクロヘキシレン、1,3−シクロヘキシレン、及び1,4−シクロヘキシレン等が挙げられる。これらのうち、メチレン、エチリデン、エチレン、1−メチルエチレン、2−メチルエチレン、トリメチレン、及び2−メチルトリメチレンが好ましい。また、W3は1個の水素原子が−OR30で置換された炭素数1〜10の2価の炭化水素基でもよく、例えば上記炭化水素基上の任意の位置に一つの置換基OR30が存在し、炭化水素上の2箇所に結合手を有するものが挙げられる。最も好ましいW3は単結合である。
26〜R29のうちその他は、それぞれ独立に、水素原子、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、シクロヘキシル又はメンチル等の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、塩素原子、臭素原子、沃素原子又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、トリクロロメチル又はトリブロモメチル等の直鎖状、分岐状又は環状のハロゲン化アルキル基、炭素数1〜20のメトキシ、エトキシ、イソプロポキシ、n−ブトキシ、tert−ブトキシ又はメントキシ等の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基、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−ブトキシエチル又はメトキシメントール等の、又はメチルグルコース等のアルコキシ糖類を含む直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、炭素数2〜20のアセトキシ等の直鎖状、分岐状又は環状のアルキルカルボニルオキシ基、炭素数7〜20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直鎖状、分岐状又は環状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、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、又はシクロヘキシルオキシカルボニル等の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニル基、炭素数3〜20のメトキシカルボニルメチル、2−(メトキシカルボニル)エチル、1−(メトキシカルボニル)エチル、エトキシカルボニルメチル、2−(エトキシカルボニル)エチル、n−プロポ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、n−ブトキシカルボニルメチル、tert−ブトキシカルボニルメチル、又はシクロヘキシルオキシカルボニルメチル等の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニルアルキル基が具体例として挙げられる。これらのうち、水素原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニル基、及び炭素数3〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニルアルキル基が好ましく、より好ましくは水素原子、炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基、炭素数2〜10の直鎖状又は分岐状のアルコキシカルボニル基、及び炭素数3〜10の直鎖状又は分岐状のアルコキシカルボニルアルキル基である。
5は−O−又は−CR31 2−(R31は水素原子又は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表す。)であり、pが1〜3の場合、各X5は同一でも異なってもよい。R31としては水素原子、又は炭素数1〜10のメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル又はtert−ブチル等の直鎖状又は分岐状のアルキル基が具体例として挙げられる。X5として、好ましくは−O−又は−CH2−であり、より好ましくは全てのX5が−O−又は−CH2−のいずれかである。pとして好ましくは、0又は1である。
一般式[7]の具体例としては、下記化学式[14−1−1]〜[14−4−16]で表される構造単位[E]が挙げられる。
Figure 0005309526
Figure 0005309526
Figure 0005309526
Figure 0005309526
本発明における好ましい実施態様において、一般式[1]で表される構造単位[A]、一般式[3]で表される構造単位[B]及び一般式[4]で表される構造単位[C]の合計と、一般式[7]で表される構造単位[E]との構成モル比([A]+[B]+[C])/[E]は99/1〜20/80であり、構造単位[A]、[B]、[C]に加えて構造単位[E]がある一定量存在することが好ましい。好ましくは構成モル比([A]+[B]+[C])/[E]は98/2〜30/70であり、更に好ましくは97/3〜40/60、最も好ましくは95/5〜50/50である。
又は、一般式[1]で表される構造単位[A]、一般式[3]で表される構造単位[B]及び一般式[4]で表される構造単位[C]、及び一般式[5]で表される構造単位[D]の合計と、一般式[7]で表される構造単位[E]との構成モル比([A]+[B]+[C]+[D])/[E]は99/1〜20/80であり、構造単位[A]、[B]、[C]、[D]に加えて構造単位[E]がある一定量存在することが好ましい。好ましくは構成モル比([A]+[B]+[C]+[D])/[E]は98/2〜30/70であり、更に好ましくは97/3〜40/60、最も好ましくは95/5〜50/50である。
ここで、構造単位[E]は、シリコン基板のような被処理基板との密着性を極めて高め、更に現像液との親和性を向上させる。
本発明の開環メタセシス重合体水素添加物は、構造単位[A]と[B]及び/又は[C]、又は構造単位[A]と[B]及び/又は[C]及び[D]、又は構造単位[A]と[B]及び/又は[C]及び[E]、又は構造単位[A]と[B]及び/又は[C]、[D]及び[E]に加えて、下記一般式[15]
Figure 0005309526

(式中、R56〜R59は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、ハロゲン、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のハロゲン化アルキル基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、水酸基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のヒドロキシアルキル基、シアノ基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のシアノアルキル基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキルカルボニルオキシ基、炭素数3〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキルカルボニルオキシアルキル基、炭素数7〜20のアリールカルボニルオキシ基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキルスルホニルオキシ基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキルスルホニルオキシアルキル基、炭素数6〜20のアリールスルホニルオキシ基から選ばれ、X6は−O−又は−CR60 2−(R60は水素原子、又は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表す。)であり、同一でも異なってもよい。vは0又は1〜3の整数を表す。)
で表される構造単位[F]を更に構造単位として有してもよい。
本発明の開環メタセシス重合体水素添加物において、一般式[1]で表される構造単位[A]と一般式[3]で表される構造単位[B]及び/又は一般式[4]で表される構造単位[C]の構成モル比が[A]/([B]+[C])=1/99〜100/0を満たし、構造単位[A]がある一定量存在することが必須である。ここで、一般式[2]で表されるカルボン酸が特定のアルコキシメチル基で保護された官能基を有する構造単位[A]は、感光剤から発生する酸の存在下、カルボン酸を生成することが可能であり、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る。アルコキシメチル基の種類によっては酸触媒脱離反応が進行しない構造もあるが、レジスト膜中に微量存在する水分等の求核剤の作用により分解(水の場合には加水分解反応)し、カルボン酸を生成し得る。カルボン酸の保護基としては、一般に三級アルキル基が広く使用されているが、本発明の特定のアルコキシメチル基を保護基に使用した場合、三級アルキル基の場合に比べて、限界解像性が向上し、疎密寸法差が低減することが判った。アルコキシメチル基の酸素官能基が酸の拡散を抑制する効果を発揮するものと考えられる。
一方、2つの酸素原子間のアルキレン基がメチレン基でない場合、例えば、下記式[16]で表されるエトキシエチルエステル基又は下記式[17]で表されるテトラヒドロピラニルエステル基等のアルコキシアルキルエステル基については、限界解像性の向上や疎密寸法差の低減が認められなかった。これは、2つの酸素原子に結合する炭素に隣接する炭素原子上に水素原子(β水素)が存在するため、酸触媒脱離反応が非常に容易に進行し、酸の拡散を充分に抑制することができないためと考えられる。
Figure 0005309526
(式中、鎖線は結合手を表す。)
Figure 0005309526
(式中、鎖線は結合手を表す。)
本発明の開環メタセシス重合体水素添加物は、構造単位[A]を含むことにより露光後の溶解速度が向上して現像が良好となり、限界解像性が向上し疎密寸法差が低減される。また、構造単位[B]及び/又は[C]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り、構造単位[B]及び/又は[C]を含むことにより被処理基板との密着性が高まり、解像性も良好となる。
また、構造単位[A]と[B]及び/又は[C]に加えて更に構造単位[D]を含むと、構造単位[A]に含まれるアルコキシメチルエステル基とは反応性の異なるエステル基を含むことより、露光時の分解性や現像特性制御、及び熱特性制御や溶剤溶解性の観点で設計の自由度が増すため有用である。この場合の好ましい構造単位の構成モル比([A]+[B]+[C])/[D]は99/1〜20/80の範囲である。
また、一般式[7]で表される構造単位[E]はカルボキシル基を含んでおり、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、及び溶剤への溶解性を改善することができる。更に、構造単位[A]、[B]及び/又は[C]に加えて構造単位[E]の構造単位の構成モル比([A]+[B]+[C])/[E]、又は、構造単位[A]、[B]及び/又は[C]に加えて構造単位[D]と構造単位[E]の構造単位の構成モル比([A]+[B]+[C]+[D])/[E]が99/1〜20/80の範囲にあると、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ために好ましい。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。即ち、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、又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。
また特に、構造単位[A]の一般式[1]のX1、構造単位[B]の一般式[3]のX2、及び/又は構造単位[C]の一般式[4]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水素添加物は、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エ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更に向上させる効果がある。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(又は現像剤)に対する現像性も向上する。
本発明の開環メタセシス重合体水素添加物は、一般式[1]で表される構造単位[A]、一般式[3]で表される構造単位[B]及び/又は一般式[4]で表される構造単位[C]、一般式[5]で表される構造単位[D]、及び必要に応じて一般式[7]で表される構造単位[E]、更に必要に応じて一般式[15]で表される構造単位[F]のそれぞれに対応する環状オレフィン単量体を開環メタセシス触媒で重合し、水素添加触媒のもとに水素添加することにより得られる。
構造単位[A]の一般式[1]に対応する環状オレフィン単量体とは、下記一般式[18]の構造を有する環状オレフィン単量体であり、構造単位[B]の一般式[3]、及び構造単位[C]の一般式[4]に対応する環状オレフィン単量体とは、それぞれ下記一般式[19],[20]の構造を有する環状オレフィン単量体であり、構造単位[D]の一般式[5]に対応する環状オレフィン単量体とは、下記一般式[21]の構造を有する環状オレフィン単量体であり、一般式[15]で表される構造単位[F]に対応する環状オレフィン単量体とは、下記一般式[22]の構造を有する環状オレフィン単量体である。
Figure 0005309526

(式中R1〜R4、X1、jは前記一般式[1]の定義と同じ。)
Figure 0005309526

(式中R8〜R11、X2、mは前記一般式[3]の定義と同じ。)
Figure 0005309526
(式中R13〜R16、X3、Y1、Y2、nは前記一般式[4]の定義と同じ。)
Figure 0005309526
(式中R19〜R22、X4、rは前記一般式[5]の定義と同じ。)
Figure 0005309526
(式中R56〜R59、X6、vは前記一般式[15]の定義と同じ。)
本発明の開環メタセシス重合体水素添加物を製造する方法は特に限定されない。重合反応においては、前記環状オレフィン単量体を開環メタセシス重合できる触媒であれば特に限定されず、水添反応も、開環メタセシス重合反応により得られる重合体を水素添加できる触媒であれば特に制限されない。本発明の開環メタセシス重合体水素添加物は、前記環状オレフィン単量体を開環メタセシス重合触媒により得られた開環メタセシス重合体を、水素圧下、水素添加触媒を用いて溶媒中水素添加することにより得られる。例えば特開2001−354756号公報に記載の方法等により重合、水添反応を行うことができる。
本発明の開環メタセシス重合体の製造に使用される開環メタセシス重合触媒としては、開環メタセシス重合を行うことができる触媒であれば限定されず、公知の開環メタセシス重合触媒を使用することができる。公知の開環メタセシス重合触媒として、例えば、有機遷移金属錯体による開環メタセシス触媒系、有機遷移金属錯体と助触媒としてのルイス酸との組合せによる開環メタセシス触媒系、遷移金属ハロゲン化物と助触媒としての同様なルイス酸との組合せによる開環メタセシス触媒系等が挙げられる。
本発明の開環メタセシス重合体の主鎖二重結合部分を水素添加する反応には、公知の水素添加触媒を使用することができる。公知の不均一系触媒ではパラジウム、白金、ニッケル、ロジウム、ルテニウム等の金属をカーボン、シリカ、アルミナ、チタニア、マグネシア、ケイソウ土、合成ゼオライト等の担体に担持させた担持型金属触媒、また均一系触媒では、ナフテン酸ニッケル/トリエチルアルミニウム、ニッケルアセチルアセトナート/トリイソブチルアルミニウム、オクテン酸コバルト/n−ブチルリチウム、チタノセンジクロリド/ジエチルアルミニウムクロリド、酢酸ロジウム、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、クロロトリス(トリフェニルホスフィン)ロジウム、ジヒドリドテトラキス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム等が挙げられる。
本発明の開環メタセシス重合体水素添加物は、開環メタセシス重合体の主鎖二重結合に水素添加できる触媒の存在下で、水素を好ましくは80〜100質量%、より好ましくは90〜100質量%の割合で添加することで得ることができる。
本発明の開環メタセシス重合体水素添加物は、重量平均分子量Mwと数平均分子量Mnとの比、即ち分子量分布(Mw/Mn)が1.0〜5.0であることが好ましい。本発明の開環メタセシス重合体水素添加物の分子量は、通常、重量平均分子量Mwが2,000〜200,000である。好ましくは3,000〜100,000であり、より好ましくは5,000〜50,000である。なお、本明細書において記載する数平均分子量及び重量平均分子量は、本発明の開環メタセシス重合体水素添加物を溶解できる溶媒及び分離することができるカラムを適宜選択して使用して、ポリスチレン換算でのゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって測定することができる。
また、開環メタセシス重合体水素添加物において、一般式[2]におけるアルコキシメチルエステル基を有する官能基及び/又は一般式[6]におけるエステル基を有する官能基の少なくとも一部を分解させてカルボン酸に変換させることにより、一般式[1]で表される構造単位[A]と一般式[3]表される構造単位[B]及び/又は一般式[4]で表される構造単位[C]、一般式[5]で表される構造単位[D]、及び必要に応じて一般式[7]で表される構造単位[E]、更に必要に応じて一般式[15]で表される構造単位[F]から構成され、更に、構造単位[A]を表す一般式[1]のX1、構造単位[B]を表す一般式[3]のX2、及び一般式[4]のX3のうち少なくとも1つが−O−であり、その構成モル比が[A]/([B]+[C])=1/99〜100/0を満たす開環メタセシス重合体水素添加物を製造することができる。
一般式[2]におけるアルコキシメチルエステル基を有する官能基及び/又は一般式[6]におけるエステル基を有する官能基の少なくとも一部を分解させてカルボン酸に変換させる方法としては通常の方法が適用でき、具体的には塩基性条件下での加水分解などの分解反応、酸性条件下での加水分解などの分解反応、中性条件下での加水分解、及び酸分解などが例示できるが、これらに限定されるものではない。
本発明の開環メタセシス重合体水素添加物は、少なくとも一般式[1]で表される構造単位[A]を有し、一般式[1]中のR1〜R4のうち少なくとも一つが一般式[2]で表されるアルコキシメチルエステル基を有する官能基である。このアルコキシメチルエステル基は、感光剤から発生する酸により容易にアルカリ溶解性基であるカルボン酸に分解するためレジスト材料として使用した際に優れた解像性を示す。一般式[2]で表されるアルコキシメチルエステル基を有する開環メタセシス重合体水素添加物は、一般式[18]の構造を有し、式中R1〜R4のうち少なくとも一つが一般式[2]で表されるアルコキシメチルエステル基を有する環状オレフィン単量体を開環メタセシス触媒で重合し、水素添加触媒のもとに水素添加して得られる。また、一般式[21]の構造を有し、式中、R19〜R22のうち少なくとも一つが一般式[6]で表されるアルコキシメチルエステル基以外のエステル基を有する環状オレフィン単量体を開環メタセシス触媒で重合し、水素添加触媒のもとに水素添加し、更に前記記載の方法によりエステル基の少なくとも一部をカルボン酸に分解させた後、カルボン酸をアルコキシメチルエステル基に変換することによっても得られる。
カルボン酸をアルコキシメチルエステル基に変換する方法としては通常の方法が適用でき、具体的にはアルコ−ル類との脱水縮合反応によるエステル化、オルト−アルキル化剤によるエステル化、有機塩基性化合物を用いたハロゲン化物との間での縮合反応によるエステル化、及びカルボン酸の金属塩をハロゲン化物と接触させエステル化する方法などが例示できるが、これらに限定されるものではない。
本発明の特定の構造を有する開環メタセシス重合体水素添加物をベース樹脂として含有するレジスト材料は、ポジ型レジスト材料、特に化学増幅ポジ型レジスト材料として好適であり、これらのレジスト材料は、ベース樹脂としての上記開環メタセシス重合体水素添加物の他に、高エネルギー線もしくは電子線に感応して酸を発生する化合物(以下、酸発生剤)と有機溶剤とを含む。
本発明で使用される酸発生剤としては、
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
等が挙げられる。
Figure 0005309526
(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、オキソアルキル基又はオキソアルケニル基、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とはこれらが結合する硫黄原子と共に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 0005309526
(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 0005309526
(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 0005309526
(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は互いに結合してこれらが結合する炭素原子と共に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 0005309526

(式中、R101a、R101bは上記と同じである。)
Figure 0005309526
(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、アルケニル基又は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、ジフェニルジスルホン、ジシクロヘキシルジスルホン等のジスルホン誘導体、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。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0.1〜15部、より好ましくは0.5〜8部である。0.1部より少ないと感度が悪い場合があり、15部より多いと透明性が低くなり解像性が低下する場合がある。
本発明で使用される有機溶剤としては、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−2−n−アミ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−プロパノールの他、安全溶剤であるプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート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。
本発明のレジスト材料には、本発明の特徴である特定の構造を有する開環メタセシス重合体水素添加物とは別の高分子化合物を添加することができる。
該高分子化合物の具体的な例としては下記式(R1)及び/又は下記式(R2)で示される重量平均分子量1,000〜500,000、好ましくは5,000〜100,000のものを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
Figure 0005309526
(式中、R001は水素原子、メチル基又はCH2CO2003を示す。R002は水素原子、メチル基又はCO2003を示す。R003は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。R004は水素原子又は炭素数1〜15のカルボキシ基又は水酸基を含有する1価の炭化水素基を示す。R005〜R008の少なくとも1個は炭素数1〜15のカルボキシ基又は水酸基を含有する1価の炭化水素基を示し、残りはそれぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。R005〜R008(例えばR005とR006、R006とR007)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いてもよく、その場合には環の形成に関与するR005〜R008の少なくとも1個は炭素数1〜15のカルボキシ基又は水酸基を含有する2価の炭化水素基を示し、残りはそれぞれ独立に単結合又は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基を示す。R009は炭素数3〜15の−CO2−部分構造を含有する1価の炭化水素基を示す。R010〜R013の少なくとも1個は炭素数2〜15の−CO2−部分構造を含有する1価の炭化水素基を示し、残りはそれぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。R010〜R013(例えばR010とR0011、R0011とR0012)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いてもよく、その場合には環の形成に関与するR010〜R013の少なくとも1個は炭素数1〜15の−CO2−部分構造を含有する2価の炭化水素基を示し、残りはそれぞれ独立に単結合又は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基を示す。R014は炭素数7〜15の多環式炭化水素基又は多環式炭化水素基を含有するアルキル基を示す。R015は酸不安定基を示す。R016は水素原子又はメチル基を示す。R017は炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。XはCH2又は酸素原子を示す。k’は0又は1である。a1’、a2’、a3’、b1’、b2’、b3’、c1’、c2’、c3’、d1’、d2’、d3’、e’は0以上1未満の数であり、a1’+a2’+a3’+b1’+b2’+b3’+c1’+c2’+c3’+d1’+d2’+d3’+e’=1を満足する。f’、g’、h’、i’、j’は0以上1未満の数であり、f’+g’+h’+i’+j’=1を満足する。)
特定の構造を有する開環メタセシス重合体水素添加物と別の高分子化合物との配合比率は、100:0〜10:90、特に100:0〜20:80の質量比の範囲内にあることが好ましい。特定の構造を有する開環メタセシス重合体水素添加物の配合比がこれより少ないと、レジスト材料として好ましい性能が得られないことがある。上記の配合比率を適宜変えることにより、レジスト材料の性能を調整することができる。
なお、上記高分子化合物は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。
本発明のレジスト材料には、更に溶解制御剤を添加することができる。溶解制御剤としては、平均分子量が100〜1,000、好ましくは150〜800で、かつ分子内にフェノール性水酸基を2つ以上有する化合物の該フェノール性水酸基の水素原子を酸不安定基により全体として平均0〜100モル%の割合で置換した化合物又は分子内にカルボキシ基を有する化合物の該カルボキシ基の水素原子を酸不安定基により全体として平均50〜100モル%の割合で置換した化合物を配合する。
なお、フェノール性水酸基の水素原子の酸不安定基による置換率は、平均でフェノール性水酸基全体の0モル%以上、好ましくは30モル%以上であり、その上限は100モル%、より好ましくは80モル%である。カルボキシ基の水素原子の酸不安定基による置換率は、平均でカルボキシ基全体の50モル%以上、好ましくは70モル%以上であり、その上限は100モル%である。
この場合、かかるフェノール性水酸基を2つ以上有する化合物又はカルボキシ基を有する化合物としては、下記式(D1)〜(D14)で示されるものが好ましい。
Figure 0005309526
(但し、式中R201、R202はそれぞれ水素原子、又は炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状のアルキル基又はアルケニル基を示す。R203は水素原子、又は炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状のアルキル基又はアルケニル基、あるいは−(R207hCOOHを示す。R204は−(CH2i−(i=2〜10)、炭素数6〜10のアリーレン基、カルボニル基、スルホニル基、酸素原子又は硫黄原子を示す。R205は炭素数1〜10のアルキレン基、炭素数6〜10のアリーレン基、カルボニル基、スルホニル基、酸素原子又は硫黄原子を示す。R206は水素原子、炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状のアルキル基、アルケニル基、又はそれぞれ水酸基で置換されたフェニル基又はナフチル基を示す。R207は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。R208は水素原子又は水酸基を示す。jは0〜5の整数である。u、hは0又は1である。s、t、s’、t’、s’’、t’’はそれぞれs+t=8、s’+t’=5、s’’+t’’=4を満足し、かつ各フェニル骨格中に少なくとも1つの水酸基を有するような数である。αは式(D8)、(D9)の化合物の分子量を100〜1,000とする数である。)
上記式中R201、R202としては、例えば水素原子、メチル基、エチル基、ブチル基、プロピル基、エチニル基、シクロヘキシル基、R203としては、例えばR201、R202と同様なもの、あるいは−COOH、−CH2COOH、R204としては、例えばエチレン基、フェニレン基、カルボニル基、スルホニル基、酸素原子、硫黄原子等、R205としては、例えばメチレン基、あるいはR204と同様なもの、R206としては例えば水素原子、メチル基、エチル基、ブチル基、プロピル基、エチニル基、シクロヘキシル基、それぞれ水酸基で置換されたフェニル基、ナフチル基等が挙げられる。
上記したR015の酸不安定基や溶解制御剤の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の三級アルキル基、各アルキル基の炭素数がそれぞれ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 0005309526
(式中、RL01、RL02は水素原子又は炭素数1〜18の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。RL03は炭素数1〜18の酸素原子等のヘテロ原子を有してもよい1価の炭化水素基を示す。RL01とRL02、RL01とRL03、RL02とRL03とは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環の形成に関与するRL01、RL02、RL03はそれぞれ炭素数1〜18の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。RL04は炭素数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又は上記一般式(L1)で示される基を示す。RL05は炭素数1〜8のヘテロ原子を含んでもよい1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す。RL06は炭素数1〜8のヘテロ原子を含んでもよい1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す。RL07〜RL16はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜15のヘテロ原子を含んでもよい1価の炭化水素基を示す。RL07〜RL16は互いに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のヘテロ原子を含んでもよい2価の炭化水素基を示す。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、二重結合を形成してもよい(例えば、RL07とRL09、RL09とRL15、RL13とRL15等)。yは0〜6の整数である。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。)
上記溶解制御剤の配合量は、ベース樹脂100部に対し、0〜50部、好ましくは0〜40部、より好ましくは0〜30部であり、単独又は2種以上を混合して使用できる。配合量が50部を超えるとパターンの膜減りが生じ、解像度が低下する場合がある。
なお、上記のような溶解制御剤は、フェノール性水酸基又はカルボキシ基を有する化合物に対し、有機化学的処方を用いて酸不安定基を導入することにより合成される。
更に、本発明のレジスト材料には、塩基性化合物を配合することができる。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。
具体的には、第一級の脂肪族アミン類として、アンモニア、メチルアミン、エチルアミン、n−プロピルアミン、イソプロピルアミン、n−ブチルアミン、イソブチルアミン、sec−ブチルアミン、tert−ブチルアミン、ペンチルアミン、tert−アミルアミン、シクロペンチルアミン、ヘキシルアミン、シクロヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、セチルアミン、メチレンジアミン、エチレンジアミン、テトラエチレンペンタミン等が例示され、第二級の脂肪族アミン類として、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジ−n−ブチルアミン、ジイソブチルアミン、ジ−sec−ブチルアミン、ジペンチルアミン、ジシクロペンチルアミン、ジヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、ジヘプチルアミン、ジオクチルアミン、ジノニルアミン、ジデシルアミン、ジドデシルアミン、ジセチルアミン、N,N−ジメチルメチレンジアミン、N,N−ジメチルエチレンジアミン、N,N−ジメチルテトラエチレンペンタミン等が例示され、第三級の脂肪族アミン類として、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリイソプロピルアミン、トリ−n−ブチルアミン、トリイソブチルアミン、トリ−sec−ブチルアミン、トリペンチルアミン、トリシクロペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリシクロヘキシルアミン、トリヘプチルアミン、トリオクチルアミン、トリノニルアミン、トリデシルアミン、トリドデシルアミン、トリセチルアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルメチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルテトラエチレンペンタミン等が例示される。
また、混成アミン類としては、例えばジメチルエチルアミン、メチルエチルプロピルアミン、ベンジルアミン、フェネチルアミン、ベンジルジメチルアミン等が例示される。芳香族アミン類及び複素環アミン類の具体例としては、アニリン誘導体(例えばアニリン、N−メチルアニリン、N−エチルアニリン、N−プロピルアニリン、N,N−ジメチルアニリン、2−メチルアニリン、3−メチルアニリン、4−メチルアニリン、エチルアニリン、プロピルアニリン、トリメチルアニリン、2−ニトロアニリン、3−ニトロアニリン、4−ニトロアニリン、2,4−ジニトロアニリン、2,6−ジニトロアニリン、3,5−ジニトロアニリン、N,N−ジメチルトルイジン等)、ジフェニル(p−トリル)アミン、メチルジフェニルアミン、トリフェニルアミン、フェニレンジアミン、ナフチルアミン、ジアミノナフタレン、ピロール誘導体(例えばピロール、2H−ピロール、1−メチルピロール、2,4−ジメチルピロール、2,5−ジメチルピロール、N−メチルピロール等)、オキサゾール誘導体(例えばオキサゾール、イソオキサゾール等)、チアゾール誘導体(例えばチアゾール、イソチアゾール等)、イミダゾール誘導体(例えばイミダゾール、4−メチルイミダゾール、4−メチル−2−フェニルイミダゾール等)、ピラゾール誘導体、フラザン誘導体、ピロリン誘導体(例えばピロリン、2−メチル−1−ピロリン等)、ピロリジン誘導体(例えばピロリジン、N−メチルピロリジン、ピロリジノン、N−メチルピロリドン等)、イミダゾリン誘導体、イミダゾリジン誘導体、ピリジン誘導体(例えばピリジン、メチルピリジン、エチルピリジン、プロピルピリジン、ブチルピリジン、4−(1−ブチルペンチル)ピリジン、ジメチルピリジン、トリメチルピリジン、トリエチルピリジン、フェニルピリジン、3−メチル−2−フェニルピリジン、4−tert−ブチルピリジン、ジフェニルピリジン、ベンジルピリジン、メトキシピリジン、ブトキシピリジン、ジメトキシピリジン、1−メチル−2−ピリドン、4−ピロリジノピリジン、1−メチル−4−フェニルピリジン、2−(1−エチルプロピル)ピリジン、アミノピリジン、ジメチルアミノピリジン等)、ピリダジン誘導体、ピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾリジン誘導体、ピペリジン誘導体、ピペラジン誘導体、モルホリン誘導体、インドール誘導体、イソインドール誘導体、1H−インダゾール誘導体、インドリン誘導体、キノリン誘導体(例えばキノリン、3−キノリンカルボニトリル等)、イソキノリン誘導体、シンノリン誘導体、キナゾリン誘導体、キノキサリン誘導体、フタラジン誘導体、プリン誘導体、プテリジン誘導体、カルバゾール誘導体、フェナントリジン誘導体、アクリジン誘導体、フェナジン誘導体、1,10−フェナントロリン誘導体、アデニン誘導体、アデノシン誘導体、グアニン誘導体、グアノシン誘導体、ウラシル誘導体、ウリジン誘導体等が例示される。
更に、カルボキシ基を有する含窒素化合物としては、例えばアミノ安息香酸、インドールカルボン酸、アミノ酸誘導体(例えばニコチン酸、アラニン、アルギニン、アスパラギン酸、グルタミン酸、グリシン、ヒスチジン、イソロイシン、グリシルロイシン、ロイシン、メチオニン、フェニルアラニン、スレオニン、リジン、3−アミノピラジン−2−カルボン酸、メトキシアラニン)等が例示され、スルホニル基を有する含窒素化合物として3−ピリジンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸ピリジニウム等が例示され、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としては、2−ヒドロキシピリジン、アミノクレゾール、2,4−キノリンジオール、3−インドールメタノールヒドレート、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N−エチルジエタノールアミン、N,N−ジエチルエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、2,2’−イミノジエタノール、2−アミノエタノ−ル、3−アミノ−1−プロパノール、4−アミノ−1−ブタノール、4−(2−ヒドロキシエチル)モルホリン、2−(2−ヒドロキシエチル)ピリジン、1−(2−ヒドロキシエチル)ピペラジン、1−[2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチル]ピペラジン、ピペリジンエタノール、1−(2−ヒドロキシエチル)ピロリジン、1−(2−ヒドロキシエチル)−2−ピロリジノン、3−ピペリジノ−1,2−プロパンジオール、3−ピロリジノ−1,2−プロパンジオール、8−ヒドロキシユロリジン、3−クイヌクリジノール、3−トロパノール、1−メチル−2−ピロリジンエタノール、1−アジリジンエタノール、N−(2−ヒドロキシエチル)フタルイミド、N−(2−ヒドロキシエチル)イソニコチンアミド等が例示される。アミド誘導体としては、ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、プロピオンアミド、ベンズアミド等が例示される。イミド誘導体としては、フタルイミド、サクシンイミド、マレイミド等が例示される。
更に、下記一般式(B1)で示される塩基性化合物から選ばれる1種又は2種以上を配合することもできる。
N(X)n(Y)3-n (B1)
(式中、n=1、2又は3である。Yは各々独立に水素原子又は直鎖状、分岐状又は環状の炭素数1〜20のアルキル基を示し、ヒドロキシ基又はエーテルを含んでもよい。Xは各々独立に下記一般式(X1)〜(X3)で表される基を示し、2個又は3個のXが結合して環を形成しても良い。)
Figure 0005309526
(式中R300、R302、R305は炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。R301、R304は水素原子、又は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基を示し、ヒドロキシ基、エーテル、エステル又はラクトン環を1個又は複数個含んでいても良い。R303は単結合又は炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。)
上記一般式(B1)で表される化合物として具体的には、トリス(2−メトキシメトキシエチル)アミン、トリス{2−(2−メトキシエトキシ)エチル}アミン、トリス{2−(2−メトキシエトキシメトキシ)エチル}アミン、トリス{2−(1−メトキシエトキシ)エチル}アミン、トリス{2−(1−エトキシエトキシ)エチル}アミン、トリス{2−(1−エトキシプロポキシ)エチル}アミン、トリス[2−{2−(2−ヒドロキシエトキシ)エトキシ}エチル]アミン、4,7,13,16,21,24−ヘキサオキサ−1,10−ジアザビシクロ[8.8.8]ヘキサコサン、4,7,13,18−テトラオキサ−1,10−ジアザビシクロ[8.5.5]エイコサン、1,4,10,13−テトラオキサ−7,16−ジアザビシクロオクタデカン、1−アザ−12−クラウン−4、1−アザ−15−クラウン−5、1−アザ−18−クラウン−6、トリス(2−フォルミルオキシエチル)アミン、トリス(2−ホルミルオキシエチル)アミン、トリス(2−アセトキシエチル)アミン、トリス(2−プロピオニルオキシエチル)アミン、トリス(2−ブチリルオキシエチル)アミン、トリス(2−イソブチリルオキシエチル)アミン、トリス(2−バレリルオキシエチル)アミン、トリス(2−ピバロイルオキシキシエチル)アミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−(アセトキシアセトキシ)エチルアミン、トリス(2−メトキシカルボニルオキシエチル)アミン、トリス(2−tert−ブトキシカルボニルオキシエチル)アミン、トリス[2−(2−オキソプロポキシ)エチル]アミン、トリス[2−(メトキシカルボニルメチル)オキシエチル]アミン、トリス[2−(tert−ブトキシカルボニルメチルオキシ)エチル]アミン、トリス[2−(シクロヘキシルオキシカルボニルメチルオキシ)エチル]アミン、トリス(2−メトキシカルボニルエチル)アミン、トリス(2−エトキシカルボニルエチル)アミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−(メトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−(メトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−(エトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−(エトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−(2−メトキシエトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−(2−メトキシエトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−(2−ヒドロキシエトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−(2−アセトキシエトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−[(メトキシカルボニル)メトキシカルボニル]エチルアミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−[(メトキシカルボニル)メトキシカルボニル]エチルアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−(2−オキソプロポキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−(2−オキソプロポキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−(テトラヒドロフルフリルオキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−(テトラヒドロフルフリルオキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−[(2−オキソテトラヒドロフラン−3−イル)オキシカルボニル]エチルアミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−[(2−オキソテトラヒドロフラン−3−イル)オキシカルボニル]エチルアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−(4−ヒドロキシブトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−ホルミルオキシエチル)2−(4−ホルミルオキシブトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−ホルミルオキシエチル)2−(2−ホルミルオキシエトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−メトキシエチル)2−(メトキシカルボニル)エチルアミン、N−(2−ヒドロキシエチル)ビス[2−(メトキシカルボニル)エチル]アミン、N−(2−アセトキシエチル)ビス[2−(メトキシカルボニル)エチル]アミン、N−(2−ヒドロキシエチル)ビス[2−(エトキシカルボニル)エチル]アミン、N−(2−アセトキシエチル)ビス[2−(エトキシカルボニル)エチル]アミン、N−(3−ヒドロキシ−1−プロピル)ビス[2−(メトキシカルボニル)エチル]アミン、N−(3−アセトキシ−1−プロピル)ビス[2−(メトキシカルボニル)エチル]アミン、N−(2−メトキシエチル)ビス[2−(メトキシカルボニル)エチル]アミン、N−ブチルビス[2−(メトキシカルボニル)エチル]アミン、N−ブチルビス[2−(2−メトキシエトキシカルボニル)エチル]アミン、N−メチルビス(2−アセトキシエチル)アミン、N−エチルビス(2−アセトキシエチル)アミン、N−メチルビス(2−ピバロイルオキシキシエチル)アミン、N−エチルビス[2−(メトキシカルボニルオキシ)エチル]アミン、N−エチルビス[2−(tert−ブトキシカルボニルオキシ)エチル]アミン、トリス(メトキシカルボニルメチル)アミン、トリス(エトキシカルボニルメチル)アミン、N−ブチルビス(メトキシカルボニルメチル)アミン、N−ヘキシルビス(メトキシカルボニルメチル)アミン、β−(ジエチルアミノ)−δ−バレロラクトン等が例示できる。
上記塩基性化合物の配合量は、酸発生剤1部に対して0.001〜10部、好ましくは0.01〜1部である。配合量が0.001部未満であると添加剤としての効果が十分に得られない場合があり、10部を超えると解像度や感度が低下する場合がある。
更に、本発明のレジスト材料には、分子内に≡C−COOHで示される基を有する化合物を配合することができる。分子内に≡C−COOHで示される基を有する化合物としては、例えば下記I群及びII群から選ばれる1種又は2種以上の化合物を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。本成分の配合により、レジストのPED安定性が向上し、窒化膜基板上でのエッジラフネスが改善されるのである。
[I群]
下記一般式(A1)〜(A10)で示される化合物のフェノール性水酸基の水素原子の一部又は全部を−R401−COOH(R401は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキレン基)により置換してなり、かつ分子中のフェノール性水酸基(C)と≡C−COOHで示される基(D)とのモル比率がC/(C+D)=0.1〜1.0である化合物。
Figure 0005309526
(但し、式中R408は水素原子又はメチル基を示す。R402、R403はそれぞれ水素原子又は炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状のアルキル基又はアルケニル基を示す。R404は水素原子又は炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状のアルキル基又はアルケニル基、あるいは−(R409h−COOR’基(R’は水素原子又は−R409−COOH)を示す。R405は−(CH2i−(i=2〜10)、炭素数6〜10のアリーレン基、カルボニル基、スルホニル基、酸素原子又は硫黄原子を示す。R406は炭素数1〜10のアルキレン基、炭素数6〜10のアリーレン基、カルボニル基、スルホニル基、酸素原子又は硫黄原子を示す。R407は水素原子又は炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状のアルキル基、アルケニル基、それぞれ水酸基で置換されたフェニル基又はナフチル基を示す。R409は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。R410は水素原子又は炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状のアルキル基又はアルケニル基又は−R411−COOH基を示す。R411は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。jは0〜5の整数である。u、hは0又は1である。s1、t1、s2、t2、s3、t3、s4、t4はそれぞれs1+t1=8、s2+t2=5、s3+t3=4、s4+t4=6を満足し、かつ各フェニル骨格中に少なくとも1つの水酸基を有するような数である。κは式(A6)の化合物を重量平均分子量1,000〜5,000とする数である。λは式(A7)の化合物を重量平均分子量1,000〜10,000とする数である。)
[II群]
下記一般式(A11)〜(A15)で示される化合物。
Figure 0005309526
(R402、R403、R411は上記と同様の意味を示す。R412は水素原子又は水酸基を示す。s5、t5は、s5≧0、t5≧0で、s5+t5=5を満足する数である。h’は0又は1である。)
本成分として、具体的には下記一般式(AI−1)〜(AI−14)及び(AII−1)〜(AI−10)で示される化合物を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
Figure 0005309526
(R’’は水素原子又はCH2COOH基を示し、各化合物においてR’’の10〜100モル%はCH2COOH基である。α、κは上記と同様の意味を示す。)
Figure 0005309526
なお、上記分子内に≡C−COOHで示される基を有する化合物は、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。上記分子内に≡C−COOHで示される基を有する化合物の添加量は、ベース樹脂100部に対して0〜5部、好ましくは0.1〜5部、より好ましくは0.1〜3部、更に好ましくは0.1〜2部である。5部より多いとレジスト材料の解像性が低下する場合がある。
更に、本発明のレジスト材料には、添加剤としてアセチレンアルコール誘導体を配合することができ、これにより保存安定性を向上させることができる。
アセチレンアルコール誘導体としては、下記一般式(S1),(S2)で示されるものを好適に使用することができる。
Figure 0005309526
(式中、R501、R502、R503、R504、R505はそれぞれ水素原子、又は炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、X、Yは0又は正数を示し、下記値を満足する。0≦X≦30、0≦Y≦30、0≦X+Y≦40である。)
アセチレンアルコール誘導体として好ましくは、サーフィノール61、サーフィノール82、サーフィノール104、サーフィノール104E、サーフィノール104H、サーフィノール104A、サーフィノールTG、サーフィノールPC、サーフィノール440、サーフィノール465、サーフィノール485(Air Products and Chemicals Inc.製)、サーフィノールE1004(日信化学工業(株)製)等が挙げられる。
上記アセチレンアルコール誘導体の添加量は、レジスト組成物100質量%中0.01〜2質量%、より好ましくは0.02〜1質量%である。0.01質量%より少ないと塗布性及び保存安定性の改善効果が十分に得られない場合があり、2質量%より多いとレジスト材料の解像性が低下する場合がある。
本発明のレジスト材料には、上記成分以外に任意成分として塗布性を向上させるために慣用されている界面活性剤を添加することができる。なお、任意成分の添加量は、本発明の効果を妨げない範囲で通常量とすることができる。
ここで、界面活性剤としては非イオン性のものが好ましく、パーフルオロアルキルポリオキシエチレンエタノール、フッ素化アルキルエステル、パーフルオロアルキルアミンオキサイド、パーフルオロアルキルEO付加物、含フッ素オルガノシロキサン系化合物等が挙げられる。例えばフロラード「FC−430」、「FC−431」(いずれも住友スリーエム(株)製)、サーフロン「S−141」、「S−145」、「KH−10」、「KH−20」、「KH−30」、「KH−40」(いずれも旭硝子(株)製)、ユニダイン「DS−401」、「DS−403」、「DS−451」(いずれもダイキン工業(株)製)、メガファック「F−8151」(大日本インキ工業(株)製)、「X−70−092」、「X−70−093」(いずれも信越化学工業(株)製)等を挙げることができる。好ましくは、フロラード「FC−430」(住友スリーエム(株)製)、「KH−20」、「KH−30」(いずれも旭硝子(株)製)、「X−70−093」(信越化学工業(株)製)が挙げられる。
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0.2〜2.0μm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もしくは電子線を露光量1〜200mJ/cm2程度、好ましくは5〜100mJ/cm2程度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ージャベーク(PEB)する。更に、0.1〜5質量%、好ましくは2〜3質量%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することにより基板上に目的のパターンが形成される。なお、本発明材料は、特に高エネルギー線の中でも248〜193nm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ンニングに最適である。また、上記範囲を上限及び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。
本発明の開環メタセシス重合体水素添加物は、耐熱性、耐熱分解性、光透過性等に優れた紫外線や遠紫外線を用いた半導体微細加工用フォトレジスト組成物のベース樹脂として用いるのに適した重合体であり、工業的に極めて価値がある。このものをベース樹脂として用いた本発明のレジスト材料は、高エネルギー線に感応し、感度、解像性、エッチング耐性に優れているため、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することができるという特徴を有する。
以下、実施例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるものではない。なお、下記例でMeはメチル基、Priはイソプロピル基、Phはフェニル基を示す。
開環メタセシス重合体の水素添加物を、下記の手順で合成した。なお、ここで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及び875−UV、カラムとしてShodexk−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。
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、270MHz−1H−NMRを用いてδ=4.0〜6.5ppm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。
構造単位のモル組成比:開環メタセシス重合体水素添加物の粉末を重水素化テトラヒドロフランに溶解し、400MHz、13C−NMRを用いてδ=170〜190ppmの各カルボニルに帰属するピークの積分値から算出したモル%比である。
重合体中に含まれるカルボン酸の割合: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。
[実施例1]Polymer1の合成
500mlのオートクレーブに環状オレフィン単量体として8−(メトキシメチ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(27.81g)、4,10−ジオキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8−エン−3−オン(17.04g)をテトラヒドロフラン(以後THFという)250mlに溶解した。これに1,5−ヘキサジエン(1.25g)、重合触媒としてMo(N−2,6−Pri 263)(CHCMe2Ph)(OCMe(CF322(343mg)を加えて50℃で2時間反応させた。その後、ブチルアルデヒド(100mg)を加え30分間攪拌し、反応を停止させた。
この開環メタセシス重合体溶液をメタノール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43.7gの開環メタセシス重合体粉末を得た。
その後、500mlのオートクレーブにこの開環メタセシス重合体粉末40.0gをTHF(200ml)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(II)(40mg)とトリエチルアミン(13mg)のTHF(40ml)溶液を加え、水素圧8.0MPa、140℃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39.2g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で測定した重量平均分子量Mwは13,100、Mw/Mnは2.19であった。また、得られた重合体の構造単位のモル組成比は13C−NMR分析により[A]/[B]=50/50であった。1H−NMRチャート(600MHz/THF−d8)を図1に示す。
[実施例2]Polymer2の合成
実施例1において、環状オレフィン単量体を8−(2,2−ジメチルプロピルオキシメチ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(34.10g)、4,10−ジオキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8−エン−3−オン(17.04g)、1,6−ヘプタジエン(2.53g)及び重合触媒をMo(N−2,6−Me263)(CHCMe2Ph)(OCMe2(CF3))2(269mg)に代えた以外は実施例1と同様に開環メタセシス重合を行い、50.8gの開環メタセシス重合体粉末を得た。
その後、この開環メタセシス重合体粉末40.0gを実施例1と同様に水素添加反応を行い、白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物を38.9g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で測定した重量平均分子量Mwは8,400、Mw/Mnは1.98であった。また、得られた重合体の構造単位のモル組成比は13C−NMR分析により[A]/[B]=50/50であった。
[実施例3]Polymer3の合成
実施例1において、環状オレフィン単量体を8−(1−エチルシクロペンチ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(33.65g)、4,10−ジオキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8−エン−3−オン(17.04g)、1,6−ヘプタジエン(2.32g)及び重合触媒をMo(N−2,6−Me263)(CHCMe2Ph)(OCMe32(221mg)に代えた以外は実施例1と同様に開環メタセシス重合を行い、50.1gの開環メタセシス重合体粉末を得た。
その後、この開環メタセシス重合体粉末40.0gを実施例1と同様に水素添加反応を行い白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物を39.2g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で測定した重量平均分子量Mwは9,000、Mw/Mnは2.01であった。また、得られた重合体の構造単位のモル組成比は13C−NMR分析により[B]/[D]=50/50であった。
得られた開環メタセシス重合体水素添加物30.0gを500mlオートクレーブに、2N−HClを14ml、THF300mlと共に加え、80℃で12時間攪拌し、冷却した後、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エステル分解した開環メタセシス重合体水素添加物22.1gを得た。得られた重合体の構成単位のモル組成比は13C−NMR分析により[B]/[E]=50/50であり、GPCで測定した重量平均分子量Mwは9,100、Mw/Mnは2.09であった。
以上の方法で得られたエステルをカルボン酸に分解した開環メタセシス重合体水素添加物(20.0g)、トリエチルアミン(6.18g)、N,N−ジメチルホルムアミド(80.0g)の混合物に、5℃で1−アダマンチルクロロメチルエーテル(11.14g)を滴下し3時間反応した。水を加えて反応停止後、希塩酸、テトラヒドロフラン、酢酸エチルを加え、水層を分液除去した。続いて、有機層を水洗、濃縮した。この粗生成物をテトラヒドロフランで希釈、得られたポリマー溶液を純水中に加えて析出させ、濾過、純水洗浄、真空乾燥して、白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物27.9gを得た。GPCで測定した重量平均分子量Mwは9,400、Mw/Mnは2.12であった。また、得られた重合体の構造単位のモル組成比は13C−NMR分析により[A]/[B]=50/50であった。
[実施例4]Polymer4の合成
実施例3のエステルをカルボン酸に分解した開環メタセシス重合体水素添加物(Mw:9,100、Mw/Mn:2.09)(20.0g)、トリエチルアミン(6.18g)、N,N−ジメチルホルムアミド(80.0g)、2−アダマンチルクロロメチルエーテル(11.14g)を用いた以外は実施例3と同様にして白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物28.1gを得た。GPCで測定した重量平均分子量Mwは9,700、Mw/Mnは2.14であった。また、得られた重合体の構造単位のモル組成比は13C−NMR分析により[A]/[B]=50/50であった。
[実施例5]Polymer5の合成
500mlのオートクレーブに環状オレフィン単量体として8−(メトキシメチ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(33.37g)、4,10−ジオキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8−エン−3−オン(13.63g)をTHF250mlに溶解した。これに重合触媒としてMo(N−2,6−Me263)(CHCMe2Ph)(OCMe(CF322(5.30g)を加え、室温で3時間反応させた。その後、ブチルアルデヒド(0.65g)を加えて30分攪拌し、反応を停止させた。この開環メタセシス重合体溶液をメタノール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、乾燥して44.7gの開環メタセシス重合体粉末を得た。
その後、500mlのオートクレーブこの開環メタセシス重合体粉末40.0gをTHF(250ml)に溶解して、水素添加触媒として5%パラジウムカーボン4.0g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39.6g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で測定した重量平均分子量Mwは16,600、Mw/Mnは1.13であった。また、得られた重合体の構造単位のモル組成比は13C−NMR分析により[A]/[B]=60/40であった。
[実施例6]Polymer6の合成
実施例1において環状オレフィン単量体を8−(メトキシメチ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(22.25g)、4,10−ジオキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8−エン−3−オン(20.45g)、1−オクテン(6.43g)及び重合触媒をW(N−2,6−Pri 263)(CHCMe2Ph)(OC(CF332(431mg)に代えた以外は実施例1と同様に開環メタセシス重合を行い、46.1gの開環メタセシス重合体粉末を得た。
その後、この開環メタセシス重合体粉末40.0gをTHF(250ml)に溶解して、水素添加触媒としてジクロロトリス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム(II)(40mg)とトリエチルアミン(13mg)のTHF(40ml)溶液を加え実施例1と同様の方法で水素添加反応を行い、白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物を39.2g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で測定した重量平均分子量Mwは7,300、Mw/Mnは2.54であった。また、得られた重合体の構造単位のモル組成比は13C−NMR分析により[A]/[B]=40/60であった。
[実施例7]Polymer7の合成
実施例5において環状オレフィン単量体を8−(メトキシメチ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(27.81g)、スピロ[ジヒドロフラン−2(3H)−オン−3,5’−7’−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2’−エン](18.61g)及び重合触媒をMo(N−2,6−Pri 263)(CHCMe2Ph)(OCMe2(CF3))2(5.89g)に代えた以外は実施例5の合成と同様に開環メタセシス重合を行い、44.1gの開環メタセシス重合体粉末を得た。
その後、この開環メタセシス重合体粉末40.0gをTHF(250ml)に溶解し、実施例5と同様の方法で水素添加反応を行い、白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物を38.7g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で測定した重量平均分子量Mwは14,000、Mw/Mnは1.16であった。また、得られた重合体の構造単位のモル組成比は13C−NMR分析により[A]/[C]=50/50であった。
[実施例8]Polymer8の合成
実施例1において環状オレフィン単量体を8−(1−エチルシクロペンチ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(21.09g)、4,10−ジオキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8−エン−3−オン(13.63g)、4−オキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8−エン−3−オン(10.09g)、1,6−ヘプタジエン(2.84g)及び重合触媒をW(N−2,6−Pri 263)(CHCMe2Ph)(OC(CF332(431mg)に代えた以外は実施例1と同様に開環メタセシス重合を行い、44.2gの開環メタセシス重合体粉末を得た。
その後、この開環メタセシス重合体粉末40.0gをTHF(250ml)に溶解し、実施例1と同様の方法で水素添加反応を行い、白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物を39.8g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で測定した重量平均分子量Mwは7,200、Mw/Mnは2.12であった。また、得られた重合体の構造単位のモル組成比は13C−NMR分析により[B]/[D]=70/30であった。
得られた開環メタセシス重合体水素添加物30.0gを使用し、反応条件を80℃/6時間とした以外は実施例3と同様にして、エステルをカルボン酸に分解した開環メタセシス重合体水素添加物24.3gを得た。得られた重合体の構成単位のモル組成比は13C−NMR分析により[B]/[E]=70/30であり、GPCで測定した重量平均分子量Mwは7,300、Mw/Mnは2.15であった。
得られたエステルをカルボン酸に分解した開環メタセシス重合体水素添加物(20.0g)、トリエチルアミン(3.94g)、N,N−ジメチルホルムアミド(80.0g)、クロロメチルメチルエーテル(2.85g)を用いた以外は実施例3と同様にして、白色粉末状の開環メタセシス重合体水素20.5gを得た。GPCで測定した重量平均分子量Mwは7,500、Mw/Mnは2.16であった。また、得られた重合体の構造単位のモル組成比は13C−NMR分析により[A]/[B]=30/70であった。
[実施例9]Polymer9の合成
実施例1において環状オレフィン単量体を8−(1−エチルシクロペンチ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(13.46g)、4,10−ジオキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8−エン−3−オン(13.63g)、4−オキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8−エン−3−オン(13.46g)、1,5−ヘキサジエン(2.83g)及び重合触媒をW(N−2,6−Pri 263)(CHCMe2Ph)(OCMe(CF322(382mg)に代えた以外は実施例1と同様に開環メタセシス重合を行い、40.9gの開環メタセシス重合体粉末を得た。
その後、この開環メタセシス重合体粉末40.0gをTHF(250ml)に溶解し、水添触媒としてジクロロトリス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム(II)(40mg)とトリエチルアミン(13mg)のTHF(40ml)溶液を加え、実施例1と同様の方法で水素添加反応を行い、白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物を39.9g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で測定した重量平均分子量Mwは6,700、Mw/Mnは2.03であった。また、得られた重合体の構造単位のモル組成比は13C−NMR分析により[B]/[D]=80/20であった。
得られた開環メタセシス重合体水素添加物30.0gを使用し、反応条件を80℃/3時間とした以外は実施例3と同様にして、エステルをカルボン酸に分解した開環メタセシス重合体水素添加物25.5gを得た。得られた重合体の構成単位のモル組成比は13C−NMR分析により[B]/[D]=80/20であり、GPCで測定した重量平均分子量Mwは6,900、Mw/Mnは2.10であった。
得られたエステルをカルボン酸に分解した開環メタセシス重合体水素添加物(20.0g)、トリエチルアミン(2.71g)、N,N−ジメチルホルムアミド(80.0g)、2−アダマンチルクロロメチルエーテル(4.90g)を用いた以外は実施例3と同様にして白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物22.8gを得た。GPCで測定した重量平均分子量Mwは6,800、Mw/Mnは2.11であった。また、得られた重合体の構造単位のモル組成比は13C−NMR分析により[A]/[B]=20/80であった。
[実施例10]Polymer10の合成
実施例5において環状オレフィン単量体を8−(1−エチルシクロペンチ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(20.19g)、4,10−ジオキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8−エン−3−オン(13.63g)、スピロ[ジヒドロフラン−2(3H)−オン−3,5’−ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2’−エン](11.03g)及び重合触媒をRu(P(C61132(CHPh)Cl2(6.04g)に代えた以外は実施例5と同様に開環メタセシス重合を行い、42.6gの開環メタセシス重合体粉末を得た。
その後、この開環メタセシス重合体粉末40.0gをTHF(250ml)に溶解し、水添触媒としてジクロロトリス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム(II)(40mg)とトリエチルアミン(13mg)のTHF(40ml)溶液を加え実施例1と同様の方法で水素添加反応を行い、白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物を39.2g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で測定した重量平均分子量Mwは9,900、Mw/Mnは1.60であった。また、得られた重合体の構造単位のモル組成比は13C−NMR分析により[B]/[C]/[D]=40/30/30であった。
得られた開環メタセシス重合体水素添加物30.0gを使用し、反応条件を80℃/4時間とした以外は実施例3と同様にして、エステルをカルボン酸に分解した開環メタセシス重合体水素添加物24.4gを得た。得られた重合体の構成単位のモル組成比は13C−NMR分析により[B]/[C]/[E]=40/30/30であり、GPCで測定した重量平均分子量Mwは10,100、Mw/Mnは1.61であった。
得られたエステルをカルボン酸に分解した開環メタセシス重合体水素添加物(20.0g)、トリエチルアミン(3.84g)、N,N−ジメチルホルムアミド(80.0g)、2−アダマンチルクロロメチルエーテル(6.94g)を用いた以外は実施例3と同様にして、白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物24.4gを得た。GPCで測定した重量平均分子量Mwは10,200、Mw/Mnは1.62であった。また、得られた重合体の構造単位のモル組成比は13C−NMR分析により[A]/[B]/[C]=30/40/30であった。
[実施例11]Polymer11の合成
実施例1において、環状オレフィン単量体を8−(メトシキメチ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(27.81g)、4,10−ジオキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8−エン−3−オン(17.04g)、1,6−ヘプタジエン(1.80g)及び重合触媒をMo(N−2,6−Pri 263)(CHCMe2Ph)(OCMe32(246mg)に代えた以外は実施例1と同様に開環メタセシス重合を行い、44.1gの開環メタセシス重合体粉末を得た。
その後、この開環メタセシス重合体粉末40.0gを用いて、実施例1と同様に水素添加反応を行い、白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物を38.8g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で測定した重量平均分子量Mwは11,000、Mw/Mnは1.77であった。また、得られた重合体の構造単位のモル組成比は13C−NMR分析により[A]/[B]=50/50であった。
得られた開環メタセシス重合体水素添加物30.0gを300mlのTHFに溶解して0.1N−HClを20ml添加し、反応条件を60℃/2時間30分とした以外は実施例3と同様にして、エステルを部分的にカルボン酸に分解した開環メタセシス重合体水素添加物27.1gを得た。GPCで測定した重量平均分子量Mwは11,200、Mw/Mnは1.82であった。また、得られた重合体の構造単位のモル組成比は13C−NMR分析により[A]/[B]/[E]=39/50/11であった。
[実施例12]Polymer12の合成
実施例1において環状オレフィン単量体を8−(1−エチルシクロペンチ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(26.92g)、4,10−ジオキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8−エン−3−オン(20.45g)、1−オクテン(6.43g)及び重合触媒をW(N−2,6−Pri 263)(CHCMe2Ph)(OCMe2(CF3))2(334mg)に代えた以外は実施例3と同様に開環メタセシス重合を行い、50.5gの開環メタセシス重合体粉末を得た。
その後、この開環メタセシス重合体粉末40.0gをTHF(250ml)に溶解し、水添触媒としてジクロロトリス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム(II)(40mg)とトリエチルアミン(13mg)のTHF(40ml)溶液を加え、実施例1と同様の方法で水素添加反応を行い、白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物を39.8g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で測定した重量平均分子量Mwは7,500、Mw/Mnは2.48であった。また、得られた重合体の構造単位のモル組成比は13C−NMR分析により[B]/[D]=60/40であった。
得られた開環メタセシス重合体水素添加物30.0gを使用し、反応条件を80℃/8時間とした以外は実施例3と同様にして、エステルをカルボン酸に分解した開環メタセシス重合体水素添加物23.3gを得た。得られた重合体の構成単位のモル組成比は13C−NMR分析により[B]/[E]=60/40であり、GPCで測定した重量平均分子量Mwは8,100、Mw/Mnは2.62であった。
得られたエステルをカルボン酸に分解した開環メタセシス重合体水素添加物(20.0g)トリエチルアミン(2.71g)、N,N−ジメチルホルムアミド(80.0g)、クロロメチルメチルエーテル(2.76g)を用いた以外は実施例3と同様にして白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物20.4gを得た。GPCで測定した重量平均分子量Mwは8,300、Mw/Mnは2.86であった。また、得られた重合体の構造単位のモル組成比は13C−NMR分析により[A]/[B]/[E]=30/60/10であった。
[実施例13]Polymer13の合成
実施例1において環状オレフィン単量体を8−(1−エチルシクロペンチ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(33.65g)、4,10−ジオキサ−5,5−ジメチルトリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8−エン−3−オン(20.18g)、1,5−ヘキサジエン(1.27g)及びMo(N−2,6−Pri 263)(CHCMe2Ph)(OCMe(CF322(343mg)に代えた以外は実施例1と同様に開環メタセシス重合を行い、52.2gの開環メタセシス重合体粉末を得た。
その後、この開環メタセシス重合体粉末40.0gをTHF(250ml)に溶解し、水素添加触媒として5%パラジウムカーボン4.0g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39.5g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で測定した重量平均分子量Mwは12,900、Mw/Mnは2.19であった。また、得られた重合体の構造単位のモル組成比は13C−NMR分析により[B]/[D]=50/50であった。
得られた開環メタセシス重合体水素添加物30.0gを使用し、反応条件を80℃/12時間とした以外は実施例3と同様にして、エステルをカルボン酸に分解した開環メタセシス重合体水素添加物22.8gを得た。得られた重合体の構成単位のモル組成比は13C−NMR分析により[B]/[E]=50/50であり、GPCで測定した重量平均分子量Mwは13,000、Mw/Mnは2.21であった。
エステルをカルボン酸に分解した開環メタセシス重合体水素添加物(20.0g)、トリエチルアミン(4.58g)、N,N−ジメチルホルムアミド(80.0g)、クロロメチルメチルエーテル(3.31g)を用いた以外は実施例3と同様にして白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物20.7gを得た。GPCで測定した重量平均分子量Mwは13,200、Mw/Mnは2.23であった。また、得られた重合体の構造単位のモル組成比は13C−NMR分析により[A]/[B]/[E]=40/50/10であった。
[実施例14]Polymer14の合成
実施例1において環状オレフィン単量体を5−(メトキシメチルオキシカルボニル)−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(20.41g)、4,10−ジオキサ−5,5−ジメチルトリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8−エン−3−オン(17.04g)、1,5−ヘキサジエン(2.30g)及びMo(N−2,6−Pri 263)(CHCMe2Ph)(OCMe2(CF3))2(295mg)に代えた以外は実施例1と同様に開環メタセシス重合を行い、37.5gの開環メタセシス重合体粉末を得た。
その後、この開環メタセシス重合体粉末30.0gをTHF(250ml)に溶解し、実施例1と同様の方法で水素添加反応を行い、白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物を30.1g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で測定した重量平均分子量Mwは8,100、Mw/Mnは2.14であった。また、得られた重合体の構造単位のモル組成比は13C−NMR分析により[A]/[B]=50/50であった。
[実施例15]Polymer15の合成
実施例1において環状オレフィン単量体を5−(1−エチルシクロペンチルオキシカルボニル)−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(26.24g)、4,10−ジオキサ−5,5−ジメチルトリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8−エン−3−オン(17.04g)、1,5−ヘキサジエン(1.80g)及びMo(N−2,6−Me263)(CHCMe2Ph)(OCMe2(CF3))2(269mg)に代えた以外は実施例1と同様に開環メタセシス重合を行い、42.7gの開環メタセシス重合体粉末を得た。
その後、この開環メタセシス重合体粉末40.0gをTHF(250ml)に溶解し、実施例1と同様の方法で水素添加反応を行い、白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物を41.0g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で測定した重量平均分子量Mwは9,700、Mw/Mnは2.08であった。また、得られた重合体の構造単位のモル組成比は13C−NMR分析により[B]/[D]=50/50であった。
得られた開環メタセシス重合体水素添加物30.0gを使用し、反応条件を80℃/15時間とした以外は実施例3と同様にして、エステルをカルボン酸に分解した開環メタセシス重合体水素添加物21.4gを得た。得られた重合体の構成単位のモル組成比は13C−NMR分析により[B]/[E]=50/50であり、GPCで測定した重量平均分子量Mwは9,800、Mw/Mnは2.11であった。
エステルをカルボン酸に分解した開環メタセシス重合体水素添加物(20.0g)、トリエチルアミン(7.57g)、N,N−ジメチルホルムアミド(80.0g)、2,2−ジメチルプロピルクロロメチルエーテル(9.31g)を用いた以外は実施例3と同様にして白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物25.5gを得た。GPCで測定した重量平均分子量Mwは10,200、Mw/Mnは2.16であった。また、得られた重合体の構造単位のモル組成比は13C−NMR分析により[A]/[B]=50/50であった。
[実施例16]Polymer16の合成
実施例15のエステルをカルボン酸に分解した開環メタセシス重合体水素添加物(Mw:9,800、Mw/Mn:2.11)(20.0g)、トリエチルアミン(6.06g)、N,N−ジメチルホルムアミド(80.0g)、クロロメチルメチルエーテル(4.39g)を用いた以外は実施例15と同様にして、白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物22.4gを得た。GPCで測定した重量平均分子量Mwは9,900、Mw/Mnは2.15であった。また、得られた重合体の構造単位のモル組成比は13C−NMR分析により[A]/[B]/[E]=40/50/10であった。
[実施例17]Polymer17の合成
実施例15のエステルをカルボン酸に分解した開環メタセシス重合体水素添加物(Mw:9,800、Mw/Mn:2.11)(20.0g)、トリエチルアミン(6.06g)、N,N−ジメチルホルムアミド(80.0g)、2−アダマンチルクロロメチルエーテル(10.95g)を用いた以外は実施例15と同様にして、白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物27.5gを得た。GPCで測定した重量平均分子量Mwは10,500、Mw/Mnは2.18であった。また、得られた重合体の構造単位のモル組成比は13C−NMR分析により[A]/[B]/[E]=40/50/10であった。
[実施例18]Polymer18の合成
実施例5において環状オレフィン単量体を8−(1−エチルシクロペンチ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(40.56g)、4,10−ジオキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8−エン−3−オン(13.63g)及び重合触媒をMo(N−2,6−Me263)(CHCMe2Ph)(OCMe(CF322(5.95g)に代えた以外は実施例5と同様に開環メタセシス重合を行い、51.5gの開環メタセシス重合体粉末を得た。
その後、この開環メタセシス重合体粉末40.0gをTHF(250ml)に溶解して、水素添加触媒として5%パラジウムカーボン4.0g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39.9g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で測定した重量平均分子量Mwは16,200、Mw/Mnは1.22であった。また、得られた重合体の構造単位のモル組成比は13C−NMR分析により[B]/[D]=40/60であった。
得られた開環メタセシス重合体水素添加物30.0gを使用し、反応条件を80℃/18時間とした以外は実施例3と同様にして、エステルをカルボン酸に分解した開環メタセシス重合体水素添加物21.7gを得た。得られた重合体の構成単位のモル組成比は13C−NMR分析により[B]/[E]=40/60であり、GPCで測定した重量平均分子量Mwは16,600、Mw/Mnは1.24であった。
エステルをカルボン酸に分解した開環メタセシス重合体水素添加物(20.0g)、トリエチルアミン(5.99g)、N,N−ジメチルホルムアミド(80.0g)、クロロメチルメチルエーテル(2.60g)、2−アダマンチルクロロメチルエーテル(4.33g)を用いた以外は実施例3と同様にして白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物23.7gを得た。GPCで測定した重量平均分子量Mwは16,300、Mw/Mnは1.25であった。また、得られた重合体の構造単位のモル組成比は13C−NMR分析により[A]/[B]/[E]=50/40/10であった。
[実施例19]Polymer19の合成
実施例5において環状オレフィン単量体を8−(メチ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(29.34g)、4,10−ジオキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8−エン−3−オン(13.63g)、及び重合触媒をRu(P(C61132(CHPh)Cl2(5.78g)に代えた以外は実施例5と同様に開環メタセシス重合を行い、40.8gの開環メタセシス重合体粉末を得た。
その後、この開環メタセシス重合体粉末40.0gをTHF(250ml)に溶解して、実施例1と同様の方法で水素添加反応を行い、白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物を39.6g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で測定した重量平均分子量Mwは10,200、Mw/Mnは1.65であった。また、得られた重合体の構造単位のモル組成比は13C−NMR分析により[B]/[D]=40/60であった。
得られた開環メタセシス重合体水素添加物30.0gを使用し、反応条件を80℃/15時間とした以外は実施例3と同様にして、エステルを部分的にカルボン酸に分解した開環メタセシス重合体水素添加物23.7gを得た。得られた重合体の構成単位のモル組成比は13C−NMR分析により[B]/[D]/[E]=40/20/40であり、GPCで測定した重量平均分子量Mwは10,300、Mw/Mnは1.65であった。
エステルを部分的にカルボン酸に分解した開環メタセシス重合体水素添加物(20.0g)、トリエチルアミン(4.71g)、N,N−ジメチルホルムアミド(80.0g)、クロロメチルメチルエーテル(3.42g)を用いた以外は実施例3と同様にして、白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物20.8gを得た。GPCで測定した重量平均分子量Mwは10,500、Mw/Mnは1.65であった。また、得られた重合体の構造単位のモル組成比は13C−NMR分析により[A]/[B]/[D]/[E]=30/40/20/10であった。
[実施例20]Polymer20の合成
実施例5において環状オレフィン単量体を8−(tert−ブチ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(34.99g)、4,10−ジオキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8−エン−3−オン(13.63g)、及び重合触媒をRu(P(C61132(CHPh)Cl2(6.39g)に代えた以外は実施例5と同様に開環メタセシス重合を行い、46.2gの開環メタセシス重合体粉末を得た。
その後、この開環メタセシス重合体粉末40.0gをTHF(250ml)に溶解して、実施例1と同様の方法で水素添加反応を行い、白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物を39.0g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で測定した重量平均分子量Mwは9,500、Mw/Mnは1.61であった。また、得られた重合体の構造単位のモル組成比は13C−NMR分析により[B]/[D]=40/60であった。
得られた開環メタセシス重合体水素添加物30.0gを使用し、反応条件を80℃/20時間とした以外は実施例3と同様にして、エステルを部分的にカルボン酸に分解した開環メタセシス重合体水素添加物22.8gを得た。得られた重合体の構成単位のモル組成比は13C−NMR分析により[B]/[D]/[E]=40/10/50であり、GPCで測定した重量平均分子量Mwは9,600、Mw/Mnは1.62であった。
エステルを部分的にカルボン酸に分解した開環メタセシス重合体水素添加物(20.0g)、トリエチルアミン(4.65g)、N,N−ジメチルホルムアミド(80.0g)、クロロメチルメチルエーテル(3.38g)を用いた以外は実施例3と同様にして白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物20.4gを得た。GPCで測定した重量平均分子量Mwは9,700、Mw/Mnは1.62であった。また、得られた重合体の構造単位のモル組成比は13C−NMR分析により[A]/[B]/[D]/[E]=40/40/10/10であった。
[実施例21]Polymer21の合成
実施例1において環状オレフィン単量体を8−(1−エチルシクロペンチ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(33.65g)、4,10−ジオキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8−エン−3−オン(17.04g)、1−オクテン(5.03g)及び重合触媒をW(N−2,6−Me263)(CHCMe2Ph)(OCMe32(260mg)に代えた以外は実施例1と同様に開環メタセシス重合を行い、52.5gの開環メタセシス重合体粉末を得た。
その後、この開環メタセシス重合体粉末40.0gをTHF(250ml)に溶解して、水素添加触媒として5%パラジウムカーボン4.0g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38.5g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で測定した重量平均分子量Mwは8,700、Mw/Mnは2.68であった。また、得られた重合体の構造単位のモル組成比は13C−NMR分析により[B]/[D]=50/50であった。
得られた開環メタセシス重合体水素添加物30.0gを300mlのTHFに溶解して2N−HClを6ml添加し、反応条件を80℃/4時間とした以外は実施例3と同様にして、エステルを部分的にカルボン酸に分解した開環メタセシス重合体水素添加物27.5gを得た。得られた重合体の構成単位のモル組成比は13C−NMR分析により[B]/[D]/[E]=50/30/20であり、GPCで測定した重量平均分子量Mwは8,900、Mw/Mnは2.71であった。
エステルを部分的にカルボン酸に分解した開環メタセシス重合体水素添加物(20.0g)、トリエチルアミン(1.06g)、N,N−ジメチルホルムアミド(80.0g)、クロロメチルメチルエーテル(0.77g)を用いた以外は実施例3と同様にして、白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物19.5gを得た。GPCで測定した重量平均分子量Mwは9,000、Mw/Mnは2.92であった。また、得られた重合体の構造単位のモル組成比は13C−NMR分析により[A]/[B]/[D]/[E]=10/50/30/10であった。
[実施例22]Polymer22の合成
実施例1において、環状オレフィン単量体を8−(メトキシメチ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(55.62g)、1,5−ヘキサジエン(1.36g)及び重合触媒をMo(N−2,6−Me263)(CHCMe2Ph)(OCMe32(246mg)に代えた以外は実施例1と同様に開環メタセシス重合を行い、54.0gの開環メタセシス重合体粉末を得た。
その後、この開環メタセシス重合体粉末40.0gを実施例1と同様に水素添加反応を行い、白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物を38.5g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で測定した重量平均分子量Mwは12,200、Mw/Mnは1.89であった。また、得られた重合体の構造単位のモル組成比は13C−NMR分析により[A]=100であった。
[実施例23]Polymer23の合成
実施例1において、環状オレフィン単量体を8−(メトキシメチ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(27.81g)、4−オキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8−エン−3−オン(16.82g)、1,6−ヘプタジエン(2.11g)及び重合触媒をW(N−2,6−Me263)(CHCMe2Ph)(OCMe(CF322(382mg)に代えた以外は実施例1と同様に開環メタセシス重合を行い、44.2gの開環メタセシス重合体粉末を得た。
その後、この開環メタセシス重合体粉末40.0gをTHF(250ml)に溶解して、水素添加触媒として5%パラジウムカーボン4.0g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38.8g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で測定した重量平均分子量Mwは9,800、Mw/Mnは2.19であった。また、得られた重合体の構造単位のモル組成比は13C−NMR分析により[A]/[B]=50/50であった。
[実施例24]Polymer24の合成
実施例23で得られた開環メタセシス重合体水素添加物(Mw:9,750:Mw/Mn=2.19、30.0g)を使用し、実施例11と同様にして、エステルを部分的にカルボン酸に分解した開環メタセシス重合体水素添加物27.1gを得た。GPCで測定した重量平均分子量Mwは9,900、Mw/Mnは2.30であった。また、得られた重合体の構造単位のモル組成比は13C−NMR分析により[A]/[B]/[E]=38/50/12であった。
Figure 0005309526
Figure 0005309526
Figure 0005309526
Figure 0005309526
Figure 0005309526
Figure 0005309526
次に、本発明の高分子化合物について、ベース樹脂としてレジスト材料に配合した際の解像性の評価、及び耐エッチング性の評価を行った。
[実施例I−1〜I−24及び比較例II−1〜II−8]
上記式で示されるポリマー(Polymer1〜24)及び比較として下記式で示されるポリマー(Polymer25〜32)をベース樹脂とし、酸発生剤、塩基性化合物、及び溶剤を、表1に示す組成で混合した。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。
Figure 0005309526
Figure 0005309526
レジスト液を反射防止膜(日産化学工業(株)製ARC29A、78nm)を塗布したシリコンウエハー上へ回転塗布し、100〜130℃、60秒間の熱処理を施して、厚さ250nm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((株)ニコン製、NA=0.68)を用いて露光し、100℃〜130℃、60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秒間パドル現像を行い、1:1及び1:10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、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)における分離しているラインアンドスペースの最小線幅(μm)を評価レジストの解像度とした(値が小さいほど良好)。また、その際の0.13μm1:1ラインアンドスペースパターンの線幅から0.13μm1:10ラインアンドスペースパターンの線幅を差し引いた値を疎密寸法差とした(値が小さいほど良好)。また、0.13μmのラインアンドスペースパターンが解像しないレジスト材料については、より線幅の大きい0.14μm、又は0.15μmの1:1ラインアンドスペースパターンが得られる露光量を最適露光量とし、疎密寸法差の測定は不可とした。
また、レジスト液をHMDS(ヘキサメチルジシラザン)気相中で表面処理(90℃、60秒間)したシリコンウエハー上へ回転塗布し、100℃、60秒間の熱処理を施して、厚さ300nmのレジスト膜を形成、これをドライエッチャー(東京エレクトロン社製、CF4/CHF3ガス)を用いて耐エッチング性評価を行った。1分間当たりの膜厚変化量を測定し、SEPR−430S(信越化学工業(株)製)を基準としたエッチングレートを求めた。
実施例の各レジストの組成及び最適なSB(塗布後熱処理)/PEB(露光後熱処理)温度における解像性評価、及び耐エッチング性評価の結果を表1に示す。また、比較例の各レジストの組成及び評価結果を表2に示す。なお、表1及び表2において、酸発生剤、塩基性化合物及び溶剤は下記の通りである。また、溶剤は全てKH−20(旭硝子(株)製)を0.01質量%含むものを用いた。
TPSNf: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
TMMEA:トリスメトキシメトキシエチルアミン
CyHO:シクロヘキサノン
Figure 0005309526

Figure 0005309526
表1及び2の結果より、本発明のレジスト材料が、ArFエキシマレーザー露光において、高解像性であると共に疎密寸法差が小さく、かつ高エッチング耐性であることが確認された。
実施例1で得られた開環メタセシス重合体の水素添加物の1H−NMRスペクトル(600MHz、溶媒は重水素化THF)を示す。

Claims (11)

  1. 少なくとも下記一般式[1]
    Figure 0005309526
    (式中、R1〜R4のうち少なくとも一つが、下記一般式[2]
    Figure 0005309526
    (式中、鎖線は結合手を示す。W1は単結合である。6は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。)で表されるアルコキシメチルエステル基を有する官能基であり、その他はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、ハロゲン、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のハロゲン化アルキル基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキルカルボニルオキシ基、炭素数7〜20のアリールカルボニルオキシ基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状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、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニル基、又は炭素数3〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニルアルキル基から選ばれ、X1は−O−又は−CR7 2−(R7は水素原子、又は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表す。)であり、各X1は同一でも異なってもよい。jは0又は1〜3の整数を表す。)
    で表される構造単位[A]と、下記一般式[3]
    Figure 0005309526
    (式中、R8〜R11は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、X2は−O−又は−CR12 2−(R12は水素原子、又は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表す。)であり、各X2は同一でも異なってもよい。mは0又は1〜3の整数を表す。)で表される構造単位[B]及び/又は下記一般式[4]
    Figure 0005309526
    (式中、R13〜R16は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、X3は−O−又は−CR17 2−(R17は水素原子、又は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表す。)であり、各X3は同一でも異なってもよい。Y1及びY2は、一方が−(C=O)−であり、他方は、−CR18 2−(R18は水素原子、又は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表す。)である。nは0又は1〜3の整数を表す。)
    で表される構造単位[C]とから構成され、その構成モル比が[A]/([B]+[C])=10/9090/10を満たす開環メタセシス重合体水素添加物。
  2. 一般式[1]のX1、一般式[3]のX2、及び一般式[4]のX3のうち少なくとも1つが−O−である、請求項1記載の開環メタセシス重合体水素添加物。
  3. 一般式[1]のR1〜R4のうち少なくとも一つとして選ばれる一般式[2]中のR6が、メチル基、ネオペンチル基、1−アダマンチル基又は2−アダマンチル基である請求項1又は2記載の開環メタセシス重合体水素添加物。
  4. 下記一般式[5]
    Figure 0005309526
    (式中、R19〜R22のうち少なくとも一つが、下記一般式[6]
    Figure 0005309526
    (式中、鎖線は結合手を示す。W2は単結合、炭素数1〜10の2価の炭化水素基、又は1個の水素原子が−OR23で置換された炭素数1〜10の2価の炭化水素基を示す。R23は水素原子、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数2〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアシル基を示す。R24は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、又は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のハロゲン化アルキル基を示す。)で表されるエステル基を有する官能基であり、その他はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、ハロゲン、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のハロゲン化アルキル基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキルカルボニルオキシ基、炭素数7〜20のアリールカルボニルオキシ基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状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、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニル基、又は炭素数3〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニルアルキル基から選ばれ、X4は−O−又は−CR25 2−(R25は水素原子、又は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表す。)であり、各X4は同一でも異なってもよい。rは0又は1〜3の整数を表す。)
    で表される構造単位[D]を更に含む請求項1乃至3のいずれか1項記載の開環メタセシス重合体水素添加物。
  5. 一般式[1]で表される構造単位[A]、一般式[3]で表される構造単位[B]及び[4]で表される構造単位[C]の合計と、一般式[5]で表される構造単位[D]との構成モル比が([A]+[B]+[C])/[D]=99/1〜20/80である請求項4記載の開環メタセシス重合体水素添加物。
  6. 下記一般式[7]
    Figure 0005309526
    (式中、R26〜R29のうち少なくとも一つが、下記一般式[8]
    Figure 0005309526
    (式中、鎖線は結合手を示す。W3は単結合、炭素数1〜10の2価の炭化水素基、又は1個の水素原子が−OR30で置換された炭素数1〜10の2価の炭化水素基を示す。R30は水素原子、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数2〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアシル基を示す。)で表されるカルボキシル基を有する官能基であり、その他はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、ハロゲン、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のハロゲン化アルキル基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキルカルボニルオキシ基、炭素数7〜20のアリールカルボニルオキシ基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状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、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニル基、又は炭素数3〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニルアルキル基から選ばれ、X5は−O−又は−CR31 2−(R31は水素原子、又は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表す。)であり、各X5は同一でも異なってもよい。pは0又は1〜3の整数を表す。)
    で表される構造単位[E]を更に含む請求項1乃至5のいずれか1項記載の開環メタセシス重合体水素添加物。
  7. 一般式[1]で表される構造単位[A]、一般式[3]で表される構造単位[B]及び[4]で表される構造単位[C]の合計と、一般式[7]で表される構造単位[E]との構成モル比が([A]+[B]+[C])/[E]=99/1〜20/80である請求項6記載の開環メタセシス重合体水素添加物。
  8. 一般式[1]で表される構造単位[A]、一般式[3]で表される構造単位[B]及び[4]で表される構造単位[C]、及び一般式[5]で表される構造単位[D]の合計と、一般式[7]で表される構造単位[E]との構成モル比が([A]+[B]+[C]+[D])/[E]=99/1〜20/80である請求項6記載の開環メタセシス重合体水素添加物。
  9. ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定したポリスチレン換算の重量平均分子量が2,000〜200,000である請求項1乃至8のいずれか1項記載の開環メタセシス重合体水素添加物。
  10. 請求項1乃至9のいずれか1項記載の開環メタセシス重合体水素添加物をベース樹脂として含有するレジスト材料。
  11. 請求項1乃至9のいずれか1項記載の開環メタセシス重合体水素添加物をベース樹脂として含有するレジスト材料を基板上に塗布する工程と、加熱処理後フォトマスクを介して高エネルギー線もしくは電子線で露光する工程と、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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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5498654B2 (ja) * 2007-10-19 2014-05-21 三井化学株式会社 開環メタセシス重合体水素添加物の製造方法
JP5515232B2 (ja) * 2008-03-26 2014-06-11 信越化学工業株式会社 高分子化合物及びその製造方法、並びにレジスト材料及びパターン形成方法
JP5635445B2 (ja) * 2011-04-08 2014-12-03 三井化学株式会社 開環メタセシス重合体水素添加物の製造方法
JP5482722B2 (ja) * 2011-04-22 2014-05-07 信越化学工業株式会社 パターン形成方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2881969B2 (ja) 1990-06-05 1999-04-12 富士通株式会社 放射線感光レジストとパターン形成方法
JP2898143B2 (ja) 1991-06-12 1999-05-31 三井化学株式会社 感光液組成物、感光性フィルム及び積層板
KR100536824B1 (ko) * 1996-03-07 2006-03-09 스미토모 베이클라이트 가부시키가이샤 산불안정성펜던트기를지닌다중고리중합체를포함하는포토레지스트조성물
US6372854B1 (en) 1998-06-29 2002-04-16 Mitsui Chemicals, Inc. Hydrogenated ring-opening metathesis polymer and its use and production
JP2000089462A (ja) * 1998-09-11 2000-03-31 Fuji Photo Film Co Ltd ポジ型レジスト組成物
US6525153B1 (en) * 1999-03-12 2003-02-25 Sumitomo Bakelite Co., Ltd. Polycyclic polymers containing pendant cyclic anhydride groups
KR100490278B1 (ko) 2000-03-06 2005-05-17 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 고분자 화합물, 레지스트 재료 및 패턴 형성 방법
EP1275676B1 (en) 2000-04-13 2008-05-07 Mitsui Chemicals, Inc. Hydrogenated ring-opening metathesis copolymer and process for producing the same
TW548516B (en) * 2000-04-13 2003-08-21 Shinetsu Chemical Co Resist composition and patterning process
JP4497266B2 (ja) * 2000-04-13 2010-07-07 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
JP4627918B2 (ja) * 2000-04-13 2011-02-09 三井化学株式会社 開環メタセシス共重合体水素添加物およびその製造方法
US6492090B2 (en) * 2000-04-28 2002-12-10 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Polymers, resist compositions and patterning process
TW557304B (en) * 2000-09-14 2003-10-11 Shinetsu Chemical Co Polymer, resist composition and patterning process
US6794111B2 (en) * 2001-04-23 2004-09-21 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Polymers, resist compositions and patterning process, novel tetrahydrofuran compounds and their preparation
JP2003252928A (ja) * 2002-02-27 2003-09-10 Nec Corp フッ素含有アセタールまたはケタール構造を有する単量体、重合体、ならびに化学増幅型レジスト組成物
US7081501B2 (en) 2003-12-01 2006-07-25 Mitsui Chemicals, Inc. Hydrogenated ring-opening metathesis polymer and process for producing the same
JP4387928B2 (ja) * 2003-12-01 2009-12-24 三井化学株式会社 開環メタセシス共重合体水素添加物およびその製造方法
TWI477909B (zh) * 2006-01-24 2015-03-21 Fujifilm Corp 正型感光性組成物及使用它之圖案形成方法
JP5498654B2 (ja) * 2007-10-19 2014-05-21 三井化学株式会社 開環メタセシス重合体水素添加物の製造方法
JP5515232B2 (ja) 2008-03-26 2014-06-11 信越化学工業株式会社 高分子化合物及びその製造方法、並びにレジスト材料及びパターン形成方法

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