JP5827058B2 - Method for producing silsesquioxane compound - Google Patents

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Description

本発明は、シルセスキオキサン化合物の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a silsesquioxane compound.

従来、半導体素子などの集積回路素子の製造には、フォトリソグラフィー技術が広く用いられており、このフォトリソグラフィー技術においては、近年の集積回路素子の更なる高集積化の要請があることから、露光光として、従来から用いられていた、例えばKrFエキシマレーザー光およびArFエキシマレーザー光などに代えて、これらのエキシマレーザー光よりも短波長の光である極端紫外線(EUV:Extreme Ultra−Violet)を用いることによって形成すべき回路パターンの微細化に対応することが検討されており、また、露光光として極端紫外線を用いる場合におけるフォトリソグラフィープロセスおよびレジスト材料についての研究開発が行われている。   Conventionally, photolithography technology has been widely used in the manufacture of integrated circuit devices such as semiconductor devices, and in this photolithography technology, there has been a demand for higher integration of integrated circuit devices in recent years. As the light, instead of conventionally used, for example, KrF excimer laser light and ArF excimer laser light, extreme ultraviolet (EUV: Extreme Ultra-Violet) which is light having a shorter wavelength than these excimer laser lights is used. Therefore, it has been studied to cope with the miniaturization of a circuit pattern to be formed, and research and development on a photolithography process and a resist material in the case where extreme ultraviolet rays are used as exposure light are being conducted.

露光光によって形成すべき回路パターンに対応する露光パターンが形成されるレジスト膜においては、微細なパターンを高精度に形成するために薄膜化が必要とされるが、パターン形成されたレジスト膜をエッチングマスクとして行われる基板の加工が一般的にドライエッチングによって行われることから、薄膜化されたエッチングマスクには十分な耐ドライエッチング性が得られないおそれがある、という問題がある。
このような問題を解決するための手法として、レジスト膜を多層構造とする多層レジスト法が注目されている(例えば、非特許文献1〜6参照。)。この多層レジスト法としては、例えばレジスト膜を2層構造とする2層レジスト法においては、基板の表面に形成される最下層が酸素プラズマによるドライエッチングにより加工されることとなるため、最上層を構成するレジスト材料として、酸素プラズマによるドライエッチングに対する耐ドライエッチング性を有する、分子中にケイ素原子を含有する高分子化合物が提案されている(例えば、非特許文献7〜12参照。)。
In resist films where an exposure pattern corresponding to the circuit pattern to be formed by exposure light is formed, it is necessary to reduce the film thickness in order to form a fine pattern with high precision, but the patterned resist film is etched. Since the processing of the substrate performed as a mask is generally performed by dry etching, there is a problem in that sufficient etching resistance may not be obtained for a thinned etching mask.
As a technique for solving such a problem, a multilayer resist method in which a resist film has a multilayer structure has attracted attention (for example, see Non-Patent Documents 1 to 6). As this multilayer resist method, for example, in the two-layer resist method in which the resist film has a two-layer structure, the lowermost layer formed on the surface of the substrate is processed by dry etching using oxygen plasma. As a constituent resist material, a polymer compound containing a silicon atom in a molecule and having dry etching resistance against dry etching by oxygen plasma has been proposed (see, for example, Non-Patent Documents 7 to 12).

J.D.Meador et al.,Proc.SPIE.,5376,1138(2004)J. et al. D. Meador et al. , Proc. SPIE. , 5376, 1138 (2004). H.Sugita et al.,J Appl Polymer Sci.,88,636(2003)H. Sugita et al. , J Appl Polymer Sci. , 88, 636 (2003) Y.Kimura et al.,Proc.SPIE.,3333,347(1998)Y. Kimura et al. , Proc. SPIE. , 3333, 347 (1998) G.W.Ray et al.,J.Electrochem.Soc.,9,2152(1982)G. W. Ray et al. , J .; Electrochem. Soc. , 9, 2152 (1982) S.P.Lyman et al.,J.Vac.Sci.Technol.,19,1325(1981)S. P. Lyman et al. , J .; Vac. Sci. Technol. , 19, 1325 (1981) J.M.Moran et al.,J.Vac.Sci.Technol.,16,1620(1979)J. et al. M.M. Moran et al. , J .; Vac. Sci. Technol. 16, 1620 (1979) W.S.Han et al.,J.Photopoly.Sci.Technol,16,499(2003)W. S. Han et al. , J .; Photopoly. Sci. Technol, 16, 499 (2003) A.Zampini et al.,J.Photopoly.Sci.Technol,17,511(2004)A. Zampini et al. , J .; Photopoly. Sci. Technol, 17, 511 (2004) J.Hatakeyama et al.,J.Photopoly.Sci.Technol.,17,519(2004)J. et al. Hatakeyama et al. , J .; Photopoly. Sci. Technol. , 17, 519 (2004) H.Ito et al.,J.Photopoly.Sci.Technol,18,355(2005)H. Ito et al. , J .; Photopoly. Sci. Technol, 18, 355 (2005) T.Hosono et al.,J.Photopoly.Sci.Technol,18,365(2005)T. T. et al. Hoson et al. , J .; Photopoly. Sci. Technol, 18, 365 (2005) K.Ober et al.,Proc.SPIE.,5039,1204(2003)K. Ober et al. , Proc. SPIE. , 5039, 1204 (2003)

本発明は、以上のような事情を背景とし、極端紫外線を露光光とするフォトリソグラフィー用のレジスト材料としては低分子量の化合物が有用であることに基づいて、発明者らが研究を重ね、分子中にケイ素原子を含有する低分子量の化合物であるかご型シセスキオキサンに対して、特異な特性を有することから種々の用途への利用が試みられているアダマンタン化合物に由来の基を導入することが可能であることを見出した結果、なされたものである。 The present invention is based on the above situation, and based on the fact that a low molecular weight compound is useful as a resist material for photolithography that uses extreme ultraviolet light as exposure light, the inventors have conducted research on molecular molecules. introducing relative low molecular weight compounds which cage Shi Le silsesquioxane containing a silicon atom, a group derived from adamantane compound utilized has been attempted to various applications because of their unique properties in As a result of finding out that this is possible.

本発明の目的は、アダマンタン化合物に由来の基が導入されてなる新規なシルセスキオキサン化合物の製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a novel process for producing a silsesquioxane compound in which a group derived from an adamantane compound is introduced .

本発明のシルセスキオキサン化合物の製造方法は、下記化学式(2)で表わされる化合物と、下記化学式(3)で表わされる化合物とを反応させることにより、下記化学式(1)で表わされるシルセスキオキサン化合物を得ることを特徴とする。 The process for producing a silsesquioxane compound of the present invention comprises reacting a compound represented by the following chemical formula (2) with a compound represented by the following chemical formula (3) to thereby produce a silsesquioxane represented by the following chemical formula (1). An oxane compound is obtained .

〔式中、R1 は、下記化学式(a)で表わされる基を示す。〕 [Wherein R 1 represents a group represented by the following chemical formula (a). ]

〔式中、R2 は、メチル基を示す。〕 [Wherein R 2 represents a methyl group . ]

〔式中、R3 は、下記化学式(b)で表わされる基を示す。〕 [Wherein R 3 represents a group represented by the following chemical formula (b). ]


〔式中、R2 メチル基を示し、Xはハロゲン原子または1価の有機基を示す。〕 [Wherein R 2 represents a methyl group , and X represents a halogen atom or a monovalent organic group. ]

本発明のシセスキオキサン化合物の製造方法においては、前記化学式(2)で表わされる化合物が、下記化学式(4)で表わされる化合物と、4−(tert−ブトキシ)スチレンとを反応することによって生成される化合物を脱保護反応させることによって得られることが好ましい。 Produced by the manufacturing method of the sheet Le silsesquioxane compound of the present invention, a compound represented by the formula (2) is to react a compound represented by the following chemical formula (4), and a 4-(tert-butoxy) styrene It is preferably obtained by deprotecting the compound to be obtained.

〔式中、R4 は、下記化学式(c)で表わされる基を示す。〕 [Wherein R 4 represents a group represented by the following chemical formula (c). ]

本発明のシルセスキオキサン化合物は、分子中にケイ素原子を含有する低分子量のものであると共に、アダマンタン化合物に由来の基を有するため、容易に成膜することが可能であり、また、極端紫外線に対して感度を有すると共に、当該シルセスキオキサン化合物から得られる薄膜が、低LER(Line Edge Roughness)、すなわち膜面荒れの程度が少なく、よって微細なパターンを高精度に、かつ安定して形成することができ、その上酸素プラズマによるドライエッチングに対する耐ドライエッチング性を有するものであることから、極端紫外線を露光光とするフォトリソグラフィーに用いる多層構造を有するレジスト膜における最上層を形成するためのレジスト材料として有用である。   Since the silsesquioxane compound of the present invention has a low molecular weight containing a silicon atom in the molecule and has a group derived from an adamantane compound, it can be easily formed into a film. The thin film obtained from the silsesquioxane compound has low LER (Line Edge Roughness), that is, the degree of roughness of the film surface is small, and thus a fine pattern is highly accurate and stable. In addition, since it has dry etching resistance against dry etching by oxygen plasma, the uppermost layer in a resist film having a multilayer structure used for photolithography using extreme ultraviolet light as exposure light is formed. Therefore, it is useful as a resist material.

本発明のシルセスキオキサン化合物の製造方法によれば、本発明のシセスキオキサン化合物を容易に得ることができる。 According to the manufacturing method of the silsesquioxane compound of the present invention, it is possible to obtain a sheet Le silsesquioxane compound of the present invention easily.

本発明のレジスト材料によれば、本発明のシセスキオキサン化合物を含有するものであることから、低LER(Line Edge Roughness)、すなわち膜面荒れの程度が少なく、従って微細なパターンを高精度に、かつ安定して形成することができる。 According to the resist material of the present invention, since those containing shea Le silsesquioxane compound of the present invention, a low LER (Line Edge Roughness), i.e. less degree of rough film surface, therefore a fine pattern with high precision And can be formed stably.

実施例1で得られた原料化合物(1−1)の 1H−NMRペクトルである。1 is a 1 H-NMR spectrum of the raw material compound (1-1) obtained in Example 1. 実施例1で得られた原料化合物(1−1)の13C−NMRスペクトルである。3 is a 13 C-NMR spectrum of the raw material compound (1-1) obtained in Example 1. 実施例1で得られた中間生成物の1H−NMRペクトルである。1 is a 1 H-NMR spectrum of an intermediate product obtained in Example 1. 実施例1で得られた原料化合物(1)IRペクトルである。It is the raw material compound (1) IR spectrum obtained in Example 1. 実施例1で得られた原料化合物(1)の1H−NMRペクトルである。1 is a 1 H-NMR spectrum of the raw material compound (1) obtained in Example 1.

以下、本発明の実施の形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below.

本発明のシルセスキオキサン化合物は、上記化学式(1)で表わされる化合物であり、アダマンタン化合物に由来の基を有することを特徴とするものである。   The silsesquioxane compound of the present invention is a compound represented by the above chemical formula (1) and has a group derived from an adamantane compound.

本発明のシルセスキオキサン化合物に係る化学式(1)において、R1 は、上記化学式(a)で表わされるアダマンタン化合物に由来の基である。 In the chemical formula (1) relating to the silsesquioxane compound of the present invention, R 1 is a group derived from the adamantane compound represented by the chemical formula (a).

前記化学式(a)において、R2 は、アルキル基である。
化学式(a)におけるアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基などの炭素数1〜4のアルキル基が挙げられる。
化学式(a)においては、R2 は、メチル基であることが好ましい。
In the chemical formula (a), R 2 is an alkyl group.
Examples of the alkyl group in the chemical formula (a) include C1-C4 alkyl groups such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, and a butyl group.
In chemical formula (a), R 2 is preferably a methyl group.

このような構成の本発明のシルセスキオキサン化合物は、上記化学式(2)で表わされるシルセスキオキサン化合物(以下、「原料化合物(1)」ともいう。)と、上記化学式(3)で表わされるアダマンタン化合物(以下、「原料化合物(2)」ともいう。)とを反応させることにより得ることができる。
ここに、原料化合物(1)に係る化学式(2)において、R3 は、上記化学式(b)で表わされる基であり、原料化合物(2)に係る化学式(3)において、R2 は、アルキル基であり、Xは、ハロゲン原子または1価の有機基である。この化学式(3)に係るXとしては、例えば臭素原子、塩素原子などのハロゲン原子、p−トルエンスルホン酸エステルに由来の基などの1価の有機基が挙げられる。
The silsesquioxane compound of the present invention having such a structure includes a silsesquioxane compound represented by the chemical formula (2) (hereinafter also referred to as “raw material compound (1)”) and the chemical formula (3). It can be obtained by reacting the adamantane compound represented (hereinafter also referred to as “raw material compound (2)”).
Here, in the chemical formula (2) relating to the raw material compound (1), R 3 is a group represented by the above chemical formula (b). In the chemical formula (3) relating to the raw material compound (2), R 2 is an alkyl group. X is a halogen atom or a monovalent organic group. Examples of X related to the chemical formula (3) include monovalent organic groups such as halogen atoms such as bromine atom and chlorine atom, and groups derived from p-toluenesulfonic acid ester.

原料化合物(1)は、例えば上記化学式(4)で表わされるシルセスキオキサン化合物(以下、「原料化合物(1−1)」ともいう。)と、tert−ブチル基で保護されたヒドロキシ基を有する、4−tert−ブトキシスチレン(以下、「原料化合物(1−2)」ともいう。)とを反応させることによって生成される化合物(以下、「中間生成物」ともいう。)を脱保護反応させることによって得ることができる。
ここに、原料化合物(1−1)に係る化学式(4)において、R4 は、上記化学式(c)で表わされる基である。
The raw material compound (1) includes, for example, a silsesquioxane compound represented by the chemical formula (4) (hereinafter also referred to as “raw material compound (1-1)”) and a hydroxy group protected with a tert-butyl group. The compound (hereinafter also referred to as “intermediate product”) produced by reacting 4-tert-butoxystyrene (hereinafter also referred to as “raw compound (1-2)”) having a deprotection reaction. Can be obtained.
Here, in the chemical formula (4) relating to the raw material compound (1-1), R 4 is a group represented by the chemical formula (c).

原料化合物(1−1)と原料化合物(1−2)とを反応させることによって中間生成物を得る反応工程において、原料化合物(1−1)と、原料化合物(1−2)との使用量は、原料化合物(1−1)中の化学式(c)で表わされる基1molに対して原料化合物(1−2)が1.1〜5.0molであることが好ましい。
この原料化合物(1−1)と原料化合物(1−2)との反応は、触媒の存在下、適宜の溶媒中において行うことができる。
ここに、触媒としては、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン白金(0)錯体などを用いることができる。また、触媒の使用量は、原料化合物(1−1)に対して0.1〜100mol%であることが好ましい。
溶媒としては、トルエンなどを用いることができる。
反応条件としては、例えば反応温度が0〜160℃であり、反応時間が0.5〜72時間である。
In the reaction step of obtaining an intermediate product by reacting the raw material compound (1-1) and the raw material compound (1-2), the amounts of the raw material compound (1-1) and the raw material compound (1-2) used Is preferably 1.1 to 5.0 mol of the raw material compound (1-2) with respect to 1 mol of the group represented by the chemical formula (c) in the raw material compound (1-1).
The reaction between the raw material compound (1-1) and the raw material compound (1-2) can be performed in an appropriate solvent in the presence of a catalyst.
Here, as the catalyst, 1,3-divinyl-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane platinum (0) complex or the like can be used. Moreover, it is preferable that the usage-amount of a catalyst is 0.1-100 mol% with respect to a raw material compound (1-1).
As the solvent, toluene or the like can be used.
As reaction conditions, for example, the reaction temperature is 0 to 160 ° C., and the reaction time is 0.5 to 72 hours.

原料化合物(1−1)と原料化合物(1−2)とを反応させることによって得られた中間生成物を脱保護反応する反応工程においては、中間生成物に強酸性溶液を作用させ、その後、溶媒を留去することにより、目的生成物である原料化合物(1)を得ることができる。   In the reaction step of deprotecting the intermediate product obtained by reacting the raw material compound (1-1) and the raw material compound (1-2), a strong acidic solution is allowed to act on the intermediate product, and then By distilling off the solvent, the starting compound (1) which is the target product can be obtained.

原料化合物(1)と原料化合物(2)とを反応させることによって本発明のシルセスキオキサン化合物を得る反応系において、原料化合物(1)と、原料化合物(2)との使用量は、原料化合物(1)中の化学式(b)で表わされる基1molに対して原料化合物(2)が1.1〜5.0molであることが好ましい。
この原料化合物(1)と原料化合物(2)との反応は、触媒の存在下、適宜の溶媒中において行うことができる。
ここに、触媒としては、テトラブチルアンモニウムブロミド(TBAB)などを用いることができる。また、触媒の使用量は、原料化合物(1−1)に対して0.1〜2.0mol%であることが好ましい。
溶媒としては、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)などを用いることができる。
反応条件としては、例えば反応温度が0〜160℃であり、反応時間が1〜72時間である。
In the reaction system in which the silsesquioxane compound of the present invention is obtained by reacting the raw material compound (1) with the raw material compound (2), the amount of the raw material compound (1) and the raw material compound (2) used is The raw material compound (2) is preferably 1.1 to 5.0 mol with respect to 1 mol of the group represented by the chemical formula (b) in the compound (1).
The reaction between the raw material compound (1) and the raw material compound (2) can be carried out in an appropriate solvent in the presence of a catalyst.
Here, tetrabutylammonium bromide (TBAB) or the like can be used as the catalyst. Moreover, it is preferable that the usage-amount of a catalyst is 0.1-2.0 mol% with respect to a raw material compound (1-1).
As the solvent, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) or the like can be used.
As reaction conditions, for example, the reaction temperature is 0 to 160 ° C., and the reaction time is 1 to 72 hours.

本発明のシルセスキオキサン化合物の合成プロセスの一例を、下記反応式(1)に示す。   An example of the synthesis process of the silsesquioxane compound of the present invention is shown in the following reaction formula (1).

〔式中、R1 は上記化学式(a)で表わされる基を示し、R2 はアルキル基を示し、R3 は上記化学式(b)で表わされる基を示し、R4 は上記化学式(c)で表わされる基を示し、R5 は下記化学式(d)で表わされる基を示し、Xはハロゲン原子または1価の有機基を示す。〕 [Wherein, R 1 represents a group represented by the chemical formula (a), R 2 represents an alkyl group, R 3 represents a group represented by the chemical formula (b), and R 4 represents the chemical formula (c). R 5 represents a group represented by the following chemical formula (d), and X represents a halogen atom or a monovalent organic group. ]

以上のような本発明のシルセスキオキサン化合物は、分子中にケイ素原子を含有する低分子量のものであると共に、アダマンタン化合物に由来の基を有するため、容易に成膜することが可能であり、また、極端紫外線に対して感度を有すると共に、当該シルセスキオキサン化合物から得られる薄膜が、低LERであって微細なパターンを高精度に、かつ安定して形成することができ、その上酸素プラズマによるドライエッチングに対する耐ドライエッチング性を有するものであることから、極端紫外線を露光光とするフォトリソグラフィーに用いる多層構造を有するレジスト膜における最上層を形成するためのレジスト材料として有用である。   Since the silsesquioxane compound of the present invention as described above has a low molecular weight containing a silicon atom in the molecule and has a group derived from an adamantane compound, it can be easily formed into a film. In addition, the thin film obtained from the silsesquioxane compound is sensitive to extreme ultraviolet rays, and can form a fine pattern with a low LER with high accuracy and stability. Since it has dry etching resistance against dry etching by oxygen plasma, it is useful as a resist material for forming the uppermost layer in a resist film having a multilayer structure used for photolithography using extreme ultraviolet light as exposure light.

本発明のレジスト材料は、本発明のシルセスキオキサン化合物を含有することを特徴とするものである。
具体的には、例えば本発明のシルセスキオキサン化合物と共に、極端紫外線などの放射線が照射されることにより酸を発生する感放射線性酸発生剤と、当該感放射線性発生剤から生じる酸のレジスト膜(レジスト被膜)中における拡散現象を制御するための酸拡散制御剤と、有機溶剤と、必要に応じて例えば界面活性剤および増感剤などの任意成分を含有するものである。
ここに、本発明のレジスト材料は、当該レジスト材料を構成する本発明のシルセスキオキサン化合物が1種単独または2種以上が組み合わされてなるものであってもよい。
The resist material of the present invention contains the silsesquioxane compound of the present invention.
Specifically, for example, together with the silsesquioxane compound of the present invention, a radiation-sensitive acid generator that generates acid when irradiated with radiation such as extreme ultraviolet rays, and an acid resist generated from the radiation-sensitive generator It contains an acid diffusion controller for controlling the diffusion phenomenon in the film (resist film), an organic solvent, and optional components such as a surfactant and a sensitizer as required.
Here, the resist material of the present invention may be one in which the silsesquioxane compound of the present invention constituting the resist material is used alone or in combination of two or more.

本発明のレジスト材料において、本発明のシルセスキオキサン化合物の含有割合は、1〜50質量%であることが好ましい。
本発明のシルセスキオキサン化合物の含有割合が過小である場合には、成膜しないおそれがある。一方、本発明のシルセスキオキサン化合物の含有割合が過大である場合には、均一な薄膜が得られないおそれがある。
In the resist material of the present invention, the content ratio of the silsesquioxane compound of the present invention is preferably 1 to 50% by mass.
When the content ratio of the silsesquioxane compound of the present invention is too small, there is a possibility that no film is formed. On the other hand, when the content ratio of the silsesquioxane compound of the present invention is excessive, a uniform thin film may not be obtained.

前記感放射線性発生剤は、電子線および極端紫外線等の放射線などの光を照射したときに、本発明のレジスト材料中において酸を発生する物質であり、本発明のレジスト材料に光を照射した場合には、当該本発明のレジスト材料を構成する本発明のシルセスキオキサン化合物体における、酸解離性を有するアダマンタン化合物に由来の基(化学式(a)で表わされる基)が解離することとなる。
感放射線性発生剤としては、酸発生効率および耐熱性の観点から、例えばオニウム塩、ジアゾメタン化合物、スルホンイミド化合物およびその他の非イオン性酸発生剤などが好適に用いられる。これらの化合物は、単独で用いることもでき、また2種以上を組み合わせて用いることもできる。
The radiation-sensitive generator is a substance that generates an acid in the resist material of the present invention when irradiated with light such as an electron beam and extreme ultraviolet rays, and the resist material of the present invention is irradiated with light. In the case, in the silsesquioxane compound body of the present invention constituting the resist material of the present invention, the group derived from the acid dissociable adamantane compound (group represented by the chemical formula (a)) is dissociated; Become.
From the viewpoint of acid generation efficiency and heat resistance, for example, onium salts, diazomethane compounds, sulfonimide compounds and other nonionic acid generators are preferably used as the radiation sensitive generator. These compounds can also be used independently and can also be used in combination of 2 or more type.

感放射線性発生剤の具体例としては、例えば下記一般式(B−1)で表わされるスルホニルオキシイミド化合物が挙げられる。   Specific examples of the radiation sensitive generator include sulfonyloxyimide compounds represented by the following general formula (B-1).

〔上記式中、R6 は、アルキレン基、アリーレン基、アルコキシレン基、シクロアルキレン基、不飽和結合を有する環状骨格を含むシクロアルキレン基等の2価の基を示し、R7 はハロゲン原子、シクロアルキル基で置換されていてもよいアルキル基、アルキル基、エステル結合を有する基で置換されていてもよいシクロアルキル基、ハロゲン原子またはアルキル基で置換されていてもよいアリール基を示す。〕 [In the above formula, R 6 represents a divalent group such as an alkylene group, an arylene group, an alkoxylene group, a cycloalkylene group, a cycloalkylene group containing a cyclic skeleton having an unsaturated bond, and R 7 represents a halogen atom, An alkyl group which may be substituted with a cycloalkyl group, an alkyl group, a cycloalkyl group which may be substituted with a group having an ester bond, an aryl group which may be substituted with a halogen atom or an alkyl group. ]

本発明において、スルホニルオキシイミド化合物は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。   In this invention, a sulfonyloxyimide compound can be used individually or in mixture of 2 or more types.

スルホニルオキシイミド化合物の具体例としては、N−(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(10−カンファースルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(4−トルエンスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(ノナフルオロ−n−ブタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(ベンゼンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−{(5−メチル−5−カルボキシメチルビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イル)スルホニルオキシ}スクシンイミドなどを挙げることができる。   Specific examples of the sulfonyloxyimide compound include N- (trifluoromethanesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (10-camphorsulfonyloxy) succinimide. N- (4-toluenesulfonyloxy) succinimide, N- (nonafluoro-n-butanesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (benzenesulfonyl) Oxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N-{(5-methyl-5-carboxymethylbicyclo [2.2.1] heptan-2-yl) And sulfonyloxy} succinimide.

前記他の非イオン性酸発生剤としては、スルホニルジアゾメタン化合物が好ましい。スルホニルジアゾメタン化合物としては、例えば、下記一般式(B−2)で表される化合物を挙げることができる。   The other nonionic acid generator is preferably a sulfonyldiazomethane compound. As a sulfonyl diazomethane compound, the compound represented by the following general formula (B-2) can be mentioned, for example.

〔上記式中、各R8 は、相互に独立にアルキル基、アリール基、ハロゲン置換アルキル基、ハロゲン置換アリール基等の1価の基を示す。〕 [In the above formulae, each R 8 independently represents a monovalent group such as an alkyl group, an aryl group, a halogen-substituted alkyl group, or a halogen-substituted aryl group. ]

スルホニルジアゾメタン化合物の具体例としては、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロヘキサンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(フェニルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(4−トルエンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(2,4―ジメチルベンゼンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(4−t−ブチルフェニルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(4−クロロベンゼンスルホニル)ジアゾメタン、メチルスルホニル・4−トルエンスルホニルジアゾメタン、シクロヘキサンスルホニル・4−トルエンスルホニルジアゾメタン、シクロヘキサンスルホニル・1,1−ジメチルエタンスルホニルジアゾメタン、ビス(1,1−ジメチルエタンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(1−メチルエタンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(3,3−ジメチル−1,5−ジオキサスピロ[5.5]ドデカン−8―スルホニル)ジアゾメタン、ビス(1,4−ジオキサスピロ[4.5]デカン−7−スルホニル)ジアゾメタンなどを挙げることができる。   Specific examples of the sulfonyldiazomethane compound include bis (trifluoromethanesulfonyl) diazomethane, bis (cyclohexanesulfonyl) diazomethane, bis (phenylsulfonyl) diazomethane, bis (4-toluenesulfonyl) diazomethane, and bis (2,4-dimethylbenzenesulfonyl). Diazomethane, bis (4-t-butylphenylsulfonyl) diazomethane, bis (4-chlorobenzenesulfonyl) diazomethane, methylsulfonyl, 4-toluenesulfonyldiazomethane, cyclohexanesulfonyl, 4-toluenesulfonyldiazomethane, cyclohexanesulfonyl, 1,1-dimethylethane Sulfonyldiazomethane, bis (1,1-dimethylethanesulfonyl) diazomethane, bis (1-methylethanesulfonyl) dia Examples include methane, bis (3,3-dimethyl-1,5-dioxaspiro [5.5] dodecane-8-sulfonyl) diazomethane, bis (1,4-dioxaspiro [4.5] decane-7-sulfonyl) diazomethane, and the like. be able to.

前記オニウム塩としては、フッ素原子で置換されてもよいベンゼンスルホン酸を発生するものを使用できる。   As said onium salt, what generate | occur | produces the benzenesulfonic acid which may be substituted by a fluorine atom can be used.

前記オニウム塩化合物の具体例としては、下記一般式(B−3)および一般式(B−4)で表される化合物を挙げることができる。   Specific examples of the onium salt compound include compounds represented by the following general formula (B-3) and general formula (B-4).

〔上記式(B−3)中、R9 およびR10は、相互に独立に、置換されていてもよい炭素数1〜10の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、または置換されていてもよい炭素数6〜18のアリール基であるか、あるいは、R9 およびR10が相互に結合して式中のヨウ素原子とともに環状構造を形成していてもよい。上記式(B−4)中、R11、R12およびR13は、相互に独立に、置換されていてもよい炭素数1〜10の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、または置換されていてもよい炭素数6〜18のアリール基であるか、あるいは、R11、R12およびR13のいずれか2つが相互に結合して式中のイオウ原子とともに環状構造を形成しており、残りの1つが置換されていてもよい炭素数1〜10の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、または置換されていてもよい炭素数6〜18のアリール基であってもよい。また、一般式(B−3)および上記一般式(B−4)中、X’- はR14−SO3 またはR15−COOHを示し、R14およびR15はそれぞれ独立にフッ素原子、水酸基、アルコキシル基およびカルボキシル基で置換されてもよいアルキル基または芳香族誘導体に由来の基を示す。〕 [In the above formula (B-3), R 9 and R 10 are each independently a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms which may be substituted, or may be substituted. It may be a good aryl group having 6 to 18 carbon atoms, or R 9 and R 10 may be bonded to each other to form a cyclic structure together with an iodine atom in the formula. In said formula (B-4), R <11> , R < 12 > and R <13> are mutually independently the C1-C10 linear or branched alkyl group which may be substituted, or substituted. Or an aryl group having 6 to 18 carbon atoms, or any two of R 11 , R 12 and R 13 are bonded to each other to form a cyclic structure together with the sulfur atom in the formula, May be a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms which may be substituted, or an aryl group having 6 to 18 carbon atoms which may be substituted. Further, in general formula (B-3) and the general formula (B-4), X ' - is R 14 -SO 3 - or R 15 -COOH - are shown, R 14 and R 15 are each independently a fluorine atom , A group derived from an alkyl group or an aromatic derivative which may be substituted with a hydroxyl group, an alkoxyl group and a carboxyl group. ]

一般式(B−3)および上記一般式(B−4)に係る好ましいR14−SO3 としては、トリフルオロメタンスルホネート、ノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、ベンゼンスルホネート、10−カンファースルホネート、2−トリフルオロメチルベンゼンスルホネート、4−トリフルオロメチルベンゼンスルホネート、2,4−ジフルオロベンゼンスルホネート、パーフルオロベンゼンスルホネート、2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イル)−1,1−ジフルオロエタンスルホネート、2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イル)エタンスルホネートを挙げることができる。 Preferred R 14 —SO 3 — according to the general formula (B-3) and the above general formula (B-4) includes trifluoromethanesulfonate, nonafluoro-n-butanesulfonate, benzenesulfonate, 10-camphorsulfonate, Fluoromethylbenzenesulfonate, 4-trifluoromethylbenzenesulfonate, 2,4-difluorobenzenesulfonate, perfluorobenzenesulfonate, 2- (bicyclo [2.2.1] heptan-2-yl) -1,1-difluoroethanesulfonate 2- (bicyclo [2.2.1] heptan-2-yl) ethanesulfonate.

感放射線性発生剤の含有割合は、本発明のシルセスキオキサン化合物100質量部に対して0.1〜20質量部であることが好ましい。   The content ratio of the radiation sensitive generator is preferably 0.1 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the silsesquioxane compound of the present invention.

前記酸拡散制御剤は、本発明のレジスト材料を構成する感放射線性発生剤から生じる酸のレジスト膜(レジスト被膜)中における拡散現象を制御することによって非露光領域において化学反応が生じることを抑制する作用を有するものである。
酸拡散制御剤としては、含窒素有機化合物または感光性塩基性化合物などが好適に用いられる。これらの化合物は、単独で用いることもでき、また2種以上を組み合わせて用いることもできる。
The acid diffusion control agent suppresses the occurrence of a chemical reaction in the non-exposed region by controlling the diffusion phenomenon in the resist film (resist coating) of the acid generated from the radiation sensitive generator constituting the resist material of the present invention. It has an action to do.
As the acid diffusion controller, a nitrogen-containing organic compound or a photosensitive basic compound is preferably used. These compounds can also be used independently and can also be used in combination of 2 or more type.

前記含窒素有機化合物としては、例えば、下記一般式(C−1)で表される化合物(以下、「含窒素化合物(i)」という。)、下記一般式(C−2)で表される同一分子内に窒素原子を2個有する化合物(以下、「含窒素化合物(ii)」という。)、窒素原子を3個以上有するポリアミノ化合物や重合体(以下、これらをまとめて「含窒素化合物(iii)」という。)、アミド基含有化合物、ウレア化合物、含窒素複素環化合物などを挙げることができる。   Examples of the nitrogen-containing organic compound include a compound represented by the following general formula (C-1) (hereinafter referred to as “nitrogen-containing compound (i)”) and the following general formula (C-2). A compound having two nitrogen atoms in the same molecule (hereinafter referred to as “nitrogen-containing compound (ii)”), a polyamino compound or polymer having three or more nitrogen atoms (hereinafter referred to as “nitrogen-containing compound ( iii) "), amide group-containing compounds, urea compounds, nitrogen-containing heterocyclic compounds, and the like.

〔上記式中、複数のR16は、相互に独立に、水素原子、置換されていてもよい、直鎖状、分岐状もしくは環状アルキル基、置換されていてもよいアリール基、または置換されていてもよいアラルキル基を示す。〕 [In the above formula, a plurality of R 16 are independently of each other a hydrogen atom, an optionally substituted linear, branched or cyclic alkyl group, an optionally substituted aryl group, or a substituted group. The aralkyl group which may be sufficient is shown. ]

〔上記式中、複数のR17は、相互に独立に、水素原子、置換されていてもよい、直鎖状、分岐状若しくは環状アルキル基、置換されていてもよいアリール基、または置換されていてもよいアラルキル基を示し、L’は単結合若しくは炭素数1〜6のアルキレン基、エーテル基、カルボニル基またはアルコキシカルボニル基を示す。〕 [In the above formula, a plurality of R 17 are independently of each other a hydrogen atom, an optionally substituted linear, branched or cyclic alkyl group, an optionally substituted aryl group, or a substituted group. And L ′ represents a single bond or an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, an ether group, a carbonyl group or an alkoxycarbonyl group. ]

含窒素化合物(i)としては、ジ(シクロ)アルキルアミン類、トリ(シクロ)アルキルアミン類、トリアルコールアミン等の置換アルキルアミン類、アニリン類等の芳香族アミン類を挙げることができる。   Examples of the nitrogen-containing compound (i) include substituted alkylamines such as di (cyclo) alkylamines, tri (cyclo) alkylamines and trialcoholamines, and aromatic amines such as anilines.

含窒素化合物(iii)としては、例えば、トリアジン類、ポリエチレンイミン、ポリアリルアミン、2−ジメチルアミノエチルアクリルアミドの重合体等を挙げることができる。   Examples of the nitrogen-containing compound (iii) include triazines, polyethyleneimine, polyallylamine, 2-dimethylaminoethylacrylamide polymer, and the like.

前記アミド基含有化合物としては、例えば、下記一般式(C−3)で表される化合物を挙げることができる。   As said amide group containing compound, the compound represented by the following general formula (C-3) can be mentioned, for example.

〔上記式中、複数のR18は、相互に独立に、水素原子、置換されていてもよい、直鎖状、分岐状若しくは環状アルキル基、置換されていてもよいアリール基、または置換されていてもよいアラルキル基を示し、複数のR18は互いに結合し複素環式構造を形成してもよい。R19は置換基を有してもよい炭素数1〜10の直鎖状、分岐状若しくは環状アルキル基、置換されていてもよいアリール基、または置換されていてもよいアラルキル基を示す。〕 [In the above formula, a plurality of R 18 are independently of each other a hydrogen atom, an optionally substituted linear, branched or cyclic alkyl group, an optionally substituted aryl group, or a substituted group. A plurality of R 18 may be bonded to each other to form a heterocyclic structure. R 19 represents an optionally substituted linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an optionally substituted aryl group, or an optionally substituted aralkyl group. ]

前記ウレア化合物としては、例えば、尿素、メチルウレア、1,1−ジメチルウレア、1,3−ジメチルウレア、1,1,3,3−テトラメチルウレア、1,3−ジフェニルウレア、トリ−n−ブチルチオウレア等を挙げることができる。   Examples of the urea compound include urea, methylurea, 1,1-dimethylurea, 1,3-dimethylurea, 1,1,3,3-tetramethylurea, 1,3-diphenylurea, tri-n-butyl. Examples include thiourea.

前記含窒素複素環化合物としては、例えば、イミダゾール類、ピリジン類、ピペラジン類、ピペリジン類、トリアジン類、モルホリン類のほか、ピラジン、ピラゾール、ピリダジン、キノザリン、プリン、ピロリジン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン等を好適例として挙げることができる。   Examples of the nitrogen-containing heterocyclic compound include imidazoles, pyridines, piperazines, piperidines, triazines, morpholines, pyrazine, pyrazole, pyridazine, quinosaline, purine, pyrrolidine, 1,4-diazabicyclo [2 2.2.2] Octane and the like can be cited as preferred examples.

酸拡散制御剤の含有割合は、本発明のシルセスキオキサン化合物100質量部に対して15質量部以下であることが好ましい。   The content ratio of the acid diffusion controller is preferably 15 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the silsesquioxane compound of the present invention.

前記有機溶剤としては、本発明のレジスト材料を構成する他の構成要素を溶解可能なものが用いられる。   As said organic solvent, what can melt | dissolve the other component which comprises the resist material of this invention is used.

有機溶剤としては、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノ−n−プロピルエーテルアセテート、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテルアセテート等のエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;プロピ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、プロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、プロピレングリコールモノ−n−ブチルエーテル等のプロピレングリコールモノアルキルエーテル類;プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジ−n−プロピルエーテル、プロピレングリコールジ−n−ブチルエーテル等のプロピレングリコールジアルキルエーテル類;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、プロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノ−n−ブチルエーテルアセテート等のプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸n−プロピル、乳酸i−プロピル等の乳酸エステル類;ぎ酸n−アミル、ぎ酸i−アミル、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸i−プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸i−ブチル、酢酸n−アミル、酢酸i−アミル、プロピオン酸i−プロピル、プロピオン酸n−ブチル、プロピオン酸i−ブチル等の脂肪族カルボン酸エステル類;ヒドロキシ酢酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−3−メチル酪酸メチル、メトキシ酢酸エチル、エトキシ酢酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エ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、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルプロピオネート、3−メチル−3−メトキシブチルブチレート、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル等の他のエステル類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;メチルエチルケトン、2−ペンタノン、2−ヘキサノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、4−ヘプタノン、シクロヘキサノン等のケトン類;N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等のアミド類;γ−ブチロラクン等のラクトン類;などが挙げられる。   Examples of the organic solvent include ethylene glycol monoalkyl ether acetates such as ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol mono-n-propyl ether acetate, and ethylene glycol mono-n-butyl ether acetate; propylene glycol Propylene glycol monoalkyl ethers such as monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol mono-n-propyl ether, propylene glycol mono-n-butyl ether; propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol diethyl ether, propylene glycol di-n-propyl Ether, propylene glycol di-n-butyl ether Propylene glycol dialkyl ethers such as propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol mono-n-propyl ether acetate, propylene glycol monoalkyl ether acetates such as propylene glycol mono-n-butyl ether acetate; Lactic acid esters such as methyl lactate, ethyl lactate, n-propyl lactate, i-propyl lactate; n-amyl formate, i-amyl formate, ethyl acetate, n-propyl acetate, i-propyl acetate, n-butyl acetate , Aliphatic carboxylic acid esters such as i-butyl acetate, n-amyl acetate, i-amyl acetate, i-propyl propionate, n-butyl propionate, i-butyl propionate; Ethyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, methyl 2-hydroxy-3-methylbutyrate, ethyl methoxyacetate, ethyl ethoxyacetate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, methyl 3-ethoxypropionate, Ethyl 3-ethoxypropionate, 3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutylpropionate, 3-methyl-3-methoxybutyl butyrate, methyl acetoacetate, Other esters such as ethyl acetoacetate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate; aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene; methyl ethyl ketone, 2-pentanone, 2-hexanone, 2-heptanone, 3-heptanone, 4-heptanone Keto such as cyclohexanone Amides such as N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide and N-methylpyrrolidone; lactones such as γ-butyrolacun;

有機溶剤の含有割合は、レジスト材料における全固形分濃度が5〜70質量%となる量であることが好ましい。   The content of the organic solvent is preferably such that the total solid concentration in the resist material is 5 to 70% by mass.

このような構成の本発明のレジスト材料は、例えば本発明のシルセスキオキサン化合物と共に、感放射線性酸発生剤、酸拡散制御剤、および必要に応じて任意成分を、適宜の溶媒に溶解し、好ましくは得られた溶液を孔径0.2μmのフィルターによってろ過することによって製造することができる。
また、このようにして得られた本発明のレジスト材料は、例えば、エッチング選択性の異なる複数種類(例えば2種類)のレジスト材料を用い、各レジスト材料を、回転塗布、流延塗布、ロール塗布などの適宜の塗布方法によって、シリコンウエハ等の基板上に順次に塗布することによって多層構造のレジスト膜(レジスト被膜)を形成し、そのレジスト層における最上層(レジスト最上層)に対して極端紫外線などの露光によって所期のレジストパターンを形成し、適宜の現像液によって現像処理し、このようにしてパターン形成された最上層をエッチングマスクとして、当該最上層の下方に位置するレジスト層に対して酸素プラズマによるドライエッチング処理を行う、フォトリソグラフィープロセスにおいて、レジスト膜における最上層の構成材料として好適に用いられる。
In the resist material of the present invention having such a structure, for example, together with the silsesquioxane compound of the present invention, a radiation-sensitive acid generator, an acid diffusion controller, and if necessary, an optional component are dissolved in an appropriate solvent. Preferably, it can be produced by filtering the obtained solution through a filter having a pore size of 0.2 μm.
Moreover, the resist material of the present invention thus obtained uses, for example, a plurality of types (for example, two types) of resist materials having different etching selectivity, and each resist material is applied by spin coating, casting coating, roll coating. A resist film (resist film) having a multilayer structure is formed by sequentially applying on a substrate such as a silicon wafer by an appropriate application method such as, and extreme ultraviolet rays are applied to the uppermost layer (resist uppermost layer) in the resist layer. The desired resist pattern is formed by exposure such as development with an appropriate developer, and the resist layer positioned below the uppermost layer is formed using the uppermost layer thus patterned as an etching mask. In the photolithographic process that performs dry etching with oxygen plasma, It is suitably used as a constituent material.

以下、本発明の具体的な実施例について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。   Hereinafter, specific examples of the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto.

〔実施例1〕
(原料化合物(1−1)の合成)
容量25mLの二口ナスフラスコを窒素置換し、ジメチルクロロシラン13.2mL(120mmol)と、ヘキサン15mLとを仕込み、その後、氷冷下において、メタノール15mLにオクタアニオン11.4g(10mmol)を溶解した溶液をゆっくりと添加した後、室温で3時間撹拌することによって反応させた。
反応が完了した後、反応溶液をヘキサンで希釈し、水で3回洗浄し、有機相を乾燥剤として硫酸マグネシウムを用いて乾燥処理した。乾燥剤をろ別し、減圧留去することによって白色固体を得た。得られた白色固体をメタノールで洗浄し、乾燥することにより、反応生成物4.60gを収率45%で得た。
得られた反応生成物は、1H−NMR分析および13C−NMR分析の結果から、化学式(4)で表される化合物(以下、「原料シルセスキオキサン化合物(A)」ともいう。)であることが確認された。
また、原料シルセスキオキサン化合物(A)について、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)法によって分子量および分子量分布を確認したところ、数平均分子量(Mn)は896であり、分子量分布(Mw/Mn)は1.02であった。なお、理論分子量は1017である。
[Example 1]
(Synthesis of raw material compound (1-1))
A 25-mL two-necked eggplant flask was purged with nitrogen, charged with 13.2 mL (120 mmol) of dimethylchlorosilane and 15 mL of hexane, and then dissolved in 11.4 g (10 mmol) of octaanion in 15 mL of methanol under ice cooling. Was slowly added, followed by reaction by stirring at room temperature for 3 hours.
After the reaction was completed, the reaction solution was diluted with hexane, washed three times with water, and the organic phase was dried using magnesium sulfate as a drying agent. The desiccant was filtered off and distilled under reduced pressure to obtain a white solid. The obtained white solid was washed with methanol and dried to obtain 4.60 g of a reaction product with a yield of 45%.
From the results of 1 H-NMR analysis and 13 C-NMR analysis, the obtained reaction product was a compound represented by the chemical formula (4) (hereinafter also referred to as “raw material silsesquioxane compound (A)”). It was confirmed that.
Moreover, about the raw material silsesquioxane compound (A), when the molecular weight and molecular weight distribution were confirmed by GPC (gel permeation chromatography) method, number average molecular weight (Mn) was 896, and molecular weight distribution (Mw / Mn) Was 1.02. The theoretical molecular weight is 1017.

原料シルセスキオキサン化合物(A)の1H−NMR分析および13C−NMR分析の結果を下記に示すと共に、1H−NMRスペクトルを図1および13C−NMRスペクトルを図2に示す。 The results of 1 H-NMR analysis and 13 C-NMR analysis of the starting silsesquioxane compound (A) are shown below, and 1 H-NMR spectrum is shown in FIG. 1 and 13 C-NMR spectrum is shown in FIG.

1H NMR(600MHz,CDCl3 ,TMS )δ(ppm):
0.25−0.26(d,6H,Ha ),
4.73−4.74(m,1H,Hb
1 H NMR (600 MHz, CDCl 3 , TMS ) Δ (ppm):
0.25-0.26 (d, 6H, H a ),
4.73-4.74 (m, 1H, Hb )

13C NMR(150MHz,CDCl3 ,TMS )δ(ppm):
0.26(Ca
13 C NMR (150 MHz, CDCl 3 , TMS ) Δ (ppm):
0.26 (C a )

(中間生成物の合成)
ナスフラスコに原料シルセスキオキサン化合物(A)0.51g(0.5mmol)を加え、窒素ガスに置換し、4−tert−ブトキシスチレン(tBS)0.35g(5mmol)、溶媒としてトルエン3mLを加えた。次に、触媒として1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン白金(0)錯体[Pt(dvs)]キシレン溶液0.3mL(2mmol)加えた後、100℃の条件で30分間撹拌した。反応終了後、クロロホルムで希釈し、活性炭を加えた。活性炭をろ別し、濃縮し茶褐色の粘性液体を得た。
得られた反応生成物は、1H−NMR分析の結果から、上記反応式(1)において中間生成物として示されている化合物(以下、「中間生成物(A)」ともいう。)であることが確認された。
(Synthesis of intermediate product)
Add 0.51 g (0.5 mmol) of the raw silsesquioxane compound (A) to the eggplant flask, and replace with nitrogen gas. 4-tert-butoxystyrene (tBS) 0.35 g (5 mmol), 3 mL of toluene as a solvent added. Next, after adding 0.3 mL (2 mmol) of 1,3-divinyl-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane platinum (0) complex [Pt (dvs)] xylene solution as a catalyst, the conditions at 100 ° C. For 30 minutes. After completion of the reaction, the reaction mixture was diluted with chloroform and activated carbon was added. The activated carbon was filtered off and concentrated to obtain a brownish viscous liquid.
The obtained reaction product is a compound (hereinafter also referred to as “intermediate product (A)”) shown as an intermediate product in the above reaction formula (1) from the result of 1 H-NMR analysis. It was confirmed.

中間生成物(A)の1H−NMRスペクトルを図3に示す。 The 1 H-NMR spectrum of the intermediate product (A) is shown in FIG.

(原料化合物(1)の合成)
ナスフラスコに中間生成物(A)1.21g(0.5mmol)を仕込み、溶媒としての1,4−ジオキサン6mLと共に3N塩酸水溶液4mLを添加し、温度85℃の条件で12時間かけて反応させた。
反応が完了した後、水とメタノールの混合溶媒(水とメタノールとの質量比(水:メタノール)=8:2)を用いて沈殿生成を行った。得られた粘性液体を少量のテトラヒドロフランに溶解させてn−ヘキサン中に滴下することにより、褐色固体よりなる反応生成物0.58gを収率59%で得た。
得られた反応生成物は、IR分析および1H−NMR分析の結果から、化学式(2)で表される化合物(以下、「原料化合物(A)」ともいう。)であることが確認され、また、1H−NMR分析の結果からは、脱保護率が99%以上であることが確認された。
また、原料化合物(A)について、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)法によって分子量および分子量分布を確認したところ、数平均分子量(Mn)は2134であり、分子量分布(Mw/Mn)は1.11であった。なお、理論分子量は1978.3である。
(Synthesis of raw material compound (1))
An eggplant flask was charged with 1.21 g (0.5 mmol) of the intermediate product (A), 4 mL of 3N hydrochloric acid was added together with 6 mL of 1,4-dioxane as a solvent, and the reaction was allowed to proceed for 12 hours at a temperature of 85 ° C. It was.
After the reaction was completed, precipitation was performed using a mixed solvent of water and methanol (mass ratio of water and methanol (water: methanol) = 8: 2). The obtained viscous liquid was dissolved in a small amount of tetrahydrofuran and dropped into n-hexane to obtain 0.58 g of a reaction product consisting of a brown solid in a yield of 59%.
The obtained reaction product was confirmed to be a compound represented by the chemical formula (2) (hereinafter also referred to as “raw material compound (A)”) from the results of IR analysis and 1 H-NMR analysis, From the result of 1 H-NMR analysis, it was confirmed that the deprotection rate was 99% or more.
Moreover, when the molecular weight and molecular weight distribution were confirmed by the GPC (gel permeation chromatography) method about the raw material compound (A), the number average molecular weight (Mn) was 2134, and molecular weight distribution (Mw / Mn) was 1.11. Met. The theoretical molecular weight is 198.3.

原料化合物(A)のIR分析および1H−NMR分析の結果を下記に示すと共に、IRスペクトルを図4および1H−NMRスペクトルを図5に示す。 The results of IR analysis and 1 H-NMR analysis of the raw material compound (A) are shown below, and the IR spectrum is shown in FIG. 4 and the 1 H-NMR spectrum is shown in FIG.

○IR(film,cm-1):
3348(ν C−H),
2957(ν C−H(aromtic)),
1512(ν C=C(aromatic)),
1253(ν Si−C),
1084(ν Si−O)
○ IR (film, cm -1 ):
3348 (ν C—H),
2957 (ν C—H (aromatic)),
1512 (ν C = C (aromatic)),
1253 (ν Si-C),
1084 (ν Si—O)

1H NMR(600MHz,CDCl3 ,TMS )δ(ppm):
0.07−0.12(d,36H,a ),
0.89−1.35(b,16H,b),
1.29−1.35(b,16H,c),
6.65−6.95(b,32H,d and e),
9.00−9.13(b,8H,OH)
1 H NMR (600 MHz, CDCl 3 , TMS ) Δ (ppm):
0.07-0.12 (d, 36H, a ),
0.89-1.35 (b, 16H, b),
1.29-1.35 (b, 16H, c),
6.65-6.95 (b, 32H, d and e),
9.00-9.13 (b, 8H, OH)

(特定アダマンチル基を有するシルセスキオキサン化合物の合成)
容量100mLのナスフラスコに原料化合物(A)0.20g(0.1mmol)を仕込み、相関移動触媒としてのテトラブチルアンモニウムブロミド(TBAB)0.03g(0.10mmol)と、塩基としての炭酸カリウム0.14g(1.0mmol)と共に、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)1mLを添加した後、室温で3時間撹拌することによって反応(塩形成反応)させた。反応が完了して塩が形成された後、化学式(3)においてXがブロモ基であってR2 がメチル基の化合物0.11g(0.4mmol)を添加して温度60℃の条件で63時間撹拌することによって反応させた。
反応が完了した後、反応溶液を酢酸エチルで希釈し、濃度3質量%のシュウ酸水溶液3回、水道水で3回洗浄し、有機相を乾燥剤として硫酸マグネシウムを用いて乾燥処理した。乾燥剤をろ別した後、濃縮することにより、反応生成物0.28gを収率89%で得た。
得られた反応生成物は、 1H−NMR分析の結果から、化学式(1)において、化学式(a)のR2 がメチル基である化合物(以下、「シセスキオキサン化合物(A)」ともいう。)であることが確認された。
また、シルセスキオキサン化合物(A)について、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)法によって分子量および分子量分布を確認したところ、数平均分子量(Mn)は3600であり、分子量分布(Mw/Mn)は1.10であった。
(Synthesis of silsesquioxane compound having specific adamantyl group)
Raw material compound (A) 0.20 g (0.1 mmol) was charged into a 100 mL volumetric flask, tetrabutylammonium bromide (TBAB) 0.03 g (0.10 mmol) as a phase transfer catalyst, and potassium carbonate 0 as a base. After adding 1 mL of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) together with .14 g (1.0 mmol), the mixture was reacted at room temperature for 3 hours (salt formation reaction). After the reaction is completed and a salt is formed, 0.11 g (0.4 mmol) of a compound in which X is a bromo group and R 2 is a methyl group in chemical formula (3) is added and the reaction is performed at a temperature of 60 ° C. The reaction was allowed to stir for hours.
After the reaction was completed, the reaction solution was diluted with ethyl acetate, washed 3 times with 3% by mass oxalic acid aqueous solution and 3 times with tap water, and the organic phase was dried using magnesium sulfate as a desiccant. The desiccant was filtered off and concentrated to obtain 0.28 g of reaction product in 89% yield.
The resulting reaction product was the results of 1 H-NMR analysis, the chemical formula (1), a compound wherein R 2 is a methyl group of formula (a) (hereinafter, also referred to as "sheet Le silsesquioxane compound (A)" .).
Moreover, when the molecular weight and molecular weight distribution were confirmed by the GPC (gel permeation chromatography) method about the silsesquioxane compound (A), the number average molecular weight (Mn) was 3600, and molecular weight distribution (Mw / Mn) was 1.10.

Claims (2)

下記化学式(2)で表わされる化合物と、下記化学式(3)で表わされる化合物とを反応させることにより、下記化学式(1)で表されるシルセスキオキサン化合物を得ることを特徴とするシルセスキオキサン化合物の製造方法。
〔式中、R 3 は、下記化学式(b)で表わされる基を示す。〕
〔式中、R 2 はメチル基を示し、Xはハロゲン原子または1価の有機基を示す。〕
〔式中、R1 は、下記化学式(a)で表わされる基を示す。〕
〔式中、R2 は、メチル基を示す。〕
A silsesquioxane compound represented by the following chemical formula (1) is obtained by reacting a compound represented by the following chemical formula (2) with a compound represented by the following chemical formula (3). A method for producing an oxane compound.
[Wherein R 3 represents a group represented by the following chemical formula (b). ]
[Wherein R 2 represents a methyl group, and X represents a halogen atom or a monovalent organic group. ]
[Wherein R 1 represents a group represented by the following chemical formula (a). ]
[Wherein R 2 represents a methyl group. ]
前記化学式(2)で表わされる化合物が、下記化学式(4)で表わされる化合物と、4−(tert−ブトキシ)スチレンとを反応することによって生成される化合物を脱保護反応させることによって得られることを特徴とする請求項1に記載のシルセスキオキサン化合物の製造方法。
〔式中、R 4 は、下記化学式(c)で表わされる基を示す。〕
The compound represented by the chemical formula (2) is obtained by deprotecting a compound produced by reacting a compound represented by the following chemical formula (4) with 4- (tert-butoxy) styrene. The method for producing a silsesquioxane compound according to claim 1 .
[Wherein R 4 represents a group represented by the following chemical formula (c). ]
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