明 細 書 フッ素原子含有重合性不飽和単量体、 フッ素原子含有高分子化合物及び フォ ト レジス ト用榭脂組成物 技術分野
本発明は半導体の微細加工などを行う際に用いるフォ ト レジス ト用樹 脂の単量体成分等と して有用なフッ素原子含有重合性不飽和単量体とそ の製造法、 この単量体に対応する繰り返し単位を含む高分子化合物、 こ の高分子化合物を含有するフォ ト レジス ト用樹脂組成物、 及び該樹脂組 成物を用いた半導体の製造方法に関する。 背景技術
半導体の製造に用いられるリ ソグラフィの露光光源は、 年々短波長に なってきており、 波長 2 4 8 n mの K r Fエキシマレーザーから波長 1 9 3 n mのA r Fェキシマレーザーへと移り、 次世代の露光光源と して 波長 1 5 7 n mの F 2エキシマレーザーが有望視されている。 従来の K r Fエキシマレーザー露光用や A r Fエキシマレーザー露光用のレジス トに用いられる樹脂は、 真空紫外光 ( 1 9 0 nm以下の波長の光) に対 して充分な透過性を示さない。 そこで、 このような真空紫外光に対する 透過性の高い樹脂と して、 分子内にフッ素原子を含有する高分子化合物 がいくつか提案されている (例えば、 特開 2 0 0 2 _ 6 5 0 1号公報、 特開 2 0 0 2— 1 5 5 1 1 8号公報、 特開 2 0 0 2— 1 7 9 7 3 1号公 報、 特開 2 0 0 2— 2 2 0 4 1 9号公報、 特開 2 0 0 2— 2 9 3 8 4 0 号公報、 特開 2 0 0 2— 3 2 7 0 1 3号公報、 特開 2 0 0 3— 2 9 2 5 号公報など) 。 しかしながら、 これらの樹脂においても、 真空紫外光に
対する透過性 (透明性) は必ずしも充分とは言えない。 また、 露光に用 いる光に対する透明性に加え、 光照射により照射部が酸によってアル力 リ可溶性に変化する性質 (酸脱離性) 、 ドライエッチング耐性 (耐エツ チング性) 及び基板に対する密着性 (基板密着性) などの特性をバラン スよく備えた樹脂はほとんど無い。 発明の開示
本発明の目的は、 波長 3 0 0 n m以下の光、 特に F 2エキシマレーザ 一 ( 1 5 7 n m ) 等の真空紫外光に対して透過性の高い高分子化合物を 得る上で有用な新規なフッ素原子含有重合性不飽和単量体とその製造法 を提供することにある。
本発明の他の目的は、 ポリマーに高い透明性と優れた酸脱離性及び耐 ェツチング性を付与できるとともに、 フォ ト レジス ト と して要求される 諸機能を付与するための他の単量体と容易に共重合できる新規なフッ素 原子含有重合性不飽和単量体とその製造法を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、 波長 3 0 0 n m以下の光、 特に真空紫外 光に対して高い透明性を有する高分子化合物と、 該高分子化合物を含む フォ トレジス ト用樹脂組成物、 該榭脂組成物を用いた半導体の製造方法 を提供することにある。
本発明の他の目的は、 露光に用いる光に対して高い透明性を有すると ともに、 酸脱離性、 耐エッチング性、 基板密着性等の諸特性をバランス よく備えた高分子化合物と、 該高分子化合物を含むフォ トレジス ト用樹 脂組成物、 該樹脂組成物を用いた半導体の製造方法を提供することにあ る。
本発明のさらに他の目的は、 微細なパターンを高い精度で形成できる フォ トレジス ト用榭脂組成物、 及び半導体の製造方法を提供することに
ある。
本発明者らは、 上記目的を達成するため鋭意検討した結果、 アルコー ル部位に特定の脂環式炭素環を含む酸脱離性の基を有する新規なフッ素 原子含有不飽和カルボン酸エステルを見出すとともに、 この化合物がフ オ ト レジス ト として要求される諸機能を付与しうる他の単量体と容易に 共重合できること、 及びこの共重合により、 波長 3 0 0 n m以下の光、 特に真空紫外光に対する透明性が高く、 しかも酸脱離性、 耐エッチング 性及び基板密着性等の諸特性をバランスよく備えた高分子化合物が得ら れることを見出した。 本発明はこれらの知見に基づいて完成されたもの である。
すなわち、 本発明は、 下記式 (la) 又は (lb)
(la) (lb)
[式中、 環 Z '、 環 Z
2は、 それぞれ脂環式炭素環を示す。 該脂環式炭素 環が多環である場合には、 環を構成する原子の一部が酸素原子、 硫黄原 子又は窒素原子で置換されていてもよい。 環 Z
1 環 Z
2を構成する原子 は置換基を有していてもよい。 R R
2、 R
3は、 それぞれ、 アルキル 基又はフルォロアルキル基を示す。 Wは単結合又は連結基を示す。 Rは 、 下記式 ( 2)
(2)
(式中、 R4、 R5、 R6は、 それぞれ、 水素原子、 フッ素原子、 アルキ ル基又はフルォロアルキル基を示す)
で表される不飽和ァシル基を示す。 式 (la) 及び式 (lb) 中に示される RO—基が結合している炭素原子の隣接位には、 少なく とも 1つの水素 原子が結合した炭素原子が存在する。 但し、 式 (la) においては、 R 1 、 R2、 R4、 R5、 R6の少なく とも 1つはフッ素原子又はフルォロアル キル基であり、 式 (lb) においては、 ( i ) 環 Z 2にフッ素原子又はフ ルォロアルキル基が結合している力 、 又は (ii) R 3がフルォロアルキ ル基である]
で表されるフッ素原子含有重合性不飽和単量体を提供する。
上記フッ素原子含有重合性不飽和単量体のなかでも、 式 (la) 又は式
(lb) において、 R O—基が結合している炭素原子の隣接位の何れの炭 素原子もフッ素原子を有していない化合物が好ましい。 また、 式 (la) において、 ( i ) 環 Z 1にフッ素原子又はフルォロアルキル基が結合し ているか、 (ii) R '及び R2のうち少なく とも一方が 1位に水素原子を 有するフルォロアルキル基である力 、 (iii) 尺 1及ぴ1¾ 2が共に 1位に 水素原子を有するフッ素化されていてもよいアルキル基である力 、 又は
(iv) R 1及び R 2のうち少なく とも一方が炭素数 3以上のフッ素化され ていてもよいアルキル基であるのが好ましい。
環 Z '又は環 Z
2には、 下記式 (3a) 、 (3b) 又は (3c)
(3a) (3b) (3c)
(式中、 Y 1はアルキレン基、 酸素原子又は硫黄原子を示し、 Υ2、 Υ 3 は、 それぞれ、 アルキレン基、 酸素原子、 硫黄原子又は無結合を示す。 k、 nは、 それぞれ、 0〜 3の整数を示し、 mは 1又は 2を示す。 式中 の環を構成する原子は置換基を有していてもよい)
で表される環が含まれる。
本発明は、 また、 下記式 (4a) 又は (4b)
(4a) (4b)
(式中、 環 ·Ζ 1は脂環式炭素環を示す。 該脂環式炭素環が多環である場 合には、 環を構成する原子の一部が酸素原子、 硫黄原子又は窒素原子で 置換されていてもよい。 環 ζ 1を構成する原子は置換基を有していても よレ、。 R 'はアルキル基又はフルォロアルキル基、 Xはハロゲン原子、 Wは単結合又は連結基を示す)
で表される化合物に、 下記式 ( 5)
R2— Μ ( 5 )
[式中、 R 2はアルキル基又はフルォロアルキル基を示す。 Μは金属原 子又は— Mg X '基 (X 1はハロゲン原子を示す) を示す。 但し、 前記式
(4a) 若しくは (4b) におけるカルボニル基の隣接位又は式 ( 5 ) にお ける R 2の 1位には、 少なく とも 1つの水素原子が結合した炭素原子が 存在する]
で表される (フルォロ) アルキル化剤を作用させ、 得られた反応生成物 に、 下記式 (6 )
R -X2 ( 6 )
[式中、 Rは、 下記式 (2)
(式中、 R4、 R5、 R6は、 それぞれ、 水素原子、 フッ素原子、 アルキ ル基又はフルォロアルキル基を示す)
で表される不飽和ァシル基を示す。 X 2はハロゲン原子を示す] で表されるァシルハライ ドを反応させて (但し、 R R R R5、 R6の少なく とも 1っはフッ素原子又はフルォロアルキル基である) 、 下記式 (la)
R0
R1 R2
(式中、 澴 Z R R R、 Wは前記に同じ。 伹し、 式 (4b) で表 される化合物を原料として用いた場合には、 R ' = R 2である。 RO_基 が結合している炭素原子の隣接位には、 少なく とも 1つの水素原子が結 合した炭素原子が存在する)
で表される化合物を得ることを特徴とするフッ素原子含有重合性不飽和 単量体の製造法を提供する。
(式中、 環 Z 2は脂環式炭素環を示す。 該脂環式炭素環が多環である場 合には、 環を構成する原子の一部が酸素原子、 硫黄原子又は窒素原子で 置換されていてもよい。 環 Z 2を構成する原子は置換基を有していても よい)
で表されるカルボニル化合物に、 下記式 (8 )
R 3— M ( 8 )
[式中、 R 3はアルキル基又はフルォロアルキル基を示す。 Mは金属原 子又は一 M g X1基 (X 1はハロゲン原子を示す) を示す。 但し、 前記式
( 7 ) におけるカルボ-ル基の隣接位又は式 ( 8 ) における R 3の 1位 には、 少なく とも 1つの水素原子が結合した炭素原子が存在する] で表される (フルォロ) アルキル化剤を作用させ [但し、 ( i ) 環 Z 2 にフッ素原子又はフルォロアルキル基が結合している力 、 又は (ii) R 3がフルォロアルキル基である] 、 得られた反応生成物に、 下記式 ( 6 )
R - X2 (6 )
(式中、 R 4、 R 5、 R 6は、 それぞれ、 水素原子、 フッ素原子、 アルキ ル基又はフルォロアルキル基を示す)
で表される不飽和ァシル基を示す。 X
2はハロゲン原子を示す] で表されるァシルハライ ドを反応させて、 下記式 (lb)
(式中、 環 Z 2、 R 3、 Rは前記に同じ。 R O—基が結合している炭素原 子の隣接位には、 少なく とも 1つの水素原子が結合した炭素原子が存在 する)
で表される化合物を得ることを特徴とするフッ素原子含有重合性不飽和 単量体の製造法を提供する。
本発明は、 さらにまた、 上記のフッ素原子含有重合性不飽和単量体に 対応する繰り返し単位を含む高分子化合物を提供する。
前記高分子化合物は、 さらに、 基板密着性機能及び /"又は親水性機能 を有する繰り返し単位を含んでいてもよい。
前記高分子化合物は、 さらに、 下記式 (9a) 又は (9b)
(9a) (9b)
[式 (9a) 中、 環 Z 3は下記式 (10a) 、 (10b) 、 (10c) 、 ( 10d) 、 (lOe) 、 (lOf) 、 (lOg) 、 (lOh) 又は (lOi)
(10a) (10b) (10c) (lOd)
(lOe) (10f)
(式中、 Y4はアルキレン基、 酸素原子又は硫黄原子を示し、 Υ5、 Υ6 、 Υ7、 Υ8は、 それぞれ、 アルキレン基、 酸素原子、 硫黄原子又は無結 合を示す。 a、 c、 d、 eは、 それぞれ、 0〜 3の整数を示し、 bは 1 又は 2を示す。 式中の環は置換基を有していてもよい)
で表される何れかの環を示し、 W'は 2価の炭化水素基を示す。 R7、 R 8及び R9は、 同一又は異なって、 水素原子又は有機基を示す。 環 Z 3、 、 R7、 R8、 R9のうち少なく とも 2つは、 互いに結合して、 隣接す る 1又は 2以上の原子と共に環を形成していてもよい。 pは 0又は 1を 示し、 qは 1〜 8の整数を示す。 qが 2以上の場合、 q個の括弧内の基 は同一であってもよく異なっていてもよい。 式 (9b) 中、 R '°は置換基 を有していてもよいアルキル基を示し、 R ' '、 R 12及び R '3は、 同一又 は異なって、 水素原子又は有機基を示す。 R l°、 R 'l、 R l 2、 R 13のう ち少なく とも 2つは、 互いに結合して、 隣接する 1又は 2以上の原子と 共に環を形成していてもよい。 rは 1〜 8の整数を示す。 rが 2以上の
場合、 r個の括弧内の基は同一であってもよく異なっていてもよい] で表されるビニルエーテル系単量体に対応する繰り返し単位を含んでい てもよい。
前記高分子化合物は、 さ らに、 下記式 (Ha) 、 (lib) 、 (11c) 又 は (lid)
(11a) (lib)
(11c) (lid)
[式 (11a) 中、 環 Z 4は下記式 (10a) 、 (10b) 、 (10c) 、 (lOd) (lOe) 、 (lOf) 、 (lOg) 、 (lOh) 又は (lOi)
(10a) (10b) (10c) (lOd)
(式中、 Y4はアルキレン基、 酸素原子又は硫黄原子を示し、 Υ5、 Υ6 、 Υ7、 Υ8は、 それぞれ、 アルキレン基、 酸素原子、 硫黄原子又は無結 合を示す。 a、 c、 d、 eは、 それぞれ、 0〜 3の整数を示し、 bは 1 又は 2を示す。 式中の環は置換基を有していてもよい)
で表される何れかの環を示し、 W2は 2価の炭化水素基を示す。 但し、 環 Z 4及び W2は何れもフッ素原子又はフッ素原子含有基を置換基と して 有していない。 R 14、 R 15、 R 16は、 それぞれ、 水素原子、 フッ素原子 、 アルキル基又はフルォロアルキル基を示す。 sは 0又は 1を示し、 t は 1〜 8の整数を示す。 tが 2以上の場合、 t個の括弧内の基は同一で あってもよく異なっていてもよい。 式 (lib) 中、 R 17は置換基を有し ていてもよいアルキル基を示す。 R14、 R 15、 R '6は前記に同じ。 uは 1〜 8の整数を示す。 uが 2以上の場合、 u個の括弧内の基は同一であ つてもよく異なっていてもよい。 式 (11c) 中、 環 Z 5は置換基を有して いてもよい脂環式炭素環を示す。 R18は水素原子、 フッ素原子、 アルキ ル基又はフルォロアルキル基を示し、 R 19はフルォロアルキル基を示す
。 R 14、 R 15、 R 16は前記に同じ。 f は 1〜 6の整数を示す。 式 (lid ) 中、 環 Ζ βは置換基を有していてもよい脂環式炭素環を示す。 R2°は 水素原子、 フッ素原子、 アルキル基又はフルォロアルキル基を示す。 R 14、 R 15、 R '6は前記に同じ。 gは 3又は 4を示す]
で表されるアク リル系単量体 [伹し、 式 (la) 及び式 (lb) で表される 化合物を除く ] に対応する繰り返し単位を含んでいてもよい。
前記高分子化合物は、 さらに、 下記式 (12a) 又は (12b)
(12a) (12b)
[式中、 Y9、 Υ 1 ϋは、 それぞれ、 アルキレン基、 酸素原子、 硫黄原子 又は無結合を示す。 Υ ' 'は酸素原子又は一 ΝΗ—基を示す。 f は 0〜 3 の整数を示す。 式 (12a) 、 (12b) 中の環を構成する原子は置換基を有 していてもよい]
で表される環状不飽和単量体に対応する繰り返し単位を含んでいてもよ レ、。
本発明は、 また、 上記の高分子化合物と光酸発生剤とを少なく とも含 むフォ トレジス ト用樹脂組成物を提供する。
本発明は、 さらに、 上記のフォ ト レジス ト用樹脂組成物を基材又は基 板に塗布してレジス ト塗膜を形成し、 露光及び現像を経てパターンを形 成する工程を含む半導体の製造方法を提供する。
なお、 本明細書におけるビニルエーテル系単量体には、 ビエル基の水 素原子が置換基で置換された化合物も含まれるものとする。 また、 α , β 一不飽和カルボン酸エステル系単量体を便宜上ァク リル酸エステル系
単量体又はアク リル系単量体と称することがある。 また、 本明細書にお ける 「有機基」 とは、 炭素原子含有基だけでなく、 例えば、 ハロゲン原 子、 ニトロ基、 スルホン酸基などの非金属原子含有基を含む広い意味で 用いる。
本発明によれば、 波長 3 0 0 n m以下の光、 特に F 2エキシマレーザ 一 ( 1 5 7 n m ) 等の真空紫外光に対して透過性の高い高分子化合物を 得る上で有用な新規なフッ素原子含有重合性不飽和単量体が提供される 。 また、 ポリマーに高い透明性と優れた酸脱離性及び耐エッチング性を 付与できるとともに、 フォ ト レジス ト と して要求される諸機能を付与す るための他の単量体と容易に共重合できる新規なフッ素原子含有重合性 不飽和単量体が提供される。
本発明の高分子化合物は、 波長 3 0 0 n m以下の光、 特に真空紫外光 に対して高い透明性を有する。 また、 フォ ト レジス トと して用いた場合 に、 酸脱離性、 耐エッチング性、 基板密着性等の諸特性をバランスよく 発揮する。 そのため、 該高分子化合物を含むフォ ト レジス ト用樹脂組成 物、 及び該樹脂組成物を用いた半導体の製造方法によれば、 微細なバタ ーンを高い精度で形成することができる。
発明を実施するための最良の形態
[フッ素原子含有重合性不飽和単量体]
本発明のフッ素原子含有重合性不飽和単量体は前記式 (la) 又は (lb
) で表されるアク リル酸エステル系化合物である。 この単量体は不飽和 ァシル基 (R— ) の不飽和部位において重合して高分子化合物を与える 。 この単量体は分子内にフッ素原子を有しているため、 波長 3 0 0 n m 以下の光、 特に真空紫外光に対する高い透明性をポリマーに付与すると ともに、 分子内に脂環式炭素環を有しているので、 優れた耐エッチング
性を付与できる。 また、 この単量体は、 不飽和ァシルォキシ基 (R O— 基) が結合している炭素原子の隣接位に少なく とも 1つの水素原子が結 合した炭素原子が存在するので、 酸により脱離反応が進行して前記不飽 和ァシルォキシ基に相当するカルボン酸とォレフィン化合物とが生成し アルカ リ可溶性となることから、 酸脱離性付与機能を有している。 さら に、 本発明の単量体は、 フォ トレジス トと して要求される諸機能 (例え ば、 基板密着性、 透明性、 耐エッチング性等) を付与するために用いら れる各種単量体、 例えば他のァク リル系単量体やビニルエーテル系単量 体、 環状不飽和単量体などと共重合しやすい。 そのため、 例えば真空紫 外光等に対する透明性に優れ、 しかも酸脱離性、 基板密着性、 耐エッチ ング性等の特性をバランスよく具備した高分子化合物を容易に調製する ことができる。
式 (la) において、 環 Z 1は脂環式炭素環を示す。 脂環式炭素環と し ては、 特に限定されず、 単環 ( 3〜 2 0員の単環等) 及び多環 (橋架け 環) ( 2〜 5環を有する多環等) の何れであってもよい。 但し、 該脂環 式炭素環が多環である場合には、 環を構成する原子の一部 (例えば、 1 〜 3程度の炭素原子) が酸素原子、 硫黄原子又は窒素原子で置換されて いてもよい。 この場合、 式 ( 2 ) で表される不飽和ァシル基を含む基が 結合している環は少なく とも炭素環を構成しているのが好ましい。
環 Z 1の代表的な例と して、 前記式 (3a) 、 ( 3b) 又は (3c) で表さ れる環が挙げられる。 式中、 Y 'はアルキレン基、 酸素原子又は硫黄原 子を示し、 Υ 2、 Υ 3は、 それぞれ、 アルキレン基、 酸素原子、 硫黄原子 又は無結合を示す。 アルキレン基と しては、 例えば、 メチレン、 ェチレ ン、 ジメチルメチレン、 プロ ピレン、 ト リメチレン基などの直鎖状又は 分岐鎖状の炭素数 1〜 3程度 (好ましくは 1又は 2 ) のアルキレン基な どが挙げられる。 Υ ι、 Υ 2と しては、 特にメチレン基等の炭素数 1〜 3
のアルキレン基又は酸素原子が好ましい。 Y 3と しては、 特にメチレン 基等の炭素数 1〜 3のアルキレン基、 酸素原子又は無結合であるのが好 ましい。 k、 nは、 それぞれ 0〜 3の整数を示し、 好ましくは 0〜 2、 特に好ましくは 0又は 1である。 mは 1又は 2を示す。 式 (3a) 〜 (3c ) 中の環を構成する原子は置換基を有していてもよい。
式 (3a) で表される環 (以下の括弧内は環式基名) には、 例えば、 ノ ルボルナン環 (ノルボルナン一 2—ィル基など) 、 テ トラシクロ [ 4. 4. 0. I 2' 5. I 7' 10] ドデカン環 (テ トラシクロ [ 4. 4. 0. 1 2 ' 5. 1 7' 10] ドデカン一 3—ィル基など) 、 7—ォキサビシクロ [ 2. 2. 1 ] ヘプタン環 ( 7 —ォキサビシクロ [ 2. 2. 1 ] ヘプタン一 2 —ィル基など) などが含まれる。
式 (3b) で表される環 (以下の括弧内は環式基名) には、 例えば、 シ クロペンタン環 (シクロペンチル基) 、 シクロへキサン環 (シクロへキ シル基) 、 パーヒ ドロインデン環 (パーヒ ドロインデン一 1—ィル基な ど) 、 デカ リ ン環 (デカ リ ン一 1 —ィル基など) 、 パーヒ ドロフルォレ ン環 (パーヒ ドロフルオレン一 1—ィル基など) 、 パーヒ ドロアントラ セン環 (パーヒ ドロアントラセン一 1—ィル基など) 、 ト リシクロ [ 5 . 2. 1. 02' 6] デカン環 (トリシクロ [ 5. 2. 1 . 02' 6] デカン 一 3 —ィル基など) 、 ト リシクロ [ 6. 2. 1 . 0 2' 7] ゥンデカン環 (ト リ シクロ [ 6 . 2. 1 . 02' 7] ゥンデカン一 3—ィル基など) な どが含まれる。
式 (3c) で表される環 (以下の括弧内は環式基名) には、 ァダマンタ ン環 (ァダマンタン一 1 —ィル基、 ァダマンタン一 2—ィル基など) が 含まれる。
環 Z 1を構成する原子は置換基を有していてもよい。 該置換基と して は、 例えば、 ハロゲン原子、 アルキル基、 ハロアルキル基、 ァリール基
、 保護基で保護されていてもよいヒ ドロキシル基、 保護基で保護されて いてもよいヒ ドロキシ (ハ口) アルキル基、 保護基で保護されていても よいアミノ基、 保護基で保護されていてもよいカルボキシル基、 保護基 で保護されていてもよいスルホ基、 ォキソ基、 ニトロ基、 シァノ基、 保 護基で保護されていてもよいァシル基などが挙げられる。
前記ハロゲン原子としては、 例えば、 フッ素、 塩素、 臭素原子などが 挙げられる。 アルキル基と しては、 例えば、 メチル、 ェチル、 プロピル 、 イソプロピノレ、 ブチル、 イソブチル、 ブチル、 t—ブチノレ、 へキ シル、 ォクチル、 デシル基などの C い,。アルキル基 (好ましくは、 d - 5アルキル基) などが挙げられる。 ノヽロアルキル基と しては、 例えば、 クロロメチル基などのクロ口アルキル基 ; トリフルォロメチル、 2 , 2
, 2 — ト リ フノレオロェチノレ、 ペンタフノレォロェチノレ基などのフノレオロ ア ルキル基 (例えば Cい!。フルォロアルキル基、 好ましくは C t - 5フルォ 口アルキル基) などが挙げられる。 ァリール基と しては、 例えば、 フエ ニル、 ナフチル基などが挙げられる。 ァリール基の芳香環は、 例えば、 フッ素原子などのハロゲン原子、 メチル基などの C アルキル基、 ト リフルォロメチル基など C 5ハロアルキル基、 ヒ ドロキシル基、 メ ト キシ基などの C 4アルコキシ基、 アミ ノ基、 ジアルキルアミノ基、 力 ルボキシル基、 メ トキシカルボニル基などのアルコキシ力ノレボニル基、 ニトロ基、 シァノ基、 ァセチル基などのァシル基等の置換基を有してい てもよレ、。 ヒ ドロキシ (ハ口) アルキル基と しては、 例えば、 ヒ ドロキ シメチノレ、 ヒ ドロキシェチル、 ヒ ドロキシプロピノレ、 1ーヒ ドロキシ一 1 _メチルェチル基、 2 , 2, 2— トリ フノレオ口一 1— ト リフルォロメ チル一 1—ヒ ドロキシェチル基など [好ましくは、 ヒ ドロキシー C アルキル基、 ヒ ドロキシ一 C 4ハロアルキル基等] が挙げられる。 前記ヒ ドロキシル基や、 ヒ ドロキシ (ハ口) アルキル基におけるヒ ド
口キシル基の保護基としては、 有機合成の分野で慣用の保護基、 例えば
、 ァノレキル基 (例えば、 メチノレ、 t —ブチノレ基などの C 4アルキル基 など) 、 ァルケ-ル基 (例えば、 ァリル基など) 、 シクロアルキル基 ( 例えば、 シクロへキシル基など) 、 ァリール基 (例えば、 2, 4ージニ トロフエニル基など) 、 ァラルキル基 (例えば、 ベンジル基など) ; 置 換メチル基 (例えば、 メ トキシメチル、 メチルチオメチル、 ベンジルォ キシメチル、 t 一ブトキシメチル、 2—メ トキシエ トキシメチル基など ) 、 置換ェチル基 (例えば、 1—エトキシェチル基など) 、 テ トラヒ ド 口ビラニル基、 テ トラヒ ドロフラニル基、 1—ヒ ドロキシアルキル基 ( 例えば、 1 —ヒ ドロキシェチル基など) 等の、 ヒ ドロキシル基とァセタ ール又はへミアセタール基を形成可能な基 ; ァシル基 (例えば、 ホルミ ノレ、 ァセチル、 プロピオニル、 ブチリル、 イソブチリル、 ビバロイル基 などの C 脂肪族ァシル基 ; ァセ トァセチル基 ; ベンゾィル基などの 芳香族ァシル基など) 、 アルコキシカルボニル基 (例えば、 メ トキシカ ルボニル基などの C アルコキシ一カルボ二ノレ基など) 、 ァラルキル ォキシカルボニル基、 置換又は無置換力ルバモイル基、 置換シリル基 ( 例えば、 トリメチルシリル基など) など、 及び、 分子内にヒ ドロキシル 基 ( ヒ ドロキシメチル基を含む) が 2以上存在するときには、 置換基を 有していてもよい 2価の炭化水素基 (例えば、 メチレン、 ェチリデン、 イソプロピリデン、 シクロペンチリデン、 シクロへキシリデン、 ベンジ リデン基など) などが例示できる。
前記アミノ基の保護基と しては、 例えば、 前記ヒ ドロキシル基の保護 基と して例示したアルキル基、 ァラルキル基、 ァシル基、 アルコキシ力 ルポニル基などが挙げられる。 また、 カルボキシル基、 スルホ基の保護 基と しては、 例えば、 アルコキシ基 (例えば、 メ トキシ、 エトキシ、 ブ トキシ基などの C 6アルコキシ基など) 、 シクロアルキルォキシ基、
ァリールォキシ基、 ァラルキルォキシ基、 ト リ アルキルシリルォキシ基 、 置換基を有していてもよいアミノ基、 ヒ ドラジノ基、 アルコキシカル ボニルヒ ドラジノ基、 ァラルキルカルボニルヒ ドラジノ基などが挙げら れる。
前記ァシル基と しては、 例えば、 ホルミル、 ァセチル、 プロピオ-ル
、 プチリル、 イソプチリル、 ビバロイル基などの C ぃ 6脂肪族ァシル基 ; ァセ トァセチル基 ; ベンゾィル基などの芳香族ァシル基などが挙げら れる。 ァシル基の保護基と しては有機合成分野で慣用の保護基を使用で きる。 ァシル基の保護された形態と しては、 例えば、 ァセタール (へミ ァセタールを含む) などが挙げられる。
環 Z 1の置換基が 2以上の場合、 それらが互いに結合して、 環 Z 1を構 成する炭素原子と共に 4員以上の環、 例えばシクロアルカン環、 ラク ト ン環などを形成していてもよい。 これらの環は、 フッ素原子等のハロゲ ン原子などの置換基 (前記環 Z 1を構成する原子が有していてもよい置 換基ど同様の置換基) を有していてもよい。
上記の置換基の中でも、 フッ素原子、 フルォロアルキル基 (例えば、 トリ フルォロメチル、 2 , 2 , 2— ト リフノレォロェチル、 ペンタフルォ 口ェチル基などの C い i。フルォロアルキノレ基、 特に C い 5フルォロアノレ キル基等) 、 アルキル基 (例えば、 メチル、 ェチル、 プロピル、 イソプ 口ピル、 ブチル基などの C卜,。アルキル基等) などが好ましい。 環 Z ' における置換基の数は、 0 〜 5程度、 好ましくは 0 〜 3程度である。 式 (la) 中、 R l、 R 2は、 それぞれ、 アルキル基又はフルォロアルキ ル基を示す。 なお、 本明細書では、 アルキル基とフルォロアルキル基と をまとめて 「フッ素化されていてもよいアルキル基」 と称することがあ る。 R '及び R 2は同一の基であっても異なる基であってもよい。 前記ァ ルキル基と しては、 例えば、 メチル、 ェチル、 プロピル、 イソプロピル
、 プチル、 イソブチノレ、 s —プチル、 t—ブチノレ、 ペンチノレ、 イソペン チル、 へキシル、 ヘプチル、 ォクチル、 ノエル、 デシル、 ドデシル基な どの炭素数 1〜 1 5程度 (好ましくは 1〜 1 2程度) の直鎖状又は分岐 鎖状アルキル基などが挙げられる。
前記フルォロアルキル基と しては、 例えば、 前記アルキル基の少なく とも 1つの水素原子がフッ素原子に置換された、 炭素数 1〜 1 5程度 ( 好ましくは 1〜 1 2程度、 さらに好ましくは 2〜 1 0程度) の直鎖状又 は分岐鎖状のフルォロアルキル基などが挙げられる。 このようなフルォ 口アルキル基の代表的な例と して、 トリフルォロメチル、 ペンタフルォ ロェチル、 2 , 2, 2— ト リフルォロェチノレ、 2 , 2, 2— ト リフノレオ ロ ー 1 _ (ト リフルォロメチル) ェチル、 ヘプタフルォロプロピル、 2 , 2 , 3 , 3 , 3—ペンタフルォロプロピル、 2 , 2, 3 , 3—テ トラ フノレオ口プロピル、 ノナフルォロプチル、 2 , 2 , 3 , 3 , 4 , 4 , 4 —ヘプタフルォロブチル、 2, 2 , 3, 3 , 4 , 4—へキサフルォロブ チル、 ゥンデカフルォロペンチル、 2 , 2 , 3, 3, 4 , 4 , 5 , 5, 5—ノナフノレォロペンチノレ、 2, 2 , 3 , 3 , 4, 4 , 5 , 5—ォクタ フルォロペンチル、 トリデカフルォ口へキシル、 2 , 2 , 3, 3, 4,
4 , 5 , 5 , 6 , 6 , 6—ゥンデカフロォ口へキシノレ、 2 , 2 , 3 , 3 , 4 , 4 , 5 , 5 , 6 , 6—デカフ口才口へキシノレ、 3 , 3 , 4 , 4 , 5 , 5 , 6 , 6 , 6—ノナフロォ口へキシノレ、 ペンタデカフルォロヘプ チル、 2, 2 , 3 , 3, 4 , 4 , 5 , 5 , 6, 6 , 7 , 7, 7— トリデ カフロォ口へプチル、 2 , 2 , 3 , 3 , 4 , 4, 5 , 5 , 6 , 6 , 7, 7— ドデカフロォ口へプチル、 ヘプタデカフルォロォクチル、 2 , 2 , 3 , 3 , 4 , 4 , 5 , 5 , 6 , 6 , 7 , 7 , 8 , 8 , 8—ペンタデカフ 口ォロォクチル、 ノナデカフルォロノ二ノレ、 2 , 2 , 3 , 3 , 4 , 4,
5 , 5 , 6 , 6 , 7, 7 , 8 , 8 , 9 , 9, 9—ヘプタデカフロォロノ
ニル、 ヘンィコサフルォロデシル、 2 , 2 , 3, 3 , 4 , 4, 5 , 5 , 6 , 6, 7 , 7, 8 , 8, 9 , 9 , 1 0, 1 0 , 1 0—ノナデカフロォ 口デシル基などが挙げられる。
式 (la) 中、 Wは単結合又は連結基を示す。 連結基と しては、 例えば 、 置換基を有していてもよい 2価の炭化水素基、 エーテル結合 (酸素原 子) 、 チォエーテル結合 (硫黄原子) 、 カルボニル基、 チォカルボニル 基、 置換されていてもよい— NH—基、 これらが複数個結合した 2価の 基などが挙げられる。
前記 2価の炭化水素基には、 2価の脂肪族炭化水素基、 2価の脂環式 炭化水素基、 2価の芳香族炭化水素基及びこれらが 2以上結合した炭化 水素基が含まれる。 これらの炭化水素基には 1価の炭化水素基 (脂肪族 炭化水素基、 脂環式炭化水素基、 芳香族炭化水素基又はこれらが 2以上 結合した炭化水素基) が 1又は 2以上結合していてもよい。 また、 2価 の炭化水素基には置換基を有する炭化水素基も含まれる。 置換基と して は、 前記環 Z 1の置換基と同様の基が挙げられる。
2価の炭化水素基の代表的な例と して、 例えば、 メチレン、 メチルメ チレン、 ェチゾレメチレン、 ジメチノレメチレン、 ェチノレメチノレメチレン、 エチレン、 プロ ピレン、 ト リ メチレン、 テ トラメチレン基などのアルキ レン基 ; プロぺニレン基などのアルケニレン基 ; 1 , 3—シク ロペンチ レン、 1 , 2—シク ロへキシレン、 1 , 3—シク ロへキシレン、 1, 4 —シク ロへキシレン基などのシク ロアルキレン基 ; シク ロプロ ピレン、 シク ロペンチリデン、 シク ロへキシリデン基などのシク ロアルキリデン 基 ; フエ二レン基などのァ リ一レン基 ; ベンジリデン基 ; 及びこれらの 基が有する水素原子のうち少なく とも 1つがフッ素原子で置換された基 などが挙げられる。
— NH—基の置換基と しては、 メチル、 ェチル基などのアルキル基 (
C ,— アルキル基など) 、 ァセチル基などのァシル基 (C 6ァシル基な ど) 、 メ トキシカルボニル基などのアルコキシカルボニル基 (C ,- ァ ルコキシーカルボニル基など) などが挙げられる。 2価の炭化水素基等 が複数個結合した 2価の基としては、 例えば、 2価の炭化水素基と酸素 原子とが結合した基、 2以上の 2価の炭化水素基が酸素原子を介して結 合した基、 エステル基、 アミ ド基などが挙げられる。
式 (la) において、 Rは前記式 ( 2 ) で表される不飽和ァシル基を示 す。 式 ( 2 ) 中、 R4、 R 5、 R 6は、 それぞれ、 水素原子、 フッ素原子 、 アルキル基又はフルォロアルキル基を示す。 アルキル基及びフルォロ アルキル基と しては、 前記 R R 2において例示した基が挙げられる。 R4と しては、 フッ素原子又は炭素数 1〜 3のフルォロアルキル基が好 ましく、 中でも ト リ フルォロメチル基が好ましい。 R 5、 R6と しては、 それぞれ、 水素原子、 炭素数 1〜 3のアルキル基、 炭素数 ;!〜 3のフル ォロアルキル基が好ましく、 中でも水素原子が好ましい。
式 ( 2 ) で表される不飽和ァシル基の代表的な例と して、 2— トリフ ノレォロメチル一 2 _プロぺノィル基 (= α— ト リフルォロメチルァク リ ロイノレ基) 、 2— フノレオロー 2—プロぺノィノレ基 (= α—フノレオロアク リ ロイル基) 、 ァク リ ロイル基、 メタク リ ロイル基などが挙げられる。 なお、 式 (la) においては、 R R 2、 R 4、 R 5、 R eの少なく とも 1 つはフッ素原子又はフルォロアルキル基である。
式 (la) で表されるフッ素原子含有重合性不飽和単量体において、 R O—基が結合している炭素原子の隣接位 (α位) の炭素原子にフッ素原 子が結合していると酸脱離性が低下するため、 R O—基が結合している 炭素原子の隣接位 (ct位) の何れの炭素原子にもフッ素原子が結合して いないのが好ましい。
また、 式 (la) で表されるフッ素原子含有重合性不飽和単量体の中で
も、 好ましい単量体と して、 ( i ) 環 Z 1にフッ素原子又はフルォロア ルキル基 (例えば C 。フルォロアルキル基、 特に C i- 5フルォロアル キル基) が結合している単量体、 (ii) R 1及び R 2のうち少なく とも一 方が 1位に水素原子を有するフルォロアルキル基である単量体、 (iii ) R 1及び R 2が共に 1位に水素原子を有するフッ素化されていてもよい アルキル基である単量体、 又は (iv) R 1及び R 2のうち少なく とも一方 が炭素数 3以上のフッ素化されていてもよいアルキル基である単量体が 挙げられる。
前記環 Z 1にフッ素原子又はフルォロアルキル基が結合している単量 体 ( i ) に対応する繰り返し単位 (モノマー単位) を含む高分子化合物 は、 波長 3 0 0 nm以下の光、 と りわけ真空紫外光に対する透過性に特 に優れ、 レジス トの感度や解像度を一層向上できる。 環 Z 1に結合する フッ素原子及びフルォロアルキル基の数は 1つでもよく 2以上であって もよい。
前記 R 1及び R2のうち少なく とも一方が 1位に水素原子を有するフル ォロアルキル基である単量体 (ii) に対応する繰り返し単位を含む高分 子化合物は、 光透過性及び酸脱離性に特に優れ、 そのためレジス トの感 度や解像性をより向上させることができる。 1位に水素原子を有するフ ルォロアルキル基と しては、 前記フルォロアルキニル基と して例示した 基のうち 1位に水素原子を有する直鎖状又は分岐鎖状のフルォロアルキ ル基、 例えば、 2, 2 , 2— トリフルォロェチル、 2 , 2 , 2— ト リフ ノレオロー 1 _ ( ト リ フノレオロメチル) ェチル、 2 , 2 , 3 , 3 , 3—ぺ ンタフルォロプロ ピル、 2, 2 , 3 , 3—テ トラフルォロプロ ピル、 2 , 2 , 3 , 3 , 4, 4 , 4—ヘプタフノレォロブチル、 2, 2 , 3 , 3 , 4 , 4—へキサフルォロブチル、 2 , 2 , 3 , 3 , 4 , 4 , 5 , 5 , 5 ーノナフルォロペンチル、 2 , 2 , 3, 3 , 4 , 4, 5 , 5—ォクタフ
ルォロペンチル、 2 , 2, 3 , 3 , 4 , 4 , 5 , 5 , 6 , 6 , 6—ゥン デカフ口才口へキシル、 2 , 2 , 3 , 3 , 4, 4, 5, 5 , 6 , 6—デ カフロォ口へキシル、 3 , 3, 4 , 4 , 5 , 5 , 6 , 6 , 6—ノナフ口 ォ口へキシノレ、 2 , 2 , 3 , 3 , 4 , 4 , 5 , 5 , 6 , 6 , 7 , 7, 7 一 トリデカフ口才口へプチル、 2, 2 , 3 , 3 , 4 , 4, 5 , 5 , 6 , 6 , 7 , 7— ドデカフロォ口へプチル、 2, 2 , 3 , 3 , 4 , 4 , 5 , 5 , 6 , 6, 7 , 7 , 8 , 8, 8 _ペンタデカフ口ォロォクチル、 2 , 2 , 3 , 3 , 4 , 4, 5, 5 , 6 , 6 , 7 , 7 , 8 , 8, 9 , 9 , 9一 ヘプタデカフロォロノニル、 2 , 2 , 3, 3 , 4 , 4 , 5 , 5 , 6 , 6 , 7 , 7 , 8, 8 , 9 , 9, 1 0, 1 0 , 1 0—ノナデカフロォロデシ ル基などが挙げられる。 該フルォロアルキル基の炭素数は、 例えば 2〜 1 5、 好ましくは 2〜 1 2、 さらに好ましくは 2〜 1 0程度である。 前 記 (ii) の単量体において、 R '及び R2の両方が 1位に水素原子を有す るフルォロアルキル基であってもよい。 その場合、 R 1及び R2は同一の 基であっても異なる基であってもよい。
前記 R 1及び R 2が共に 1位に水素原子を有するフッ素化されていても よいアルキル基である単量体 (iii) に対応する繰り返し単位を含む高 分子化合物は、 酸脱離性が極めて良好であり、 レジス トの感度や解像性 を一層向上できる。 1位に水素原子を有するフッ素化されていてもよい アルキル基と しては、 前記アルキル基及びフルォロアルキル基として例 示した基のうち 1位に水素原子を有する直鎖状又は分岐鎖状のアルキル 基 (例えば炭素数 1〜 1 5のアルキル基、 好ましくは炭素数 1〜 1 2の アルキル基) 及びフルォロアルキル基 (例えば炭素数 2〜 1 5のフルォ 口アルキル基、 好ましくは炭素数 2〜 1 2のフルォロアルキル基、 さら に好ましくは 2〜 1 0のフルォロアルキル基) が挙げられる。 この場合 、 R '及び R2は同一の基であっても異なる基であってもよい。
前記 R 1及び R 2のうち少なく とも一方が炭素数 3以上 (例えば 3〜 1 5程度、 好ましくは 3〜 1 0程度、 さらに好ましくは 4〜 1 0程度) の フッ素化されていてもよいアルキル基である単量体 (iv) に対応する繰 り返し単位を含む高分子化合物は酸脱離性が特に良好であり、 レジス ト の感度や解像性の点で有利である。 炭素数 3以上のフッ素化されていて もよいアルキル基には、 前記アルキル基及びフルォロアルキル基と して 例示した基のうち炭素数が 3以上のものが含まれる。 1及び!^2が共に 炭素数 3以上のフッ素化されていてもよいアルキル基であってもよい。 その場合、 R 1及び R2は同一の基であっても異なる基であってもよい。 式 (la) で表されるフッ素原子含有重合性単量体の代表例と して以下 の化合物が例示される。 澴 Z 1が式 (3a) で表される環である代表的な 化合物と しては、 例えば、 2 _ [ 1— ( 2— ト リフルォロメチル一 2— プロぺノィルォキシ) 一 1 —メチルェチル] ノルボルナン、 2— [ 1 —
( 2— トリ フルォロメチル一 2—プロぺノィルォキシ) 一 1, 2—ジメ チルプロピル] ノルボルナン、 2— [ 1— ( 2— ト リ フルォロメチル— 2—プロぺノィルォキシ) _ 1ーメチルブチル] ノルボルナン、 2— [ 1— ( 2— トリフルォロメチル一 2—プロぺノィルォキシ) 一 1ーメチ ルペンチル] ノルボルナン、 2— [ 1— ( 2— トリ フルォロメチル一 2 一プロぺノィルォキシ) 一 1—メチルヘプチル] ノノレボルナン、 2 , 3 一ビス (ト リ フルォロメチノレ) 一 5— [ 1— ( 2— トリ フルォロメチノレ 一 2—プロぺノイ ノレオキシ) 一 1 —メチルペンチノレ] ノノレボルナン、 1 , 2 , 3 , 3 , 4 , 5 , 5 , 6, 6, 7 , 7—ゥンデ力フルオロー 2— [ 1— ( 2 _ ト リ フルォロメチルー 2—プロぺノィルォキシ) 一 1—メ チルペンチル] ノルボルナン、 2 _ [ 3 , 3, 3 _ トリフルオロー 1— ( 2— トリ フルォロメチル一 2—プロぺノィルォキシ) 一 1—メチルプ 口ピル Ί ノルボルナン、 2— [ 3 , 3, 4, 4 , 5 , 5 , 6 , 6 , 7 ,
7 , 7—ゥンデカフノレオロー 1— ( 2— ト リフルォロメチノレー 2—プロ ぺノィルォキシ) 一 1—メチルヘプチル] ノルボルナン、 2— [ 3 , 3 , 4, 4, 5 , 5 , 6 , 6, 7 , 7 , 8 , 8 , 9, 9 , 9—ペンタデカ フノレオロー 1― ( 2— ト リ フルォロメチノレー 2—プロぺノイノレオキシ) 一 1 ーメチノレノニノレ] ノルボノレナン、 2— [ 3 , 3 , 4 , 4 , 5 , 5 , 6, 6 , 7, 7, 8 , 8 , 9 , 9 , 1 0, 1 0, 1 0—ヘプタデカフル オロー 1一 ( 2— ト リフルォロメチル一 2 _プロぺノィルォキシ) _ 1 —メチルデシル] ノルボルナン、 2— [ 3 , 3 , 3— トリ フルオロー 1 ― ( 2, 2 , 2— ト リフルォロェチル) 一 1— ( 2— ト リ フルォロメチ ル一 2—プロぺノィルォキシ) プロピル] ノルボルナン、 2— [ 3, 3 , 3— トリ フノレオ口一 1— ( 2 , 2 , 2— トリフノレオロェチノレ) 一 1— ( 2— トリフルォロメチルー 2—プロぺノィルォキシ) プロピル] — 2 — ト リフルォロメチルノルボルナン、 3— [ 3, 3 , 4 , 4, 5, 5, 6, 6 , 7 , 7 , 8, 8 , 9 , 9 , 1 0 , 1 0 , 1 0—ヘプタデカフル オロー 1 _ ( 2— ト リフルォロメチル一 2—プロぺノイノレオキシ) 一 1 —メチルデシル] —テ トラシクロ [4. 4. 0. I 2' 5. I 7' 10] ドデ カン、 2 _ [ 1— ( 2— ト リフルォロメチル一 2 _プロぺノィルォキシ ) — 1—メチルペンチル] — 7—ォキサビシクロ [ 2. 2. 1 ] ヘプタ ンなどの式 ( 2 ) における R4が ト リ フルォロメチル基である化合物、 及び R4がフッ素原子である前記化合物に対応する化合物などが挙げら れる。
環 Ζ 1が式 (3b) で表される環である代表的な化合物と しては、 例え ば、 1— [ 3 , 3 , 4 , 4 , 5 , 5 , 6 , 6 , 7 , 7 , 8 , 8 , 9 , 9 , 1 0, 1 0 , 1 0—ヘプタデカフルオロー 1 — ( 2— ト リフルォロメ チル— 2—プロぺノィルォキシ) 一 1 —メチルデシル] シクロへキサン 、 3— [ 3, 3 , 4 , 4, 5 , 5 , 6 , 6 , 7 , 7, 8 , 8, 9 , 9 ,
1 0 , 1 0 , 1 0—ヘプタデカフルオロー 1 — ( 2— ト リフルォロメチ ノレ一 2 _プロぺノイノレオキシ) 一 1—メチルデシノレ] — ト リシクロ [ 6 . 2. 1. 02' 7] ゥンデカンなどの式 (2 ) における R 4が トリフルォ 口メチル基である化合物、 及び R 4がフッ素原子である前記化合物に対 応する化合物などが挙げられる。
環 Z 1が式 (3c) で表される環である代表的な化合物と しては、 例え ば、 1—フノレオロー 3 _ [ 1 - ( 2— トリフルォロメチノレ一 2—プロべ ノィルォキシ) 一 1ーメチルェチル] ァダマンタン、 1 , 3—ジフルォ 口一 5— [ 1 - ( 2— トリフノレオロメチル一 2—プロぺノィルォキシ) — 1 —メチノレエチノレ] ァダマンタン、 1 , 3, 5— ト リ フルオロー 7— [ 1 — ( 2— トリ フルォロメチル一 2—プロぺノィルォキシ) 一 1—メ チルェチル] ァダマンタン、 2 , 2 , 3 , 4 , 4 , 5, 6 , 6 , 7 , 8 , 8 , 9 , 9 , 1 0 , 1 0—ペンタデカフルオロー 1 — [ 1 _ ( 2— ト リフルォロメチル一 2 _プロぺノィルォキシ) 一 1—メチルェチル] ァ ダマンタン、 1ー [ 3, 3 , 3— トリフノレオ口一 1 — ( 2— トリフルォ ロメチ/レ一 2—プロぺノィルォキシ) 一 1一メチルプロピル] ァダマン タン、 1— [ 3 , 3 , 4 , 4 , 5, 5 , 6 , 6 , 7 , 7 , 8 , 8— ドデ 力フルオロー 1一 (2— ト リフルォロメチル一 2—プロぺノィルォキシ ) 一 1—メチルォクチル] ァダマンタン、 1一 [ 3 , 3 , 3— ト リフル オロー 1— ( 2 , 2 , 2 _ トリフルォロェチル) — 1— ( 2— ト リフル ォロメチルー 2—プロぺノィルォキシ) プロピル] ァダマンタンなどの 式 ( 2) における R 4が ト リフルォロメチル基である化合物、 及び R4が フッ素原子である前記化合物に対応する化合物などが挙げられる。
前記式 (lb) において、 環 Z 2は脂環式炭素環を示す。 脂環式炭素環 と しては前記環 Z 1における脂環式炭素環と同様のものが挙げられる。 環 Z 2を構成する原子は置換基を有していてもよい。 該置換基と しては
、 前記環 Z 1を構成する原子が有していてもよい置換基と同様である。 また、 環 Z 2の置換基が 2以上の場合、 それらが互いに結合して、 環 Z 2 を構成する炭素原子と共に 4員以上の環、 例えばシクロアルカン環、 ラ ク トン環などを形成していてもよい。 これらの環は、 フッ素原子等のハ ロゲン原子などの置換基 (前記環 Z 'を構成する原子が有していてもよ い置換基と同様の置換基) を有していてもよレ、。 R 3はアルキル基又は フルォロアルキル基を示す。 アルキル基及びフルォロアルキル基と して は、 前記 R l、 R 2において例示した基と同様の基が挙げられる。 Rは前 記式 (la) の場合と同様である。 R 4と しては、 フッ素原子、 炭素数 1 〜 3のフルォロアルキル基、 水素原子又は炭素数 1 〜 3のアルキル基が 好ましく、 中でも ト リフルォロメチル基などが好ましい。 R 5、 R 6と し ては、 それぞれ、 水素原子、 炭素数 1 〜 3のアルキル基、 炭素数 1 〜 3 のフルォロアルキル基が好ましく、 中でも水素原子が好ましい。 式 (lb ) 中に示される R O—基が結合している炭素原子の隣接位 (例えば R 3 の 1位) には、 少なく とも 1つの水素原子が結合した炭素原子が存在し ている。
式 (lb) で表されるフッ素原子含有重合性不飽和単量体において、 R O—基が結合している炭素原子の隣接位 (α位) の炭素原子にフッ素原 子が結合していると酸脱離性が低下するため、 R O—基が結合している 炭素原子の隣接位 ( α位) の何れの炭素原子にもフッ素原子が結合して いないのが好ましい。
式 (lb) においては、 ( i ) 環 Z 2にフッ素原子又はフルォロアルキ ル基が結合している力 又は (i i ) R 3がフルォロアルキル基 (好まし くは、 1位に水素原子を有するフルォロアルキル基) である。 このため 、 式 (lb) で表される単量体に対応する繰り返し単位を含む高分子化合 物は、 波長 3 0 0 n m以下の光、 特に真空紫外光に対する透明性に特に
優れ、 レジス トの感度や解像度を大幅に向上できる。 ( i ) の場合、 環 Z 2に結合するフッ素原子及びフルォロアルキル基の数は 1つでもよく 2以上であってもよい。 環 Z 2に結合するフルォロアルキル基と しては 、 前記環 Z 1が有していてもよいフルォロアルキル基と同じものが挙げ られる。 R 3におけるフルォロアルキル基と しては、 前記 R R2にお けるフルォロアルキル基と同様の基が挙げられる。
式 (lb) で表されるフッ素原子含有重合性不飽和単量体の代表例と し て以下の化合物が例示される。 環 Z 2が式 (3a) で表される環である代 表的な化合物と しては、 例えば、 2— ( 2 , 2 , 2— ト リ フルォロェチ ノレ) 一 2— ( 2— トリ フルォロメチルー 2—プロぺノィルォキシ) ノノレ ボルナン、 2—ノナフノレォロブチル一 5— ( 2— ト リ フノレオロメチル一 2—プロぺノイノレオキシ) 一 5—メチノレノノレボルナン、 2 _ ( 3 , 3 , 4 , 4 , 5 , 5, 6 , 6 , 6—ノナフルォ口へキシノレ) 一 2— ( 2— ト リフルォロメチル一 2—プロぺノィルォキシ) ノルボルナン、 2, 3 , 3, 4 , 4, 5 , 5 , 6—ォクタフルオロー 8— ( 2— ト リフルォロメ チル一 2—プロぺノィルォキシ) 一 8—メチルト リ シクロ [ 5. 2. 1 . 02' 6] デカンなどの式 ( 2) における R4が ト リ フルォロメチル基で ある化合物、 及ぴ R 4がフッ素原子、 水素原子又はメチル基である前記 化合物に対応する化合物などが挙げられる。
環 Z 2が式 (3b) で表される環である代表的な化合物と しては、 例え ば、 1 _ ( 2, 2 , 2— トリフルォロェチル) 一 1 一 ( 2— ト リフルォ ロメチルー 2 _プロぺノィルォキシ) シクロへキサン、 1—ノナフルォ ロブチノレー 4— ( 2 - ト リフルォロメチノレ一 2—プロぺノィルォキシ) _ 4—メチルシクロへキサン、 1一 ( 3 , 3 , 4 , 4 , 5 , 5 , 6 , 6 , 6—ノナフノレォ口へキシル) 一 1— ( 2 _ トリ フノレオロメチノレー 2— プロぺノィルォキシ) シクロへキサン、 1 , 1 , 2 , 2 , 3 , 3, 3 a
, 7 a —ォクタフノレオロー 5 _ ( 2— ト リ フノレオロメチノレー 2—プロぺ ノィルォキシ) 一 5—メチルパーヒ ドロインデンなどの式 ( 2) におけ る R4が トリ フルォロメチル基である化合物、 及び R4がフッ素原子、 水 素原子又はメチル基である前記化合物に対応する化合物などが挙げられ る。
環 Z 2が式 (3c) で表される環である代表的な化合物と しては、 例え ば、 2— ( 2 , 2, 2 _ トリ フルォロェチル) 一 2— ( 2— トリフルォ ロメチル一 2—プロぺノィルォキシ) ァダマンタン、 2— ( 3 , 3, 4
, 4 , 5, 5 , 6, 6 , 6—ノナフルォ口へキシノレ) 一 2— ( 2— ト リ フルォロメチルー 2—プロぺノィルォキシ) ァダマンタン、 1 —フルォ 口一 4— ( 2— トリ フルォロメチノレ一 2—プロぺノイノレオキシ) 一 4— メチルァダマンタン、 1, 3—ジフルオロー 6— ( 2— ト リフルォロメ チル一 2 _プロぺノィルォキシ) _ 6—メチルァダマンタンなどの式 (
2 ) における R4が トリフルォロメチル基である化合物、 及び R4がフッ 素原子、 水素原子又はメチル基である前記化合物に対応する化合物など が挙げられる。
[フッ素原子含有重合性不飽和単量体の製造]
本発明のフッ素原子含有重合性不飽和単量体のうち、 式 (la) で表さ れる化合物は、 例えば、 下記式に従って製造することができる。
(4a) (la)
[式中、 Mは金属原子又は一 M g X 1基 (X 1はハロゲン原子を示す) を 示す。 X 2はハロゲン原子を示す。 環 Z R、 R \ R Wは前記に同
じ。 但し、 R '、 R 2、 R4、 R5、 R 6の少なく とも 1つはフッ素原子又 はフルォロアルキル基である]
すなわち、 式 (4a) で表されるカルボニル化合物と式 ( 5) で表され る (フルォロ) アルキル化剤とを、 テ トラヒ ドロフランなどの適当な溶 媒中で反応させ、 次いで、 得られた反応生成物に式 (6 ) で表される不 飽和カルボン酸ハライ ドを反応させることにより、 対応する式 (la) で 表される化合物を得ることができる。 式中、 Mにおける金属原子と して は、 リチウムなどが挙げられる。 該金属原子は配位子を有していてもよ レ、。 式 (5 ) で表される (フルォロ) アルキル化剤は反応系内で発生さ せてもよレ、。 例えば、 R 2— L i で表される化合物は、 R2— X3で表さ れる化合物 (X 3はハロゲン原子を示す) とメチルリチウムとを系内で 反応させて生成させることができる。 式 ( 5) で表される化合物のうち 、 Mがー M g X 1基である化合物は、 一般にグリニャール試薬と称され る。 グリニャール試薬は通常の方法により調製できる。 X 1、 X2、 X3 におけるハロゲン原子と しては、 それぞれ、 塩素原子、 臭素原子、 ヨウ 素原子等が挙げられる。
式 ( 5 ) の化合物及び式 ( 6 ) の化合物の使用量は、 それぞれ、 式 (4a) で表される化合物 1モルに対して、 1〜 1. 5モル程度である。 反応温度は、 原料の種類によっても異なるが、 通常 3 0〜 1 2 0°C程度 である。 反応生成物は、 抽出、 水洗、 濃縮、 蒸留、 晶析、 再結晶、 カラ ムクロマ トグラフィーなどの分離手段により分離精製できる。
上記方法において原料と して用いる式 (4a) で表されるカルボニル化 合物は、 例えば、 特開 2 0 0 2— 3 3 8 5 1 4号公報に記載の反応を利 用することにより得ることができる。 すなわち、 下記式に示されるよう に、 式 (13) で表されるアルデヒ ドと式 (14) で表されるォレフィンと を、 N—ヒ ドロキシフタルイ ミ ドなどのイ ミ ド系化合物触媒の存在下で
反応させることにより、 対応する付加生成物である式 (15) で表される カルボ-ル化合物を得ることができる。
(13) (14) (15)
上記反応式において、 R 1は前記と同じくアルキル基又はフルォロア ルキル基を示し、 R a、 R b、 R\ Rdは、 同一又は異なって、 水素原子 又は有機基を示す。 R a、 R b、 R Rdのう ち少なく とも 2つが互いに 結合して、 隣接する炭素原子又は炭素一炭素結合と共に環を形成しても よい。 式 (15) で表される化合物の基 「一 C (Ra) (R b) - C H (R c) (R d) 」 が、 式 (4a) で表される化合物の基 「一 W—環 Z '」 に相 当する。 従って、 例えば、 式 (4a) で表されるカルボニル化合物のうち 、 Wが単結合であり、 環 Z 1がノルボルナン環である化合物は、 R 1— C HOとノルボルネン類とを反応させることにより製造することができる
上記反応においては、 過酸化ベンゾィルなどのラジカル発生剤を系内 に存在させるのが好ましい。 ラジカル発生剤の使用量は、 例えば、 式 (13) で表される化合物及び式 (14) で表される化合物のうち少量用い る方の成分 1 モルに対して、 通常 0. 0 0 1〜 0. 5モル程度である。 反応は芳香族炭化水素、 ハロゲン化炭化水素、 エーテル類などの適当な 溶媒中、 又は溶媒の非存在下で行うことができる。 式 (13) で表される 化合物と式 (14) で表される化合物との比率は特に限定されず、 等モル で反応してもよく、 何れかを過剰量用いて反応してもよい。 反応温度は 、 通常 4 0〜 : 1 2 5 °C程度である。
式 (la) で表される化合物のうち、 Wが単結合であり、 Z 'がァダマ
ンタン環である化合物は、 例えば、 国際公開第 9 9 5 4 2 7 1号パン フレツ トに記載の反応を利用して得ることもできる。
また、 式 (la) で表される化合物のうち、 R 1と R2とが同一である化 合物 (la' ) は、 下記式に従って製造することもできる。
(4b) (la' )
(式中、 Xはハロゲン原子を示す。 環 Z R、 R W、 X2、 Mは前 記に同じ。 但し、 R R 2、 R4、 R5、 R 6の少なく とも 1つはフッ素 原子又はフルォロアルキル基である)
すなわち、 式 (4b) で表されるカルボン酸ハライ ドと式 ( 5 ) で表さ れる (フルォロ) アルキル化剤とを反応させ、 次いで、 得られた反応生 成物に式 ( 6 ) で表される不飽和カルボン酸ハライ ドを反応させること により、 対応する式 (la ' ) で表される化合物を得ることができる。 X におけるハロゲン原子と しては、 塩素原子、 臭素原子、 ヨウ素原子など が挙げられる。 式 ( 5 ) の化合物の使用量は、 式 (4b) で表される化合 物 1モルに対して、 2〜 3モル程度であり、 式 (6 ) の化合物の使用量 は、 式 (4b) で表される化合物 1モルに対して、 1〜 1. 5モル程度で ある。 反応温度は、 原料の種類によっても異なるが、 通常 3 0〜 1 2 0 °C程度である。 反応生成物は、 抽出、 水洗、 濃縮、 蒸留、 晶析、 再結晶 、 カラムクロマトグラフィーなどの手段により分離精製できる。 なお、 原料と して用いる式 (4b) で表される化合物は、 対応するカルボン酸に 塩化チォニル等のハロゲン化剤を反応させることにより製造することが できる。 反応条件は通常のハロゲン化反応と同様である。
本発明のフッ素原子含有重合性不飽和単量体のうち、 式 (lb) で表さ れる化合物は、 例えば、 下記式に従って製造することができる。
[式中、 環 Z 2、 R、 R3、 X2、 Mは前記に同じ。 但し、 ( i ) 環 Z 2に フッ素原子又はフルォロアルキル基が結合している力 、 又は (ii) R 3 がフルォロアルキル基である]
すなわち、 式 ( 7 ) で表される環状ケトン化合物と式 ( 8 ) で表され る (フルォロ) アルキル化剤とを、 テ トラヒ ドロフランなどの適当な溶 媒中で反応させ、 次いで、 得られた反応生成物に式 ( 6 ) で表される不 飽和カルボン酸ハライ ドを反応させることにより、 対応する式 (lb) で 表される化合物を得ることができる。 式 ( 8 ) の化合物及び式 ( 6 ) の 化合物の使用量は、 それぞれ、 式 ( 7 ) で表される化合物 1モルに対し て、 1〜 1. 5モル程度である。 反応温度は、 原料の種類によっても異 なるが、 通常 3 0〜 1 2 0°C程度である。 反応生成物は、 抽出、 水洗、 濃縮、 蒸留、 晶析、 再結晶、 カラムクロマ トグラフィーなどの手段によ り分離精製できる。 上記方法において原料と して用いる式 ( 7 ) で表さ れるカルボニル化合物と しては市販品を利用できるが、 公知の方法又は 公知の反応を利用して合成することもできる。
本発明の式 (la) 又は (lb) で表されるフッ素原子含有重合性不飽和 単量体は、 また、 式 (la) 又は (lb) で表される化合物に対応するアル コール [すなわち、 式 (la) 又は (lb) において Rが水素原子である化 合物] と、 式 ( 2) で表される不飽和ァシル基に対応する不飽和カルボ ン酸 [すなわち、 式 C (R5) (R6) - C (R4) — C OOHで表さ
れる化合物] 又はその反応性誘導体とを反応 (エステル化反応) させる ことにより製造することもできる。 前記不飽和カルボン酸の反応性誘導 体と しては、 酸ハライ ド (酸ク口 リ ド、 酸プロ ミ ド等) 、 酸無水物、 ェ ステル (メチルエステル、 ェチルエステル等) などが挙げられる。 エス テル化反応と しては一般的なエステル化反応に準じて行うことができる 例えば、 上記反応において、 一方の原料と して前記不飽和カルボン酸 の酸ハライ ド又は酸無水物を反応に用いる場合には、 通常、 塩基の存在 下で反応を行う。 塩基と しては、 例えば、 トリェチルァミン、 ピリ ジン などの有機塩基、 水酸化ナト リ ウム、 炭酸ナト リ ウム、 炭酸水素ナトリ ゥムなどの無機塩基を使用できる。 塩基の使用量は、 不飽和カルボン酸 の酸ハライ ド又は酸無水物に対して、 通常 1〜 1 . 5当量程度であるが 、 大過剰量用いてもよい。 反応は、 トルエン、 塩化メチレン、 テ トラヒ ドロフラン等の反応に不活性な溶媒中で行うのが好ましい。 不飽和カル ボン酸の酸ハライ ド又は酸無水物の使用量は、 式 (la) 又は (lb) で表 される化合物に対応するアルコール 1モルに対して、 通常 0 . 9〜 1 . 3モル程度である。 反応温度は、 反応に用いる原料の種類等によっても 異なるが、 一般には一 1 0 °C〜 1 0 0 °C程度である。
上記反応において、 一方の原料として前記不飽和カルボン酸のエステ ルを反応に用いる場合には、 触媒としてエステル交換触媒を用いるのが 好ましい。 エステル交換触媒と しては、 アルミニウム化合物やチタン化 合物等の金属化合物などの有機合成の分野で慣用のものを使用できる。 反応はトルエン等の反応に不活性な溶媒中で行うのが好ましい。 反応で 副生するアルコールを留去しながら反応を行ってもよい。 不飽和カルボ ン酸のエステルの使用量は、 式 (la) 又は (lb) で表される化合物に対 応するアルコール 1モルに対して、 通常 0 . 9〜 1 . 3モル程度である
。 反応温度は、 用いる原料によっても異なるが、 一般に 2 0〜 1 5 0 °C 程度の範囲から適宜選択できる。 上記の何れの方法においても、 反応生 成物は、 濾過、 濃縮、 蒸留、 抽出、 晶析、 再結晶、 カラムクロマ トダラ フィ一等の分離手段により分離精製できる。
[高分子化合物]
本発明の高分子化合物は、 上記本発明のフッ素原子含有重合性不飽和 単量体に対応する繰り返し単位 (モノマー単位) を含んでいる。 該繰り 返し単位は 1種であってもよく 2種以上であってもよい。 このような高 分子化合物は、 上記フッ素原子含有重合性不飽和単量体を重合に付すこ とにより得ることができる。
本発明の高分子化合物は、 レジス トと して要求される諸機能を充分に バランスよく具備するため、 上記本発明のフッ素原子含有重合性不飽和 単量体に対応する繰り返し単位に加えて、 他の繰り返し単位を有してい てもよレ、。 このような他の繰り返し単位は、 該繰り返し単位に対応する 重合性不飽和単量体を本発明のフッ素原子含有重合性不飽和単量体と共 重合させることにより形成できる。 前記他の繰り返し単位と しては、 例 えば、 基板密着性及びノ又は親水性機能を有する繰り返し単位、 酸脱離 性機能を高める繰り返し単位、 耐エツチング性機能を高める繰り返し単 位、 透明性を高める繰り返し単位などが挙げられる。 前記親水性機能に は、 レジス ト溶媒やアルカリ現像液に対する溶解性を高める機能が含ま れる。 また、 本発明の高分子化合物の調製に際しては、 共重合を円滑に 進行させたり、 共重合体組成を均一にするために用いる単量体をコモノ マ一と して用いることもできる。
基板密着性及び Z又は親水性機能を有する繰り返し単位は、 極性基を 有する重合性不飽和単量体をコモノマーとレて用いることによりポリマ 一に導入できる。 前記極性基と して、 例えば、 保護基を有していてもよ
ぃヒ ドロキシル基、 保護基を有していてもよいカルボキシル基、 保護基 を有していてもよいアミノ基、 保護基を有していてもよいスルホ基、 ラ ク トン環含有基などが挙げられる。 前記保護基と しては有機合成の分野 で慣用のもの (例えば、 前記例示の保護基) を使用できる。 極性基を有 する重合性不飽和単量体と してはレジス トの分野で公知の化合物を使用 できる。
酸脱離性機能を高める繰り返し単位は、 例えば、 ( 1 ) エステルを構 成する酸素原子の隣接位に、 第 3級炭素を有する炭化水素基や 2—テ ト ラヒ ドロフラニル基、 2—テ トラヒ ドロビラニル基などが結合した (メ タ) アク リル酸エステル誘導体、 ( 2 ) エステルを構成する酸素原子の 隣接位に炭化水素基 (脂環式炭化水素基、 脂肪族炭化水素基、 これらが 結合した基など) を有しており、 且つ該炭化水素基に一 C O O R "3基 ( R は第 3級炭化水素基、 2—テ トラヒ ドロフラニル基又は 2—テ トラ ヒ ドロビラ二ル基を示す) が直接又は連結基を介して結合している (メ タ) アク リル酸エステル誘導体などをコモノマーと して用いることによ りポリマーに導入できる。 このような (メタ) アク リル酸エステル誘導 体としてはレジス トの分野で公知の化合物を使用できる。
透明性を高める繰り返し単位は、 例えば分子内にフッ素原子を有する 重合性単量体をコモノマーと して用いることによりポリマーに導入する ことができる。
本発明の高分子化合物にレジス トと しての諸機能を付与するために用 いられる本発明の単量体以外の重合性不飽和単量体の代表的な例と して 、 前記式 (9a) 又は (9b) で表されるビュルエーテル系単量体が挙げら れる。 このようなビニルエーテル系単量体、 特に脂環式炭素環を有する ビュルエーテル系単量体を共重合させることにより、 ポリマーの耐エツ チング性を向上させることができる。 また、 分子内に極性基を有するビ
ニルエーテル系単量体を用いることにより、 基板密着性及び Z又は親水 性を高めることができる。 これらのビニルエーテル系単量体は 1種又は 2種以上組み合わせて使用できる。
式 (9a) 中、 環 Z 3は前記式 (10a) 〜 (10i ) で表される何れかの環 を示す。 式 (10a) 〜 (10i ) 中、 Y 4はアルキレン基、 酸素原子又は硫 黄原子を示し、 Υ 5、 Υ Υ Υ 8は、 それぞれ、 アルキレン基、 酸素 原子、 硫黄原子又は無結合を示す。 アルキレン基と しては、 例えば、 メ チレン、 エチレン、 プロ ピレン、 トリメチレン基などの直鎖状又は分岐 鎖状の炭素数 1〜 3程度 (好ましくは 1又は 2 ) のアルキレン基などが 挙げられる。 Υ 4、 Υ 5と しては、 特にメチレン基などの炭素数 1〜 3の アルキレン基又は酸素原子が好ましい。 Υ 6、 Υ Υ 8と しては、 特に メチレン基などの炭素数 1〜 3のアルキレン基、 酸素原子又は無結合で あるのが好ましい。 a、 c、 d、 eは、 それぞれ 0〜 3の整数を示し、 好ましくは 0〜 2、 特に好ましくは 0又は 1である。 bは 1又は 2を示 す。 式中の環は置換基を有していてもよい。 該置換基と しては、 前記環 Z 'が有していてもよい置換基と同様のものが挙げられる。
W 'は 2価の炭化水素基を示す。 2価の炭化水素基には、 2価の脂肪 族炭化水素基、 2価の脂環式炭化水素基、 2価の芳香族炭化水素基及び これらが 2以上結合した炭化水素基が含まれる。 これらの炭化水素基に は 1価の炭化水素基 (脂肪族炭化水素基、 脂環式炭化水素基、 芳香族炭 化水素基又はこれらが 2以上結合した炭化水素基) が 1又は 2以上結合 していてもよい。 また、 2価の炭化水素基には置換基を有する炭化水素 基も含まれる。 該置換基と しては、 例えば、 ハロゲン原子 (フッ素原子 など) 、 ォキソ基、 ヒ ドロキシル基、 置換ォキシ基 (例えば、 アルコキ シ基、 ァリールォキシ基、 ァラルキルォキシ基、 ァシルォキシ基など) 、 カルボキシル基、 置換ォキシカルボニル基 (アルコキシカルボニル基
、 ァリールォキシカルボニル基、 ァラルキルォキシカルボニル基など) 、 置換又は無置換力ルバモイル基、 シァノ基、 ニ トロ基、 置換又は無置 換ァミノ基、 スルホ基、 複素環式基などを有していてもよい。 前記ヒ ド 口キシル基やカルボキシル基は有機合成の分野で慣用の保護基で保護さ れていてもよい。 また、 脂環式炭化水素基や芳香族炭化水素基の環には 芳香族性又は非芳香属性の複素環が縮合していてもよい。
2価の炭化水素基の代表的な例と して、 例えば、 メチレン、 メチルメ チレン、 ェチノレメチレン、 ジメチノレメチレン、 ェチノレメチノレメチレン、 エチレン、 プロ ピレン、 ト リ メチレン、 テ トラメチレン基などのアルキ レン基 ; プロぺニレン基などのアルケニレン基 ; 1, 3—シクロペンチ レン、 1, 2 —シク ロへキシレン、 1 , 3 —シクロへキシレン、 1 , 4 —シク ロへキシレン基などのシク.口アルキレン基 ; シク ロプロ ピレン、 シク ロペンチリデン、 シク ロへキシリデン基などのシクロアルキリデン 基 ; フエ二レン基などのァリーレン基 ; ベンジリデン基 ; 及びこれらの 基が有する水素原子のうち少なく とも 1つがフッ素原子で置換された基 などが挙げられる。
W 1の好ましい例には、 例えば、 下記式 (16)
R2 1
-C- (16)
p22
K
(式中、 R 2 '及び R 2 2は、 同一又は異なって、 水素原子又は炭化水素基 を示す。 R 2 '及び R 2 2は、 互いに結合して、 隣接する炭素原子と共に脂 環式環を形成していてもよい)
で表される基が含まれる。
R 2 1、 R Z 2における炭化水素基と しては、.脂肪族炭化水素基 (炭素数
1 ~ 2 0程度のアルキル基、 炭素数 2〜 2 0程度のアルケニル基、 炭素
数 2〜 2 0程度のアルキニル基など) 、 脂環式炭化水素基 ( 3〜 2 0員 程度のシクロアルキル基、 3〜 2 0員程度のシクロアルケニル基、 橋架 け環式炭化水素基など) 、 芳香族炭化水素基 (炭素数 6〜 1 4程度の芳 香族炭化水素基など) 、 及びこれらが 2以上結合した基が挙げられる。 前記炭化水素基には置換基を有する炭化水素基も含まれる。 該置換基と しては、 前記 W 1における 2価の炭化水素基が有していてもよい置換基 と同様のものが挙げられる。
好ましい R 2 R 2 2には、 水素原子 ; メチル、 ェチル、 プロピル、 ィ ソプロピル、 ブチル基等の Cい,。アルキル基 (特に、 C i - 5アルキル基 ) ; シクロペンチル基、 シクロへキシル基等の置換基を有していてもよ ぃシク ロアノレキノレ基 ; ノルボノレナン— 2 —ィル基、 ァダマンタンー 1― ィル基などの置換基を有していてもよい橋かけ環式基などが含まれる。 シクロアルキル基や橋かけ環式基が有していてもよい置換基と して、 前 記環 Z 'が有していてもよい置換基と同様のものが挙げられる。
式 (9a) において、 R 7、 R 8及び R 9は、 同一又は異なって、 水素原 子又は有機基を示す。 R 7、 R 8、 R 9における有機基と しては、 例えば 、 ハロゲン原子、 炭化水素基、 複素環式基、 置換ォキシカルボ-ル基 ( アルコキシカルボニル基、 ァリールォキシカルボニル基、 ァラルキルォ キシカルボニル基、 シクロアルキルォキシ力ノレボニル基など) 、 カルボ キシル基、 置換又は無置換力ルバモイル基、 シァノ基、 ニ トロ基、 硫黄 酸基、 硫黄酸エステル基、 ァシル基 (ァセチル基等の脂肪族ァシル基 ; ベンゾィル基等の芳香族ァシル基など) 、 アルコキシ基 (メ トキシ基、 エ トキシ基等の C卜6アルコキシ基など) 、 N , N—ジ置換アミノ基 ( N , N—ジメチルァミノ基、 ピペリジノ基など) など、 及びこれらが 2 以上結合した基などが挙げられ、 前記カルボキシル基などは有機合成の 分野で公知乃至慣用の保護基で保護されていてもよい。 前記ハロゲン原
子としては、 フッ素、 塩素、 臭素及びヨウ素原子が挙げられる。 これら の有機基のなかでも、 炭化水素基、 複素環式基などが好ましい。
前記炭化水素基及び複素環式基には、 置換基を有する炭化水素基及び 複素環式基も含まれる。 炭化水素基と しては、 前記 R2'、 R22における 炭化水素基と同様のものが挙げられる。 好ましい炭化水素基には、 C 10ァノレキル基、 C 2- 10ァノレケニル基、 C 2- 10アルキニノレ基、 C3- 15シク 口アルキル基、 C 6 -!。芳香族炭化水素基、 C 3 - 15シクロアルキル— C! - 4アルキル基、 C 7 - 14ァラルキル基等が含まれる。 これらの炭化水素基 は置換基を有していてもよく、 該置換基と して、 前記 W1における 2価 の炭化水素基が有していてもよい置換基と同様のものが挙げられる。 前記 R 7等における複素環式基を構成する複素環には、 芳香族性複素 環及び非芳香族性複素環が含まれる。 このよ うな複素環と しては、 例え ば、 ヘテロ原子と して酸素原子、 ィォゥ原子又は窒素原子を含む複素環 などが挙げられる。 複素環式基は、 前記炭化水素基が有していてもよい 置換基のほ力、、 アルキル基 (例えば、 メチル、 ェチル基などの C >- 4ァ ルキル基等) 、 シクロアルキル基、 ァリール基 (例えば、 フエニル、 ナ フチル基等) などの置換基を有していてもよい。
好ましい R 7、 R8、 R9には、 水素原子及び炭化水素基 (例えば、 d - 10アルキノレ基、 C 2- 10アルケニル基、 C 2- 10アルキニル基、 C 3- 15シ ク ロアルキル基、 C 6- t。芳香族炭化水素基、 C 3-, 2シク ロアルキル— C ,-4アルキル基、 C ?- , 4ァラルキル基など) などが含まれる。 R7、 R 8 、 R9と して、 水素原子、 メチル基などの C ,-3アルキル基が特に好まし レ、。
式 (9a) において、 環 Z 3、 、 R 7、 R 8、 R 9のうち少なく とも 2 つは、 互いに結合して、 隣接する 1又は 2以上の原子と共に環を形成し ていてもよい。 このような環には、 非芳香族性の炭素環又は複素環が含
まれる。 式 (9a) において、 pは 0又は 1を示す。 qは 1〜 8の整数を 示し、 好ましくは 1〜4の整数、 さらに好ましくは 1〜 3の整数である 。 qが 2以上の場合、 q個の括弧内の基は同一であってもよく異なって いてもよレヽ。
式 (9a) で表されるビニルエーテル化合物の代表的な例には以下の化 合物が含まれる。 環 Z 3が式 (10a) で表される環であるビュルエーテル 化合物と して、 例えば、 2—ビニルォキシノルボルナン、 5—メ トキシ カルボ二ノレ一 2—ビニノレオキシノルボルナン、 2 _ [ 1 — (ノルボルナ ン一 2—ィル) 一 1 —ビュルォキシェチル] ノノレボルナン、 2 _ (ビニ ルォキシメチル) ノノレボルナン、 2— ( 1 —メチル一 1 —ビニノレオキシ ェチル) ノノレボルナン、 2— ( 1—メチルー 1 ービニノレオキシペンチル ) ノルボノレナン、 3—ヒ ドロキシ一 4一ビュルォキシテ トラシクロ [4 . 4. 0. I 2' 5. 1 7 1。] ドデカン、 3—ヒ ドロキシ一 8—ビュルォ キシテ トラシクロ [ 4. 4. 0. I 2' 5. 1 7 1。] ドデカン、 3—メ ト キシカルボニル一 8—ビュルォキシテ トラシクロ [4. 4. 0. 1 2- 5 . 1 7· 1 °] ドデカン、 3—メ トキシカルボ二ルー 9—ビニルォキシテ ト ラシクロ [4. 4. 0. I 2' 5. 17 '。] ドデカン、 3— (ビュルォキ シメチル) テ トラシクロ [ 4. 4. 0. I 2' 5. 1 7' '。] ドデカン、 3 ーヒ ドロキシメチル _ 8—ビュルォキシテ トラシクロ [4. 4. 0. 1 2. 5. ι 7. '。] ドデカン、 3—ヒ ドロキシメチル一 9—ビエルォキシテ トラシクロ [4. 4. 0. I 2' 5. I 7' 10] ドデカン、 8—ヒ ドロキシ — 3— (ビュルォキシメチル) テ トラシクロ [4. 4. 0. I 2' 5. 17 • 10] ドデカン、 9—ヒ ドロキシ一 3— (ビュルォキシメチル) テ トラ シクロ [ 4. 4. 0. I 2' 5. 1 7' 10] ドデカン、 及びこれらに対応す るイソプロぺニルエーテル類などが挙げられる。
環 Ζ 3が式 (10b) で表される環であるビュルエーテル化合物と して、
例えば、 ビニルォキシシクロペンタン、 ビニルォキシシクロへキサン、 シス一 1 , 1 , 3— トリ メチル一 5—ビュルォキシシク ロへキサン、 ト ランス一 1 , 1 , 3— ト リメチル一 5—ビ二/レオキシシクロへキサン、 1—ィソプロピノレー 4一メチル _ 2—ビュルォキシシクロへキサン、 3 一ビュルォキシト リ シクロ [ 6. 2. 1. 02· 7] ゥンデカン、 4ービ ニルォキシト リ シクロ [ 6. 2. 1. 02' 7] ゥンデカン、 2—ビュル ォキシ一 7—ォキサビシクロ [ 3. 2. 1 ] オクタン一 6—オン、 ( 2 , 2 , 2— ト リ フルオロー 1一 トリフルォロメチノレ一 1—シクロへキシ ルェチル) ビニ レエーテル、 [ 2 , 2 , 2— ト リ フルオロー 1 _ ト リフ ノレオロメチノレ一 1一 (4— トリフルォロメチノレシクロへキシノレ) ェチノレ ] ビニノレエーテノレ、 ( 1一 ト リ フノレオロメチノレ一 1 —シク ロへキシノレエ チル) ビニルエーテル、 [ 1— トリフルォロメチノレ一 1— (4— ト リフ ルォロメチルシクロへキシル) ェチル] ビニルエーテル、 及びこれらに 対応するィ ソプロぺニルエーテル類などが挙げられる。
環 Z 3が式 (10c) で表される環であるビュルエーテル化合物と して、 例えば、 1 —ビュルォキシァダマンタン、 2—ビニルォキシァダマンタ ン、 2—メチノレ一 2—ビュルォキシァダマンタン、 2—ェチノレ一 2—ビ 二ルォキシァダマンタン、 1ーヒ ドロキシー 3 -ビニノレオキシァダマン タン、 1 , 3—ジヒ ドロキシ一 5—ビエルォキシァダマンタン、 1, 3 , 5— トリ ヒ ドロキシ一 7—ビュルォキシァダマンタン、 1 , 3—ジメ チル一 5—ビニルォキシァダマンタン、 1ーヒ ドロキシ一 3, 5—ジメ チル一 7—ビュルォキシァダマンタン、 1—力ノレボキシ一 3—ビュルォ キシァダマンタン、 1—ァミノ一 3—ビニノレオキシァダマンタン、 1一 二 トロ一 3—ビニノレオキシァダマンタン、 1 ースノレホ一 3—ビエルォキ シァダマンタン、 1 — t一ブチルォキシカルボニル一 3—ビニルォキシ ァダマンタン、 4一ォキソ一 1—ビュルォキシァダマンタン、 1— (ビ
ニルォキシメチル) ァダマンタン、 1— ( 1—メチノレー 1—ビュルォキ シェチル) ァダマンタン、 1一 ( 1—ェチル一 1—ビニルォキシェチル ) ァダマンタン、 1 — ( 1— (ノルボルナン一 2—ィル) 一 1 _ビュル ォキシェチル) ァダマンタン、 及びこれらに対応するィソプロべニルェ 一テル類などが挙げられる。
環 Z 3が式 (10d) で表される環であるビニルエーテル化合物と して、 例えば、 8—ビニルォキシ一 4—ォキサ トリシクロ [ 5. 2. 1. 02' 6] デカン一 3 , 5—ジオン、 4一ビュルォキシ一 1 1 —ォキサペンタ シクロ [ 6. 5. 1. I 3' 6. 02' 7. 09' 13] ペンタデカン一 1 0 , 1 2 _ジオン、 及びこれらに対応するイソプロぺニルエーテル類などが挙 げられる。
環 Z 3が式 (10e) で表される環であるビニルエーテル化合物と して、 例えば、 α—ビニルォキシ一 γ—ブチロラク トン、 j3—ビニルォキシ一 γ—ブチロラク トン、 γ—ビュルォキシ一 γ —ブチロラク トン、 α—ビ エルォキシ一 γ, γ—ジメチノレー γ—ブチロラク トン、 α, γ , γ— ト リメチル一 α—ビニノレオキシ一 γ—ブチロラク トン、 γ , γ—ジメチル — β —メ トキシカルボニル一 α—ビュルォキシ _ γ—ブチロラク トン、 8—ビュルォキシ一 4—ォキサ ト リ シクロ [ 5. 2. 1. 02' 6] デカ ン _ 3 _オン、 9—ビュルォキシ一 4—ォキサトリ シクロ [ 5. 2. 1 . 02' β] デカン一 3—オン、 及びこれらに対応するイ ソプロぺニルェ —テル類などが挙げられる。
環 Ζ 3が式 (10f) で表される環であるビュルエーテル化合物と して、 例えば、 4—ビニルォキシ一 2 , 7—ジォキサビシクロ [ 3. 3. 0] オクタン一 3 , 6—ジオン、 及びこれに対応するイ ソプロぺニルエーテ ル類などが挙げられる。
環 Z 3が式 (10g) で表される環であるビュルエーテル化合物と して、
例えば、 5—ビエルォキシ一 3—ォキサトリシクロ [4. 2. 1. 04' 8] ノナン一 2—オン、 5—メチル一 5—ビエルォキシ一 3—ォキサ ト リシクロ [4. 2. 1. 04' 8] ノナン一 2—オン、 9—メチル一 5— ビニルォキシ一 3—ォキサ ト リ シクロ [ 4. 2. 1. 04' 8] ノナン一 2—オン、 及びこれらに対応するイソプロぺニルエーテル類などが挙げ られる。
環 Z 3が式 (10h) で表される環であるビュルエーテル化合物と して、 例えば、 6—ビュルォキシ _ 3—ォキサ ト リシクロ [4. 3. 1. I 4' 8] ゥンデカン一 2—オン、 6—ヒ ドロキシ一 8—ビニルォキシ一 3— ォキサ ト リ シクロ [4. 3. 1. I 4' 8] ゥンデカン一 2—オン、 8— ヒ ドロキシ一 6—ビニルォキシ一 3—ォキサト リシクロ [4. 3. 1. I 4' 8] ゥンデカン一 2—オン、 及ぴこれらに対応するイ ソプロぺニル エーテル類などが挙げられる。
環 Z 3が式 (10i) で表される環であるビュルエーテル化合物と して、 例えば、 1 , 4 : 3 , 6—ジアンヒ ドロ一 D—グルシトール 2 (又は 5) —ビュルエーテノレ、 1 , 4 : 3, 6—ジアンヒ ドロ一 L—グノレシト 一ノレ 2 (又は 5 ) —ビュルエーテル、 1 , 4 : 3, 6—ジアンヒ ドロ — D—マ二 ト—ノレ モノ ビニノレエーテノレ、 1 , 4 : 3 , 6—ジァン ヒ ド 口一 L—マ二 トーノレ モノ ビニルエーテノレ、 1, 4 : 3 , 6—ジアンヒ ドロ一 D—イデイ ト一ノレ モノビュルエーテノレ、 1 , 4 : 3 , 6—ジァ ンヒ ドロ一 Lーィディ トール モノ ビュルエーテルなどが挙げられる。 前記式 (%) 中、 R '°は置換基を有していてもよいアルキル基を示す 。 該アルキル基と しては、 メチル、 ェチル、 プロピル、 イ ソプロピル、 ブチノレ、 イソブチノレ、 s —ブチル、 t—ブチノレ、 ペンチノレ、 ネオペンチ ル、 へキシル、 ォクチル、 デシル基などの炭素数 1〜 2 0 (好ましくは 、 炭素数 1〜 1 0) 程度の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基が挙げられ
る。 アルキル基が有していてもよい置換基と しては、 例えば、 ハロゲン 原子 (フッ素原子、 塩素原子、 臭素原子など) 、 ォキソ基、 ヒ ドロキシ ル基、 置換ォキシ基 (例えば、 アルコキシ基、 ァリールォキシ基、 ァラ ルキルォキシ基、 ァシルォキシ基など) 、 カルボキシル基、 置換ォキシ カルボニル基 (ァノレコキシカルボニル基、 ァリーノレォキシカノレポ-ル基 、 ァラルキルォキシカルボニル基など) 、 置換又は無置換力ルバモイル 基、 シァノ基、 ニ トロ基、 置換又は無置換アミノ基、 スルホ基、 芳香族 炭化水素基、 複素環式基などを有していてもよい。 前記ヒ ドロキシル基 やカルボキシル基は有機合成の分野で慣用の保護基で保護されていても よい。
1 1、 R '2及び R 13は、 同一又は異なって、 水素原子又は有機基を示 す。 R '2、 R 13における有機基と しては、 R 7、 R8、 R9におけ る有機基と同様のものが挙げられる。
好ましい R 1 R12、 R 13には、 水素原子及び炭化水素基 (例えば、 C .- i。アルキル基、 C 2- i。アルケニル基、 C 2- i。アルキニル基、 C3-15 シクロアルキル基、 C n。芳香族炭化水素基、 C 3 - 12シク ロアルキル一 : ,- 4アルキル基、 C 7-14ァラルキル基など) などが含まれる。 R ' '、 R '2、 R 13と して、 水素原子、 メチル基などの C !-3アルキル基が特に 好ましい。
式 (9b) において、 R ' °、 R 11、 R 12、 R 13のうち少なく とも 2つは 、 互いに結合して、 隣接する 1又は 2以上の原子と共に環を形成してい てもよい。 このような環には、 非芳香族性の炭素環又は複素環が含まれ る。 式 (9b) において、 rは 1〜 8の整数をを示し、 好ましくは 1〜4 の整数、 さらに好ましくは 1〜 3の整数である。 rが 2以上の場合、 r 個の括弧内の基は同一であってもよく異なっていてもよい。
式 (%) で表されるビュルエーテル化合物の代表的な例として、 例え
ば、 メ チノレビニノレエーテノレ、 ェチノレビニノレエーテノレ、 プロ ピノレビニノレエ ーテノレ、 イ ソプロ ピノレビ二ルェ—テル、 s —ブチノレビュルエーテノレ、 t ーブチノレビニノレエーテノレ、 へキシノレビニノレエーテノレ、 エチレングリ コ.一 ノレモノ ビュルエーテル、 エチレングリ コーノレジビニノレエーテノレ、 ト リ フ ルォロメチルビニルエーテル、 ( 2 , 2, 2 _ ト リ フルォロェチル) ビ ニルエーテ /レ、 ( 2, 2 , 3, 3 , 3—ペンタフノレォロプロ ピノレ) ビニ ルエーテル、 ( 2 , 2, 3, 3—テ トラフルォロプロ ピル) ビニルエー テル、 (2, 2 , 3 , 3 , 4, 4, 4—ヘプタフルォロプチル) ビニル エーテノレ、 ( 2 , 2 , 3 , 3 , 4 , 4—へキサフノレオロブチル) ビニル エーテル、 ( 2 , 2, 3 , 3 , 4 , 4, 5 , 5 , 5—ノナフノレォロペン チル) ビュルエーテル、 ( 2 , 2 , 3 , 3 , 4 , 4, 5 , 5—ォクタフ ノレォロペンチノレ) ビニノレエーテル、 ( 2 , 2, 3, 3 , 4, 4 , 5, 5 , 6, 6, 7 , 7 , 7— ト リデカフルォ口へプチル) ビュルエーテル、 (2 , 2 , 3 , 3 , 4 , 4 , 5 , 5 , 6 , 6 , 7 , 7— ドデカフルォロ ヘプチル) ビニノレエーテル、 ( 3 , 3, 4 , 4 , 5 , 5, 6 , 6 , 7 , 7 , 8 , 8 , 9 , 9 , 1 0 , 1 0 , 1 0—ヘプタデカフルォロデシル) ビュルエーテル、 ( 2 , 2, 3, 3 , 4 , 4 , 5 , 5 , 6 , 6 , 7 , 7 , 8, 8, 9, 9 , 1 0, 1 0, 1 1, 1 1—ィコサフルォロ ウンデシ ノレ) ビュルエーテル、 ( 2 , 2, 2— ト リ フルオロー 1— ト リ フノレオ口 メチルェチル) ビュルエーテル、 ( 1 , 2 , 2 , 2—テ トラフルオロー 1— ト リ フノレオロメチノレエチル) ビュルエーテル、 [ 1 , 1一ビス ( ト リ フノレオロメチノレ) ェチル] ビニルエーテル、 ( 1 一 ト リ フルォロメチ ル— 1—メチルェチル) ビニルエーテル、 ( 2 , 2 , 2— ト リ フルォロ — 1— ト リ フルォロメチノレー 1 一フエニノレエチノレ) ビニノレエーテノレ、 ( 1— ト リ フノレオロメチノレー 1 _フエ二ルェチノレ) ビニルエーテル、 及び これらに対応するィ ソプロぺニルエーテル類、 ジヒ ドロ ピランなどが挙
げられる。
前記ビニルエーテル系単量体において、 ( 1 ) 式 (9a) で表される化 合物のうち環 Z 3が式 (10d) 、 (10e) 、 (10f) 、 (10g) 、 ( lOh) 又 は (lOi) で表される環である化合物、 ( 2 ) 式 (9a) で表される化合 物のうち環 Z 3が式 (10a) 、 (10b) 又は (10c) で表される環であって 、 且つ環 Z 3に前記極性基若しくは極性基を含む基が結合しているか、 又は W R R8若しくは R9が極性基を含む基である化合物、 及び ( 3) 式 (9b) で表される化合物のうち R '°、 R ' '、 R 12若しくは R 13が 極性基を含む基である化合物は、 コモノマーと して共重合に付すことに より基板密着性及び/又は親水性機能を有する繰り返し単位を形成する 前記ビュルエーテル系単量体は公知の方法により、 又は公知の反応を 利用することにより製造できる。 また、 ビニルエーテル系単量体は、 酢 酸ビュル、 プロ ピオン酸ビニル等のビニルエステル類と、 目的のビニル エーテルのうちビニル基以外の部分に対応する ヒ ドロキシ化合物とを、 ィ リジゥム化合物触媒の存在下、 及び好ましくは塩基の存在下で反応さ せて、 該ヒ ドロキシ化合物をビュルエーテル化することにより得ること もできる。 例えば、 酢酸ビュルと 2—ヒ ドロキシノルボルネンから 2— ビュルォキシノルボルネンを製造できる。 この反応は溶媒の存在下又は 非存在下で行われる。 ビニルエステル類の使用量は、 ヒ ドロキシ化合物 1モルに対して、 例えば 0. 1〜 5モル程度である。 イ リジウム化合物 触媒と して、 例えば、 ジ一 ークロロビス ( 1 , 5—シクロォクタジェ ン) 二イ リ ジウム ( I ) [ I r ( c o d) C l ] 2) などの有機ィ リ ジ ゥム触媒が使用できる。 イ リジウム化合物触媒の使用量は、 ヒ ドロキシ 化合物 1モルに対して、 例えば 0. 0 0 0.1〜 1モル、 好ましくは 0. 0 0 1〜0. 3モル程度である。 前記塩基と して、 例えば、 炭酸ナトリ
ゥムなどの無機塩基等を使用できる。 塩基の使用量は、 ヒ ドロキシ化合 物 1モルに対して、 例えば 0. 0 0 1〜 3モル、 好ましくは 0. 0 0 5 〜 2モル程度である。 反応温度は、 反応成分の種類等に応じて適宜選択 でき、 例えば 5 0〜 1 5 0 °C程度である。 反応生成物は、 濾過、 濃縮、 蒸留、 抽出、 晶析、 再結晶、 カラムクロマ トグラフィー等の分離手段に より分離精製できる。
本発明の高分子化合物にレジス トと しての諸機能を付与するために用 いられる本発明の単量体以外の重合性不飽和単量体の他の代表例と して 、 前記式 (11a) 、 (lib) 、 (11c) 又は (lid) で表されるアク リル系 単量体 [但し、 式 (la) 及び式 (lb) で表される化合物を除く ] が挙げ られる。 このようなアク リル系単量体によれば、 例えば、 分子內 (例え ばアク リル部位等) にフッ素原子を有する場合には、 波長 3 0 0 nm以 下の光、 特に真空紫外光に対する透明性を高めることができ、 脂環式炭 素環を有するァク リル系単量体を用いる場合には、 ポリマーの耐エッチ ング性を向上させることができ、 分子内に極性基を有するアク リル系単 量体を用いる場合には、 基板密着性及び/又は親水性を高めることがで きる。 さらに、 エステル結合を構成する酸素原子に第 3級炭素原子が結 合しているアタ リル系単量体等を用いる場合には、 酸脱離性機能を向上 できる。 これらのアタ リル系単量体は 1種又は 2種以上組み合わせて使 用できる。
式 (11a) 中、 環 Z 4は前記式 (10a) 〜 (10i) で表される何れかの環 式基を示す。 式 (11a) 中、 W2は 2価の炭化水素基を示す。 2価の炭化 水素基と しては前記 W1における 2価の炭化水素基と同様のものが挙げ られる。 但し、 環 Z 4及び W2は何れもフッ素原子、 フッ素原子含有基を 置換基と して有していない。 R 14、 R '5、 R 16は、 それぞれ、 水素原子 、 フッ素原子、 アルキル基又はフルォロアルキル基を示す。 アルキル基
、 フルォロアノレキル基は R 5、 Reにおけるアルキル基、 フルォロアルキ ル基と同様である。 sは 0又は 1 を示す。 tは 1〜 8の整数を示し、 好 ましくは 1〜 4の整数、 さらに好ましくは 1〜 3の整数である。 tが 2 以上の場合、 t個の括弧内の基は同一であってもよく異なっていてもよ い。
式 (11a) で表されるアク リル系単量体の代表的な例と して以下のも のが挙げられる。 例えば、 環 Z 4が式 (10a) で表される環である化合物 と して、 2— ( 2— トリフルォロメチルー 2—プロぺノィルォキシ) ノ ルボルナン、 3—ヒ ドロキシ一 4— ( 2— トリフルォロメチル一 2—プ ロぺノィルォキシ) テ トラシクロ [4. 4. 0. I 2' 5. I 7 '0] ドデ カン、 3—ヒ ドロキシ一 8— ( 2— ト リ フルォロメチル一 2—プロぺノ ィルォキシ) テ トラシクロ [4. 4. 0. I 2' 5. I 7' 10] ドデカン、 3—ヒ ドロキシメチル一 8— (2— ト リフルォロメチル一 2—プロぺノ ィルォキシ) テ トラシクロ [ 4. 4. 0. I 2' 5. 1 7' '。] ドデカン、 3—ヒ ドロキシメチノレ一 9 _ ( 2— トリフノレオロメチル一 2—プロぺノ ィルォキシ) テ トラシクロ [4. 4. 0. I 2' 5. I 7' 10] ドデカン、 8—ヒ ドロキシ一 3— ( 2— ト リフルォロメチル一 2—プロぺノィノレオ キシメチル) テ トラシクロ [ 4. 4. 0. I 2' 5. I 7' 10] ドデカン、 9ーヒ ドロキシ一 3— ( 2— ト リフルォロメチル一 2—プロぺノィルォ キシメチル) テ トラシクロ [ 4. 4. 0. I 2' 5. 1 7 1。] ドデカンな どの R 14が トリ フルォロメチル基である化合物、 及び R 14がフッ素原子 、 水素原子又はメチル基である前記化合物に対応する化合物などが挙げ られる。
環 Z 4が式 (10b) で表される環である化合物と して、 例えば、 1— ( 2— トリフルォロメチル一 2—プロぺノィルォキシ) シクロペンタン、 1一 ( 2— トリフルォロメチル一 2—プロぺノィルォキシ) シクロへキ
サン、 シス _ 5— ( 2— トリフルォロメチノレー 2—プロぺノィルォキシ ) - 1 , 1 , 3— ト リメチルシクロへキサン、 トランス一 5— ( 2— ト リフルォロメチル一 2—プロぺノィルォキシ) 一 1, 1 , 3— ト リメチ ルシクロへキサン、 2— ( 2— ト リフルォロメチノレー 2 _プロぺノィノレ ォキシ) 一 1 —イ ソプロピル一 4—メチルシクロへキサン、 3— ( 2 - トリフルォロメチル _ 2—プロぺノィルォキシ) ト リシクロ [6. 2. 1. 02' 7] ゥンデカン、 4— ( 2— ト リ フルォロメチル一 2—プロぺ ノィルォキシ) ト リ シクロ [ 6. 2. 1. 02' 7] ゥンデカン、 2— ( 2— ト リフルォロメチルー 2 _プロぺノィルォキシ) 一 7—ォキサビシ クロ [ 3. 2. 1 ] オクタン一 6—オンなどの R 14が トリ フルォロメチ ル基である化合物、 及び R 14がフッ素原子、 水素原子又はメチル基であ る前記化合物に対応する化合物などが挙げられる。
環 Z 4が式 (10c) で表される環である化合物と して、 例えば、 1 一 ( 2— ト リフルォロメチルー 2—プロぺノィルォキシ) ァダマンタン、 2 - ( 2— ト リフルォロメチルー 2 _プロぺノィルォキシ) ァダマンタン 、 2— (2— トリフルォロメチル一 2—プロぺノィルォキシ) 一 2—メ チルァダマンタン、 2—ェチル一 2— .( 2— ト リ フルォロメチルー 2— プロぺノィルォキシ) ァダマンタン、 1 一 ( 2— ト リ フルォロメチノレ一 2—プロぺノィルォキシ) 一 3—ヒ ドロキシァダマンタン、 1— ( 2— トリフルォロメチルー 2—プロぺノィルォキシ) 一 3 , 5—ジヒ ドロキ シァダマンタン、 1— ( 2— トリフルォロメチルー 2—プロぺノィルォ キシ) 一 3 , 5 , 7— ト リ ヒ ドロキシァダマンタン、 5— (2— ト リ フ ルォロメチル一 2—プロぺノィルォキシ) 一 1 , 3—ジメチルァダマン タン、 1— ( 2— ト リフルォロメチル一 2—プロぺノィルォキシ) 一 3 —ヒ ドロキシ一 5 , 7—ジメチルァダマンタン、 1 一カルボキシ一 3— ( 2 _ トリ フルォロメチルー 2—プロぺノィルォキシ) ァダマンタン、
1 —ァミノ一 3 — ( 2 — ト リフルォロメチル一 2—プロぺノィルォキシ ) ァダマンタン、 3 — ( 2— ト リフルォロメチルー 2—プロぺノィルォ キシ) 一 1 —二トロアダマンタン、 3 — ( 2— ト リ フノレオロメチル _ 2 一プロぺノイノレオキシ) 一 1—スルホアダマンタン、 l _ t —ブチノレオ キシカルボニル一 3 — ( 2— トリフルォロメチル一 2—プロぺノィルォ キシ) ァダマンタン、 1 一 ( 2— ト リフルォロメチル一 2—プロぺノィ ルォキシ) 一 4—ォキソァダマンタン、 1 — [ 1 — ( 2— ト リフルォロ メチルー 2—プロぺノィルォキシ) 一 1ーメチルェチノレ) ァダマンタン 、 1 — [ 1 —ェチノレ一 1 一 ( 2— トリフルォロメチルー 2—プロぺノィ ルォキシ) ェチル) ァダマンタンなどの R 14が トリ フルォロメチル基で ある化合物、 及ぴ R 14がフッ素原子、 水素原子又はメチル基である前記 化合物に対応する化合物などが挙げられる。
環 Z 4が式 (10d) で表される環である化合物と して、 例えば、 8 — ( 2— ト リフルォロメチルー 2 —プロぺノィルォキシ) 一 4一ォキサトリ シクロ [ 5 . 2. 1 . 0 2' 6] デカン一 3 , 5 —ジオン、 4 一 ( 2— ト リフルォロメチノレ一 2—プロぺノィルォキシ) 一 1 1 —ォキサペンタシ クロ [ 6. 5 . 1 . I 3' 6. 0 2' 1. 0 9' 13] ペンタデカン一 1 0, 1 2 —ジオンなどの R 14が ト リ フルォロメチル基である化合物、 及び R 14が フッ素原子、 水素原子又はメチル基である前記化合物に対応する化合物 などが挙げられる。
環 Z 4が式 (10e) で表される環である化合物と して、 例えば、 a — ( 2 _ ト リフノレオ口メチノレー 2—プロぺノィルォキシ) 一 y—ブチ口ラク トン、 β — ( 2— トリフルォロメチル一 2—プロぺノィルォキシ) 一 γ —ブチロラク トン、 ν— ( 2— トリフルォロメチル一 2—プロぺノィル ォキシ) 一 γ —ブチロラク トン、 α — ( 2 — ト リフルォロメチル一 2 — プロぺノイノレオキシ) 一 ν , γ —ジメチノレー γ —ブチロラク トン、 a —
( 2— ト リ フノレオロメ チノレー 2—プロぺノイノレオキシ) 一 α , 7 - 7 - トリメチル一 γ—ブチロラク トン、 8— ( 2— ト リ フノレオロメチノレー 2 一プロぺノィルォキシ) — 4—ォキサ トリ シクロ [ 5. 2. 1. 02' 6 ] デカン一 3—オン、 9— ( 2— トリフルォロメチル一 2 _プロぺノィ ルォキシ) 一 4—ォキサ ト リ シクロ [ 5. 2. 1. 02' 6] デカン一 3 —オンなどの R 14が ト リ フルォロメチル基である化合物、 及び R 14がフ ッ素原子、 水素原子又はメチル基である前記化合物に対応する化合物な どが挙げられる。
環 Ζ 4が式 (10f) で表される環である化合物と して、 例えば、 4一 ( 2— ト リフルォロメチル一 2—プロぺノィルォキシ) 一 2 , 7—ジォキ サビシクロ [ 3. 3. 0] オクタン一 3, 6—ジオンなどの R 14が トリ フルォロメチル基である化合物、 及び R 14がフッ素原子、 水素原子又は メチル基である前記化合物に対応する化合物などが挙げられる。
環 Z 4が式 (10g) で表される環である化合物と して、 例えば、 5— ( 2— トリフルォロメチル一 2 _プロぺノィルォキシ) 一 3—ォキサトリ シクロ [4. 2. 1. 04' 8] ノナン一 2—オン、 5—メチル一 5— ( 2— ト リフルォロメチルー 2—プロぺノィルォキシ) 一 3—ォキサトリ シクロ [4. 2. 1. 0 8] ノナン一 2—オン、 9ーメチルー 5— ( 2— ト リフルォロメチルー 2—プロぺノィルォキシ) 一 3—ォキサトリ シクロ [4. 2. 1. 04' 8] ノナン一 2—オンなどの R 14が ト リフル ォロメチル基である化合物、 及び R 14がフッ素原子、 水素原子又はメチ ル基である前記化合物に対応する化合物などが挙げられる。
環 Z 4が式 (10h) で表される環である化合物と して、 例えば、 6— ( 2— トリフルォロメチルー 2—プロぺノィルォキシ) 一 3—ォキサトリ シクロ [4. 3. 1. I 4' 8] ゥンデカン一 2—オン、 8 _ ( 2— ト リ フルォロメチル一 2—プロぺノィルォキシ) _ 6—ヒ ドロキシ一 3—ォ
キサ ト リ シクロ [ 4. 3. 1. I 4· 8] ゥンデカン一 2—オン、 6— ( 2— トリ フルォロメチノレ一 2—プロぺノィルォキシ) 一 8—ヒ ドロキシ — 3—ォキサ ト リ シクロ [4. 3. 1. I 4' 8] ゥンデカン一 2—オン など R ί4が ト リ フルォロメチル基である化合物、 及び R 14がフッ素原子 、 水素原子又はメチル基である前記化合物に対応する化合物などが挙げ られる。
環 Ζ 4が式 (10i) で表される環である化合物と して、 例えば、 1 , 4 : 3 , 6—ジアンヒ ドロ一 D—グルシトール 2 (又は 5 ) - ( 2— ト リフルォロメチル一 2—プロぺノエート) 、 1, 4 : 3 , 6—ジアンヒ ドロ— L—グルシトール 2 (又は 5 ) — ( 2— ト リフルォロメチルー 2 _プロぺノエート) 、 1 , 4 : 3, 6—ジアンヒ ドロ一 D—マ二 トー ノレ モノ ( 2— ト リフノレオロメチル一 2—プロぺノエート) 、 1 , 4 : 3, 6—ジアンヒ ドロ一 L—マ二トール モノ ( 2— トリ フルォロメチ ル一 2—プロぺノエート) 、 1 , 4 : 3, 6—ジアンヒ ドロー D—イデ イ ト一ノレ モノ ( 2—ト リフルォロメチル一 2—プロべノエー ト) 、 1 , 4 : 3, 6—ジアンヒ ドロ一 L—ィディ トール モノ ( 2—ト リ フル ォロメチル一 2—プロぺノエート) などの R 14が ト リフルォロメチル基 である化合物、 及び R 14がフッ素原子、 水素原子又はメチル基である前 記化合物に対応する化合物などが挙げられる。
式 (lib) において、 R ' 7は置換基を有していてもよいアルキル基を 示す。 該置換基を有していてもよいアルキル基は、 前記 R 1 Qにおける置 換基を有していてもよいアルキル基と同様である。 R 14、 R 15、 R 16は 前記と同様である。 uは 1〜8の整数を示し、 好ましくは 1〜4の整数 、 さらに好ましくは 1〜 3の整数である。 uが 2以上の場合、 u個の括 弧内の基は同一であってもよく異なっていてもよい。
式 (lib) で表されるアタ リル系単量体の代表的な例と して、 例えば
、 2— ト リ フノレオロメ チノレー 2—プロペン酸メチノレ、 2— ト リ フノレオ口 メチノレ一 2—プロペン酸ェチノレ、 2 - ト リ フノレオロメチノレ一 2—プロぺ ン酸プロピル、 2 _ トリフルォロメチル— 2 _プロペン酸ィソプロピル 、 2 _ トリ フノレオロメチル一 2 _プロペン酸 s —ブチル、 2— ト リフル ォロメチノレー 2—プロペン酸 t—ブチノレ、 2— ト リ フノレオロメチノレー 2 一プロペン酸へキシル、 2— ト リフルォロメチル _ 2—プロペン酸 ( 2 —ヒ ドロキシェチル) 、 2 _ トリフルォロメチル _ 2—プロペン酸トリ フルォロメチル、 2— トリ フルォロメチル一 2—プロペン酸 ( 2 , 2 , 2— ト リフルォロェチル) 、 2— トリフルォロメチルー 2 _プロペン酸 ( 2, 2 , 3 , 3 , 3—ペンタフルォロプロピノレ) 、 2— ト リ フルォロ メチル _ 2—プロペン酸 ( 2 , 2 , 3, 3—テ トラフルォロプロピル) 、 2— トリ フルォロメチル— 2—プロペン酸 ( 2 , 2 , 3, 3 , 4, 4 , 4—ヘプタフルォロブチル) 、 2— ト リフルォロメチル一 2—プロぺ ン酸 ( 2 , 2 , 3 , 3, 4, 4—へキサフルォロブチル) 、 2— トリ フ ルォロメチル一 2—プロペン酸 ( 2 , 2 , 3 , 3 , 4 , 4 , 5 , 5 , 5 —ノナフルォロペンチル) 、 2— トリフルォロメチル一 2 _プロペン酸 (2 , 2 , 3, 3 , 4 , 4 , 5 , 5—ォクタフルォロペンチル) ゝ 2 - トリ フルォロメチル _ 2 _プロペン酸 ( 2, 2 , 3 , 3 , 4, 4, 5 , 5, 6 , 6, 7, 7 , 7— トリデカフルォ口へプチル) 、 2— ト リフノレ ォロメチノレ一 2 _プロペン酸 ( 2 , 2 , 3 , 3 , 4 , 4 , 5 , 5 , 6 , 6, 7 , 7— ドデカフルォ口へプチル) 、 2 _ トリ フルォロメチルー 2 —プロペン酸 ( 3 , 3 , 4 , 4 , 5 , 5 , 6, 6. 7 , 7 , 8 , 8 , 9 , 9 , 1 0 , 1 0 , 1 0—へプタデカフルォロデシル) 、 2— トリフル. ォロメチノレ一 2—プロペン酸 ( 2 , 2 , 3 , 3 , 4 , 4 , 5 , 5 , 6 , 6 , 7 , 7 , 8 , 8 , 9 , 9 , 1 0, 1 0, 1 1 , 1 1—ィコサフノレオ ロウンデシル) 、 2— ト リフルォロメチルー 2—プロペン酸 ( 2 , 2 ,
2— ト リ フルオロー 1 _ ト リ フルォロメチノレエチル) 、 2— ト リ フノレオ ロメチル _ 2—プロペン酸 ( 1 , 2 , 2 , 2—テ トラフルオロー 1— ト リ フルォロメチノレエチル) 、 2— ト リ フルォロメチノレー 2—プロペン酸 [ 1, 1—ビス ( ト リ フルォロメチル) ェチル] 、 2— ト リ フルォロメ チル一 2—プロペン酸 ( 1— トリフルォロメチノレ一 1ーメチルェチノレ) 、 2— ト リ フルォロメチル— 2—プロペン酸 ( 2 , 2 , 2 _ ト リ フルォ ロー 1 — ト リ フノレオロメチル一 1—フエニルェチル) 、 2 _ ト リ フルォ ロメチル一 2—プロペン酸 ( 1 - ト リ フノレオロメチノレー 1一フエ-ノレェ チル) などの R 14がト リ フルォロメチル基である化合物、 及び R 14がフ ッ素原子、 水素原子又はメチル基である前記化合物に対応する化合物な どが挙げられる。
式 (11c) 中、 環 Z 5は置換基を有していてもよい脂環式炭素環を示す 。 該脂環式炭素環と しては、 前記式 (10a) 、 (10b) 又は (11c) で表 される環などが挙げられる。 脂環式炭素環が有していてもよい置換基と しては前記環 Z 1が有していてもよい置換基と同様のものが挙げられる 。 R 18は水素原子、 フッ素原子、 アルキル基又はフルォロアルキル基を 示す。 該アルキル基、 フルォロアルキル基は R 5、 R6におけるアルキル 基、 フルォロアルキル基と同様である。 R ' 9はフルォロアルキル基を示 す。 該フルォロアルキル基としては前記 R R2において例示したフル ォロアルキル基が挙げられる。 R 14、 R l 5、 R 16は前記と同じである。 f は 1〜 6の整数を示す。
式 (11c) で表されるアク リル系単量体と しては、 例えば、 1 —ノナ フルォロブチノレ一 4— ( 2— ト リ フノレオロメチノレー 2—プロぺノイノレオ キシ) シクロへキサン、 1一 ト リデカフルォ口へキシル一 4— ( 2— ト リフルォロメチル一 2—プロぺノィルォキ、ン) シクロへキサン、 2—ノ ナフルォロブチルー 5— ( 2— ト リ フルォロメチル _ 2—プロぺノィル
ォキシ) ノルボルナン、 2— トリデカフルォ口へキシル一 5— ( 2— ト リフルォロメチル一 2—プロぺノィルォキシ) ノルボルナン、 2— ト リ デカフルォ口へキシノレ一 5— ( 2— トリ フノレオ口メチノレ一 2一プロぺノ ィルォキシ) 一 7—ォキサビシクロ [ 2. 2. 1 ] ヘプタン、 2— ト リ デカフルォ口へキシノレ一 6— ( 2— トリ フルォロメチル _ 2 _プロぺノ ィルォキシ) パーヒ ドロナフタレン、 3 _ トリデカフノレォ口へキシルー 8— ( 2— ト リフルォロメチル一 2—プロぺノィルォキシ) テ トラシク 口 [4. 4. 0. I 2' 5. 1 7 1。] ドデカンなどの R 14が ト リ フルォロ メチル基である化合物、 及び R 14がフッ素原子、 水素原子又はメチル基 である前記化合物に対応する化合物などが挙げられる。
式 (lid) 中、 環 Z 6は置換基を有していてもよい脂環式炭素環を示す 。 該脂環式炭素環と しては、 前記式 (10a) 、 (10b) 又は (10c) で表 される環などが挙げられる。 脂環式炭素環が有していてもよい置換基と しては前記環 Z 1が有していてもよい置換基と同様のものが挙げられる 。 R2°は水素原子、 フッ素原子、 アルキル基又はフルォロアルキル基を 示す。 該アルキル基、 フルォロアルキル基は R 5、 R6におけるアルキル 基、 フルォロアルキル基と同様である。 R"、 R 15、 R '6は前記と同じ である。 gは 3又は 4を示す。
式 (lid) で表されるアク リル系単量体と しては、 例えば、 1 , 1 , 2, 2 , 3 , 3, 3 a , 7 a—ォクタフルオロー 5— ( 2— ト リフルォ ロメチル _ 2—プロぺノィルォキシ) パーヒ ドロインデン、 2 , 3 , 3 , 4 , 4, 5, 5 , 6—ォクタフルオロー 8— ( 2— トリ フルォロメチ ル一 2—プロぺノィルォキシ) ト リシクロ [ 5. 2. 1. 02' 6] デカ ン、 2 , 3 , 3, 4, 4, 5 , 5 , 6—ォクタフルォロ一 8— ( 2— ト リフルォロメチルー 2—プロぺノィルォキシ) 一 1 0—ォキサトリシク 口 [ 5. 2. 1. 02' 6] デカン、 1 , 1 , 2 , 2, 3 , 3 , 4 , 4 ,
4 a , 8 a —デカフルオロー 6— ( 2— ト リフルォロメチルー 2—プロ ぺノィルォキシ) デカリ ン、 2, 3, 3 , 4, 4 , 5, 5, 6 , 6 , 7 ーデカフノレオロー 9 _ ( 2— ト リ フノレオロメチノレ一 2—プロぺノイ ノレオ キシ) トリ シクロ [ 6. 2. 1. 02' 7] ゥンデカンなどの R 14が ト リ フルォロメチル基である化合物、 及び R 14がフッ素原子、 水素原子又は メチル基である前記化合物に対応する化合物などが挙げられる。
前記アク リル系単量体において、 ( 1 ) 式 (11a) で表される化合物 のう ち環 Z 4が式 ( 10d) 、 ( 10e) 、 ( 10f) 、 ( 10g) 、 ( lOh) 又は (lOi) で表される環である化合物、 ( 2 ) 式 (11a) で表される化合物 のうち環 Z 4が (10a) 、 (10b) 又は (10c) で表される環であって、 且 つ環 Z 4に前記極性基若しくは極性基を含む基が結合しているか、 又は W2が極性基を含む基である化合物、 ( 3) 式 (lib) で表される化合物 のうち R 17が極性基を含む基である化合物、 (4 ) 式 (11c) で表され る化合物のうち環 Z 5に極性基若しくは極性基を含む基が結合している 化合物、 及び ( 5 ) 式 (lid) で表される化合物のうち環 Z 6に極性基若 しくは極性基を含む基が結合している化合物は、 コモノマーと して共重 合に付すことにより基板密着性及び/又は親水性機能を有する繰り返し 単位を形成する。
前記ァク リル系単量体は公知の方法により、 又は公知の反応を利用す ることにより製造できる。 例えば、 フッ素原子含有又は非含有の不飽和 カルボン酸又はその反応性誘導体 (酸ハライ ド、 酸無水物、 エステル等 ) とヒ ドロキシ化合物とを、 塩基や酸触媒、 エステル交換触媒等を用い た慣用のエステル化法に従って反応させてエステル化することにより、 対応する前記ァク リル系単量体を得ることができる。
本発明の高分子化合物にレジス トと しての諸機能を付与するために用 いられる本発明の単量体以外の重合性不飽和単量体の他の例と して、 前
記式 (12a) 又は (12b) で表される環状不飽和単量体が挙げられる。 こ のような環状不飽和単量体のうち、 式 (12a) の化合物によればポリマ 一の耐エッチング性を向上させることができ、 式 (12b) の化合物によ れば基板密着性を高めることができる。 また、 上記環状不飽和単量体に おいて、 環にフッ素原子又はフッ素原子含有基を有する場合には、 波長 3 0 0 nm以下の光、 特に真空紫外光に対する透明性を高めることがで き、 環に前記極性基又は極性基を含む基が結合している場合には、 基板 密着性及び/又は親水性を高めることができる。 さらに、 エステル結合 を構成する酸素原子に第 3級炭素原子が結合しているようなエステル基 を有する場合には、 酸脱離性機能を向上できる。 これらの環状不飽和単 量体は 1種又は 2種以上組み合わせて使用できる。
式中、 Υ9、 Υ 1。は、 それぞれ、 アルキレン基、 酸素原子、 硫黄原子 又は無結合を示す。 Υ ' 1は酸素原子又は一 ΝΗ—基を示す。 f は 0〜 3 の整数を示す。 式 (12a) 、 (12b) 中の環を構成する原子は置換基を有 していてもよレ、。 前記アルキレン基は Y4等におけるアルキレン基と同 様である。 環が有していてもよい置換基と しては、 環 Z 1が有していて もよい置換基と同様のものが挙げられる。 環の置換基が 2以上の場合、 それらが互いに結合して、 環を構成する炭素原子と共に 4員以上の環、 例えばシクロアルカン環、 ラク トン環などを形成していてもよい。 これ らの環は、 フッ素原子等の置換基 (前記環 Z 1を構成する原子が有して いてもよい置換基と同様の置換基) を有していてもよい。
式 (12a) で表される環状不飽和単量体の代表的な例と して、 例えば 、 ノルボルネン (=:ビシクロ [ 2. 2. 1 ] — 2—ヘプテン) 、 5—力 ルボキシ一 5— ト リフルォロメチルビシクロ [ 2. 2. 1 ] — 2—ヘプ テン、 5— t一ブトキシカルボ二ルー 5 _.トリ フノレオロメチルビシクロ [ 2. 2. 1 ] — 2—ヘプテン、 7—ォキサ一ビシクロ [ 2. 2. 1 ]
一 2 _ヘプテン、 ト リ シクロ [ 4. 3. 0. I 2' 5] — 3—デセン、 ト リシクロ [ 4. 4. 0. I 2' 5] — 3—ゥンデセン、 テ トラシクロ [4 . 4. 0. I 2' 5. 1 7' '。] — 3— ドデセン、 4ーォキサ ト リシクロ [ 5. 2. 1. 02' 6] — 8—デセン一 3—オン、 4ーォキサト リ シクロ [ 5. 2. 1. 02' 6] — 8—デセン一 3 , 5—ジオンなどが挙げられ る。
式 (12b) で表される環状不飽和単量体の代表的な例と して、 例えば 、 無水マレイン酸、 2 _フルォロ無水マレイン酸、 2— ト リフノレオロメ チル無水マレイン酸、 マレイ ミ ド、 N—カルボキシマレイ ミ ド、 N—メ チルマレイ ミ ドなどが挙げられる。
前記環状不飽和単量体において、 ( 1 ) 式 (12a) で表される化合物 のうち、 環に前記極性基又は極性基を含む基が結合している化合物、 及 び ( 2 ) 式 (12b) で表される化合物は、 コモノマーと して共重合に付 すことにより基板密着性及び Z又は親水性機能を有する繰り返し単位を 形成する。 前記環状不飽和単量体は公知の方法により、 又は公知の反応 を利用することにより製造できる。
本発明の高分子化合物において、 式 (la) 又は (lb) で表される化合 物に対応する繰り返し単位の割合は特に限定されないが、 ポリマーを構 成する全モノマ一単位に対して、 一般には 1〜 9 9モル%、 好ましくは 5〜 9 5モル%、 さらに好ましくは 1 0〜 8 0モル0 /0であり、 特に 2 0 〜 7 0モル%程度が好ましい。 酸脱離性機能を有する繰り返し単位の割 合は、 ポリマーを構成する全モノマー単位に対して、 例えば 5〜 8 0モ ル。 /0、 好ましくは 1 0〜 6 0モル%程度である。 基板密着性機能及び/ 又は親水性機能を有する繰り返し単位の割合は、 ポリマーを構成する全 モノマー単位に対して、 例えば 2 0〜 9 5モル0 /0、 好ましくは 4 0〜 9 0モル%程度である。 また、 式 (9a) 又は (9b) で表されるビニルェ一
テル系単量体に対応する繰り返し単位、 式 (11a) 、 ( lib) 、 ( 11c) 又は (lid) で表されるアク リ ル系単量体に対応する繰り返し単位、 式 ( 12a) 又は (12b) で表される環状不飽和単量体に対応する繰り返し単 位の割合は、 各単量体単位の有する機能に応じて適宜選択できる。 これ らの繰り返し単位の総割合は、 ポリマーを構成する全モノマー単位に対 して、 1〜 9 9モル0 /0、 好ましくは 5〜 9 5モル0 /0、 さらに好ましくは 2 0〜 9 0モル0 /0、 特に好ましくは 3 0〜 8 0モル0 /。程度である。
本発明のフッ素原子含有重合性不飽和単量体を (共) 重合に付して高 分子化合物を得るに際し、 重合は、 溶液重合、 塊状重合、 懸濁重合、 塊 状—懸濁重合、 乳化重合など、 アク リル系ポリマーを製造する際に用い る慣用の方法により行うことができるが、 特に溶液重合が好適である。 溶液重合の際、 均質なポリマーを得るため滴下重合法を用いてもよい。 重合溶媒と しては公知の溶媒を使用でき、 例えば、 エーテル (ジェチ ノレエーテノレ、 プロピレンダリ コールモノメチノレエーテノレ等グリ コールェ 一テル類などの鎖状エーテル、 テ トラヒ ドロフラン、 ジォキサン等の環 状エーテルなど) 、 エステル (酢酸メチル、 酢酸ェチル、 酢酸ブチル、 乳酸ェチル、 プロピレンダリ コールモノメチルエーテノレアセテート等の グリ コールエーテルエステル類など) 、 ケトン (アセ トン、 メチルェチ ルケトン、 メチルイ ソブチルケトン、 シクロへキサノンなど) 、 アミ ド ( N , N—ジメチルァセ トアミ ド、 N , N—ジメチルホルムアミ ドなど ) 、 スルホキシド (ジメチルスルホキシドなど) 、 アルコール (メタノ ール、 エタノール、 プロパノールなど) 、 炭化水素 (ベンゼン、 トルェ ン、 キシレン等の芳香族炭化水素、 へキサン等の脂肪族炭化水素、 シク 口へキサン等の脂環式炭化水素など) 、 これらの混合溶媒などが挙げら れる。 また、 重合開始剤と して公知の重合開始剤を使用できる。 重合温 度は、 例えば 3 0〜 1 5 0 °C程度の範囲で適宜選択できる。
重合により得られたポリマーは、 沈殿又は再沈殿により精製できる。 沈殿又は再沈殿溶媒は有機溶媒及び水の何れであってもよく、 また混合 溶媒であってもよい。 沈殿又は再沈殿溶媒と して用いる有機溶媒と して 、 例えば、 炭化水素 (ペンタン、 へキサン、 ヘプタン、 オクタンなどの 脂肪族炭化水素 ; シクロへキサン、 メチルシクロへキサンなどの脂環式 炭化水素 ; ベンゼン、 トルエン、 キシレンなどの芳香族炭化水素) 、 ハ ロゲン化炭化水素 (塩化メチレン、 クロ口ホルム、 四塩化炭素などのハ 口ゲン化脂肪族炭化水素 ; ク口口ベンゼン、 ジクロ口ベンゼンなどのハ ロゲン化芳香族炭化水素など) 、 ニトロ化合物 (ニトロメタン、 ニトロ ェタンなど) 、 二 ト リル (ァセ トニト リル、 ベンゾニトリルなど) 、 ェ 一テル (ジェチルエーテル、 ジイソプロピルエーテル、 ジメ トキシエタ ンなどの鎖状エーテル ; テ トラヒ ドロフラン、 ジォキサンなどの環状ェ 一テル) 、 ケトン (アセ トン、 メチルェチルケ トン、 ジイソプチルケ ト ンなど) 、 エステル (酢酸ェチル、 酢酸ブチルなど) 、 カーボネート ( ジメチルカーボネー ト、 ジェチルカーボネー ト、 エチレンカーボネート 、 プロピレンカーボネートなど) 、 アルコール (メタノール、 エタノー ノレ、 プロパノール、 イ ソプロ ピルァノレコール、 ブタノーノレなど) 、 力ノレ ボン酸 (酢酸など) 、 これらの溶媒を含む混合溶媒等が挙げられる。 高分子化合物の重量平均分子量 (Mw) は、 例えば 1 0 0 0〜 5 0 0 0 0 0程度、 好ましくは 3 0 0 0〜 5 0 0 0 0程度であり、 分子量分布 (Mw/Mn ) は、 例えば 1. 5〜2. 5程度である。 なお、 前記 Mn は数平均分子量を示し、 Mn、 Mwともにポリスチレン換算の値である
[フォ トレジス ト用樹脂組成物と半導体の製造]
本発明のフォ ト レジス ト用榭脂組成物は、 上記本発明の高分子化合物 と光酸発生剤とを少なく とも含んでいる。 なお、 レジス ト性能を損なわ
ない範囲で、 前記高分子化合物以外のポリマーを含んでいてもよい。 光酸発生剤と しては、 露光により効率よく酸を生成する慣用乃至公知 の化合物、 例えば、 ジァゾニゥム塩、 ョードニゥム塩 (例えば、 ジフエ ニノレョー ドへキサフノレオ口ホスフェー トなど) 、 スノレホニゥム塩 (例え ば、 ト リ フエニノレスノレホニゥムへキサフノレオ口アンチモネー ト、 ト リ フ ェニノレスノレホニゥムへキサフノレ才ロホスフエ一 ト、 ト リ フエニノレスノレホ ニゥムメ タンスルホネー トなど) 、 スルホン酸エステル [例えば、 1 一 フエ二ノレ一 1— ( 4 —メチノレフエ二ノレ) スノレホニノレォキシ一 1 _ベンゾ ィノレメ タン、 1 , 2 , 3 — ト リ スルホニノレオキシメチルベンゼン、 1 , 3—ジニ トロ一 2— ( 4 —フエニルスノレホニルォキシメチノレ) ベンゼン 、 1 一フエニノレー 1— ( 4—メチノレフエニルスルホニルォキシメチル) — 1 —ヒ ドロキシー 1 —ベンゾィルメ タンなど] 、 ォキサチアゾール誘 導体、 s — ト リ アジン誘導体、 ジスルホン誘導体 (ジフヱユルジスルホ ンなど) 、 イ ミ ド化合物、 ォキシムスルホネート、 ジァゾナフ トキノン 、 ベンゾイン トシレー トなどを使用できる。 これらの光酸発生剤は単独 で又は 2種以上組み合わせて使用できる。
光酸発生剤の使用量は、 光照射により生成する酸の強度ゃポリマーお ける各繰り返し単位の比率などに応じて適宜選択でき、 例えば、 高分子 化合物 1 0 0重量部に対して 0 . 1〜 3 0重量部、 好ましくは 1〜 2 5 重量部、 さらに好ましくは 2〜 2 0重量部程度の範囲から選択できる。
フォ ト レジス ト用樹脂組成物は、 必要に応じて、 アルカリ可溶性樹脂 (例えば、 ノボラック樹脂、 フエノール樹脂、 イ ミ ド樹脂、 カルボキシ ル基含有樹脂など) などのアルカリ可溶成分、 着色剤 (例えば、 染料な ど) 、 有機溶媒 (例えば、 炭化水素類、 ハロゲン化炭化水素類、 アルコ —ル類、 エステル類、 アミ ド類、 ケ トン類、 エーテル類、 セロ ソルブ類 、 カルビトール類、 グリ コールエーテルエステル類、 これらの混合溶媒
など) 、 塩基性化合物 (ヒ ンダー ドァミ ン化合物など) 、 界面活性剤、 溶解阻止剤、 増感剤、 安定剤などを含んでいてもよい。
こう して得られるフォ トレジス ト用榭脂組成物を基材又は基板上に塗 布し、 乾燥した後、 所定のマスクを介して、 塗膜 (レジス ト膜) に光線 を露光して (又は、 さらに露光後べークを行い) 潜像パターンを形成し 、 次いで現像することにより、 微細なパターンを高い精度で形成できる
基材又は基板と しては、 シリ コンウェハ、 金属、 プラスチック、 ガラ ス、 セラミ ックなどが挙げられる。 フォ ト レジス ト用樹脂組成物の塗布 は、 スピンコータ、 ディ ップコ一タ、 ローラコータなどの慣用の塗布手 段を用いて行うことができる。 塗膜の厚みは、 例えば 0. 0 1〜 2 0 /i m、 好ましくは 0. 0 5〜 : ί μ πι程度である。
露光には、 種々の波長の光線、 例えば、 紫外線、 X線などが利用でき 、 半導体レジス ト用では、 通常、 g線、 i線、 エキシマレーザー (例え ば、 X e C l 、 K r F、 K r C l 、 A r F、 A r C l 、 F 2、 K r 2、 K r A r、 A r 2等) などが使用される。 露光エネルギーは、 例えば 0.
1〜 1 0 0 0 m J c m2程度である。
光照射により光酸発生剤から酸が生成し、 この酸により、 例えば前記 高分子化合物の酸脱離性基の脱離部位が速やかに脱離して、 可溶化に寄 与するカルボキシル基等が生成する。 そのため、 水又はアルカリ現像液 による現像により、 所定のパターンを精度よく形成できる。
実施例
以下に、 実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、 本発明は これらの実施例により何ら限定されるものではない。 なお、 ポリマーの 構造式中の括弧の右下の数字は該繰り返し単位 (モノマー単位) に対応
する単量体の仕込みモル%を示す。 重量平均分子量 (Mw) 及び分子量 分布 (MwZMn) は、 検出器と して屈折率計 (R I ) を用い、 溶離液 と してテ トラヒ ドロフラン (THF) を用いた G P C測定により、 標準 ポリ スチレン換算で求めた。 G P Cは、 昭和電工 (株) 製のカラム KF - 8 0 6 L (商品名) を 3本直列につないだものを使用し、 カラム温度 4 0°C、 1 1温度4 0で、 溶離液の流速 0. 8 m 1 分の条件で行った 製造例 1
温度計を備えた 3つ口フラスコに、 1 , 4—シクロへキサンジオール 1 1. 6 g (0. l m o l ) 、 ト リェチルァミ ン 1 2. 1 g (0. 1 2 m o l ) 、 テ トラヒ ドロフラン 2 0 0 m l を入れ、 窒素気流下、 氷冷し つつ撹拌した。 この混合液中に、 2— ト リ フルォロメチルアク リル酸ク ロリ ド 1 9. 0 g ( 0. 1 2 m o 1 ) を加え、 室温で 2時間撹拌した。 反応終了後、 反応混合液を減圧濃縮し、 濃縮残渣に純水を 3 0 0 m 1加 え、 酢酸ェチル 3 0 0 m 1 で 2回抽出した。 有機層を合わせ、 5重量% 炭酸水素ナト リ ゥム水溶液 3 0 0 m 1 、 1 0重量%食塩水 3 0 0 m 1 で それぞれ洗浄し、 硫酸マグネシウムで乾燥して減圧濃縮した。 濃縮残渣 をシリカゲルクロマ トグラフィーで精製することにより、 下記式 (17) で表される 2— ト リ フルォロメチルァク リル酸 4—ヒ ドロキシシク ロ へキシル [= 1— ( 2 - ト リ フルォロメチル一 2—プロぺノイノレオキシ ) — 4—ヒ ドロキシシク ロへキサン] 1 3. 8 g (0. 0 5 8 m o 1 ) を得た。
なお、 下記実施例において単量体と して用いた y , γ—ジメチル— α -ビニルォキシ一 ·ν—プチ口ラク トン [下記式 (18) ] は、 ひ一ヒ ドロ キシ一 γ , γ—ジメチル一 τ —ブチロラタ トンと酢酸ビュルとから、 特 開 2003— 7 3 3 2 1号公報記載の方法に準じて合成し、 減圧蒸留に て精製したものを用いた。
また、 1一ビニルォキシ一 4—ォキサトリシクロ [4. 3. 1. 13' 8] ゥンデカン一 5 _オン [下記式 (19) ] は、 1ーヒ ドロキシー 4 _ ォキサト リ シクロ [4. 3. 1. I 3' 8] ゥンデカン一 5—オンと酢酸 ビュルから、 特開 2 00 3— 7 3 3 2 1号公報記載の方法に準じて合成 し、 アルミナカラムクロマ トグラフィ一にて精製したものを用いた。
製造例 2
反応は全て窒素雰囲気下で行った。 温度計を備えた 3つ口フラスコに 1 Μ- 3 , 3 , 4 , 4, 5 , 5 , 6, 6, 6—ノナフルォ口へキシル
マグネシウムョージドーェチルエーテル溶液 1 2 0 m l を入れ、 この溶 液に、 室温で撹拌しつつ、 2—ァダマンタノン 1 5. O g とテ トラヒ ド 口フラン 2 0 O m 1 の混合液を 1時間かけて滴下した。 滴下終了後、 反 応液を加熱還流させつつ 4時間撹拌した。 反応終了後、 反応液にェチル エーテル 2 0 0 m l及び飽和塩化アンモニゥム水溶液 4 0 0 m 1 を加え 、 有機層を硫酸マグネシウムで乾燥後、 減圧濃縮した。 濃縮残渣をシリ 力ゲルカラムクロマ トグラフィーで精製し、 下記式 (20) で表される 2 - ( 3 , 3, 4, 4 , 5, 5 , 6 , 6 , 6—ノナフルォ口へキシル) ァ ダマンタン一 2—オール [= 2— ( 3, 3 , 4 , 4 , 5, 5 , 6 , 6, 6—ノナフルォ口へキシル) _ 2—ヒ ドロキシァダマンタン] 2 5 gを 得た。 なお、 原料の 1 M— 3 , 3 , 4 , 4 , 5 , 5 , 6 , 6, 6—ノナ フルォ口へキシノレマグネシゥムョージド一ェチノレエーテル溶液は、 1 , 1, 1 , 2 , 2 , 3 , 3, 4 , 4ーノナフルオロー 6—ョードへキサン とマグネシウムから定法 (グリニャール反応) に従って合成したものを 用いた。
実施例 1
反応は全て窒素雰囲気下で行った。 温度計を備えた 3つ口フラスコに 、 2 - ( 3 , 3 , 4, 4 , 5 , 5 , 6 , 6 , 6—ノナフノレォ口へキシル ) ァダマンタン一 2—オール 4. 0 g、 トリェチルァミン 3. O g、 テ トラヒ ドロフラン 3 0 m l を入れ、 この溶液に、 室温で撹拌しつつ、 2 — トリフルォロメチルアク リル酸クロ リ ド.4. O g とテ トラヒ ドロフラ ン 2 0 m 1 の混合液を 3 0分かけて滴下した。 滴下終了後、 反応液を 5
0 °Cで 6時間撹拌した。 反応終了後、 1 0重量%食塩水 1 0 0 m 1 を加 え、 酢酸ェチル 1 0 0 m 1 で 2回抽出を行った。 有機層を合わせ、 飽和 食塩水 1 0 0 m 1 で洗浄後、 硫酸マグネシウムで乾燥し、 減圧濃縮した 。 濃縮残渣をシリカゲルカラムク ロマ トグラフィーで精製し、 下記式 (21) で表される 2 _ ト リ フルォロメチルアク リル酸 2 — ( 3 , 3 , 4, 4 , 5 , 5 , 6 , 6, 6 —ノナフルォ口へキシル) ァダマンタン一 2 —ィルエステル [= 2 — ( 3 , 3 , 4 , 4 , 5, 5 , 6 , 6 , 6—ノ ナフルォ口へキシル) 一 2 — ( 2— ト リ フノレオロメチノレ一 2—プロぺノ ィルォキシ) ァダマンタン] 1 . 4 gを得た。
[ 2 — ト リ フルォロメチルアク リル酸 2 — ( 3, 3 , 4 , 4 , 5 , 5, 6 , 6 , 6 —ノナフルォ口へキシル) ァダマンタン _ 2 —ィルエス テノレのスぺク トノレデータ]
' H - NMR (CDC1 3) δ : 1.64 (m, 1H), 1.67 (ra, 1H), 1.75- 1.90(m, 8H), 1.97-2.08 (m, 4H), 2.43(m, 2H), 2.54 (quint, 2H), 6.39 (m, 1H), 6.71 (m, 1H) 実施例 2
反応は全て窒素雰囲気下で行った。 温度計を備えた 3つ口フラスコに 、 1 M— 3, 3 , 4, 4 , 5, 5 , 6, 6 , 6 —ノナフノレォ口へキシル マグネシウムョージドーェチルエーテル溶液 2 4 m 1 を入れ、 この溶液 に、 室温で撹拌しつつ、 2—ァダマンタノン 3 g とテ トラヒ ドロフラン 4 0 m 1 の混合液を 1時間かけて滴下した。 滴下終了後、 反応液を加熱
還流させつつ 4時間撹拌した。 反応液を室温まで放冷し、 2— トリフル ォロメチルアク リル酸ク ロ リ ド 3. 2 g とテ トラヒ ドロフラン 1 0 m l の混合液を 1時間かけて滴下した。 滴下終了後、 反応液を加熱還流させ つつ 5時間撹拌した。 反応終了後、 1 0重量%食塩水 2 0 0 m 1 を加え 、 酢酸ェチル 1 0 0 m 1 で 2回抽出を行った。 有機層を合わせ、 飽和食 塩水 1 0 O m l で洗浄後、 硫酸マグネシウムで乾燥し、 減圧濃縮した。 濃縮残渣をシリカゲルカラムクロマ トグラフィーで精製し、 上記式 (21 ) で表される 2— ト リ フルォロメチルアク リル酸 2— ( 3, 3 , 4 , 4 , 5 , 5, 6 , 6, 6—ノナフルォ口へキシル) ァダマンタン一 2— ィルエステル [= 2— ( 3 , 3 , 4, 4 , 5 , 5, 6 , 6, 6—ノナフ ルォ口へキシノレ) 一 2— ( 2— ト リ フノレオロメチノレー 2—プロぺノィル ォキシ) ァダマンタン] 2. 2 gを得た。
実施例 3
反応は全て窒素雰囲気下で行った。 温度計を備えた 3つ口フラスコに 、 1 M— 3, 3, 4 , 4 , 5 , 5 , 6, 6, 6—ノナフノレォ口へキシル マグネシウムョージド—ェチルエーテル溶液 1 0 0 m l を入れた。 溶液 を室温で撹拌しつつ、 2—ァダマンタノ ン 1 4. 6 g とテ トラヒ ドロフ ラン 3 0 0 m 1 の混合物を 2 0分かけて滴下した。 滴下終了後、 反応液 を 5 5 °Cで 4時間撹拌した。 次に、 反応液に p—メ トキシフヱノール 5 0 m gを加えた後、 ァク リル酸クロ リ ド 9. 7 g とテ トラヒ ドロフラン 1 0 m 1 の混合物を 1 0分かけて滴下した。 滴下終了後、 反応液を 5 5 °Cで 5時間撹拌した。 反応液を室温まで放冷し、 .1 0重量%炭酸ナトリ ゥム水溶液 3 0 m 1 を加え、 2— (ト リ フルォロメチル) アク リル酸ク ロ リ ド 3. 2 g とテ トラヒ ドロフラン 1 0 m l の混合物を 1時間かけて 滴下した。 滴下終了後、 反応液を加熱還流させつつ 5時間撹拌した。 反 応終了後、 反応液を減圧濃縮し、 濃縮残渣に 1 0重量%炭酸ナトリ ウム
水溶液 4 0 0 m l を加え、 これをジィソプロピルエーテル各 4 0 0 m l で 3回抽出した。 有機層を合わせ、 1 0重量%炭酸ナト リ ウム水溶液 2 0 O m 1 と 1 0重量%食塩水 2 0 0 m l で洗浄し、 硫酸マグネシウムで 乾燥後、 減圧濃縮した。 濃縮残渣をシリカゲルカラムクロマ トグラフィ 一で精製し、 下記式 (22) で表される 2— ( 3, 3 , 4 , 4, 5, 5 , 6 , 6 , 6 —ノナフルォ口へキシル) 一 2— ( 2—プロぺノィルォキシ ) ァダマンタン 1 7. 2 gを得た。
[ 2— ( 3, 3 , 4 , 4 , 5 , 5, 6, 6 , 6—ノナフルォ口へキシ ル) 一 2— ( 2—プロぺノィルォキシ) ァダマンタンのスペク トルデー タ]
iH— NMR (CDC1 3) δ : 1.61(m, IH), 1.64 (m, 1H), 1.74-1.80 (m, 4H), 1.84-1.89 (ra, 4H), 1.96-2.07 (m, 4H), 2.41 (m, 2H), 2.50-2.54 (quint, 2H), 5.80-5.82 (d, 1H), 6.09— 6.13 (dd, IH), 6.35-6.39 (d, IH)
実施例 4
下記構造の高分子化合物の合成
(23)
還流管、 撹拌子、 3方コックを備えた 1 0 0 m 1丸底フラスコに、 2 — ( 3 , 3, 4 , 4 , 5, 5 , 6 , 6, 6—ノナフノレォ口へキシル) 一 2 - ( 2— トリ フルォロメチル一 2—プロぺノィルォキシ) ァダマンタ ン 6. 2 1 g ( 1 1. 9 mm o 1 ) 、 y , γ—ジメチノレ一 α—ビニノレオ キシ一 γ—プチ口ラタ トン 2. 6 6 g ( 1 7. 0 mm o 1 ) 、 1— ( 2 一 トリ フルォロメチル一 2—プロぺノィルォキシ) _ 4ーヒ ドロキシシ クロへキサン 1. 1 4 g ( 5. 1 mm o 1 ) 、 及び開始剤 [和光純薬ェ 業 (株) 製、 商品名 「V— 6 5」 ] 0. 1 0 gを入れ、 プロピレンダリ コールモノメチルエーテルアセテート (P GMEA) 5. O gに溶解さ せた。 続いて、 フラスコ内を乾燥窒素置換した後、 反応系の温度を 6 0 °Cに保ち、 窒素雰囲気下、 3時間撹拌した。 反応液をテ トラヒ ドロフラ ン 3 0. 0 gで希釈し、 続いてへキサン 4 5 0 g と酢酸ェチル 5 0 gの 混合液 5 0 0 gに滴下して、 生じた沈殿物を濾過することで精製を行つ た。 回収した沈殿物を減圧乾燥後、 テ トラヒ ドロフラン 3 5 gに溶解し 、 続いてへキサン 4 5 0 g と酢酸ェチル 5 0 gの混合液 5 0 0 gに滴下 して、 生じた沈殿物を濾別することで精製を繰り返した。 減圧乾燥後に 得られたポリマ一は 8. 2 gであった。 このポリマーを G P C分析した ところ、 標準ポリスチレン換算の重量平均分子量が 6 8 0 0、 分子量分
布が 1. 9 5であった。 また、
13C— NMR (CD C 1 中) 分析の結 果、 ポリマーの組成は 3 4 : 4 5 : 2 1 (モル比) (構造式の左から順 ) であった。
実施例 5
下記構造の高分子化合物の合成
原料モノマーと して、 2— ( 3, 3 , 4, 4, 5 , 5 , 6 , 6 , 6 - ノナフルォ口へキシル) 一 2— ( 2 _ ト リフルォロメチルー 2—プロべ ノィルォキシ) ァダマンタン 5. 7 0 g ( 1 1. O mm o l ) 、 1ービ ニルォキシ一 4—ォキサト リ シクロ [4. 3. 1. I 3' 8] ゥンデカン — 5—オン 3. 2 6 g ( 1 5. 7 mm o 1 ) 、 1一 ( 2— トリ フルォロ メチル一 2—プロぺノィルォキシ) 一 4—ヒ ドロキシシクロへキサン 1 . 04 g (4. 7 mm o 1 ) を用いた以外は実施例 3と同様の手順で髙 分子化合物を合成した。 減圧乾燥後に得られたポリマーは 6. 3 gであ つた。 このポリマーを G P C分析したところ、 標準ポリスチレン換算の 重量平均分子量が 7 2 0 0、 分子量分布が 2. 0 5であった。 また、 13 C - NMR (C D C 1 3中) 分析の結果、 ポリマーの組成は 3 3 : 4 9 : 1 8 (モル比) (構造式の左から順) であった。
実施例 6
下記構造の高分子化合物の合成
還流管、 撹拌子、 3方コックを備えた 1 00 m 1丸底フラスコに、 2 — ( 3 , 3 , 4, 4, 5 , 5, 6 , 6 , 6—ノナフルォ口へキシノレ) 一 2— ( 2—プロぺノィルォキシ) ァダマンタン 5. 0 3 g ( 1 1. 1 m m o 1 ) 、 γ , y—ジメチルー α—ビュルォキシ一 γ—ブチロラク トン
2. 3 2 g ( 1 4. 8 mm o l ) 、 1一 (2— トリ フルォロメチル一 2 —プロぺノィルォキシ) 一 4ーヒ ドロキシシクロへキサン 2. 6 5 g ( 1 1. l mm o 1 ) 、 及び開始剤 [和光純薬工業 (株) 製、 商品名 「V — 6 5」 ] 0. 1 0 gを入れ、 テ トラヒ ドロフラン 5. 0 gに溶解させ た。 続いて、 フラスコ内を乾燥窒素置換した後、 反応系の温度を 6 0°C に保ち、 窒素雰囲気下、 3時間撹拌した。 反応液をテ トラヒ ドロフラン
30. O gで希釈し、 続いてへキサン 4 5 0 gと酢酸ェチル 5 0 gの混 合液 5 00 gに滴下して、 生じた沈殿物を濾別することで精製を行った
。 回収した沈殿物を減圧乾燥後、 テ トラヒ ドロフラン 3 5 gに溶解し、 続いてへキサン 4 50 gと酢酸ェチル 5 0 gの混合液 50 0 gに滴下し て、 生じた沈殿物を濾別することで精製を繰り返した。 減圧乾燥後に得 られたポリマーは 6. 5 gであった。 このポリマ一を G P C分析したと ころ、 標準ポリスチレン換算の重量平均分子量が 74 00、 分子量分布 が 1. 9 5であった。 また、 '3C— NMR (CD C l a中) 分析の結果
、 ポリマーの組成は 2 5 : 4 2 : 3 3 (モル比) (構造式の左から順) であった。
実施例 7
下記構造の高分子化合物の合成
還流管、 撹拌子、 3方コックを備えた 1 0 O m 1丸底フラスコに、 2 - ( 3 , 3, 4 , 4 , 5 , 5 , 6 , 6, 6—ノナフルォ口へキシノレ) 一 2— ( 2—プロぺノィルォキシ) ァダマンタン 4. 6 7 g ( 1 0. 3 m m o 1 ) 、 1一ビニルォキシ一 4—ォキサ トリシクロ [ 4. 3. 1. 1
3'
8] ゥンデカン一 5—オン 2. 8 6 g ( 1 3. 8 mm o 1 ) 、 1 — ( 2— トリフルォロメチノレ一 2—プロぺノィルォキシ) 一 4—ヒ ドロキシ シクロへキサン 2. 4 6 g ( 1 0. 3 mm o 1 ) 、 及び開始剤 [和光純 薬工業 (株) 製、 商品名 「V— 6 5」 ] 0. 1 0 gを入れ、 テ トラヒ ド 口フラン 5. O gに溶解させた。 続いて、 フラスコ内を乾燥窒素置換し た後、 反応系の温度を 6 0°Cに保ち、 窒素雰囲気下、 3時間撹拌した。 反応液をテ トラヒ ドロフラン 3 0. O gで希釈し、 続いてへキサン 4 5 0 g と酢酸ェチル 5 0 gの混合液 5 0 0 gに滴下して、 生じた沈殿物を 濾別することで精製を行った。 回収した沈殿物を減圧乾燥後、 テ トラヒ ドロフラン 3 5 gに溶解し、 続いてへキサン 4 5 0 g と酢酸ェチル 5 0
gの混合液 5 0 0 gに滴下して、 生じた沈殿物を濾別することで精製を 繰り返した。 減圧乾燥後に得られたポリマーは 6. 2 gであった。 この ポリマ一を G P C分析したところ、 標準ポリスチレン換算の重量平均分 子量が 6 8 0 0、 分子量分布が 1. 9 2であった。 また、
13C— NMR (C D C 1
3中) 分析の結果、 ポリマーの組成は 2 3 : 4 1 : 3 6 (モ ル比) (構造式の左から順) であった。
評価試験
(ポリマーの透過率)
上記実施例 4〜 7で得られた各ポリマーについて、 該ポリマー 1 gを プロピレングリ コールモノメチルエーテルアセテート (P GMEA) 1 0 gに溶解させ、 0. 2 μ mのフィルターで濾過してポリマー溶液を調 製した。 これらのポリマー溶液を M g F '2基板上にス ピンコー トにより 塗布した後、 ホッ トプレートを用いて 1 0 0°Cで 1 2 0秒間べーク し、 膜厚 1 0 0 n mのポリマー膜を作製した。 このポリマー膜の波長 1 5 7 nmにおける光の透過率を真空紫外光度計 [日本分光 (株) 製、 VUV — 2 0 0 S] を使用して測定したところ、 何れの場合も 4 5 %以上であ つた。
(レジス トの調製及びパターンの形成)
上記実施例 4〜 7で得られた各ポリマーについて、 該ポリマー 1 0 0 重量部と ト リフエニルスルホ -ゥムへキサフルォロアンチモネ一ト 1 0 重量部とを溶媒であるプロピレンダリコールモノメチルエーテルァセテ ート (PGMEA) と混合して、 ポリマー濃度 1.7重量0 /。のフォ ト レジ ス ト用樹脂組成物を調製した。 この組成物をシリ コンウェハーにスピン コーティング法により塗布し、 厚み 1. 0 i mの感光層を形成した。 ホ ッ トプレートにより温度 1 0 0 °Cで 1 5 0秒間プリべーク した後、 波長 24 7 n mの K r Fエキシマレーザーを用い、 マスクを介して、 照射量
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3 0 m J / c m 2で露光した後、 1 0 0°Cの温度で 6 0秒間ポス トベー クした。 次いで、 0. 3 Mのテ トラメチルアンモェゥムヒ ドロキシド水 溶液により 6 0秒間現像し、 純水でリ ンスしたところ、 何れの場合も、 0. 2 0 /x mのライン ' アンド ' スペースパターンが得られた。