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JP4282185B2 - フォトレジスト用高分子化合物及びフォトレジスト用樹脂組成物 - Google Patents

フォトレジスト用高分子化合物及びフォトレジスト用樹脂組成物 Download PDF

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JP4282185B2
JP4282185B2 JP31232999A JP31232999A JP4282185B2 JP 4282185 B2 JP4282185 B2 JP 4282185B2 JP 31232999 A JP31232999 A JP 31232999A JP 31232999 A JP31232999 A JP 31232999A JP 4282185 B2 JP4282185 B2 JP 4282185B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
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の樹脂として有用な高分子化合物と、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に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体製造工程で用いられるポジ型フォトレジストは、光照射により照射部がアルカリ可溶性に変化する性質、シリコンウエハーへの密着性、プラズマエッチング耐性、用いる光に対する透明性等の特性を兼ね備えていなくてはならない。該ポジ型フォトレジストは、一般に、主剤であるポリマーと、光酸発生剤と、上記特性を調整するための数種の添加剤を含む溶液として用いられるが、用途に応じたレジストを調製するには、主剤であるポリマーが上記の各特性をバランス良く備えていることが極めて重要である。
【0003】
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、次世代の露光光源として、波長193nmのArFエキシマレーザーが有望視されている。このArFエキシマレーザー露光機に用いられるレジスト用ポリマーのモノマーユニットとして、前記波長に対して透明度が高く、且つエッチング耐性のある脂環式炭化水素骨格を含むユニットを用いることが提案されている(特許第2776273号など)。また、脂環式炭化水素骨格の中でも特にエッチング耐性に優れているアダマンタン骨格を有するポリマーをレジスト用ポリマーとして用いることも知られている。ところが、脂環式炭化水素骨格は、上記のようにエッチング耐性に優れるものの、疎水性が高いことから、基板に対する密着性が低いという欠点を有する。そのため、上記文献では、これを改善する目的で、カルボキシル基やラクトン環などを有する親水性の高いモノマーユニット(密着性付与モノマーユニット)を組み込んだ共重合ポリマーを提案している。しかし、これらのモノマーユニットはエッチング耐性がないため、密着性を満足させる量をポリマー内に組み込むと、ポリマー全体のエッチング耐性が不十分になるという問題があった。
【0004】
一方、特開平11−109632号公報には、アダマンタン骨格にヒドロキシル基を導入して親水性を付与する試みがなされている。しかし、光照射により発生した酸によってアルカリ可溶性となるモノマーユニット(アルカリ可溶性モノマーユニット)として(メタ)アクリル酸t−ブチルエステルを用いているため、やはりポリマー全体のエッチング耐性に不安がある。
【0005】
また、アダマンタン骨格を持つモノマーユニットそのものをアルカリ可溶性モノマーユニットとする試みもなされている(特開平9−73173号公報、特開平9−90637号公報、特開平10−274852号公報、特開平10−319595号公報、特開平11−12326号公報、特開平11−119434号公報など)。しかし、これらの場合も、密着性付与モノマーユニットとしてエッチング耐性のないモノマーを使用しており、ポリマー全体のエッチング耐性は十分とは言えない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、優れた透明性、アルカリ可溶性及び密着性を具備するだけでなく、高いエッチング耐性をも備えた高分子化合物、及びこのような高分子化合物を含むフォトレジスト用樹脂組成物を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
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、特定構造のアダマンタン骨格を有するモノマー単位を含むポリマーをフォトレジスト用樹脂として用いると、透明性、アルカリ可溶性、密着性だけでなく、エッチング耐性をも充足することを見出し、本発明を完成した。
【0008】
すなわち、本発明は、下記式(I)
【化7】
Figure 0004282185
式中、R1は水素原子又はメチル基示し、R2及びR3は、同一又は異なって、水素原子又はヒドロキシル基を示す)
で表される少なくとも1種のモノマー単位を含む高分子化合物であり、(i)式(I)のうちR2及びR3が水素原子であるモノマー単位と、式(I)のうちR2及びR3の少なくとも1つがヒドロキシル基であるモノマー単位とを含む高分子化合物であるか、又は(ii)式(I)のモノマー単位と、下記式(IIa)、(Va)、(Vb)及び(VI)
【化8】
Figure 0004282185
(式中、R 1 は水素原子又はメチル基を示し、R 4 及びR 5 は、同一又は異なって、水素原子、ヒドロキシル基、オキソ基、カルボキシル基又は−COOR 6 基を示し、R 6 はt−ブチル基、2−テトラヒドロフラニル基、2−テトラヒドロピラニル基又は2−オキセパニル基を示す。但し、R 4 及びR 5 は同時に水素原子であることはない。R 13 、R 14 、R 15 、R 16 、R 17 、R 18 、R 19 及びR 20 は、同一又は異なって、水素原子又はメチル基を示す。nは1〜3の整数を示す)
から選択された少なくとも1種のモノマー単位を含む高分子化合物であって、さらに、下記式(IIb)
【化9】
Figure 0004282185
(式中、R 1 は水素原子又はメチル基を示し、R 7 及びR 8 は、同一又は異なって、水素原子、ヒドロキシル基又はオキソ基を示す)
で表されるモノマー単位を含む高分子化合物を提供する。
【0010】
上記高分子化合物は、さらに、下記式(III)
【化10】
Figure 0004282185
(式中、R1及びR9は、同一又は異なって、水素原子又はメチル基を示す)
で表されるモノマー単位、下記式(IV)
【化11】
Figure 0004282185
(式中、R10はトリシクロ[5.2.1.02,6]デシル基、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル基、ノルボルニル基、イソボルニル基又は2−ノルボルニルメチル基を示し、R11はR10の置換基であり、水素原子、ヒドロキシル基、ヒドロキシメチル基、カルボキシル基又は−COOR12基を示し、R12はt−ブチル基、2−テトラヒドロフラニル基、2−テトラヒドロピラニル基又は2−オキセパニル基を示す。R1は前記に同じ)
で表されるモノマー単位、及び下記式(VII)
【化12】
Figure 0004282185
(式中、R1は前記に同じ)
で表されるモノマー単位から選択された少なくとも1種のモノマー単位を含んでいてもよい。
【0011】
前記高分子化合物において、アダマンタン骨格を有するモノマー単位の総含有量は、ポリマーを構成する全モノマー単位の例えば50〜100重量%、好ましくは70〜100重量%である。
【0012】
前記高分子化合物はフォトレジスト用樹脂として使用できる。
本発明は、また、上記の高分子化合物と光酸発生剤とを含むフォトレジスト用樹脂組成物を提供する。
【0013】
なお、本明細書では、前記式(I)で表される少なくとも1種のモノマー単位を含む高分子化合物、及び該高分子化合物と光酸発生剤とを含むフォトレジスト用樹脂組成物についても説明する。この高分子化化合物は、式(I)で表される少なくとも1種のモノマー単位と、前記式(IIa)及び(IIb)から選択された少なくとも1種のモノマー単位とを含んでいてもよい。また、さらに、前記式(III)で表されるモノマー単位、前記式(IV)で表されるモノマー単位、前記式(Va)、(Vb)で表されるモノマー単位、前記式(VI)で表されるモノマー単位、及び前記式(VII)で表されるモノマー単位から選択された少なくとも1種のモノマー単位を含んでいてもよい。この高分子化合物において、アダマンタン骨格を有するモノマー単位の総含有量は、ポリマーを構成する全モノマー単位の50〜100重量%、好ましくは70〜100重量%である。この高分子化合物はフォトレジスト用樹脂として使用できる。
なお、本明細書では、「アクリル」と「メタクリル」とを「(メタ)アクリル」と総称する場合がある。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明の高分子化合物は、ポリマー分子を構成する構造単位として、前記式(I)で表される少なくとも1種のモノマー単位(以下、「モノマーユニット1」と称することがある)を含んでいる。
【0015】
式(I)で表されるモノマー単位は、酸によってアダマンタン骨格を含む部位が主鎖に結合したカルボン酸部から脱離して、遊離のカルボキシル基を生成させる。そのため、モノマーユニット1は、アルカリ現像時に可溶化するアルカリ可溶性ユニットとして機能する。また、前記モノマー単位はアダマンタン骨格を有するため、透明性に優れ、且つエッチング耐性が極めて高いという特色を有する。また、式(I)のうちR2及びR3の少なくとも1つ(好ましくは2つ)がヒドロキシル基であるモノマー単位は、親水性が高く密着性機能を有する。そのため、このようなモノマー単位や、他の親水性のモノマー単位を適宜組み込むことにより、優れた密着性機能も発現可能である。従って、本発明の高分子化合物はフォトレジスト用の樹脂として好適に使用できる。
本発明の好ましい態様では、前記モノマーユニット1と、前記式(IIa)及び(IIb)から選択された少なくとも1種のモノマー単位(以下、「モノマーユニット2」と称することがある)とを含んでいる。
【0016】
式(IIa)中、R4、R5はアダマンタン環を構成する炭素原子に結合した基であり、これがヒドロキシル基、カルボキシル基又は−COOR6基である場合には、通常、アダマンタン環の橋頭位に結合している。式(IIb)中、R7、R8はアダマンタン環を構成する炭素原子に結合した基であり、これがヒドロキシル基である場合には、通常、アダマンタン環の橋頭位に結合している。
【0017】
モノマーユニット2はアダマンタン骨格により、高いエッチング耐性を備えている。また、モノマーユニット2のうち、アダマンタン骨格に親水性の高い基(ヒドロキシル基、カルボキシル基、オキソ基)が結合しているものは、基板への密着性を高める密着性付与ユニットとして機能する。なお、式(IIa)のモノマー単位のうちR4及びR5の少なくとも一方が−COOR6基であるモノマー単位、及び式(IIb)のモノマー単位は酸によって遊離のカルボキシル基を生成させるのでアルカリ可溶性機能をも有する。式(IIa)のうちR4が水素原子でR5が−COOR6基であるモノマー単位や、式(IIb)のうちR7及びR8がともに水素原子であるモノマー単位は密着性機能を有しないが、上記のようにアルカリ可溶性機能を有しているため、式(I)のうちR2及びR3の少なくとも1つ(好ましくは2つ)がヒドロキシル基であるモノマー単位と組み合わせることにより、アルカリ可溶性機能と密着性機能とをバランスよく具備させることができる。
【0018】
モノマーユニット1とモノマーユニット2を共に有する高分子化合物は、前記2つのユニットが何れもアダマンタン骨格を有しているため、高いエッチング耐性が得られると共に、アルカリ可溶性、基板に対する密着性、プラズマエッチング耐性及び透明性の各特性を極めてバランスよく具備する。このような高分子化合物において、モノマーユニット1とモノマーユニット2との比率は、例えば、前者/後者(モル比)=1/99〜99/1、好ましくは5/95〜80/20、さらに好ましくは15/85〜65/35程度である。
【0019】
本発明の高分子化合物は、さらに、前記式(III)で表されるアダマンタン骨格を有するモノマー単位(密着性機能及びアルカリ可溶性機能を有しない)、式(IV)で表されるアダマンタン以外の有橋脂環式炭化水素骨格を有するモノマー単位、式(Va)、(Vb)で表されるラクトン骨格を有するモノマー単位、式(VI)で表されるアセタール系モノマー単位、及び式(VII)で表されるカルボキシル基を有するモノマー単位から選択された少なくとも1種のモノマー単位(以下、「モノマーユニット3」と称することがある)を含んでいてもよい。
【0020】
アダマンタン骨格を有する構造単位のみからなるポリマーは、一般に分子の絡み合いが小さく、比較的脆い性質を持ちやすいが、前記式(IV)〜(VII)のモノマー単位をポリマー中に組み込むことにより、そのような脆さが改善される。また、式(III)、(IV)のモノマー単位はエッチング耐性が高く、式(Va)、(Vb)のモノマー単位は密着性付与機能を有し、式(Vb)、(VI)のモノマー単位はアルカリ可溶性機能を有するので、上記各モノマー単位により、レジスト用樹脂として必要な諸特性のバランスを用途に応じて微調整できる。
【0021】
このようなモノマーユニット3を含む高分子化合物において、モノマーユニット3の総含有量は、ポリマーを構成する全モノマー単位の、例えば1〜50モル%程度、好ましくは5〜40モル%程度である。
【0022】
本発明の高分子化合物において、上記の各モノマー単位の組み合わせの中でも、特に好ましい組み合わせとして以下のものが挙げられる。
(1)式(I)のうちR2及びR3が水素原子であるモノマー単位と、式(I)のうちR2及びR3の少なくとも1つがヒドロキシル基であるモノマー単位との組み合わせ
(2)式(I)のモノマー単位と、式(IIa)のモノマー単位との組み合わせ
(3)式(I)のうちR2及びR3の少なくとも1つがヒドロキシル基であるモノマー単位と、式(IIa)のうちR4又はR5が−COOR6基であるモノマー単位との組み合わせ
(4)式(I)のモノマー単位と、式(IIb)のうちR7及びR8の少なくとも一方がヒドロキシル基であるモノマー単位(特に、R7=R8=OHであるモノマー単位)との組み合わせ
(5)式(I)のうちR2及びR3の少なくとも1つがヒドロキシル基であるモノマー単位と、式(IIb)のモノマー単位との組み合わせ
(6)式(I)のモノマー単位と、式(Va)のモノマー単位(例えば、R13〜R17のうち少なくとも1つがメチル基であるモノマー単位)との組み合わせ
(7)式(I)のモノマー単位と、式(Vb)のモノマー単位(例えば、R18〜R20のうち少なくとも1つがメチル基であるモノマー単位、特にR19及びR20がメチル基であるモノマー単位)との組み合わせ
(8)式(I)のモノマー単位と、式(VI)のモノマー単位との組み合わせ
(9)式(I)のモノマー単位と、式(IIa)のモノマー単位と、式(Va)のモノマー単位との組み合わせ
(10)式(I)のモノマー単位と、式(IIa)のモノマー単位と、式(Vb)のモノマー単位との組み合わせ
(11)式(I)のモノマー単位と、式(IIa)のモノマー単位と、式(VI)のモノマー単位との組み合わせ
本発明の高分子化合物では、アダマンタン骨格を有するモノマー単位[式(I)、(IIa)、(IIb)及び(III)、特に、式(I)、(IIa)及び(IIb)]の総含有量は、ポリマーを構成する全モノマー単位の例えば50〜100重量%、好ましくは70〜100重量%程度である。このような高分子化合物では、特に優れたエッチング耐性を示す。
【0023】
本発明では、高分子化合物の重量平均分子量(Mw)は、例えば5000〜50000程度、好ましくは7000〜20000程度であり、分子量分布(Mw/Mn)は、例えば1.8〜3.0程度である。なお、前記Mnは数平均分子量(ポリスチレン換算)を示す。
【0024】
前記式(I)〜(VII)で表される各モノマー単位は、それぞれ対応する(メタ)アクリル酸エステルを(コ)モノマーとして重合に付すことにより形成できる。重合は、溶液重合、溶融重合など、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。
【0025】
[式(I)のモノマー単位]
前記式(I)のモノマー単位に対応するモノマーは、下記式(1)
【化15】
Figure 0004282185
(式中、R1、R2、R3は前記に同じ)
で表され、その代表的な例として下記の化合物が挙げられる。
[1-1]1−(1−(メタ)アクリロイルオキシ−1−メチルエチル)アダマンタン(R1=H又はCH3、R2=R3=H)
[1-2]1−ヒドロキシ−3−(1−(メタ)アクリロイルオキシ−1−メチルエチル)アダマンタン(R1=H又はCH3、R2=OH、R3=H)
[1-3]1,3−ジヒドロキシ−5−(1−(メタ)アクリロイルオキシ−1−メチルエチル)アダマンタン(R1=H又はCH3、R2=R3=OH
【0026】
上記式(1)で表される化合物は、例えば、下記反応工程式に従って得ることができる。
【化16】
Figure 0004282185
(式中、Xはハロゲン原子を示し、RXは、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、アルコキシ基又はアルケニルオキシ基を示す。R1、R2、R3は前記に同じ)
【0027】
この反応工程式において、原料として用いるアダマンタン誘導体(8)のうちR2及びR3のうち少なくとも一方がヒドロキシル基である化合物は、アダマンタン環にヒドロキシル基を導入することにより得ることができる。例えば、アダマンタンをN−ヒドロキシフタルイミド等のN−ヒドロキシイミド系触媒と、必要に応じてコバルト化合物(例えば、酢酸コバルト、コバルトアセチルアセトナト等)などの金属系助触媒の存在下、酸素と接触させることにより、アダマンタン環にヒドロキシル基を導入できる。この方法において、N−ヒドロキシイミド系触媒の使用量は、アダマンタン1モルに対して、例えば0.0001〜1モル、好ましくは0.001〜0.5モル程度である。また、金属系助触媒の使用量は、アダマンタン1モルに対して、例えば0.0001〜0.7モル、好ましくは0.001〜0.5モル程度である。酸素はアダマンタンに対して過剰量用いる場合が多い。反応は、例えば、酢酸などの有機酸、アセトニトリルなどのニトリル類、ジクロロエタンなどのハロゲン化炭化水素などの溶媒中、常圧又は加圧下、0〜200℃程度、好ましくは30〜150℃程度の温度で行われる。反応条件を選択することにより、アダマンタン環に複数のヒドロキシル基を導入することができる。
【0028】
アダマンタン誘導体(8)と1,2−ジカルボニル化合物(ビアセチル)(9)及び酸素との反応は、コバルト化合物(例えば、酢酸コバルト、コバルトアセチルアセトナト等)などの金属化合物及び/又はN−ヒドロキシフタルイミドなどのN−ヒドロキシイミド系触媒の存在下で行うことができる。1,2−ジカルボニル化合物(9)の使用量は、アダマンタン誘導体(8)1モルに対して1モル以上(例えば1〜50モル)、好ましくは1.5〜20モル、さらに好ましくは3〜10モル程度である。前記金属化合物の使用量は、アダマンタン誘導体(8)1モルに対して、例えば0.0001〜0.1モル程度である。N−ヒドロキシイミド系触媒の使用量は、アダマンタン誘導体(8)1モルに対して、例えば、0.001〜0.7モル程度である。酸素はアダマンタン誘導体(8)に対して過剰量用いる場合が多い。反応は、通常、有機溶媒中で行われる。有機溶媒としては、例えば、酢酸などの有機酸ベンゾニトリルなどのニトリル類、トリフルオロメチルベンゼンなどのハロゲン化炭化水素などが挙げられる。反応は、常圧又は加圧下、例えば30〜250℃、好ましくは40〜200℃程度の温度で行われる。
【0029】
こうして得られるアシルアダマンタン誘導体(10)とグリニヤール試薬(11)との反応は、通常のグリニヤール反応に準じて行うことができる。グリニヤール試薬(11)の使用量は、アシルアダマンタン誘導体(10)1モルに対して、例えば0.7〜3モル、好ましくは0.9〜1.5モル程度である。アシルアダマンタン誘導体(10)がアダマンタン環にヒドロキシル基を有するときは、その数に応じて前記グリニヤール試薬の量を増加する。反応は、例えば、ジエチルエーテル、テトラヒドロフランなどのエーテル類等の中で行われる。反応温度は、例えば0〜150℃、好ましくは20〜100℃程度である。
【0030】
上記反応で生成したアダマンタンメタノール誘導体(12)と(メタ)アクリル酸又はその誘導体(13)との反応(エステル化反応)は、酸触媒やエステル交換触媒を用いた慣用の方法により行うことができる。また、アダマンタンメタノール誘導体(12)と(メタ)アクリル酸ビニル、(メタ)アクリル酸2−プロペニルなどの(メタ)アクリル酸アルケニルとを、周期表第3族元素化合物触媒(例えば、酢酸サマリウム、トリフルオロメタンスルホン酸サマリウム、サマリウム錯体などのサマリウム化合物等)の存在下で反応(エステル交換反応)させると、温和な条件下で効率よく式(1)で表される化合物を得ることができる。この場合、(メタ)アクリル酸アルケニルの使用量は、アダマンタンメタノール誘導体(12)1モルに対して、例えば0.8〜5モル、好ましくは1〜1.5モル程度である。周期表第3族元素化合物触媒の使用量は、アダマンタンメタノール誘導体(12)1モルに対して、例えば0.001〜1モル、好ましくは0.01〜0.25モル程度である。この反応は、反応に不活性な溶媒中、例えば0〜150℃、好ましくは25〜120℃程度の温度で行われる。
【0031】
また、上記式(1)で表される化合物は、例えば、下記反応工程式に従って得ることもできる。
【化17】
Figure 0004282185
(式中、Ryは炭化水素基を示す。X、R1、R2、R3、RXは前記に同じ)
【0032】
前記Ryにおける炭化水素基としては、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル基などのC1-6脂肪族炭化水素基;フェニル基等が挙げられる。
【0033】
この反応工程式において、原料として用いるアダマンタンカルボン酸誘導体(14)は、アダマンタン化合物のアダマンタン環にカルボキシル基を導入することにより製造できる。例えば、アダマンタン化合物をN−ヒドロキシフタルイミドなどのN−ヒドロキシイミド系触媒と、必要に応じて、コバルト化合物(例えば、酢酸コバルト、コバルトアセチルアセトナト等)などの金属系助触媒の存在下、一酸化炭素及び酸素と接触させることにより、アダマンタン化合物のアダマンタン環にカルボキシル基を導入できる。このカルボキシル化反応において、N−ヒドロキシイミド系触媒の使用量は、アダマンタン化合物1モルに対して、例えば0.0001〜1モル、好ましくは0.001〜0.5モル程度である。また、金属系助触媒の使用量は、アダマンタン化合物1モルに対して、例えば0.0001〜0.7モル、好ましくは0.001〜0.5モル程度である。一酸化炭素及び酸素の使用量は、例えば、アダマンタン化合物1モルに対して、それぞれ1モル以上及び0.5モル以上である。一酸化炭素と酸素の割合は、例えば、前者/後者(モル比)=1/99〜99/1程度、好ましくは50/50〜95/5程度である。カルボキシル化反応は、例えば、酢酸などの有機酸、アセトニトリルなどのニトリル類、ジクロロエタンなどのハロゲン化炭化水素などの溶媒中、常圧又は加圧下、0〜200℃程度、好ましくは10〜150℃程度の温度で行われる。なお、反応条件を選択することにより、アダマンタン環に複数のカルボキシル基を導入できる。
【0034】
アダマンタンカルボン酸誘導体(14)とヒドロキシ化合物(15)との反応は、例えば酸触媒等を用いた慣用のエステル化法に従って行うことができる。
【0035】
式(16)で表されるアダマンタンカルボン酸エステルとグリニヤール試薬(11)との反応は、通常、反応に不活性な溶媒、例えば、ジエチルエーテル、テトラヒドロフランなどのエーテル類中などで行われる。反応温度は、例えば0〜100℃程度、好ましくは10〜40℃程度である。グリニヤール試薬(11)の使用量は、アダマンタンカルボン酸エステル(16)に対して、例えば2〜4当量程度である。
【0036】
アダマンタンメタノール誘導体(12)と(メタ)アクリル酸又はその誘導体(13)との反応(エステル化反応)は前記と同様である。
【0037】
[式(IIa)のモノマー単位]
前記式(IIa)のモノマー単位に対応するモノマーは、下記式(2a)
【化18】
Figure 0004282185
(式中、R1、R4、R5は前記に同じ)
で表され、その代表的な例として下記の化合物が挙げられる。
[2-1]1−ヒドロキシ−3−(メタ)アクリロイルオキシアダマンタン(R1=H又はCH3、R4=OH、R5=H)
[2-2]1,3−ジヒドロキシ−5−(メタ)アクリロイルオキシアダマンタン(R1=H又はCH3、R4=R5=OH)
[2-3]1−カルボキシ−3−(メタ)アクリロイルオキシアダマンタン(R1=H又はCH3、R4=COOH、R5=H)
[2-4]1,3−ジカルボキシ−5−(メタ)アクリロイルオキシアダマンタン(R1=H又はCH3、R4=R5=COOH)
[2-5]1−カルボキシ−3−ヒドロキシ−5−(メタ)アクリロイルオキシアダマンタン(R1=H又はCH3、R4=COOH、R5=OH)
[2-6]1−(メタ)アクリロイルオキシ−4−オキソアダマンタン(R1=H又はCH3、R4=4−オキソ基、R5=H)
[2-7]3−ヒドロキシ−1−(メタ)アクリロイルオキシ−4−オキソアダマンタン(R1=H又はCH3、R4=4−オキソ基、R5=3−OH)
[2-8]7−ヒドロキシ−1−(メタ)アクリロイルオキシ−4−オキソアダマンタン(R1=H又はCH3、R4=4−オキソ基、R5=7−OH)
[2-9]1−t−ブトキシカルボニル−3−(メタ)アクリロイルオキシアダマンタン(R1=H又はCH3、R4=t−ブトキシカルボニル基、R5=H)
[2-10]1,3−ビス(t−ブトキシカルボニル)−5−(メタ)アクリロイルオキシアダマンタン[R1=H又はCH3、R4=R5=t−ブトキシカルボニル基]
[2-11]1−t−ブトキシカルボニル−3−ヒドロキシ−5−(メタ)アクリロイルオキシアダマンタン(R1=H又はCH3、R4=t−ブトキシカルボニル基、R5=OH)
[2-12]1−(2−テトラヒドロピラニルオキシカルボニル)−3−(メタ)アクリロイルオキシアダマンタン(R1=H又はCH3、R4=2−テトラヒドロピラニルオキシカルボニル基、R5=H)
[2-13]1,3−ビス(2−テトラヒドロピラニルオキシカルボニル)−5−(メタ)アクリロイルオキシアダマンタン(R1=H又はCH3、R4=R5=2−テトラヒドロピラニルオキシカルボニル基)
[2-14]1−ヒドロキシ−3−(2−テトラヒドロピラニルオキシカルボニル)−5−(メタ)アクリロイルオキシアダマンタン(R1=H又はCH3、R4=2−テトラヒドロピラニルオキシカルボニル基、R5=OH)
【0038】
上記式(2a)で表される化合物は、例えば、下記反応工程式に従って得ることができる。
【化19】
Figure 0004282185
(式中、R1、R4、R5、RXは前記に同じ)
【0039】
この反応工程式において、原料として用いる式(17)で表される化合物は、アダマンタン化合物のアダマンタン環にヒドロキシル基やカルボキシル基を導入することにより得られる。アダマンタン環へのヒドロキシル基、カルボキシル基の導入方法としては前記の方法が挙げられる。また、式(17)で表される化合物のうちR4又はR5が−COOR6基である化合物は、対応するカルボン酸とアルコールR6OHとを、慣用のエステル化反応に付すことにより製造できる。
【0040】
化合物(17)と(メタ)アクリル酸又はその誘導体(13)との反応(エステル化反応)は、前記式(12)で表される化合物と(メタ)アクリル酸又はその誘導体(13)との反応に準じて行うことができる。
【0041】
[式(IIb)のモノマー単位]
前記式(IIb)のモノマー単位に対応するモノマーは、下記式(2b)
【化20】
Figure 0004282185
(式中、R1、R7、R8は前記に同じ)
で表され、その代表的な例として下記の化合物が挙げられる。
[2-15]1,3−ジヒドロキシ−2−(メタ)アクリロイルオキシ−2−メチルアダマンタン(R1=H又はCH3、R7=1−OH、R8=3−OH)
[2-16]1,5−ジヒドロキシ−2−(メタ)アクリロイルオキシ−2−メチルアダマンタン(R1=H又はCH3、R7=1−OH、R8=5−OH)
[2-17]1,3−ジヒドロキシ−6−(メタ)アクリロイルオキシ−6−メチルアダマンタン(R1=H又はCH3、R7=1−OH、R8=3−OH)
[2-18]1−ヒドロキシ−2−(メタ)アクリロイルオキシ−2−メチルアダマンタン(R1=H又はCH3、R7=1−OH、R8=H)
[2-19]5−ヒドロキシ−2−(メタ)アクリロイルオキシ−2−メチルアダマンタン(R1=H又はCH3、R7=5−OH、R8=H)
[2-20]2−(メタ)アクリロイルオキシ−2−メチルアダマンタン(R1=H又はCH3、R7=R8=H)
【0042】
上記式(2b)で表される化合物は、例えば、下記反応工程式に従って得ることができる。
【化21】
Figure 0004282185
(式中、X、R1、R7、R8、RXは前記に同じ)
【0043】
この反応工程式において、アダマンタノン誘導体(18)とグリニヤール試薬(19)との反応は、慣用のグリニヤール反応に準じて行うことができる。グリニヤール試薬(19)の使用量は、アダマンタノン誘導体(18)1モルに対して、例えば0.7〜3モル、好ましくは0.9〜1.5モル程度である。アダマンタノン誘導体(18)がアダマンタン環にヒドロキシル基を有するときは、その数に応じて前記グリニヤール試薬の量を増加する。反応は、反応に不活性な溶媒、例えば、ジエチルエーテル、テトラヒドロフランなどのエーテル類等の中で行われる。反応温度は、例えば0〜150℃、好ましくは20〜100℃程度である。
【0044】
こうして得られる2−アダマンタノール誘導体(20)を(メタ)アクリル酸又はその誘導体(13)と反応させることにより(エステル化反応)、前記式(2b)で表される化合物を得ることができる。エステル化反応は、前記式(12)の化合物と(メタ)アクリル酸又はその誘導体(13)との反応に準じて行うことができる。
【0045】
なお、上記方法において原料として用いるアダマンタノン誘導体(18)のうちアダマンタン環にヒドロキシル基を有する化合物は、2−アダマンタノン類を、N−ヒドロキシフタルイミド等のN−ヒドロキシイミド系触媒と、必要に応じてコバルト化合物、マンガン化合物、バナジウム化合物などの金属系助触媒の存在下、酸素と接触させて、アダマンタン環にヒドロキシル基を導入することにより製造できる。この方法において、N−ヒドロキシイミド系触媒の使用量は、2−アダマンタノン類1モルに対して、例えば0.0001〜1モル、好ましくは0.001〜0.5モル程度である。また、金属系助触媒の使用量は、2−アダマンタノン類1モルに対して、例えば0.0001〜0.7モル、好ましくは0.001〜0.5モル程度である。酸素は2−アダマンタノン類に対して過剰量用いる場合が多い。反応は、例えば、酢酸などの有機酸、アセトニトリルなどのニトリル類、ジクロロエタンなどのハロゲン化炭化水素等の溶媒中、常圧又は加圧下、0〜200℃程度、好ましくは30〜150℃程度の温度で行われる。
【0046】
また、アダマンタノン誘導体(18)のうちアダマンタン環にヒドロキシル基を有する化合物は、アダマンタン類と酸素とを、前記N−ヒドロキシイミド系触媒と強酸(例えば、ハロゲン化水素、硫酸など)と、必要に応じて前記金属系助触媒の存在下で反応させることにより製造することもできる。前記強酸の使用量は、アダマンタン類1モルに対して、例えば0.00001〜1モル、好ましくは0.0005〜0.7モル程度である。他の反応条件は、前記のヒドロキシル基導入反応と同様である。
【0047】
[式(III)のモノマー単位]
前記式(III)のモノマー単位に対応するモノマーは、下記式(3)
【化22】
Figure 0004282185
(式中、R1、R9は前記に同じ)
で表され、その具体例として下記の化合物が挙げられる。これらの化合物は公知乃至慣用の方法により製造できる。
[3-1]1−(メタ)アクリロイルオキシアダマンタン(R1=H又はCH3、R9=H)
[3-2]1−(メタ)アクリロイルオキシ−3,5−ジメチルアダマンタン(R1=H又はCH3、R9=CH3
【0048】
[式(IV)のモノマー単位]
前記式(IV)のモノマー単位を形成するモノマーは、下記式(4)
【化23】
Figure 0004282185
(式中、R1、R10、R11は前記に同じ)
で表され、その代表的な例には下記の化合物が含まれる。これらの化合物は、公知乃至慣用の方法により得ることができる。
[4-1]8−ヒドロキシメチル−4−(メタ)アクリロイルオキシメチルトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン
[4-2]4−ヒドロキシメチル−8−(メタ)アクリロイルオキシメチルトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン
[4-3]4−(メタ)アクリロイルオキシメチルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン
[4-4]2−(メタ)アクリロイルオキシノルボルナン
[4-5]2−(メタ)アクリロイルオキシイソボルナン
[4-6]2−(メタ)アクリロイルオキシメチルノルボルナン
【化24】
Figure 0004282185
【0049】
[式(Va)のモノマー単位]
前記式(Va)のモノマー単位を形成するモノマーは、下記式(5a)
【化25】
Figure 0004282185
(式中、R1、R13、R14、R15、R16、R17は前記に同じ)
で表され、その代表的な例には下記の化合物が含まれる。
[5-1]2−(メタ)アクリロイルオキシ−γ−ブチロラクトン(R1=H又はCH3、R13=R14=R15=R16=R17=H)
[5-2]2−(メタ)アクリロイルオキシ−2−メチル−γ−ブチロラクトン(R1=H又はCH3、R13=CH3、R14=R15=R16=R17=H)
[5-3]2−(メタ)アクリロイルオキシ−4,4−ジメチル−γ−ブチロラクトン(R1=H又はCH3、R13=R14=R15=H、R16=R17=CH3
[5-4]2−(メタ)アクリロイルオキシ−2,4,4−トリメチル−γ−ブチロラクトン(R1=H又はCH3、R13=R16=R17=CH3、R14=R15=H)
[5-5]2−(メタ)アクリロイルオキシ−3,4,4−トリメチル−γ−ブチロラクトン(R1=H又はCH3、R13=R15=H、R14=R16=R17=CH3
[5-6]2−(メタ)アクリロイルオキシ−2,3,4,4−テトラメチル−γ−ブチロラクトン(R1=H又はCH3、R13=R14=R16=R17=CH3、R15=H)
[5-7]2−(メタ)アクリロイルオキシ−3,3,4−トリメチル−γ−ブチロラクトン(R1=H又はCH3、R13=R17=H、R14=R15=R16=CH3
[5-8]2−(メタ)アクリロイルオキシ−2,3,3,4−テトラメチル−γ−ブチロラクトン(R1=H又はCH3、R13=R14=R15=R16=CH3、R17=H)
[5-9]2−(メタ)アクリロイルオキシ−3,3,4,4−テトラメチル−γ−ブチロラクトン(R1=H又はCH3、R13=H、R14=R15=R16=R17=CH3
[5-10]2−(メタ)アクリロイルオキシ−2,3,3,4,4−ペンタメチル−γ−ブチロラクトン(R1=H又はCH3、R13=R14=R15=R16=R17=CH3
【0050】
前記式(5a)で表される化合物は、例えば、下記反応工程式に従って得ることができる。
【化26】
Figure 0004282185
(式中、Rzは炭化水素基を示す。R1、R13、R14、R15、R16、R17、RXは前記に同じ)
【0051】
上記反応工程式中、Rzにおける炭化水素基としては、メチル、エチル、プロピル、s−ブチル、t−ブチル、ビニル、アリル基などの炭素数1〜6程度の脂肪族炭化水素基(アルキル基、アルケニル基又はアルキニル基);フェニル基、ナフチル基などの芳香族炭化水素基;シクロアルキル基などの脂環式炭化水素基などが挙げられる。
【0052】
α,β−不飽和カルボン酸エステル(21)とアルコール(22)と酸素との反応は、N−ヒドロキシフタルイミドなどのN−ヒドロキシイミド系触媒と、必要に応じてコバルト化合物(例えば、酢酸コバルト、コバルトアセチルアセトナト等)などの金属系助触媒の存在下で行われる。α,β−不飽和カルボン酸エステル(21)とアルコール(22)の比率は、両化合物の種類(価格、反応性等)により適宜選択できる。例えば、アルコール(22)をα,β−不飽和カルボン酸エステル(21)に対して過剰(例えば、2〜50モル倍程度)に用いてもよく、逆に、α,β−不飽和カルボン酸エステル(21)をアルコール(22)に対して過剰に用いてもよい。N−ヒドロキシイミド系触媒の使用量は、α,β−不飽和カルボン酸エステル(21)とアルコール(22)のうち少量用いる方の化合物1モルに対して、例えば0.0001〜1モル、好ましくは0.001〜0.5モル程度である。また、金属系助触媒の使用量は、α,β−不飽和カルボン酸エステル(21)とアルコール(22)のうち少量用いる方の化合物1モルに対して、例えば0.0001〜0.7モル、好ましくは0.001〜0.5モル程度である。酸素はα,β−不飽和カルボン酸エステル(21)とアルコール(22)のうち少量用いる方の化合物に対して過剰量用いる場合が多い。反応は、例えば、酢酸などの有機酸、アセトニトリルなどのニトリル類、トリフルオロメチルベンゼンなどのハロゲン化炭化水素、酢酸エチルなどのエステル類などの溶媒中、常圧又は加圧下、0〜150℃程度、好ましくは30〜100℃程度の温度で行われる。
【0053】
こうして得られたα−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトン誘導体(23)と(メタ)アクリル酸又はその誘導体(13)との反応は、前記1−アダマンタノール誘導体(12)と(メタ)アクリル酸又はその誘導体(13)との反応に準じて行うことができる。
【0054】
[式(Vb)のモノマー単位]
前記式(Vb)のモノマー単位を形成するモノマーは、下記式(5b)
【化27】
Figure 0004282185
(式中、R1、R18、R19、R20は前記に同じ)
で表され、その代表的な例として下記の化合物が挙げられる。
[5-11]3−(メタ)アクリロイルオキシ−γ−ブチロラクトン(R1=H又はCH3、R18=R19=R20=H)
[5-12]3−(メタ)アクリロイルオキシ−3−メチル−γ−ブチロラクトン(R1=H又はCH3、R18=CH3、R19=R20=H)
[5-13]3−(メタ)アクリロイルオキシ−4−メチル−γ−ブチロラクトン(R1=H又はCH3、R18=R20=H、R19=CH3
[5-14]3−(メタ)アクリロイルオキシ−3,4−ジメチル−γ−ブチロラクトン(R1=H又はCH3、R18=R19=CH3、R20=H)
[5-15]3−(メタ)アクリロイルオキシ−4,4−ジメチル−γ−ブチロラクトン(R1=H又はCH3、R18=H、R19=R20=CH3
[5-16]3−(メタ)アクリロイルオキシ−3,4,4−トリメチル−γ−ブチロラクトン(R1=H又はCH3、R18=R19=R20=CH3
【0055】
前記式(5b)で表される化合物は、例えば、下記反応工程式に従って得ることができる。
【化28】
Figure 0004282185
(式中、R1、R18、R19、R20、RXは前記に同じ)
【0056】
上記の反応工程式において、式(24)で表されるα−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトン類の式(25)で表されるβ−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトン類への変換(異性化)は、式(24)の化合物を、必要に応じて水や、硫酸、塩酸等の酸を少量添加した溶媒中に溶解させることにより行うことができる。溶媒としては、特に限定されず、例えば、アセトニトリル、酢酸、酢酸エチルなどを使用できる。反応温度は、例えば0〜150℃、好ましくは20〜100℃程度である。原料として用いるα−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトン類(24)は、前記式(23)で表される化合物と同様にして製造できる。なお、式(25)の化合物は、式(24)の化合物を五酸化リンと反応させて(脱水反応)、対応するα,β−不飽和−γ−ブチロラクトンとし、これを過酸化水素やm−クロロ過安息香酸等の過酸と反応させて二重結合をエポキシ化し、次いでPd−C等の触媒の存在下、水素添加することにより得ることもできる。また、式(25)の化合物は、β−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトン類を得る公知の方法により製造することもできる。
【0057】
β−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトン類(25)と式(13)で表される(メタ)アクリル酸又はその誘導体との反応は、前記式(12)の化合物と(メタ)アクリル酸又はその誘導体(13)との反応に準じて行うことができる。
【0058】
[式(VI)のモノマー単位]
前記式(VI)のモノマー単位を形成するモノマーは、下記式(6)
【化29】
Figure 0004282185
(式中、R1、nは前記に同じ)
で表され、その代表的な例には下記の化合物が含まれる。
[6-1]2−テトラヒドロピラニル(メタ)アクリレート(R1=H又はCH3、n=2)
[6-2]2−テトラヒドロフラニル(メタ)アクリレート(R1=H又はCH3、n=1)
【0059】
[式(VII)のモノマー単位]
前記式(VII)のモノマー単位を形成するモノマーは、下記式(7)
【化30】
Figure 0004282185
(式中、R1は前記に同じ)
で表され、その具体例は下記の化合物である。
[7-1](メタ)アクリル酸(R1=H又はCH3
【0060】
本発明の高分子化合物は、上記のように、透明性、アルカリ可溶性、密着性及びエッチング耐性のすべてを具備しているので、フォトレジスト用樹脂として好適に使用できる。
【0061】
本発明のフォトレジスト用樹脂組成物は、前記本発明の高分子化合物と光酸発生剤とを含んでいる。
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、ジアゾニウム塩、ヨードニウム塩(例えば、ジフェニルヨードヘキサフルオロホスフェートなど)、スルホニウム塩(例えば、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、トリフェニルスルホニウ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−フェニル−1−(4−メチルフェニル)スルホニルオキシ−1−ベンゾイルメタン、1,2,3−トリスルホニルオキシメチルベンゼン、1,3−ジニトロ−2−(4−フェニルスルホニルオキシメチル)ベンゼン、1−フェニル−1−(4−メチルフェニルスルホニルオキシメチル)−1−ヒドロキシ−1−ベンゾイルメタンなど]、オ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(ジフェニルジスルホンなど)、イミド化合物、オキシムスルホネート、ジアゾナフトキノン、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。
【0062】
光酸発生剤の使用量は、光照射により生成する酸の強度や前記高分子化合物における各モノマー単位の比率などに応じて適宜選択でき、例えば、前記高分子化合物100重量部に対して0.1〜30重量部、好ましくは1〜25重量部、さらに好ましくは2〜20重量部程度の範囲から選択できる。
【0063】
フォトレジスト用樹脂組成物は、アルカリ可溶性樹脂(例えば、ノボラック樹脂、フェノール樹脂、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、アルコール類、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)などを含んでいてもよい。
【0064】
このフォトレジスト用樹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、さらに露光後ベークを行い)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。
【0065】
基材又は基板としては、シリコンウエハ、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、ディップコータ、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0.1〜20μm、好ましくは0.3〜2μm程度である。
【0066】
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、XeCl、KrF、KrCl、ArF、ArClなど)などが使用される。露光エネルギーは、例えば1〜1000mJ/cm2、好ましくは10〜500mJ/cm2程度である。
【0067】
光照射により光酸発生剤から酸が生成し、この酸により前記高分子化合物のうちカルボキシル基の保護基(脱離性基)が速やかに脱離して、可溶化に寄与するカルボキシル基が生成する。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。
【0068】
【発明の効果】
本発明によれば、ポリマーが特定構造のアダマンタン骨格を有するモノマー単位を含んでいるので、優れた透明性、アルカリ可溶性及び密着性を保持しつつ、高いエッチング耐性を具備させることができる。
【0069】
【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、化合物番号(モノマー番号)の後ろに「アクリレート」とあるのは、明細中に記載の化合物番号に相当する2つの化合物のうちアクリロイルオキシ基を有する化合物を示し、「メタクリレート」とあるのは、前記2つの化合物のうちメタクリロイルオキシ基を有する化合物を示す。構造式中の括弧の右下の数字は該モノマー単位のモル%を示す。
【0070】
製造例1
(1−(1−アクリロイルオキシ−1−メチルエチル)アダマンタン[1-1(アクリレート)]の製造)
フラスコに、あらかじめ臭化メチルと金属マグネシウムとから調製した12重量%メチルマグネシウムブロミド−テトラヒドロフラン溶液59.63g(0.063モル)を仕込んだ。この溶液に、内温を35℃以下に保持しつつ、1−アダマンタンカルボン酸n−ブチルエステル4.73g(0.02モル)をテトラヒドロフラン7.21gに溶かした溶液を滴下した。滴下後、室温で1時間攪拌した。
10重量%硫酸水溶液32.37g中に、上で得られた反応混合液を、内温を35℃以下に保持しつつ滴下した後、5重量%水酸化ナトリウム水溶液で中和し、分液させた。水層をベンゼン20gで2回抽出した。有機層を合わせ、飽和食塩水20gで洗浄し、続いて無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。乾燥後、濾過し、濾液を減圧下で濃縮して、α,α−ジメチル−1−アダマンタンメタノールを得た。1−アダマンタンカルボン酸n−ブチルエステル基準の収率は88.7%であった。
上記方法により得たα,α−ジメチル−1−アダマンタンメタノール10ミリモル、トリエチルアミン20ミリモル及びテトラヒドロフラン40mlの混合液に、アクリル酸クロリド15ミリモルを約30分かけて滴下した。滴下終了後、室温で6時間攪拌した。反応混合液に水を添加した後、濃縮し、濃縮物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーに付すことにより、標記化合物を収率76%で得た。
[スペクトルデータ]
1H−NMR(500MHz,CDCl3) δ:1.49(s,6H),1.60−1.75(m,12H),2.02(m,3H),5.71(dd,1H),6.05(dd,1H),6.28(dd,1H)
【0071】
製造例2
(1−(1−メタクリロイルオキシ−1−メチルエチル)アダマンタン[1-1(メタクリレート)]の製造)
アクリル酸クロリドの代わりにメタクリル酸クロリドを用いた以外は製造例1と同様の操作を行い、標記の化合物を得た。
[スペクトルデータ]
1H−NMR(500MHz,CDCl3) δ:1.49(s,6H),1.56−1.80(m,12H),1.92(brs,3H),2.02(m,3H),5.46(brs,1H),6.02(brs,1H)
【0072】
製造例3
(1−(1−アクリロイルオキシ−1−メチルエチル)−3−ヒドロキシアダマンタン[1-2(アクリレート)]の製造)
1−アダマンタノール0.3モル、ビアセチル1.8モル、酢酸コバルト(II)1.5ミリモル、及び酢酸300mlの混合物を、酸素雰囲気下(1atm)、60℃で4時間撹拌した。反応混合物を約20重量%になるまで濃縮した後、酢酸エチルで抽出し、乾燥後、ヘキサンで洗浄することにより、1−アセチル−3−アダマンタノールを収率20%で得た。なお、1−アダマンタノールの転化率は82%であった。
[1−アセチル−3−アダマンタノールのスペクトルデータ]
IR(cm-1):3401,2897,2854,1683,1430,1019,605
13C−NMR(CDCl3)δ:24.3,29.9,34.8,36.8,43.9,45.4,49.6,67.9,212.4
フラスコに、金属マグネシウム1.1モル入れ、窒素置換した後、臭化メチル1.0モルをエチルエーテル500mlに溶解した溶液を、前記金属マグネシウムが浸漬する程度仕込んだ。次いで、少量のヨウ素を添加して反応を開始させ、残りの臭化メチルのエチルエーテル溶液を、溶媒が穏やかに還流する程度の速度で滴下し、滴下終了後、さらに2時間還流させた。
得られた反応混合液に、上記方法により得られた1−アセチル−3−アダマンタノール1.0モルを1000mlのエチルエーテルに溶解した溶液を、溶媒が穏やかに還流する程度の速度で滴下し、滴下終了後、さらに2時間還流させた。得られた反応混合液を、氷冷した10%塩酸(HCl:1モル相当量)中に、攪拌しながらゆっくりと滴下し、さらに0℃〜室温で2時間攪拌した。
反応混合液に10%水酸化ナトリウムを加えて液性を中性に調整した後、有機層と水層に分液し、水層をエチルエーテル1000mlで2回抽出し、有機層を合わせて濃縮し、濃縮液を冷却して、晶析することにより、3−ヒドロキシ−α,α−ジメチル−1−アダマンタンメタノールを収率67%で得た。
[3−ヒドロキシ−α,α−ジメチル−1−アダマンタンメタノールのスペクトルデータ]
MS(CI) m/e:197,179,135
上記方法により得た3−ヒドロキシ−α,α−ジメチル−1−アダマンタンメタノール10ミリモル、トリエチルアミン10ミリモル及びテトラヒドロフラン40mlの混合液に、アクリル酸クロリド10ミリモルを約30分かけて滴下した。滴下終了後、室温で6時間攪拌した。反応混合液に水を添加した後、濃縮し、濃縮物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーに付すことにより、標記化合物を収率23%で得た。
[スペクトルデータ]
1H−NMR(CDCl3) δ:1.52(s,6H),1.54−1.70(m,13H),2.27(m,2H),5.73(dd,1H),6.04(dd,1H),6.28(dd,1H)
【0073】
製造例4
(1−ヒドロキシ−3−(1−メタクリロイルオキシ−1−メチルエチル)アダマンタン[1-2(メタクリレート)]の製造)
アクリル酸クロリドの代わりにメタクリル酸クロリドを用いた以外は製造例3と同様の操作を行い、標記の化合物を得た。
[スペクトルデータ]
1H−NMR(CDCl3) δ:1.52(s,6H),1.54−1.70(m,13H),1.92(brs,3H),2.27(m,2H),5.46(brs,1H),6.02(brs,1H)
【0074】
製造例5
(1,3−ジヒドロキシ−5−(1−メタクリロイルオキシ−1−メチルエチル)アダマンタン[1-3(メタクリレート)]の製造)
1−アダマンタンカルボン酸1モル、N−ヒドロキシフタルイミド0.1モル、コバルトアセチルアセトナト(II)1ミリモル、及び酢酸2.5Lの混合物を、酸素雰囲気下(1atm)75℃で12時間攪拌した。反応混合液を濃縮後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーに付し、3,5−ジヒドロキシ−1−アダマンタンカルボン酸を得た。
上記の方法により得られた3,5−ジヒドロキシ−1−アダマンタンカルボン酸300ミリモル、n−ブタノール450ミリモル、硫酸15ミリモル、及びトルエン900mlの混合物をトルエン還流下で5時間攪拌した。反応混合物を濃縮後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーに付すことにより、3,5−ジヒドロキシ−1−アダマンタンカルボン酸n−ブチルを得た。
上記の方法により得られた3,5−ジヒドロキシ−1−アダマンタンカルボン酸n−ブチル200ミリモル、2−メトキシエトキシメチルクロリド440ミリモル、トリエチルアミン440ミリモル及びテトラヒドロフラン(THF)400mlの混合液を3時間還流させた。反応混合液を濃縮後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーに付すことにより、3,5−ビス(2−メトキシエトキシメトキシ)−1−アダマンタンカルボン酸n−ブチルを得た。
フラスコに金属マグネシウム0.55モルを入れ、窒素置換した後、ブロモメタン0.5モルをTHF250mlに溶解した溶液を、前記金属マグネシウムが浸漬する程度仕込んだ。次に、少量のヨウ素を添加して反応を開始させ、残りのブロモメタンのTHF溶液を溶媒が穏やかに還流する程度の速度で滴下し、滴下終了後、さらに2時間還流させて、メチルマグネシウムブロミド溶液を得た。
上記の方法により得られた3,5−ビス(2−メトキシエトキシメトキシ)−1−アダマンタンカルボン酸n−ブチル100ミリモルを150mlのTHFに溶解した溶液を、上記のメチルマグネシウムブロミド溶液に、溶媒が穏やかに還流する程度の速度で滴下し、滴下終了後、さらに2時間還流させた。得られた反応混合液を、氷冷した10重量%塩酸中に攪拌しながら滴下し、さらに0℃〜室温で2時間攪拌した。反応混合液に10重量%水酸化ナトリウム水溶液を加えて液性を中性に調整した後、有機層と水層とに分液し、水層をトルエンで抽出し、有機層を濃縮し、濃縮液をシリカゲルカラムクロマトグラフィーに付すことにより、α,α−ジメチル−3,5−ビス(2−メトキシエトキシメトキシ)−1−アダマンタンメタノールを得た。
上記の方法により得られたα,α−ジメチル−3,5−ビス(2−メトキシエトキシメトキシ)−1−アダマンタンメタノール20ミリモル、トリエチルアミン40ミリモル及びTHF80mlの混合液に、メタクリル酸クロリド30ミリモルを約30分かけて滴下した。滴下終了後、室温で6時間攪拌した。反応混合液に水を添加した後、酢酸エチルで抽出し、有機層を濃縮し、濃縮物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーに付すことにより、1−(1−メタクリロイルオキシ−1−メチルエチル)−3,5−ビス(2−メトキシエトキシメトキシ)アダマンタンを得た。
上記の方法により得られた1−(1−メタクリロイルオキシ−1−メチルエチル)−3,5−ビス(2−メトキシエトキシメトキシ)アダマンタン10ミリモル、6N−HCl 1ミリモル(HClとして)、及びアセトン40mlの混合液を室温で5時間攪拌した。反応混合液に塩化アンモニウム水溶液を加え、酢酸エチルで抽出し、有機層を濃縮し、濃縮物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーに付すことにより、標記化合物を得た。
[スペクトルデータ]
1H−NMR(500MHz,DMSO−d6) δ:1.33−1.97(m,21H),2.22(m,1H),4.68(brs,2H),5.74(brs,1H),5.91(brs,1H)
【0075】
製造例6
(1−アクリロイルオキシ−3−ヒドロキシアダマンタン[2-1(アクリレート)]の製造)
1,3−アダマンタンジオール10ミリモル、トリエチルアミン15ミリモル及びテトラヒドロフラン100mlの混合液に、アクリル酸クロリド13ミリモルを約30分かけて滴下した。滴下終了後、50℃で1.5時間攪拌した。反応混合液に水を添加した後、酢酸エチルで抽出し、有機層を濃縮し、濃縮物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーに付すことにより、標記化合物を収率63%で得た。
[スペクトルデータ]
1H−NMR(CDCl3) δ:1.47−1.61(m,2H),1.62−1.80(m,5H),2.00−2.17(m,6H),2.34(m,2H),5.75(dd,1H),6.03(dd,1H),6.30(dd,1H)
【0076】
製造例7
(1−ヒドロキシ−3−メタクリロイルオキシアダマンタン[2-1(メタクリレート)]の製造)
アクリル酸クロリドの代わりにメタクリル酸クロリドを用いた以外は製造例6と同様の方法により、標記の化合物を得た。
[スペクトルデータ]
1H−NMR(CDCl3) δ:1.48−1.61(m,6H),1.89(s,3H),2.00−2.16(m,7H),2.34(m,2H),5.49(brs,1H),6.01(brs,1H)
【0077】
製造例8
(1−アクリロイルオキシ−3,5−ジヒドロキシアダマンタン[2-2(アクリレート)]の製造)
1,3−アダマンタンジオールの代わりに1,3,5−アダマンタントリオールを用いた以外は製造例6の方法に準じて、標記化合物を得た。
[スペクトルデータ]
1H−NMR(CDCl3) δ:1.54−1.87(m,6H),1.90−2.80(m,9H),5.78(dd,1H),6.04(dd,1H),6.31(dd,1H)
【0078】
製造例9
(1,3−ジヒドロキシ−5−メタクリロイルオキシアダマンタン[2-2(メタクリレート)]の製造)
1,3−アダマンタンジオールの代わりに1,3,5−アダマンタントリオールを用い、アクリル酸クロリドの代わりにメタクリル酸クロリドを用いた以外は製造例6の方法に準じて、標記化合物を得た。
[スペクトルデータ]
1H−NMR(DMSO−d6) δ:1.35−1.95(m,13H),2.23(m,1H),4.73(s,2H),5.59(brs,1H),5.92(brs,1H)
【0079】
製造例10
(2−メタクリロイルオキシ−4,4−ジメチル−γ−ブチロラクトン[5-3(メタクリレート)]の製造)
アクリル酸エチル3ミリモル、2−プロパノール3ml、N−ヒドロキシフタルイミド0.6ミリモル、酢酸コバルト(II)0.003ミリモル、コバルトアセチルアセトナト(III)0.015ミリモル、及びアセトニトリル1mlの混合物を、酸素雰囲気下(1気圧)、60℃で12時間撹拌した。反応混合液を濃縮し、濃縮液をシリカゲルクロマトグラフィーに付すことにより、2−ヒドロキシ−4,4−ジメチル−γ−ブチロラクトンを収率75%で得た。
[2−ヒドロキシ−4,4−ジメチル−γ−ブチロラクトンのスペクトルデータ]
1H−NMR(CDCl3) δ:1.42(s,3H),1.51(s,3H),2.06(dd,1H),2.52(dd,1H),3.03(brs,1H),4.63(t,1H)
上記方法により得た2−ヒドロキシ−4,4−ジメチル−γ−ブチロラクトン100ミリモル、メタクリル酸クロリド150ミリモル、トリエチルアミン150ミリモル及びトルエン300mlの混合物を、25℃で4時間攪拌した。反応混合液に水を加えた後、有機層を濃縮し、濃縮液をシリカゲルカラムクロマトグラフィーに付すことにより、2−メタクリロイルオキシ−4,4−ジメチル−γ−ブチロラクトンを収率85%で得た。
[2−メタクリロイルオキシ−4,4−ジメチル−γ−ブチロラクトンのスペクトルデータ]
1H−NMR(CDCl3) δ:1.47(s,3H),1.54(s,3H),1.92(s,3H),2.10(dd,1H),2.63(dd,1H),5.63(brs,1H),5.94(m,1H),6.18(brs,1H)
【0080】
製造例11
(2−アクリロイルオキシ−2,4,4−トリメチル−γ−ブチロラクトン[5-4(アクリレート)]の製造)
アクリル酸エチルに代えてメタクリル酸エチルを用い、メタクリル酸クロリドに代えてアクリル酸クロリドを用いた以外は製造例10と同様の操作を行い、標記化合物を得た。
[スペクトルデータ]
1H−NMR(CDCl3) δ:1.47(s,3H),1.59(s,3H),1.68(s,3H),2.20(dd,1H),2.63(dd,1H),5.90(dd,1H),6.13(dd,1H),6.46(dd,1H)
【0081】
製造例12
(3−メタクリロイルオキシ−4,4−ジメチル−γ−ブチロラクトン[5-15(メタクリレート)]の製造)
製造例10の方法により得られた2−ヒドロキシ−4,4−ジメチル−γ−ブチロラクトンをジオキサン中、室温下、当量のP25と反応させることにより(脱水反応)、対応するα,β−不飽和−γ−ブチロラクトンを得た(収率30%)。次いで、これを、塩化メチレン中、室温でm−クロロ過安息香酸(MCPBA)と反応させて、2,3−エポキシ−4,4−ジメチル−γ−ブチロラクトンを得た(収率85%)。得られた2,3−エポキシ−4,4−ジメチル−γ−ブチロラクトン10ミリモル、5重量%Pd−C1g及びテトラヒドロフラン20mlの混合液に、室温下、水素を11時間バブリングさせた。反応混合液を濾過、濃縮し、濃縮物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーに付すことにより、3−ヒドロキシ−4,4−ジメチル−γ−ブチロラクトンを収率63%で得た。
得られた3−ヒドロキシ−4,4−ジメチル−γ−ブチロラクトンを製造例10と同様にしてメタクリル酸クロリドと反応させることにより標記化合物を得た(収率87%)。
[スペクトルデータ]
MS m/e:199(M+
IR(cm-1):3045,1772,1190
【0082】
製造例13
(3−アクリロイルオキシ−3,4,4−トリメチル−γ−ブチロラクトン[5-16(アクリレート)]の製造)
アクリル酸エチルに代えてクロトン酸エチルを用いた以外は製造例10と同様にして、2−ヒドロキシ−3,4,4−トリメチル−γ−ブチロラクトンを収率15%で得た。得られた2−ヒドロキシ−3,4,4−トリメチル−γ−ブチロラクトンをジオキサン中、室温下、当量のP25と反応させることにより(脱水反応)、対応するα,β−不飽和−γ−ブチロラクトンを得た(収率34%)。次いで、これを、塩化メチレン中、室温でm−クロロ過安息香酸(MCPBA)と反応させて、2,3−エポキシ−3,4,4−トリメチル−γ−ブチロラクトンを得た(収率75%)。得られた2,3−エポキシ−3,4,4−トリメチル−γ−ブチロラクトン10ミリモル、5重量%Pd−C1g及びテトラヒドロフラン20mlの混合液に、室温下、水素を11時間バブリングさせた。反応混合液を濾過、濃縮し、濃縮物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーに付すことにより、3−ヒドロキシ−3,4,4−トリメチル−γ−ブチロラクトンを収率82%で得た。
得られた3−ヒドロキシ−3,4,4−トリメチル−γ−ブチロラクトンとアクリル酸クロリドとを製造例10の方法に準じて反応させることにより標記化合物を得た(収率85%)。
[スペクトルデータ]
MS m/e:199(M+
IR(cm-1):3020,1768,1210
1H−NMR(CDCl3) δ:1.43(s,3H),1.51(s,3H),1.63(s,3H),2.92(d,1H),3.30(d,1H),5.92(dd,1H),6.14(dd,1H),6.44(dd,1H)
【0083】
実施例1
下記に示す構造の樹脂の合成
【化31】
Figure 0004282185
三角フラスコにモノマー[1-1](アクリレート)2.00g(8.1mmole)、モノマー[2-1](アクリレート)7.17g (32.3mmole)、および開始剤(和光純薬工業(株)製 V-65)0.92gを入れ、THF(テトラヒドロフラン)25gに溶解させてモノマー溶液とした。一方、還流管および3方コックを備えた100mlフラスコにTHFを15g張り込み、ここへ先に調製したモノマー溶液を送液ポンプを用いて窒素雰囲気下、90分かけて導入した。送液終了後、温度を60℃に保ち、10時間攪拌した後、反応液を500mlのヘキサンに落とし、生じた沈殿をろ別した。さらにもう一度再沈精製操作を行なうことにより目的とする樹脂6.82gを得た。回収したポリマーをGPC分析したところ、Mwが8500、分散度(Mw/Mn)が2.06であった。1H-NMR (DMSO-d6中)スペクトルでは、0.8-2.5 (ブロード)、1.6、1.9、2.1、4.6 ppmにシグナルが観測された。
【0084】
実施例2
下記に示す構造の樹脂の合成
【化32】
Figure 0004282185
三角フラスコにモノマー[1-1](メタクリレート)2.00g (7.6mmole)、モノマー[2-2](メタクリレート)7.17g (30.4mmole)、および開始剤(和光純薬工業(株)製 V-65)0.92gを入れ、THF25gに溶解させてモノマー溶液とした。一方、還流管および3方コックを備えた100mlフラスコにTHFを15g張り込み、ここへ先に調製したモノマー溶液を送液ポンプを用いて、窒素雰囲気下、90分かけて導入した。送液終了後、温度を60℃に保ち、10時間攪拌した後、反応液を500mlのヘキサンに落とし、生じた沈殿をろ別した。さらにもう一度再沈精製操作を行なうことにより目的とする樹脂6.82gを得た。回収したポリマーをGPC分析したところ、Mwが8200、分散度(Mw/Mn)が2.26であった。1H-NMR (DMSO-d6中)スペクトルでは、0.8-2.9(ブロード)、1.5、1.9、2.1、4.6 ppmにシグナルが観測された。
【0085】
実施例3
下記に示す構造の樹脂の合成
【化33】
Figure 0004282185
三角フラスコにモノマー[1-1](メタクリレート)2.00g(7.6mmole)、モノマー[1-2](メタクリレート)8.51g(30.4mmole)、および開始剤(和光純薬工業(株)製 V-65)1.05gを入れ、THF25gに溶解させてモノマー溶液とした。一方、還流管および3方コックを備えた100mlフラスコにTHFを15g張り込み、先に調製したモノマー溶液を送液ポンプを用い窒素雰囲気下、90分かけて導入した。送液終了後、温度を60℃に保ち、10時間攪拌した後、反応液を500mlのヘキサンに落とし、生じた沈殿をろ別した。さらにもう一度再沈精製操作を行なうことにより目的とする樹脂6.52gを得た。回収したポリマーをGPC分析したところ、Mwが8100、分散度(Mw/Mn)が2.37であった。1H-NMR (DMSO-d6中)スペクトルでは、0.8-2.5(ブロード), 1.6、1.9、2.1、4.6 ppmにシグナルが観測された。
【0086】
実施例4
下記に示す構造の樹脂の合成
【化34】
Figure 0004282185
三角フラスコにモノマー[1-1](メタクリレート)4.5g(17.2mmole)、モノマー[1-3](メタクリレート)4.82g(17.2mmole)、および開始剤(和光純薬工業(株)製 V-65)0.98gを入れ、THF25gに溶解させてモノマー溶液とした。一方、還流管および3方コックを備えた100mlフラスコにTHFを15g張り込み、ここへ先に調製したモノマー溶液を送液ポンプを用いて、窒素雰囲気下、90分かけて導入した。送液終了後、温度を60℃に保ち、10時間攪拌した後、反応液を500mlのヘキサンに落とし、生じた沈殿をろ別した。さらにもう一度再沈精製操作を行なうことにより目的とする樹脂7.52gを得た。回収したポリマーをGPC分析したところ、Mwが8300、分散度(Mw/Mn)が2.21であった。1H-NMR (DMSO-d6中)スペクトルでは、0.8-2.5(ブロード)、1.5、1.9、2.1、4.6 ppmにシグナルが観測された。
【0087】
実施例5
下記に示す構造の樹脂の合成
【化35】
Figure 0004282185
三角フラスコにモノマー[1-1](メタクリレート)3.66g(14.0mmole)、モノマー[2-1](メタクリレート)5.50g(23.3mmole)、モノマー[5-3](メタクリレート)1.84g(9.3mmole)、および開始剤(和光純薬工業(株)製 V-65)1.10gを入れ、THF25gに溶解させてモノマー溶液とした。一方、還流管および3方コックを備えた100mlフラスコにTHFを15g張り込み、ここへ先に調製したモノマー溶液を送液ポンプを用い窒素雰囲気下、90分かけて反応系へ導入した。送液終了後、温度を60℃に保ち、10時間攪拌した後、反応液を500mlのヘキサンに落とし、生じた沈殿をろ別した。さらにもう一度再沈精製操作を行なうことにより目的とする樹脂8.76gを得た。回収したポリマーをGPC分析したところ、Mwが7200、分散度(Mw/Mn)が1.99であった。1H-NMR (DMSO-d6中)スペクトルでは、0.8-2.5(ブロード), 1.5、1.9、2.1、4.6、5.3 ppmにシグナルが観測された。
【0088】
実施例6
下記に示す構造の樹脂の合成
【化36】
Figure 0004282185
三角フラスコにモノマー[1-1](アクリレート)3.33g(13.4mmole)、モノマー[2-1](アクリレート)4.95g(22.3mmole)、モノマー[5-4](アクリレート)1.65g(8.3mmole)、および開始剤(和光純薬工業(株)製 V-65)0.96gを入れ、THF25gに溶解させてモノマー溶液とした。一方、還流管および3方コックを備えた100mlフラスコにTHFを15g張り込み、ここへ先に調製したモノマー溶液を送液ポンプを用いて、窒素雰囲気下、90分かけて導入した。送液終了後、温度を60℃に保ち、10時間攪拌した後、反応液を500mlのヘキサンに落とし、生じた沈殿をろ別した。さらにもう一度再沈精製操作を行なうことにより目的とする樹脂7.42gを得た。回収したポリマーをGPC分析したところ、Mwが7200、分散度(Mw/Mn)が1.99であった。1H-NMR (DMSO-d6中)スペクトルでは、0.8-2.5(ブロード)、1.5、1.9、2.1、4.6 ppmにシグナルが観測された。
【0089】
実施例7
下記に示す構造の樹脂の合成
【化37】
Figure 0004282185
三角フラスコにモノマー[1-1](メタクリレート)2.20g(8.4mmole)、モノマー[2-1](メタクリレート)7.88g(33.3mmole)、モノマー[5-15](メタクリレート)1.11g(4.2mmole)、および開始剤(和光純薬工業(株)製 V-65)1.11gを入れ、THF25gに溶解させてモノマー溶液とした。一方、還流管および3方コックを備えた100mlフラスコにTHFを15g張り込み、ここへ先に調製したモノマー溶液を送液ポンプを用い、窒素雰囲気下、90分かけて導入した。送液終了後、温度を60℃に保ち、10時間攪拌した後、反応液を500mlのヘキサンに落とし、生じた沈殿をろ別した。さらにもう一度再沈精製操作を行なうことにより目的とする樹脂8.62gを得た。回収したポリマーをGPC分析したところ、Mwが9400、分散度(Mw/Mn)が2.38であった。1H-NMR (DMSO-d6中)スペクトルでは、0.8-2.9(ブロード)、1.6、1.9、2.1、4.3、4.6 ppmにシグナルが観測された。
【0090】
実施例8
下記に示す構造の樹脂の合成
【化38】
Figure 0004282185
三角フラスコにモノマー[1-1](アクリレート)3.45g(13.9mmole)、モノマー[2-1](アクリレート)5.18g(23.2mmole)、モノマー[5-16](アクリレート)1.85g(9.3mmole)、および開始剤(和光純薬工業(株)製 V-65)1.08gを入れ、THF25gに溶解させてモノマー溶液とした。一方、還流管および3方コックを備えた100mlフラスコにTHFを15g張り込み、先に調製したモノマー溶液を送液ポンプを用いて、窒素雰囲気下、90分かけてモノマー溶液を反応系へ導入した。送液終了後、温度を60℃に保ち、10時間攪拌した後、反応液を500mlのヘキサンに落とし、生じた沈殿をろ別した。さらにもう一度再沈精製操作を行なうことにより目的とする樹脂8.23gを得た。回収したポリマーをGPC分析したところ、Mwが8800、分散度(Mw/Mn)が2.15であった。1H-NMR (DMSO-d6中)スペクトルでは、0.8-2.5(ブロード), 1.5、1.9、2.1、4.3、4.6 ppmにシグナルが観測された。
【0091】
実施例9
下記に示す構造の樹脂の合成
【化39】
Figure 0004282185
三角フラスコにモノマー[1-1](メタクリレート)2.23g(8.5mmole)、モノマー[2-1](メタクリレート)6.05g(24.6mmole)、モノマー[6-1](メタクリレート)1.57g(8.6mmole)、および開始剤(和光純薬工業(株)製 V-65)0.98gを入れ、THF25gに溶解させてモノマー溶液とした。一方、還流管および3方コックを備えた100mlフラスコにTHFを15g張り込み、先に調製したモノマー溶液を送液ポンプを用いて、窒素雰囲気下、90分かけてモノマー溶液を反応系へ導入した。送液終了後、温度を60℃に保ち、10時間攪拌した後、反応液を500mlのヘキサンに落とし、生じた沈殿をろ別した。さらにもう一度再沈精製操作を行なうことにより目的とする樹脂7.68gを得た。回収したポリマーをGPC分析したところ、Mwが8400、分散度(Mw/Mn)が2.38であった。1H-NMR (DMSO-d6中)スペクトルでは、0.8-2.5(ブロード)、1.5、1.9、2.1、3.6、3.9、4.6、5.9 ppmにシグナルが観測された。
【0092】
実施例10
下記に示す構造の樹脂の合成
【化40】
Figure 0004282185
三角フラスコにモノマー[1-2](アクリレート)5.10g(19.3mmole)、モノマー[2-1](アクリレート)4.33g(19.3mmole)、および開始剤(和光純薬工業(株)製 V-65)0.94gを入れ、THF25gに溶解させてモノマー溶液とした。一方、還流管および3方コックを備えた100mlフラスコにTHFを15g張り込み、先に調製したモノマー溶液を送液ポンプを用いて、窒素雰囲気下、90分かけてモノマー溶液を反応系へ導入した。送液終了後、温度を60℃に保ち、10時間攪拌した後、反応液を500mlのヘキサンに落とし、生じた沈殿をろ別した。さらにもう一度再沈精製操作を行なうことにより目的とする樹脂7.91gを得た。回収したポリマーをGPC分析したところ、Mwが8900、分散度(Mw/Mn)が2.28であった。1H-NMR (DMSO-d6中)スペクトルでは、0.8-2.4(ブロード)、1.6、1.9、2.1、4.6 ppmにシグナルが観測された。
【0093】
実施例11
下記に示す構造の樹脂の合成
【化41】
Figure 0004282185
三角フラスコにモノマー[1-2](メタクリレート)5.05g(18.2mmole)、モノマー[2-2](メタクリレート)4.58g(18.2mmole)、および開始剤(和光純薬工業(株)製 V-65)0.96gを入れ、THF25gに溶解させてモノマー溶液とした。一方、還流管および3方コックを備えた100mlフラスコにTHFを15g張り込み、先に調製したモノマー溶液を送液ポンプを用いて、窒素雰囲気下、90分かけてモノマー溶液を反応系へ導入した。送液終了後、温度を60℃に保ち、10時間攪拌した後、反応液を500mlのヘキサンに落とし、生じた沈殿をろ別した。さらにもう一度再沈精製操作を行なうことにより目的とする樹脂8.04gを得た。回収したポリマーをGPC分析したところ、Mwが8300、分散度(Mw/Mn)が2.18であった。1H-NMR (DMSO-d6中)スペクトルでは、0.8-2.5(ブロード)、1.6、1.9、2.1、4.6 ppmにシグナルが観測された。
【0094】
実施例12
下記に示す構造の樹脂の合成
【化42】
Figure 0004282185
三角フラスコにモノマー[1-2](メタクリレート)8.03g(28.9mmole)、モノマー[6-1](メタクリレート)2.28g(12.4mmole)、および開始剤(和光純薬工業(株)製 V-65)1.03gを入れ、THF25gに溶解させてモノマー溶液とした。一方、還流管および3方コックを備えた100mlフラスコにTHFを15g張り込み、先に調製したモノマー溶液を送液ポンプを用いて、窒素雰囲気下、90分かけてモノマー溶液を反応系へ導入した。送液終了後、温度を60℃に保ち、10時間攪拌した後、反応液を500mlのヘキサンに落とし、生じた沈殿をろ別した。さらにもう一度再沈精製操作を行なうことにより目的とする樹脂8.11gを得た。回収したポリマーをGPC分析したところ、Mwが8700、分散度(Mw/Mn)が2.31であった。1H-NMR (DMSO-d6中)スペクトルでは、0.8-2.5(ブロード)、1.5、1.9、2.1、4.6 ppmにシグナルが観測された。
【0095】
実施例13
下記に示す構造の樹脂の合成
【化43】
Figure 0004282185
三角フラスコにモノマー[1-2](メタクリレート)8.01g(28.8mmole)、モノマー[5-3](メタクリレート)1.43g(7.20mmole)、および開始剤(和光純薬工業(株)製 V-65)0.94gを入れ、THF25gに溶解させてモノマー溶液とした。一方、還流管および3方コックを備えた100mlフラスコにTHFを15g張り込み、先に調製したモノマー溶液を送液ポンプを用いて、窒素雰囲気下、90分かけてモノマー溶液を反応系へ導入した。送液終了後、温度を60℃に保ち、10時間攪拌した後、反応液を500mlのヘキサンに落とし、生じた沈殿をろ別した。さらにもう一度再沈精製操作を行なうことにより目的とする樹脂7.68gを得た。回収したポリマーをGPC分析したところ、Mwが8500、分散度(Mw/Mn)が2.21であった。1H-NMR (DMSO-d6中)スペクトルでは、0.8-2.5(ブロード)、1.5、1.9、2.1、4.6、5.3 ppmにシグナルが観測された。
【0096】
実施例14
下記に示す構造の樹脂の合成
【化44】
Figure 0004282185
三角フラスコにモノマー[1-2](アクリレート)8.50g(32.2mmole)、モノマー[5-4](アクリレート)1.51g(8.1mmole)、および開始剤(和光純薬工業(株)製 V-65)1.00gを入れ、THF25gに溶解させてモノマー溶液とした。一方、還流管および3方コックを備えた100mlフラスコにTHFを15g張り込み、先に調製したモノマー溶液を送液ポンプを用いて、窒素雰囲気下、90分かけてモノマー溶液を反応系へ導入した。送液終了後、温度を60℃に保ち、10時間攪拌した後、反応液を500mlのヘキサンに落とし、生じた沈殿をろ別した。さらにもう一度再沈精製操作を行なうことにより目的とする樹脂8.24gを得た。回収したポリマーをGPC分析したところ、Mwが8700、分散度(Mw/Mn)が2.38であった。1H-NMR (DMSO-d6中)スペクトルでは、0.8-2.5(ブロード)、1.5、1.9、2.1、4.6 ppmにシグナルが観測された。
【0097】
実施例15
下記に示す構造の樹脂の合成
【化45】
Figure 0004282185
三角フラスコにモノマー[1-2](メタクリレート)8.50g(30.8mmole)、モノマー[5-15](メタクリレート)1.50g(7.6mmole)、および開始剤(和光純薬工業(株)製 V-65)1.00gを入れ、THF25gに溶解させてモノマー溶液とした。一方、還流管および3方コックを備えた100mlフラスコにTHFを15g張り込み、先に調製したモノマー溶液を送液ポンプを用いて、窒素雰囲気下、90分かけてモノマー溶液を反応系へ導入した。送液終了後、温度を60℃に保ち、10時間攪拌した後、反応液を500mlのヘキサンに落とし、生じた沈殿をろ別した。さらにもう一度再沈精製操作を行なうことにより目的とする樹脂8.24gを得た。回収したポリマーをGPC分析したところ、Mwが8700、分散度(Mw/Mn)が2.38であった。1H-NMR (DMSO-d6中)スペクトルでは、0.8-2.5(ブロード)、1.5、1.9、2.1、4.3、4.6、5.3 ppmにシグナルが観測された。
【0098】
実施例16
下記に示す構造の樹脂の合成
【化46】
Figure 0004282185
三角フラスコにモノマー[1-2](メタクリレート)8.40g(30.2mmole)、モノマー[5-16](メタクリレート)1.60g(7.6mmole)、および開始剤(和光純薬工業(株)製 V-65)1.00gを入れ、THF25gに溶解させてモノマー溶液とした。一方、還流管および3方コックを備えた100mlフラスコにTHFを15g張り込み、先に調製したモノマー溶液を送液ポンプを用いて、窒素雰囲気下、90分かけてモノマー溶液を反応系へ導入した。送液終了後、温度を60℃に保ち、10時間攪拌した後、反応液を500mlのヘキサンに落とし、生じた沈殿をろ別した。さらにもう一度再沈精製操作を行なうことにより目的とする樹脂8.64gを得た。回収したポリマーをGPC分析したところ、Mwが8200、分散度(Mw/Mn)が2.29であった。1H-NMR (DMSO-d6中)スペクトルでは、0.8-2.5(ブロード)、1.6、1.9、2.1、4.3、4.6 ppmにシグナルが観測された。
【0099】
実施例17
下記に示す構造の樹脂の合成
【化47】
Figure 0004282185
三角フラスコにモノマー[1-2](メタクリレート)4.55g(16.4mmole)、モノマー[2-1](メタクリレート)3.86g(16.4mmole)、モノマー[5-3](メタクリレート)1.62g(8.2mmole)、および開始剤(和光純薬工業(株)製 V-65)1.01gを入れ、THF25gに溶解させてモノマー溶液とした。一方、還流管および3方コックを備えた100mlフラスコにTHFを15g張り込み、先に調製したモノマー溶液を送液ポンプを用いて、窒素雰囲気下、90分かけてモノマー溶液を反応系へ導入した。送液終了後、温度を60℃に保ち、10時間攪拌した後、反応液を500mlのヘキサンに落とし、生じた沈殿をろ別した。さらにもう一度再沈精製操作を行なうことにより目的とする樹脂8.18gを得た。回収したポリマーをGPC分析したところ、Mwが8100、分散度(Mw/Mn)が2.07であった。1H-NMR (DMSO-d6中)スペクトルでは、0.8-2.5(ブロード)、1.5、1.9、2.1、4.6、5.3 ppmにシグナルが観測された。
【0100】
実施例18
下記に示す構造の樹脂の合成
【化48】
Figure 0004282185
三角フラスコにモノマー[1-2](アクリレート)4.54g(17.2mmole)、モノマー[2-1](アクリレート)3.83g(17.2mmole)、モノマー[5-4](アクリレート)1.62g(8.6mmole)、および開始剤(和光純薬工業(株)製 V-65)1.00gを入れ、THF25gに溶解させてモノマー溶液とした。一方、還流管および3方コックを備えた100mlフラスコにTHFを15g張り込み、ここへ先に調製したモノマー溶液を送液ポンプを用いて、窒素雰囲気下、90分かけて導入した。送液終了後、温度を60℃に保ち、10時間攪拌した後、反応液を500mlのヘキサンに落とし、生じた沈殿をろ別した。さらにもう一度再沈精製操作を行なうことにより目的とする樹脂7.99gを得た。回収したポリマーをGPC分析したところ、Mwが8100、分散度(Mw/Mn)が2.07であった。1H-NMR (DMSO-d6中)スペクトルでは、0.8-2.5(ブロード)、1.6、1.9、2.1、4.6 ppmにシグナルが観測された。
【0101】
実施例19
下記に示す構造の樹脂の合成
【化49】
Figure 0004282185
三角フラスコにモノマー[1-2](メタクリレート)4.54g(16.4mmole)、モノマー[2-1](メタクリレート)3.83g(16.2mmole)、モノマー[5-15](メタクリレート)1.81g(8.2mmole)、および開始剤(和光純薬工業(株)製 V-65)1.02gを入れ、THF25gに溶解させてモノマー溶液とした。一方、還流管および3方コックを備えた100mlフラスコにTHFを15g張り込み、ここへ先に調製したモノマー溶液を送液ポンプを用い窒素雰囲気下、90分かけて導入した。送液終了後、温度を60℃に保ち、10時間攪拌した後、反応液を500mlのヘキサンに落とし、生じた沈殿をろ別した。さらにもう一度再沈精製操作を行なうことにより目的とする樹脂8.29gを得た。回収したポリマーをGPC分析したところ、Mwが8700、分散度(Mw/Mn)が2.02であった。1H-NMR (DMSO-d6中)スペクトルでは、0.8-2.5(ブロード)、1.5、1.9、2.1、4.3、5.3 ppmにシグナルが観測された。
【0102】
実施例20
下記に示す構造の樹脂の合成
【化50】
Figure 0004282185
三角フラスコにモノマー[1-2](アクリレート)4.76g(18.0mmole)、モノマー[2-1](アクリレート)4.04g(18.0mmole) 、モノマー[5-16](アクリレート)1.81g(9.0 mmole)、および開始剤(和光純薬工業(株)製 V-65)1.06gを入れ、THF25gに溶解させてモノマー溶液とした。一方、還流管および3方コックを備えた100mlフラスコにTHFを15g張り込み、ここへ先に調製したモノマー溶液を送液ポンプを用い窒素雰囲気下、90分かけて導入した。送液終了後、温度を60℃に保ち、10時間攪拌した後、反応液を500mlのヘキサンに落とし、生じた沈殿をろ別した。さらにもう一度再沈精製操作を行なうことにより目的とする樹脂7.99 gを得た。回収したポリマーをGPC分析したところ、Mwが8100、分散度(Mw/Mn)が2.07であった。1H-NMR (DMSO-d6中)スペクトルでは、0.8-2.5(ブロード)、1.6、1.9、2.1、4.6 ppmにシグナルが観測された。
【0103】
実施例21
下記に示す構造の樹脂の合成
【化51】
Figure 0004282185
三角フラスコにモノマー[1-2](メタクリレート)3.54g(12.7mmole)、モノマー[2-1](メタクリレート)6.01g(25.5mmole)、モノマー[6-1](メタクリレート)0.78g(8.2mmole)、および開始剤(和光純薬工業(株)製 V-65)1.03gを入れ、THF25gに溶解させてモノマー溶液とした。一方、還流管および3方コックを備えた100mlフラスコにTHFを15g張り込み、ここへ先に調製したモノマー溶液を送液ポンプを用い窒素雰囲気下、90分かけて導入した。送液終了後、温度を60℃に保ち、10時間攪拌した後、反応液を500mlのヘキサンに落とし、生じた沈殿をろ別した。さらにもう一度再沈精製操作を行なうことにより目的とする樹脂7.63gを得た。回収したポリマーをGPC分析したところ、Mwが8400、分散度(Mw/Mn)が2.28であった。1H-NMR (DMSO-d6中)スペクトルでは、0.8-2.5(ブロード)、1.5、1.9、2.1、3.6、3.9、4.6、5.9 ppmにシグナルが観測された。
【0104】
試験例
実施例で得られたポリマー100重量部とトリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート10重量部とを溶媒である乳酸エチルと混合し、ポリマー濃度17重量%のフォトレジスト用樹脂組成物を調製した。このフォトレジスト用樹脂組成物をシリコンウエハーにスピンコーティング法により塗布し、厚み1.0μmの感光層を形成した。ホットプレート上で温度100℃で150秒間プリベークした後、波長247nmのKrFエキシマレーザーを用い、マスクを介して、照射量30mJ/cm2で露光した後、100℃の温度で60秒間ポストベークした。次いで、0.3Mのテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液により60秒間現像し、純水でリンスしたところ、何れの場合も、0.25μmのライン・アンド・スペースパターンが得られた。

Claims (6)

  1. 下記式(I)
    Figure 0004282185
    式中、R1は水素原子又はメチル基示し、R2及びR3は、同一又は異なって、水素原子又はヒドロキシル基を示す)
    で表される少なくとも1種のモノマー単位を含む高分子化合物であり、(i)式(I)のうちR2及びR3が水素原子であるモノマー単位と、式(I)のうちR2及びR3の少なくとも1つがヒドロキシル基であるモノマー単位とを含む高分子化合物であるか、又は(ii)式(I)のモノマー単位と、下記式(IIa)、(Va)、(Vb)及び(VI)
    Figure 0004282185
    (式中、R 1 は水素原子又はメチル基を示し、R 4 及びR 5 は、同一又は異なって、水素原子、ヒドロキシル基、オキソ基、カルボキシル基又は−COOR 6 基を示し、R 6 はt−ブチル基、2−テトラヒドロフラニル基、2−テトラヒドロピラニル基又は2−オキセパニル基を示す。但し、R 4 及びR 5 は同時に水素原子であることはない。R 13 、R 14 、R 15 、R 16 、R 17 、R 18 、R 19 及びR 20 は、同一又は異なって、水素原子又はメチル基を示す。nは1〜3の整数を示す)
    から選択された少なくとも1種のモノマー単位を含む高分子化合物であって、さらに、下記式(IIb)
    Figure 0004282185
    (式中、R 1 は水素原子又はメチル基を示し、R 7 及びR 8 は、同一又は異なって、水素原子、ヒドロキシル基又はオキソ基を示す)
    で表されるモノマー単位を含む高分子化合物。
  2. さらに、下記式(III)
    Figure 0004282185
    (式中、R1及びR9は、同一又は異なって、水素原子又はメチル基を示す)
    で表されるモノマー単位、下記式(IV)
    Figure 0004282185
    (式中、R10はトリシクロ[5.2.1.02,6]デシル基、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル基、ノルボルニル基、イソボルニル基又は2−ノルボルニルメチル基を示し、R11はR10の置換基であり、水素原子、ヒドロキシル基、ヒドロキシメチル基、カルボキシル基又は−COOR12基を示し、R12はt−ブチル基、2−テトラヒドロフラニル基、2−テトラヒドロピラニル基又は2−オキセパニル基を示す。R1は前記に同じ)
    で表されるモノマー単位、及び下記式(VII)
    Figure 0004282185
    (式中、R1は前記に同じ)
    で表されるモノマー単位から選択された少なくとも1種のモノマー単位を含む請求項記載の高分子化合物。
  3. アダマンタン骨格を有するモノマー単位の総含有量がポリマーを構成する全モノマー単位の50〜100重量%である請求項1又は2記載の高分子化合物。
  4. アダマンタン骨格を有するモノマー単位の総含有量がポリマーを構成する全モノマー単位の70〜100重量%である請求項1又は2記載の高分子化合物。
  5. フォトレジスト用樹脂として用いられる請求項1〜4の何れかの項に記載の高分子化合物。
  6. 請求項1〜4の何れかの項に記載の高分子化合物と光酸発生剤とを含むフォトレジスト用樹脂組成物。
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