JP2010126667A - アセタール化合物、その製造方法、高分子化合物、レジスト材料及びパターン形成方法 - Google Patents
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Abstract
(R1は水素原子、メチル基、又はトリフルオロメチル基を示す。R2は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状の一価の炭化水素基を示す。R3、R4は、それぞれ独立に水素原子、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状の一価の炭化水素基を示す。R2とR3は互いに結合してこれらが結合する炭素原子と共に脂肪族炭化水素環を形成してもよい。X1は単結合又は炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状の二価の炭化水素基を示す。)
【効果】本発明のレジスト材料、特に化学増幅ポジ型レジスト材料は、微細加工技術、特にArFリソグラフィー技術において極めて高い解像性を有し、精密な微細加工に極めて有用である。
【選択図】なし
Description
酸脱離性保護基の例としては、tert−ブトキシカルボニル(特許文献1:特公平2−27660号公報)、tert−ブチル(特許文献2:特開昭62−115440号公報、非特許文献1:J.Photopolym.Sci.Technol.7[3],507(1994))、2−テトラヒドロピラニル(特許文献3:特開平2−80515号公報、特許文献4:特開平5−88367号公報)、1−エトキシエチル(特許文献5:特開平2−19847号公報、特許文献6:特開平4−215661号公報)、アダマンタン骨格含有アルキル基(特許文献7:特開平9−73173号公報、特許文献8:特開平15−64134号公報)等が挙げられる。しかしながら、パターンルールのより一層の微細化が求められるなか、これらの酸脱離性保護基のいずれもが満足な性能を発揮しているとは言えない。
また、このアセタール化合物から得られた高分子化合物をベース樹脂として用いたレジスト材料が極めて高い解像性能を有し、精密な微細加工に極めて有用であることを知見するに至った。
請求項1:
下記一般式(1)で示されるアセタール化合物。
請求項2:
下記一般式(2)で示されるアダマンタン化合物と下記一般式(3)で示されるアルケニル化合物とのエーテル化により、下記一般式(4)で示されるアリルエーテル化合物を得た後、二重結合を異性化することを特徴とする下記一般式(5)で示されるビニルエーテル化合物の製造方法。
請求項3:
請求項2記載の一般式(5)で示されるビニルエーテル化合物にハロゲン化水素を付加させ、下記一般式(6)で示されるハロゲン化アルキルエーテル化合物を得た後、下記一般式(7)で示される対応するカルボン酸塩を用い、エステル化することを特徴とする請求項1記載の一般式(1)で示されるアセタール化合物の製造方法。
請求項4:
下記一般式(8)で示される繰り返し単位を含有することを特徴とする高分子化合物。
請求項5:
更に、下記一般式(9)〜(12)で表される繰り返し単位をいずれか1種以上含有することを特徴とする請求項4記載の高分子化合物。
請求項6:
請求項4又は5記載の高分子化合物をベース樹脂として含有することを特徴とするレジスト材料。
請求項7:
請求項6に記載のレジスト材料を基板上に塗布する工程と、加熱処理後フォトマスクを介して高エネルギー線もしくは電子線で露光する工程と、加熱処理した後、現像液を用いて現像する工程とを含むことを特徴とするパターン形成方法。
請求項8:
請求項6に記載のレジスト材料を基板上に塗布する工程と、加熱処理後フォトマスクを介して高エネルギー線もしくは電子線で露光する工程と、加熱処理した後、現像液を用いて現像する工程とを含むパターン形成工程において、前記露光を屈折率1.0以上の高屈折率液体をレジスト塗布膜と投影レンズとの間に介在させて液浸露光にて行うことを特徴とするパターン形成方法。
請求項9:
請求項6に記載のレジスト材料を基板上に塗布する工程と、加熱処理後フォトマスクを介して高エネルギー線もしくは電子線で露光する工程と、加熱処理した後、現像液を用いて現像する工程とを含むパターン形成工程において、レジスト塗布膜の上に更に保護膜を塗布し、露光を屈折率1.0以上の高屈折率液体を該保護膜と投影レンズとの間に介在させて液浸露光にて行うことを特徴とするパターン形成方法。
R2とR3とが結合してこれらが結合する炭素原子と共に形成する脂肪族炭化水素環としては、炭素数3〜20、特に4〜15のものが好ましく、具体的にはシクロプロパン、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン、ビシクロ[2.2.2]オクタン、ビシクロ[3.3.1]ノナン、ビシクロ[4.4.0]デカン、アダマンタン等が挙げられる。
X1の炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状の二価の炭化水素基として具体的には、メチレン、エチレン、プロパン−1,1−ジイル、プロパン−1,2−ジイル、プロパン−1,3−ジイル、ブタン−1,1−ジイル、ブタン−1,2−ジイル、ブタン−1,3−ジイル、ブタン−1,4−ジイル等を例示できる。
第一工程はアダマンタン化合物(2)及びアルケニル化合物(3)のエーテル化によりアリルエーテル化合物(4)を得る段階である。
エーテル化の第一の方法として、アダマンタン化合物(2)とアルケニル化合物(3)とを塩基処理することによりエーテル化させる方法を例示できる。
用いられる塩基として、具体的にはナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、リチウムメトキシド、リチウムエトキシド、リチウムtert−ブトキシド、カリウムtert−ブトキシドなどのアルコキシド類、ピリジン、トリエチルアミン、N,N−ジメチルアニリン、4−ジメチルアミノピリジンなどの有機アミン類、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウム、水酸化バリウム、水酸化テトラ−n−ブチルアンモニウムなどの無機水酸化物類、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸リチウム、炭酸カリウムなどの無機炭酸塩類、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、リチウムメトキシド、リチウムエトキシド、リチウムtert−ブトキシド、カリウムtert−ブトキシドなどのアルコキシド類、ボラン、アルキルボラン、水素化ナトリウム、水素化リチウム、水素化カリウム、水素化カルシウムなどの金属水素化物、トリチルリチウム、トリチルナトリウム、トリチルカリウム、メチルリチウム、フェニルリチウム、sec−ブチルリチウム、tert−ブチルリチウム、メチルマグネシウムクロリド、エチルマグネシウムクロリド、エチルマグネシウムブロマイドなどのアルキル金属化合物類、ナトリウムアミド、カリウムアミド、リチウムジイソプロピルアミド、カリウムジイソプロピルアミド、リチウムジシクロヘキシルアミド、カリウムジシクロヘキシルアミド、リチウム2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、リチウムビストリメチルシリルアミド、ナトリウムビストリメチルシリルアミド、カリウムビストリメチルシリルアミド、リチウムイソプロピルシクロヘキシルアミド、ブロモマグネシウムジイソプロピルアミドなどの金属アミド類、を例示できる。使用する塩基の量はアダマンタン化合物(2)1モルに対して0.9〜10モル、特に1.0〜3.0モルの使用が好ましい。
この脱水反応は、酸又はその塩類、又は、リン試薬を用いるとよい結果が得られる。
用いる酸の例として塩酸、臭化水素酸、硫酸、硝酸、過塩素酸、リン酸などの無機酸類又はそれらの塩類、ギ酸、酢酸、シュウ酸、安息香酸、p−トルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸などの有機酸又はそれらの塩類、陽イオン交換樹脂などを例示できる。この場合、使用する酸はアダマンタン化合物(2)1モルに対して0.01〜10モル、特に0.01〜0.5モルの触媒量の使用が好ましい。反応の進行に伴い生じる水を除去するためにn−ヘキサン、n−ヘプタン、ベンゼン、トルエン、キシレン、クメンなどの炭化水素類を用いて共沸により積極的に水を系外に除き、反応を加速させることもできる。また、減圧下に反応を実施してもよい。
異性化の方法として、公知の方法を用いることができるが、例えば、無溶媒又はジメチルスルホキシド(DMSO)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)等の非プロトン性極性溶媒中で、第一工程で述べた塩基を用いる方法や、ロジウム、ルテニウム、イリジウムなどの遷移金属触媒を用いる方法などが挙げられる。このうち、釜収率やコスト面で、溶媒としてはDMSO、塩基としてはカリウムtert−ブトキシドを用いるのが好ましい。
第一工程はビニルエーテル化合物(5)へのハロゲン化水素の付加反応によりハロゲン化アルキルエーテル化合物(6)を得る段階である。
T3のハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子を例示できる。このうち取り扱いの容易さから、塩素原子が最も好ましい。
溶媒として無溶媒又はテトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジ−n−ブチルエーテル、1,4−ジオキサン等のエーテル類、n−ヘキサン、n−ヘプタン、ベンゼン、トルエン、キシレン、クメン等の炭化水素類、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)等の非プロトン性極性溶媒類、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素等の塩素系有機溶媒を反応条件により選択して単独又は混合して用いることができる。
反応温度、時間は条件により種々異なるが、例えば、T3が塩素原子の場合は、反応温度は−30℃〜80℃、望ましくは−10℃〜40℃が迅速な反応完結のために好ましい。反応時間はガスクロマトグラフィー(GC)やシリカゲル薄層クロマトグラフィー(TLC)で反応を追跡して反応を完結させることが収率の点で望ましいが、通常0.1〜10時間程度である。反応混合物から必要があれば蒸留、クロマトグラフィー、再結晶などの常法に従って精製することもできるが、通常の場合、次工程の原料として十分な純度を有するので粗生成物のまま次の工程へ進むことができる。
第二工程はハロゲン化アルキルエーテル化合物(6)と対応するカルボン酸塩(7)を用いたエステル化反応によりアセタール化合物(1)を得る段階である。
反応は、常法に従って行うことができる。カルボン酸塩(7)としては、各種カルボン酸金属塩などの市販のカルボン酸塩化合物をそのまま用いてもよいし、メタクリル酸、アクリル酸等の対応するカルボン酸と塩基より反応系内でカルボン酸塩化合物を調製して用いてもよい。カルボン酸塩(7)の使用量は、原料であるハロゲン化アルキルエーテル化合物(6)1モルに対し0.5〜10モル、特に1.0〜3.0モルとすることが好ましい。0.5モル未満の使用では原料が大量に残存するため収率が大幅に低下する場合があり、10モルを超える使用では使用原料費の増加、釜収率の低下などによりコスト面で不利となる場合がある。対応するカルボン酸と塩基より反応系内でカルボン酸塩化合物を調製する場合に用いることができる塩基としては、例えば、アンモニア、トリエチルアミン、ピリジン、ルチジン、コリジン、N,N−ジメチルアニリンなどのアミン類;水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化テトラメチルアンモニウムなどの水酸化物類;炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウムなどの炭酸塩類;ナトリウムなどの金属類;水素化ナトリウムなどの金属水素化物;ナトリウムメトキシド、カリウムtert−ブトキシドなどの金属アルコキシド類;ブチルリチウム、臭化エチルマグネシウムなどの有機金属類;リチウムジイソプロピルアミドなどの金属アミド類から選択して単独あるいは2種類以上を混合して用いることができる。塩基の使用量は、対応するカルボン酸1モルに対し0.2〜10モル、特に0.5〜2.0モルとすることが好ましい。0.2モル未満の使用では大量のカルボン酸が無駄になるためコスト面で不利になる場合があり、10モルを超える使用では副反応の増加により収率が大幅に低下する場合がある。
反応温度は−70℃から使用する溶媒の沸点程度が好ましく、反応条件により適切な反応温度を選べるが、通常0℃〜30℃が特に好ましい。反応温度が高くなると副反応が顕著になる場合があるため、現実的速度で反応が進行する範囲のなるべく低温で反応を行うことが高収率を達成するために重要である。上記反応の反応時間は収率向上のため薄層クロマトグラフィー、ガスクロマトグラフィーなどにより反応の進行を追跡して決定することが好ましいが、通常30分〜40時間程度である。反応混合物から通常の水系後処理(aqueous work−up)によりアセタール化合物(1)を得ることができ、必要があれば蒸留、再結晶、クロマトグラフィー等の常法に従って精製することができる。
本発明のアセタール化合物(1)合成の別法としては、酸触媒の存在下、対応するカルボン酸とビニルエーテル化合物(5)との付加反応を挙げることができる。
反応は公知の方法により容易に進行するが、無溶媒又はトルエン、ヘキサン等の溶媒中、ビニルエーテル化合物(5)及びメタクリル酸、アクリル酸等の対応するカルボン酸を酸触媒の存在下、反応温度0〜50℃、必要に応じて生じる水を系外に除くなどして行うのがよい。用いる酸触媒としては例えば、塩酸、硫酸、硝酸、過塩素酸などの無機酸類、p−トルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸などの有機酸を挙げることができる。
一般的に、メタクリル酸三級エステルの酸脱離反応は、下記スキーム1に示すようにE2脱離反応により進行し、オレフィンとメタクリル酸を与える。円滑な反応進行には、メタクリロイル基に対して、二面角が180℃となる(trans anti−parallel位の)水素原子(=Ha)が必要となる。
一般式(1)で示されるアセタール化合物から得られる繰り返し単位として、具体的には下記一般式(8)を挙げることができる。
(II)上記式(9)〜(12)で示される構成単位の1種又は2種以上を0モル%以上100モル%未満、好ましくは1〜95モル%、より好ましくは20〜90モル%、更に好ましくは30〜90モル%、特に50〜90モル%含有し、必要に応じ、
(III)その他の単量体に基づく構成単位の1種又は2種以上を0〜80モル%、好ましくは0〜70モル%、より好ましくは0〜50モル%含有することができる。
本発明の高分子化合物を製造する共重合反応は種々例示することができるが、好ましくはラジカル重合、アニオン重合又は配位重合である。
共重合に用いる第1の単量体である本発明の単量体(1)及び第2以降の単量体は、オリゴマーや高分子量体の含量が10%以下、好ましくは3%以下、更に好ましくは1%以下であるものを用いることが好ましい。
(A)上記高分子化合物を含むベース樹脂、
(B)酸発生剤、
(C)有機溶剤
必要により、
(D)クエンチャー(含窒素有機化合物)、
(E)界面活性剤
を含有するものが好ましい。
ここで強酸を発生する光酸発生剤がオニウム塩である場合には上記のように高エネルギー線照射により生じた強酸が弱酸に交換することはできるが、高エネルギー線照射により生じた弱酸は未反応の強酸を発生するオニウム塩と衝突して塩交換を行うことはできない。これらはオニウムカチオンがより強酸のアニオンとイオン対を形成し易いとの現象に起因する。
N(X)n(Y)3-n (B)−1
(上記式中、n=1、2又は3である。側鎖Xは同一でも異なっていてもよく、下記一般式(X1)〜(X3)
R303は単結合、又は炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状のアルキレン基であり、R306は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、ヒドロキシ基、エーテル基、エステル基、ラクトン環を1あるいは複数含んでいてもよい。
これらの中で好ましく用いられるのは、1,4−ブチレン又は2,2−ジメチル−1,3−プロピレンである。
R203は、水素原子、又は炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状のアルキル基又はアルケニル基、あるいは−(R207)hCOOH(式中、R207は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。)を示し、例えば、R201、R202と同様なもの、あるいは−COOH、−CH2COOHが挙げられる。
R204は、−(CH2)i−(i=2〜10)、炭素数6〜10のアリーレン基、カルボニル基、スルホニル基、酸素原子又は硫黄原子を示し、例えば、エチレン基、フェニレン基、カルボニル基、スルホニル基、酸素原子、硫黄原子等が挙げられる。
R205は、炭素数1〜10のアルキレン基、炭素数6〜10のアリーレン基、カルボニル基、スルホニル基、酸素原子又は硫黄原子を示し、例えば、メチレン基、あるいはR204と同様なものが挙げられる。
R206は、水素原子、炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状のアルキル基、アルケニル基、又はそれぞれの水素原子の少なくとも1つが水酸基で置換されたフェニル基又はナフチル基を示し、例えば、水素原子、メチル基、エチル基、ブチル基、プロピル基、エチニル基、シクロヘキシル基、それぞれの水素原子の少なくとも1つが水酸基で置換されたフェニル基、ナフチル基等が挙げられる。
R208は、水素原子又は水酸基を示す。
[I群]
下記一般式(A1)〜(A10)で示される化合物のフェノール性水酸基の水素原子の一部又は全部を−R401−COOH(R401は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキレン基)により置換してなり、かつ分子中のフェノール性水酸基(C)と≡C−COOHで示される基(D)とのモル比率がC/(C+D)=0.1〜1.0である化合物。
[II群]
下記一般式(A11)〜(A15)で示される化合物。
R405は−(CH2)i−(i=2〜10)、炭素数6〜10のアリーレン基、カルボニル基、スルホニル基、酸素原子又は硫黄原子を示す。
R406は炭素数1〜10のアルキレン基、炭素数6〜10のアリーレン基、カルボニル基、スルホニル基、酸素原子又は硫黄原子を示す。
R407は水素原子又は炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状のアルキル基、アルケニル基、それぞれ水酸基で置換されたフェニル基又はナフチル基を示す。
R408は水素原子又はメチル基を示す。
R409は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。
R410は水素原子又は炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状のアルキル基又はアルケニル基又は−R411−COOH基(式中、R411は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。)を示す。
R412は水素原子又は水酸基を示す。
s5、t5は、s5≧0、t5≧0で、s5+t5=5を満足する数である。
u1は、1≦u1≦4を満足する数であり、h1は、0≦h1≦4を満足する数である。
κは式(A6)の化合物を重量平均分子量1,000〜5,000とする数である。
λは式(A7)の化合物を重量平均分子量1,000〜10,000とする数である。
本発明のアセタール化合物を以下に示す処方で合成した。
[実施例1−1]モノマー1の合成
60%水素化ナトリウム111.6gをテトラヒドロフラン700mlに分散させた。50℃以下にて、2−アダマンタノール404.5g及びテトラヒドロフラン700mlの混合物を滴下した。50℃にて4時間撹拌を続け、ナトリウムアルコキサイドの調製を行った。ヨウ化ナトリウム19.9gを加えた後、60℃以下にてβ−メタリルクロリド336.8gを加え、60℃にて8時間撹拌を続けた。水500mlを加えて反応を停止し、通常の後処理操作を行った。蒸留により精製を行い、目的物537gを得た(収率98%)。
沸点:72℃/29Pa。
IR(NaCl):ν=3074、2904、2852、2672、1652、1450、1361、1106、1079、1043、896cm-1。
1H−NMR(600MHz in CDCL3):δ=1.46(2H、d様)、1.63(2H、d)、1.69(2H、s)、1.75(3H、s)、1.76−1.85(4H、m)、2.01(2H、s様)、2.07(2H、d)、3.43(1H、t)、3.88(2H、s)、4.85(1H、m)、4.99(1H、m)ppm。
[実施例1−1−1]で得た2−アダマンチル−2−メチル−2−プロペニルエーテル539.8gとtert−ブトキシカリウム27.0gをジメチルスルホキシド432gに混合した。60℃にて3時間撹拌を続け、水400mlを加え、通常の後処理操作を行った。蒸留により精製を行い、目的物530gを得た(収率98%)。
沸点:76℃/30Pa。
IR(NaCl):ν=2906、2852、1689、1467、1450、1382、1332、1272、1182、1160、1101、1085、1054、1012、962、936cm-1。
1H−NMR(600MHz in CDCL3):δ=1.48(2H、d様)、1.54(3H、d様)、1.63−1.68(5H、m)、1.71(2H、s)、1.78−1.86(4H、m)、1.98(2H、s様)、2.07(2H、d)、3.68(1H、t)、5.81(1H、m)ppm。
[実施例1−1−2]で得た2−アダマンチル−2−メチル−1−プロペニルエーテル104g、ヘキサン1,000gの混合物に、塩化水素ガスを氷冷下にて30分導入した。塩化水素ガスの導入を停止後、窒素ガスを氷冷下で2時間導入し、系内に残留している塩化水素を除去することで、モノマー1の前駆体となる2−アダマンチル−1−クロロ−2−メチルプロピルエーテルを調製した。続いてこの反応系内にメタクリル酸86.1g、トリエチルアミン111g、2,2’−メチレンビス(6−t−ブチル−p−クレゾール)0.1gを加え、室温で4時間撹拌した。その後水1,000gを加えて反応を停止し、有機層を回収した。回収した有機層を水、重曹水、飽和食塩水の順で洗浄後、濃縮した。蒸留により精製を行い、目的物126gを得た(収率86%)。
沸点:98−100℃/15Pa。
IR(NaCl):ν=2964、2906、2854、1716、1637、1471、1450、1382、1365、1319、1295、1176、1143、1099、1006、985、962、937、908、898cm-1。
1H−NMR(600MHz in DMSO−d6):δ=0.89(3H、d)、0.92(3H、d)、1.41−1.47(2H、m)、1.56−1.59(2H、m)、1.65(1H、s様)、1.72−1.76(3H、m)、1.78−1.81(2H、m)、1.87(3H、t)、1.88−2.00(3H、m)、3.64(1H、t)、5.68−5.70(1H、m)、5.74(1H、d)、6.04(1H、d様)ppm。
13C−NMR(150MHz in DMSO−d6):δ=16.49、16.89、17.85、26.46、26.69、30.74、30.90、31.05、32.46、32.72、35.67、35.93、36.00、36.83、79.90、99.68、125.93、135.87、166.30ppm。
メタクリル酸の代わりにアクリル酸を使用した以外は[実施例1−1−1]〜[実施例1−1−3]と同様な方法でアクリル酸=1−(2−アダマンチルオキシ)−2−メチルプロピルを得た(四工程収率77%)。
メタクリル酸の代わりに2−(トリフルオロメチル)アクリル酸を使用した以外は[実施例1−1−1]〜[実施例1−1−3]と同様な方法で2−(トリフルオロメチル)アクリル酸=1−(2−アダマンチルオキシ)−2−メチルプロピルを得た(四工程収率66%)。
[実施例1−4]モノマー4の合成
[実施例1−4−1](1−アダマンチル)メチル−2−メチル−2−プロペニルエーテルの合成
2−アダマンタノールの代わりに1−アダマンタンメタノールを使用した以外は[実施例1−1−1]と同様な方法で目的物を得た(収率97%)。
沸点:75℃/26Pa。
IR(NaCl):ν=3074、2971、2902、2848、2678、2658、1656、1450、1371、1362、1348、1316、1291、1249、1188、1156、1092、1057、1014、997、937、897、813cm-1。
1H−NMR(600MHz in CDCl3):δ=1.54−1.55(6H、m)、1.63−1.66(3H、m)、1.70−1.72(6H、m)、1.95(3H、m)、2.94(2H、s)、3.83(2H、s)、4.85(1H、d)、4.93(1H、m)ppm。
13C−NMR(150MHz in CDCl3):δ=19.33、28.31、33.96、37.24、39.76、75.21、80.99、111.45、142.83ppm。
GC−MS(EI):(m/z)+=29、41、55、67、79、93、107、121、135、149、165、177、189、202、220(M+)。
2−アダマンチル−2−メチル−2−プロペニルエーテルの代わりに(1−アダマンチル)メチル−2−メチル−2−プロペニルエーテルを使用した以外は[実施例1−1−2]と同様な方法で目的物を得た(収率97%)。
沸点:74℃/24Pa。
IR(NaCl):ν=2903、2849、2735、2675、1692、1452、1373、1344、1317、1291、1261、1225、1192、1165、1107、1049、1025、988、824cm-1。
1H−NMR(600MHz in CDCl3):δ=1.51−1.52(3H、m)、1.54−1.53(6H、m)、1.61(3H,m)、1.63−1.1.66(3H、m)、1.70−1.72(3H、m)、1.96(3H、m)、5.77(1H、m)ppm。
13C−NMR(150MHz in CDCl3):δ=14.93、19.42、28.21、34.29、37.19、39.47、82.64、109.08、141.42ppm。
GC−MS(EI):(m/z)+=29、41、55、67、79、93、107、121、135、149、165、177、189、203、220(M+)。
2−アダマンチル−2−メチル−1−プロペニルエーテルの代わりに(1−アダマンチル)メチル−2−メチル−1−プロペニルエーテルを使用した以外は[実施例1−1−3]と同様な方法で目的物を得た(収率91%)。
沸点:97−100℃/13Pa。
IR(NaCl):ν=2964、2904、2849、1719、1638、1451、1366、1320、1292、1261、1176、1093、1007、990、936、908、812cm-1。
1H−NMR(600MHz in DMSO−d6):δ=0.87(3H、d)、0.90(3H、d)、1.44−1.49(6H、m)、1.57−1.59(3H、m)、1.65−1.67(3H、m)、1.90−1.91(3H、m)、3.00(1H、d)、3.13(1H、d)、5.55(1H、d)、5.70(1H、m)、6.06(1H、m)ppm。
13C−NMR(150MHz in DMSO−d6):δ=16.58、16.84、17.86、27.46、32.19、33.39、36.57、38.89、79.17、101.64、126.04、135.76、166.34ppm。
GC−MS(EI):(m/z)+=25、41、69、93、121、149、177、193、220、245、263、288、306(M+)。
2−アダマンタノールの代わりに1−アダマンタンメタノールを、メタクリル酸の代わりにアクリル酸を使用した以外は[実施例1−1−1]〜[実施例1−1−3]と同様な方法でアクリル酸=1−[(1−アダマンチル)メトキシ]−2−メチルプロピルを得た(四工程収率78%)。
2−アダマンタノールの代わりに1−アダマンタンメタノールを、メタクリル酸の代わりに2−(トリフルオロメチル)アクリル酸を使用した以外は[実施例1−1−1]〜[実施例1−1−3]と同様な方法で2−(トリフルオロメチル)アクリル酸=1−[(1−アダマンチル)メトキシ]−2−メチルプロピルを得た(四工程収率67%)。
[実施例1−7−1]1−アダマンチル−2−メチル−2−プロペニルエーテルの合成
2−アダマンタノールの代わりに1−アダマンタノールを使用した以外は[実施例1−1−1]と同様な方法で目的物を得た(収率96%)。
沸点:68℃/16Pa。
IR(NaCl):ν=3074、2908、2852、1654、1452、1369、1353、1315、1305、1184、1120、1105、1089、1049、894cm-1。
1H−NMR(600MHz in CDCL3):δ=1.58−1.65(6H、m)、1.72(3H、s)、1.76(6H、d様)、2.13(2H、s)、3.84(2H、s)、4.82(1H、m)、4.98(1H、m)ppm。
2−アダマンチル−2−メチル−2−プロペニルエーテルの代わりに1−アダマンチル−2−メチル−2−プロペニルエーテルを使用した以外は[実施例1−1−2]と同様な方法で目的物を得た(収率97%)。
沸点:72℃/25Pa。
IR(NaCl):ν=2908、2852、1685、1452、1378、1367、1353、1317、1305、1272、1186、1153、1103、1076、973、937、919cm-1。
1H−NMR(600MHz in CDCL3):δ=1.55(3H、m)、1.57−1.66(9H、m)、1.77(6H、d)、2.14(3H、s)、6.07(1H、sept)ppm。
2−アダマンチル−2−メチル−1−プロペニルエーテルの代わりに1−アダマンチル−2−メチル−1−プロペニルエーテルを使用した以外は[実施例1−1−3]と同様な方法で目的物を得た(収率91%)。
沸点:106℃/11Pa。
IR(NaCl):ν=2963、2909、2853、1712、1637、1471、1453、1394、1365、1355、1321、1295、1177、1141、1104、1083、1005、962、936、898、858、812、667cm-1。
1H−NMR(600MHz in DMSO−d6):δ=0.81(3H、d)、0.86(3H、d)、1.51−1.61(9H、m)、1.71−1.73(3H、m)、1.80(1H、m)1.86(3H、s)、2.07(3H、s)、5.66−5.67(1H、m)、5.92(1H、d)、6.01−6.02(1H、m)ppm。
13C−NMR(150MHz in DMSO−d6):δ=16.28、17.05、17.85、29.87、32.79、35.55、41.60、73.79、94.97、125.71、136.20、165.74ppm。
2−アダマンタノールの代わりに1−アダマンタノールを、メタクリル酸の代わりにアクリル酸を使用した以外は[実施例1−1−1]〜[実施例1−1−3]と同様な方法でアクリル酸=1−(1−アダマンチルオキシ)−2−メチルプロピルを得た(四工程収率74%)。
2−アダマンタノールの代わりに1−アダマンタノールを、メタクリル酸の代わりに2−(トリフルオロメチル)アクリル酸を使用した以外は[実施例1−1−1]〜[実施例1−1−3]と同様な方法で2−(トリフルオロメチル)アクリル酸=1−(1−アダマンチルオキシ)−2−メチルプロピルを得た(四工程収率63%)。
2−アダマンタノールの代わりに2−アダマンタンメタノールを使用した以外は[実施例1−1−1]〜[実施例1−1−3]と同様な方法でメタクリル酸=1−[(2−アダマンチル)メトキシ]−2−メチルプロピルを得た(四工程収率75%)。
2−アダマンタノールの代わりに2−アダマンチルエタノールを使用した以外は[実施例1−1−1]〜[実施例1−1−3]と同様な方法でメタクリル酸=1−[(2−アダマンチル)エトキシ]−2−メチルプロピルを得た(四工程収率76%)。
2−アダマンタノールの代わりに1−アダマンチルエタノールを使用した以外は[実施例1−1−1]〜[実施例1−1−3]と同様な方法でメタクリル酸=1−[(1−アダマンチル)エトキシ]−2−メチルプロピルを得た(四工程収率75%)。
[実施例2−1]ポリマー1の合成
窒素雰囲気下、メタクリル酸=1−(2−アダマンチルオキシ)−2−メチルプロピル(モノマー1)28.3gとメタクリル酸4,8−ジオキサトリシクロ[4.2.1.03,7]ノナン−5−オン−2−イル21.7gと2,2’−アゾビスイソ酪酸ジメチル2.23gをメチルエチルケトン80.0gに溶解させ溶液を調製した。その溶液を窒素雰囲気下80℃で撹拌したメチルエチルケトン36.6gに4時間かけて滴下した。滴下終了後80℃を保ったまま2時間撹拌し、室温まで冷却した後、重合液を500gのn−ヘキサンに滴下した。析出した固形物を濾別し、50℃で16時間真空乾燥して、下記式ポリマー1で示される白色粉末固体状の高分子化合物が得られた。収量は45.5g、収率は91%であった。なお、Mwはポリスチレン換算でのGPCを用いて測定した重量平均分子量を表す。
各単量体の種類、配合比を変えた以外は、上記[実施例2−1]と同様の手順により、表1に示した樹脂を製造した。表1中、各単位の構造を表2〜5に示す。なお、導入比はモル比である。
[実施例3−1〜28、比較例2−1〜4]
上記で製造した本発明の樹脂(ポリマー1〜28)及び比較例用の樹脂(ポリマー29〜32)をベース樹脂として用い、酸発生剤、塩基性化合物、及び溶剤を表6に示す組成で添加し、混合溶解後にそれらをテフロン(登録商標)製フィルター(孔径0.2μm)で濾過し、本発明のレジスト材料(R−01〜28)及び比較例用のレジスト材料(R−29〜32)とした。なお、溶剤はすべて界面活性剤としてKH−20(旭硝子(株)製)を0.01質量%含むものを用いた。
PAG−1 :トリフェニルスルホニウム 2−(アダマンタン−1−カルボニルオキシ
)−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロパン−1−スルホネート
Base−1:2−[2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ]酢酸 2−モルホリノエ
チル
PGMEA :プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
CyHO :シクロヘキサノン
[実施例4−1〜28、比較例3−1〜4]
本発明のレジスト材料(R−01〜28)及び比較用のレジスト材料(R−29〜32)を、反射防止膜(日産化学工業(株)製、ARC29A、78nm)を塗布したシリコンウエハー上へ回転塗布し、100℃、60秒間の熱処理を施して、厚さ120nmのレジスト膜を形成した。これをArFエキシマレーザーステッパー((株)ニコン製、NA=0.85)を用いて露光し、60秒間の熱処理(PEB)を施した後、2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いて30秒間パドル現像を行い、1:1のラインアンドスペースパターン及び1:10の孤立ラインパターンを形成した。PEBにおいては、各レジスト材料に最適化した温度を適用した。作製したパターン付きウエハーを上空SEM(走査型電子顕微鏡)で観察し、80nmの1:1のラインアンドスペースを1:1で解像する露光量を最適露光量(mJ/cm2)とし、該最適露光量において分離解像している1:1のラインアンドスペースパターンの最小寸法を限界解像性(マスク上寸法、5nm刻み、寸法が小さいほど良好)とした。また、該最適露光量において1:10の孤立ラインパターンも観察し、マスク上寸法140nmの孤立ラインパターンのウエハー上実寸法を測定し、マスク忠実性(ウエハー上寸法、寸法が大きいほど良好)とした。パターン形状については、矩形か否かを目視にて判定した。
本発明のレジスト材料の評価結果(限界解像性、マスク忠実性、形状)、比較用のレジスト材料の評価結果(限界解像性、マスク忠実性、形状)を表7にそれぞれ示す。
Claims (9)
- 下記一般式(2)で示されるアダマンタン化合物と下記一般式(3)で示されるアルケニル化合物とのエーテル化により、下記一般式(4)で示されるアリルエーテル化合物を得た後、二重結合を異性化することを特徴とする下記一般式(5)で示されるビニルエーテル化合物の製造方法。
- 請求項2記載の一般式(5)で示されるビニルエーテル化合物にハロゲン化水素を付加させ、下記一般式(6)で示されるハロゲン化アルキルエーテル化合物を得た後、下記一般式(7)で示される対応するカルボン酸塩を用い、エステル化することを特徴とする請求項1記載の一般式(1)で示されるアセタール化合物の製造方法。
- 請求項4又は5記載の高分子化合物をベース樹脂として含有することを特徴とするレジスト材料。
- 請求項6に記載のレジスト材料を基板上に塗布する工程と、加熱処理後フォトマスクを介して高エネルギー線もしくは電子線で露光する工程と、加熱処理した後、現像液を用いて現像する工程とを含むことを特徴とするパターン形成方法。
- 請求項6に記載のレジスト材料を基板上に塗布する工程と、加熱処理後フォトマスクを介して高エネルギー線もしくは電子線で露光する工程と、加熱処理した後、現像液を用いて現像する工程とを含むパターン形成工程において、前記露光を屈折率1.0以上の高屈折率液体をレジスト塗布膜と投影レンズとの間に介在させて液浸露光にて行うことを特徴とするパターン形成方法。
- 請求項6に記載のレジスト材料を基板上に塗布する工程と、加熱処理後フォトマスクを介して高エネルギー線もしくは電子線で露光する工程と、加熱処理した後、現像液を用いて現像する工程とを含むパターン形成工程において、レジスト塗布膜の上に更に保護膜を塗布し、露光を屈折率1.0以上の高屈折率液体を該保護膜と投影レンズとの間に介在させて液浸露光にて行うことを特徴とするパターン形成方法。
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