JP2000309611A - 新規なエステル化合物、高分子化合物、レジスト材料、及びパターン形成方法 - Google Patents

新規なエステル化合物、高分子化合物、レジスト材料、及びパターン形成方法

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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 下記一般式(1)で示されるエステル化
合物。 【化1】 (式中、R1はH、CH3又はCH2CO214、R2
H、CH3又はCO214、R3はC1〜C8のアルキル基
又はC6〜C20の置換されていてもよいアリール基、R4
〜R13はH又はC1〜C15のヘテロ原子を含んでもよい
1価の炭化水素基を示し、互いに環を形成していても
い。R4〜R13は隣接する炭素に結合するもの同士で何
も介さずに結合し、二重結合を形成してもよい。R14
1〜C15のアルキル基を示す。kは0又は1である。
また、本式により、鏡像体も表す。) 【効果】 本発明のエステル化合物から得られる高分子
化合物をベース樹脂としたレジスト材料は、高エネルギ
ー線に感応し、感度、解像性、エッチング耐性に優れて
いるため、電子線や遠紫外線による微細加工に有用であ
り、特にArFエキシマレーザー、KrFエキシマレー
ザーの露光波長での吸収が小さいため、微細でしかも基
板に対して垂直なパターンを容易に形成することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、(1)特定のエス
テル化合物、(2)この化合物を構成単位として含有
し、ベース樹脂としてレジスト材料に配合すると高い感
度と良好な解像性と高いエッチング耐性を発揮し、特に
超LSI製造用の微細パターン形成材料として好適なレ
ジスト材料を与える高分子化合物、(3)この高分子化
合物の製造方法、(4)この高分子化合物を含有するレ
ジスト材料、及び(5)このレジスト材料を用いたパタ
ーン形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、LSIの高集積化と高速度化に伴
い、パターンルールの微細化が求められているなか、次
世代の微細加工技術として遠紫外線リソグラフィーが有
望視されている。中でもKrFエキシマレーザー光、A
rFエキシマレーザー光を光源としたフォトリソグラフ
ィーは、0.3μm以下の超微細加工に不可欠な技術と
してその実現が切望されている。
【0003】KrFエキシマレーザー用レジスト材料で
は、実用可能レベルの透過性とエッチング耐性を合わせ
持つポリヒドロキシスチレンが事実上の標準ベース樹脂
となっている。ArFエキシマレーザー用レジスト材料
では、ポリアクリル酸又はポリメタクリル酸の誘導体や
脂肪族環状化合物を主鎖に含有する高分子化合物等の材
料が検討されている。いずれの場合にも、アルカリ可溶
性樹脂のアルカリ易溶性部位の一部又は全部を適当な酸
脱離性基で保護するのをその基本形としており、酸脱離
性保護基を種々選択することにより、レジスト材料全体
としての性能を調整している。
【0004】酸脱離性保護基の例としては、tert−
ブトキシカルボニル(特公平2−27660号公報等記
載)、tert−ブチル(特開昭62−115440号
公報、特開平5−80515号、J.Photopol
ym.Sci.Technol.7[3],507(1
994)等記載)、2−テトラヒドロピラニル(特開平
2−19847号、特開平5−80515号、特開平5
−88367号公報等記載)、1−エトキシエチル(特
開平2−19847号、特開平4−215661号公報
等記載)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。
【0005】即ち、tert−ブトキシカルボニルやt
ert−ブチルは酸に対する反応性が著しく低く、露光
前後での溶解速度差を確保するためには、かなりの量の
エネルギー線照射を行って十分量の酸を発生させなけれ
ばならない。酸発生剤を強酸発生型のものにすれば、酸
の発生量が少なくても反応は進行するので、露光量は比
較的低く抑えることができる。しかしながら、その場合
には空気中の塩基性物質による発生酸の失活の影響が相
対的に大きくなり、パターンがT−トップ形状になる等
の問題を引き起こす。一方、2−テトラヒドロピラニル
や1−エトキシエチルは、酸に対する反応性が高すぎる
ために加熱処理を待つことなく露光による酸発生のみで
無秩序に脱離反応が進んでしまい、露光−加熱処理・現
像間での寸法変化が大きい。更に、カルボン酸の保護基
に用いた場合には、アルカリに対する溶解阻止効果が低
いために未露光部の溶解速度が高く、現像時に膜減りが
起こり、それを防ぐために高置換体を用いると耐熱性が
極端に落ちるといった欠点も有する。いずれの場合に
も、露光前後での溶解速度差が確保できず、その結果レ
ジスト材料としては極めて低解像のものとなる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みなされたもので、(1)酸分解性に優れた高分子化合
物を与えるエステル化合物、(2)ベース樹脂としてレ
ジスト材料に配合した場合に従来品を大きく上回る感度
と解像性とエッチング耐性を実現する高分子化合物、
(3)該高分子化合物の製造方法、(4)該高分子化合
物をベース樹脂として使用したレジスト材料、及び
(5)該レジスト材料を用いたパターン形成方法を提供
することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者は上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結
果、後述する方法によって得られる下記一般式(1)で
示される新規エステル化合物が優れた酸分解性を有する
高分子化合物の原料として有用であること、この化合物
を用いて得られる重量平均分子量1,000〜500,
000の新規高分子化合物をベース樹脂として用いたレ
ジスト材料が高感度、高解像性及び高エッチング耐性を
有すること、そしてこのレジスト材料が精密な微細加工
に極めて有効であることを知見した。
【0008】即ち、本発明は下記のエステル化合物を提
供する。 [I]下記一般式(1)で示されるエステル化合物。
【0009】
【化4】
【0010】(式中、R1は水素原子、メチル基又はC
2CO214を示す。R2は水素原子、メチル基又はC
214を示す。R3は炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又
は環状のアルキル基又は炭素数6〜20の置換されてい
てもよいアリール基を示す。R4〜R13はそれぞれ独立
に水素原子又は炭素数1〜15のヘテロ原子を含んでも
よい1価の炭化水素基を示し、互いに環を形成していて
もよく、その場合には炭素数1〜15のヘテロ原子を含
んでもよい2価の炭化水素基を示す。またR4〜R1 3
隣接する炭素に結合するもの同士で何も介さずに結合
し、二重結合を形成してもよい。R14は炭素数1〜15
の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。kは0
又は1である。また、本式により、鏡像体も表す。)
【0011】また、本発明は下記の高分子化合物を提供
する。 [II]下記一般式(1a−1)又は(1a−2)で示
されるエステル化合物を構成単位として含有することを
特徴とする重量平均分子量1,000〜500,000
の高分子化合物。
【0012】
【化5】 (式中、R1〜R13及びkは上記と同様の意味を示す。
また、本式により、鏡像体も表す。)
【0013】[III]更に、下記式(2a)〜(10
a)で示される繰り返し単位を含有する[II]記載の
高分子化合物。
【0014】
【化6】 (式中、R1、R2は上記と同様である。R15は水素原
子、炭素数1〜15のカルボキシ基又は水酸基を含有す
る1価の炭化水素基を示す。R16〜R19の少なくとも1
個は炭素数1〜15のカルボキシ基又は水酸基を含有す
る1価の炭化水素基を示し、残りはそれぞれ独立に水素
原子又は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状のア
ルキル基を示す。R16〜R19は互いに環を形成していて
もよく、その場合にはR16〜R19の少なくとも1個は炭
素数1〜15のカルボキシ基又は水酸基を含有する2価
の炭化水素基を示し、残りはそれぞれ独立に炭素数1〜
15の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基を示す。
20は炭素数3〜15の−CO 2−部分構造を含有する
1価の炭化水素基を示す。R21〜R24の少なくとも1個
は炭素数2〜15の−CO2−部分構造を含有する1価
の炭化水素基を示し、残りはそれぞれ独立に水素原子又
は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル
基を示す。R21〜R24は互いに環を形成していてもよ
く、その場合にはR 21〜R24の少なくとも1個は炭素数
1〜15の−CO2−部分構造を含有する2価の炭化水
素基を示し、残りはそれぞれ独立に炭素数1〜15の直
鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基を示す。R25は炭
素数7〜15の多環式炭化水素基又は多環式炭化水素基
を含有するアルキル基を示す。R26は酸不安定基を示
す。kは0又は1である。)
【0015】本発明は下記の高分子化合物の製造方法を
も提供する。 [IV]上記一般式(1)のエステル化合物及び炭素−
炭素二重結合を含有する別の化合物をラジカル重合、ア
ニオン重合又は配位重合させることを特徴とする高分子
化合物の製造方法。
【0016】また、本発明は下記のレジスト材料を提供
する。 [V]上記[II]又は[III]に記載された高分子
化合物を含むことを特徴とするレジスト材料。 [VI]上記[II]又は[III]に記載された高分
子化合物と高エネルギー線もしくは電子線に感応して酸
を発生する化合物と有機溶剤とを含むことを特徴とする
レジスト材料。
【0017】更に、本発明は下記のパターン形成方法を
提供する。 [VII][V]又は[VI]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、必要に
応じて加熱処理した後現像液を用いて現像する工程とを
含むことを特徴とするパターン形成方法。
【0018】上記一般式(1)のエステル化合物乃至式
(1a−1)又は(1a−2)を構成単位とする高分子
化合物では、酸脱離性保護基としてexo−型の2−ア
ルキルビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イル及び
その誘導体を用いており、tert−ブトキシカルボニ
ルやtert−ブチルの酸に対する反応性の低い点、2
−テトラヒドロピラニルや1−エトキシエチルの酸に対
する反応性の高すぎる点及びアルカリ現像液に対する耐
性の弱い点のいずれをも解消している。
【0019】上記一般式(1)のエステル化合物は、広
義ではアルキルシクロアルキルエステルに分類される。
アルキルシクロアルキルエステルは基本的には三級アル
キルエステルであるので、過度の酸分解性やアルカリ現
像液易溶性といった欠点は持たず、レジスト材料に用い
た際に露光のみで反応が進行してしまったり、現像時に
膜減りを起こしたりすることはない。それでいて、te
rt−ブチルエステル等の単純な三級アルキルエステル
よりも酸分解性が高いので、レジスト材料に用いる酸不
安定部位としては比較的優れた部類に属すると言える。
本発明の上記一般式(1)のエステル化合物乃至式(1
a−1)又は(1a−2)を構成単位とする高分子化合
物では、上記アルキルシクロアルキルエステルの美点を
一切損なうことなく、酸分解性を更に大幅に高めること
に成功している。その理由は次の通りである。
【0020】三級アルキルエステルの酸性条件下での分
解反応はE1機構で進行し、遷移状態におけるカルボカ
チオンの安定なものほど反応速度が速く、即ち分解性が
高い。一般式(1)のexo−型の2−アルキルビシク
ロ[2.2.1]ヘプタン−2−イルエステルにおいて
は、恐らくはσ−関与により下記反応式に示すように非
常に安定なカチオンを生じるために、反応の進行が極め
て速いのである。なお、これはexo−型の式(1)の
化合物に特有な反応であり、異性体であるendo−型
の下記式(1’)の化合物にはほとんど起こらない。平
面構造で記すと同様に見える式(1)と(1’)の化合
物において、その酸分解反応の速さは全く異なる。従っ
て、式(1)と(1’)の化合物、及び立体を考慮しな
い(1’’)で表される化合物は、事実上それぞれ全く
別の物質と認識されなければならないのである(湯川康
秀編、理論有機化学(反応編)、化学同人、1974
年、第8章等記載)。
【0021】
【化7】
【0022】ここで、上記式において、R1〜R13及び
kは上記と同様であるが、R4〜R13は省略して示す。
【0023】以上の機構より、一般式(1)のexo−
型の2−アルキルビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2
−イルエステルは、単純な三級アルキルエステルはもと
より、アルキルシクロアルキルエステルや立体化学を考
慮しない従来型の縮合環含有アルキルシクロアルキルエ
ステルをはるかに凌ぐ酸分解性能を有する。従って、こ
の化合物に由来する高分子化合物をベース樹脂とする本
発明のレジスト材料は、後述の実施例で示す通り、従来
品に比べて極めて高感度のレジスト材料となるのであ
る。
【0024】なお、一般式(1)の化合物は、あくまで
酸分解性の追求の末に至ったものであるが、全く意図し
ないことに、高反応性以外の利点をも付加的に実現する
結果となった。それは、酸脱離性基の脱離部分の疎水性
が高いことに起因する大きな極性変化と、ビシクロ
[2.2.1]ヘプタン骨格の持つ極めて高い剛直性で
ある。これらの優れた特性により、本発明のレジスト材
料は、上記のように高感度であることに加え、高解像性
であり、また、極めて強力なエッチング耐性をも有する
のである。
【0025】以上のように、上記一般式(1)のエステ
ル化合物は、酸脱離反応を立体化学の面から詳細に検討
して初めて発明に至ったものである。従って本発明は、
平面構造でのみ論じられてきた従来の酸脱離性基の改良
とは全く思想の異なるものであり、過去の如何なる新規
酸脱離性基の提案とも一線を画するのである。
【0026】以下、本発明につき更に詳細に説明する。
本発明の新規エステル化合物は、下記一般式(1)で示
されるものである。
【0027】
【化8】
【0028】ここで、R1は水素原子、メチル基又はC
2CO214を示す。R14の具体例については後述す
る。R2は水素原子、メチル基又はCO214を示す。R
3は炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル
基又は炭素数6〜20の置換されていてもよいアリール
基を示し、直鎖状、分岐状、環状のアルキル基として具
体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロ
ピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−
ブチル基、tert−アミル基、n−ペンチル基、n−
ヘキシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シ
クロペンチルメチル基、シクロペンチルエチル基、シク
ロヘキシルメチル基、シクロヘキシルエチル基等を例示
でき、置換されていてもよいアリール基として具体的に
はフェニル基、メチルフェニル基、ナフチル基、アンス
リル基、フェナンスリル基、ピレニル基等を例示でき
る。R4〜R13はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数1
〜15のヘテロ原子を含んでもよい1価の炭化水素基を
示し、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル
基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチ
ル基、tert−アミル基、n−ペンチル基、n−ヘキ
シル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル
基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロペン
チルメチル基、シクロペンチルエチル基、シクロペンチ
ルブチル基、シクロヘキシルメチル基、シクロヘキシル
エチル基、シクロヘキシルブチル基等の直鎖状、分岐
状、環状のアルキル基、これらの水素原子の一部が水酸
基、アルコキシ基、カルボキシ基、アルコキシカルボニ
ル基、オキソ基、アミノ基、アルキルアミノ基、シアノ
基、メルカプト基、アルキルチオ基、スルホ基等に置換
されたものを例示できる。R4〜R13は互いに環を形成
していてもよく(例えば、R4とR 5、R6とR8、R6
9、R7とR9、R7とR13、R8とR12、R10とR11
11とR12など)、その場合には炭素数1〜15のヘテ
ロ原子を含んでもよい2価の炭化水素基を示し、上記1
価の炭化水素基で例示したものから水素原子を1個除い
たもの等を例示できる。またR4〜R13は隣接する炭素
に結合するもの同士で何も介さずに結合し、二重結合を
形成してもよい(例えば、R4とR13、R10とR13、R6
とR8など)。R14は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状
又は環状のアルキル基を示し、具体的にはメチル基、エ
チル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、
sec−ブチル基、tert−ブチル基、tert−ア
ミル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、シクロペン
チル基、シクロヘキシル基、エチルシクロペンチル基、
ブチルシクロペンチル基、エチルシクロヘキシル基、ブ
チルシクロヘキシル基、アダマンチル基、エチルアダマ
ンチル基、ブチルアダマンチル基等を例示できる。
【0029】本発明のエステル化合物の具体例を示す
が、これに限定されるものではない。
【0030】
【化9】
【0031】本発明のエステル化合物の製造は、例えば
下記工程にて行うことができるが、これに限定されるも
のではない。
【0032】
【化10】
【0033】ここで、R1〜R13及びkは上記と同様で
あるが、R4〜R13は省略して示す。R3’はR3の結合
位置の炭素から水素原子を1個除いたものである。Mは
金属、HXは酸、OHは塩基、[O]は酸化剤、[H]
は還元剤をそれぞれ示す。
【0034】第1工程は、ビシクロ[2.2.1]ヘプ
タン−2−オン及びその誘導体のカルボニルに対し求核
付加反応を行い、endo−型アルコールとする段階で
ある。本段階の具体例としては、例えばグリニャール反
応、有機リチウム化合物を用いる反応等が挙げられる
が、これに限定されるものではない。反応は公知の条件
にて容易に進行するが、好ましくはテトラヒドロフラ
ン、ジエチルエーテル等の溶媒中、原料のケトン化合
物、ハロゲン化アルキル又はハロゲン化アリール、Mの
金属としてマグネシウム、リチウム等を混合し、必要に
応じて加熱又は冷却等して行うのがよい。
【0035】なお、この段階ではendo−型アルコー
ルしか得ることができず、本発明のexo−型エステル
を与えるexo−型アルコールを得るためには、以下の
異性化工程が必須となる。
【0036】第2工程は、先の段階で得られたendo
−型アルコールをexo−型アルコールに変換する段階
である。本段階の具体例としては、例えば(ア)酸HX
を用いた立体の反転を伴う置換反応の後、アルカリ加水
分解又はアルカリ加溶媒分解、(イ)脱水、それにより
生じたオレフィンへの酸HXの付加の後、アルカリ加水
分解又はアルカリ加溶媒分解、(ウ)脱水、それにより
生じたオレフィンのエポキシ化の後、エポキシの還元的
開裂等が挙げられるが、これに限定されるものではな
い。反応は公知の条件にて容易に進行するが、各々の詳
細な条件等については省略する。酸HXとしては、具体
的には塩化水素酸、塩酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸、
硫酸等の無機酸、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、安息香
酸、クロロ蟻酸、クロロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロ
ロ酢酸、フルオロ酢酸、ジフルオロ酢酸、トリフルオロ
酢酸、3,3,3−トリフルオロプロピオン酸等の有機
酸等を例示できるが、これに限定されるものではない。
塩基OH-としては、具体的には水酸化ナトリウム、水
酸化リチウム、水酸化カリウム、水酸化バリウム等の無
機水酸化物、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭
酸リチウム、炭酸カリウム等の無機炭酸塩ナトリウムメ
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−ブトキシド等のアルコキシド、
ジエチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−ブチル
アミン、ジメチルアニリン等の有機塩基等を例示できる
が、これに限定されるものではない。酸化剤[O]とし
ては、具体的には過蟻酸、過酢酸、トリフルオロ過酢
酸、m−クロロ過安息香酸等の過酸、過酸化水素、ジメ
チルジオキシラン、tert−ブチルヒドロパーオキシ
ド等の過酸化物等を例示できるが、これに限定されるも
のではない。なお上記酸化剤を用いて反応を行う際に
は、金属塩類を触媒として共存させてもよい。還元剤
[H]としては、具体的にはボラン、アルキルボラン、
ジアルキルボラン、ジアルキルシラン、トリアルキルシ
ラン、水素化ナトリウム、水素化リチウム、水素化カリ
ウム、水素化カルシウム等の金属水素化物、水素化ホウ
素リチウム、水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素カ
ルシウム、水素化アルミニウムリチウム、水素化アルミ
ニウムナトリウム等の錯水素化塩、リチウムトリメトキ
シアルミニウムヒドリド、リチウムジエトキシアルミニ
ウムヒドリド、リチウムトリ−tert−ブトキシアル
ミニウムヒドリド、RED−AL、ナトリウムトリメト
キシボロヒドリド等のアルコキシ錯水素化塩、リチウム
トリエチルボロヒドリド、K−Selectride、
L−Selectride等のアルキル錯水素化塩等を
例示できるが、これに限定されるものではない。
【0037】第3工程は、exo−型アルコールのエス
テル化である。反応は公知の条件にて容易に進行する
が、好ましくは塩化メチレン等の溶媒中、原料のexo
−型アルコール、5−ノルボルネン−2−カルボン酸ク
ロリド、2−メチル−5−ノルボルネン−2−カルボン
酸クロリド等のカルボン酸ハライド、トリエチルアミン
等の塩基を順次又は同時に加え、必要に応じて冷却する
等して行うのがよい。
【0038】本発明は、上記一般式(1)のエステル化
合物を単量体として得られる下記一般式(1a−1)又
は(1a−2)の単位を構成単位として含有することを
特徴とする重量平均分子量1,000〜500,00
0、好ましくは5,000〜100,000の高分子化
合物を提供する。
【0039】
【化11】 (式中、R1〜R13及びkは上記と同様の意味を示す。
また、本式により、鏡像体も表す。)
【0040】この場合、本発明の高分子化合物は、下記
一般式(2)〜(10)を単量体として得られる下記一
般式(2a)〜(10a)の単位の1種以上を構成単位
として含有することもできる。
【0041】
【化12】
【0042】
【化13】
【0043】なお、上記式において、kは0又は1であ
り、従って式(6a−1)〜(9a−2)は下記式(6
a−1−1)〜(9a−2−2)で表すことができる。
【0044】
【化14】
【0045】ここで、R1、R2は上記と同様である。R
15は水素原子又は炭素数1〜15のカルボキシ基又は水
酸基を含有する1価の炭化水素基を示し、具体的にはカ
ルボキシエチル、カルボキシブチル、カルボキシシクロ
ペンチル、カルボキシシクロヘキシル、カルボキシノル
ボルニル、カルボキシアダマンチル、ヒドロキシエチ
ル、ヒドロキシブチル、ヒドロキシシクロペンチル、ヒ
ドロキシシクロヘキシル、ヒドロキシノルボルニル、ヒ
ドロキシアダマンチル等が例示できる。R16〜R 19の少
なくとも1個は炭素数1〜15のカルボキシ基又は水酸
基を含有する1価の炭化水素基を示し、残りはそれぞれ
独立に水素原子又は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又
は環状のアルキル基を示す。炭素数1〜15のカルボキ
シ基又は水酸基を含有する1価の炭化水素基としては、
具体的にはカルボキシ、カルボキシメチル、カルボキシ
エチル、カルボキシブチル、ヒドロキシメチル、ヒドロ
キシエチル、ヒドロキシブチル、2−カルボキシエトキ
シカルボニル、4−カルボキシブトキシカルボニル、2
−ヒドロキシエトキシカルボニル、4−ヒドロキシブト
キシカルボニル、カルボキシシクロペンチルオキシカル
ボニル、カルボキシシクロヘキシルオキシカルボニル、
カルボキシノルボルニルオキシカルボニル、カルボキシ
アダマンチルオキシカルボニル、ヒドロキシシクロペン
チルオキシカルボニル、ヒドロキシシクロヘキシルオキ
シカルボニル、ヒドロキシノルボルニルオキシカルボニ
ル、ヒドロキシアダマンチルオキシカルボニル等が例示
できる。炭素数1〜15の直鎖状、分岐状、環状のアル
キル基としては、具体的にはR14で例示したものと同様
のものが例示できる。R16〜R19は互いに環を形成して
いてもよく、その場合にはR16〜R19の少なくとも1個
は炭素数1〜15のカルボキシ基又は水酸基を含有する
2価の炭化水素基を示し、残りはそれぞれ独立に炭素数
1〜15の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基を示
す。炭素数1〜15のカルボキシ基又は水酸基を含有す
る2価の炭化水素基としては、具体的には上記1価の炭
化水素基で例示したものから水素原子を1個除いたもの
等を例示できる。炭素数1〜15の直鎖状、分岐状、環
状のアルキレン基としては、具体的にはR14で例示した
ものから水素原子を1個除いたもの等を例示できる。
【0046】R20は炭素数3〜15の−CO2−部分構
造を含有する1価の炭化水素基を示し、具体的には2−
オキソオキソラン−3−イル、4,4−ジメチル−2−
オキソオキソラン−3−イル、4−メチル−2−オキソ
オキサン−4−イル、2−オキソ−1,3−ジオキソラ
ン−4−イルメチル、5−メチル−2−オキソオキソラ
ン−5−イル等を例示できる。R21〜R24の少なくとも
1個は炭素数2〜15の−CO2−部分構造を含有する
1価の炭化水素基を示し、残りはそれぞれ独立に水素原
子又は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状のアル
キル基を示す。炭素数2〜15の−CO2−部分構造を
含有する1価の炭化水素基としては、具体的には2−オ
キソオキソラン−3−イルオキシカルボニル、4,4−
ジメチル−2−オキソオキソラン−3−イルオキシカル
ボニル、4−メチル−2−オキソオキサン−4−イルオ
キシカルボニル、2−オキソ−1,3−ジオキソラン−
4−イルメチルオキシカルボニル、5−メチル−2−オ
キソオキソラン−5−イルオキシカルボニル等を例示で
きる。炭素数1〜15の直鎖状、分岐状、環状のアルキ
ル基としては、具体的にはR14で例示したものと同様の
ものが例示できる。R21〜R24は互いに環を形成してい
てもよく、その場合にはR21〜R24の少なくとも1個は
炭素数1〜15の−CO2−部分構造を含有する2価の
炭化水素基を示し、残りはそれぞれ独立に炭素数1〜1
5の直鎖状、分岐状、環状のアルキレン基を示す。炭素
数1〜15の−CO2−部分構造を含有する2価の炭化
水素基としては、具体的には1−オキソ−2−オキサプ
ロパン−1,3−ジイル、1,3−ジオキソ−2−オキ
サプロパン−1,3−ジイル、1−オキソ−2−オキサ
ブタン−1,4−ジイル、1,3−ジオキソ−2−オキ
サブタン−1,4−ジイル等の他、上記1価の炭化水素
基で例示したものから水素原子を1個除いたもの等を例
示できる。炭素数1〜15の直鎖状、分岐状、環状のア
ルキレン基としては、具体的にはR14で例示したものか
ら水素原子を1個除いたもの等を例示できる。
【0047】R25は炭素数7〜15の多環式炭化水素基
又は多環式炭化水素基を含有するアルキル基を示し、具
体的にはノルボルニル、ビシクロ[3.3.1]ノニ
ル、トリシクロ[5.2.1.02,6]デシル、アダマ
ンチル、エチルアダマンチル、ブチルアダマンチル、ノ
ルボルニルメチル、アダマンチルメチル等を例示でき
る。R26は酸不安定基を示す。
【0048】R26の酸不安定基としては、具体的には下
記一般式(G1)〜(G3)で示される基、炭素数4〜
20、好ましくは4〜15の三級アルキル基、各アルキ
ル基がそれぞれ炭素数1〜6のトリアルキルシリル基、
炭素数4〜20のオキソアルキル基等を挙げることがで
きる。
【0049】
【化15】
【0050】式中、RG01、RG02は水素原子又は炭素数
1〜18、好ましくは1〜10の直鎖状、分岐状又は環
状のアルキル基を示し、具体的にはメチル基、エチル
基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、se
c−ブチル基、tert−ブチル基、シクロペンチル
基、シクロヘキシル基、2−エチルヘキシル基、n−オ
クチル基等を例示できる。RG03は炭素数1〜18、好
ましくは1〜10の酸素原子等のヘテロ原子を有しても
よい1価の炭化水素基を示し、直鎖状、分岐状、環状の
アルキル基、これらの水素原子の一部が水酸基、アルコ
キシ基、オキソ基、アミノ基、アルキルアミノ基等に置
換されたものを挙げることができ、具体的には下記の置
換アルキル基等が例示できる。
【0051】
【化16】
【0052】RG01とRG02、RG01とRG03、RG02とR
G03とは環を形成してもよく、環を形成する場合にはR
G01、RG02、RG03はそれぞれ炭素数1〜18、好まし
くは1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示
す。
【0053】RG04は炭素数4〜20、好ましくは4〜
15の三級アルキル基、各アルキル基がそれぞれ炭素数
1〜6のトリアルキルシリル基、炭素数4〜20のオキ
ソアルキル基又は上記一般式(G1)で示される基を示
し、三級アルキル基として具体的には、tert−ブチ
ル基、tert−アミル基、1,1−ジエチルプロピル
基、1−エチルシクロペンチル基、1−ブチルシクロペ
ンチル基、1−エチルシクロヘキシル基、1−ブチルシ
クロヘキシル基、1−エチル−2−シクロペンテニル
基、1−エチル−2−シクロヘキセニル基、2−メチル
−2−アダマンチル基等が挙げられ、トリアルキルシリ
ル基として具体的には、トリメチルシリル基、トリエチ
ルシリル基、ジメチル−tert−ブチルシリル基等が
挙げられ、オキソアルキル基として具体的には、3−オ
キソシクロヘキシル基、4−メチル−2−オキソオキサ
ン−4−イル基、5−メチル−2−オキソオキソラン−
5−イル基等が挙げられる。aは0〜6の整数である。
【0054】RG05は炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又
は環状のアルキル基又は炭素数6〜20の置換されてい
てもよいアリール基を示し、直鎖状、分岐状、環状のア
ルキル基として具体的には、メチル基、エチル基、プロ
ピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチ
ル基、tert−ブチル基、tert−アミル基、n−
ペンチル基、n−ヘキシル基、シクロペンチル基、シク
ロヘキシル基、シクロペンチルメチル基、シクロペンチ
ルエチル基、シクロヘキシルメチル基、シクロヘキシル
エチル基等を例示でき、置換されていてもよいアリール
基として具体的にはフェニル基、メチルフェニル基、ナ
フチル基、アンスリル基、フェナンスリル基、ピレニル
基等を例示できる。kは0又は1、mは0、1、2、3
のいずれかであり、2k+m=2又は3を満足する数で
ある。
【0055】上記式(G1)で示される酸不安定基のう
ち直鎖状又は分岐状のものとしては、具体的には下記の
基が例示できる。
【0056】
【化17】
【0057】上記式(G1)で示される酸不安定基のう
ち環状のものとしては、具体的には下記の基が例示でき
る。
【0058】
【化18】
【0059】上記式(G2)の酸不安定基としては、具
体的にはtert−ブトキシカルボニル基、tert−
ブトキシカルボニルメチル基、tert−アミロキシカ
ルボニル基、tert−アミロキシカルボニルメチル
基、1,1−ジエチルプロピルオキシカルボニル基、
1,1−ジエチルプロピルオキシカルボニルメチル基、
1−エチルシクロペンチルオキシカルボニル基、1−エ
チルシクロペンチルオキシカルボニルメチル基、1−エ
チル−2−シクロペンテニルオキシカルボニル基、1−
エチル−2−シクロペンテニルオキシカルボニルメチル
基、1−エトキシエトキシカルボニルメチル基、2−テ
トラヒドロピラニルオキシカルボニルメチル基、2−テ
トラヒドロフラニルオキシカルボニルメチル基等が例示
できる。
【0060】上記式(G3)の酸不安定基としては、具
体的には1−メチルシクロペンチル、1−エチルシクロ
ペンチル、1−n−プロピルシクロペンチル、1−イソ
プロピルシクロペンチル、1−n−ブチルシクロペンチ
ル、1−sec−ブチルシクロペンチル、1−メチルシ
クロヘキシル、1−エチルシクロヘキシル、3−メチル
−1−シクロペンテン−3−イル、3−エチル−1−シ
クロペンテン−3−イル、3−メチル−1−シクロヘキ
セン−3−イル、3−エチル−1−シクロヘキセン−3
−イル等が例示できる。
【0061】本発明の高分子化合物の製造は、上記一般
式(1)のエステル化合物を第1の単量体に、上記一般
式(2)〜(10)に示される化合物から選ばれる1種
以上を第2以降の単量体に用いた共重合反応により行う
ことができる。
【0062】共重合反応においては、各単量体の存在割
合を適宜調節することにより、レジスト材料とした時に
好ましい性能を発揮できるような高分子化合物とするこ
とができる。
【0063】この場合、本発明の高分子化合物は、 (i)上記式(1)の単量体 (ii)上記式(2)〜(10)の単量体 に加え、更に (iii)上記(i)、(ii)以外の炭素−炭素二重
結合を含有する単量体、例えば、メタクリル酸メチル、
クロトン酸メチル、マレイン酸ジメチル、イタコン酸ジ
メチル等の置換アクリル酸エステル類、マレイン酸、フ
マル酸、イタコン酸等の不飽和カルボン酸、ノルボルネ
ン、ノルボルネン−5−カルボン酸メチル等の置換ノル
ボルネン類、無水イタコン酸等の不飽和酸無水物、その
他の単量体を共重合しても差支えない。
【0064】本発明の高分子化合物は、(I)上記式
(1)の単量体に基づく式(1a−1)又は(1a−
2)の構成単位を0モル%を超え100モル%、好まし
くは20〜90モル%、より好ましくは30〜80モル
%含有し、(II)上記式(2)〜(10)の単量体に
基づく式(2a)〜(10a)の構成単位の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5〜90モル%含有
し、必要に応じ、(III)上記(iii)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。
【0065】なお、本発明の高分子化合物の重量平均分
子量は1,000〜500,000、好ましくは3,0
00〜100,000である。この範囲を外れると、エ
ッチング耐性が極端に低下したり、露光前後の溶解速度
差が確保できなくなって解像性が低下したりすることが
ある。
【0066】また、本発明は、上記一般式(1)のエス
テル化合物及び炭素−炭素二重結合を含有する別の化合
物(上記(ii)及び/又は(iii)の単量体)をラ
ジカル重合、アニオン重合又は配位重合させることを特
徴とする高分子化合物の製造方法を提供する。
【0067】ラジカル重合反応の反応条件は、(ア)溶
剤としてベンゼン等の炭化水素類、テトラヒドロフラン
等のエーテル類、エタノール等のアルコール類、又はメ
チルイソブチルケトン等のケトン類を用い、(イ)重合
開始剤として2,2’−アゾビスイソブチロニトリル等
のアゾ化合物、又は過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイ
ル等の過酸化物を用い、(ウ)反応温度を0℃から10
0℃程度に保ち、(エ)反応時間を0.5時間から48
時間程度とするのが好ましいが、この範囲を外れる場合
を排除するものではない。
【0068】アニオン重合反応の反応条件は、(ア)溶
剤としてベンゼン等の炭化水素類、テトラヒドロフラン
等のエーテル類、又は液体アンモニアを用い、(イ)重
合開始剤としてナトリウム、カリウム等の金属、n−ブ
チルリチウム、sec−ブチルリチウム等のアルキル金
属、ケチル、又はグリニャール反応剤を用い、(ウ)反
応温度を−78℃から0℃程度に保ち、(エ)反応時間
を0.5時間から48時間程度とし、(オ)停止剤とし
てメタノール等のプロトン供与性化合物、ヨウ化メチル
等のハロゲン化物、その他求電子性物質を用いるのが好
ましいが、この範囲を外れる場合を排除するものではな
い。
【0069】配位重合の反応条件は、(ア)溶剤として
n−ヘプタン、トルエン等の炭化水素類を用い、(イ)
触媒としてチタン等の遷移金属とアルキルアルミニウム
からなるチーグラー−ナッタ触媒、クロム及びニッケル
化合物を金属酸化物に担持したフィリップス触媒、タン
グステン及びレニウム混合触媒に代表されるオレフィン
−メタセシス混合触媒等を用い、(ウ)反応温度を0℃
から100℃程度に保ち、(エ)反応時間を0.5時間
から48時間程度とするのが好ましいが、この範囲を外
れる場合を排除するものではない。
【0070】本発明の高分子化合物は、レジスト材料の
ベースポリマーとして有効であり、本発明は、この高分
子化合物を含むことを特徴とするレジスト材料を提供す
る。
【0071】また、本発明は、この高分子化合物と高エ
ネルギー線もしくは電子線に感応して酸を発生する化合
物と有機溶剤とを含むことを特徴とするレジスト材料と
することができる。
【0072】本発明で使用される高エネルギー線もしく
は電子線に感応して酸を発生する化合物(以下、酸発生
剤という)としては、 i.下記一般式(P1a−1)、(P1a−2)又は
(P1b)のオニウム塩、 ii.下記一般式(P2)のジアゾメタン誘導体、 iii.下記一般式(P3)のグリオキシム誘導体、 iv.下記一般式(P4)のビススルホン誘導体、 v.下記一般式(P5)のN−ヒドロキシイミド化合物
のスルホン酸エステル、 vi.β−ケトスルホン酸誘導体、 vii.ジスルホン誘導体、 viii.ニトロベンジルスルホネート誘導体、 ix.スルホン酸エステル誘導体 等が挙げられる。
【0073】
【化19】 (式中、R101a、R101b、R101cはそれぞれ炭素数1〜
12の直鎖状、分岐状、環状のアルキル基、アルケニル
基、オキソアルキル基又はオキソアルケニル基、炭素数
6〜20のアリール基、又は炭素数7〜12のアラルキ
ル基又はアリールオキソアルキル基を示し、これらの基
の水素原子の一部又は全部がアルコキシ基等によって置
換されていてもよい。また、R101bとR101cとは環を形
成してもよく、環を形成する場合には、R101b、R101c
はそれぞれ炭素数1〜6のアルキレン基を示す。K-
非求核性対向イオンを表す。)
【0074】上記R101a、R101b、R101cは互いに同一
であっても異なっていてもよく、具体的にはアルキル基
として、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピ
ル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブ
チル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチ
ル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘ
プチル基、シクロプロピルメチル基、4−メチルシクロ
ヘキシル基、シクロヘキシルメチル基、ノルボルニル
基、アダマンチル基等が挙げられる。アルケニル基とし
ては、ビニル基、アリル基、プロぺニル基、ブテニル
基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基等が挙げられ
る。オキソアルキル基としては、2−オキソシクロペン
チル基、2−オキソシクロヘキシル基等が挙げられ、2
−オキソプロピル基、2−シクロペンチル−2−オキソ
エチル基、2−シクロヘキシル−2−オキソエチル基、
2−(4−メチルシクロヘキシル)−2−オキソエチル
基等を挙げることができる。アリール基としては、フェ
ニル基、ナフチル基等や、p−メトキシフェニル基、m
−メトキシフェニル基、o−メトキシフェニル基、エト
キシフェニル基、p−tert−ブトキシフェニル基、
m−tert−ブトキシフェニル基等のアルコキシフェ
ニル基、2−メチルフェニル基、3−メチルフェニル
基、4−メチルフェニル基、エチルフェニル基、4−t
ert−ブチルフェニル基、4−ブチルフェニル基、ジ
メチルフェニル基等のアルキルフェニル基、メチルナフ
チル基、エチルナフチル基等のアルキルナフチル基、メ
トキシナフチル基、エトキシナフチル基等のアルコキシ
ナフチル基、ジメチルナフチル基、ジエチルナフチル基
等のジアルキルナフチル基、ジメトキシナフチル基、ジ
エトキシナフチル基等のジアルコキシナフチル基等が挙
げられる。アラルキル基としてはベンジル基、フェニル
エチル基、フェネチル基等が挙げられる。アリールオキ
ソアルキル基としては、2−フェニル−2−オキソエチ
ル基、2−(1−ナフチル)−2−オキソエチル基、2
−(2−ナフチル)−2−オキソエチル基等の2−アリ
ール−2−オキソエチル基等が挙げられる。K-の非求
核性対向イオンとしては塩化物イオン、臭化物イオン等
のハライドイオン、トリフレート、1,1,1−トリフ
ルオロエタンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホ
ネート等のフルオロアルキルスルホネート、トシレー
ト、ベンゼンスルホネート、4−フルオロベンゼンスル
ホネート、1,2,3,4,5−ペンタフルオロベンゼ
ンスルホネート等のアリールスルホネート、メシレー
ト、ブタンスルホネート等のアルキルスルホネートが挙
げられる。
【0075】
【化20】 (式中、R102a、R102bはそれぞれ炭素数1〜8の直鎖
状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。R103は炭素
数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基を
示す。R104a、R104bはそれぞれ炭素数3〜7の2−オ
キソアルキル基を示す。K−は非求核性対向イオンを表
す。)
【0076】上記R102a、R102bとして具体的には、メ
チル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−
ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペ
ンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、シク
ロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロプロピルメチ
ル基、4−メチルシクロヘキシル基、シクロヘキシルメ
チル基等が挙げられる。R103としては、メチレン基、
エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン
基、へキシレン基、へプチレン基、オクチレン基、ノニ
レン基、1,4−シクロへキシレン基、1,2−シクロ
へキシレン基、1,3−シクロペンチレン基、1,4−
シクロオクチレン基、1,4−シクロヘキサンジメチレ
ン基等が挙げられる。R104a、R104bとしては、2−オ
キソプロピル基、2−オキソシクロペンチル基、2−オ
キソシクロヘキシル基、2−オキソシクロヘプチル基等
が挙げられる。K-は式(P1a−1)及び(P1a−
2)で説明したものと同様のものを挙げることができ
る。
【0077】
【化21】 (式中、R105、R106は炭素数1〜12の直鎖状、分岐
状、環状のアルキル基又はハロゲン化アルキル基、炭素
数6〜20のアリール基又はハロゲン化アリール基、又
は炭素数7〜12のアラルキル基を示す。)
【0078】R105、R106のアルキル基としてはメチル
基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチ
ル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチ
ル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、アミル
基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプ
チル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等が挙げられ
る。ハロゲン化アルキル基としてはトリフルオロメチル
基、1,1,1−トリフルオロエチル基、1,1,1−
トリクロロエチル基、ノナフルオロブチル基等が挙げら
れる。アリール基としてはフェニル基、p−メトキシフ
ェニル基、m−メトキシフェニル基、o−メトキシフェ
ニル基、エトキシフェニル基、p−tert−ブトキシ
フェニル基、m−tert−ブトキシフェニル基等のア
ルコキシフェニル基、2−メチルフェニル基、3−メチ
ルフェニル基、4−メチルフェニル基、エチルフェニル
基、4−tert−ブチルフェニル基、4−ブチルフェ
ニル基、ジメチルフェニル基等のアルキルフェニル基が
挙げられる。ハロゲン化アリール基としてはフルオロフ
ェニル基、クロロフェニル基、1,2,3,4,5−ペ
ンタフルオロフェニル基等が挙げられる。アラルキル基
としてはベンジル基、フェネチル基等が挙げられる。
【0079】
【化22】 (式中、R107、R108、R109は炭素数1〜12の直鎖
状、分岐状、環状のアルキル基又はハロゲン化アルキル
基、炭素数6〜20のアリール基又はハロゲン化アリー
ル基、又は炭素数7〜12のアラルキル基を示す。R
108、R109は互いに結合して環状構造を形成してもよ
く、環状構造を形成する場合、R108、R109はそれぞれ
炭素数1〜6の直鎖状、分岐状のアルキレン基を示
す。)
【0080】R107、R108、R109のアルキル基、ハロ
ゲン化アルキル基、アリール基、ハロゲン化アリール
基、アラルキル基としては、R105、R106で説明したも
のと同様の基が挙げられる。なお、R108、R109のアル
キレン基としてはメチレン基、エチレン基、プロピレン
基、ブチレン基、ヘキシレン基等が挙げられる。
【0081】
【化23】 (式中、R101a、R101bは上記と同じである。)
【0082】
【化24】 (式中、R110は炭素数6〜10のアリーレン基、炭素
数1〜6のアルキレン基又は炭素数2〜6のアルケニレ
ン基を示し、これらの基の水素原子の一部又は全部は更
に炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状のアルキル基又はア
ルコキシ基、ニトロ基、アセチル基、又はフェニル基で
置換されていてもよい。R111は炭素数1〜8の直鎖
状、分岐状又は置換のアルキル基、アルケニル基又はア
ルコキシアルキル基、フェニル基、又はナフチル基を示
し、これらの基の水素原子の一部又は全部は更に炭素数
1〜4のアルキル基又はアルコキシ基;炭素数1〜4の
アルキル基、アルコキシ基、ニトロ基又はアセチル基で
置換されていてもよいフェニル基;炭素数3〜5のヘテ
ロ芳香族基;又は塩素原子、フッ素原子で置換されてい
てもよい。)
【0083】ここで、R110のアリーレン基としては、
1,2−フェニレン基、1,8−ナフチレン基等が、ア
ルキレン基としては、メチレン基、1,2−エチレン
基、1,3−プロピレン基、1,4−ブチレン基、1−
フェニル−1,2−エチレン基、ノルボルナン−2,3
−ジイル基等が、アルケニレン基としては、1,2−ビ
ニレン基、1−フェニル−1,2−ビニレン基、5−ノ
ルボルネン−2,3−ジイル基等が挙げられる。R111
のアルキル基としては、R101a〜R101cと同様のもの
が、アルケニル基としては、ビニル基、1−プロペニル
基、アリル基、1−ブテニル基、3−ブテニル基、イソ
プレニル基、1−ペンテニル基、3−ペンテニル基、4
−ペンテニル基、ジメチルアリル基、1−ヘキセニル
基、3−ヘキセニル基、5−ヘキセニル基、1−ヘプテ
ニル基、3−ヘプテニル基、6−ヘプテニル基、7−オ
クテニル基等が、アルコキシアルキル基としては、メト
キシメチル基、エトキシメチル基、プロポキシメチル
基、ブトキシメチル基、ペンチロキシメチル基、ヘキシ
ロキシメチル基、ヘプチロキシメチル基、メトキシエチ
ル基、エトキシエチル基、プロポキシエチル基、ブトキ
シエチル基、ペンチロキシエチル基、ヘキシロキシエチ
ル基、メトキシプロピル基、エトキシプロピル基、プロ
ポキシプロピル基、ブトキシプロピル基、メトキシブチ
ル基、エトキシブチル基、プロポキシブチル基、メトキ
シペンチル基、エトキシペンチル基、メトキシヘキシル
基、メトキシヘプチル基等が挙げられる。
【0084】なお、更に置換されていてもよい炭素数1
〜4のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロ
ピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル
基、tert−ブチル基等が、炭素数1〜4のアルコキ
シ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ
基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ
基、tert−ブトキシ基等が、炭素数1〜4のアルキ
ル基、アルコキシ基、ニトロ基又はアセチル基で置換さ
れていてもよいフェニル基としては、フェニル基、トリ
ル基、p−tert−ブトキシフェニル基、p−アセチ
ルフェニル基、p−ニトロフェニル基等が、炭素数3〜
5のヘテロ芳香族基としては、ピリジル基、フリル基等
が挙げられる。
【0085】具体的には、例えばトリフルオロメタンス
ルホン酸ジフェニルヨードニウム、トリフルオロメタン
スルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)フェニ
ルヨードニウム、p−トルエンスルホン酸ジフェニルヨ
ードニウム、p−トルエンスルホン酸(p−tert−
ブトキシフェニル)フェニルヨードニウム、トリフルオ
ロメタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、トリフ
ルオロメタンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェ
ニル)ジフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンス
ルホン酸ビス(p−tert−ブトキシフェニル)フェ
ニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリ
ス(p−tert−ブトキシフェニル)スルホニウム、
p−トルエンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、p
−トルエンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニ
ル)ジフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸
ビス(p−tert−ブトキシフェニル)フェニルスル
ホニウム、p−トルエンスルホン酸トリス(p−ter
t−ブトキシフェニル)スルホニウム、ノナフルオロブ
タンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、ブタンスル
ホン酸トリフェニルスルホニウム、トリフルオロメタン
スルホン酸トリメチルスルホニウム、p−トルエンスル
ホン酸トリメチルスルホニウム、トリフルオロメタンス
ルホン酸シクロヘキシルメチル(2−オキソシクロヘキ
シル)スルホニウム、p−トルエンスルホン酸シクロヘ
キシルメチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウ
ム、トリフルオロメタンスルホン酸ジメチルフェニルス
ルホニウム、p−トルエンスルホン酸ジメチルフェニル
スルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ジシクロ
ヘキシルフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン
酸ジシクロヘキシルフェニルスルホニウム、トリフルオ
ロメタンスルホン酸トリナフチルスルホニウム、トリフ
ルオロメタンスルホン酸シクロヘキシルメチル(2−オ
キソシクロヘキシル)スルホニウム、トリフルオロメタ
ンスルホン酸(2−ノルボニル)メチル(2−オキソシ
クロヘキシル)スルホニウム、エチレンビス[メチル
(2−オキソシクロペンチル)スルホニウムトリフルオ
ロメタンスルホナート]、1,2’−ナフチルカルボニ
ルメチルテトラヒドロチオフェニウムトリフレート等の
オニウム塩、ビス(ベンゼンスルホニル)ジアゾメタ
ン、ビス(p−トルエンスルホニル)ジアゾメタン、ビ
ス(キシレンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロ
ヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロペン
チルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n−ブチルスル
ホニル)ジアゾメタン、ビス(イソブチルスルホニル)
ジアゾメタン、ビス(sec−ブチルスルホニル)ジア
ゾメタン、ビス(n−プロピルスルホニル)ジアゾメタ
ン、ビス(イソプロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビ
ス(tert−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス
(n−アミルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソア
ミルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(sec−アミル
スルホニル)ジアゾメタン、ビス(tert−アミルス
ルホニル)ジアゾメタン、1−シクロヘキシルスルホニ
ル−1−(tert−ブチルスルホニル)ジアゾメタ
ン、1−シクロヘキシルスルホニル−1−(tert−
アミルスルホニル)ジアゾメタン、1−tert−アミ
ルスルホニル−1−(tert−ブチルスルホニル)ジ
アゾメタン等のジアゾメタン誘導体、ビス−O−(p−
トルエンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビ
ス−O−(p−トルエンスルホニル)−α−ジフェニル
グリオキシム、ビス−O−(p−トルエンスルホニル)
−α−ジシクロヘキシルグリオキシム、ビス−O−(p
−トルエンスルホニル)−2,3−ペンタンジオングリ
オキシム、ビス−O−(p−トルエンスルホニル)−2
−メチル−3,4−ペンタンジオングリオキシム、ビス
−O−(n−ブタンスルホニル)−α−ジメチルグリオ
キシム、ビス−O−(n−ブタンスルホニル)−α−ジ
フェニルグリオキシム、ビス−O−(n−ブタンスルホ
ニル)−α−ジシクロヘキシルグリオキシム、ビス−O
−(n−ブタンスルホニル)−2,3−ペンタンジオン
グリオキシム、ビス−O−(n−ブタンスルホニル)−
2−メチル−3,4−ペンタンジオングリオキシム、ビ
ス−O−(メタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキ
シム、ビス−O−(トリフルオロメタンスルホニル)−
α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(1,1,1−
トリフルオロエタンスルホニル)−α−ジメチルグリオ
キシム、ビス−O−(tert−ブタンスルホニル)−
α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(パーフルオロ
オクタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビ
ス−O−(シクロヘキサンスルホニル)−α−ジメチル
グリオキシム、ビス−O−(ベンゼンスルホニル)−α
−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(p−フルオロベ
ンゼンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス
−O−(p−tert−ブチルベンゼンスルホニル)−
α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(キシレンスル
ホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(カ
ンファースルホニル)−α−ジメチルグリオキシム等の
グリオキシム誘導体、ビスナフチルスルホニルメタン、
ビストリフルオロメチルスルホニルメタン、ビスメチル
スルホニルメタン、ビスエチルスルホニルメタン、ビス
プロピルスルホニルメタン、ビスイソプロピルスルホニ
ルメタン、ビス−p−トルエンスルホニルメタン、ビス
ベンゼンスルホニルメタン等のビススルホン誘導体、2
−シクロヘキシルカルボニル−2−(p−トルエンスル
ホニル)プロパン、2−イソプロピルカルボニル−2−
(p−トルエンスルホニル)プロパン等のβ−ケトスル
ホン誘導体、ジフェニルジスルホン、ジシクロヘキシル
ジスルホン等のジスルホン誘導体、p−トルエンスルホ
ン酸2,6−ジニトロベンジル、p−トルエンスルホン
酸2,4−ジニトロベンジル等のニトロベンジルスルホ
ネート誘導体、1,2,3−トリス(メタンスルホニル
オキシ)ベンゼン、1,2,3−トリス(トリフルオロ
メタンスルホニルオキシ)ベンゼン、1,2,3−トリ
ス(p−トルエンスルホニルオキシ)ベンゼン等のスル
ホン酸エステル誘導体、N−ヒドロキシスクシンイミド
メタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイ
ミドトリフルオロメタンスルホン酸エステル、N−ヒド
ロキシスクシンイミドエタンスルホン酸エステル、N−
ヒドロキシスクシンイミド1−プロパンスルホン酸エス
テル、N−ヒドロキシスクシンイミド2−プロパンスル
ホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド1−ペ
ンタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイ
ミド1−オクタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシ
スクシンイミドp−トルエンスルホン酸エステル、N−
ヒドロキシスクシンイミドp−メトキシベンゼンスルホ
ン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド2−クロ
ロエタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシン
イミドベンゼンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシス
クシンイミド−2,4,6−トリメチルベンゼンスルホ
ン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド1−ナフ
タレンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイ
ミド2−ナフタレンスルホン酸エステル、N−ヒドロキ
シ−2−フェニルスクシンイミドメタンスルホン酸エス
テル、N−ヒドロキシマレイミドメタンスルホン酸エス
テル、N−ヒドロキシマレイミドエタンスルホン酸エス
テル、N−ヒドロキシ−2−フェニルマレイミドメタン
スルホン酸エステル、N−ヒドロキシグルタルイミドメ
タンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシグルタルイミ
ドベンゼンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシフタル
イミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシフタ
ルイミドベンゼンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシ
フタルイミドトリフルオロメタンスルホン酸エステル、
N−ヒドロキシフタルイミドp−トルエンスルホン酸エ
ステル、N−ヒドロキシナフタルイミドメタンスルホン
酸エステル、N−ヒドロキシナフタルイミドベンゼンス
ルホン酸エステル、N−ヒドロキシ−5−ノルボルネン
−2,3−ジカルボキシイミドメタンスルホン酸エステ
ル、N−ヒドロキシ−5−ノルボルネン−2,3−ジカ
ルボキシイミドトリフルオロメタンスルホン酸エステ
ル、N−ヒドロキシ−5−ノルボルネン−2,3−ジカ
ルボキシイミドp−トルエンスルホン酸エステル等のN
−ヒドロキシイミド化合物のスルホン酸エステル誘導体
等が挙げられるが、トリフルオロメタンスルホン酸トリ
フェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸
(p−tert−ブトキシフェニル)ジフェニルスルホ
ニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリス(p−t
ert−ブトキシフェニル)スルホニウム、p−トルエ
ンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、p−トルエン
スルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)ジフェ
ニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリス(p
−tert−ブトキシフェニル)スルホニウム、トリフ
ルオロメタンスルホン酸トリナフチルスルホニウム、ト
リフルオロメタンスルホン酸シクロヘキシルメチル(2
−オキソシクロヘキシル)スルホニウム、トリフルオロ
メタンスルホン酸(2−ノルボニル)メチル(2−オキ
ソシクロヘキシル)スルホニウム、1,2’−ナフチル
カルボニルメチルテトラヒドロチオフェニウムトリフレ
ート等のオニウム塩、ビス(ベンゼンスルホニル)ジア
ゾメタン、ビス(p−トルエンスルホニル)ジアゾメタ
ン、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、
ビス(n−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イ
ソブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(sec−ブ
チルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n−プロピルス
ルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソプロピルスルホニ
ル)ジアゾメタン、ビス(tert−ブチルスルホニ
ル)ジアゾメタン等のジアゾメタン誘導体、ビス−O−
(p−トルエンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシ
ム、ビス−O−(n−ブタンスルホニル)−α−ジメチ
ルグリオキシム等のグリオキシム誘導体、ビスナフチル
スルホニルメタン等のビススルホン誘導体、N−ヒドロ
キシスクシンイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒ
ドロキシスクシンイミドトリフルオロメタンスルホン酸
エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド1−プロパン
スルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド2
−プロパンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシ
ンイミド1−ペンタンスルホン酸エステル、N−ヒドロ
キシスクシンイミドp−トルエンスルホン酸エステル、
N−ヒドロキシナフタルイミドメタンスルホン酸エステ
ル、N−ヒドロキシナフタルイミドベンゼンスルホン酸
エステル等のN−ヒドロキシイミド化合物のスルホン酸
エステル誘導体が好ましく用いられる。なお、上記酸発
生剤は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いる
ことができる。オニウム塩は矩形性向上効果に優れ、ジ
アゾメタン誘導体及びグリオキシム誘導体は定在波低減
効果に優れるため、両者を組み合わせることによりプロ
ファイルの微調整を行うことが可能である。
【0086】酸発生剤の添加量は、ベース樹脂100部
(重量部、以下同様)に対して好ましくは0.1〜15
部、より好ましくは0.5〜8部である。0.1部より
少ないと感度が悪い場合があり、15部より多いとアル
カリ溶解速度が低下することによってレジスト材料の解
像性が低下する場合があり、低分子成分が過剰となるた
めに耐熱性が低下する場合がある。
【0087】本発明で使用される有機溶剤としては、ベ
ース樹脂、酸発生剤、その他の添加剤等が溶解可能な有
機溶剤であればいずれでもよい。このような有機溶剤と
しては、例えばシクロヘキサノン、メチル−2−n−ア
ミルケトン等のケトン類、3−メトキシブタノール、3
−メチル−3−メトキシブタノール、1−メトキシ−2
−プロパノール、1−エトキシ−2−プロパノール等の
アルコール類、プロピレングリコールモノメチルエーテ
ル、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレ
ングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコール
モノエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエ
ーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエ
ーテル類、プロピレングリコールモノメチルエーテルア
セテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルア
セテート、乳酸エチル、ピルビン酸エチル、酢酸ブチ
ル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプ
ロピオン酸エチル、酢酸tert−ブチル、プロピオン
酸tert−ブチル、プロピレングリコールモノter
t−ブチルエーテルアセテート等のエステル類が挙げら
れ、これらの1種を単独で又は2種以上を混合して使用
することができるが、これらに限定されるものではな
い。本発明では、これらの有機溶剤の中でもレジスト成
分中の酸発生剤の溶解性が最も優れているジエチレング
リコールジメチルエーテルや1−エトキシ−2−プロパ
ノールの他、安全溶剤であるプロピレングリコールモノ
メチルエーテルアセテート及びその混合溶剤が好ましく
使用される。
【0088】有機溶剤の使用量は、ベース樹脂100部
に対して200〜1,000部、特に400〜800部
が好適である。
【0089】本発明のレジスト材料には、更に本発明の
高分子化合物とは別の高分子化合物を添加することがで
きる。
【0090】本発明の高分子化合物とは別の高分子化合
物の具体的な例としては下記式(R1)及び/又は下記
式(R2)に示される単位を有する重量平均分子量1,
000〜500,000、好ましくは5,000〜10
0,000のものを挙げることができるが、これらに限
定されるものではない。
【0091】
【化25】
【0092】
【化26】 (式中、R001は水素原子、メチル基又はCH2CO2
003を示す。R002は水素原子、メチル基又はCO2003
を示す。R003は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は
環状のアルキル基を示す。R004は水素原子又は炭素数
1〜15のカルボキシ基又は水酸基を含有する1価の炭
化水素基を示す。R005〜R008の少なくとも1個は炭素
数1〜15のカルボキシ基又は水酸基を含有する1価の
炭化水素基を示し、残りはそれぞれ独立に水素原子又は
炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基
を示す。R005〜R008は互いに環を形成していてもよ
く、その場合にはR005〜R008の少なくとも1個は炭素
数1〜15のカルボキシ基又は水酸基を含有する2価の
炭化水素基を示し、残りはそれぞれ独立に炭素数1〜1
5の直鎖状、分岐状、環状のアルキレン基を示す。R
009は炭素数3〜15の−CO2−部分構造を含有する1
価の炭化水素基を示す。R010〜R013の少なくとも1個
は炭素数2〜15の−CO2−部分構造を含有する1価
の炭化水素基を示し、残りはそれぞれ独立に水素原子又
は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル
基を示す。R010〜R013は互いに環を形成していてもよ
く、その場合にはR010〜R013の少なくとも1個は炭素
数1〜15の−CO2−部分構造を含有する2価の炭化
水素基を示し、残りはそれぞれ独立に炭素数1〜15の
直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基を示す。R014
は炭素数7〜15の多環式炭化水素基又は多環式炭化水
素基を含有するアルキル基を示す。R015は酸不安定基
を示す。R016は水素原子又はメチル基を示す。R017
炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を
示す。k’は0又は1である。a1’、a2’、a
3’、b1’、b2’、b3’、c1’、c2’、c
3’、d1’、d2’、d3’、e’は0以上1未満の
数であり、a1’+a2’+a3’+b1’+b2’+
b3’+c1’+c2’+c3’+d1’+d2’+d
3’+e’=1を満足する。f’、g’、h’、i’、
j’は0以上1未満の数であり、f’+g’+h’+
i’+j’=1を満足する。)
【0093】なお、それぞれの基の具体例については、
1〜R26で説明したものと同様である。
【0094】本発明の高分子化合物とは別の高分子化合
物の配合比率は、10:90〜90:10、特に20:
80〜80:20の重量比の範囲内にあることが好まし
い。本発明の高分子化合物の配合比がこれより少ない
と、レジスト材料として好ましい性能が得られないこと
がある。上記の配合比率を適宜変えることにより、レジ
スト材料の性能を調整することができる。
【0095】なお、上記高分子化合物は1種に限らず2
種以上を添加することができる。複数種の高分子化合物
を用いることにより、レジスト材料の性能を調整するこ
とができる。
【0096】本発明のレジスト材料には、更に溶解制御
剤を添加することができる。溶解制御剤は種々あるが、
具体的には平均分子量が100〜1,000、好ましく
は150〜800で、分子内にフェノール性水酸基を2
つ以上又はカルボキシ基を1つ以上有し、該フェノール
性水酸基又は該カルボキシ基の0〜100モル%、好ま
しくは0〜80モル%を酸不安定基で保護した化合物を
例示できる。
【0097】この場合、該フェノール性水酸基を2つ以
上有する化合物又はカルボキシ基を1つ以上有する化合
物としては、下記式(D1)〜(D14)で示されるも
のが好ましい。
【0098】
【化27】
【0099】
【化28】 (但し、式中R201、R202はそれぞれ水素原子、又は炭
素数1〜8の直鎖状又は分岐状のアルキル基又はアルケ
ニル基を示す。R203は水素原子、又は炭素数1〜8の
直鎖状又は分岐状のアルキル基又はアルケニル基、或い
は−(R207hCOOHを示す。R204は−(CH2i
−(i=2〜10)、炭素数6〜10のアリーレン基、
カルボニル基、スルホニル基、酸素原子又は硫黄原子を
示す。R20 5は炭素数1〜10のアルキレン基、炭素数
6〜10のアリーレン基、カルボニル基、スルホニル
基、酸素原子又は硫黄原子を示す。R206は水素原子、
炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状のアルキル基、アルケ
ニル基、又はそれぞれ水酸基で置換されたフェニル基又
はナフチル基を示す。R207は炭素数1〜10の直鎖状
又は分岐状のアルキレン基を示す。R208は水素原子又
は水酸基を示す。jは0〜5の整数である。u、hは0
又は1である。s、t、s’、t’、s’’、t’’は
それぞれs+t=8、s’+t’=5、s’’+t’’
=4を満足し、かつ各フェニル骨格中に少なくとも1つ
の水酸基を有するような数である。αは式(D8)、
(D9)の化合物の分子量を100〜1,000とする
数である。)
【0100】上記式中R201、R202としては、例えば水
素原子、メチル基、エチル基、ブチル基、プロピル基、
エチニル基、シクロヘキシル基、R203としては、例え
ばR2 01、R202と同様なもの、或いは−COOH、−C
2COOH、R204としては、例えばエチレン基、フェ
ニレン基、カルボニル基、スルホニル基、酸素原子、硫
黄原子等、R205としては、例えばメチレン基、或いは
204と同様なもの、R 206としては例えば水素原子、メ
チル基、エチル基、ブチル基、プロピル基、エチニル
基、シクロヘキシル基、それぞれ水酸基で置換されたフ
ェニル基、ナフチル基等が挙げられる。
【0101】ここで、溶解制御剤の酸不安定基として
は、下記一般式(G1)〜(G3)で示される基、炭素
数4〜20の三級アルキル基、各アルキル基の炭素数が
1〜6のトリアルキルシリル基、炭素数4〜20のオキ
ソアルキル基等が挙げられる。
【0102】
【化29】 ここで、RG01〜RG05及びa、k、mは上記と同様であ
る。
【0103】上記溶解制御剤の配合量は、ベース樹脂1
00部に対し、0〜50部、好ましくは5〜50部、よ
り好ましくは10〜30部であり、単独又は2種以上を
混合して使用できる。配合量が5部に満たないと解像性
の向上がない場合があり、50部を超えるとパターンの
膜減りが生じ、解像度が低下する場合がある。
【0104】なお、上記のような溶解制御剤は、フェノ
ール性水酸基又はカルボキシ基を有する化合物に対し、
有機化学的処方を用いて酸不安定基を導入することによ
り合成される。
【0105】更に、本発明のレジスト材料には、塩基性
化合物を配合することができる。
【0106】塩基性化合物としては、酸発生剤より発生
する酸がレジスト膜中に拡散する際の拡散速度を抑制す
ることができる化合物が適している。塩基性化合物の配
合により、レジスト膜中での酸の拡散速度が抑制されて
解像度が向上し、露光後の感度変化を抑制したり、基板
や環境依存性を少なくし、露光余裕度やパターンプロフ
ァイル等を向上することができる。
【0107】このような塩基性化合物としては、第一
級、第二級、第三級の脂肪族アミン類、混成アミン類、
芳香族アミン類、複素環アミン類、カルボキシ基を有す
る含窒素化合物、スルホニル基を有する含窒素化合物、
水酸基を有する含窒素化合物、ヒドロキシフェニル基を
有する含窒素化合物、アルコール性含窒素化合物、アミ
ド誘導体、イミド誘導体等が挙げられる。
【0108】具体的には、第一級の脂肪族アミン類とし
て、アンモニア、メチルアミン、エチルアミン、n−プ
ロピルアミン、イソプロピルアミン、n−ブチルアミ
ン、イソブチルアミン、sec−ブチルアミン、ter
t−ブチルアミン、ペンチルアミン、tert−アミル
アミン、シクロペンチルアミン、ヘキシルアミン、シク
ロヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、
ノニルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、セチル
アミン、メチレンジアミン、エチレンジアミン、テトラ
エチレンペンタミン等が例示され、第二級の脂肪族アミ
ン類として、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジ−n
−プロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジ−n−ブ
チルアミン、ジイソブチルアミン、ジ−sec−ブチル
アミン、ジペンチルアミン、ジシクロペンチルアミン、
ジヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、ジヘプチ
ルアミン、ジオクチルアミン、ジノニルアミン、ジデシ
ルアミン、ジドデシルアミン、ジセチルアミン、N,N
−ジメチルメチレンジアミン、N,N−ジメチルエチレ
ンジアミン、N,N−ジメチルテトラエチレンペンタミ
ン等が例示され、第三級の脂肪族アミン類として、トリ
メチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−プロピル
アミン、トリイソプロピルアミン、トリ−n−ブチルア
ミン、トリイソブチルアミン、トリ−sec−ブチルア
ミン、トリペンチルアミン、トリシクロペンチルアミ
ン、トリヘキシルアミン、トリシクロヘキシルアミン、
トリヘプチルアミン、トリオクチルアミン、トリノニル
アミン、トリデシルアミン、トリドデシルアミン、トリ
セチルアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルメチ
レンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチ
レンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルテト
ラエチレンペンタミン等が例示される。
【0109】また、混成アミン類としては、例えばジメ
チルエチルアミン、メチルエチルプロピルアミン、ベン
ジルアミン、フェネチルアミン、ベンジルジメチルアミ
ン等が例示される。芳香族アミン類及び複素環アミン類
の具体例としては、アニリン誘導体(例えばアニリン、
N−メチルアニリン、N−エチルアニリン、N−プロピ
ルアニリン、N,N−ジメチルアニリン、2−メチルア
ニリン、3−メチルアニリン、4−メチルアニリン、エ
チルアニリン、プロピルアニリン、トリメチルアニリ
ン、2−ニトロアニリン、3−ニトロアニリン、4−ニ
トロアニリン、2,4−ジニトロアニリン、2,6−ジ
ニトロアニリン、3,5−ジニトロアニリン、N,N−
ジメチルトルイジン等)、ジフェニル(p−トリル)ア
ミン、メチルジフェニルアミン、トリフェニルアミン、
フェニレンジアミン、ナフチルアミン、ジアミノナフタ
レン、ピロール誘導体(例えばピロール、2H−ピロー
ル、1−メチルピロール、2,4−ジメチルピロール、
2,5−ジメチルピロール、N−メチルピロール等)、
オキサゾール誘導体(例えばオキサゾール、イソオキサ
ゾール等)、チアゾール誘導体(例えばチアゾール、イ
ソチアゾール等)、イミダゾール誘導体(例えばイミダ
ゾール、4−メチルイミダゾール、4−メチル−2−フ
ェニルイミダゾール等)、ピラゾール誘導体、フラザン
誘導体、ピロリン誘導体(例えばピロリン、2−メチル
−1−ピロリン等)、ピロリジン誘導体(例えばピロリ
ジン、N−メチルピロリジン、ピロリジノン、N−メチ
ルピロリドン等)、イミダゾリン誘導体、イミダゾリジ
ン誘導体、ピリジン誘導体(例えばピリジン、メチルピ
リジン、エチルピリジン、プロピルピリジン、ブチルピ
リジン、4−(1−ブチルペンチル)ピリジン、ジメチ
ルピリジン、トリメチルピリジン、トリエチルピリジ
ン、フェニルピリジン、3−メチル−2−フェニルピリ
ジン、4−tert−ブチルピリジン、ジフェニルピリ
ジン、ベンジルピリジン、メトキシピリジン、ブトキシ
ピリジン、ジメトキシピリジン、1−メチル−2−ピリ
ドン、4−ピロリジノピリジン、1−メチル−4−フェ
ニルピリジン、2−(1−エチルプロピル)ピリジン、
アミノピリジン、ジメチルアミノピリジン等)、ピリダ
ジン誘導体、ピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、ピラ
ゾリン誘導体、ピラゾリジン誘導体、ピペリジン誘導
体、ピペラジン誘導体、モルホリン誘導体、インドール
誘導体、イソインドール誘導体、1H−インダゾール誘
導体、インドリン誘導体、キノリン誘導体(例えばキノ
リン、3−キノリンカルボニトリル等)、イソキノリン
誘導体、シンノリン誘導体、キナゾリン誘導体、キノキ
サリン誘導体、フタラジン誘導体、プリン誘導体、プテ
リジン誘導体、カルバゾール誘導体、フェナントリジン
誘導体、アクリジン誘導体、フェナジン誘導体、1,1
0−フェナントロリン誘導体、アデニン誘導体、アデノ
シン誘導体、グアニン誘導体、グアノシン誘導体、ウラ
シル誘導体、ウリジン誘導体等が例示される。
【0110】更に、カルボキシ基を有する含窒素化合物
としては、例えばアミノ安息香酸、インドールカルボン
酸、アミノ酸誘導体(例えばニコチン酸、アラニン、ア
ルギニン、アスパラギン酸、グルタミン酸、グリシン、
ヒスチジン、イソロイシン、グリシルロイシン、ロイシ
ン、メチオニン、フェニルアラニン、スレオニン、リジ
ン、3−アミノピラジン−2−カルボン酸、メトキシア
ラニン)等が例示され、スルホニル基を有する含窒素化
合物として3−ピリジンスルホン酸、p−トルエンスル
ホン酸ピリジニウム等が例示され、水酸基を有する含窒
素化合物、ヒドロキシフェニル基を有する含窒素化合
物、アルコール性含窒素化合物としては、2−ヒドロキ
シピリジン、アミノクレゾール、2,4−キノリンジオ
ール、3−インドールメタノールヒドレート、モノエタ
ノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールア
ミン、N−エチルジエタノールアミン、N,N−ジエチ
ルエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、
2,2’−イミノジエタノール、2−アミノエタノ−
ル、3−アミノ−1−プロパノール、4−アミノ−1−
ブタノール、4−(2−ヒドロキシエチル)モルホリ
ン、2−(2−ヒドロキシエチル)ピリジン、1−(2
−ヒドロキシエチル)ピペラジン、1−[2−(2−ヒ
ドロキシエトキシ)エチル]ピペラジン、ピペリジンエ
タノール、1−(2−ヒドロキシエチル)ピロリジン、
1−(2−ヒドロキシエチル)−2−ピロリジノン、3
−ピペリジノ−1,2−プロパンジオール、3−ピロリ
ジノ−1,2−プロパンジオール、8−ヒドロキシユロ
リジン、3−クイヌクリジノール、3−トロパノール、
1−メチル−2−ピロリジンエタノール、1−アジリジ
ンエタノール、N−(2−ヒドロキシエチル)フタルイ
ミド、N−(2−ヒドロキシエチル)イソニコチンアミ
ド等が例示される。アミド誘導体としては、ホルムアミ
ド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルム
アミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,
N−ジメチルアセトアミド、プロピオンアミド、ベンズ
アミド等が例示される。イミド誘導体としては、フタル
イミド、サクシンイミド、マレイミド等が例示される。
更に、下記一般式(B1)及び(B2)で示される塩
基性化合物を配合することもできる。
【0111】
【化30】 (式中、R301、R302、R303、R307、R308はそれぞ
れ独立して直鎖状、分岐鎖状又は環状の炭素数1〜20
のアルキレン基、R304、R305、R306、R309、R310
は水素原子、炭素数1〜20のアルキル基又はアミノ基
を示し、R304とR 305、R304とR306、R305とR307
304とR305とR306、R309とR310はそれぞれ結合し
て環を形成してもよい。S、T、Uはそれぞれ0〜20
の整数である。但し、S、T、U=0のとき、R304
305、R306、R309、R310は水素原子を含まない。)
【0112】ここで、R301、R302、R303、R307、R
308のアルキレン基としては、炭素数1〜20、好まし
くは1〜10、更に好ましくは1〜8のものであり、具
体的には、メチレン基、エチレン基、n−プロピレン
基、イソプロピレン基、n−ブチレン基、イソブチレン
基、n−ペンチレン基、イソペンチレン基、ヘキシレン
基、ノニレン基、デシレン基、シクロペンチレン基、シ
クロへキシレン基等が挙げられる。
【0113】また、R304、R305、R306、R309、R
310のアルキル基としては、炭素数1〜20、好ましく
は1〜8、更に好ましくは1〜6のものであり、これら
は直鎖状、分岐状、環状のいずれであってもよい。具体
的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプ
ロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブ
チル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、ヘキシル
基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、トリデシル基、
シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
【0114】更に、R304とR305、R304とR306、R
305とR306、R304とR305とR306、R309とR310が環
を形成する場合、その環の炭素数は1〜20、より好ま
しくは1〜8、更に好ましくは1〜6であり、またこれ
らの環は炭素数1〜6、特に1〜4のアルキル基が分岐
していてもよい。
【0115】S、T、Uはそれぞれ0〜20の整数であ
り、より好ましくは1〜10、更に好ましくは1〜8の
整数である。
【0116】上記(B1)、(B2)の化合物として具
体的には、トリス{2−(メトキシメトキシ)エチル}
アミン、トリス{2−(メトキシエトキシ)エチル}ア
ミン、トリス[2−{(2−メトキシエトキシ)メトキ
シ}エチル]アミン、トリス{2−(2−メトキシエト
キシ)エチル}アミン、トリス{2−(1−メトキシエ
トキシ)エチル}アミン、トリス{2−(1−エトキシ
エトキシ)エチル}アミン、トリス{2−(1−エトキ
シプロポキシ)エチル}アミン、トリス[2−{(2−
ヒドロキシエトキシ)エトキシ}エチル]アミン、4,
7,13,16,21,24−ヘキサオキサ−1,10
−ジアザビシクロ[8.8.8]ヘキサコサン、4,
7,13,18−テトラオキサ−1,10−ジアザビシ
クロ[8.5.5]エイコサン、1,4,10,13−
テトラオキサ−7,16−ジアザビシクロオクタデカ
ン、1−アザ−12−クラウン−4、1−アザ−15−
クラウン−5、1−アザ−18−クラウン−6等が挙げ
られる。特に第三級アミン、アニリン誘導体、ピロリジ
ン誘導体、ピリジン誘導体、キノリン誘導体、アミノ酸
誘導体、水酸基を有する含窒素化合物、ヒドロキシフェ
ニル基を有する含窒素化合物、アルコール性含窒素化合
物、アミド誘導体、イミド誘導体、トリス{2−(メト
キシメトキシ)エチル}アミン、トリス{(2−(2−
メトキシエトキシ)エチル}アミン、トリス[2−
{(2−メトキシエトキシ)メチル}エチル]アミン、
1−アザ−15−クラウン−5等が好ましい。
【0117】上記塩基性化合物の配合量は、酸発生剤1
部に対して0.001〜10部、好ましくは0.01〜
1部である。配合量が0.001部未満であると添加剤
としての効果が十分に得られない場合があり、10部を
超えると解像度や感度が低下する場合がある。
【0118】更に、本発明のレジスト材料には、分子内
に≡C−COOHで示される基を有する化合物を配合す
ることができる。
【0119】分子内に≡C−COOHで示される基を有
する化合物としては、例えば下記I群及びII群から選
ばれる1種又は2種以上の化合物を使用することができ
るが、これらに限定されるものではない。本成分の配合
により、レジストのPED安定性が向上し、窒化膜基板
上でのエッジラフネスが改善されるのである。 [I群]下記一般式(A1)〜(A10)で示される化
合物のフェノール性水酸基の水素原子の一部又は全部を
−R401−COOH(R401は炭素数1〜10の直鎖状又
は分岐状のアルキレン基)により置換してなり、かつ分
子中のフェノール性水酸基(C)と≡C−COOHで示
される基(D)とのモル比率がC/(C+D)=0.1
〜1.0である化合物。 [II群]下記一般式(A11)〜(A15)で示され
る化合物。
【0120】
【化31】
【0121】
【化32】 (但し、式中R408は水素原子又はメチル基を示す。R
402、R403はそれぞれ水素原子又は炭素数1〜8の直鎖
状又は分岐状のアルキル基又はアルケニル基を示す。R
404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、或いは−(R409h−C
OOR’基(R’は水素原子又は−R409−COOH)
を示す。R405は−(CH2i−(i=2〜10)、炭
素数6〜10のアリーレン基、カルボニル基、スルホニ
ル基、酸素原子又は硫黄原子を示す。R406は炭素数1
〜10のアルキレン基、炭素数6〜10のアリーレン
基、カルボニル基、スルホニル基、酸素原子又は硫黄原
子を示す。R407は水素原子又は炭素数1〜8の直鎖状
又は分岐状のアルキル基、アルケニル基、それぞれ水酸
基で置換されたフェニル基又はナフチル基を示す。R
409は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキレン
基を示す。R410は水素原子又は炭素数1〜8の直鎖状
又は分岐状のアルキル基又はアルケニル基又は−R411
−COOH基を示す。R411は炭素数1〜10の直鎖状
又は分岐状のアルキレン基を示す。jは0〜5の整数で
ある。u、hは0又は1である。s1、t1、s2、t
2、s3、t3、s4、t4はそれぞれs1+t1=
8、s2+t2=5、s3+t3=4、s4+t4=6
を満足し、かつ各フェニル骨格中に少なくとも1つの水
酸基を有するような数である。κは式(A6)の化合物
を重量平均分子量1,000〜5,000とする数であ
る。λは式(A7)の化合物を重量平均分子量1,00
0〜10,000とする数である。)
【0122】
【化33】 (R402、R403、R411は上記と同様の意味を示す。R
412は水素原子又は水酸基を示す。s5、t5は、s5
≧0、t5≧0で、s5+t5=5を満足する数であ
る。h’は0又は1である。)
【0123】本成分として、具体的には下記一般式AI
−1〜14及びAII−1〜10で示される化合物を挙
げることができるが、これらに限定されるものではな
い。
【0124】
【化34】
【0125】
【化35】 (R’’は水素原子又はCH2COOH基を示し、各化
合物においてR’’の10〜100モル%はCH2CO
OH基である。α、κは上記と同様の意味を示す。)
【0126】
【化36】
【0127】なお、上記分子内に≡C−COOHで示さ
れる基を有する化合物は、1種を単独で又は2種以上を
組み合わせて用いることができる。
【0128】上記分子内に≡C−COOHで示される基
を有する化合物の添加量は、ベース樹脂100部に対し
て0〜5部、好ましくは0.1〜5部、より好ましくは
0.1〜3部、更に好ましくは0.1〜2部である。5
部より多いとレジスト材料の解像性が低下する場合があ
る。
【0129】更に、本発明のレジスト材料には、添加剤
としてアセチレンアルコール誘導体を配合することがで
き、これにより保存安定性を向上させることができる。
【0130】アセチレンアルコール誘導体としては、下
記一般式(S1)、(S2)で示されるものを好適に使
用することができる。
【0131】
【化37】 (式中、R501、R502、R503、R504、R505はそれぞ
れ水素原子、又は炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又は環
状のアルキル基であり、X、Yは0又は正数を示し、下
記値を満足する。0≦X≦30、0≦Y≦30、0≦X
+Y≦40である。)
【0132】アセチレンアルコール誘導体として好まし
くは、サーフィノール61、サーフィノール82、サー
フィノール104、サーフィノール104E、サーフィ
ノール104H、サーフィノール104A、サーフィノ
ールTG、サーフィノールPC、サーフィノール44
0、サーフィノール465、サーフィノール485(A
ir Products and Chemicals
Inc.製)、サーフィノールE1004(日信化学
工業(株)製)等が挙げられる。
【0133】上記アセチレンアルコール誘導体の添加量
は、レジスト組成物100重量%中0.01〜2重量
%、より好ましくは0.02〜1重量%である。0.0
1重量%より少ないと塗布性及び保存安定性の改善効果
が十分に得られない場合があり、2重量%より多いとレ
ジスト材料の解像性が低下する場合がある。
【0134】本発明のレジスト材料には、上記成分以外
に任意成分として塗布性を向上させるために慣用されて
いる界面活性剤を添加することができる。なお、任意成
分の添加量は、本発明の効果を妨げない範囲で通常量と
することができる。
【0135】ここで、界面活性剤としては非イオン性の
ものが好ましく、パーフルオロアルキルポリオキシエチ
レンエタノール、フッ素化アルキルエステル、パーフル
オロアルキルアミンオキサイド、パーフルオロアルキル
EO付加物、含フッ素オルガノシロキサン系化合物等が
挙げられる。例えばフロラード「FC−430」、「F
C−431」(いずれも住友スリーエム(株)製)、サ
ーフロン「S−141」、「S−145」(いずれも旭
硝子(株)製)、ユニダイン「DS−401」、「DS
−403」、「DS−451」(いずれもダイキン工業
(株)製)、メガファック「F−8151」(大日本イ
ンキ工業(株)製)、「X−70−092」、「X−7
0−093」(いずれも信越化学工業(株)製)等を挙
げることができる。好ましくは、フロラード「FC−4
30」(住友スリーエム(株)製)、「X−70−09
3」(信越化学工業(株)製)が挙げられる。
【0136】本発明のレジスト材料を使用してパターン
を形成するには、公知のリソグラフィー技術を採用して
行うことができ、例えばシリコンウエハー等の基板上に
スピンコーティング等の手法で膜厚が0.3〜2.0μ
mとなるように塗布し、これをホットプレート上で60
〜150℃、1〜10分間、好ましくは80〜130
℃、1〜5分間プリベークする。次いで目的のパターン
を形成するためのマスクを上記のレジスト膜上にかざ
し、遠紫外線、エキシマレーザー、X線等の高エネルギ
ー線もしくは電子線を露光量1〜200mJ/cm2
度、好ましくは10〜100mJ/cm2程度となるよ
うに照射した後、ホットプレート上で60〜150℃、
1〜5分間、好ましくは80〜130℃、1〜3分間ポ
ストエクスポージャベーク(PEB)する。更に、0.
1〜5%、好ましくは2〜3%テトラメチルアンモニウ
ムヒドロキシド(TMAH)等のアルカリ水溶液の現像
液を用い、0.1〜3分間、好ましくは0.5〜2分
間、浸漬(dip)法、パドル(puddle)法、ス
プレー(spray)法等の常法により現像することに
より基板上に目的のパターンが形成される。なお、本発
明材料は、特に高エネルギー線の中でも248〜193
nmの遠紫外線又はエキシマレーザー、X線及び電子線
による微細パターンニングに最適である。また、上記範
囲を上限及び下限から外れる場合は、目的のパターンを
得ることができない場合がある。
【0137】
【発明の効果】本発明の高分子化合物をベース樹脂とし
たレジスト材料は、高エネルギー線に感応し、感度、解
像性、エッチング耐性に優れているため、電子線や遠紫
外線による微細加工に有用である。特にArFエキシマ
レーザー、KrFエキシマレーザーの露光波長での吸収
が小さいため、微細でしかも基板に対して垂直なパター
ンを容易に形成することができるという特徴を有する。
【0138】
【実施例】以下、合成例及び実施例を示して本発明を具
体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるも
のではない。
【0139】[合成例]本発明のexo−型の2−アル
キルビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イルエステ
ル化合物及びそれを含む高分子化合物を、以下に示す処
方で合成した。
【0140】[合成例1−1]Monomer1の合成 148.5gの臭化エチルを600mlのテトラヒドロ
フランに溶解した。この反応混合物を32.4gの金属
マグネシウムに60℃以下で1時間かけて滴下した。室
温で2時間撹拌を続けた後、110.2gのビシクロ
[2.2.1]ヘプタン−2−オンを65℃以下で45
分間かけて滴下した。室温で1時間撹拌を続けた後、通
常の反応後処理を行い、得られた油状物質を減圧下蒸留
したところ、126.9gのendo−型の2−エチル
ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−オールが得られ
た。収率は90.5%であった。
【0141】125.0gのendo−型の2−エチル
ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−オールを600
mlのベンゼンに溶解し、8.5gのp−トルエンスル
ホン酸1水和物を加えた。この反応混合物を加熱し、水
抜きをしながら環流下6時間撹拌した後、通常の反応後
処理を行い、得られた油状物質をシリカゲルカラムクロ
マトグラフにて精製したところ、85.9gの2−エチ
リデンビシクロ[2.2.1]ヘプタンが得られた。収
率は78.8%であった。
【0142】84.0gの2−エチリデンビシクロ
[2.2.1]ヘプタンを500mlの塩化メチレンに
溶解し、219.0gの65%m−クロロ過安息香酸を
加えた。この反応混合物を4℃で12時間撹拌した後、
通常の反応後処理を行ったところ、油状物質を得た。こ
のものは精製をせずに次の反応に用いた。
【0143】先の段階で得られた油状物質を200ml
のジエチルエーテルに溶解した。この溶液を、26.2
gの水素化アルミニウムリチウムを200mlのジエチ
ルエーテルに懸濁した液に氷冷下撹拌しながら滴下し
た。この反応混合物を室温で2時間撹拌した後、通常の
反応後処理を行い、得られた油状物質を減圧下蒸留した
ところ、87.0gのexo−型の2−エチルビシクロ
[2.2.1]ヘプタン−2−オールが得られた。収率
は90.3%であった。
【0144】70.1gのexo−型の2−エチルビシ
クロ[2.2.1]ヘプタン−2−オールを400ml
の塩化メチレンに溶解した。この反応混合物に対し、9
4.0gの5−ノルボルネン−2−カルボン酸クロリ
ド、次いで121.4gのトリエチルアミンを氷冷下撹
拌しながら滴下した。この反応混合物を室温で12時間
撹拌した後、通常の反応後処理を行い、得られた油状物
質を減圧下蒸留したところ、105.9gのexo−型
の5−ノルボルネン−2−カルボン酸2−エチルビシク
ロ[2.2.1]ヘプタン−2−イル(Monomer
1)が得られた。収率は81.3%であった。 1H−NMR(CDCl3、400MHz):δ0.7
5−0.85(m、3H)、1.04(m、1H、)
1.15〜1.55(m、8H)、1.60−2.00
(m、4H)、2.05−2.35(m、2.27
H)、2.45−2.55(m、1H)、2.85−
2.95(m、1.73H)、3.01(m、0.27
H)、3.17(m、0.73H)、5.93(m、
0.73H)、6.10(m、0.54H)、6.18
(m、0.73H) FT−IR:3061、2968、2875、172
4、1332、1271、1227、1192、117
1、1132、1109cm-1
【0145】[合成例1−2〜24]Monomer2
〜24の合成 上記と同様にして、Monomer2〜24を合成し
た。
【0146】
【化38】
【0147】[合成例2−1]Polymer1の合成 26.0gのMonomer1と9.8gの無水マレイ
ン酸を40mlのテトラヒドロフランに溶解し、0.7
gの2,2’−アゾビスイソブチロニトリルを加えた。
60℃で15時間撹拌した後、60mlのテトラヒドロ
フランを加え、2Lのn−ヘキサンに滴下した。生じた
固形物を濾過して取り、更に2Lのn−ヘキサンで洗浄
し、40℃で6時間真空乾燥したところ、23.5gの
下記式Polymer1で示される高分子化合物が得ら
れた。収率は65.5%であった。
【0148】[合成例2−2〜80]Polymer2
〜80の合成 上記と同様にして、Polymer2〜80を合成し
た。
【0149】
【化39】
【0150】
【化40】
【0151】
【化41】
【0152】
【化42】
【0153】
【化43】
【0154】
【化44】
【0155】
【化45】
【0156】
【化46】
【0157】
【化47】
【0158】
【化48】
【0159】
【化49】
【0160】
【化50】
【0161】[実施例I]上記合成例で得られたポリマ
ー(Polymer1〜80)について、レジスト材料
にした際の解像性の評価を行った。
【0162】[実施例I−1〜120]レジストの解像
性の評価 上記合成例で得られたポリマー(Polymer1〜8
0)及び下記式で示されるポリマー(Polymer8
1〜88)をベース樹脂として使用し、下記式(PAG
1〜8)で示される酸発生剤、下記式(DRR1〜4)
で示される溶解制御剤、塩基性化合物、下記式(ACC
1)で示される分子内に≡C−COOHで示される基を
有する化合物を表に示す組成でFC−430(住友スリ
ーエム(株)製)0.05重量%を含む溶媒中に溶解し
てレジスト材料を調合し、更に各レジスト材料を0.2
μmのテフロン製フィルターで濾過することにより、レ
ジスト液をそれぞれ調製した。
【0163】
【化51】
【0164】
【化52】
【0165】
【化53】
【0166】
【化54】
【0167】レジスト液をシリコンウエハー上へスピン
コーティングし、0.5μmの厚さに塗布した。次い
で、このシリコンウエハーをホットプレートを用いて1
10℃で90秒間ベークした。これをArFエキシマレ
ーザーステッパー(ニコン社製、NA=0.55)を用
いて露光し、110℃で90秒間ベークを施し(PE
B)、2.38%のテトラメチルアンモニウムヒドロキ
シドの水溶液で現像を行うと、ポジ型のパターンを得る
ことができた。
【0168】レジストの評価は以下の項目について行っ
た。まず、感度(Eth、mJ/cm2)を求めた。次
に0.25μm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(Eop、mJ/cm2)とし
て、この露光量における分離しているラインアンドスペ
ースの最小線幅(μm)を評価レジストの解像度とし
た。解像したレジストパターンの形状は、走査型電子顕
微鏡を用いて観察した。
【0169】各レジストの組成及び評価結果を表1〜6
に示す。なお、表1〜7において、溶剤及び塩基性化合
物は下記の通りである。 PGMEA:プロピレングリコールメチルエーテルアセ
テート PG/EL:PGMEA70%と乳酸エチル30%の混
合溶剤 TBA:トリブチルアミン TEA:トリエタノールアミン TMMEA:トリスメトキシメトキシエチルアミン TMEMEA:トリスメトキシエトキシメトキシエチル
アミン
【0170】
【表1】
【0171】
【表2】
【0172】
【表3】
【0173】
【表4】
【0174】
【表5】
【0175】
【表6】
【0176】[比較例]下記式で示されるポリマー(P
olymer89〜96)について、レジスト材料にし
た際の解像性の評価を行った。 [比較例1〜8]レジストの解像性の評価 評価は、上記実施例と同様の方法にて行った。各レジス
トの組成及び評価結果を表7に示す。
【0177】
【化55】
【0178】
【表7】
【0179】表1〜7の結果より、本発明のexo−型
の2−アルキルビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−
イルエステル部位がendo−型の異性体及び従来型の
酸分解性部位に比べて極めて高い反応性を有し、それに
より本発明のレジスト材料が従来品に比べて極めて高い
感度と解像性を有することが確認された。
【0180】[実施例II]上記合成例で得られたポリ
マー(Polymer1〜80)について、エッチング
耐性の評価を行った。
【0181】[実施例II−1〜80]ポリマーのエッ
チング耐性の評価 上記合成例で得られたポリマー(Polymer1〜8
0)及び比較用ポリマー(ポリメタクリル酸メチル、分
子量10,000)をシクロヘキサノンに溶解し、シリ
コンウエハー上へスピンコーティングし、1.0μmの
厚さに塗布した。次いで、このシリコンウエハーをホッ
トプレートを用いて110℃で90秒間ベークした。こ
れらについて、塩素系ガス及びフッ素系ガスによるエッ
チングにおけるエッチングレート(Å/min)を測定
した。
【0182】評価結果を表8〜10に、測定機器の条件
を表11に示す。表8〜10の結果より、本発明の高分
子化合物が極めて高いエッチング耐性を有することが確
認された。
【0183】
【表8】
【0184】
【表9】
【0185】
【表10】
【0186】
【表11】
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G03F 7/027 G03F 7/027 4J100 // C09D 167/00 C09D 167/00 (72)発明者 栗原 英志 群馬県碓氷郡松井田町大字人見1番地10 信越化学工業株式会社シリコーン電子材料 技術研究所内 (72)発明者 中島 睦雄 新潟県中頸城郡頸城村大字西福島28−1 信越化学工業株式会社合成技術研究所内 (72)発明者 長谷川 幸士 新潟県中頸城郡頸城村大字西福島28−1 信越化学工業株式会社合成技術研究所内 (72)発明者 渡辺 武 新潟県中頸城郡頸城村大字西福島28−1 信越化学工業株式会社合成技術研究所内 Fターム(参考) 2H025 AA01 AA02 AA09 AB16 AC04 AC06 AC08 AD03 BE00 BE10 BG00 BJ04 BJ10 CC03 CC20 FA03 FA12 FA17 4H006 AA01 AB46 AB76 BJ30 4J002 BK001 EQ016 ES016 FD206 GP03 4J032 CA33 CA45 CA62 CB01 CB04 CB12 CC03 CD01 CD09 CE03 CE22 CG06 4J038 CG012 CG032 CG142 CH152 EA011 JA60 PA17 4J100 AJ02R AK32Q AL08R AR09P AR09R AR11P AR11R BA03R BA15R BA16R BA20R BC07R BC08R BC43R BC53R BC55R CA04 CA05 CA06 DA01 FA17 JA38

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記一般式(1)で示されるエステル化
    合物。 【化1】 (式中、R1は水素原子、メチル基又はCH2CO214
    を示す。R2は水素原子、メチル基又はCO214を示
    す。R3は炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のア
    ルキル基又は炭素数6〜20の置換されていてもよいア
    リール基を示す。R4〜R13はそれぞれ独立に水素原子
    又は炭素数1〜15のヘテロ原子を含んでもよい1価の
    炭化水素基を示し、互いに環を形成していてもよく、そ
    の場合には炭素数1〜15のヘテロ原子を含んでもよい
    2価の炭化水素基を示す。またR4〜R1 3は隣接する炭
    素に結合するもの同士で何も介さずに結合し、二重結合
    を形成してもよい。R14は炭素数1〜15の直鎖状、分
    岐状又は環状のアルキル基を示す。kは0又は1であ
    る。また、本式により、鏡像体も表す。)
  2. 【請求項2】 下記一般式(1a−1)又は(1a−
    2)で示されるエステル化合物を構成単位として含有す
    ることを特徴とする重量平均分子量1,000〜50
    0,000の高分子化合物。 【化2】 (式中、R1〜R13及びkは上記と同様の意味を示す。
    また、本式により、鏡像体も表す。)
  3. 【請求項3】 更に、下記式(2a)〜(10a)で示
    される繰り返し単位を含有する請求項2記載の高分子化
    合物。 【化3】 (式中、R1、R2は上記と同様である。R15は水素原
    子、炭素数1〜15のカルボキシ基又は水酸基を含有す
    る1価の炭化水素基を示す。R16〜R19の少なくとも1
    個は炭素数1〜15のカルボキシ基又は水酸基を含有す
    る1価の炭化水素基を示し、残りはそれぞれ独立に水素
    原子又は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状のア
    ルキル基を示す。R16〜R19は互いに環を形成していて
    もよく、その場合にはR16〜R19の少なくとも1個は炭
    素数1〜15のカルボキシ基又は水酸基を含有する2価
    の炭化水素基を示し、残りはそれぞれ独立に炭素数1〜
    15の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基を示す。
    20は炭素数3〜15の−CO 2−部分構造を含有する
    1価の炭化水素基を示す。R21〜R24の少なくとも1個
    は炭素数2〜15の−CO2−部分構造を含有する1価
    の炭化水素基を示し、残りはそれぞれ独立に水素原子又
    は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル
    基を示す。R21〜R24は互いに環を形成していてもよ
    く、その場合にはR 21〜R24の少なくとも1個は炭素数
    1〜15の−CO2−部分構造を含有する2価の炭化水
    素基を示し、残りはそれぞれ独立に炭素数1〜15の直
    鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基を示す。R25は炭
    素数7〜15の多環式炭化水素基又は多環式炭化水素基
    を含有するアルキル基を示す。R26は酸不安定基を示
    す。kは0又は1である。)
  4. 【請求項4】 上記一般式(1)のエステル化合物及び
    炭素−炭素二重結合を含有する別の化合物をラジカル重
    合、アニオン重合又は配位重合させることを特徴とする
    高分子化合物の製造方法。
  5. 【請求項5】 請求項2又は3に記載の高分子化合物を
    含むことを特徴とするレジスト材料。
  6. 【請求項6】 請求項2又は3に記載の高分子化合物と
    高エネルギー線もしくは電子線に感応して酸を発生する
    化合物と有機溶剤とを含むことを特徴とするレジスト材
    料。
  7. 【請求項7】 請求項5又は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、
    必要に応じて加熱処理した後、現像液を用いて現像する
    工程とを含むことを特徴とするパターン形成方法。
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