JP5505371B2 - 高分子化合物、化学増幅ポジ型レジスト材料、及びパターン形成方法 - Google Patents

高分子化合物、化学増幅ポジ型レジスト材料、及びパターン形成方法 Download PDF

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Description

本発明は、高分子化合物、この高分子化合物をベース樹脂として用いた化学増幅ポジ型レジスト材料、及び該化学増幅ポジ型レジスト材料を用いたパターン形成方法に関する。
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急速に進んでいる。特にフラッシュメモリー市場の拡大と記憶容量の増大化が微細化を牽引している。現在は、ArFリソグラフィーによる65nmノードのデバイスの量産が行われており、次世代のArF液浸リソグラフィーによる45nmノードの量産準備が進行中である。更に次世代の32nmノードとしては、水よりも高屈折率の液体と高屈折率レンズ、高屈折率レジスト膜を組み合わせた超高NAレンズによる液浸リソグラフィー、波長13.5nmの真空紫外光(EUV)リソグラフィー、ArFリソグラフィーの二重露光(ダブルパターニングリソグラフィー)等が候補であり、検討が進められている。
電子ビーム(EB)やX線等の非常に短波長な高エネルギー線においては、ArF用レジスト材料に用いられている炭化水素のような軽元素は吸収がほとんどなく、ポリヒドロキシスチレンベースのレジスト材料が検討されている。
EB用レジスト材料は、実用的にはマスク描画用途に用いられてきた。近年、マスク製作技術が問題視されるようになってきた。特には、露光に用いられる光がg線の時代から縮小投影露光装置が用いられており、その縮小倍率は1/5であったが、チップサイズの拡大と、投影レンズの大口径化に伴い1/4倍率が用いられるようになってきたため、マスクの寸法ズレがウエハー上のパターンの寸法変化に与える影響が問題になっている。パターンの微細化と共に、マスクの寸法ズレの値よりもウエハー上の寸法ズレの方が大きくなってきていることが指摘されている。マスク寸法変化を分母、ウエハー上の寸法変化を分子として計算されたMask Error Enhancement Factor(MEEF)が求められている。45nm級のパターンでは、MEEFが4を超えることも珍しくない。縮小倍率が1/4でMEEFが4であれば、マスク製作において実質等倍マスクと同等の精度が必要であることがいえる。
マスク製作用露光装置としては、線幅の精度を上げるため、レーザービームによる露光装置に代わって電子ビーム(EB)による露光装置が用いられてきている。更にEBの電子銃における加速電圧を上げることによってより一層の微細化が可能になることから、10kVから30kV、最近は50kVが主流であり、更に100kVの検討も進められている。
ここで、加速電圧の上昇と共に、レジスト膜の低感度化が問題になってきた。加速電圧が向上すると、レジスト膜内での前方散乱の影響が小さくなるため、電子描画エネルギーのコントラストが向上して解像度や寸法制御性が向上するが、レジスト膜内を素抜けの状態で電子が通過するため、レジスト膜の感度が低下する。マスク露光装置は直描の一筆書きで露光するため、レジスト膜の感度低下は生産性の低下につながり好ましいことではない。高感度化の要求から、化学増幅型レジスト材料が検討されている。
マスク製作用EBリソグラフィーのパターンの微細化と共に、高アスペクト比による現像時のパターン倒れ防止のためにレジスト膜の薄膜化が進行している。光リソグラフィーの場合、レジスト膜の薄膜化が解像力向上に大きく寄与している。これはCMP等の導入により、デバイスの平坦化が進行したためである。マスク製作の場合、基板は平坦であり、加工すべき基板(例えばCr、MoSi、SiO2)の膜厚は遮光率や位相差制御のために決まってしまっている。薄膜化するためにはレジスト膜のドライエッチング耐性を向上させる必要がある。
ここで、一般的には、レジスト膜の炭素の密度とドライエッチング耐性について相関があるといわれている。炭素密度が向上すると、エッチング耐性が向上する。
特許第3865048号公報(特許文献1)に示されるインデン共重合体、特開2006−169302号公報(特許文献2)に示されるアセナフチレン共重合体は、炭素密度が高いだけでなく、シクロオレフィン構造による剛直な主鎖構造によってエッチング耐性の向上が期待される。
波長5〜20nmの軟X線(EUV)露光において、炭素原子の吸収が少ないことが報告されている。炭素密度を上げることがドライエッチング耐性の向上だけでなく、軟X線波長領域における透過率向上にも効果的である。
微細化の進行と共に、酸の拡散による像のぼけが問題になっている。寸法サイズ45nm以下の微細パターンでの解像性を確保するためには、従来提案されている溶解コントラストの向上だけでなく、酸拡散の制御が重要であることが提案されている。しかしながら、化学増幅型レジスト材料は、酸の拡散によって感度とコントラストを上げているため、ポストエクスポージャベーク(PEB)温度や時間を短くして酸拡散を極限まで抑えようとすると感度とコントラストが著しく低下する。酸不安定基の種類と酸拡散距離とは密接な関係があり、極めて短い酸拡散距離で脱保護反応が進行する酸不安定基の開発が望まれている。
メタクリル酸等のカルボキシル基が酸不安定基で置換されたArFレジストは、アルカリ現像液中での膨潤が起きることが指摘されている。一方ヒドロキシスチレン等のフェノール基を酸不安定基で置換したKrFレジストの膨潤量は少ない。しかしながら、ヒドロキシスチレンは酸拡散が大きく、このため解像性の低下が懸念される。酸拡散が小さく、かつアルカリ現像液中での膨潤が少ないレジストの開発が望まれている。
特開2007−114728号公報(特許文献3)には、密着性基としてヒドロキシフェニルメタクリレートが示されている。これは、ヒドロキシスチレンと同様に、膨潤を低減させる効果があり、ヒドロキシスチレンよりも酸拡散を抑える効果がある。また、上記特許文献3には、酸不安定基で置換されたナフトールを有するメタクリレートが示されている。
バルキーな酸が発生する酸発生剤を添加して酸拡散を抑えることは有効である。そこで、ポリマーに重合性オレフィンを有するオニウム塩の酸発生剤を共重合することが提案されている。特開平4−230645号公報(特許文献4)、特開2005−84365号公報(特許文献5)、特開2006−45311号公報(特許文献6)には、特定のスルホン酸が発生する重合性オレフィンを有するスルホニウム塩、ヨードニウム塩が提案されている。
特許第3865048号公報 特開2006−169302号公報 特開2007−114728号公報 特開平4−230645号公報 特開2005−84365号公報 特開2006−45311号公報
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、従来のポジ型レジスト材料を上回る高解像度でラインエッジラフネスが小さく、露光後のパターン形状が良好であり、更に優れたエッチング耐性を示すレジスト膜を与えるポジ型レジスト材料、特に化学増幅ポジ型レジスト材料のベース樹脂として好適な高分子化合物、これを用いたポジ型レジスト材料、及びパターン形成方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、近年要望される高解像度、ラインエッジラフネスが小さく、エッチング形状が良好で、優れたエッチング耐性を示すポジ型レジスト材料を得るべく鋭意検討を重ねた。メタクリル酸ポリマーは酸拡散を抑える効果があり、フェノール性ヒドロキシル基はカルボキシル基よりもアルカリ水溶液中での膨潤が少ないという特徴がある。ヒドロキシフェニルメタクリレートを密着性基として有するレジスト材料は、酸拡散を抑えて膨潤量を低減することができる。また、ナフトールを酸不安定基で置換したメタクリレートを共重合したレジスト材料もアルカリ溶液中での膨潤が少ないが、酸不安定基が脱保護した後のナフトールのアルカリ溶解速度が低く、溶解コントラストが低い。そこで、ヒドロキシフェニルメタクリレートのヒドロキシル基を酸不安定基で置換した構造を有する下記一般式(1)で示される重合性モノマーに由来する繰り返し単位を含有する高分子化合物を、ポジ型レジスト材料、特に化学増幅ポジ型レジスト材料のベース樹脂として用いれば極めて有効であることを知見した。
即ち、本発明者らは、酸拡散を抑えて溶解コントラストとエッチング耐性を向上させるために上記ポリマーをポジ型レジスト材料、特に化学増幅ポジ型レジスト材料のベース樹脂として用いることにより、アルカリ水溶液による現像中の膨潤を抑える効果と酸拡散を抑える効果が高く、パターンの倒れを防止して高解像性を有し、露光後のパターン形状とエッジラフネスが良好であり、更に優れたエッチング耐性を示す、特に超LSI製造用、フォトマスクの微細パターン形成材料等として好適なポジ型レジスト材料、特には化学増幅ポジ型レジスト材料が得られることを知見した。
また、上記高分子化合物をベース樹脂として含有するポジ型レジスト材料は、特に、レジスト膜の溶解コントラストが高く、酸拡散を抑える効果が高く、高解像性を有し、露光余裕度があり、プロセス適応性に優れ、露光後のパターン形状が良好で、より優れたエッチング耐性を示すものとなる。従って、これらの優れた特性を有することから実用性が極めて高く、超LSI用レジスト材料マスクパターン形成材料として非常に有効であることを知見し、本発明を完成するに至った。
従って、本発明は、下記高分子化合物、化学増幅ポジ型レジスト材料、及びパターン形成方法を提供する。
請求項
下記一般式(2)で示される繰り返し単位aを含有し、重量平均分子量が1,000〜500,000の範囲であることを特徴とする高分子化合物。
Figure 0005505371
(R1は、水素原子又はメチル基である。R2は、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基である。R3は、t−アミル基、メチルシクロペンチル基、エチルシクロペンチル基、メチルシクロヘキシル基、エチルシクロヘキシル基、メチルアダマンチル基、エチルアダマンチル基、t−ブトキシカルボニル基、t−アミロキシカルボニル基、又は−CR 4 5 −O−R 6 (式中、R 4 及びR 5 は、水素原子、又は炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状のアルキル基、R 6 は、炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、又は炭素数2〜12のアルケニル基である。)から選ばれる酸不安定基である。mは、1〜4の整数である。aは、0<a≦1.0の正数である。)
請求項
更に、ヒドロキシル基、ラクトン環、エーテル基、エステル基、カルボニル基、シアノ基、及び環状の−O−C(=O)−S−及び−O−C(=O)−NH−から選ばれる密着性基を有する繰り返し単位bを含有し、繰り返し単位a及びbの割合が、0<a<1.0、0<b<1.0、0.05≦a+b≦1.0の範囲であることを特徴とする請求項記載の高分子化合物。
請求項
繰り返し単位bが、フェノール性ヒドロキシル基を有する繰り返し単位であることを特徴とする請求項記載の高分子化合物。
請求項
上記フェノール性ヒドロキシル基を有する繰り返し単位が、下記一般式(3)で示される繰り返し単位b1〜b8から選ばれる少なくとも1つであることを特徴とする請求項記載の高分子化合物。
Figure 0005505371
(式中、R8は、水素原子又はメチル基である。X1及びX2は、単結合又は−C(=O)−O−R9−で示される基である。X3及びX4は、−C(=O)−O−R9−で示される基である。R9は、単結合、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基である。Y1及びY2は、メチレン基又はエチレン基である。Zは、メチレン基、酸素原子又は硫黄原子である。pは、1又は2である。b1〜b8は、それぞれ0≦b1<1.0、0≦b2<1.0、0≦b3<1.0、0≦b4<1.0、0≦b5<1.0、0≦b6<1.0、0≦b7<1.0、0≦b8<1.0、0<b1+b2+b3+b4+b5+b6+b7+b8<1.0を満たす正数である。)
請求項
更に、繰り返し単位cとして、下記一般式(4)で示されるインデン、アセナフチレン、クロモン、クマリン、ノルボルナジエン及びこれらの誘導体に由来する繰り返し単位c1〜c5から選ばれる少なくとも1つを含有することを特徴とする請求項乃至のいずれか1項記載の高分子化合物。
Figure 0005505371
(式中、R10〜R14は、水素原子、炭素数1〜30のアルキル基、炭素原子に結合する水素原子の一部又は全てがハロゲン原子で置換された炭素数1〜30のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、炭素数1〜8のアルカノイル基、炭素数2〜8のアルコキシカルボニル基、炭素数6〜10のアリール基、ハロゲン原子、又は1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール基である。Zは、メチレン基、酸素原子又は硫黄原子である。c1〜c5は、それぞれ0≦c1<1.0、0≦c2<1.0、0≦c3<1.0、0≦c4<1.0、0≦c5<1.0、0<c1+c2+c3+c4+c5<1.0を満たす正数である。)
請求項
更に、酸発生剤である重合性オレフィンを有するオニウム塩に由来する繰り返し単位dとして、下記一般式(5)で示されるスルホニウム塩に由来する繰り返し単位d1〜d3から選ばれる少なくとも1つを含有することを特徴とする請求項乃至のいずれか1項記載の高分子化合物。
Figure 0005505371
(式中、R20、R24及びR29は、水素原子又はメチル基である。R21は、単結合、フェニレン基、−O−R28−、又は−C(=O)−Y−R28−で示される基である。Yは、酸素原子又はNHであり、R28は炭素数1〜6の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基、アルケニレン基又はフェニレン基であり、カルボニル基、エステル基、エーテル基又はヒドロキシル基を含んでいてもよい。R22、R23、R25、R26、R27、R30、R31及びR32は、それぞれ同一又は異種の、カルボニル基、エステル基又はエーテル基を含んでいてもよい炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数6〜12のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基、又はチオフェニル基である。Zは、単結合、メチレン基、エチレン基、フェニレン基、フッ素化されたフェニレン基、−O−R33−、又は−C(=O)−Z1−R33−で示される基である。Z1は、酸素原子又はNHであり、R33は炭素数1〜6の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基、アルケニレン基又はフェニレン基であり、カルボニル基、エステル基、エーテル基又はヒドロキシル基を含んでいてもよい。M-は非求核性対向イオンである。d1、d2及びd3は、それぞれ0≦d1≦0.5、0≦d2≦0.5、0≦d3≦0.5、0<d1+d2+d3≦0.5を満たす正数である。)
請求項
請求項乃至のいずれか1項記載の高分子化合物と有機溶媒とを含有する化学増幅ポジ型レジスト材料。
請求項
更に、溶解制御剤を含有することを特徴とする請求項記載の化学増幅ポジ型レジスト材料。
請求項
更に、添加剤として酸発生剤、塩基性化合物、界面活性剤から選ばれる少なくとも1つを含有することを特徴とする請求項又は記載の化学増幅ポジ型レジスト材料。
請求項10
請求項乃至のいずれか1項記載の化学増幅ポジ型レジスト材料を基板上に塗布する工程と、加熱処理後、高エネルギー線で露光する工程と、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。
本発明の重合性モノマーを(共)重合して得られる高分子化合物をベース樹脂とするポジ型レジスト材料は、露光前後のアルカリ溶解速度コントラストが大幅に高く、高解像性を有し、露光後のパターン形状とラインエッジラフネスが良好で、その上、特に酸拡散速度を抑制し、優れたエッチング耐性を示す。従って、本発明によれば、特に超LSI製造用又はフォトマスクの微細パターン形成材料、EUV露光用のパターン形成材料等として好適なポジ型レジスト材料、特には化学増幅ポジ型レジスト材料を得ることができる。
本発明のポジ型レジスト材料、特に化学増幅ポジ型レジスト材料は、半導体回路形成におけるリソグラフィーだけでなく、マスク回路パターンの形成、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド回路形成等にも好適に使用することができる。
以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明の重合性モノマーは、下記一般式(1)で示される。
Figure 0005505371
(式中、R1は、水素原子又はメチル基である。R2は、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基である。R3は、酸不安定基である。mは1〜4の整数である。)
上記式(1)中、R2の炭素数1〜4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、ブチル基等が例示される。
また、上記式(1)中、R3は酸不安定基である。R3の具体例については、後述するが、特にt−ブチル基、t−アミル基、メチルシクロペンチル基、エチルシクロペンチル基、メチルシクロヘキシル基、エチルシクロヘキシル基、メチルアダマンチル基、エチルアダマンチル基、t−ブトキシカルボニル基、t−アミロキシカルボニル基、又は−CR45−O−R6(式中、R4及びR5は水素原子、又は炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状のアルキル基、R6は炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、又は炭素数2〜12のアルケニル基である。)から選ばれる基であることが好ましい。
本発明の上記一般式(1)で示される重合性モノマーは、例えば、下記反応式に示したステップi)〜v)により得ることができるが、これに限定されるものではない。
Figure 0005505371
(式中、R1、R2及びmは上記の通りである。XAはハロゲン原子を示す。Rtは、ハロゲン原子又は−OR7を示す。R7は、水素原子、メチル基、エチル基又は下記式(1G)
Figure 0005505371
(式中、R1は上記の通りである。破線は結合手を示す。)
で示される基である。)
ステップi)は、フェノール性ヒドロキシル基を有するモノマー(1A)を保護化することにより目的の重合性モノマー(1)へ導く工程である。
ステップi)の反応は公知の条件で容易に進行するが、例えば、R3がt−ブチル基、t−アミル基、メチルシクロペンチル基、エチルシクロペンチル基、メチルシクロヘキシル基、エチルシクロヘキシル基、メチルアダマンチル基、エチルアダマンチル基等の3級アルキル基の場合は、無溶媒又はトルエン、ヘキサン等の溶媒中、モノマー(1A)及びイソブテン、イソアミレン等のR3に対応するオレフィンを酸触媒の存在下、反応温度−20〜50℃にて反応を行うのがよい。用いる酸触媒としては、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、過塩素酸等の無機酸類、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸等の有機酸を挙げることができる。
ステップii)は、ヒドロキノン誘導体(1B)を保護化することにより中間体フェノール化合物(1C)へ導く工程である。反応はステップi)で述べた方法と同様の方法を用いることができる。
ステップiii)は、中間体フェノール化合物(1C)とエステル化剤(1D)との反応により目的の重合性モノマー(1)へ導く工程である。
ステップiii)の反応は公知の方法により容易に進行するが、エステル化剤(1D)としては、酸クロリド(式(1D)において、Rtが塩素原子の場合)又はカルボン酸(式(1D)において、Rtがヒドロキシル基の場合)が好ましい。酸クロリドを用いる場合は、無溶媒又は塩化メチレン、トルエン、ヘキサン、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、アセトニトリル等の溶媒中、中間体フェノール化合物(1C)と、アクリル酸クロリド、メタクリル酸クロリド等の対応する酸クロリド、及びトリエチルアミン、ピリジン、4−ジメチルアミノピリジン等の塩基を順次又は同時に加え、必要に応じて、冷却又は加熱して行うのがよい。また、カルボン酸を用いる場合は、トルエン、ヘキサン等の溶媒中、中間体フェノール化合物(1C)とアクリル酸、メタクリル酸等の対応するカルボン酸を酸触媒の存在下、加熱し、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。この場合、用いる酸触媒としては、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、過塩素酸等の無機酸類、p−トルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸等の有機酸類等が挙げられる。
ステップiv)は、ハロゲン化フェノール化合物(1E)を保護化することにより中間体ハロゲン化アリール化合物(1F)へ導く工程である。反応はステップi)で述べた方法と同様の方法を用いることができる。
ステップv)は、ハロゲン化アリール化合物(1F)を酸化することにより中間体フェノール化合物(1C)へ導く工程である。
反応は公知の方法により容易に進行するが、例えば、以下の反応式の方法を例示できる。
Figure 0005505371
(式中、R2、R3、m及びXAは上記の通りである。MAはLi、MgCl、MgBr、MgIを示す。Rrは、炭素数1〜6の直鎖状、分岐状又は環状の1価炭化水素基を示す。)
まず、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル等の溶媒中、ハロゲン化アリール化合物(1F)とLi又はMgとから有機金属試薬(1H)を調製する。続いて、ホウ酸エステル化合物(1J)との反応によりアリールボロン酸誘導体(1K)へ導き、最後に過酸化水素、過ギ酸、過酢酸、m−クロロ過安息香酸等の酸化剤を用い、中間体フェノール化合物(1C)を得る。本工程は通常、精製工程を経ずにワンポットで反応を進行させることができる。
上記一般式(1)で示される重合性モノマーとして、具体的には下記のものを例示できる。
Figure 0005505371
一般式(1)で示される重合性モノマーを(共)重合して得られる重量平均分子量が1,000〜500,000の範囲である高分子化合物は、下記式(2)で示される繰り返し単位aを含有するものである。
Figure 0005505371
(式中、R1、R2、R3及びmは、上記の通りである。aは、0<a≦1.0の正数である。)
本発明の高分子化合物に含まれる上記式(2)で示される繰り返し単位は、1種でも異なる酸不安定基等を有する2種以上であってもよい。
上記一般式(1)及び(2)中の酸不安定基R3は、種々選定されるが、特に下記式(A−1)〜(A−3)で示される基が挙げられる。
Figure 0005505371
上記式(A−1)中、RL1は、炭素数4〜20、好ましくは4〜15の3級アルキル基、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(A−3)で示される基である。上記3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。A1は0〜6の整数である。
上記式(A−1)で示される酸不安定基として、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。
更に、下記式(A−1)−1〜(A−1)−10で示される基も好適に使用できる。
Figure 0005505371
上記式中、RL8は、互いに同一又は異種の炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、又は炭素数6〜20のアリール基である。RL9は、水素原子、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基である。RL10は、炭素数2〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、又は炭素数6〜20のアリール基である。A1は0〜6の整数である。
上記式(A−2)中、RL2及びRL3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である。上記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、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−オクチル基等が挙げられる。RL4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価炭化水素基であり、該1価炭化水素基として具体的には、直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、及び上記アルキル基の水素原子の一部がヒドロキシル基、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基を挙げることができ、該置換アルキル基としては、具体的には下記の基等が挙げられる。
Figure 0005505371
L2及びRL3、RL2及びRL4、又はRL3及びRL4は、互いに結合してこれらが結合する炭素原子と共に環を形成してもよく、環を形成する場合には環の形成に関与するRL2及びRL3、RL2及びRL4、又はRL3及びRL4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であり、環の炭素数は、好ましくは3〜10、特に4〜10である。
上記式(A−2)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、下記式(A−2)−1〜(A−2)−69で示される基を例示することができる。
Figure 0005505371
Figure 0005505371
Figure 0005505371
Figure 0005505371
上記式(A−2)で示される酸不安定基のうち、環状のものとしては、テトラヒドロフラン−2−イル基、2−メチルテトラヒドロフラン−2−イル基、テトラヒドロピラン−2−イル基、2−メチルテトラヒドロピラン−2−イル基等が挙げられる。
また、一般式(A−2a)又は(A−2b)で表される酸不安定基によって、ベース樹脂が分子間又は分子内架橋されていてもよい。
Figure 0005505371
上記式(A−2a)及び(A−2b)中、RL11及びRL12は、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る。RL11及びRL12は、互いに結合してこれらが結合する炭素原子と共に環を形成してもよく、環を形成する場合には環の形成に関与するRL11及びRL12は、炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状のアルキレン基である。RL13は、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基である。Aは、(C1+1)価の炭素数1〜50の脂肪族又は脂環式飽和炭化水素基、芳香族炭化水素基、又はヘテロ環基を示し、これらの基はヘテロ原子を介在してもよく、又はその炭素原子に結合する水素原子の一部がヒドロキシル基、カルボキシル基、アシル基又はフッ素原子によって置換されていてもよい。Bは−CO−O−、−NHCO−O−又は−NHCONH−で示される基である。B1及びD1は、0又は1〜10、好ましくは0又は1〜5の整数であり、C1は、1〜7の整数である。
また、この場合、Aは2〜4価の炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基、アルキルトリイル基、アルキルテトライル基、炭素数6〜30のアリーレン基であることが好ましく、これらの基はヘテロ原子を介在していてもよく、またその炭素原子に結合する水素原子の一部がヒドロキシル基、カルボキシル基、アシル基又はハロゲン原子によって置換されていてもよい。また、C1は好ましくは1〜3の整数である。
一般式(A−2a)及び(A−2b)で示される架橋型アセタール基として、具体的には下記式(A−2)−70〜(A−2)−77で示される基が挙げられる。
Figure 0005505371
上記式(A−3)中、RL5、RL6及びRL7は、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基等の1価炭化水素基であり、酸素、硫黄、窒素、フッ素等のヘテロ原子を含んでもよい。また、RL5及びRL6、RL5及びRL7、又はRL6及びRL7は、互いに結合してこれらが結合する炭素原子と共に環を形成してもよく、環を形成する場合には環の形成に関与するRL5及びRL6、RL5及びRL7、又はRL6及びRL7は、それぞれ炭素数1〜20の直鎖状又は分岐状のアルキレン基であり、環の炭素数は、好ましくは3〜20である。
式(A−3)で示される3級アルキル基としては、tert−ブチル基、トリエチルカルビル基、1−エチルノルボニル基、1−メチルシクロヘキシル基、1−エチルシクロペンチル基、2−(2−メチル)アダマンチル基、2−(2−エチル)アダマンチル基、tert−アミル基等を挙げることができる。
また、式(A−3)で示される3級アルキル基としては、下記に示す式(A−3)−1〜(A−3)−18も好適に使用できる。
Figure 0005505371
上記式(A−3)−1〜(A−3)−18中、RL14は、同一又は異種の炭素数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のフェニル基、ナフチル基等のアリール基を示す。RL15及びRL17は、水素原子、又は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。RL16は、炭素数6〜20のフェニル基等のアリール基を示す。
更に、下記式(A−3)−19、(A−3)−20に示すように、2価以上のアルキレン基、アリーレン基であるRL18を含んで、ポリマーの分子内又は分子間が架橋されていてもよい。
Figure 0005505371
上記式(A−3)−19及び(A−3)−20中、RL14は上記の通りである。RL18は、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基、又はフェニレン基等のアリーレン基であり、酸素原子や硫黄原子、窒素原子等のヘテロ原子を含んでいてもよい。E1は1〜3の整数である。
本発明の一般式(2)記載の酸不安定基R3の導入方法としては、一般式(1)で示されるモノマーの段階で導入する方法と、フェノール性ヒドロキシル基を有するモノマーを用いてポリマーを重合後、該ポリマーに酸不安定基を導入する方法がある。モノマーの段階で酸不安定基を導入するほうが、酸不安定基の微量のコントロールができるメリットがある。また、3級エステル型の酸不安定基はモノマー段階で導入し、アセタール型の酸不安定基はポリマー重合後に導入するのが一般的である。
本発明の上記式(2)の酸不安定基を有する繰り返し単位を含有する高分子化合物は、更に、ヒドロキシル基、ラクトン環、エーテル基、エステル基、カルボニル基、シアノ基、及び環状の−O−C(=O)−S−及び−O−C(=O)−NH−から選ばれる密着性基を有する繰り返し単位bを含有することが好ましい。上記繰り返し単位bは、1種を単独で使用しても又は2種以上を併用してもよい。なお、繰り返し単位a及びbの割合は、0<a≦1.0、0≦b<1.0、0.05≦a+b≦1.0の範囲である。
上記繰り返し単位bとしては、電子ビーム及びEUV露光によって増感効果があるフェノール性ヒドロキシル基を有するものが好ましく、該フェノール性ヒドロキシル基を有する繰り返し単位は、下記一般式(3)で示される繰り返し単位b1〜b8から選ばれる少なくとも1つであることが好ましい。
Figure 0005505371
(式中、R8は、水素原子又はメチル基である。X1及びX2は、単結合又は−C(=O)−O−R9−で示される基である。X3及びX4は、−C(=O)−O−R9−で示される基である。R9は、単結合、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基である。Y1及びY2は、メチレン基又はエチレン基である。Zは、メチレン基、酸素原子又は硫黄原子である。pは、1又は2である。b1〜b8は、それぞれ0≦b1<1.0、0≦b2<1.0、0≦b3<1.0、0≦b4<1.0、0≦b5<1.0、0≦b6<1.0、0≦b7<1.0、0≦b8<1.0を満たす正数である。なお、b1+b2+b3+b4+b5+b6+b7+b8=bである。)
上記フェノール性ヒドロキシル基を有する繰り返し単位b1〜b8を得るためのモノマーとしては、例えば、下記に示すもの等が挙げられる。
Figure 0005505371
また、フェノール性ヒドロキシル基以外のヒドロキシル基、ラクトン環、エーテル基、エステル基、カルボニル基、シアノ基、及び環状の−O−C(=O)−S−及び−O−C(=O)−NH−から選ばれる密着性基を有する繰り返し単位bを得るためのモノマーとしては、具体的には下記に例示するもの等が挙げられる。
Figure 0005505371
Figure 0005505371
Figure 0005505371
Figure 0005505371
Figure 0005505371
Figure 0005505371
Figure 0005505371
Figure 0005505371
ヒドロキシル基を有するモノマーの場合、重合時にヒドロキシル基をエトキシエトキシ基等の、酸によって脱保護しやすいアセタールで置換しておいて、重合後に弱酸と水によって脱保護を行ってもよいし、アセチル基、ホルミル基、ピバロイル基等で置換しておいて、重合後にアルカリ加水分解を行ってもよい。
本発明の高分子化合物は、繰り返し単位cとして、更に下記一般式(4)で示されるインデン、アセナフチレン、クロモン、クマリン、ノルボルナジエン又はこれらの誘導体に由来する繰り返し単位c1〜c5を少なくとも1つ含有することが好ましい。
Figure 0005505371
(式中、R10〜R14は、水素原子、炭素数1〜30のアルキル基、炭素原子に結合する水素原子の一部又は全てがハロゲン原子で置換された炭素数1〜30のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、炭素数1〜8のアルカノイル基、炭素数2〜8のアルコキシカルボニル基、炭素数6〜10のアリール基、ハロゲン原子、又は1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール基である。Zは、メチレン基、酸素原子又は硫黄原子である。c1〜c5は、それぞれ0≦c1<1.0、0≦c2<1.0、0≦c3<1.0、0≦c4<1.0、0≦c5<1.0、0<c1+c2+c3+c4+c5<1.0を満たす正数である。)
この場合、上記繰り返し単位c1〜c5を得るためのモノマーとして、具体的には、下記に例示するもの等が挙げられる。
Figure 0005505371
本発明の高分子化合物は、更に、酸発生剤である重合性オレフィンを有するオニウム塩に由来する繰り返し単位dを含有してもよい。
特開平4−230645号公報、特開2005−84365号公報、特開2006−45311号公報には、特定のスルホン酸が発生する重合性オレフィンを有するスルホニウム塩、ヨードニウム塩が提案されている。特開2006−178317号公報には、スルホン酸が主鎖に直結したスルホニウム塩が提案されている。
本発明の高分子化合物は、上記繰り返し単位dとして、下記一般式(5)で示されるスルホニウム塩を持つ繰り返し単位d1〜d3から選ばれる少なくとも1つを含有することができる。
Figure 0005505371
(式中、R20、R24及びR29は、水素原子又はメチル基である。R21は、単結合、フェニレン基、−O−R28−、又は−C(=O)−Y−R28−で示される基である。Yは、酸素原子又はNHであり、R28は炭素数1〜6の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基、アルケニレン基又はフェニレン基であり、カルボニル基(−CO−)、エステル基(−COO−)、エーテル基(−O−)又はヒドロキシル基を含んでいてもよい。R22、R23、R25、R26、R27、R30、R31及びR32は、それぞれ同一又は異種の、カルボニル基、エステル基又はエーテル基を含んでいてもよい炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数6〜12のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基、又はチオフェニル基である。Zは、単結合、メチレン基、エチレン基、フェニレン基、フッ素化されたフェニレン基、−O−R33−、又は−C(=O)−Z1−R33−で示される基である。Z1は、酸素原子又はNHであり、R33は炭素数1〜6の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基、アルケニレン基又はフェニレン基であり、カルボニル基、エステル基、エーテル基又はヒドロキシル基を含んでいてもよい。M-は非求核性対向イオンである。d1、d2及びd3は、それぞれ0≦d1≦0.5、0≦d2≦0.5、0≦d3≦0.5、0<d1+d2+d3≦0.5を満たす正数である。)
上記M-で示される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、ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、ビス(パーフルオロエチルスルホニル)イミド、ビス(パーフルオロブチルスルホニル)イミド等のイミド酸、トリス(トリフルオロメチルスルホニル)メチド、トリス(パーフルオロエチルスルホニル)メチド等のメチド酸等を挙げることができる。
ポリマー主鎖に酸発生剤を結合させることによって酸拡散を小さくし、酸拡散のぼけによる解像性の低下を防止できる。また、酸発生剤が均一に分散することによってエッジラフネス(LER、LWR)を改善することができる。
本発明の高分子化合物は、酸不安定基を有する繰り返し単位として、繰り返し単位aを含有することを必須とするが、下記一般式(7)で示される酸不安定基R41で置換された(メタ)アクリル酸エステル由来の繰り返し単位e、酸不安定基R43で置換されたヒドロキシスチレン由来の繰り返し単位fを含有することもできる。
Figure 0005505371
(式中、R40及びR42は、水素原子又はメチル基である。R41及びR43は、酸不安定基である。qは1又は2である。)
一般式(7)中の酸不安定基R41及びR43としては上記式(A−1)、(A−2)及び(A−3)で示される酸不安定基を用いることができる。
特に、繰り返し単位e中のR41としては、上記式(A−3)で示される酸不安定基であることが好ましい。この場合、繰り返し単位eとして、具体的には、下記式(A−3)−21で示されるエキソ体構造を有する(メタ)アクリル酸エステルに由来する繰り返し単位が、特に好ましく挙げられる。
Figure 0005505371
(式中、R40は、上記の通りである。Rc1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のアリール基であり、その炭素原子に結合する水素原子の一部又は全部が、ハロゲン原子で置換されていてもよい。Rc2〜Rc7、Rc10及びRc11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価炭化水素基である。Rc8及びRc9は、水素原子である。Rc2及びRc3、Rc4及びRc6、Rc4及びRc7、Rc5及びRc7、Rc5及びRc11、Rc6及びRc10、Rc8及びRc9、又はRc9及びRc10は、互いに結合してこれらが結合する炭素原子と共に環を形成してもよく、環を形成する場合には環の形成に関与するRc2及びRc3、Rc4及びRc6、Rc4及びRc7、Rc5及びRc7、Rc5及びRc11、Rc6及びRc10、Rc8及びRc9、又はRc9及びRc10は、炭素数1〜15のヘテロ原子を含んでもよい2価炭化水素基である。また、Rc2及びRc11、Rc8及びRc11、又はRc4及びRc6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。また、本式により、鏡像体も表す。)
ここで、上記式(A−3)−21に示すエキソ体構造を有する繰り返し単位を得るためのエステル体のモノマーとしては、特開2000−327633号公報に示されているもの等を挙げることができる。具体的には下記の化合物等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。
Figure 0005505371
また、繰り返し単位eとして、下記式(A−3)−22で示されるフランジイル基、テトラヒドロフランジイル基又はオキサノルボルナンジイル基で置換された(メタ)アクリル酸エステルに由来する繰り返し単位も好ましく挙げることができる。
Figure 0005505371
(式中、R40は、上記の通りである。Rc12及びRc13は、それぞれ独立に炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状の1価炭化水素基である。Rc12及びRc13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く、環を形成する場合にはRc12及びRc13は、炭素数1〜10のアルキレン基等の2価炭化水素基である。Rc14は、フランジイル基、テトラヒドロフランジイル基又はオキサノルボルナンジイル基から選ばれる2価の基である。Rc15は、水素原子又はヘテロ原子を含んでもよい炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状の1価炭化水素基である。)
上記フランジイル基、テトラヒドロフランジイル基又はオキサノルボルナンジイル基を有する酸不安定基で置換された(メタ)アクリル酸エステルに由来する繰り返し単位を得るためのモノマーは下記に例示されるが、これらに限定されるものではない。なお、下記式中、Acはアセチル基、Meはメチル基を示す。
Figure 0005505371
Figure 0005505371
また、本発明の高分子化合物は、上記繰り返し単位a、b、c、d、e、f以外に、スチレン、ビニルナフタレン、ビニルアントラセン、ビニルピレン、メチレンインダン等に由来する繰り返し単位gを含有することができる。
本発明の高分子化合物を合成する方法としては、例えば、上記繰り返し単位a〜gを与えるモノマーのうち所望のモノマーを、有機溶媒中、ラジカル重合開始剤を加え加熱重合を行う方法が挙げられる。
重合時に使用する有機溶媒としては、トルエン、ベンゼン、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジオキサン等が例示できる。重合開始剤としては、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、ジメチル2,2−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、ベンゾイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド等が例示できる。反応温度は、好ましくは50〜80℃である。反応時間は、好ましくは2〜100時間、より好ましくは5〜20時間である。
ヒドロキシスチレン、ヒドロキシビニルナフタレンを共重合する場合は、ヒドロキシスチレン、ヒドロキシビニルナフタレンの代わりにアセトキシスチレン、アセトキシビニルナフタレンを用い、重合後、上記アルカリ加水分解によってアセトキシ基を脱保護してポリヒドロキシスチレン、ヒドロキシポリビニルナフタレンにする方法も好適に使用できる。
上記アルカリ加水分解時の塩基としては、アンモニア水、トリエチルアミン等が使用できる。また、反応温度は、好ましくは−20〜100℃、より好ましくは0〜60℃であり、反応時間は、好ましくは0.2〜100時間、より好ましくは0.5〜20時間である。
ここで、繰り返し単位a〜gの割合は、下記の通りである。
aは、0<a≦1.0、好ましくは0<a<1.0、より好ましくは0.05≦a≦0.8、更に好ましくは0.08≦a≦0.7、
bは、0≦b<1.0、好ましくは0<b<1.0、より好ましくは0.1≦b≦0.9、更に好ましくは0.15≦b≦0.8、
cは、0≦c<1.0、好ましくは0≦c≦0.9、更に好ましくは0≦c≦0.8、
dは、0≦d≦0.5、好ましくは0≦d≦0.4、更に好ましくは0≦d≦0.3、
eは、0≦e≦0.5、好ましくは0≦e≦0.4、更に好ましくは0≦e≦0.3、
fは、0≦f≦0.5、好ましくは0≦f≦0.4、更に好ましくは0≦f≦0.3、
gは、0≦g≦0.5、好ましくは0≦g≦0.4、更に好ましくは0≦g≦0.3
であり、0.2≦a+b+c≦1.0、特に0.3≦a+b+c≦1.0であることが好ましく、a+b+c+d+e+f+g=1である。
なお、例えば、a+b+c=1とは、繰り返し単位a、b及びcを含む高分子化合物において、繰り返し単位a、b及びcの合計量が全繰り返し単位の合計量に対して100モル%であることを示し、a+b+c<1とは、繰り返し単位a、b及びcの合計量が全繰り返し単位の合計量に対して100モル%未満であり、a、b及びc以外に他の繰り返し単位を有していることを示す。
本発明のレジスト材料に用いられる高分子化合物は、重量平均分子量が1,000〜500,000であり、好ましくは2,000〜30,000である。重量平均分子量が小さすぎるとレジスト材料が耐熱性に劣るものとなり、大きすぎるとアルカリ溶解性が低下し、パターン形成後に裾引き現象が生じ易くなってしまう。なお、重量平均分子量(Mw)は溶剤としてテトラヒドロフランを用いたゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算の測定値である。
更に、本発明のポジ型レジスト材料に用いられる高分子化合物においては、多成分共重合体の分子量分布(Mw/Mn)が大きい場合は、低分子量や高分子量のポリマーが存在するために、露光後、パターン上に異物が見られたり、パターンの形状が悪化したりすることがある。それ故、パターンルールが微細化するに従ってこのような分子量、分子量分布の影響が大きくなり易いことから、微細なパターン寸法に好適に用いられるレジスト材料を得るには、使用する多成分共重合体の分子量分布は1.0〜2.0が好ましく、特に1.0〜1.5と狭分散であることが好ましい。
また、本発明の組成比率、分子量分布、分子量等が異なる2つ以上の高分子化合物をブレンドすることや、従来から提案されている高分子化合物とブレンドすることも可能である。
本発明の高分子化合物は、ポジ型レジスト材料、特に化学増幅ポジ型レジスト材料のベース樹脂として好適である。
本発明のポジ型レジスト材料は、ベース樹脂として上記高分子化合物及び有機溶媒を含有するものである。上記有機溶媒の具体例としては、特開2008−111103号公報の段落[0144]〜[0145]に記載のシクロヘキサノン、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tert−ブチルエーテルアセテート等のエステル類、γ−ブチロラクトン等のラクトン類及びその混合溶媒が挙げられ、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。
有機溶媒の配合量は、ベース樹脂100質量部に対して、50〜10,000質量部が好ましく、特に100〜5,000質量部が好ましい。
本発明のポジ型レジスト材料は、溶解制御剤を含有することが好ましい。溶解制御剤を含有することによって、露光部と未露光部との溶解速度の差を一層大きくすることができ、解像度を一層向上させることができる。溶解制御剤としては、特開2008−122932号公報の段落[0155]〜[0178]に記載されているもの等を挙げることができる。上記溶解制御剤は、1種単独で又は2種以上を混合して使用できる。
上記溶解制御剤の配合量は、ベース樹脂100質量部に対して、0〜50質量部が好ましく、特に0〜40質量部が好ましい。配合量が50質量部以下であれば、パターンの膜減りが生じて解像度が低下するおそれが少ない。
本発明のポジ型レジスト材料は、本発明のパターン形成方法に用いる化学増幅ポジ型レジスト材料を機能させるために、更に酸発生剤を含んでもよく、例えば、活性光線又は放射線に感応して酸を発生する化合物(光酸発生剤)を含有してもよい。酸発生剤としては、高エネルギー線照射により酸を発生する化合物であればいずれでも構わない。好適な酸発生剤としては、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、スルホニルジアゾメタン、N−スルホニルオキシイミド、オキシム−O−スルホネート型酸発生剤等が挙げられる。
酸発生剤の具体例としては、特開2008−111103号公報の段落[0122]〜[0142]に記載されているもの等が挙げられる。
上記酸発生剤の配合量は、ベース樹脂100質量部に対して、0〜100質量部が好ましく、0.01〜100質量部がより好ましく、特に0.1〜80質量部が好ましい。酸発生剤が100質量部以下であれば、フォトレジスト膜の透過率が十分大きく、解像性能の劣化が起こるおそれが少ない。上記酸発生剤は、1種単独で又は2種以上を混合して使用することができる。更に露光波長における透過率が低い酸発生剤を用い、その添加量でレジスト膜中の透過率を制御することもできる。
また、本発明のポジ型レジスト材料に塩基性化合物を添加することによって、例えば、レジスト膜中での酸の拡散速度を抑制し解像度を一層向上させることができる。塩基性化合物としては、特開2008−111103号公報の段落[0146]〜[0164]に記載の1級、2級及び3級アミン化合物、混成アミン類、芳香族アミン類、複素環アミン類、カルボキシル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、ヒドロキシル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、アミド類、イミド類、カーバメート類等が挙げられ、特には、ヒドロキシル基、エーテル基、エステル基、ラクトン環、シアノ基又はスルホン酸エステル基を有するアミン化合物等を挙げることができる。
上記塩基性化合物の配合量は、ベース樹脂100質量部に対して、0〜100質量部が好ましく、特に0.001〜50質量部が好ましい。
本発明のポジ型レジスト材料は、界面活性剤を含有してもよい。界面活性剤を含有することによってレジスト材料の塗布性を一層向上させ、又は制御することができる。界面活性剤としては、特開2008−111103号公報の段落[0165]〜[0166]に記載された界面活性剤等を挙げることができる。
界面活性剤の配合量は、ベース樹脂100質量部に対して、0〜10質量部が好ましく、特に0.0001〜5質量部が好ましい。
本発明のレジスト材料は、更に、アセチレンアルコール類を含有することができる。アセチレンアルコール類としては、特開2008−122932号公報の段落[0179]〜[0182]に記載されているもの等を挙げることができる。上記アセチレンアルコール誘導体の配合量は、レジスト組成物100質量%中、0〜2質量%、より好ましくは0.02〜1質量%である。2質量%以下であればレジスト材料の解像性が低下するおそれが少ない。
また、本発明のレジスト材料は、特開2008−239918号公報に記載されているポリマー型クエンチャーを含有することもできる。これは、コート後のレジスト表面に配向することによってパターン後のレジストの矩形性を高めることができるものである。ポリマー型クエンチャーには、液浸露光用の保護膜を適用したときのパターンの膜減りやパターントップのラウンディングを防止する効果もある。上記ポリマー型クエンチャーを含有する場合、その配合量は、本発明の効果を損なわない範囲で任意とすることができる。
上記高分子化合物をベース樹脂とし、これに有機溶媒、更に、目的に応じて酸発生剤、溶解制御剤、塩基性化合物、界面活性剤等を適宜組み合わせて配合してポジ型レジスト材料を構成することによって、露光部では上記高分子化合物が触媒反応により現像液に対する溶解速度が加速されるので、極めて高感度のポジ型レジスト材料とすることができる。本発明のポジ型レジスト材料は、得られるレジスト膜の溶解コントラスト及び解像性が高く、露光余裕度があり、プロセス適応性に優れ、露光後のパターン形状が良好でありながら、より優れたエッチング耐性を示し、特に酸拡散を抑制できることから粗密寸法差が小さく、これらのことから実用性が高く、超LSI用レジスト材料として非常に有効なものとすることができる。特に、酸発生剤を含有させ、酸触媒反応を利用した化学増幅ポジ型レジスト材料とすると、より高感度のものとすることができると共に、諸特性が一層優れたものとなり極めて有用なものとなる。
本発明のポジ型レジスト材料、特には、有機溶媒と、一般式(2)で示される酸不安定基を有する繰り返し単位を含有する高分子化合物と、目的に応じて酸発生剤、塩基性化合物、界面活性剤等を含む化学増幅ポジ型レジスト材料を種々の集積回路製造に用いる場合は、特に限定されないが、公知のリソグラフィー技術を適用することができる。
例えば、本発明のポジ型レジスト材料を、集積回路製造用の基板(Si、SiO2、SiN、SiON、TiN、WSi、BPSG、SOG、有機反射防止膜等)又はマスク回路製造用の基板(Cr、CrO、CrON、MoSi、SiO2等)上にスピンコート、ロールコート、フローコート、ディップコート、スプレーコート、ドクターコート等の適当な塗布方法により塗布膜厚が0.1〜2.0μmとなるように塗布する。これをホットプレート上で60〜150℃で10秒〜30分間、好ましくは80〜120℃で30秒〜20分間プリベークする。次いで、紫外線、遠紫外線、電子線、X線、エキシマレーザー、γ線、シンクロトロン放射線、真空紫外線(軟X線)等の高エネルギー線から選ばれる光源で目的とするパターンを所定のマスクを通じて又は直接露光を行う。露光量は、1〜200mJ/cm2、特に10〜100mJ/cm2程度、又は0.1〜100μC/cm2、特に0.5〜50μC/cm2程度となるように露光することが好ましい。次に、ホットプレート上で60〜150℃で10秒〜30分間、好ましくは80〜120℃で30秒〜20分間ポストエクスポージャベーク(PEB)する。
更に、0.1〜10質量%、好ましくは2〜10質量%、特に2〜5質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド(TEAH)、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド(TPAH)、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド(TBAH)等のアルカリ水溶液の現像液を用い、3秒〜3分間、好ましくは5秒〜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、光を照射した部分は現像液に溶解し、露光されなかった部分は溶解せず、基板上に目的のポジ型のパターンが形成される。なお、本発明のレジスト材料は、高エネルギー線の中でも特に電子線、真空紫外線(軟X線)、X線、γ線、シンクロトロン放射線による微細パターニングに最適である。
一般的に広く用いられているTMAHよりもアルキル鎖を長くしたTEAH、TPAH、TBAH等は、現像中の膨潤を低減させてパターンの倒れを防ぐ効果がある。特許第3429592号公報には、アダマンタンメタクリレートのような脂環構造を有する繰り返し単位と、t−ブチルメタクリレートのような酸不安定基を有する繰り返し単位を共重合し、親水性基が無くて撥水性の高いポリマーの現像のために、TBAH水溶液を用いた例が開示されている。
上記TMAH現像液としては、2.38質量%の水溶液が最も広く用いられている。これは0.26Nに相当し、TEAH、TPAH、TBAH水溶液等を用いる場合も同じ規定度であることが好ましい。0.26NとなるTEAH、TPAH及びTBAHの質量%は、それぞれ3.84質量%、5.31質量%及び6.78質量%である。
EB、EUVで解像される32nm以下のパターンにおいて、ラインがよれたり、ライン同士がくっついたり、くっついたラインが倒れたりする現象が起きている。これは、現像液中に膨潤して膨らんだライン同士がくっつくのが原因と考えられる。膨潤したラインは、現像液を含んでスポンジのように軟らかいために、リンスの応力で倒れやすくなっている。アルキル鎖を長くした現像液はこのような理由で、膨潤を防いでパターン倒れを防ぐ効果がある。
以下、合成例、比較合成例、実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。なお、重量平均分子量(Mw)は溶剤としてテトラヒドロフランを用いたゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算の測定値である。
[モノマー合成例]
本発明の重合性酸不安定化合物を以下のように合成した。
[モノマー合成例1]モノマー1の合成
4−ヒドロキシフェニルメタクリレート17.8g、メタンスルホン酸0.3g及びトルエン100gの混合溶液に、イソブテンを氷冷下で4時間導入した。水50gを加えて反応を停止させ、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、メタクリル酸4−tert−ブトキシフェニル(モノマー1)152gを得た(収率65%)。
[モノマー合成例2]モノマー2の合成
4−ヒドロキシフェニルメタクリレートの代わりに3−ヒドロキシフェニルメタクリレートを用いた以外は、モノマー合成例1と同じ方法でメタクリル酸3−tert−ブトキシフェニル(モノマー2)を得た(収率68%)。
[モノマー合成例3]モノマー3の合成
[モノマー合成例3−1]4−tert−アミロキシ−1−フェノールの合成
1−tert−アミロキシ−4−クロロベンゼン99.3g、マグネシウム12.76g及びテトラヒドロフラン200mLを用いて予め調製したGrignard試薬に、内温−50℃以下にて、ホウ酸トリメチル57.1gを滴下した。反応温度5℃にて3時間撹拌を続けた。その後内温30℃以下にて、酢酸45.0g及び35%過酸化水素145.7gを加えた。室温にて3時間撹拌を続け、通常の後処理方法を行い、シリカゲルクロマトグラフィーにて精製し、4−tert−アミロキシ−1−フェノール62.2gを得た(収率69%)。
[モノマー合成例3−2]メタクリル酸4−tert−アミロキシフェニルの合成
[モノマー合成例3−1]で得た4−tert−アミロキシ−1−フェノール8.0g、トリエチルアミン6.3g及びアセトニトリル20mLの混合液に、内温20℃以下にてメタクリル酸クロリド5.6gを滴下した。そのままの温度で2時間撹拌後、水10mLを加え、反応を停止した。通常の後処理方法を行い、減圧蒸留によりメタクリル酸4−tert−アミロキシフェニル(モノマー3)8.4gを得た(収率77%)。
沸点:92−93℃/21Pa。
IR(NaCl):ν=3106、2976、2932、2881、1737、1637、1500、1462、1381、1366、1319、1295、1194、1159、1128、941、888cm-1
1H−NMR(600MHz in DMSO−d6):δ=0.94(3H、t)、1.19(6H、s)、1.61(2H、q)、1.98(3H、m)、5.85−5.87(1H、m)、6.24(1H、s)、6.95−6.98(2H、m)、7.03−7.07(2H、m)ppm。
13C−NMR(150MHz in DMSO−d6):δ=8.43、18.00、25.73、33.76、80.35、122.06、124.17、127.47、135.32、145.87、152.55、165.31ppm。
[モノマー合成例4]モノマー4の合成
4−ヒドロキシフェニルメタクリレート100.0g、トリエチルアミン85.2g及びテトラヒドロフラン500mLの混合溶液に、二炭酸ジ−tert−ブチル159.2g及びテトラヒドロフラン100mLの混合溶液を氷冷下で2時間かけて滴下した。室温にて8時間撹拌し、水250gを加えて反応を停止させ、通常の後処理方法を行い、シリカゲルクロマトグラフィーにて精製し、メタクリル酸4−tert−ブトキシカルボニルオキシフェニル(モノマー4)137.4gを得た(収率88%)。
[モノマー合成例5]モノマー5の合成
二炭酸ジ−tert−ブチルの代わりにシクロヘキシルクロロメチルエーテルを用いた以外は、モノマー合成例4と同じ方法でメタクリル酸4−シクロヘキシルオキシメトキシフェニル(モノマー5)を得た(収率89%)。
[モノマー合成例6]モノマー6の合成
イソブテンの代わりにメチレンシクロペンタンを用いた以外は、モノマー合成例1と同じ方法でメタクリル酸4−メチルシクロペンチルオキシフェニル(モノマー6)を得た(収率61%)。
[モノマー合成例7]モノマー7の合成
イソブテンの代わりに2−メチレンアダマンタンを用いた以外は、モノマー合成例1と同じ方法でメタクリル酸4−(2−メチルアダマンチルオキシ)フェニル(モノマー7)を得た(収率61%)。
[モノマー合成例8]モノマー8の合成
シクロヘキシルクロロメチルエーテルの代わりに1−クロロ−2−メチルプロピルメチルエーテルを用いた以外は、モノマー合成例4と同じ方法でメタクリル酸4−(メトキシ−2−メチルプロポキシ)フェニル(モノマー8)を得た(収率87%)。
[モノマー合成例9]モノマー9の合成
イソブテンの代わりにメチレンシクロヘキサンを用いた以外は、モノマー合成例1と同じ方法でメタクリル酸4−メチルシクロヘキシルオキシフェニル(モノマー9)を得た(収率60%)。
[モノマー合成例10]モノマー10の合成
二炭酸ジ−tert−ブチルの代わりにネオペンチルクロロメチルエーテルを用いた以外は、モノマー合成例4と同じ方法でメタクリル酸4−ネオペンチルオキシメトキシフェニル(モノマー10)を得た(収率92%)。
[モノマー合成例11]モノマー11の合成
二炭酸ジ−tert−ブチルの代わりに2−アダマンチルクロロメチルエーテルを用いた以外は、モノマー合成例4と同じ方法でメタクリル酸4−(2−アダマンチルメトキシ)フェニル(モノマー11)を得た(収率72%)。
[モノマー合成例12]モノマー12の合成
二炭酸ジ−tert−ブチルの代わりに1−アダマンチルメチルクロロメチルエーテルを用いた以外は、モノマー合成例4と同じ方法でメタクリル酸4−(1−アダマンチルメチルメトキシ)フェニル(モノマー12)を得た(収率74%)。
[モノマー合成例13]モノマー13の合成
イソブテンの代わりにイソプロピレンシクロペンタンを用いた以外は、モノマー合成例1と同じ方法でメタクリル酸4−イソプロピルシクロペンチルオキシフェニル(モノマー13)を得た(収率30%)。
[モノマー合成例14]モノマー14の合成
イソブテンの代わりにエチレンシクロヘキサンを用いた以外は、モノマー合成例1と同じ方法でメタクリル酸4−エチルシクロヘキシルオキシフェニル(モノマー14)を得た(収率32%)。
以下に、上記モノマー1〜14の構造を示す。
Figure 0005505371
モノマー1:メタクリル酸4−tert−ブトキシフェニル
モノマー2:メタクリル酸3−tert−ブトキシフェニル
モノマー3:メタクリル酸4−tert−アミロキシフェニル
モノマー4:メタクリル酸4−tert−ブトキシカルボニルオキシフェニル
モノマー5:メタクリル酸4−シクロヘキシルオキシメトキシフェニル
モノマー6:メタクリル酸4−メチルシクロペンチルオキシフェニル
モノマー7:メタクリル酸4−(2−メチルアダマンチルオキシ)フェニル
モノマー8:メタクリル酸4−(メトキシ−2−メチルプロポキシ)フェニル
モノマー9:メタクリル酸4−メチルシクロヘキシルオキシフェニル
モノマー10:メタクリル酸4−ネオペンチルオキシメトキシフェニル
モノマー11:メタクリル酸4−(2−アダマンチルメトキシ)フェニル
モノマー12:メタクリル酸4−(1−アダマンチルメチルメトキシ)フェニル
モノマー13:メタクリル酸4−イソプロピルシクロペンチルオキシフェニル
モノマー14:メタクリル酸4−エチルシクロヘキシルオキシフェニル
また、下記合成例で用いたPAGモノマー1〜3及び密着性モノマー1,2は、以下の通りである。
Figure 0005505371
PAGモノマー1:4−メタクリル酸オキシフェニルジフェニルスルホニウム パーフルオロブタンスルホナート
PAGモノマー2:トリフェニルスルホニウム 2,3,5,6−テトラフルオロ−4−メタクリロイルオキシベンゼンスルホナート
PAGモノマー3:トリフェニルスルホニウム 1,1,3,3,3−ペンタフルオロ−2−メタクリロイルオキシプロパン−1−スルホナート
Figure 0005505371
密着性モノマー1:メタクリル酸(2−オキソ−1,3−ベンゾオキサチオール−5−イル)
密着性モノマー2:メタクリル酸(2−オキソ−2,3−ジヒドロベンゾオキサゾール−5−イル)
[合成例1]
2Lのフラスコに、モノマー1を8.2g、4−アセトキシスチレンを10.5g、及び溶媒としてテトラヒドロフランを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール1L溶液中に添加し、沈殿させ、得られた白色固体をメタノール100mLとテトラヒドロフラン200mLとの混合溶媒に再度溶解し、トリエチルアミン10g及び水10gを加え、70℃で5時間アセチル基の脱保護反応を行い、酢酸を用いて中和した。反応溶液を濃縮後、アセトン100mLに溶解し、上記と同じ方法によって沈殿させ、続いて濾過、60℃で乾燥を行い、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C−NMR、1H−NMR、及びGPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー1:4−ヒドロキシスチレン=0.35:0.65
重量平均分子量(Mw)=8,100
分子量分布(Mw/Mn)=1.63
この高分子化合物をポリマー1とする。
Figure 0005505371
[合成例2]
2Lのフラスコに、モノマー2を7.0g、メタクリル酸3−ヒドロキシフェニルを12.5g、及び溶媒としてテトラヒドロフランを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール1L溶液中に添加し、沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C−NMR、1H−NMR、及びGPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー2:メタクリル酸3−ヒドロキシフェニル=0.29:0.71
重量平均分子量(Mw)=8,200
分子量分布(Mw/Mn)=1.71
この高分子化合物をポリマー2とする。
Figure 0005505371
[合成例3]
2Lのフラスコに、モノマー4を7.0g、メタクリル酸(5−ヒドロキシインダン−2−イル)を16.3g、及び溶媒としてテトラヒドロフランを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール1L溶液中に添加し、沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C−NMR、1H−NMR、及びGPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー4:メタクリル酸(5−ヒドロキシインダン−2−イル)=0.25:0.75
重量平均分子量(Mw)=8,900
分子量分布(Mw/Mn)=1.96
この高分子化合物をポリマー3とする。
Figure 0005505371
[合成例4]
2Lのフラスコに、モノマー3を7.4g、メタクリル酸(5−ヒドロキシインダン−2−イル)を8.7g、メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−9−イルを6.7g、及び溶媒としてテトラヒドロフランを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール1L溶液中に添加し、沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C−NMR、1H−NMR、及びGPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー3:メタクリル酸(5−ヒドロキシインダン−2−イル):メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−9−イル=0.30:0.40:0.30
重量平均分子量(Mw)=8,200
分子量分布(Mw/Mn)=1.81
この高分子化合物をポリマー4とする。
Figure 0005505371
[合成例5]
2Lのフラスコに、モノマー5を6.7g、インデンを1.7g、4−アセトキシスチレンを10.8g、及び溶媒としてテトラヒドロフランを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール1L溶液中に添加し、沈殿させ、得られた白色固体をメタノール100mLとテトラヒドロフラン200mLとの混合溶媒に再度溶解し、トリエチルアミン10g及び水10gを加え、70℃で5時間アセチル基の脱保護反応を行い、酢酸を用いて中和した。反応溶液を濃縮後、アセトン100mLに溶解し、上記と同じ方法によって沈殿させ、続いて濾過、60℃で乾燥を行い、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C−NMR、1H−NMR、及びGPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー5:インデン:4−ヒドロキシスチレン=0.23:0.10:0.67
重量平均分子量(Mw)=6,900
分子量分布(Mw/Mn)=1.69
この高分子化合物をポリマー5とする。
Figure 0005505371
[合成例6]
2Lのフラスコに、メタクリル酸4−ヒドロキシフェニルを15.1g、スチレンを1.6g、及び溶媒としてテトラヒドロフランを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソブチルアルコール1L溶液中に添加し、沈殿させ、得られた白色固体をテトラヒドロフラン200mLに再度溶解し、1−クロロ−1−メトキシ−2−メチルプロパン3.5gを添加し、撹拌下、室温にてトリエチルアミン11gを添加し16時間撹拌した。この反応溶液を酢酸水1L中に添加し、晶出沈殿させ、更に2回の水洗を行い、得られた白色固体を濾過後、40℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C−NMR、1H−NMR、及びGPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
メタクリル酸4−(メトキシ−2−メチルプロポキシ)フェニル:メタクリル酸4−ヒドロキシフェニル:スチレン=0.30:0.55:0.15
重量平均分子量(Mw)=8,600
分子量分布(Mw/Mn)=1.98
この高分子化合物をポリマー6とする。
Figure 0005505371
[合成例7]
2Lのフラスコに、モノマー1を8.2g、メタクリル酸1−ヒドロキシナフタレン−5−イルを4.8g、メタクリル酸テトラヒドロ−2−オキソフラン−3−イルを7.5g、及び溶媒としてテトラヒドロフランを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール1L溶液中に添加し、沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C−NMR、1H−NMR、及びGPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー1:メタクリル酸1−ヒドロキシナフタレン−5−イル:メタクリル酸テトラヒドロ−2−オキソフラン−3−イル=0.35:0.21:0.44
重量平均分子量(Mw)=7,300
分子量分布(Mw/Mn)=1.87
この高分子化合物をポリマー7とする。
Figure 0005505371
[合成例8]
2Lのフラスコに、モノマー1を7.5g、4−アセトキシスチレンを9.4g、アセナフチレンを1.7g、及び溶媒としてテトラヒドロフランを20g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール1L溶液中に添加し、沈殿させ、得られた白色固体をメタノール100mLとテトラヒドロフラン200mLとの混合溶媒に再度溶解し、トリエチルアミン10g及び水10gを加え、70℃で5時間アセチル基の脱保護反応を行い、酢酸を用いて中和した。反応溶液を濃縮後、アセトン100mLに溶解し、上記と同じ方法によって沈殿させ、続いて濾過、60℃で乾燥を行い、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C−NMR、1H−NMR、及びGPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー1:4−ヒドロキシスチレン:アセナフチレン=0.32:0.58:0.10
重量平均分子量(Mw)=5,500
分子量分布(Mw/Mn)=1.71
この高分子化合物をポリマー8とする。
Figure 0005505371
[合成例9]
2Lのフラスコに、モノマー1を8.0g、7−アセトキシインデンを2.0g、4−アセトキシスチレンを8.8g、及び溶媒としてテトラヒドロフランを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール1L溶液中に添加し、沈殿させ、得られた白色固体をメタノール100mLとテトラヒドロフラン200mLとの混合溶媒に再度溶解し、トリエチルアミン10g及び水10gを加え、70℃で5時間アセチル基の脱保護反応を行い、酢酸を用いて中和した。反応溶液を濃縮後、アセトン100mLに溶解し、上記と同じ方法によって沈殿させ、続いて濾過、60℃で乾燥を行い、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C−NMR、1H−NMR、及びGPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー1:7−ヒドロキシインデン:4−ヒドロキシスチレン=0.34:0.10:0.56
重量平均分子量(Mw)=6,300
分子量分布(Mw/Mn)=1.63
この高分子化合物をポリマー9とする。
Figure 0005505371
[合成例10]
2Lのフラスコに、モノマー1を8.2g、4−アセトキシスチレンを6.5g、6−ヒドロキシクマリンを2.7g、クマリンを1.5g、及び溶媒としてテトラヒドロフランを20g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール1L溶液中に添加し、沈殿させ、得られた白色固体をメタノール100mLとテトラヒドロフラン200mLとの混合溶媒に再度溶解し、トリエチルアミン10g及び水10gを加え、70℃で5時間アセチル基の脱保護反応を行い、酢酸を用いて中和した。反応溶液を濃縮後、アセトン100mLに溶解し、上記と同じ方法によって沈殿させ、続いて濾過、60℃で乾燥を行い、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C−NMR、1H−NMR、及びGPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー1:4−ヒドロキシスチレン:6−ヒドロキシクマリン:クマリン=0.35:0.40:0.15:0.10
重量平均分子量(Mw)=6,100
分子量分布(Mw/Mn)=1.71
この高分子化合物をポリマー10とする。
Figure 0005505371
[合成例11]
2Lのフラスコに、モノマー3を7.4g、メタクリル酸(7−ヒドロキシ−1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2−イル)を14.1g、及び溶媒としてテトラヒドロフランを20g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール1L溶液中に添加し、沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C−NMR、1H−NMR、及びGPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー3:メタクリル酸(7−ヒドロキシ−1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2−イル)=0.30:0.70
重量平均分子量(Mw)=6,900
分子量分布(Mw/Mn)=1.79
この高分子化合物をポリマー11とする。
Figure 0005505371
[合成例12]
2Lのフラスコに、メタクリル酸4−ヒドロキシフェニルを16.0g、2−ビニルナフタレンを1.5g、及び溶媒としてテトラヒドロフランを20g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソブチルアルコール1L溶液中に添加し、沈殿させ、得られた白色固体をテトラヒドロフラン200mLに再度溶解し、メタンスルホン酸0.01g及び2−インダニルビニルエーテル3.5gを加え、室温下1時間反応させ、アンモニア水(30%)0.25gを加えて反応を停止させた。この反応溶液を酢酸水1L中に添加し、晶出沈殿させ、更に2回の水洗を行い、得られた白色固体を濾過後、40℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C−NMR、1H−NMR、及びGPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
メタクリル酸4−(2−インダニルオキシエトキシ)フェニル:メタクリル酸4−ヒドロキシフェニル:2−ビニルナフタレン=0.26:0.64:0.10
重量平均分子量(Mw)=7,600
分子量分布(Mw/Mn)=1.72
この高分子化合物をポリマー12とする。
Figure 0005505371
[合成例13]
2Lのフラスコに、メタクリル酸4−ヒドロキシフェニルを16.0g、2,5−ノルボルナジエン−2−カルボン酸メチルを2.0g、及び溶媒としてテトラヒドロフランを20g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソブチルアルコール1L溶液中に添加し、沈殿させ、得られた白色固体をテトラヒドロフラン200mLに再度溶解し、メタンスルホン酸0.01g及び1−アセナフテニルビニルエーテル3.5gを加え、室温下1時間反応させ、アンモニア水(30%)0.25gを加えて反応を停止させた。この反応溶液を酢酸水1L中に添加し、晶出沈殿させ、更に2回の水洗を行い、得られた白色固体を濾過後、40℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C−NMR、1H−NMR、及びGPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
メタクリル酸4−(1−アセナフテニルオキシエトキシ)フェニル:メタクリル酸4−ヒドロキシフェニル:2,5−ノルボルナジエン−2−カルボン酸メチル=0.25:0.65:0.10
重量平均分子量(Mw)=6,100
分子量分布(Mw/Mn)=1.88
この高分子化合物をポリマー13とする。
Figure 0005505371
[合成例14]
2Lのフラスコに、メタクリル酸4−ヒドロキシフェニルを17.8g、及び溶媒としてテトラヒドロフランを20g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソブチルアルコール1L溶液中に添加し、沈殿させ、得られた白色固体をテトラヒドロフラン200mLに再度溶解し、メタンスルホン酸0.01g及び9−フルオレニルビニルエーテル3.4gを加え、室温下1時間反応させ、アンモニア水(30%)0.25gを加え、反応を停止させ、この反応溶液を酢酸水1L中に添加し、晶出沈殿させ、更に2回の水洗を行い、得られた白色固体を濾過後、40℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C−NMR、1H−NMR、及びGPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
メタクリル酸4−(9−フルオレニルオキシエトキシ)フェニル:メタクリル酸4−ヒドロキシフェニル=0.32:0.68
重量平均分子量(Mw)=7,100
分子量分布(Mw/Mn)=1.76
この高分子化合物をポリマー14とする。
Figure 0005505371
[合成例15]
2Lのフラスコに、メタクリル酸4−ヒドロキシフェニルを16.0g、アセナフチレンを1.6g、及び溶媒としてテトラヒドロフランを20g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソブチルアルコール1L溶液中に添加し、沈殿させ、得られた白色固体をテトラヒドロフラン200mLに再度溶解し、1−クロロ−2−メチル−トリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8−イルオキシプロパン4.1gを添加し、撹拌下、室温にてトリエチルアミン11gを添加し16時間撹拌した。この反応溶液を酢酸水1L中に添加し、晶出沈殿させ、更に2回の水洗を行い、得られた白色固体を濾過後、40℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C−NMR、1H−NMR、及びGPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
メタクリル酸4−(トリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8−イルオキシ−2−メチルプロポキシ)フェニル:メタクリル酸4−ヒドロキシフェニル:アセナフチレン=0.28:0.62:0.10
重量平均分子量(Mw)=7,100
分子量分布(Mw/Mn)=1.76
この高分子化合物をポリマー15とする。
Figure 0005505371
[合成例16]
2Lのフラスコに、モノマー1を7.0g、メタクリル酸4−ヒドロキシフェニルを5.3g、メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−9−イルを6.7g、PAGモノマー1を6.5g、及び溶媒としてテトラヒドロフランを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール1L溶液中に添加し、沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C−NMR、1H−NMR、及びGPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー1:メタクリル酸4−ヒドロキシフェニル:メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−9−イル:PAGモノマー1=0.30:0.30:0.30:0.10
重量平均分子量(Mw)=8,100
分子量分布(Mw/Mn)=1.91
この高分子化合物をポリマー16とする。
Figure 0005505371
[合成例17]
2Lのフラスコに、モノマー1を7.0g、メタクリル酸4−ヒドロキシフェニルを5.3g、メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−9−イルを6.7g、PAGモノマー2を5.7g、及び溶媒としてテトラヒドロフランを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール1L溶液中に添加し、沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C−NMR、1H−NMR、及びGPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー1:メタクリル酸4−ヒドロキシフェニル:メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−9−イル:PAGモノマー2=0.30:0.30:0.30:0.10
重量平均分子量(Mw)=8,300
分子量分布(Mw/Mn)=1.93
この高分子化合物をポリマー17とする。
Figure 0005505371
[合成例18]
2Lのフラスコに、モノマー1を7.0g、メタクリル酸4−ヒドロキシフェニルを5.3g、メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−9−イルを6.7g、PAGモノマー3を5.6g、及び溶媒としてテトラヒドロフランを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール1L溶液中に添加し、沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C−NMR、1H−NMR、及びGPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー1:メタクリル酸4−ヒドロキシフェニル:メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−9−イル:PAGモノマー3=0.30:0.30:0.30:0.10
重量平均分子量(Mw)=7,900
分子量分布(Mw/Mn)=1.93
この高分子化合物をポリマー18とする。
Figure 0005505371
[合成例19]
2Lのフラスコに、モノマー1を3.5g、メタクリル酸3−エチル−3−エキソテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニルを4.1g、メタクリル酸4−ヒドロキシフェニルを5.3g、メタクリル酸2,7−ジヒドロ−2−オキソベンゾ[C]フラン−5−イルを6.5g、PAGモノマー3を5.6g、及び溶媒としてテトラヒドロフランを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール1L溶液中に添加し、沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C−NMR、1H−NMR、及びGPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー1:メタクリル酸3−エチル−3−エキソテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル:メタクリル酸4−ヒドロキシフェニル:メタクリル酸2,7−ジヒドロ−2−オキソベンゾ[C]フラン−5−イル:PAGモノマー3=0.15:0.15:0.30:0.30:0.10
重量平均分子量(Mw)=7,800
分子量分布(Mw/Mn)=1.70
この高分子化合物をポリマー19とする。
Figure 0005505371
[合成例20]
2Lのフラスコに、モノマー1を7.0g、6−アセトキシ−2−ビニルナフタレンを6.4g、メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−9−イルを6.7g、PAGモノマー3を5.6g、及び溶媒としてテトラヒドロフランを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール1L溶液中に添加し、沈殿させ、得られた白色固体をメタノール100mLとテトラヒドロフラン200mLとの混合溶媒に再度溶解し、トリエチルアミン10g及び水10gを加え、70℃で5時間アセチル基の脱保護反応を行い、酢酸を用いて中和した。反応溶液を濃縮後、アセトン100mLに溶解し、上記と同じ方法によって沈殿、濾過、60℃で乾燥を行い、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C−NMR、1H−NMR、及びGPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー1:6−ヒドロキシ−2−ビニルナフタレン:メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−9−イル:PAGモノマー3=0.30:0.30:0.30:0.10
重量平均分子量(Mw)=6,800
分子量分布(Mw/Mn)=1.99
この高分子化合物をポリマー20とする。
Figure 0005505371
[合成例21]
2Lのフラスコに、モノマー1を7.0g、メタクリル酸(5−ヒドロキシインダン−2−イル)を6.5g、メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−9−イルを6.7g、PAGモノマー3を5.6g、及び溶媒としてテトラヒドロフランを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール1L溶液中に添加し、沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C−NMR、1H−NMR、及びGPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー1:メタクリル酸(5−ヒドロキシインダン−2−イル):メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−9−イル:PAGモノマー3=0.30:0.30:0.30:0.10
重量平均分子量(Mw)=8,100
分子量分布(Mw/Mn)=1.96
この高分子化合物をポリマー21とする。
Figure 0005505371
[合成例22]
2Lのフラスコに、モノマー6を7.8g、メタクリル酸(5,8−ジヒドロキシ−1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2−イル)を7.4g、メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−9−イルを6.7g、PAGモノマー3を5.6g、及び溶媒としてテトラヒドロフランを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール1L溶液中に添加し、沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C−NMR、1H−NMR、及びGPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー6:メタクリル酸(5,8−ジヒドロキシ−1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2−イル):メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−9−イル:PAGモノマー3=0.30:0.20:0.40:0.10
重量平均分子量(Mw)=8,900
分子量分布(Mw/Mn)=1.66
この高分子化合物をポリマー22とする。
Figure 0005505371
[合成例23]
2Lのフラスコに、モノマー6を7.8g、メタクリル酸(6−ヒドロキシクマリン−3−イル)を7.4g、メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−9−イルを6.7g、PAGモノマー3を5.6g、及び溶媒としてテトラヒドロフランを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール1L溶液中に添加し、沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C−NMR、1H−NMR、及びGPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー6:メタクリル酸(6−ヒドロキシクマリン−3−イル):メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−9−イル:PAGモノマー3=0.30:0.20:0.40:0.10
重量平均分子量(Mw)=8,300
分子量分布(Mw/Mn)=1.89
この高分子化合物をポリマー23とする。
Figure 0005505371
[合成例24]
2Lのフラスコに、モノマー1を7.0g、メタクリル酸4−ヒドロキシ−1−ナフタレンを4.5g、メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−9−イルを6.7g、PAGモノマー3を5.6g、及び溶媒としてテトラヒドロフランを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール1L溶液中に添加し、沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C−NMR、1H−NMR、及びGPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー1:メタクリル酸4−ヒドロキシ−1−ナフタレン:メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−9−イル:PAGモノマー3=0.30:0.20:0.40:0.10
重量平均分子量(Mw)=7,300
分子量分布(Mw/Mn)=1.77
この高分子化合物をポリマー24とする。
Figure 0005505371
[合成例25]
2Lのフラスコに、モノマー1を7.0g、メタクリル酸4−ヒドロキシフェニルを5.3g、密着性モノマー1を6.7g、PAGモノマー3を5.6g、及び溶媒としてテトラヒドロフランを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール1L溶液中に添加し、沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C−NMR、1H−NMR、及びGPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー1:メタクリル酸4−ヒドロキシフェニル:密着性モノマー1:PAGモノマー3=0.30:0.30:0.30:0.10
重量平均分子量(Mw)=8,300
分子量分布(Mw/Mn)=1.85
この高分子化合物をポリマー25とする。
Figure 0005505371
[合成例26]
2Lのフラスコに、モノマー1を7.0g、メタクリル酸4−ヒドロキシフェニルを5.3g、密着性モノマー2を7.4g、PAGモノマー3を5.6g、及び溶媒としてテトラヒドロフランを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール1L溶液中に添加し、沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C−NMR、1H−NMR、及びGPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー1:メタクリル酸4−ヒドロキシフェニル:密着性モノマー2:PAGモノマー3=0.30:0.30:0.30:0.10
重量平均分子量(Mw)=7,800
分子量分布(Mw/Mn)=1.79
この高分子化合物をポリマー26とする。
Figure 0005505371
[合成例27]
2Lのフラスコに、モノマー6を3.7g、メタクリル酸2−(7−オキサノルボルナン−2−イル)シクロペンチルを5.0g、メタクリル酸4−ヒドロキシフェニルを4.4g、メタクリル酸2,7−ジヒドロ−2−オキソベンゾ[C]フラン−5−イルを6.5g、PAGモノマー3を5.6g、及び溶媒としてテトラヒドロフランを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール1L溶液中に添加し、沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C−NMR、1H−NMR、及びGPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー6:メタクリル酸2−(7−オキサノルボルナン−2−イル)シクロペンチル:メタクリル酸4−ヒドロキシフェニル:メタクリル酸2,7−ジヒドロ−2−オキソベンゾ[C]フラン−5−イル:PAGモノマー3=0.15:0.20:0.25:0.30:0.10
重量平均分子量(Mw)=7,300
分子量分布(Mw/Mn)=1.68
この高分子化合物をポリマー27とする。
Figure 0005505371
[合成例28]
2Lのフラスコに、モノマー1を3.5g、メタクリル酸1−エチルシクロペンチルエステルを3.6g、メタクリル酸4−ヒドロキシフェニルを4.4g、メタクリル酸2,7−ジヒドロ−2−オキソベンゾ[C]フラン−5−イルを6.5g、PAGモノマー3を5.6g、及び溶媒としてテトラヒドロフランを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール1L溶液中に添加し、沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C−NMR、1H−NMR、及びGPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー1:メタクリル酸1−エチルシクロペンチルエステル:メタクリル酸4−ヒドロキシフェニル:メタクリル酸2,7−ジヒドロ−2−オキソベンゾ[C]フラン−5−イル:PAGモノマー3=0.15:0.20:0.25:0.30:0.10
重量平均分子量(Mw)=7,700
分子量分布(Mw/Mn)=1.77
この高分子化合物をポリマー28とする。
Figure 0005505371
[合成例29]
2Lのフラスコに、モノマー7を9.8g、メタクリル酸4−ヒドロキシフェニルを5.3g、メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−9−イルを6.7g、PAGモノマー3を5.6g、及び溶媒としてテトラヒドロフランを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール1L溶液中に添加し、沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C−NMR、1H−NMR、及びGPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー7:メタクリル酸4−ヒドロキシフェニル:メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−9−イル:PAGモノマー3=0.30:0.30:0.30:0.10
重量平均分子量(Mw)=7,600
分子量分布(Mw/Mn)=1.96
この高分子化合物をポリマー29とする。
Figure 0005505371
[合成例30]
2Lのフラスコにモノマー9を9.8g、メタクリル酸4−ヒドロキシフェニルを3.6g、メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−9−イルを4.5g、PAGモノマー3を5.6g、及び溶媒としてテトラヒドロフランを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール1L溶液中に添加し、沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C−NMR、1H−NMR、及びGPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー9:メタクリル酸4−ヒドロキシフェニル:メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−9−イル:PAGモノマー3=0.50:0.20:0.20:0.10
重量平均分子量(Mw)=7,300
分子量分布(Mw/Mn)=1.93
この高分子化合物をポリマー30とする。
Figure 0005505371
[合成例31]
2Lのフラスコにモノマー10を5.6g、メタクリル酸3−エチル−3−エキソテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニルを5.6g、メタクリル酸4−ヒドロキシフェニルを3.6g、メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−9−イルを6.7g、PAGモノマー3を5.6g、及び溶媒としてテトラヒドロフランを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール1L溶液中に添加し、沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C−NMR、1H−NMR、及びGPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー10:メタクリル酸3−エチル−3−エキソテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル:メタクリル酸4−ヒドロキシフェニル:メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−9−イル:PAGモノマー3=0.20:0.20:0.20:0.30:0.10
重量平均分子量(Mw)=7,400
分子量分布(Mw/Mn)=1.84
この高分子化合物をポリマー31とする。
Figure 0005505371
[合成例32]
2Lのフラスコにモノマー11を13.7g、メタクリル酸4−ヒドロキシフェニルを3.6g、メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−9−イルを6.7g、PAGモノマー3を5.6g、及び溶媒としてテトラヒドロフランを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール1L溶液中に添加し、沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C−NMR、1H−NMR、及びGPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー11:メタクリル酸4−ヒドロキシフェニル:メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−9−イル:PAGモノマー3=0.40:0.20:0.30:0.10
重量平均分子量(Mw)=7,900
分子量分布(Mw/Mn)=1.41
この高分子化合物をポリマー32とする。
Figure 0005505371
[合成例33]
2Lのフラスコにモノマー12を14.2g、メタクリル酸4−ヒドロキシフェニルを3.6g、メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−9−イルを6.7g、PAGモノマー3を5.6g、及び溶媒としてテトラヒドロフランを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール1L溶液中に添加し、沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C−NMR、1H−NMR、及びGPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー12:メタクリル酸4−ヒドロキシフェニル:メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−9−イル:PAGモノマー3=0.40:0.20:0.30:0.10
重量平均分子量(Mw)=7,600
分子量分布(Mw/Mn)=1.59
この高分子化合物をポリマー33とする。
Figure 0005505371
[合成例34]
2Lのフラスコにモノマー13を11.5g、メタクリル酸4−ヒドロキシフェニルを3.6g、メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−9−イルを6.7g、PAGモノマー3を5.6g、及び溶媒としてテトラヒドロフランを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール1L溶液中に添加し、沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C−NMR、1H−NMR、及びGPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー13:メタクリル酸4−ヒドロキシフェニル:メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−9−イル:PAGモノマー3=0.40:0.20:0.30:0.10
重量平均分子量(Mw)=7,700
分子量分布(Mw/Mn)=1.65
この高分子化合物をポリマー34とする。
Figure 0005505371
[合成例35]
2Lのフラスコにモノマー14を11.5g、メタクリル酸4−ヒドロキシフェニルを3.6g、メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−9−イルを6.7g、PAGモノマー3を5.6g、及び溶媒としてテトラヒドロフランを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール1L溶液中に添加し、沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C−NMR、1H−NMR、及びGPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー14:メタクリル酸4−ヒドロキシフェニル:メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−9−イル:PAGモノマー3=0.40:0.20:0.30:0.10
重量平均分子量(Mw)=7,600
分子量分布(Mw/Mn)=1.79
この高分子化合物をポリマー35とする。
Figure 0005505371
[比較合成例1]
モノマー1の代わりに、メタクリル酸1−エチルシクロペンチルエステルを用いた以外は合成例1と同じ方法で下記ポリマーを合成した。
得られた重合体を13C−NMR、1H−NMR、及びGPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
ヒドロキシスチレン:メタクリル酸1−エチルシクロペンチルエステル=0.70:0.30
重量平均分子量(Mw)=9,300
分子量分布(Mw/Mn)=1.86
この高分子化合物を比較ポリマー1とする。
Figure 0005505371
[比較合成例2]
モノマー1の代わりに、4−t−ブトキシスチレンを用いた以外は合成例1と同じ方法で重合体を合成した。
得られた重合体を13C−NMR、1H−NMR、及びGPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
4−t−ブトキシスチレン:ヒドロキシスチレン=0.30:0.70
重量平均分子量(Mw)=8,100
分子量分布(Mw/Mn)=1.69
この高分子化合物を比較ポリマー2とする。
Figure 0005505371
[比較合成例3]
モノマー5の代わりに、メタクリル酸1−エチルシクロペンチルエステルを用いた以外は合成例5と同じ方法で下記ポリマーを合成した。
得られた重合体を13C−NMR、1H−NMR、及びGPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
ヒドロキシスチレン:メタクリル酸1−エチルシクロペンチルエステル:インデン=0.73:0.17:0.10
重量平均分子量(Mw)=8,100
分子量分布(Mw/Mn)=1.79
この高分子化合物を比較ポリマー3とする。
Figure 0005505371
[比較合成例4]
モノマー1の代わりに、メタクリル酸1−エチルシクロペンチルエステルを用いた以外は合成例8と同じ方法で下記ポリマーを合成した。
得られた重合体を13C−NMR、1H−NMR、及びGPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
ヒドロキシスチレン:メタクリル酸1−エチルシクロペンチルエステル:アセナフチレン=0.75:0.15:0.10
重量平均分子量(Mw)=7,200
分子量分布(Mw/Mn)=1.79
この高分子化合物を比較ポリマー4とする。
Figure 0005505371
[比較合成例5]
モノマー1の代わりに、メタクリル酸1−エチルシクロペンチルエステルを用いた以外は合成例18と同じ方法で下記ポリマーを合成した。
得られた重合体を13C−NMR、1H−NMR、及びGPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
メタクリル酸1−エチルシクロペンチルエステル:メタクリル酸4−ヒドロキシフェニル:メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−9−イル:PAGモノマー3=0.30:0.30:0.30:0.10
重量平均分子量(Mw)=7,800
分子量分布(Mw/Mn)=1.93
この高分子化合物を比較ポリマー5とする。
Figure 0005505371
[比較合成例6]
合成例1と同じ方法で下記ポリマーを合成した。
得られた重合体を13C−NMR、1H−NMR、及びGPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
メタクリル酸1−tブトキシ−4−ナフタレン:メタクリル酸1−エチルシクロペンチルエステル:ヒドロキシスチレン=0.20:0.10:0.70
重量平均分子量(Mw)=8,100
分子量分布(Mw/Mn)=1.81
この高分子化合物を比較ポリマー6とする。
Figure 0005505371
[実施例、比較例]
[電子ビーム描画評価]
上記で合成した高分子化合物を下記表1,2に示される組成で溶解させた溶液に、住友スリーエム(株)製界面活性剤FC−4430を100ppmの濃度になるように溶解させ、0.2μmサイズのフィルターで濾過してポジ型レジスト材料を調製した。
なお、下記表1,2中の各成分は次の通りである。
ポリマー1〜35:上記合成例1〜35で得られた高分子化合物
比較ポリマー1〜6:上記比較合成例1〜6で得られた高分子化合物
有機溶媒: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)、CyH(シクロヘキサノン)
酸発生剤:PAG1、PAG2(下記構造式参照)
塩基性化合物:Amine1、Amine2、Amine3(下記構造式参照)
溶解制御剤:DRI1、DRI2(下記構造式参照)
Figure 0005505371
得られたポジ型レジスト材料を直径6インチのSi基板上に、クリーントラックMark 5(東京エレクトロン(株)製)を用いてスピンコートし、ホットプレート上で110℃で60秒間プリベークして100nmのレジスト膜を作製した。これに、(株)日立製作所製HL−800Dを用いてHV電圧50kVで真空チャンバー内描画を行った。描画後直ちにクリーントラックMark 5(東京エレクトロン(株)製)を用いてホットプレート上で60秒間ポストエクスポージャベーク(PEB)を行い、2.38質量%のTMAH水溶液で30秒間パドル現像を行い、ポジ型のパターンを得た。
得られたレジストパターンを次のように評価した。
120nmのラインアンドスペースを1:1で解像する露光量における、最小の寸法を解像力とし、120nmLSのエッジラフネス(LWR)をSEMで測定した。
レジスト組成とEB露光における感度、解像度の結果を表1,2に示す。
Figure 0005505371
Figure 0005505371
[耐ドライエッチング性評価]
耐ドライエッチング性の試験では、上記各ポリマー2gをシクロヘキサノン10gに溶解させて0.2μmサイズのフィルターで濾過したポリマー溶液をSi基板にスピンコートで成膜し、300nmの厚さの膜にし、以下のような条件で評価した。
CHF3/CF4系ガスでのエッチング試験:
東京エレクトロン(株)製ドライエッチング装置TE−8500Pを用い、エッチング前後のポリマー膜の膜厚差を求めた。
エッチング条件は下記に示す通りである。
チャンバー圧力 40.0Pa
RFパワー 1,000W
ギャップ 9mm
CHF3ガス流量 30mL/min
CF4ガス流量 30mL/min
Arガス流量 100mL/min
時間 60sec
この評価では、膜厚差の少ないもの、即ち減少量が少ないもののエッチング耐性があることを示している。
耐ドライエッチング性の結果を表3に示す。
Figure 0005505371
[EUV露光評価]
上記で合成した高分子化合物を用いて、表4に示される組成で溶解させた溶液に、住友スリーエム(株)製界面活性剤FC−4430を100ppmの濃度になるように溶解させ、0.2μmサイズのフィルターで濾過してポジ型レジスト材料を調製した。なお、下記表4中の各成分は上記と同じである。得られたポジ型レジスト材料をヘキサメチルジシラザン(HMDS)ベーパープライム処理した直径4インチのSi基板上にスピンコートし、ホットプレート上で105℃で60秒間プリベークして50nmのレジスト膜を作製した。これに、NA0.3、ダイポール照明でEUV露光を行った。露光後直ちにホットプレート上で60秒間ポストエクスポージャベーク(PEB)を行い、2.38質量%のTMAH水溶液で30秒間パドル現像を行い、ポジ型のパターンを得た。
得られたレジストパターンを次のように評価した。
35nmのラインアンドスペースを1:1で解像する露光量における、最小の寸法を解像力とし、35nmLSのエッジラフネス(LWR)をSEMで測定した。
レジスト組成とEUV露光における感度、解像度の結果を表4に示す。
Figure 0005505371
表1,2の結果より、本発明の高分子化合物を用いたレジスト材料は、十分な解像力と感度とエッジラフネスを満たし、また、表3の結果より、エッチング後の膜厚差が小さいことから優れた耐ドライエッチング性を有していることがわかった。更に、表4の結果より、パターン倒れを防止することによって解像力とラフネスを改善できることがわかった。

Claims (10)

  1. 下記一般式(2)で示される繰り返し単位aを含有し、重量平均分子量が1,000〜500,000の範囲であることを特徴とする高分子化合物。
    Figure 0005505371
    (R1は、水素原子又はメチル基である。R2は、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基である。R3は、t−アミル基、メチルシクロペンチル基、エチルシクロペンチル基、メチルシクロヘキシル基、エチルシクロヘキシル基、メチルアダマンチル基、エチルアダマンチル基、t−ブトキシカルボニル基、t−アミロキシカルボニル基、又は−CR 4 5 −O−R 6 (式中、R 4 及びR 5 は、水素原子、又は炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状のアルキル基、R 6 は、炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、又は炭素数2〜12のアルケニル基である。)から選ばれる酸不安定基である。mは、1〜4の整数である。aは、0<a≦1.0の正数である。)
  2. 更に、ヒドロキシル基、ラクトン環、エーテル基、エステル基、カルボニル基、シアノ基、及び環状の−O−C(=O)−S−及び−O−C(=O)−NH−から選ばれる密着性基を有する繰り返し単位bを含有し、繰り返し単位a及びbの割合が、0<a<1.0、0<b<1.0、0.05≦a+b≦1.0の範囲であることを特徴とする請求項記載の高分子化合物。
  3. 繰り返し単位bが、フェノール性ヒドロキシル基を有する繰り返し単位であることを特徴とする請求項記載の高分子化合物。
  4. 上記フェノール性ヒドロキシル基を有する繰り返し単位が、下記一般式(3)で示される繰り返し単位b1〜b8から選ばれる少なくとも1つであることを特徴とする請求項記載の高分子化合物。
    Figure 0005505371
    (式中、R8は、水素原子又はメチル基である。X1及びX2は、単結合又は−C(=O)−O−R9−で示される基である。X3及びX4は、−C(=O)−O−R9−で示される基である。R9は、単結合、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基である。Y1及びY2は、メチレン基又はエチレン基である。Zは、メチレン基、酸素原子又は硫黄原子である。pは、1又は2である。b1〜b8は、それぞれ0≦b1<1.0、0≦b2<1.0、0≦b3<1.0、0≦b4<1.0、0≦b5<1.0、0≦b6<1.0、0≦b7<1.0、0≦b8<1.0、0<b1+b2+b3+b4+b5+b6+b7+b8<1.0を満たす正数である。)
  5. 更に、繰り返し単位cとして、下記一般式(4)で示されるインデン、アセナフチレン、クロモン、クマリン、ノルボルナジエン及びこれらの誘導体に由来する繰り返し単位c1〜c5から選ばれる少なくとも1つを含有することを特徴とする請求項乃至のいずれか1項記載の高分子化合物。
    Figure 0005505371
    (式中、R10〜R14は、水素原子、炭素数1〜30のアルキル基、炭素原子に結合する水素原子の一部又は全てがハロゲン原子で置換された炭素数1〜30のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、炭素数1〜8のアルカノイル基、炭素数2〜8のアルコキシカルボニル基、炭素数6〜10のアリール基、ハロゲン原子、又は1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール基である。Zは、メチレン基、酸素原子又は硫黄原子である。c1〜c5は、それぞれ0≦c1<1.0、0≦c2<1.0、0≦c3<1.0、0≦c4<1.0、0≦c5<1.0、0<c1+c2+c3+c4+c5<1.0を満たす正数である。)
  6. 更に、酸発生剤である重合性オレフィンを有するオニウム塩に由来する繰り返し単位dとして、下記一般式(5)で示されるスルホニウム塩に由来する繰り返し単位d1〜d3から選ばれる少なくとも1つを含有することを特徴とする請求項乃至のいずれか1項記載の高分子化合物。
    Figure 0005505371
    (式中、R20、R24及びR29は、水素原子又はメチル基である。R21は、単結合、フェニレン基、−O−R28−、又は−C(=O)−Y−R28−で示される基である。Yは、酸素原子又はNHであり、R28は炭素数1〜6の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基、アルケニレン基又はフェニレン基であり、カルボニル基、エステル基、エーテル基又はヒドロキシル基を含んでいてもよい。R22、R23、R25、R26、R27、R30、R31及びR32は、それぞれ同一又は異種の、カルボニル基、エステル基又はエーテル基を含んでいてもよい炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数6〜12のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基、又はチオフェニル基である。Zは、単結合、メチレン基、エチレン基、フェニレン基、フッ素化されたフェニレン基、−O−R33−、又は−C(=O)−Z1−R33−で示される基である。Z1は、酸素原子又はNHであり、R33は炭素数1〜6の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基、アルケニレン基又はフェニレン基であり、カルボニル基、エステル基、エーテル基又はヒドロキシル基を含んでいてもよい。M-は非求核性対向イオンである。d1、d2及びd3は、それぞれ0≦d1≦0.5、0≦d2≦0.5、0≦d3≦0.5、0<d1+d2+d3≦0.5を満たす正数である。)
  7. 請求項乃至のいずれか1項記載の高分子化合物と有機溶媒とを含有する化学増幅ポジ型レジスト材料。
  8. 更に、溶解制御剤を含有することを特徴とする請求項記載の化学増幅ポジ型レジスト材料。
  9. 更に、添加剤として酸発生剤、塩基性化合物、界面活性剤から選ばれる少なくとも1つを含有することを特徴とする請求項又は記載の化学増幅ポジ型レジスト材料。
  10. 請求項乃至のいずれか1項記載の化学増幅ポジ型レジスト材料を基板上に塗布する工程と、加熱処理後、高エネルギー線で露光する工程と、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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