JP4497266B2 - レジスト材料及びパターン形成方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、新規な開環メタセシス重合体の水素添加物をベース樹脂として用いたレジスト材料、特には、感度、解像性、エッチング耐性に優れた紫外線や遠紫外線(エキシマレーザー等を含む)を用いた半導体微細加工用レジスト材料及び該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、半導体集積回路は集積化が進んで大規模集積回路(LSI)や超大規模集積回路(VLSI)が実用化されており、また、これと共に集積回路の最少パターンはサブミクロン領域に及び、今後更に微細化する傾向にある。微細パターンの形成には、薄膜を形成した被処理基板上をレジストで被覆し、選択露光を行って所望パターンの潜像を形成した後に、現像してレジストパターンを作り、これをマスクとしてドライエッチングを行い、その後にレジストを除去することにより所望のパターンを得るリソグラフィー技術の使用が必須である。
【0003】
このリソグラフィー技術において使用される露光光源としてg線(波長436nm)、i線(波長365nm)の紫外線光が使用されているが、パターンの微細化に伴い、より波長の短い遠紫外線光、真空紫外線光、電子線(EB)、X線などが光源として使用されるようになってきている。特に最近では、エキシマレーザー(波長248nmのKrFレーザー、波長193nmのArFレーザー)が露光光源として注目されており、微細パターンの形成に有効であると期待されている。
【0004】
より短波長である真空紫外領域の露光光を用いてサブミクロンパターンを形成するレジスト材料に用いられる重合体又は共重合体としては、例えば、エステル部にアダマンタン骨格及び酸により脱離する保護基を有するアクリル酸エステル又はα置換アクリル酸エステルの重合体又は共重合体(特開平4−39665号公報参照)、エステル部にノルボルナン骨格及び酸により脱離する保護基を有するアクリル酸エステル又はα置換アクリル酸エステルの重合体又は共重合体(特開平5−257281号公報参照)、シクロヘキシルマレイミドの重合体又は共重合体(特開平5−257285号公報参照)、セルロース骨格を主鎖に含み、該主鎖が酸により開裂を起こす高分子化合物(特開平6−342212号公報参照)、ポリビニルアルコール又はポリビニルアルコールの誘導体(特開平7−333850号公報参照)等、数多くの重合体及び共重合体が提案されている。
【0005】
しかしながら、耐ドライエッチング性、遠紫外線に対する透明性、レジスト溶剤に対する溶解性、現像液に対する濡れ性、シリコン等の基板への密着性及び剥離剤に対する溶解性等、レジスト材として用いられるのに必要な諸性質全てを満足し、しかも合成容易な重合体及び共重合体は未だなく、更なる開発が求められている。
【0006】
一方、脂肪族環状炭化水素を主鎖とし、酸により分解する官能基を有する環状骨格を有する高分子化合物からなるフォトレジスト組成物(WO97/33198号、特開平9−230595号、特開平9−244247号、特開平10−254139号公報)に見られるような環状高分子は、耐ドライエッチング性が優れ、遠紫外線に対する透明性に優れているが、高濃度でのレジスト溶剤に対する溶解性、現像液に対する濡れ性、シリコン基板への密着性が悪いという課題があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、高エネルギー線に感応し、感度、解像度、エッチング耐性に優れ、電子線や遠紫外線による微細加工に有用なレジスト材料、及びこれ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。
【0008】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、レジスト材料用のベースポリマーとして用いられるのに必要な上記の諸性能、詳細には、紫外線や遠紫外線(エキシマレーザー等を含む)を用いた半導体微細加工用として、光透過性等に優れ、高感度で高解像度を有し、かつアルカリ現像液に対して親和性が高く、良好なパターンが得られるポジ型フォトレジスト組成物用のベースポリマーとして用いられるのに必要な諸性能全てを満足するポリマーとして狭い分子量分布を有する開環メタセシス重合体の水素添加物をベース樹脂として用いることが有効であることを知見した。即ち、環状オレフィン系単量体の開環メタセシス重合体の水素添加物として、優れた光学特性、電気特性、高剛性、耐熱性、基板密着性及び耐候性を有するレジスト材料用のベースポリマーとして利用できる可能性を鋭意検討したところ、ある特定の構造単位、即ち、脂肪族環状化合物を主鎖とし、かつ、その環状構造の一部に酸素原子を含有する構造単位を有する新規な開環メタセシス重合体の水素添加物が、上記レジスト材料としての諸性能を満足することを見出し、本発明を完成するに至った。
【0009】
即ち、本発明は、下記のレジスト材料及びパターン形成方法を提供する。
請求項1:
少なくとも下記一般式[1]
【化9】
(式中、R1〜R4のうち少なくとも一つが、下記一般式[2]
【化10】
(式中、鎖線は結合手を示す。R5は水素原子、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数2〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアシル基を示す。R6は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。W1は単結合又は炭素数1〜10のk+2価の炭化水素基を示す。Zは炭素数2〜15の2価の炭化水素基を示し、結合する炭素原子と共に単環もしくは架橋環を形成する。kは0又は1である。)で表される環状アルキルの三級エステル基を有する官能基であり、その他はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、ハロゲン原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のハロゲン化アルキル基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキルカルボニルオキシ基、炭素数6〜20のアリールカルボニルオキシ基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキルスルホニルオキシ基、炭素数6〜20のアリールスルホニルオキシ基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニル基、又は炭素数3〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニルアルキル基から選ばれ、X1は−O−又は−CR7 2−(R7は水素原子又は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表す)であり、同一でも異なってもよい。jは0又は1〜3の整数を表す。)
で表される構造単位[A]と、下記一般式[3]
【化11】
(式中、R8〜R11は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、X2は−O−又は−CR12 2−(R12は水素原子又は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表す)であり、同一でも異なってもよい。mは0又は1〜3の整数を表す。)
で表される構造単位[B]及び/又は下記一般式[4]
【化12】
(式中、R13〜R16は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、X3は−O−又は−CR17 2−(R17は水素原子又は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表す)であり、同一でも異なってもよい。Y1及びY2は、一方が−(C=O)−であり、他方は、−CR18 2−(R18は水素原子又は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表す)である。nは0又は1〜3の整数を表す。)
で表される構造単位[C]から構成され、かつ、一般式[1]で表される構造単位[A]のX1、一般式[3]で表される構造単位[B]のX2、及び一般式[4]で表される構造単位[C]のX3のうち少なくとも1つが−O−であり、その構成モル比[A]/([B]+[C])が20/80〜99/1であり、かつ重量平均分子量Mwと数平均分子量Mnとの比(Mw/Mn)が1.0〜2.0である開環メタセシス重合体の水素添加物をベース樹脂として含有することを特徴とするレジスト材料。
請求項2:
一般式[1]のR1〜R4のうち少なくとも一つとして選ばれる一般式[2]で表される環状アルキルの三級エステル基を有する官能基が、1−アルキルシクロペンチルエステル、2−アルキル−2−ノルボニルエステル又は2−アルキル−2−アダマンチルエステルである請求項1に記載のレジスト材料。
請求項3:
開環メタセシス重合体の水素添加物が、更に下記一般式[5]
【化13】
(式中、R19〜R22のうち少なくとも一つが、下記一般式[6]
【化14】
(式中、鎖線は結合手を示す。R23は水素原子、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数2〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアシル基を示す。W2は単結合又は炭素数1〜10のk+2価の炭化水素基を示す。qは0又は1である。)で表されるカルボン酸基を有する官能基であり、その他はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、ハロゲン原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のハロゲン化アルキル基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキルカルボニルオキシ基、炭素数6〜20のアリールカルボニルオキシ基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキルスルホニルオキシ基、炭素数6〜20のアリールスルホニルオキシ基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニル基、又は炭素数3〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニルアルキル基から選ばれ、X4は−O−又は−CR24 2−(R24は水素原子又は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表す)であり、同一でも異なってもよい。pは0又は1〜3の整数を表す。)
で表される構造単位[D]を含む請求項1又は2記載のレジスト材料。
請求項4:
ベース樹脂として含有する開環メタセシス重合体の水素添加物において、一般式[1]で表される構造単位[A]、一般式[3]で表される構造単位[B]及び一般式[4]で表される構造単位[C]に対する一般式[5]で表される構造単位[D]の構成モル比([A]+[B]+[C])/[D]が100/0〜20/80である請求項3に記載のレジスト材料。
請求項5:
開環メタセシス重合体の水素添加物が、更に一般式[7]
【化15】
(式中、R25〜R28のうち少なくとも一つが、下記一般式[8]
【化16】
(式中、鎖線は結合手を示す。R29は水素原子、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数2〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアシル基を示す。R30は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数2〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、又は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のハロゲン化アルキル基を示す。W3は単結合又は炭素数1〜10のk+2価の炭化水素基を示す。sは0又は1である。)で表されるカルボン酸エステル基を有する官能基であり、その他はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、ハロゲン原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のハロゲン化アルキル基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキルカルボニルオキシ基、炭素数6〜20のアリールカルボニルオキシ基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキルスルホニルオキシ基、炭素数6〜20のアリールスルホニルオキシ基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニル基、又は炭素数3〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニルアルキル基から選ばれ、X5は−O−又はCR31 2−(R31は水素原子又は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表す)であり、同一でも異なってもよい。rは0又は1〜3の整数を表す。)
で表される構造単位[E]を含む請求項1乃至4のいずれか1項記載のレジスト材料。
請求項6:
ベース樹脂として含有する開環メタセシス重合体の水素添加物において、一般式[1]で表される構造単位[A]、一般式[3]で表される構造単位[B]及び一般式[4]で表される構造単位[C]に対する一般式[7]で表される構造単位[E]の構成モル比([A]+[B]+[C])/[E]が100/0〜40/60である請求項5に記載のレジスト材料。
請求項7:
ベース樹脂として含有する開環メタセシス重合体の水素添加物のGPCで測定したポリスチレン換算の数平均分子量Mnが500〜200,000であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項記載のレジスト材料。
請求項8:
ベース樹脂として含有する開環メタセシス重合体の水素添加物のGPCで測定したポリスチレン換算の数平均分子量Mnが3,000〜20,000であることを特徴とする請求項7に記載のレジスト材料。
請求項9:
請求項1乃至8のいずれか1項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。
【0010】
以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明のレジスト材料は、ベース樹脂として、下記一般式[1]で表される構造単位[A]と、下記一般式[3]で表される構造単位[B]及び/又は下記一般式[4]で表される構造単位を含む開環メタセシス重合体の水素添加物を使用する。
【0011】
【化17】
【0012】
ここで、本発明の一般式[1]において、R1〜R4のうち少なくとも一つが、下記一般式[2]で表される環状アルキルの三級エステル基である。
【0013】
【化18】
(式中、鎖線は結合手を示す。R5は水素原子、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数2〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアシル基を示す。R6は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。W1は単結合又は炭素数1〜10のk+2価の炭化水素基を示す。Zは炭素数2〜15の2価の炭化水素基を示し、結合する炭素原子と共に単環もしくは架橋環を形成する。kは0又は1である。)
【0014】
R5において、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基としては、例えばメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、1−エチルシクロペンチル、及び1−エチルシクロヘキシル等が挙げられ、炭素数2〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基としては、例えばメトキシメチル、1−エトキシエチル、1−tert−ブトキシエチル、1−シクロヘキシルオキシエチル、1−エトキシプロピル、1−エトキシ−1−メチルエチル、テトラヒドロフラン−2−イル、及びテトラヒドロピラン−2−イル等が挙げられ、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアシル基としては、例えばフォルミル、アセチル、ピバロイル、及びシクロヘキシルカルボニル等が挙げられる。これらR5のうち、炭素数1〜6の直鎖状又は分岐状のアルキル基、炭素数2〜7の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、及び炭素数2〜7の直鎖状又は分岐状のアシル基が好ましく、特に水素原子、メチル、エチル、メトキシメチル、1−エトキシエチル、テトラヒドロフラン−2−イル及びアセチルが好ましい。
【0015】
R6において、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基としては、例えばメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロオクチル、ノルボニル、1−メチルシクロペンチル、1−エ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、1−メチルノルボニル及び1−エチルノルボニル等が挙げられ、これらのうち、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、ノルボニル、1−エチルシクロペンチル及び1−エチルシクロヘキシルが好ましい。
【0016】
W1において、炭素数1〜10のk+2価の炭化水素基としては、kが0の場合、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状の2価の炭化水素基であり、例えばメチレン、ジメチルメチレン、エチリデン、プロピリデン、ブチリデン、エチレン、1−メチルエチレン、2−メチルエチレン、1−エチルエチレン、2−エチルエチレン、1,1−ジメチルエチレン、1,2−ジメチルエチレン、2,2−ジメチルエチレン、1−エチル−2−メチルエチレン、トリメチレン、1−メチルトリメチレン、2−メチルトリメチレン、3−メチルトリメチレン、テトラメチレン、ペンタメチレン、1,1−シクロペンチレン、1,2−シクロペンチレン、1,3−シクロペンチレン、1,1−シクロヘキシレン、1,2−シクロヘキシレン、1,3−シクロヘキシレン及び1,4−シクロヘキシレン等が挙げられる。これらのうち、メチレン、エチリデン、エチレン、1−メチルエチレン、2−メチルエチレン、トリメチレン、及び2−メチルトリメチレンが好ましい。kが1の場合、例えば上記kが0の場合で挙げた炭化水素基上の任意の位置の水素原子1個を除いて結合手としたものが挙げられる。
【0017】
Zは炭素数2〜15の2価の炭化水素基であって、かつ結合する炭素原子と共に単環もしくは架橋環を形成する炭化水素基である。即ち
【化19】
で示される基としては、例えば、下記一般式[13]
【化20】
(式中、R6は前記定義通り。R32〜R37はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基である。bは0又は1〜6の整数であり、bが2〜6の場合、複数のR34及びR35はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。)
で表される1−アルキルシクロアルキル基、下記一般式[14]
【化21】
(式中、R6は前記定義通り。R38〜R47はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基である。)
で表される2−アルキル−2−ノルボニル基、及び2−メチル−2−アダマンチル及び2−エチル−2−アダマンチル等の2−アルキル−2−アダマンチル基が挙げられる。
【0018】
一般式[13]の具体例としては、1−メチルシクロプロピル、1−メチルシクロブチル、1−エチルシクロブチル、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−iso−プロピルシクロペンチル、1−tert−ブチルシクロペンチル、1−シクロペンチルシクロペンチル、1−シクロヘキシルシクロペンチル、1−ノルボニルシクロペンチル、1−メチルシクロヘキシル、1−エチルシクロヘキシル、1−メチルシクロヘプチル、1−エチルシクロヘプチル、1−メチルシクロオクチル、及び1−メチルシクロノニル等が挙げられ、これらのうち、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−iso−プロピルシクロペンチル、1−tert−ブチルシクロペンチル、1−シクロペンチルシクロペンチル、1−シクロヘキシルシクロペンチル、及び1−ノルボニルシクロペンチル等の下記化学式[15−1]〜[15−8]
【化22】
で表される1−アルキルシクロペンチルが好ましく、より好ましくは1−メチルシクロペンチル[15−1]及び1−エチルシクロペンチル[15−2]である。
【0019】
一般式[14]の具体例としては、下記化学式[16−1]〜[16−11]
【化23】
等の2−アルキル−2−ノルボニル基が挙げられ、これらのうち、[16−1]、[16−2]、[16−3]及び[16−4]が好ましい。
【0020】
R1〜R4のうちその他は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20であるメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、tert−ブチル、シクロヘキシル又はメンチル等の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、塩素原子、臭素原子、沃素原子又はフッ素原子等のハロゲン、炭素数1〜20のフルオロメチル、クロロメチル、ブロモメチル、ジフルオロメチル、ジクロロメチル、ジブロモメチル、トリフルオロメチル、トリクロロメチル又はトリブロモメチル等の直鎖状、分岐状又は環状のハロゲン化アルキル基、炭素数1〜12のメトキシ、エトキシ、イソプロポキシ、n−ブトキシ、tert−ブトキシ又はメントキシ等の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基、炭素数2〜20のメトキシメチル、メトキシエチル、tert−ブトキシメチル、tert−ブトキシエチル又はメトキシメントール等の、又はメチルグルコース等のアルコキシ糖類を含む直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、炭素数2〜20のアセトキシ等の直鎖状、分岐状又は環状のアルキルカルボニルオキシ基、炭素数6〜20のナフトイルオキシ等のアリールカルボニルオキシ基、炭素数1〜20のメシルオキシ等の直鎖状、分岐状又は環状のアルキルスルホニルオキシ基、炭素数6〜20のトシルオキシ等のアリールスルホニルオキシ基、炭素数2〜20のメトキシカルボニル、エトキシカルボニル、n−プロポキシカルボニル、イソプロポキシカルボニル、n−ブトキシカルボニル、tert−ブトキシカルボニル、又はシクロヘキシルオキシカルボニル等の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニル基、炭素数3〜20のメトキシカルボニルメチル、2−(メトキシカルボニル)エチル、1−(メトキシカルボニル)エチル、エトキシカルボニルメチル、2−(エトキシカルボニル)エチル、n−プロポキシカルボニルメチル、イソプロポキシカルボニルメチル、n−ブトキシカルボニルメチル、tert−ブトキシカルボニルメチル、又はシクロヘキシルオキシカルボニルメチル等の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニルアルキル基が具体例として挙げられる。これらのうち、水素原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニル基、及び炭素数3〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニルアルキル基が好ましく、より好ましくは水素原子、炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基、炭素数2〜10の直鎖状又は分岐状のアルコキシカルボニル基、及び炭素数3〜10の直鎖状又は分岐状のアルコキシカルボニルアルキル基である。
【0021】
X1は−O−又は−CR7 2−(R7は水素原子又は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表す)である。jは0又は1〜3の整数であり、jが1〜3の場合、X1は同一でも異なってもよい。R7としては水素原子、又は炭素数1〜10のメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル又はtert−ブチル等の直鎖状又は分岐状のアルキル基が具体例として挙げられる。X1として、好ましくは−O−又は−CH2−であり、より好ましくは全てのX1が−O−又は−CH2−のいずれかである。jとして好ましくは0又は1である。
【0022】
一般式[1]の具体例としては、下記化学式[17−1−1]〜[17−4−16]で表される構造単位[A]が挙げられる。
【0023】
【化24】
【0024】
【化25】
【0025】
【化26】
【0026】
【化27】
【0027】
また、一般式[3]において、R8〜R11は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜10のメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、tert−ブチル、シクロヘキシル又はメンチル等の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基が具体例として挙げられる。X2は−O−又は−CR12 2−(R12は水素原子又は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキルを表す)である。mは0又は1〜3の整数であり、mが1〜3の場合、X2は同一でも異なってもよい。R12としては水素原子、又は炭素数1〜10のメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル又はtert−ブチル等の直鎖状又は分岐状のアルキル基が具体例として挙げられる。X2として、好ましくは−O−又は−CH2−であり、より好ましくは全てのX2が−O−又は−CH2−のいずれかである。mとして好ましくは0又は1である。
【0028】
一般式[3]の具体例としては、下記化学式[18−1]〜[18−16]で表される構造単位[B]が挙げられる。
【0029】
【化28】
【0030】
また、一般式[4]において、R13〜R16は、それぞれ独立に、水素原子、又は炭素数1〜10のメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、tert−ブチル、シクロヘキシル又はメンチル等の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基が具体例として挙げられる。X3は−O−又は−CR17 2−(R17は水素原子又は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキルを表す)である。nは0又は1〜3の整数であり、nが1〜3の場合、X3は同一でも異なってもよい。R17としては水素原子、又は炭素数1〜10のメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル又はtert−ブチル等の直鎖状又は分岐状のアルキル基が具体例として挙げられる。X3として、好ましくは−O−又は−CH2−であり、より好ましくは全てのX3が−O−又は−CH2−のいずれかである。Y1及びY2は、一方が−(C=O)−であり、他方は、−CR18 2−(R18は水素原子又は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表す)である。R18としては水素原子、又は炭素数1〜10のメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル又はtert−ブチル等の直鎖状又は分岐状のアルキル基が具体例として挙げられる。Y1及びY2として、好ましくは一方が−(C=O)−であり、他方が−CH2−である。nとして好ましくは0又は1である。
【0031】
一般式[4]の具体例としては、下記化学式[19−1]〜[19−16]で表される構造単位[C]が挙げられる。
【0032】
【化29】
【0033】
本発明で用いる開環メタセシス重合体の水素添加物は、一般式[1]で表される構造単位[A]のX1、一般式[3]で表される構造単位[B]のX2、及び一般式[4]で表される構造単位[C]のX3のうち少なくとも1つが−O−である開環メタセシス重合体の水素添加物であり、このように酸素原子が主鎖である脂肪族環状化合物中に存在することにより、シリコン基板のような被処理基板への密着性、アルカリ水溶液による現像時に濡れ張力の改善、レジスト剤のシリコンウエハーに塗布する工程で使用されるケトン類、アルコール類等の極性有機溶媒に対する溶解性を更に向上させる効果があり、また、水に対する親和性も向上し、露光後のアルカリ水溶液等の剥離剤(又は現像剤)に対する現像性も向上する。好ましくは、一般式[1]で表される構造単位[A]のX1、一般式[3]で表される構造単位[B]のX2、及び一般式[4]で表される構造単位[C]のX3のうち少なくとも1つが−O−であり、その他が−CH2−である開環メタセシス重合体の水素添加物である。X1、X2及びX3の全合計単位量に対する−O−単位の量は、1〜99モル%であり、好ましくは2〜95モル%であり、より好ましくは5〜80モル%であり、最も好ましくは10〜70モル%である。
【0034】
本発明において、一般式[1]で表される構造単位[A]と一般式[3]で表される構造単位[B]及び/又は一般式[4]で表される構造単位[C]のモル比[A]/([B]+[C])は20/80〜99/1であり、構造単位[A]に加えて構造単位[B]及び/又は[C]がある一定量存在することが必須である。ここで、構造単位[A]は、一般式[2]で表される環状アルキルの三級エステル基、即ち露光時に感光剤から発生する酸により分解してカルボン酸を生成する基を含んでおり、露光後、アルカリ水溶液で現像してレジストパターンを作るために必要である。また、構造単位[B]及び/又は[C]は、シリコン基板のような被処理基板との密着性を発現するのに必要である。これらのモル比[A]/([B]+[C])が20/80未満であると、現像が不十分となり、99/1を超えると被処理基板との密着性が発現しない。好ましくはモル比[A]/([B]+[C])が20/80〜95/5であり、より好ましくは25/75〜90/10であり、最も好ましくは30/70〜85/15である。これらの構造単位がこの範囲にあることは、レジスト組成を調製するのに好適であり、極性の高い感光剤と共に、例えば、2−ヘプタノンなどの極性溶媒に溶解し、シリコン基板のような被処理基板に塗布するレジスト材料として極めて重要である。即ち、開環メタセシス重合体の水素添加物が、レジスト材料を調製する時に、極性溶媒に対する溶解度、又は溶解速度を高めることで均一な平滑コーティング膜を形成することができる。
【0035】
本発明で用いる開環メタセシス重合体の水素添加物においては、構造単位[B]又は[C]の少なくともいずれかが必須であり、構造単位[A]に加えて構造単位[B]及び[C]から構成される3元共重合体でも構わないが、好ましくは構造単位[B]又は[C]の一方のみから構成される2元共重合体である。
【0036】
本発明で用いる開環メタセシス重合体の水素添加物は、重量平均分子量Mwと数平均分子量との比(Mw/Mn)が1.0〜2.0の狭い分子量分布に制限される。分子量分布はレジスト材料として用いた時の解像度に大きく影響し、狭い程高解像度のパターンを得ることができる。好ましくは1.0〜1.8、より好ましくは1.0〜1.6の範囲である。本発明の開環メタセシス重合体の水素添加物の分子量は、通常、数平均分子量Mnが500〜200,000である。好ましくは1,000〜100,000であり、より好ましくは3,000〜50,000、更に好ましくは3,000〜20,000である。なお、本明細書において記載する数平均分子量及び重量平均分子量はポリスチレン換算でのゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって測定した。
【0037】
また、これらの開環メタセシス重合体の水素添加物は、構造単位[A]、[B]及び/又は[C]それぞれ1種の構造単位からなるものでもよいが、それぞれの構造単位のいずれかが又は全てが2種以上の構造単位からなるものでもよい。例えば、構造単位[A]が下記一般式[1−1]及び[1−2]
【化30】
(式中、R48〜R51のうち少なくとも一つが、一般式[2]で表される環状アルキルの三級エステル基を有する官能基であり、その他はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、ハロゲン、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のハロゲン化アルキル基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキルカルボニルオキシ基、炭素数6〜20のアリールカルボニルオキシ基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキルスルホニルオキシ基、炭素数6〜20のアリールスルホニルオキシ基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニル基、又は炭素数3〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニルアルキル基から選ばれ、j1は0又は1〜3の整数を表す。)
【化31】
(式中、R52〜R55のうち少なくとも一つが、一般式[2]で表される環状アルキルの三級エステル基を有する官能基であり、その他はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、ハロゲン、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のハロゲン化アルキル基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキルカルボニルオキシ基、炭素数6〜20のアリールカルボニルオキシ基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキルスルホニルオキシ基、炭素数6〜20のアリールスルホニルオキシ基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニル基、又は炭素数3〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニルアルキル基から選ばれ、j2は0又は1〜3の整数を表す。)
で表される構造単位[A−1]及び[A−2]と、構造単位[B]が下記一般式[3−1]及び[3−2]
【化32】
(式中、R56〜R59は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、m1は0又は1〜3の整数を表す。)
【化33】
(式中、R60〜R63は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、m2は0又は1〜3の整数を表す。)
で表される構造単位[B−1]及び[B−2]及び/又は構造単位[C]が下記一般式[4−1]及び[4−2]
【化34】
(式中、R64〜R67は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、Y3及びY4は一方が−(C=O)−であり他方は−CH2−であり、n1は0又は1〜3の整数を表す。)
【化35】
(式中、R68〜R71は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、Y5及びY6は一方が−(C=O)−であり他方は−CH2−であり、n2は0又は1〜3の整数を表す。)
で表される構造単位[C−1]及び[C−2]からなる開環メタセシス重合体の水素添加物とすることができる。
【0038】
本発明で用いる開環メタセシス共重合体の水素添加物は、構造単位[A]と[B]及び/又は[C]とに加えて、下記一般式[5]
【化36】
(式中、R19〜R22のうち少なくとも一つが、下記一般式[6]
【化37】
(式中、鎖線は結合手を示す。R23は水素原子、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数2〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアシル基を示す。W2は単結合又は炭素数1〜10のk+2価の炭化水素基を示す。qは0又は1である。)で表されるカルボン酸基を有する官能基であり、その他はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、ハロゲン原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のハロゲン化アルキル基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキルカルボニルオキシ基、炭素数6〜20のアリールカルボニルオキシ基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキルスルホニルオキシ基、炭素数6〜20のアリールスルホニルオキシ基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニル基、又は炭素数3〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニルアルキル基から選ばれ、X4は−O−又は−CR24 2−(R24は水素原子又は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表す)であり、同一でも異なってもよい。pは0又は1〜3の整数を表す。)
で表される構造単位[D]を更に構造単位として有していることが、基板密着性及び現像液への親和性が更に向上するために好ましい。
【0039】
R23において、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基としては、例えばメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、1−エチルシクロペンチル、及び1−エチルシクロヘキシル等が挙げられ、炭素数2〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基としては、例えばメトキシメチル、1−エトキシエチル、1−tert−ブトキシエチル、1−シクロヘキシルオキシエチル、1−エトキシプロピル、1−エトキシ−1−メチルエチル、テトラヒドロフラン−2−イル、及びテトラヒドロピラン−2−イル等が挙げられ、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアシル基としては、例えばフォルミル、アセチル、ピバロイル、及びシクロヘキシルカルボニル等が挙げられる。これらR23のうち、炭素数1〜6の直鎖状又は分岐状のアルキル基、炭素数2〜7の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、及び炭素数2〜7の直鎖状又は分岐状のアシル基が好ましく、特に水素原子、メチル、エチル、メトキシメチル、1−エトキシエチル、テトラヒドロフラン−2−イル及びアセチルが好ましい。
【0040】
W2において、炭素数1〜10のq+2価の炭化水素基としては、qが0の場合、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状の2価の炭化水素基であり、例えばメチレン、ジメチルメチレン、エチリデン、プロピリデン、ブチリデン、エチレン、1−メチルエチレン、2−メチルエチレン、1−エチルエチレン、2−エチルエチレン、1,1−ジメチルエチレン、1,2−ジメチルエチレン、2,2−ジメチルエチレン、1−エチル−2−メチルエチレン、トリメチレン、1−メチルトリメチレン、2−メチルトリメチレン、3−メチルトリメチレン、テトラメチレン、ペンタメチレン、1,1−シクロペンチレン、1,2−シクロペンチレン、1,3−シクロペンチレン、1,1−シクロヘキシレン、1,2−シクロヘキシレン、1,3−シクロヘキシレン、及び1,4−シクロヘキシレン等が挙げられる。これらのうち、メチレン、エチリデン、エチレン、1−メチルエチレン、2−メチルエチレン、トリメチレン、及び2−メチルトリメチレンが好ましい。kが1の場合、例えば上記kが0の場合で挙げた炭化水素基上の任意の位置の水素原子1個を除いて結合手としたものが挙げられる。最も好ましいW2は単結合である。
【0041】
R19〜R22のうちその他は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20であるメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、tert−ブチル、シクロヘキシル又はメンチル等の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、塩素原子、臭素原子、沃素原子又はフッ素原子等のハロゲン、炭素数1〜20のフルオロメチル、クロロメチル、ブロモメチル、ジフルオロメチル、ジクロロメチル、ジブロモメチル、トリフルオロメチル、トリクロロメチル又はトリブロモメチル等の直鎖状、分岐状又は環状のハロゲン化アルキル基、炭素数1〜12のメトキシ、エトキシ、イソプロポキシ、n−ブトキシ、tert−ブトキシ又はメントキシ等の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基、炭素数2〜20のメトキシメチル、メトキシエチル、tert−ブトキシメチル、tert−ブトキシエチル又はメトキシメントール等の、又はメチルグルコース等のアルコキシ糖類を含む直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、炭素数2〜20のアセトキシ等の直鎖状、分岐状又は環状のアルキルカルボニルオキシ基、炭素数6〜20のナフトイルオキシ等のアリールカルボニルオキシ基、炭素数1〜20のメシルオキシ等の直鎖状、分岐状又は環状のアルキルスルホニルオキシ基、炭素数6〜20のトシルオキシ等のアリールスルホニルオキシ基、炭素数2〜20のメトキシカルボニル、エトキシカルボニル、n−プロポキシカルボニル、イソプロポキシカルボニル、n−ブトキシカルボニル、tert−ブトキシカルボニル、又はシクロヘキシルオキシカルボニル等の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニル基、炭素数3〜20のメトキシカルボニルメチル、2−(メトキシカルボニル)エチル、1−(メトキシカルボニル)エチル、エトキシカルボニルメチル、2−(エトキシカルボニル)エチル、n−プロポキシカルボニルメチル、イソプロポキシカルボニルメチル、n−ブトキシカルボニルメチル、tert−ブトキシカルボニルメチル、又はシクロヘキシルオキシカルボニルメチル等の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニルアルキル基が具体例として挙げられる。これらのうち、水素原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニル基、及び炭素数3〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニルアルキル基が好ましく、より好ましくは水素原子、炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基、炭素数2〜10の直鎖状又は分岐状のアルコキシカルボニル基、及び炭素数3〜10の直鎖状又は分岐状のアルコキシカルボニルアルキル基である。
【0042】
X4は−O−又はCR23 2−(R23は水素原子又は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表す)であり、pが1〜3の場合、X4は同一でも異なってもよい。R23としては水素原子、又は炭素数1〜10のメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル又はtert−ブチル等の直鎖状又は分岐状のアルキル基が具体例として挙げられる。X4として、好ましくは−O−又はCH2−であり、より好ましくはすべてのX4が−O−又はCH2−のいずれかである。pとして好ましくは、0又は1である。
【0043】
一般式[5]の具体例としては、下記化学式[20−1−1]〜[20−4−16]で表される構造単位[D]が挙げられる。
【0044】
【化38】
【0045】
【化39】
【0046】
【化40】
【0047】
【化41】
【0048】
本発明における好ましい実施態様において、一般式[1]で表される構造単位[A]、一般式[3]で表される構造単位[B]及び一般式[4]で表される構造単位[C]に対する一般式[5]で表される構造単位[D]のモル比([A]+[B]+[C])/[D]は100/0〜20/80であり、構造単位[A]、[B]及び[C]に加えて構造単位[D]がある一定量存在することが好ましい。ここで、構造単位[D]は、シリコン基板のような被処理基板との密着性を極めて高め、更に現像液との親和性を向上させる。好ましくはモル比([A]+[B]+[C])/[D]は98/2〜50/50であり、更に好ましくは97/3〜60/40、最も好ましくは95/5〜70/30である。
本発明で用いる開環メタセシス共重合体の水素添加物は、構造単位[A]と[B]及び/又は[C]、好ましくは更に[D]に加えて、下記一般式[7]
【化42】
(式中、R25〜R28のうち少なくとも一つが、下記一般式[8]
【化43】
(式中、鎖線は結合手を示す。R29は水素原子、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数2〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアシル基を示す。R30は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数2〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、又は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のハロゲン化アルキル基を示す。W3は単結合又は炭素数1〜10のk+2価の炭化水素基を示す。sは0又は1である。)で表されるカルボン酸エステル基を有する官能基であり、その他はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、ハロゲン原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のハロゲン化アルキル基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキルカルボニルオキシ基、炭素数6〜20のアリールカルボニルオキシ基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキルスルホニルオキシ基、炭素数6〜20のアリールスルホニルオキシ基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニル基、又は炭素数3〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニルアルキル基から選ばれ、X5は−O−又はCR31 2−(R31は水素原子又は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表す)であり、同一でも異なってもよい。rは0又は1〜3の整数を表す。)
で表される構造単位[E]を更に構造単位として有してもよい。
【0049】
R28において、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基としては、例えばメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、1−エチルシクロペンチル、及び1−エチルシクロヘキシル等が挙げられ、炭素数2〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基としては、例えばメトキシメチル、1−エトキシエチル、1−tert−ブトキシエチル、1−シクロヘキシルオキシエチル、1−エトキシプロピル、1−エトキシ−1−メチルエチル、テトラヒドロフラン−2−イル、及びテトラヒドロピラン−2−イル等が挙げられ、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアシル基としては、例えばフォルミル、アセチル、ピバロイル、及びシクロヘキシルカルボニル等が挙げられる。これらR28のうち、炭素数1〜6の直鎖状又は分岐状のアルキル基、炭素数2〜7の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、及び炭素数2〜7の直鎖状又は分岐状のアシル基が好ましく、特に水素原子、メチル、エチル、メトキシメチル、1−エトキシエチル、テトラヒドロフラン−2−イル及びアセチルが好ましい。
【0050】
R29において、炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基としては、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、及びtert−ブチル等が挙げられ、炭素数2〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基としては、例えばメトキシメチル、1−エトキシエチル、1−tert−ブトキシエチル、1−シクロヘキシルオキシエチル、1−エトキシプロピル、1−エトキシ−1−メチルエチル、テトラヒドロフラン−2−イル、及びテトラヒドロピラン−2−イル等が挙げられ、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のハロゲン化アルキル基としては、例えばフルオロメチル、クロロメチル、ブロモメチル、ジフルオロメチル、ジクロロメチル、ジブロモメチル、トリフルオロメチル、トリクロロメチル及びトリブロモメチル等が挙げられる。これらR29のうち、炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基が好ましく、特にメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、及びtert−ブチルが好ましい。
【0051】
W3において、炭素数1〜10のs+2価の炭化水素基としては、sが0の場合、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状の2価の炭化水素基であり、例えばメチレン、ジメチルメチレン、エチリデン、プロピリデン、ブチリデン、エチレン、1−メチルエチレン、2−メチルエチレン、1−エチルエチレン、2−エチルエチレン、1,1−ジメチルエチレン、1,2−ジメチルエチレン、2,2−ジメチルエチレン、1−エチル−2−メチルエチレン、トリメチレン、1−メチルトリメチレン、2−メチルトリメチレン、3−メチルトリメチレン、テトラメチレン、ペンタメチレン、1,1−シクロペンチレン、1,2−シクロペンチレン、1,3−シクロペンチレン、1,1−シクロヘキシレン、1,2−シクロヘキシレン、1,3−シクロヘキシレン、及び1,4−シクロヘキシレン等が挙げられる。これらのうち、メチレン、エチリデン、エチレン、1−メチルエチレン、2−メチルエチレン、トリメチレン、及び2−メチルトリメチレンが好ましい。sが1の場合、例えば上記sが0の場合で挙げた炭化水素基上の任意の位置の水素原子1個を除いて結合手としたものが挙げられる。最も好ましいW3は単結合である。
【0052】
R24〜R27のうちその他は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20であるメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、tert−ブチル、シクロヘキシル又はメンチル等の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、塩素原子、臭素原子、沃素原子又はフッ素原子等のハロゲン、炭素数1〜20のフルオロメチル、クロロメチル、ブロモメチル、ジフルオロメチル、ジクロロメチル、ジブロモメチル、トリフルオロメチル、トリクロロメチル又はトリブロモメチル等の直鎖状、分岐状又は環状のハロゲン化アルキル基、炭素数1〜12のメトキシ、エトキシ、イソプロポキシ、n−ブトキシ、tert−ブトキシ又はメントキシ等の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基、炭素数2〜20のメトキシメチル、メトキシエチル、tert−ブトキシメチル、tert−ブトキシエチル又はメトキシメントール等の、又はメチルグルコース等のアルコキシ糖類を含む直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、炭素数2〜20のアセトキシ等の直鎖状、分岐状又は環状のアルキルカルボニルオキシ基、炭素数6〜20のナフトイルオキシ等のアリールカルボニルオキシ基、炭素数1〜20のメシルオキシ等の直鎖状、分岐状又は環状のアルキルスルホニルオキシ基、炭素数6〜20のトシルオキシ等のアリールスルホニルオキシ基、炭素数2〜20のメトキシカルボニル、エトキシカルボニル、n−プロポキシカルボニル、イソプロポキシカルボニル、n−ブトキシカルボニル、tert−ブトキシカルボニル、又はシクロヘキシルオキシカルボニル等の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニル基、炭素数3〜20のメトキシカルボニルメチル、2−(メトキシカルボニル)エチル、1−(メトキシカルボニル)エチル、エトキシカルボニルメチル、2−(エトキシカルボニル)エチル、n−プロポキシカルボニルメチル、イソプロポキシカルボニルメチル、n−ブトキシカルボニルメチル、tert−ブトキシカルボニルメチル、又はシクロヘキシルオキシカルボニルメチル等の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニルアルキル基が具体例として挙げられる。これらのうち、水素原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニル基、及び炭素数3〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニルアルキル基が好ましく、より好ましくは水素原子、炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基、炭素数2〜10の直鎖状又は分岐状のアルコキシカルボニル基、及び炭素数3〜10の直鎖状又は分岐状のアルコキシカルボニルアルキル基である。
【0053】
X5は−O−又はCR30 2−(R30は水素原子又は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表す)であり、rが1〜3の場合、X5は同一でも異なってもよい。R30としては水素原子、又は炭素数1〜10のメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル又はtert−ブチル等の直鎖状又は分岐状のアルキル基が具体例として挙げられる。X5として、好ましくは−O−又はCH2−であり、より好ましくはすべてのX5が−O−又はCH2−のいずれかである。rとして好ましくは、0又は1である。
【0054】
一般式[7]の具体例としては、下記化学式[21−1−1]〜[21−4−16]で表される構造単位[E]が挙げられる。
【0055】
【化44】
【0056】
【化45】
【0057】
【化46】
【0058】
【化47】
【0059】
本発明で用いる開環メタセシス共重合体の水素添加物は、構造単位[A]と[B]及び/又は[C]、好ましくは[D]、及び更に場合によっては[E]に加えて、下記一般式[22]
【化48】
(式中、R72〜R75は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、ハロゲン、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のハロゲン化アルキル基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、水酸基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のヒドロキシアルキル基、シアノ基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のシアノアルキル基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキルカルボニルオキシ基、炭素数3〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキルカルボニルオキシアルキル基、炭素数6〜20のアリールカルボニルオキシ基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキルスルホニルオキシ基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキルスルホニルオキシアルキル基、炭素数6〜20のアリールスルホニルオキシ基から選ばれ、X6は−O−又は−CR76 2−(R76は水素原子又は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表す)であり、同一でも異なってもよい。vは0又は1〜3の整数を表す。)
で表される構造単位[F]を更に構成単位として有してもよい。なお、この構造単位[F]の導入率は、構造単位[A]〜[E]の合計に対して0〜50モル%、特に0〜30モル%とすることができる。
【0060】
本発明で用いる開環メタセシス共重合体の水素添加物において、一般式[1]で表される構造単位[A]と一般式[2]で表される構造単位[B]及び/又は一般式[4]で表される構造単位[C]の構造単位のモル比[A]/([B]及び[C])は20/80〜99/1である。ここで、構造単位[A]は露光時に感光剤から発生する酸により分解される基である環状アルキルの三級エステル基を含んでおり、露光後、アルカリ水溶液で現像してレジストパターンを作るために必要であり、構造単位[B]及び[C]は、シリコン基板のような被処理基板との密着性を発現するのに必要である。これらのモル比[A]/([B]及び[C])が20/80未満であると、現像が不十分となり、99/1を超えると被処理基板との密着性が発現しない。また、一般式[6]で表される構造単位[D]はカルボン酸基を含んでおり、シリコン基板のような被処理基板との密着性を改善すること、及び溶剤への溶解性を改善することができる。更に、構造単位[A]、[B]及び[C]と構造単位[D]の構造単位のモル比([A]+[B]+[C])/[D]が100/0〜20/80の範囲にあると、露光後のアルカリ水溶液による現像時に濡れ張力を改善し、現像むらを解決するために好ましい。これらの構造単位がこの範囲にあることは、レジスト組成を調製するのに好適であり、極性の高い感光剤と共に、例えば、2−ヘプタノンなどの極性溶媒に溶解し、シリコン基板のような被処理基板に塗布するレジスト材として極めて重要である。すなわち、開環メタセシス重合体の水素添加物が、レジスト組成物を調製する時に、極性溶媒に対する溶解度、又は溶解速度を高めることで均一な平滑コーティング膜を形成することができる。また、構造単位[A]と[B]及び/又は[C]に加えて構造単位[E]を含むと、構造単位[A]に含まれるエステル基とは反応性の異なるエステル基を含むことになり、よって露光時の分解性を自由に制御することができるため有用である。この場合の好ましい構造単位のモル比([A]+[B]+[C])/[E]は100/0〜40/60の範囲である。
【0061】
また特に、一般式[1]で表される構造単位[A]のX1、一般式[3]で表される構造単位[B]のX2、及び一般式[4]で表される構造単位[C]のX3のうち少なくとも1つが−O−であり、その他が−CH2−である開環メタセシス重合体の水素添加物は、シリコン基板のような被処理基板への密着性、アルカリ水溶液による現像時に濡れ張力の改善、レジスト剤のシリコンウエハに塗布する工程で使用されるケトン類、アルコール類等の極性有機溶媒に対する溶解性を更に向上させる効果がある。また、水に対する親和性も向上し、露光後のアルカリ水溶液等の剥離剤(又は現像剤)に対する現像性も向上する。
【0062】
本発明で用いる開環メタセシス共重合体の水素添加物は、一般式[1]で表される構造単位[A]、一般式[3]で表される構造単位[B]及び/又は一般式[4]で表される構造単位[C]、及び必要に応じて一般式[7]で表される構造単位[E]、更に必要に応じて一般式[22]で表される構造単位[F]のそれぞれに対応する環状オレフィン単量体を開環メタセシス触媒で重合し、水素添加触媒のもとに水素添加することにより得られる。
【0063】
一般式[1]で表される構造単位[A]に対応する環状オレフィン単量体とは、下記一般式[9]の構造を有する環状オレフィン単量体であり、一般式[3]で表される構造単位[B]に対応する環状オレフィン単量体とは、下記一般式[10]の構造を有する環状オレフィン単量体であり、一般式[4]で表される構造単位[C]に対応する環状オレフィン単量体とは、下記一般式[11]の構造を有する環状オレフィン単量体であり、一般式[7]で表される構造単位[E]に対応する環状オレフィン単量体とは、下記一般式[12]の構造を有する環状オレフィン単量体であり、一般式[22]で表される構造単位[F]に対応する環状オレフィン単量体とは、下記一般式[23]の構造を有する環状オレフィン単量体である。
【0064】
【化49】
(式中、R1〜R75、X1〜X6、Y1、Y2、j、m、n、r及びvは前記定義と同じである。)
【0065】
本発明で用いる開環メタセシス共重合体の水素添加物は、上記環状オレフィン単量体をリビング開環メタセシス触媒を用いて、好ましくはオレフィン又はジエン等の連鎖移動剤の存在下、溶媒中又は無溶媒で重合した後、水素圧下、水素添加触媒を用いて溶媒中水素添加することにより得られる。
【0066】
また、重合、水素添加で得られた開環メタセシス共重合体の水素添加物において、一般式[2]における環状アルキルの三級エステル基及び/又は一般式[8]におけるエステル基の少なくとも一部を分解させてカルボン酸に変換させることにより、一般式[1]で表される構造単位[A]と一般式[3]で表される構造単位[B]及び/又は一般式[3]で表される構造単位[C]、一般式[5]で表される構造単位[D]、及び必要に応じて一般式[7]で表される構造単位[E]、更に必要に応じて一般式[22]で表される構造単位[F]から構成され、かつ、一般式[1]で表される構造単位[A]のX1、一般式[3]で表される構造単位[B]のX2、及び一般式[4]で表される構造単位[C]のX3のうち少なくとも1つが−O−であり、その構成モル比[A]/([B]及び[C])が20/80〜99/1であり、かつ重量平均分子量Mwと数平均分子量Mnとの比(Mw/Mn)が1.0〜2.0である開環メタセシス重合体の水素添加物を製造することができる。
【0067】
一般式[2]における環状アルキルの三級エステル基及び/又は一般式[8]におけるエステル基の少なくとも一部を分解させてカルボン酸に変換させる方法としては通常の方法が適用でき、具体的には塩基性条件下での加水分解、酸性条件下での加水分解、中性条件下での加水分解、及び酸分解などが例示できるが、これらに限定されるものではない。
【0068】
更に、上記の方法で得られたカルボン酸官能基を有する開環メタセシス重合体の水素添加物のカルボン酸官能基をエステルに変換することにより、一般式[1]で表される構造単位[A]と一般式[3]で表される構造単位[B]及び/又は一般式[3]で表される構造単位[C]、必要に応じて一般式[5]で表される構造単位[D]、更に必要に応じて一般式[7]で表される構造単位[E]、及びより更に必要に応じて一般式[22]で表される構造単位[F]から構成され、かつ、一般式[1]で表される構造単位[A]のX1、一般式[3]で表される構造単位[B]のX2、及び一般式[4]で表される構造単位[C]のX3のうち少なくとも1つが−O−であり、その構成モル比[A]/([B]及び[C])が20/80〜99/1であり、かつ重量平均分子量Mwと数平均分子量Mnとの比(Mw/Mn)が1.0〜2.0である開環メタセシス重合体の水素添加物を製造することができる。
【0069】
カルボン酸官能基をエステルに変換する方法としては通常の方法が適用でき、具体的にはアルコ−ル類との脱水縮合反応によるエステル化、オルト−アルキル化剤によるエステル化、酸存在下でのオレフィン類の付加によるエステル化、有機塩基性化合物を用いたハロゲン化物との間での縮合反応によるエステル化、アルキルビニルエ−テル類の付加によるアルコキシアルキルエステル化、カルボン酸をチオニルクロライド等により酸ハロゲン化物に変換した後アルコ−ル類と接触させエステル化する方法、及びカルボン酸の金属塩をハロゲン化物と接触させエステル化する方法などが例示できるが、これらに限定されるものではない。
【0070】
本発明の特定の構造を有する開環メタセシス重合体の水素添加物をベース樹脂として含有するレジスト材料は、ポジ型レジスト材料、特に化学増幅ポジ型レジスト材料として好適であり、ベース樹脂としての上記開環メタセシス重合体の水素添加物の他に、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)と有機溶剤とを含む。
【0071】
本発明で使用される酸発生剤としては、
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。
【0072】
【化50】
(式中、R101a、R101b、R101cはそれぞれ炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、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−は非求核性対向イオンを表す。)
【0073】
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−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、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。
【0074】
【化51】
(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。)
【0075】
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。
【0076】
【化52】
(式中、R105、R106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。)
【0077】
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。
【0078】
【化53】
(式中、R107、R108、R109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。R108、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。)
【0079】
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。
【0080】
【化54】
(式中、R101a、R101bは上記と同じである。)
【0081】
【化55】
(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。)
【0082】
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。
【0083】
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。
【0084】
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−tert−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−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。
【0085】
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部より多いと透明性が低くなり、レジスト材料の解像性が低下する場合がある。
【0086】
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tert−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。
【0087】
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。
【0088】
本発明のレジスト材料には、上記開環メタセシス重合体の水素添加物とは別の高分子化合物を添加することができる。
【0089】
該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)で示される重量平均分子量1,000〜500,000、好ましくは5,000〜100,000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。
【0090】
【化56】
(式中、R001は水素原子、メチル基又はCH2CO2R003を示す。R002は水素原子、メチル基又はCO2R003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単結合又は炭素数1〜15の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基を示す。R009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単結合又は炭素数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は炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。XはCH2又は酸素原子を示す。k’は0又は1である。x’、y’、z’は0〜3の整数であり、x’+y’+z’≦5、1≦y’+z’を満足する数である。a1’、a2’、a3’、b1’、b2’、b3’、c1’、c2’、c3’、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’+d3’+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。)
【0091】
ここで、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。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。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。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R003で例示したものと同様のものが例示できる。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単結合又は炭素数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、具体的には上記カルボキシ基又は水酸基を含有する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R003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。
【0092】
R009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。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。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R003で例示したものと同様のものが例示できる。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単結合又は炭素数1〜15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−CO2−部分構造を含有する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R003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。
【0093】
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。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は炭素数1〜8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、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、tert−アミル、n−ペンチル、n−ヘキシル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロペンチルメチル、シクロペンチルエチル、シクロヘキシルメチル、シクロヘキシルエチル等を例示できる。
【0094】
R015の酸不安定基としては、種々選択することができるが、具体的には下記一般式(L1)〜(L4)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。
【0095】
【化57】
【0096】
式中、RL01、RL02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、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−オクチル基等が例示できる。RL03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、分岐状又は環状のアルキル基、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。
【0097】
【化58】
【0098】
RL01とRL02、RL01とRL03、RL02とRL03とは環を形成してもよく、環を形成する場合にはRL01、RL02、RL03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。
【0099】
RL04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(L1)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−5−オキソオキソラン−4−イル基等が挙げられる。yは0〜6の整数である。
【0100】
RL05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、分岐状又は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、ピレニル基等が例示できる。mは0又は1、nは0、1、2、3のいずれかであり、2m+n=2又は3を満足する数である。
【0101】
RL06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、具体的にはRL05と同様のものが例示できる。RL07〜RL16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、分岐状又は環状のアルキル基、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。RL07〜RL16は互いに環を形成していてもよく(例えば、RL07とRL08、RL07とRL09、RL08とRL10、RL09とRL10、RL11とRL12、RL13とRL14等)、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個除いたもの等が例示できる。また、RL07〜RL16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、RL07とRL09、RL09とRL15、RL13とRL15等)。
【0102】
上記式(L1)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。
【0103】
【化59】
【0104】
上記式(L1)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−イル基等が例示できる。
【0105】
上記式(L2)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。
【0106】
上記式(L3)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。
【0107】
上記式(L4)の酸不安定基としては、具体的には下記の基が例示できる。
【0108】
【化60】
【0109】
また、R015の酸不安定基の三級アルキル基、トリアルキルシリル基、オキソアルキル基としては、先に例示したものを挙げることができる。
【0110】
なお、R015の酸不安定基は、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。複数種の酸不安定基を用いることにより、パターンプロファイルの微調整を行うことができる。
【0111】
上記開環メタセシス重合体の水素添加物と別の高分子化合物との配合比率は、100:0〜10:90、特に100:0〜20:80の重量比の範囲内にあることが好ましい。上記開環メタセシス重合体の水素添加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。
【0112】
なお、上記別の高分子化合物は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。
【0113】
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。溶解制御剤としては、平均分子量が100〜1,000、好ましくは150〜800で、かつ分子内にフェノール性水酸基を2つ以上有する化合物の該フェノール性水酸基の水素原子を酸不安定基により全体として平均0〜100モル%の割合で置換した化合物又は分子内にカルボキシ基を有する化合物の該カルボキシ基の水素原子を酸不安定基により全体として平均50〜100モル%の割合で置換した化合物を配合する。
【0114】
なお、フェノール性水酸基の水素原子の酸不安定基による置換率は、平均でフェノール性水酸基全体の0モル%以上、好ましくは30モル%以上であり、その上限は100モル%、より好ましくは80モル%である。カルボキシ基の水素原子の酸不安定基による置換率は、平均でカルボキシ基全体の50モル%以上、好ましくは70モル%以上であり、その上限は100モル%である。
【0115】
この場合、かかる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。
【0116】
【化61】
(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−(R207)hCOOHを示す。R204は−(CH2)i−(i=2〜10)、炭素数6〜10のアリーレン基、カルボニル基、スルホニル基、酸素原子又は硫黄原子を示す。R205は炭素数1〜10のアルキレン基、炭素数6〜10のアリーレン基、カルボニル基、スルホニル基、酸素原子又は硫黄原子を示す。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。)
【0117】
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R201、R202と同様なもの、或いは−COOH、−CH2COOH、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R204と同様なもの、R206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。
【0118】
ここで、溶解制御剤の酸不安定基としては、下記一般式(L1)〜(L4)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それぞれ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。
【0119】
【化62】
(式中、RL01、RL02は水素原子又は炭素数1〜18の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。RL03は炭素数1〜18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す。RL01とRL02、RL01とRL03、RL02とRL03とは環を形成してもよく、環を形成する場合にはRL01、RL02、RL03はそれぞれ炭素数1〜18の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。RL04は炭素数4〜20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(L1)で示される基を示す。RL05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。RL06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。RL07〜RL16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す。RL07〜RL16は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、RL07〜RL16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。yは0〜6の整数である。mは0又は1、nは0、1、2、3のいずれかであり、2m+n=2又は3を満足する数である。)
【0120】
上記溶解制御剤の配合量は、ベース樹脂100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。
【0121】
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。
【0122】
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。
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。
【0123】
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。
【0124】
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、tert−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。
【0125】
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−ピリジン、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、イン通りン誘導体、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、1,10−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。
【0126】
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)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。
【0127】
更に、下記一般式(B1)で示される塩基性化合物から選ばれる1種又は2種以上を配合することもできる。
【0128】
【化63】
(式中、n=1、2又は3である。Yは各々独立に水素原子又は直鎖状、分岐状又は環状の炭素数1〜20のアルキル基を示し、ヒドロキシ基又はエーテルを含んでもよい。Xは各々独立に下記一般式(X1)〜(X3)で表される基を示し、2個又は3個のXが結合して環を形成してもよい。)
【0129】
【化64】
(式中R300、R302、R305は炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。R301、R304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し、ヒドロキシ基、エーテル、エステル又はラクトン環を1個又は複数個含んでいてもよい。R303は単結合又は炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。)
【0130】
上記一般式(B1)で表される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−(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−(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−(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、トリス(2−フォルミルオキシエチル)アミン、トリス(2−ホルミルオキシエチル)アミン、トリス(2−アセトキシエチル)アミン、トリス(2−プロピオニルオキシエチル)アミン、トリス(2−ブチリルオキシエチル)アミン、トリス(2−イソブチリルオキシエチル)アミン、トリス(2−バレリルオキシエチル)アミン、トリス(2−ピバロイルオキシキシエチル)アミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−(アセトキシアセトキシ)エチルアミン、トリス(2−メトキシカルボニルオキシエチル)アミン、トリス(2−tert−ブトキシカルボニルオキシエチル)アミン、トリス[2−(2−オキソプロポキシ)エチル]アミン、トリス[2−(メトキシカルボニルメチル)オキシエチル]アミン、トリス[2−(tert−ブトキシカルボニルメチルオキシ)エチル]アミン、トリス[2−(シクロヘキシルオキシカルボニルメチルオキシ)エチル]アミン、トリス(2−メトキシカルボニルエチル)アミン、トリス(2−エトキシカルボニルエチル)アミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−(メトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−(メトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−(エトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−(エトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−(2−メトキシエトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−(2−メトキシエトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−(2−ヒドロキシエトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−(2−アセトキシエトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−[(メトキシカルボニル)メトキシカルボニル]エチルアミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−[(メトキシカルボニル)メトキシカルボニル]エチルアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−(2−オキソプロポキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−(2−オキソプロポキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−(テトラヒドロフルフリルオキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−(テトラヒドロフルフリルオキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−[(2−オキソテトラヒドロフラン−3−イル)オキシカルボニル]エチルアミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−[(2−オキソテトラヒドロフラン−3−イル)オキシカルボニル]エチルアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−(4−ヒドロキシブトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−ホルミルオキシエチル)2−(4−ホルミルオキシブトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−ホルミルオキシエチル)2−(2−ホルミルオキシエトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−メトキシエチル)2−(メトキシカルボニル)エチルアミン、N−(2−ヒドロキシエチル)ビス[2−(メトキシカルボニル)エチル]アミン、N−(2−アセトキシエチル)ビス[2−(メトキシカルボニル)エチル]アミン、N−(2−ヒドロキシエチル)ビス[2−(エトキシカルボニル)エチル]アミン、N−(2−アセトキシエチル)ビス[2−(エトキシカルボニル)エチル]アミン、N−(3−ヒドロキシ−1−プロピル)ビス[2−(メトキシカルボニル)エチル]アミン、N−(3−アセトキシ−1−プロピル)ビス[2−(メトキシカルボニル)エチル]アミン、N−(2−メトキシエチル)ビス[2−(メトキシカルボニル)エチル]アミン、N−ブチルビス[2−(メトキシカルボニル)エチル]アミン、N−ブチルビス[2−(2−メトキシエトキシカルボニル)エチル]アミン、N−メチルビス(2−アセトキシエチル)アミン、N−エチルビス(2−アセトキシエチル)アミン、N−メチルビス(2−ピバロイルオキシキシエチル)アミン、N−エチルビス[2−(メトキシカルボニルオキシ)エチル]アミン、N−エチルビス[2−(tert−ブトキシカルボニルオキシ)エチル]アミン、トリス(メトキシカルボニルメチル)アミン、トリス(エトキシカルボニルメチル)アミン、N−ブチルビス(メトキシカルボニルメチル)アミン、N−ヘキシルビス(メトキシカルボニルメチル)アミン、β−(ジエチルアミノ)−δ−バレロラクトン等が例示できる。
【0131】
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。
【0132】
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。
【0133】
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。
【0134】
【化65】
(但し、式中R408は水素原子又はメチル基を示す。R402、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。R404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−(R409)h−COOR’基(R’は水素原子又は−R409−COOH)を示す。R405は−(CH2)i−(i=2〜10)、炭素数6〜10のアリーレン基、カルボニル基、スルホニル基、酸素原子又は硫黄原子を示す。R406は炭素数1〜10のアルキレン基、炭素数6〜10のアリーレン基、カルボニル基、スルホニル基、酸素原子又は硫黄原子を示す。R407は水素原子又は炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状のアルキル基、アルケニル基、それぞれ水酸基で置換されたフェニル基又はナフチル基を示す。R409は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。R410は水素原子又は炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状のアルキル基又はアルケニル基又は−R411−COOH基を示す。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、t2、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1,000〜10,000とする数である。)
【0135】
【化66】
(R402、R403、R411は上記と同様の意味を示す。R412は水素原子又は水酸基を示す。s5、t5は、s5≧0、t5≧0で、s5+t5=5を満足する数である。h’は0又は1である。)
【0136】
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。
【0137】
【化67】
(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CH2COOH基である。α、κは上記と同様の意味を示す。)
【0138】
【化68】
【0139】
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。
【0140】
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。
【0141】
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。
【0142】
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。
【0143】
【化69】
(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。)
【0144】
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440、サーフィノール465、サーフィノール485(Air 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。
【0145】
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。0.01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。
【0146】
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。
【0147】
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」、「FC−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−70−093」(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−430」(住友スリーエム(株)製)、「X−70−093」(信越化学工業(株)製)が挙げられる。
【0148】
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0.3〜2.0μm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程度、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248〜193nm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。
【0149】
【発明の効果】
本発明で用いる開環メタセシス重合体の水素添加物は、耐熱性、耐熱分解性、光透過性等に優れた紫外線や遠紫外線を用いた半導体微細加工用フォトレジストに適した重合体であり、工業的に極めて価値がある。このものをベース樹脂として用いた本発明のレジスト材料は、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。
【0150】
【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。
[合成例]
実施例で使用する開環メタセシス重合体の水素添加物を、下記の手順で合成した。
なお、ここで得られた重合体の物性値は、以下の方法により測定した。
平均分子量:GPCを使用し、得られた環状オレフィン系開環メタセシス重合体、該重合体水素添加物をテトラヒドロフランに溶解し、検出器として日本分光製830−RI及び875−UV、カラムとしてShodexk−805、804、803、802.5を使用し、室温において流量1.0ml/minでポリスチレンスタンダードによって分子量を較正した。
【0151】
水素添加率:環状オレフィン系開環メタセシス重合体水素添加物の粉末を重水素化クロロホルムに溶解し、270MHz−1H−NMRを用いてδ=4.0〜6.5ppmの主鎖の炭素−炭素間二重結合に帰属するピークが、水素添加反応によって減少する大きさを算出した。
重合体中に含まれるカルボン酸の割合:ブロモチモ−ルブル−を指示薬とする、中和滴定により測定した。
【0152】
[合成例1]Polymer1の合成
窒素下で300mlのシュレンクフラスコに環状オレフィンモノマーとして4,10−ジオキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8−エン−3−オン(2.43g、16mmol)と8−(1’−エチルシクロペントキシカルボニル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン(7.21g、24mmol)をテトラヒドロフラン(以後THFと言う)に溶解した。これに開環メタセシス重合触蝶としてW(N−2,6−Me2C6H3)(CHCHCMe2)(OC(CF3)2Me)2(PMe3)(462mg、0.57mmol)を加え室温で1時間反応させた。その後、ブチルアルデヒド(205mg、2.85mmol)を加え30分間撹件し、反応を停止させた。
【0153】
この開環メタセシス重合体溶液をメタノール中に加えて開環メタセシス重合体を析出させ、濾過、メタノール洗浄し、真空乾燥して9.46gの開環メタセシス重合体粉末を得た。
【0154】
その後、200mlのオートクレーブにこの開環メタセシス重合体粉末9.0gをTHF(100ml)に溶解して、水素添加触媒として予め調製したジクロロテトラキス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム(27mg、0.022mmol)とトリエチルアミン(11.3mg、0.108mmol)のTHF(20ml)溶液を加え、水素圧8.1MPa、165℃で5時間水素添加反応を行った後、温度を室温まで戻し水素ガスを放出した。この開環メタセシス重合体水素添加物溶液をメタノールに加えて開環メタセシス重合体水素添加物を沈殿させ、濾別分離後真空乾燥を行うことにより白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物を8.0g得た。得られた開環メタセシス重合体水素添加物の1H−NMRから算出した水素添加率は主鎖のオレフィンのプロトンに帰属するピークが認められず、その水素添加率は100%であり、GPCで測定したポリスチレンスタンダード換算の数平均分子量Mnは37,600、Mw/Mnは1.10であった。また、得られた重合体の構造単位[A]/[B]の組成比は60/40であった。
【0155】
[合成例2]Polymer2の合成
合成例1において環状オレフィンモノマーをビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン−5−スピロ−3’−オキソラン−2−オン(1.31g、8mmol)、4,10−ジオキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8−エン−3−オン(1.82g、12mmol)と8−(1’−エチルシクロペントキシカルボニル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン(6.01g、20mmol)に代えた以外は合成例1と同様に開環メタセシス重合を行い、9.10gの開環メタセシス重合体を得た。
【0156】
更に、得られた開環メタセシス重合体粉末9.0gを合成例1と同様に水素圧8.1MPa、165℃で5時間水素添加反応を行い、白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物を8.4g得た。得られた開環メタセシス重合体水素添加物の1H−NMRから算出した水素添加率は主鎖のオレフィンのプロトンに帰属するピークが認められず、その水素添加率は100%であり、GPCで測定したポリスチレンスタンダード換算の数平均分子量Mnは35,600、Mw/Mnは1.20であった。また、得られた重合体の構造単位[A]/[B]/[C]の組成比は50/30/20であった。
【0157】
[合成例3]Polymer3の合成
合成例1において開環メタセシス重合触蝶をMo(N−2,6−iPr2C6H3)(CHCMe3)(OC(CF3)2Me)2(198mg、0.286mmol)に代えた以外は合成例1と同様に開環メタセシス重合を行い、9.25gの開環メタセシス重合体を得た。
【0158】
その後、200mlのオートクレーブにこの開環メタセシス重合体粉末9.0gをTHF(100ml)に溶解して、水素添加触媒として予め調製したクロロヒドリドカルボニルトリス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム(27mg、0.022mmol)とトリエチルアミン(11.3mg、0.108mmol)のTHF(20ml)溶液を加え、水素圧8.1MPa、165℃で5時間水素添加反応を行った後、温度を室温まで戻し水素ガスを放出した。この開環メタセシス重合体水素添加物溶液をメタノールに加えて開環メタセシス重合体水素添加物を沈殿させ、濾別分離後真空乾燥を行うことにより白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物を8.1g得た。得られた開環メタセシス重合体水素添加物の1H−NMRから算出した水素添加率は主鎖のオレフィンのプロトンに帰属するピークが認められず、その水素添加率は100%であり、GPCで測定したポリスチレンスタンダード換算の数平均分子量Mnは75,200、Mw/Mnは1.15であった。また、得られた重合体の構造単位[A]/[B]の組成比は60/40であった。
【0159】
[合成例4]Polymer4の合成
合成例2において開環メタセシス重合触蝶をRu(P(C6H11)3)2(CHPh)Cl2(470mg、0.57mmol)に代えた以外は合成例2と同様に開環メタセシス重合を行い、9.0gの開環メタセシス重合体を得た。
【0160】
更に、得られた開環メタセシス重合体粉末9.0gを合成例2と同様に水素圧8.1MPa、165℃で5時間水素添加反応を行い、白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物を8.6g得た。得られた開環メタセシス重合体水素添加物の1H−NMRから算出した水素添加率は主鎖のオレフィンのプロトンに帰属するピークが認められず、その水素添加率は100%であり、GPCで測定したポリスチレンスタンダード換算の数平均分子量Mnは33,100、Mw/Mnは1.37であった。また、得られた重合体の構造単位[A]/[B]/[C]の組成比は50/30/20であった。
【0161】
[合成例5]Polymer5の合成
窒素下で磁気撹拌装置を具備した1,000mlのオートクレーブに環状オレフィンモノマーとして4,10−ジオキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8−エン−3−オン(17.0g、111.7mmol)と8−(1’−エチルシクロペントキシカルボニル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン(33.57g、111.7mmol)をテトラヒドロフラン(550ml)に溶解した。これに連鎖移動剤として1,5−ヘキサジエン(1.5ml、12.3mmol)及び開環メタセシス重合触蝶としてMo(N−2,6−iPr2C6H3)(CHCMe3)(OC(CF3)2Me)2(786mg、1.12mmol)を加え撹拌下室温で2時間反応させた。その後、ブチルアルデヒド(404mg、5.60mmol)を加え30分間撹件し、反応を停止させた。
【0162】
この開環メタセシス重合体溶液をメタノール中に加えて開環メタセシス重合体を析出させ、濾過、メタノール洗浄し、真空乾燥して42.5gの開環メタセシス重合体粉末を得た。
【0163】
その後、1,000mlのオートクレーブにこの開環メタセシス重合体粉末40.0gをTHF(400ml)に溶解して、水素添加触媒として予め調製したクロロヒドリドカルボニルトリス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム(20mg、0.02mmol)のTHF(40ml)溶液を加え、水素圧6.0MPa、100℃で20時間水素添加反応を行った後、温度を室温まで戻し水素ガスを放出した。この開環メタセシス重合体水素添加物溶液をメタノールに加えて開環メタセシス重合体水素添加物を沈殿させ、濾別分離後真空乾燥を行うことにより白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物を38.5g得た。得られた開環メタセシス重合体水素添加物の1H−NMRから算出した水素添加率は主鎖のオレフィンのプロトンに帰属するピークが認められず、その水素添加率は100%であり、GPCで測定したポリスチレンスタンダード換算の数平均分子量Mnは8,260、Mw/Mnは1.32であった。また、得られた重合体の構造単位[A]/[B]の組成比は50/50であった。
【0164】
[合成例6]Polymer6の合成
窒素下で磁気撹拌装置を具備した1,000mlのオートクレーブに環状オレフィンモノマーとして5,5−ジメチル−4,10−ジオキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8−エン−3−オン(11.41g、75.0mmol)と8−(2’−エチル−2’−ノルボルニルオキシカルボニル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン(36.73g、112.5mmol)をテトラヒドロフラン(500ml)に溶解した。これに連鎖移動剤として1,6−ヘプタジエン(3.17ml、23.41mmol)及び開環メタセシス重合触蝶としてW(N−2,6−iPr2C6H3)(CHCMe3)(OC(CF3)2Me)2(740mg、0.935mmol)を加え室温で3時間反応させた。その後、ブチルアルデヒド(360mg、5.00mmol)を加え30分間撹件し、反応を停止させた。
【0165】
この開環メタセシス重合体溶液をメタノール中に加えて開環メタセシス重合体を析出させ、濾過、メタノール洗浄し、真空乾燥して48.9gの開環メタセシス重合体粉末を得た。
【0166】
その後、500mlのオートクレーブにこの開環メタセシス重合体粉末40.0g、水素添加触媒として5%パラジウムカーボン(5.0g、パラジウムとして2.35mmol)、溶媒としてTHF(300ml)を加え、水素圧8.0MPa、120℃で24時間水素添加反応を行った後、温度を室温まで戻し水素ガスを放出した。濾過により触媒として用いたパラジウムカーボンを除去した後、この開環メタセシス重合体水素添加物溶液をメタノールに加えて開環メタセシス重合体水素添加物を沈殿させ、濾別分離後真空乾燥を行うことにより白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物を39.1g得た。得られた開環メタセシス重合体水素添加物の1H−NMRから算出した水素添加率は99%であり、GPCで測定したポリスチレンスタンダード換算の数平均分子量Mnは4,690、Mw/Mnは1.38であった。また、得られた重合体の構造単位[A]/[B]の組成比は60/40であった。
【0167】
[合成例7]Polymer7の合成
窒素下で磁気撹拌装置を具備した1,000mlのオートクレーブに環状オレフィンモノマーとして5−メチル−4,10−ジオキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8−エン−3−オン(19.94、120.0mmol)と8−(2’−メチル−2’−アダマンチルオキシカルボニル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン(28.20g、80.0mmol)をトルエン600mlに溶解した。これに連鎖移動剤として1−オクテン(10.3ml、65.0mmol)及び開環メタセシス重合触蝶としてRe(CBut)(CHBut)(OC(CF3)2Me)2(687.6mg、1.00mmol)を加え50℃で6時間反応させた。その後、ブチルアルデヒド(360mg、5.00mmol)を加え30分間撹件し、反応を停止させた。
【0168】
この開環メタセシス重合体溶液をメタノール中に加えて開環メタセシス重合体を析出させ、濾過、メタノール洗浄し、真空乾燥して46.3gの開環メタセシス重合体粉末を得た。
【0169】
その後、1,000mlのオートクレーブにこの開環メタセシス重合体粉末40.0g、水素添加触媒としてジヒドリドテトラキス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム(12.0mg、0.013mmol)、トリエチルアミン(4.05mg、0.04mmol)、溶媒としてトルエン(600ml)を加え、水素圧8.0MPa、100℃で24時間水素添加反応を行った後、温度を室温まで戻し水素ガスを放出した。この開環メタセシス重合体水素添加物溶液をメタノールに加えて開環メタセシス重合体水素添加物を沈殿させ、濾別分離後真空乾燥を行うことにより白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物を38.8g得た。得られた開環メタセシス重合体水素添加物の1H−NMRから算出した水素添加率は100%であり、GPCで測定したポリスチレンスタンダード換算の数平均分子量Mnは2,880、Mw/Mnは1.42であった。また、得られた重合体の構造単位[A]/[B]の組成比は40/60であった。
【0170】
[合成例8]Polymer8の合成
合成例5において得られた開環メタセシス重合体水素添加物20.0gを2000mlナス形フラスコ中でトリフルオロ酢酸5.0mlのトルエン1,000ml溶液に加え、70℃で3時間撹拌し、溶媒留去の後、更にTHFに溶解させ、メタノールに加え、沈殿、濾過し、真空乾燥して白色粉末状の部分的にエステル分解した開環メタセシス重合体水素添加物17.8gを得た。得られた重合体の構成単位[A]/[B]/[D]の組成比は30/50/20であり、GPCで測定した数平均分子量Mnは8,150、Mw/Mnは1.33であった。
【0171】
[合成例9]Polymer9の合成
合成例6において得られた開環メタセシス重合体水素添加物15.0gを2000mlナス形フラスコ中でトリフルオロ酢酸5.0mlのベンゼン1,000ml溶液に加え、70℃で2時間撹拌し、溶媒留去の後、更にTHFに溶解させ、メタノールに加え、沈殿、濾過し、真空乾燥して白色粉末状の部分的にエステル分解した開環メタセシス重合体水素添加物13.1gを得た。得られた重合体の構成単位[A]/[B]/[D]の組成比は40/40/20であり、GPCで測定した数平均分子量Mnは4,490、Mw/Mnは1.35であった。
【0172】
[合成例10]Polymer10の合成
合成例7において得られた開環メタセシス重合体水素添加物15.0gを2000mlナス形フラスコ中で濃塩酸10.0mlのTHF1,000ml溶液に加え、60℃で6時間撹拌し、メタノールに加え、沈殿、濾過し、真空乾燥して白色粉末状の部分的にエステル分解した開環メタセシス重合体水素添加物13.0gを得た。得られた重合体の構成単位[A]/[B]/[D]の組成比は25/60/15であり、GPCで測定した数平均分子量Mnは2,810、Mw/Mnは1.39であった。
【0173】
[合成例11]Polymer11の合成
窒素下で磁気撹拌装置を具備した500mlのオートクレーブに環状オレフィンモノマーとして4,10−ジオキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8−エン−3−オン(9.89g、65.0mmol)、8−(1’−エチルシクロペントキシカルボニル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,1 0]−3−ドデセン(11.72g、39.0mmol)及び8−tert−ブトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン(6.77g、26.0mmol)をテトラヒドロフラン300mlに溶解した。これに連鎖移動剤として1,5−ヘキサジエン(0.75ml、6.5mmol)及び開環メタセシス重合触蝶としてMo(N−2,6−iPr2C6H3)(CHCMe2Ph)(OC(CF3)2Me)2(536mg、0.70mmol)を加え室温で2時間反応させた。その後、ブチルアルデヒド(250mg、3.47mmol)を加え30分間撹件し、反応を停止させた。
【0174】
この開環メタセシス重合体溶液をメタノール中に加えて開環メタセシス重合体を析出させ、濾過、メタノール洗浄し、真空乾燥して26.6gの開環メタセシス重合体粉末を得た。
【0175】
その後、500mlのオートクレーブにこの開環メタセシス重合体粉末20.0gをTHF(300ml)に溶解して、水素添加触媒として予め調製したジクロロトリス(トリフェニルホスフィン)オスミウム(30.0mg、0.029mmol)とトリエチルアミン(11.74mg、0.116mmol)のTHF(20ml)溶液を加え、水素圧6.0MPa、100℃で20時間水素添加反応を行った後、温度を室温まで戻し水素ガスを放出した。この開環メタセシス重合体水素添加物溶液をメタノールに加えて開環メタセシス重合体水素添加物を沈殿させ、濾別分離後真空乾燥を行うことにより白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物を18.8g得た。得られた開環メタセシス重合体水素添加物の1H−NMRから算出した水素添加率は100%であり、GPCで測定したポリスチレンスタンダード換算の数平均分子量Mnは9,110、Mw/Mnは1.43であった。また、得られた重合体の構造単位[A]/[B]/[E]の組成比は30/50/20であった。
【0176】
[合成例12]Polymer12の合成
窒素下で磁気撹拌装置を具備した500mlのオートクレーブに環状オレフィンモノマーとして4,10−ジオキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8−エン−3−オン(9.13g、60.0mmol)、8−(1’−エチルシクロペントキシカルボニル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン(14.42g、48.0mmol)及び8−メトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン(2.62g、12.0mmol)をトルエン350mlに溶解した。これに連鎖移動剤として1,5−ヘキサジエン(0.70ml、6.0mmol)及び開環メタセシス重合触蝶としてW(N−2,6−Me2C6H3)(CHCHCMe2)(OC(CF3)2Me)2(440mg、0.60mmol)を加え室温で5時間反応させた。その後、ブチルアルデヒド(216mg、3.0mmol)を加え30分間撹件し、反応を停止させた。
【0177】
この開環メタセシス重合体溶液をメタノール中に加えて開環メタセシス重合体を析出させ、濾過、メタノール洗浄し、真空乾燥して24.7gの開環メタセシス重合体粉末を得た。
【0178】
その後、500mlのオートクレーブにこの開環メタセシス重合体粉末20.0gをトルエン(350ml)に溶解して、水素添加触媒としてジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(66.0mg、0.094mmol)のトルエン(30ml)溶液を加え、水素圧6.0MPa、100℃で20時間水素添加反応を行った後、温度を室温まで戻し水素ガスを放出した。この開環メタセシス重合体水素添加物溶液をメタノールに加えて開環メタセシス重合体水素添加物を沈殿させ、濾別分離後真空乾燥を行うことにより白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物を17.9g得た。得られた開環メタセシス重合体水素添加物の1H−NMRから算出した水素添加率は100%であり、GPCで測定したポリスチレンスタンダード換算の数平均分子量Mnは8,810、Mw/Mnは1.24であった。また、得られた重合体の構造単位[A]/[B]/[E]の組成比は40/50/10であった。
【0179】
[合成例13]Polymer13の合成
合成例12において得られた開環メタセシス重合体水素添加物9.0gを1,000mlのフラスコ中で5%水酸化カリウムメタノール水溶液400mlに加え、80℃で3時間撹拌し、その後、2%塩酸水溶液1,000mlに加え、中和し、沈殿、濾過し、水洗浄し、真空乾燥して白色粉末状の部分的に加水分解した開環メタセシス重合体水素添加物8.4gを得た。得られた重合体の構成単位[A]/[B]/[D]の組成比は40/50/10であり、GPCで測定した数平均分子量Mnは8,730、Mw/Mnは1.25であった。
【0180】
[合成例14]Polymer14の合成
窒素下で磁気撹拌装置を具備した500mlのオートクレーブに環状オレフィンモノマーとして4,10−ジオキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8−エン−3−オン(9.13g、60.0mmol)、8−(1’−エチルシクロペントキシカルボニル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン(9.01g、30.0mmol)及び8−(テトラヒドロピラン−2’−イル)オキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン(8.65g、30.0mmol)をTHF320mlに溶解した。これに連鎖移動剤として1,5−ヘキサジエン(0.70ml、6.0mmol)及び開環メタセシス重合触蝶としてW(N−2,6−Me2C6H3)(CHCHCMe2)(OBut)2(PMe3)(356mg、0.60mmol)を加え室温で5時間反応させた。その後、ブチルアルデヒド(216mg、3.0mmol)を加え30分間撹件し、反応を停止させた。
【0181】
この開環メタセシス重合体溶液をメタノール中に加えて開環メタセシス重合体を析出させ、濾過、メタノール洗浄し、真空乾燥して24.3gの開環メタセシス重合体粉末を得た。
【0182】
その後、500mlのオートクレーブにこの開環メタセシス重合体粉末20.0gをTHF(300ml)に溶解して、水素添加触媒としてクロロトリス(トリフェニルホスフィン)ロジウム(91.0mg、0.10mmol)のTHF(30ml)溶液を加え、水素圧6.0MPa、100℃で20時間水素添加反応を行った後、温度を室温まで戻し水素ガスを放出した。この開環メタセシス重合体水素添加物溶液をメタノールに加えて開環メタセシス重合体水素添加物を沈殿させ、濾別分離後真空乾燥を行うことにより白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物を17.1g得た。得られた開環メタセシス重合体水素添加物の1H−NMRから算出した水素添加率は100%であり、GPCで測定したポリスチレンスタンダード換算の数平均分子量Mnは9,620、Mw/Mnは1.19であった。また、得られた重合体の構造単位[A]/[B]/[E]の組成比は25/50/25であった。
【0183】
[合成例15]Polymer15の合成
合成例14において得られた開環メタセシス重合体水素添加物8.0gを1,000mlナス形フラスコ中でトリフルオロ酢酸3.0mlのトルエン500ml溶液に加え、30℃で1時間撹拌し、溶媒留去の後、更にTHFに溶解させ、メタノールに加え、沈殿、濾過し、真空乾燥して白色粉末6.8gを得た。NMR分析の結果、テトラヒドロピラニル基のみがエステル分解した開環メタセシス重合体水素添加物であった。得られた重合体の構成単位[A]/[B]/[D]の組成比は25/50/25であり、GPCで測定した数平均分子量Mnは9,060、Mw/Mnは1.21であった。
【0184】
[合成例16]Polymer16の合成
100ml滴下ロート、撹拌機及び三方コックを装着した500ml三口ナス形フラスコ中で、窒素気流下、合成例8において得られた部分的にエステル分解した開環メタセシス重合体水素添加物8.0gをp−トルエンスルホン酸・ピリジン塩80mgのトルエン200ml溶液に加え、25℃で撹拌しながら5,6−ジヒドロピラン(10g)のトルエン70ml溶液を約1時間かけて滴下し、滴下終了後更に25℃で2時間撹拌した。溶媒留去後、更にTHFに溶解させ、メタノールに加え、沈殿、濾過し、真空乾燥して白色粉末状の部分的にエステル化した開環メタセシス重合体水素添加物6.6gを得た。得られた重合体の構成単位[A]/[B]/[D]/[E]の組成比は30/50/5/15であり、GPCで測定した数平均分子量Mnは8,200、Mw/Mnは1.33であった。
【0185】
[合成例17]Polymer17の合成
窒素下で磁気撹拌装置を具備した500mlのオートクレーブに環状オレフィンモノマーとして4−オキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8−エン−3−オン(4.51g、30.0mmol)、8−(1’−エチルシクロペントキシカルボニル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン(12.02g、40.0mmol)及び5−(1’−エチルシクロペントキシカルボニル)−6−メトキシカルボニル−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(8.83g、30.0mmol)をTHF350mlに溶解した。これに連鎖移動剤として1−ヘキセン(0.42ml、3.5mmol)及び開環メタセシス重合触蝶としてW(N−2,6−iPr2C6H3)(CHCMe3)(OBut)2(288mg、0.50mmol)を加え室温で5時間反応させた。その後、ブチルアルデヒド(180mg、2.5mmol)を加え30分間撹件し、反応を停止させた。
【0186】
この開環メタセシス重合体溶液をメタノール中に加えて開環メタセシス重合体を析出させ、濾過、メタノール洗浄し、真空乾燥して23.3gの開環メタセシス重合体粉末を得た。
【0187】
その後、1,000mlのオートクレーブにこの開環メタセシス重合体粉末20.0gをTHF(500ml)に溶解して、水素添加触媒として予め調製したジクロロビス(テトラヒドロフラン)ビス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム(4.0mg、0.0048mmol)とトリエチルアミン(4.86mg、0.048mmol)のTHF(100ml)溶液を加え、水素圧6.0MPa、100℃で20時間水素添加反応を行った後、温度を室温まで戻し水素ガスを放出した。この開環メタセシス重合体水素添加物溶液をメタノールに加えて開環メタセシス重合体水素添加物を沈殿させ、濾別分離後真空乾燥を行うことにより白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物を18.1g得た。得られた開環メタセシス重合体水素添加物の1H−NMRから算出した水素添加率は100%であり、GPCで測定したポリスチレンスタンダード換算の数平均分子量Mnは12,600、Mw/Mnは1.39であった。また、得られた重合体の構造単位[A]/[A]’/[B]の組成比は40/30/30であった。
【0188】
[合成例18]Polymer18の合成
窒素下で磁気撹拌装置を具備した500mlのオートクレーブに環状オレフィンモノマーとして6−オキサペンタシクロ[9.2.1.13, 9.02,10.04,8]−ペンタデカ−12−エン−5−オン(10.81g、50.0mmol)及び5−(1’−エチルシクロペントキシカルボニル)−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(11.82g、50.0mmol)をTHF250mlに溶解した。これに連鎖移動剤として1−ヘプテン(0.64ml、6.5mmol)及び開環メタセシス重合触蝶としてW(N−2,6−Me2C6H3)(CHCHCMePh)(OBut)2(PMe3)(328mg、0.50mmol)を加え室温で5時間反応させた。その後、ペンチルアルデヒド(258mg、3.0mmol)を加え30分間撹件し、反応を停止させた。
【0189】
この開環メタセシス重合体溶液をメタノール中に加えて開環メタセシス重合体を析出させ、濾過、メタノール洗浄し、真空乾燥して20.8gの開環メタセシス重合体粉末を得た。
【0190】
その後、500mlのオートクレーブにこの開環メタセシス重合体粉末15.0gをTHF(300ml)に溶解して、水素添加触媒として予め調製したクロロヒドリドカルボニルトリス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム(9.5mg、0.01mmol)とトリフェニルアミン(4.9mg、0.02mmol)のTHF(30ml)溶液を加え、水素圧10.0MPa、80℃で42時間水素添加反応を行った後、温度を室温まで戻し水素ガスを放出した。この開環メタセシス重合体水素添加物溶液をメタノールに加えて開環メタセシス重合体水素添加物を沈殿させ、濾別分離後真空乾燥を行うことにより白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物を12.3g得た。得られた開環メタセシス重合体水素添加物の1H−NMRから算出した水素添加率は100%であり、GPCで測定したポリスチレンスタンダード換算の数平均分子量Mnは8,450、Mw/Mnは1.29であった。また、得られた重合体の構造単位[A]/[B]の組成比は50/50であった。
【0191】
[合成例19]Polymer19の合成
窒素下で磁気撹拌装置を具備した500mlのオートクレーブに環状オレフィンモノマーとして4,10−ジオキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8−エン−3−オン(11.41g、75.0mmol)、8−(1’−エチルシクロペントキシカルボニル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン(7.51g、25.0mmol)及び8−(2’−エチル−2’−ノルボルニルオキシカルボニル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン(8.16g、25.0mmol)をTHF300mlに溶解した。これに連鎖移動剤として1,5−ヘキサジエン(1.04ml、9.0mmol)及び開環メタセシス重合触蝶としてW(N−2,6−iPr2C6H3)(CHCMe3)(OBut)2(PMe3)(652mg、1.00mmol)を加え室温で5時間反応させた。その後、ブチルアルデヒド(432mg、6.0mmol)を加え30分間撹件し、反応を停止させた。
【0192】
この開環メタセシス重合体溶液をメタノール中に加えて開環メタセシス重合体を析出させ、濾過、メタノール洗浄し、真空乾燥して25.1gの開環メタセシス重合体粉末を得た。
【0193】
その後、1,000mlのオートクレーブにこの開環メタセシス重合体粉末10.0gをTHF(350ml)に溶解して、水素添加触媒として予め調製したジクロロトリス(トリメチルホスフィト)ルテニウム(44.8mg、0.10mmol)とトリエチルアミン(15.2mg、0.15mmol)のTHF(200ml)溶液を加え、水素圧10.0MPa、70℃で20時間水素添加反応を行った後、温度を室温まで戻し水素ガスを放出した。この開環メタセシス重合体水素添加物溶液をメタノールに加えて開環メタセシス重合体水素添加物を沈殿させ、濾別分離後真空乾燥を行うことにより白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物を8.8g得た。得られた開環メタセシス重合体水素添加物の1H−NMRから算出した水素添加率は100%であり、GPCで測定したポリスチレンスタンダード換算の数平均分子量Mnは8,330、Mw/Mnは1.44であった。また、得られた重合体の構造単位[A]/[A]’/[B]の組成比は20/20/60であった。
【0194】
[合成例20]Polymer20の合成
窒素下で500mlのシュレンクフラスコに環状オレフィンモノマーとして4,10−ジオキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8−エン−3−オン(2.43g、16mmol)と8−(1’−エチルシクロペントキシカルボニル)−8−メチルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン(7.55g、24mmol)をテトラヒドロフラン200mlに溶解した。これに開環メタセシス重合触蝶としてW(N−2,6−iPr2C6H3)(CHCHCMe2)(OC(CF3)2Me)2(PMe3)(606mg、0.70mmol)を加え室温で30分間反応させた。その後、ブチルアルデヒド(202mg、2.80mmol)を加え1時間撹件し、反応を停止させた。
【0195】
この開環メタセシス重合体溶液をメタノール中に加えて開環メタセシス重合体を析出させ、濾過、メタノール洗浄し、真空乾燥して9.13gの開環メタセシス重合体粉末を得た。
【0196】
その後、500mlのオートクレーブにこの開環メタセシス重合体粉末9.0gをTHF(250ml)に溶解して、水素添加触媒として予め調製したジクロロテトラキス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム(27mg、0.022mmol)とトリエチルアミン(11.3mg、0.108mmol)のTHF(50ml)溶液を加え、水素圧9.0MPa、120℃で16時間水素添加反応を行った後、温度を室温まで戻し水素ガスを放出した。この開環メタセシス重合体水素添加物溶液をメタノールに加えて開環メタセシス重合体水素添加物を沈殿させ、濾別分離後真空乾燥を行うことにより白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物を7.4g得た。得られた開環メタセシス重合体水素添加物の1H−NMRから算出した水素添加率は100%であり、GPCで測定したポリスチレンスタンダード換算の数平均分子量Mnは28,600、Mw/Mnは1.07であった。また、得られた重合体の構造単位[A]/[B]の組成比は60/40であった。
【0197】
[合成例21]Polymer21の合成
窒素下で500mlのシュレンクフラスコに環状オレフィンモノマーとして4,10−ジオキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8−エン−3−オン(4.56g、30.0mmol)と8−(1’−エチルシクロペントキシカルボニルメチル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン(6.29g、20.0mmol)をテトラヒドロフラン200mlに溶解した。これに開環メタセシス重合触蝶としてW(N−2,6−iPr2C6H3)(CHCHCMe2)(OC(CF3)2Me)2(PMe3)(606mg、0.70mmol)を加え室温で30分間反応させた。その後、ブチルアルデヒド(202mg、2.80mmol)を加え1時間撹件し、反応を停止させた。
【0198】
この開環メタセシス重合体溶液をメタノール中に加えて開環メタセシス重合体を析出させ、濾過、メタノール洗浄し、真空乾燥して9.98gの開環メタセシス重合体粉末を得た。
【0199】
その後、500mlのオートクレーブにこの開環メタセシス重合体粉末9.0gをTHF(250ml)に溶解して、水素添加触媒として予め調製したジクロロテトラキス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム(61mg、0.05mmol)とトリエチルアミン(10.1mg、0.10mmol)のTHF(50ml)溶液を加え、水素圧9.0MPa、90℃で16時間水素添加反応を行った後、温度を室温まで戻し水素ガスを放出した。この開環メタセシス重合体水素添加物溶液をメタノールに加えて開環メタセシス重合体水素添加物を沈殿させ、濾別分離後真空乾燥を行うことにより白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物を8.0g得た。得られた開環メタセシス重合体水素添加物の1H−NMRから算出した水素添加率は100%であり、GPCで測定したポリスチレンスタンダード換算の数平均分子量Mnは34,100、Mw/Mnは1.09であった。また、得られた重合体の構造単位[A]/[B]の組成比は40/60であった。
【0200】
[合成例22]Polymer22の合成
窒素下で500mlのシュレンクフラスコに環状オレフィンモノマーとして5,5−ジメチル−4,10−ジオキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8−エン−3−オン(1.08g、6.0mmol)と8,9−ジ(1’−エチルシクロペントキシカルボニル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン(6.17g、14.0mmol)をテトラヒドロフラン200mlに溶解した。これに開環メタセシス重合触蝶としてMo(N−2,6−iPr2C6H3)(CHCHCMe2)(OC(CF3)2Me)2(206mg、0.35mmol)を加え室温で30分間反応させた。その後、ブチルアルデヒド(108mg、1.50mmol)を加え1時間撹件し、反応を停止させた。
【0201】
この開環メタセシス重合体溶液をメタノール中に加えて開環メタセシス重合体を析出させ、濾過、メタノール洗浄し、真空乾燥して6.66gの開環メタセシス重合体粉末を得た。
【0202】
その後、500mlのオートクレーブにこの開環メタセシス重合体粉末6.0gをTHF(250ml)に溶解して、水素添加触媒として予め調製したジクロロテトラキス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム(36.6mg、0.03mmol)とトリエチルアミン(10.1mg、0.10mmol)のTHF(50ml)溶液を加え、水素圧9.0MPa、100℃で16時間水素添加反応を行った後、温度を室温まで戻し水素ガスを放出した。この開環メタセシス重合体水素添加物溶液をメタノールに加えて開環メタセシス重合体水素添加物を沈殿させ、濾別分離後真空乾燥を行うことにより白色粉末状の開環メタセシス重合体水素添加物を5.4g得た。得られた開環メタセシス重合体水素添加物の1H−NMRから算出した水素添加率は100%であり、GPCで測定したポリスチレンスタンダード換算の数平均分子量Mnは26,900、Mw/Mnは1.06であった。また、得られた重合体の構造単位[A]/[B]の組成比は30/70であった。
【0203】
【化70】
【0204】
【化71】
【0205】
【化72】
【0206】
【化73】
【0207】
【化74】
【0208】
【化75】
【0209】
[実施例I]
本発明のレジスト材料について、KrFエキシマレーザー露光における解像性の評価を行った。
[実施例I−1〜12]レジストの解像性の評価
上記式で示されるポリマー(Polymer1、2)をベース樹脂とし、下記式で示される酸発生剤(PAG1、2)、下記式で示される溶解制御剤(DRR1〜4)、塩基性化合物、下記式で示される分子内に≡C−COOHで示される基を有する化合物(ACC1、2)及び溶剤を、表1に示す組成で混合した。次にそれらをテフロン製フィルター(孔径0.2μm)で濾過し、レジスト材料とした。
【0210】
【化76】
【0211】
【化77】
【0212】
【化78】
【0213】
レジスト液を反射防止膜(日産化学社製DUV30、55nm)を塗布したシリコンウエハー上へ回転塗布し、130℃、90秒間の熱処理を施して、厚さ485nmのレジスト膜を形成した。これをKrFエキシマレーザーステッパー(ニコン社製、NA=0.5)を用いて露光し、110℃、90秒間の熱処理を施した後、2.38%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いて60秒間パドル現像を行い、1:1のラインアンドスペースパターンを形成した。現像済ウエハーを割断したものを断面SEM(走査型電子顕微鏡)で観察し、0.30μmのラインアンドスペースを1:1で解像する露光量(最適露光量=Eop、mJ/cm2)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。また、その際のパターンの形状を矩形、頭丸、T−トップ、順テーパー、逆テーパーのいずれかに分類することとした。
【0214】
各レジストの組成及び評価結果を表1に示す。なお、表1において、溶剤及び塩基性化合物は下記の通りである。また、溶剤はすべてFC−430(住友スリーエム(株)製)を0.05重量%含むものを用いた。
CyHO:シクロヘキサノン
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
【0215】
【表1】
【0216】
表1の結果より、本発明のレジスト材料が、KrFエキシマレーザー露光において、高感度かつ高解像性であることが確認された。
【0217】
[実施例II]
本発明のレジスト材料について、ArFエキシマレーザー露光における解像性の評価を行った。
[実施例II−1〜22]レジストの解像性の評価
上記と同様に、表2に示す組成でレジスト材料を調製した。
【0218】
レジスト液を反射防止膜(日産化学社製ARC25、77nm)を塗布したシリコンウエハー上へ回転塗布し、130℃、90秒間の熱処理を施して、厚さ375nmのレジスト膜を形成した。これをArFエキシマレーザーステッパー(ニコン社製、NA=0.55)を用いて露光し、110℃、90秒間の熱処理を施した後、2.38%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いて60秒間パドル現像を行い、1:1のラインアンドスペースパターンを形成した。現像済ウエハーを割断したものを断面SEM(走査型電子顕微鏡)で観察し、0.25μmのラインアンドスペースを1:1で解像する露光量(最適露光量=Eop、mJ/cm2)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。また、その際のパターンの形状を矩形、頭丸、T−トップ、順テーパー、逆テーパーのいずれかに分類することとした。
【0219】
各レジストの組成及び評価結果を表2に示す。なお、表2において、溶剤及び塩基性化合物は下記の通りである。また、溶剤はすべてFC−430(住友スリーエム(株)製)を0.01重量%含むものを用いた。
CyHO:シクロヘキサノン
TMMEA:トリスメトキシメトキシエチルアミン
【0220】
【表2】
【0221】
表2の結果より、本発明のレジスト材料が、ArFエキシマレーザー露光において、高感度かつ高解像性であることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【図1】合成例1で得られた開環メタセシス重合体の水素添加物の1H−NMRスペクトルを示す。
Claims (9)
- 少なくとも下記一般式[1]
(式中、R1〜R4のうち少なくとも一つが、下記一般式[2]
(式中、鎖線は結合手を示す。R5は水素原子、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数2〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアシル基を示す。R6は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。W1は単結合又は炭素数1〜10のk+2価の炭化水素基を示す。Zは炭素数2〜15の2価の炭化水素基を示し、結合する炭素原子と共に単環もしくは架橋環を形成する。kは0又は1である。)で表される環状アルキルの三級エステル基を有する官能基であり、その他はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、ハロゲン原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のハロゲン化アルキル基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキルカルボニルオキシ基、炭素数6〜20のアリールカルボニルオキシ基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキルスルホニルオキシ基、炭素数6〜20のアリールスルホニルオキシ基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニル基、又は炭素数3〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニルアルキル基から選ばれ、X1は−O−又は−CR7 2−(R7は水素原子又は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表す)であり、同一でも異なってもよい。jは0又は1〜3の整数を表す。)
で表される構造単位[A]と、下記一般式[3]
(式中、R8〜R11は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、X2は−O−又は−CR12 2−(R12は水素原子又は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表す)であり、同一でも異なってもよい。mは0又は1〜3の整数を表す。)
で表される構造単位[B]及び/又は下記一般式[4]
(式中、R13〜R16は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、X3は−O−又は−CR17 2−(R17は水素原子又は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表す)であり、同一でも異なってもよい。Y1及びY2は、一方が−(C=O)−であり、他方は、−CR18 2−(R18は水素原子又は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表す)である。nは0又は1〜3の整数を表す。)
で表される構造単位[C]から構成され、かつ、一般式[1]で表される構造単位[A]のX1、一般式[3]で表される構造単位[B]のX2、及び一般式[4]で表される構造単位[C]のX3のうち少なくとも1つが−O−であり、その構成モル比[A]/([B]+[C])が20/80〜99/1であり、かつ重量平均分子量Mwと数平均分子量Mnとの比(Mw/Mn)が1.0〜2.0である開環メタセシス重合体の水素添加物をベース樹脂として含有することを特徴とするレジスト材料。 - 一般式[1]のR1〜R4のうち少なくとも一つとして選ばれる一般式[2]で表される環状アルキルの三級エステル基を有する官能基が、1−アルキルシクロペンチルエステル、2−アルキル−2−ノルボニルエステル又は2−アルキル−2−アダマンチルエステルである請求項1に記載のレジスト材料。
- 開環メタセシス重合体の水素添加物が、更に下記一般式[5]
(式中、R19〜R22のうち少なくとも一つが、下記一般式[6]
(式中、鎖線は結合手を示す。R23は水素原子、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数2〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアシル基を示す。W2は単結合又は炭素数1〜10のk+2価の炭化水素基を示す。qは0又は1である。)で表されるカルボン酸基を有する官能基であり、その他はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、ハロゲン原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のハロゲン化アルキル基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキルカルボニルオキシ基、炭素数6〜20のアリールカルボニルオキシ基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキルスルホニルオキシ基、炭素数6〜20のアリールスルホニルオキシ基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニル基、又は炭素数3〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニルアルキル基から選ばれ、X4は−O−又は−CR24 2−(R24は水素原子又は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表す)であり、同一でも異なってもよい。pは0又は1〜3の整数を表す。)
で表される構造単位[D]を含む請求項1又は2記載のレジスト材料。 - ベース樹脂として含有する開環メタセシス重合体の水素添加物において、一般式[1]で表される構造単位[A]、一般式[3]で表される構造単位[B]及び一般式[4]で表される構造単位[C]に対する一般式[5]で表される構造単位[D]の構成モル比([A]+[B]+[C])/[D]が100/0〜20/80である請求項3に記載のレジスト材料。
- 開環メタセシス重合体の水素添加物が、更に一般式[7]
(式中、R25〜R28のうち少なくとも一つが、下記一般式[8]
(式中、鎖線は結合手を示す。R29は水素原子、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数2〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアシル基を示す。R30は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数2〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、又は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のハロゲン化アルキル基を示す。W3は単結合又は炭素数1〜10のk+2価の炭化水素基を示す。sは0又は1である。)で表されるカルボン酸エステル基を有する官能基であり、その他はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、ハロゲン原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のハロゲン化アルキル基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシアルキル基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキルカルボニルオキシ基、炭素数6〜20のアリールカルボニルオキシ基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキルスルホニルオキシ基、炭素数6〜20のアリールスルホニルオキシ基、炭素数2〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニル基、又は炭素数3〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシカルボニルアルキル基から選ばれ、X5は−O−又はCR31 2−(R31は水素原子又は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表す)であり、同一でも異なってもよい。rは0又は1〜3の整数を表す。)
で表される構造単位[E]を含む請求項1乃至4のいずれか1項記載のレジスト材料。 - ベース樹脂として含有する開環メタセシス重合体の水素添加物において、一般式[1]で表される構造単位[A]、一般式[3]で表される構造単位[B]及び一般式[4]で表される構造単位[C]に対する一般式[7]で表される構造単位[E]の構成モル比([A]+[B]+[C])/[E]が100/0〜40/60である請求項5に記載のレジスト材料。
- ベース樹脂として含有する開環メタセシス重合体の水素添加物のGPCで測定したポリスチレン換算の数平均分子量Mnが500〜200,000であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項記載のレジスト材料。
- ベース樹脂として含有する開環メタセシス重合体の水素添加物のGPCで測定したポリスチレン換算の数平均分子量Mnが3,000〜20,000であることを特徴とする請求項7に記載のレジスト材料。
- 請求項1乃至8のいずれか1項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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