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タイトル:特許公報(B2)_フォトレジスト用高分子化合物の製造方法
出願番号:2005000415
年次:2010
IPC分類:C08F 2/06,C07C 67/08,C07C 67/14,C07C 69/54,C07D 307/93,G03F 7/039


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古川 正義 蒲原 茂樹 JP 4488906 特許公報(B2) 20100409 2005000415 20050105 フォトレジスト用高分子化合物の製造方法 ダイセル化学工業株式会社 000002901 後藤 幸久 100101362 古川 正義 蒲原 茂樹 20100623 C08F 2/06 20060101AFI20100603BHJP C07C 67/08 20060101ALN20100603BHJP C07C 67/14 20060101ALN20100603BHJP C07C 69/54 20060101ALN20100603BHJP C07D 307/93 20060101ALN20100603BHJP G03F 7/039 20060101ALN20100603BHJP JPC08F2/06C07C67/08C07C67/14C07C69/54 BC07D307/93G03F7/039 601 C08F 2/00 特開2002−226436(JP,A) 国際公開第03/082933(WO,A1) 特開2003−128630(JP,A) 特開2002−047309(JP,A) 特開昭63−126502(JP,A) 8 2006188575 20060720 28 20070926 繁田 えい子 本発明は、半導体の微細加工などに用いるフォトレジスト用樹脂組成物の調製に有用なフォトレジスト用高分子化合物の製造法に関する。 半導体製造工程で用いられるポジ型フォトレジストは、光照射により照射部がアルカリ可溶性に変化する性質、シリコンウエハーへの密着性、プラズマエッチング耐性、用いる光に対する透明性等の特性を兼ね備えていなくてはならない。該ポジ型フォトレジストは、一般に、主剤であるポリマーと、光酸発生剤と、上記特性を調整するための数種の添加剤を含む溶液として用いられる。一方、半導体の製造に用いられるリソグラフィの露光光源は、年々短波長になってきており、次世代の露光光源として、波長193nmのArFエキシマレーザーが有望視されている。このArFエキシマレーザー露光機に用いられるレジスト用ポリマーとして、基板に対する密着性の高い極性基含有脂環式骨格を含む繰り返し単位や、酸により脱離してアルカリ可溶となる基を含む繰り返し単位を有するポリマーが種々提案されている。(例えば特許文献1〜3) これらのポリマーは、通常、モノマー混合物を重合した後、重合溶液を沈殿操作に付すことにより単離されている。しかし、こうして得られるポリマー中にはナトリウムや鉄などの金属成分が少なからず含まれているため、フォトレジスト用樹脂組成物の樹脂成分として用いると、半導体等の電気特性が低下するという問題がある。したがって、金属含有量の少ないフォトレジスト用の高分子化合物が要望され、樹脂は本願のようなArFエキシマレーザー露光機対応の樹脂とは異なるが、特許文献4のような金属を除去する提案がなされている。しかし、重合系内にいったん金属を持ち込むとそれを除去することは大変に煩雑な作業を必要とするだけでなく、その機能や品質を落とすことになる。特開平07−252324号公報特開平09−073173号公報特開2000−026446号公報特開2000−281739号公報 従って、本発明の目的は、フォトレジスト用樹脂組成物の樹脂成分として用いた場合、半導体等の電気特性に悪影響を及ぼさないようなフォトレジスト用高分子化合物の操作性簡易な製造法を提供することにある。 本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討した結果、重合に使用するモノマーおよび溶媒等の低金属のものを使用すると操作性が簡素である製法により、半導体等の電気特性への悪影響を低減又は防止できることを見いだし、本発明を完成した。 すなわち、本発明は、酸により脱離してアルカリ可溶となる基を有するモノマーを溶液状態で金属含有量5ppb以下の超純水により水洗処理する工程を少なくとも経ることにより金属含有量30ppb以下のモノマーAを製造するとともに、極性基含有脂環式骨格を有するモノマーを溶液状態で金属含有量5ppb以下の超純水により水洗処理する工程を少なくとも経ることにより金属含有量30ppb以下のモノマーBを製造し、前記金属含有量30ppb以下のモノマーAと前記金属含有量30ppb以下のモノマーBとを少なくとも含むモノマー混合物および重合開始剤を溶媒に溶解して、重合温度に昇温された溶媒中に滴下しながら重合させることを特徴とするフォトレジスト用高分子化合物の製造方法を提供する。 本発明はさらに、モノマーAとBおよび重合開始剤を溶解する溶媒がグリコールエーテル系化合物であり、しかも溶媒の金属含有量が1ppb以下であることを特徴とする前記記載のフォトレジスト用高分子化合物の製造方法を提供する。 本発明はまた、モノマーAが下記式(1a)〜(1c)(式中、環Zは置換基を有していてもよい炭素数6〜20の脂環式炭化水素環を示す。Rは水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を示す。R1〜R3は、同一又は異なって、炭素数1〜6のアルキル基を示す。R4は環Zに結合している置換基であって、同一又は異なって、オキソ基、アルキル基、保護基で保護されていてもよいヒドロキシル基、保護基で保護されていてもよいヒドロキシアルキル基、又は保護基で保護されていてもよいカルボキシル基を示す。但し、n個のR4のうち少なくとも1つは、−COORa基を示す。前記Raは置換基を有していてもよい第3級炭化水素基、テトラヒドロフラニル基、テトラヒドロピラニル基、又はオキセパニル基を示す。nは1〜3の整数を示す)から選択された少なくとも1種のモノマーであることを特徴とする前記記載のフォトレジスト用高分子化合物の製造方法を提供する。 本発明はさらにまた、モノマーBが下記式(2a)〜(2e)(式中、Rは水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を示す。R5〜R7は、同一又は異なって、水素原子、アルキル基、保護基で保護されていてもよいヒドロキシル基、保護基で保護されていてもよいヒドロキシアルキル基、又は保護基で保護されていてもよいカルボキシル基を示し、V1〜V3は、同一又は異なって、−CH2−、−CO−又は−COO−を示す。但し、(i)V1〜V3のうち少なくとも1つは−CO−若しくは−COO−であるか、又は(ii)R5〜R7のうち少なくとも1つは、保護基で保護されていてもよいヒドロキシル基、保護基で保護されていてもよいヒドロキシアルキル基、又は保護基で保護されていてもよいカルボキシル基である。R8〜R12は、同一又は異なって、水素原子、アルキル基、保護基で保護されていてもよいヒドロキシル基、保護基で保護されていてもよいヒドロキシアルキル基、保護基で保護されていてもよいカルボキシル基を示す。R13〜R21は、同一又は異なって、水素原子、アルキル基、保護基で保護されていてもよいヒドロキシル基、保護基で保護されていてもよいヒドロキシアルキル基、保護基で保護されていてもよいカルボキシル基を示す。R22〜R30は、同一又は異なって、水素原子、アルキル基、保護基で保護されていてもよいヒドロキシル基、保護基で保護されていてもよいヒドロキシアルキル基、保護基で保護されていてもよいカルボキシル基を示す)から選択された少なくとも1種のモノマーであることを特徴とする前記記載のフォトレジスト用高分子化合物の製造方法を提供する。 本発明はまた、モノマーAと、モノマーBとを少なくとも含むモノマーおよび重合開始剤を溶媒に溶解して、重合温度に昇温された溶媒中に滴下しながら重合させた後、重合液を貧溶媒に添加して高分子化合物の沈殿を生じさせることを特徴とする前記記載のフォトレジスト用高分子化合物の製造方法を提供する。 本発明はさらに、重合液を貧溶媒に添加して高分子化合物の沈殿を生じさせる時に使用する貧溶媒が炭化水素系溶媒と極性溶媒の混合物あり、しかも貧溶媒の金属含有量が1ppb以下であることを特徴とする前記記載のフォトレジスト用高分子化合物の製造方法を提供する。 本発明はさらにまた、上記の製造方法により製造された高分子化合物と光酸発生剤を少なくとも含むフォトレジスト用樹脂組成物を提供する。 また本発明は、上記のフォトレジスト用樹脂組成物を基板上に塗布し、波長193nmの光により露光することを特徴とする半導体の製造方法を提供する。 なお、本明細書では、上記の発明のほか、酸により脱離してアルカリ可溶となる基を有し、しかも金属含有量50ppb以下のモノマーAと、極性基含有脂環式骨格を有し、しかも金属含有量50ppb以下のモノマーBとを少なくとも含むモノマーおよび重合開始剤を溶媒に溶解して、重合温度に昇温された溶媒中に滴下しながら重合させることを特徴とするフォトレジスト用高分子化合物の製造方法、酸により脱離してアルカリ可溶となる基を有し、しかも金属含有量50ppb以下のモノマーAと、極性基含有脂環式骨格を有し、しかも金属含有量50ppb以下のモノマーBとを少なくとも含むモノマーおよび重合開始剤を溶媒に溶解して、重合温度に昇温された溶媒中に滴下しながら重合させて製造された高分子化合物と光酸発生剤を少なくとも含むフォトレジスト用樹脂組成物、及び酸により脱離してアルカリ可溶となる基を有し、しかも金属含有量50ppb以下のモノマーAと、極性基含有脂環式骨格を有し、しかも金属含有量50ppb以下のモノマーBとを少なくとも含むモノマーおよび重合開始剤を溶媒に溶解して、重合温度に昇温された溶媒中に滴下しながら重合させて製造された高分子化合物と光酸発生剤を少なくとも含むフォトレジスト用樹脂組成物を基板上に塗布し、波長193nmの光により露光することを特徴とする半導体の製造方法についても説明する。 なお、本明細書では、「アクリル」と「メタクリル」とを「(メタ)アクリル」、「アクリロイル」と「メタクリロイル」とを「(メタ)アクリロイル」等と総称する場合がある。また、ヒドロキシル基、カルボキシル基等の保護基としては、有機合成の分野で慣用のものを使用できる。 ArFエキシマ・レーザー使用による半導体の製造において、金属含有量の低いモノマー等を重合に使用することにより、重合後の処理が簡素でしかも半導体に対して電気特性の良い高分子化合物及びそれを含むレジスト樹脂が提供可能となった。 本発明のフォトレジスト高分子化合物は酸によりその一部が脱離してアルカリ可溶性となる基を有し、しかも金属含有量50ppb以下のモノマーAと、極性基含有脂環式骨格を有し、しかも金属含有量50ppb以下のモノマーBを重合させることで製造される。 モノマーAとしては、重合することにより、その繰返し単位は露光によって光酸発生剤から発生する酸の作用により一部分が脱離してアルカリ現像液に対して可溶性を示すもの(酸脱離性基を有するモノマー)であれば特に限定されず、例えば、炭素数6〜20の脂環式炭化水素基を有し、且つ酸の作用により脱離可能な基を有している(メタ)アクリル酸などが挙げられる。「炭素数6〜20の脂環式炭化水素基を含有し且つ酸の作用により脱離可能な基を有している(メタ)アクリル酸エステル」には、炭素数6〜20の脂環式炭化水素基を有すると共に、(メタ)アクリル酸エステルのエステル結合を構成する酸素原子との結合部位に第3級炭素原子を有する(メタ)アクリル酸エステルが含まれる。前記脂環式炭化水素基は、(メタ)アクリル酸エステルのエステル結合を構成する酸素原子と直接結合していてもよく、アルキレン基等の連結基を介して結合していてもよい。前記炭素数6〜20の脂環式炭化水素基は単環式炭化水素基であってもよく、多環式(橋かけ環式)炭化水素基であってもよい。このような(メタ)アクリル酸エステルの代表的な例として、前記式(1a)、(1b)で表されるモノマーが例示される。 また、「炭素数6〜20の脂環式炭化水素基を含有し且つ酸の作用により脱離可能な基を有している(メタ)アクリル酸エステル」には、炭素数6〜20の脂環式炭化水素基を有すると共に、該脂環式炭化水素基に−COORa基(Raは置換基を有していてもよい第3級炭化水素基、テトラヒドロフラニル基、テトラヒドロピラニル基、又はオキセパニル基を示す)が直接又は連結基を介して結合している(メタ)アクリル酸エステルも含まれる。−COORa基のRaにおける第3級炭化水素基としては、例えば、t−ブチル、t−アミル、2−メチル−2−アダマンチル、(1−メチル−1−アダマンチル)エチル基などが挙げられる。この第3級炭化水素基が有していてもよい置換基として、例えば、ハロゲン原子、アルキル基(例えば、C1-4アルキル基など)、保護基で保護されていてもよいヒドロキシル基、オキソ基、保護基で保護されていてもよいカルボキシル基などが挙げられる。また、Raにおけるテトラヒドロフラニル基には2−テトラヒドロフラニル基が、テトラヒドロピラニル基には2−テトラヒドロピラニル基が、オキセパニル基には2−オキセパニル基が含まれる。前記連結基としては、アルキレン基(例えば、炭素数1〜6の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基等)などが挙げられる。前記脂環式炭化水素基は、(メタ)アクリル酸エステルのエステル結合を構成する酸素原子と直接結合していてもよく、アルキレン基等の連結基を介して結合していてもよい。前記炭素数6〜20の脂環式炭化水素基は単環式炭化水素基であってもよく、多環式(橋かけ環式)炭化水素基であってもよい。このような(メタ)アクリル酸エステルの代表的な例として、前記式(1c)で表されるモノマーが例示される。 また、酸によりその一部が脱離してアルカリ可溶性となるモノマーAとして、エステル結合を構成する酸素原子がラクトン環のβ位に結合し且つラクトン環のα位に少なくとも1つの水素原子を有する、ラクトン環を含む(メタ)アクリル酸エステルなどを用いることも可能である。前記モノマーAは1種のみであってもよく、2種以上の組み合わせであってもよい。 モノマーAとしては、前記式(1a)〜(1c)から選択された少なくとも1種のモノマーであるのが好ましい。式(1a)〜(1c)中、環Zにおける炭素数6〜20の脂環式炭化水素環は単環であっても、縮合環や橋かけ環等の多環であってもよい。代表的な脂環式炭化水素環として、例えば、シクロヘキサン環、シクロオクタン環、シクロデカン環、アダマンタン環、ノルボルナン環、ノルボルネン環、ボルナン環、イソボルナン環、パーヒドロインデン環、デカリン環、パーヒドロフルオレン環(トリシクロ[7.4.0.03,8]トリデカン環)、パーヒドロアントラセン環、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン環、トリシクロ[4.2.2.12,5]ウンデカン環、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン環などが挙げられる。脂環式炭化水素環には、メチル基等のアルキル基(例えば、C1-4アルキル基など)、塩素原子等のハロゲン原子、保護基で保護されていてもよいヒドロキシル基、オキソ基、保護基で保護されていてもよいカルボキシル基などの置換基を有していてもよい。環Zは例えばアダマンタン環等の多環の脂環式炭化水素環(橋かけ環式炭化水素環)であるのが好ましい。 式(1a)〜(1c)中のR、並びに式(1a)、(1b)中のR1〜R3における炭素数1〜6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、ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、ヘキシル基などの直鎖状又は分岐鎖状の炭素1〜6のアルキル基が挙げられる。Rとしては、水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基が好ましく、特に水素原子又はメチル基が好ましい。式(1c)中、R4における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、ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、ヘキシル、オクチル、デシル、ドデシル基などの直鎖状又は分岐鎖状の炭素1〜20程度のアルキル基が挙げられる。R4における保護基で保護されていてもよいヒドロキシル基としては、例えば、ヒドロキシル基、置換オキシ基(例えば、メトキシ、エトキシ、プロポキシ基等のC1-4アルコキシ基など)などが挙げられる。保護基で保護されていてもよいヒドロキシアルキル基としては、前記保護基で保護されていてもよいヒドロキシル基が炭素数1〜6のアルキレン基を介して結合している基などが挙げられる。保護基で保護されていてもよいカルボキシル基としては、−COORb基などが挙げられる。前記Rbは水素原子又はアルキル基を示し、アルキル基としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、ヘキシル基などの直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1〜6のアルキル基などが挙げられる。R4において、−COORa基のRaは前記と同様である。 前記極性基を有する脂環式骨格を含むモノマーBには、(1)ラクトン環を含有する炭素数6〜20の脂環式炭化水素基[ラクトン環と単環又は多環(橋かけ環)の脂環式炭素環とが縮合した構造を有する基等]がエステル結合を構成する酸素原子に結合している(メタ)アクリル酸エステルB1が含まれる。このようなモノマーB1の代表的な例として、前記式(2a)のうちV1〜V3の少なくとも1つが−COO−であるモノマー、及び(2b)、(2c)、(2d)、(2e)で表されるモノマーが例示される。 また、極性基を有する脂環式骨格を含むモノマーBには、(2)ヒドロキシル基、カルボキシル基、オキソ基などの極性基を有する炭素数6〜20の脂環式炭化水素基(特に、橋かけ環式炭化水素基)がエステル結合を構成する酸素原子に結合している(メタ)アクリル酸エステルB2も含まれる。このようなモノマーB2の代表的な例として、前記式(2a)のうちV1〜V3の少なくとも1つが−CO−であるか、又はR5〜R7のうち少なくとも1つが、保護基で保護されていてもよいヒドロキシル基、保護基で保護されていてもよいヒドロキシアルキル基、又は保護基で保護されていてもよいカルボキシル基である単位が例示される。 モノマーBは、極性基によりシリコンウエハーなどの基板に対する密着性を付与すると共に、脂環式骨格によりドライエッチング耐性を付与する。モノマーBは1種のみであってもよく、2種以上の組み合わせであってもよい。モノマーBとしては、前記式(2a)〜(2e)から選択された少なくとも1種のモノマーであるのが好ましい。また、モノマーBとしてモノマーB1とモノマーB2とを組み合わせると、基板密着性、ドライエッチング耐性、レジスト溶剤に対する溶解性等の特性をバランスよく具備するだけでなく、重合時における均質反応性にも優れる(分子量や分子構造において均一性の高いポリマーが生成する)という大きな利点が得られる。 式(2a)〜(2e)中のRは前記(1a)〜(1c)中のRと同様である。式(2a)〜(2e)中、R5〜R30におけるアルキル基としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、ヘキシル、オクチル、デシル、ドデシル基などの直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1〜13のアルキル基等が挙げられる。これらの中でも、炭素数1〜4のアルキル基が好ましい。保護基で保護されていてもよいヒドロキシル基としては、例えば、ヒドロキシル基、置換オキシ基(例えば、メトキシ、エトキシ、プロポキシ基等のC1-4アルコキシ基など)などが挙げられる。保護基で保護されていてもよいヒドロキシアルキル基としては、前記保護基で保護されていてもよいヒドロキシル基が炭素数1〜6のアルキレン基を介して結合している基などが挙げられる。保護基で保護されていてもよいカルボキシル基としては、−COORb基などが挙げられる。Rbは前記と同様である。 本発明のフォトレジスト用高分子化合物は、アルカリ可溶性(酸脱離性)、基板密着性、ドライエッチング耐性、レジスト溶剤への溶解性などの特性を損なわない範囲で、モノマーA及びB以外のモノマーを含んでいてもよい。このようなモノマーとしては、モノマーA及びモノマーBと共重合可能なモノマーであって、且つレジスト特性を損なわないようなものであれば特に限定されない。例えば、(メタ)アクリル酸又はその誘導体、マレイン酸又はその誘導体、フマル酸又はその誘導体、環状オレフィン類などが挙げられる。前記(メタ)アクリル酸又はその誘導体としては、例えば、α−(メタ)アクリロイルオキシ−γ−ブチロラクトン、α−(メタ)アクリロイルオキシ−α−メチル−γ−ブチロラクトン、α−(メタ)アクリロイルオキシ−γ,γ−ジメチル−γ−ブチロラクトン等の、ラクトン環(γ−ブチロラクトン環、δ−バレロラクトン環など)を有する(メタ)アクリル酸エステルなどが挙げられる。このラクトン環を有する(メタ)アクリル酸エステルは、ポリマーに基板密着性を付与しうる。 本発明のフォトレジスト用高分子化合物における前記モノマーAに対応する繰返し単位の含有量は、例えば5〜90モル%、好ましくは10〜80モル%、さらに好ましくは20〜70モル%である。モノマーAに対応する繰り返し単位の含有量が5モル%未満の場合には、アルカリ現像に際し、レジスト膜の溶解性が不十分となり、解像度が低下し、微細なパターンを精度よく形成することが困難となる。また、モノマーAに対応する繰り返し単位の含有量が90モル%を超える場合には、基板密着性やドライエッチング耐性が低下し、現像によりパターンが剥がれて残らないという問題が起こりやすい。 本発明のフォトレジスト用高分子化合物における前記モノマーBに対応する繰返し単位の含有量は、例えば10〜95モル%、好ましくは20〜90モル%、さらに好ましくは30〜80モル%である。モノマーBに対応する繰り返し単位の含有量が10モル%未満の場合には基板密着性やドライエッチング耐性が低下しやすくなり、95モル%を超えるとアルカリ可溶性単位の導入量が少なくなることから、アルカリ現像に際し、レジスト膜の溶解性が不十分になりやすい。モノマーBとしてモノマーB1とモノマーB2とを組み合わせる場合、それぞれのモノマー(モノマーB1/モノマーB2)に対応する繰り返し単位の割合は特に限定されないが、一般には前者/後者(モル比)=5/95〜95/5、好ましくは10/90〜90/10、さらに好ましくは30/70〜70/30程度である。 本発明のフォトレジスト用高分子化合物の特徴として、重量平均分子量(Mw)が3000〜15000の範囲である。重量平均分子量が3000未満ではレジスト膜を形成する際に所望の塗膜強度が得られない。重量平均分子量が15000を超えるとフォトレジスト用樹脂組成物を調製する際に溶液粘度が高くなり、作業性が低下すると共に、均質で良好な塗膜が得られない。重量平均分子量は、好ましくは4000〜14000であり、さらに好ましくは5000〜13000程度である。本発明のフォトレジスト用高分子化合物の分子量分布(Mw/Mn)は、例えば1.1〜3.5、好ましくは1.5〜3.0程度である。なお、前記Mnは数平均分子量を示し、Mn、Mwともにポリスチレン換算の値である。 本発明のフォトレジスト用高分子化合物を製造するためには、重合した後の操作を簡素化し、さらに高品質の高分子化合物を得るには、金属含有量の低いモノマーを使用することが重要である。モノマーAは金属含有量が50ppb以下であり、好ましくは40ppb以下、特に好ましくは30ppb以下程度である。モノマーBについても金属含有量は50ppb以下であり、好ましくは40ppb以下、特に好ましくは30ppb以下程度である。いずれのモノマーも金属含有量が50ppbより多いモノマーを使用すると、得られるポリマーの金属含有量が増加し、半導体の電気特性を悪化させる要因となる。また、金属含有量の多い高分子化合物の溶液を金属除去手段により、金属を除いたものは、リソグラフィの過程において、鮮明な微細パターンが得られないという問題を発生させる。モノマーA及びモノマーB以外に、フォトレジストとしての機能を追加するために加えられるモノマーにおいても、金属含有量はモノマーAまたはBの含有する金属量に比較して、同等または、それ以下であることが好ましい。 本発明のフォトレジスト用高分子化合物の製造に使用されるモノマーA及びモノマーBは金属含有量が少ないことが重要であるが、モノマー製造過程では中和剤又は脱塩化水素剤等で金属化合物を使用することが多く、通常の製造では100ppb以上のモノマーしか得られていない。金属含有量の少ないモノマーを得るにはモノマー製造工程で超純水により洗浄することが好ましい。洗浄に使用する超純水の金属含有量は5ppb以下、好ましくは3ppb以下、特に好ましくは1ppb以下程度である。超純水で洗浄する工程は、中和剤等の金属化合物を水洗(通常の水)した後に、実施されることがこのましい。また、重合に使用されるモノマーを溶解した後に、超純水で洗浄し、有機層をそのまま、又は蒸留等による脱水工程を経て、重合に使用されることも可能である。 本発明のフォトレジスト用高分子化合物は、例えば、酸によりその一部が脱離してアルカリ可溶性となる基を含むモノマーAと極性基を有する脂環式骨格を含むモノマーBとを少なくとも含むモノマー混合物を含有するモノマー溶液と、重合開始剤を含有する重合開始剤溶液とを、別々の容器から並行して反応容器内に滴下することも可能であり、またモノマーと重合開始剤を混合溶解して滴下することも出来る。モノマー溶液と、重合開始剤溶液とを、別々に仕込む場合は、それぞれの仕込み速度は精度良く制御されることが重要であり、それぞれのバランスが崩れると製造された高分子化合物の分子量及び分子量分布に影響する。またモノマーと重合開始剤を混合溶解して滴下する場合は、滴下用容器で重合開始剤の分解による微量な重合を抑制するために、容器を冷却することも好ましい。 本発明の製造方法における重合温度は、60〜130℃の温度範囲から選択できる。重合温度に関して重要なことは、設定された温度で変動幅の少ない重合過程が必要である。重合つまりモノマーと重合開始剤の溶液の滴下時間及び滴下後の熟成時間で、その全時間に対して90%以上が、±1.0℃以下で温度制御されることが特に好ましい。重合温度が±1.0℃よりバラツキが大きくなると生成する高分子化合物の組成変動によるものか、溶媒への溶解性の悪い高分子化合物が発生し、フォトレジスト溶液にした後に濾過と言う煩雑な工程が必要となる。 重合溶媒としては、例えば、グリコール系溶媒、エステル系溶媒、ケトン系溶媒、エーテル系溶媒、アミド系溶媒、スルホキシド系溶媒、1価アルコール系溶媒、炭化水素系溶媒、これらの混合溶媒などが挙げられる。グリコール系溶媒には、例えば、プロピ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メチルエーテルアセテートなどのプロピレングリコール系溶媒;エチ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アセテート、エチ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アセテート、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテートなどのエチレングリコール系溶媒などが含まれる。エステル系溶媒には、乳酸エチルなどの乳酸エステル系溶媒;3−メトキシプロピオン酸メチルなどのプロピオン酸エステル系溶媒;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチルなどの酢酸エステル系溶媒などが挙げられる。ケトン系溶媒には、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルアミルケトン、シクロヘキサノンなどが含まれる。エーテル系溶媒には、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどが含まれる。アミド系溶媒には、N,N−ジメチルホルムアミドなどが含まれる。スルホキシド系溶媒には、ジメチルスルホキシドなどが含まれる。1価アルコール系溶媒には、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどが含まれる。炭化水素系溶媒には、トルエン、キシレン、ヘキサン、シクロヘキサンなどが含まれる。 好ましい重合溶媒には、プロピ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メチルエーテルアセテートなどのグリコール系溶媒、乳酸エチルなどのエステル系溶媒、メチルイソブチルケトン、メチルアミルケトンなどのケトン系溶媒及びこれらの混合溶媒が含まれる。特に、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート単独溶媒、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとプロピレングリコールモノメチルエーテルとの混合溶媒、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートと乳酸エチルとの混合溶媒などの、少なくともプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを含む溶媒が好ましい。 重合開始剤として公知の重合開始剤を使用できる。但し、金属含有量が低いものが好ましい。重合開始剤に含まれる金属含量として、好ましくは200ppb以下、特に好ましくは150ppb以下、更に好ましい金属含有量としては100ppb程度である。 滴下重合において、予め仕込まれる溶媒の量と滴下する溶液(単量体溶液、重合開始剤溶液)の総量との比率は、生産性や経済性、作業性、操作性等を考慮しつつ、樹脂の品質を損なわない範囲で適宜設定できるが、一般には、前者/後者(重量比)=5/95〜90/10、好ましくは10/90〜70/30、さらに好ましくは20/80〜60/40の範囲である。使用する重合溶媒の総量(予め仕込まれる溶媒又は溶液中の溶媒の量+滴下する溶液中の溶媒の量)は、作業性、操作性、反応効率、生成するポリマーの溶解性等を考慮して適宜選択できるが、単量体の総量100重量部に対して、一般には100〜2000重量部、好ましくは200〜1000重量部、さらに好ましくは300〜700重量部程度である。 モノマー溶液及び重合開始剤溶液の全滴下時間は、重合温度及びモノマーの種類等によって異なるが、一般には1〜10時間、好ましくは3〜8時間程度である。重合温度はモノマー溶液又は重合開始剤溶液の滴下操作の前半(全滴下時間の1/2まで)において特に制御しにくく、温度の振れ幅が大きくなりやすい。従って、モノマー溶液又は重合開始剤溶液の滴下操作における前半の滴下時間の95%以上の間、重合温度を設定温度に対して±5℃以内(好ましくは±3℃以内)に制御するのが特に好ましい。なお、滴下終了後、適宜な時間(例えば0.1〜10時間、好ましくは1〜6時間程度)、適宜な温度(例えば60〜130℃)下で熟成して重合を完結させてもよい。 本発明の高分子化合物の製造に使用されるモノマーは酸により脱離してアルカリ可溶となる基を有するモノマーAは前記式(1a)〜(1c)で表される。また、極性基含有脂環式骨格を有するモノマーBは前記式(2a)〜(2e)により表される。 [式(1a)で表されるモノマー] 式(1a)で表される化合物の代表的な例として下記化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。[1-1]2−(メタ)アクリロイルオキシ−2−メチルアダマンタン(R=H又はCH3、R1=CH3、Z=アダマンタン環)[1-2]1−ヒドロキシ−2−(メタ)アクリロイルオキシ−2−メチルアダマンタン(R=H又はCH3、R1=CH3、Z=1位にヒドロキシル基を有するアダマンタン環)[1-3]5−ヒドロキシ−2−(メタ)アクリロイルオキシ−2−メチルアダマンタン(R=H又はCH3、R1=CH3、Z=5位にヒドロキシル基を有するアダマンタン環)[1-4]1,3−ジヒドロキシ−2−(メタ)アクリロイルオキシ−2−メチルアダマンタン(R=H又はCH3、R1=CH3、Z=1位と3位にヒドロキシル基を有するアダマンタン環)[1-5]1,5−ジヒドロキシ−2−(メタ)アクリロイルオキシ−2−メチルアダマンタン(R=H又はCH3、R1=CH3、Z=1位と5位にヒドロキシル基を有するアダマンタン環)[1-6]1,3−ジヒドロキシ−6−(メタ)アクリロイルオキシ−6−メチルアダマンタン(R=H又はCH3、R1=CH3、Z=1位と3位にヒドロキシル基を有するアダマンタン環)[1-7]2−(メタ)アクリロイルオキシ−2−エチルアダマンタン(R=H又はCH3、R1=CH2CH3、Z=アダマンタン環)[1-8]1−ヒドロキシ−2−(メタ)アクリロイルオキシ−2−エチルアダマンタン(R=H又はCH3、R1=CH2CH3、Z=1位にヒドロキシル基を有するアダマンタン環)[1-9]5−ヒドロキシ−2−(メタ)アクリロイルオキシ−2−エチルアダマンタン(R=H又はCH3、R1=CH2CH3、Z=5位にヒドロキシル基を有するアダマンタン環)[1-10]1,3−ジヒドロキシ−2−(メタ)アクリロイルオキシ−2−エチルアダマンタン(R=H又はCH3、R1=CH2CH3、Z=1位と3位にヒドロキシル基を有するアダマンタン環)[1-11]1,5−ジヒドロキシ−2−(メタ)アクリロイルオキシ−2−エチルアダマンタン(R=H又はCH3、R1=CH2CH3、Z=1位と5位にヒドロキシル基を有するアダマンタン環)[1-12]1,3−ジヒドロキシ−6−(メタ)アクリロイルオキシ−6−エチルアダマンタン(R=H又はCH3、R1=CH2CH3、Z=1位と3位にヒドロキシル基を有するアダマンタン環) 前記式(1a)で表される化合物は、例えば、対応する環式アルコールと(メタ)アクリル酸又はその反応性誘導体とを、酸触媒やエステル交換触媒を用いた慣用のエステル化法に従って反応させることにより得ることができる。 式(1b)で表される化合物の代表的な例として下記化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。[1-13]1−(1−(メタ)アクリロイルオキシ−1−メチルエチル)アダマンタン(R=H又はCH3、R2=R3=CH3、Z=アダマンタン環)[1-14]1−ヒドロキシ−3−(1−(メタ)アクリロイルオキシ−1−メチルエチル)アダマンタン(R=H又はCH3、R2=R3=CH3、Z=1位にヒドロキシル基を有するアダマンタン環)[1-15]1−(1−エチル−1−(メタ)アクリロイルオキシプロピル)アダマンタン(R=H又はCH3、R2=R3=CH2CH3、Z=アダマンタン環)[1-16]1−ヒドロキシ−3−(1−エチル−1−(メタ)アクリロイルオキシプロピル)アダマンタン(R=H又はCH3、R2=R3=CH2CH3、Z=1位にヒドロキシル基を有するアダマンタン環)[1-17]1−(1−(メタ)アクリロイルオキシ−1−メチルプロピル)アダマンタン(R=H又はCH3、R2=CH3、R3=CH2CH3、Z=アダマンタン環)[1-18]1−ヒドロキシ−3−(1−(メタ)アクリロイルオキシ−1−メチルプロピル)アダマンタン(R=H又はCH3、R2=CH3、R3=CH2CH3、Z=1位にヒドロキシル基を有するアダマンタン環)[1-19]1−(1−(メタ)アクリロイルオキシ−1,2−ジメチルプロピル)アダマンタン(R=H又はCH3、R2=CH3、R3=CH(CH3)2、Z=アダマンタン環)[1-20]1−ヒドロキシ−3−(1−(メタ)アクリロイルオキシ−1,2−ジメチルプロピル)アダマンタン(R=H又はCH3、R2=CH3、R3=CH(CH3)2、Z=1位にヒドロキシル基を有するアダマンタン環)[1-21]1,3−ジヒドロキシ−5−(1−(メタ)アクリロイルオキシ−1−メチルエチル)アダマンタン(R=H又はCH3、R2=R3=CH3、Z=1位と3位にヒドロキシル基を有するアダマンタン環)[1-22]1−(1−エチル−1−(メタ)アクリロイルオキシプロピル)−3,5−ジヒドロキシアダマンタン(R=H又はCH3、R2=R3=CH2CH3、Z=3位と5位にヒドロキシル基を有するアダマンタン環)[1-23]1,3−ジヒドロキシ−5−(1−(メタ)アクリロイルオキシ−1−メチルプロピル)アダマンタン(R=H又はCH3、R2=CH3、R3=CH2CH3、Z=1位と3位にヒドロキシル基を有するアダマンタン環)[1-24]1,3−ジヒドロキシ−5−(1−(メタ)アクリロイルオキシ−1,2−ジメチルプロピル)アダマンタン(R=H又はCH3、R2=CH3、R3=CH(CH3)2、Z=1位と3位にヒドロキシル基を有するアダマンタン環) 前記式(1b)で表される化合物は、例えば、対応する1位に脂環式基を有するメタノール誘導体と(メタ)アクリル酸又はその反応性誘導体とを、酸触媒やエステル交換触媒を用いた慣用のエステル化法に従って反応させることにより得ることができる。 式(1c)で表される化合物の代表的な例として下記化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。[1-25]1−t−ブトキシカルボニル−3−(メタ)アクリロイルオキシアダマンタン(R=H又はCH3、R4=t−ブトキシカルボニル基、n=1、Z=アダマンタン環)[1-26]1,3−ビス(t−ブトキシカルボニル)−5−(メタ)アクリロイルオキシアダマンタン[R=H又はCH3、R4=t−ブトキシカルボニル基、n=2、Z=アダマンタン環][1-27]1−t−ブトキシカルボニル−3−ヒドロキシ−5−(メタ)アクリロイルオキシアダマンタン(R=H又はCH3、R4=OH,t−ブトキシカルボニル基、n=2、Z=アダマンタン環)[1-28]1−(2−テトラヒドロピラニルオキシカルボニル)−3−(メタ)アクリロイルオキシアダマンタン(R=H又はCH3、R4=2−テトラヒドロピラニルオキシカルボニル基、n=1、Z=アダマンタン環)[1-29]1,3−ビス(2−テトラヒドロピラニルオキシカルボニル)−5−(メタ)アクリロイルオキシアダマンタン(R=H又はCH3、R4=2−テトラヒドロピラニルオキシカルボニル基、n=2、Z=アダマンタン環)[1-30]1−ヒドロキシ−3−(2−テトラヒドロピラニルオキシカルボニル)−5−(メタ)アクリロイルオキシアダマンタン(R=H又はCH3、R4=OH,2−テトラヒドロピラニルオキシカルボニル基、n=2、Z=アダマンタン環) 上記式(1c)で表される化合物は、例えば、対応する環式アルコールと(メタ)アクリル酸又はその反応性誘導体とを、酸触媒やエステル交換触媒を用いた慣用のエステル化法に従って反応させることにより得ることができる。 [式(2a)〜(2e)で表されるモノマー] 式(2a)で表される化合物の代表的な例として下記化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。[2-1]1−(メタ)アクリロイルオキシ−4−オキサトリシクロ[4.3.1.13,8]ウンデカン−5−オン(R=H又はCH3、R5=R6=R7=H、V2=−CO−O−(左側がR6の結合している炭素原子側)、V1=V3=−CH2−)[2-2]1−(メタ)アクリロイルオキシ−4,7−ジオキサトリシクロ[4.4.1.13,9]ドデカン−5,8−ジオン(R=H又はCH3、R5=R6=R7=H、V1=−CO−O−(左側がR5の結合している炭素原子側)、V2=−CO−O−(左側がR6の結合している炭素原子側)、V3=−CH2−)[2-3]1−(メタ)アクリロイルオキシ−4,8−ジオキサトリシクロ[4.4.1.13,9]ドデカン−5,7−ジオン(R=H又はCH3、R5=R6=R7=H、V1=−O−CO−(左側がR5の結合している炭素原子側)、V2=−CO−O−(左側がR6の結合している炭素原子側)、V3=−CH2−)[2-4]1−(メタ)アクリロイルオキシ−5,7−ジオキサトリシクロ[4.4.1.13,9]ドデカン−4,8−ジオン(R=H又はCH3、R5=R6=R7=H、V1=−CO−O−(左側がR5の結合している炭素原子側)、V2=−O−CO−(左側がR6の結合している炭素原子側)、V3=−CH2−)[2-5]1−(メタ)アクリロイルオキシ−3−ヒドロキシアダマンタン(R=H又はCH3、R5=OH、R6=R7=H、V1=V2=V3=−CH2−)[2-6]1−(メタ)アクリロイルオキシ−3,5−ジヒドロキシアダマンタン(R=H又はCH3、R5=R6=OH、R7=H、V1=V2=V3=−CH2−)[2-7]1−(メタ)アクリロイルオキシ−3,5,7−トリヒドロキシアダマンタン(R=H又はCH3、R5=R6=R7=OH、V1=V2=V3=−CH2−)[2-8]1−(メタ)アクリロイルオキシ−3−ヒドロキシ−5,7−ジメチルアダマンタン(R=H又はCH3、R5=OH、R6=R7=CH3、V1=V2=V3=−CH2−)[2-9]1−(メタ)アクリロイルオキシ−3−カルボキシアダマンタン(R=H又はCH3、R5=COOH、R6=R7=H、V1=V2=V3=−CH2−) 上記式(2a)で表される化合物は、対応する環式アルコール誘導体と(メタ)アクリル酸又はその反応性誘導体とを、酸触媒やエステル交換触媒を用いた慣用のエステル化法に従って反応させることにより得ることができる。 式(2b)で表される化合物の代表的な例として下記化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。[2-10]5−(メタ)アクリロイルオキシ−3−オキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−2−オン(=5−(メタ)アクリロイルオキシ−2,6−ノルボルナンカルボラクトン)(R=H又はCH3、R8=R9=R10=R11=R12=H)[2-11]5−(メタ)アクリロイルオキシ−5−メチル−3−オキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−2−オン(R=H又はCH3、R8=CH3、R9=R10=R11=R12=H)[2-12]5−(メタ)アクリロイルオキシ−1−メチル−3−オキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−2−オン(R=H又はCH3、R9=CH3、R8=R10=R11=R12=H)[2-13]5−(メタ)アクリロイルオキシ−9−メチル−3−オキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−2−オン(R=H又はCH3、R10=CH3、R8=R9=R11=R12=H)[2-14]5−(メタ)アクリロイルオキシ−9−カルボキシ−3−オキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−2−オン(R=H又はCH3、R8=R9=R11=R12=H、R10=COOH)[2-15]5−(メタ)アクリロイルオキシ−9−メトキシカルボニル−3−オキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−2−オン(R=H又はCH3、R8=R9=R11=R12=H、R10=メトキシカルボニル基)[2-16]5−(メタ)アクリロイルオキシ−9−エトキシカルボニル−3−オキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−2−オン(R=H又はCH3、R8=R9=R11=R12=H、R10=エトキシカルボニル基)[2-17]5−(メタ)アクリロイルオキシ−9−t−ブトキシカルボニル−3−オキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−2−オン(R=H又はCH3、R8=R9=R11=R12=H、R10=t−ブトキシカルボニル基) 上記式(2b)で表される化合物は、対応する環式アルコール誘導体と(メタ)アクリル酸又はその反応性誘導体とを、酸触媒やエステル交換触媒を用いた慣用のエステル化法に従って、反応させることにより得ることができる。なお、その際に原料として用いる環式アルコール誘導体は、例えば、対応する5−ノルボルネン−2−カルボン酸誘導体又はそのエステルを過酸(過酢酸、m−クロロ過安息香酸など)又は過酸化物(過酸化水素、過酸化水素+酸化タングステンやタングステン酸などの金属化合物)と反応(エポキシ化及び環化反応)させることにより得ることができる。 式(2c)で表される化合物の代表的な例として下記化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。[2-18]8−(メタ)アクリロイルオキシ−4−オキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−5−オン(R=H又はCH3)[2-19]9−(メタ)アクリロイルオキシ−4−オキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−5−オン(R=H又はCH3) 上記式(2c)で表される化合物は、対応する環式アルコール誘導体と(メタ)アクリル酸又はその反応性誘導体とを、酸触媒やエステル交換触媒を用いた慣用のエステル化法に従って反応させることにより得ることができる。 式(2d)で表される化合物の代表的な例として下記化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。[2-20]4−(メタ)アクリロイルオキシ−6−オキサビシクロ[3.2.1]オクタン−7−オン(R=H又はCH3、R13=R14=R15=R16=R17=R18=R19=R20=R21=H)[2-21]4−(メタ)アクリロイルオキシ−4−メチル−6−オキサビシクロ[3.2.1]オクタン−7−オン(R=H又はCH3、R14=R15=R16=R17=R18=R19=R20=R21=H、R13=CH3)[2-22]4−(メタ)アクリロイルオキシ−5−メチル−6−オキサビシクロ[3.2.1]オクタン−7−オン(R=H又はCH3、R13=R15=R16=R17=R18=R19=R20=R21=H、R14=CH3)[2-23]4−(メタ)アクリロイルオキシ−4,5−ジメチル−6−オキサビシクロ[3.2.1]オクタン−7−オン(R=H又はCH3、R15=R16=R17=R18=R19=R20=R21=H、R13=R14=CH3) 式(2e)で表される化合物の代表的な例として下記化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。[2-24]6−(メタ)アクリロイルオキシ−2−オキサビシクロ[2.2.2]オクタン−3−オン(R=H又はCH3、R22=R23=R24=R25=R26=R27=R28=R29=R30=H)[2-25]6−(メタ)アクリロイルオキシ−6−メチル−2−オキサビシクロ[2.2.2]オクタン−3−オン(R=H又はCH3、R22=R24=R25=R26=R27=R28=R29=R30=H、R23=CH3)[2-26]6−(メタ)アクリロイルオキシ−1−メチル−2−オキサビシクロ[2.2.2]オクタン−3−オン(R=H又はCH3、R23=R24=R25=R26=R27=R28=R29=R30=H、R22=CH3)[2-27]6−(メタ)アクリロイルオキシ−1,6−ジメチル−2−オキサビシクロ[2.2.2]オクタン−3−オン(R=H又はCH3、R24=R25=R26=R27=R28=R29=R30=H、R22=R23=CH3) 上記式(2d)及び(2e)で表される化合物は、対応する環式アルコール誘導体と(メタ)アクリル酸又はその反応性誘導体とを、酸触媒やエステル交換触媒を用いた慣用のエステル化法に従って反応させることにより得ることができる。 重合により得られたポリマーは沈殿又は再沈殿により単離できる。例えば、重合溶液(ポリマードープ)を溶媒(沈殿溶媒)中に添加してポリマーを沈殿させるか、又は該ポリマーを再度適当な溶媒に溶解させ、この溶液を溶媒(再沈殿溶媒)中に添加して再沈殿させることにより目的のポリマーを得ることができる。沈殿又は再沈殿溶媒は有機溶媒及び水の何れであってもよく、また混合溶媒であってもよい。沈殿又は再沈殿溶媒として用いる有機溶媒として、例えば、炭化水素(ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタンなどの脂肪族炭化水素;シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンなどの脂環式炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素)、ハロゲン化炭化水素(塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素などのハロゲン化脂肪族炭化水素;クロロベンゼン、ジクロロベンゼンなどのハロゲン化芳香族炭化水素など)、ニトロ化合物(ニトロメタン、ニトロエタンなど)、ニトリル(アセトニトリル、ベンゾニトリルなど)、エーテル(ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシエタンなどの鎖状エーテル;テトラヒドロフラン、ジオキサンなどの環状エーテル)、ケトン(アセトン、メチルエチルケトン、ジイソブチルケトンなど)、エステル(酢酸エチル、酢酸ブチルなど)、カーボネート(ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなど)、アルコール(メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、ブタノールなど)、カルボン酸(酢酸など)、これらの溶媒を含む混合溶媒等が挙げられる。 中でも、前記沈殿又は再沈殿溶媒として用いる有機溶媒として、少なくとも炭化水素(特に、ヘキサンやヘプタンなどの脂肪族炭化水素)を含む溶媒が好ましい。このような少なくとも炭化水素を含む溶媒において、炭化水素(例えば、ヘキサンやヘプタンなどの脂肪族炭化水素)と他の溶媒(例えば、酢酸エチルなどのエステル類等)との比率は、例えば前者/後者(体積比;25℃)=10/90〜99/1、好ましくは前者/後者(体積比;25℃)=30/70〜98/2、さらに好ましくは前者/後者(体積比;25℃)=50/50〜97/3程度である。 沈殿又は再沈殿で得られたポリマーは、必要に応じて、リパルプ処理やリンス処理に付される。リパルプ処理後にリンス処理を施してもよい。重合により生成したポリマーを溶媒でリパルプしたり、リンスすることにより、ポリマーに付着している残存モノマーや低分子量オリゴマーなどを効率よく除くことができる。また、ポリマーに対して親和性を有する高沸点溶媒が除去されるためか、後の乾燥工程などにおいてポリマー粒子表面が硬くなったり、ポリマー粒子同士の融着等を防止できる。そのため、ポリマーのレジスト溶剤に対する溶解性が著しく向上し、フォトレジスト用樹脂組成物の調製を簡易に効率よく行うことが可能となる。 リパルプ処理に用いる溶媒(リパルプ用溶媒)やリンス処理に用いる溶媒(リンス用溶媒)としては、沈殿又は再沈殿に用いるポリマーの貧溶媒が好ましい。なかでも炭化水素溶媒が特に好ましい。炭化水素溶媒としては、例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタンなどの脂肪族炭化水素、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンなどの脂環式炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素が挙げられる。これらは2種以上混合して使用してもよい。これらのなかでも、脂肪族炭化水素、特にヘキサン若しくはヘプタン、又はヘキサン若しくはヘプタンを含む混合溶媒が好適である。 リパルプ用溶媒の使用量は、ポリマーに対して、例えば1〜200重量倍、好ましくは5〜100重量倍程度である。一方、リンス溶媒の使用量は、ポリマーに対して、例えば1〜100重量倍、好ましくは2〜20重量倍程度である。リパルプ処理やリンス処理を施す際の温度は、用いる溶媒の種類等によっても異なるが、一般には0〜100℃、好ましくは10〜60℃程度である。リパルプ処理、リンス処理は適当な容器中で行われる。リパルプ処理、リンス処理はそれぞれ複数回行ってもよい。処理済みの液(リパルプ液、リンス液)は、デカンテーション、濾過等により除去される。 沈殿又は再沈殿、又はさらに必要に応じてリパルプ処理、リンス処理を経て得られた湿ポリマーは乾燥処理されることも可能である。乾燥温度は、例えば20〜120℃、好ましくは40〜100℃程度である。乾燥は減圧下、例えば200torr(26.6kPa)以下、特に100torr(13.3kPa)以下で行うのが好ましい。 沈殿又は再沈殿、又はさらに必要に応じてリパルプ処理、リンス処理を経て得られた湿ポリマーは乾燥処理されることも可能であるが、乾燥工程を省略して湿結晶をそのまま溶媒に溶解し、蒸留操作により減圧濃縮後、更に溶媒で濃度調整する方法も、簡略であり好ましいものと言える。湿ポリマーの溶解に使用する溶媒は、レジスト樹脂に使用される溶媒を使用することが好ましい。 湿結晶を溶解後に行なわれる蒸留操作は、加圧、常圧又は減圧のいずれの圧力で実施することは可能である。しかし、熱による分解等を考慮すると減圧蒸留が好ましい。好ましい圧力としては500〜1torr(66.5〜0.133kPa)、特に400〜5torr(53.2〜0.665kPa)が好ましい。圧力が高いと蒸留温度が高くなり、熱分解が懸念され、圧力が低すぎると、蒸発した溶媒の凝縮に要する冷媒の温度が非常に低くなり、経済的ではない。 蒸留は、単蒸留でも蒸留塔を備えた蒸留でも可能である。また、蒸留塔としては、充填塔や棚段塔等が使用できる。 上記方法により、得られる高分子化合物は重量平均分子量が3000〜15000の範囲であり、分子量分布は1.1〜3.5である。重量平均分子量は、単量体組成、重合開始剤の量、重合温度、重合時間等を適宜調整することによりコントロールできる。 本発明のフォトレジスト用樹脂組成物は本発明のフォトレジスト用樹脂と共に光酸発生剤を含んでいる。光酸発生剤としては、露光により効率よく酸を生成する慣用乃至公知の化合物、例えば、ジアゾニウム塩、ヨードニウム塩(例えば、ジフェニルヨードヘキサフルオロホスフェートなど)、スルホニウム塩(例えば、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、トリフェニルスルホニウムメタンスルホネートなど)、スルホン酸エステル[例えば、1−フェニル−1−(4−メチルフェニル)スルホニルオキシ−1−ベンゾイルメタン、1,2,3−トリスルホニルオキシメチルベンゼン、1,3−ジニトロ−2−(4−フェニルスルホニルオキシメチル)ベンゼン、1−フェニル−1−(4−メチルフェニルスルホニルオキシメチル)−1−ヒドロキシ−1−ベンゾイルメタンなど]、オキサチアゾール誘導体、s−トリアジン誘導体、ジスルホン誘導体(ジフェニルジスルホンなど)、イミド化合物、オキシムスルホネート、ジアゾナフトキノン、ベンゾイントシレートなどを使用できる。これらの光酸発生剤は単独で又は2種以上組み合わせて使用できる。 光酸発生剤の使用量は、光照射により生成する酸の強度やポリマー(フォトレジスト用樹脂)における各繰り返し単位の比率などに応じて適宜選択でき、例えば、ポリマー100重量部に対して0.1〜30重量部、好ましくは1〜25重量部、さらに好ましくは2〜20重量部程度の範囲から選択できる。 フォトレジスト用樹脂組成物は、アルカリ可溶性樹脂(例えば、ノボラック樹脂、フェノール樹脂、イミド樹脂、カルボキシル基含有樹脂など)などのアルカリ可溶成分、着色剤(例えば、染料など)、有機溶媒(例えば、炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類、アルコール類、エステル類、アミド類、ケトン類、エーテル類、セロソルブ類、カルビトール類、グリコールエーテルエステル類、これらの混合溶媒など)などを含んでいてもよい。 本発明のフォトレジスト用樹脂組成物は、本発明のフォトレジスト用樹脂を溶媒(フォトレジスト用の溶剤)に溶解させることにより調製できる。より具体的には、本発明のフォトレジスト用樹脂をそのまま、又は必要に応じて適宜な精製処理を施した後、有機溶媒中に入れ、光酸発生剤などとともに撹拌混合することによりフォトレジスト用樹脂組成物を得ることができる。 こうして得られるフォトレジスト用樹脂組成物を基材又は基板上に塗布し、乾燥した後、所定のマスクを介して、塗膜(レジスト膜)に光線を露光して(又は、さらに露光後ベークを行い)潜像パターンを形成し、次いで現像することにより、微細なパターンを高い精度で形成できる。 基材又は基板としては、シリコンウエハ、金属、プラスチック、ガラス、セラミックなどが挙げられる。フォトレジスト用樹脂組成物の塗布は、スピンコータ、ディップコータ、ローラコータなどの慣用の塗布手段を用いて行うことができる。塗膜の厚みは、例えば0.1〜20μm、好ましくは0.3〜2μm程度である。 露光には、種々の波長の光線、例えば、紫外線、X線などが利用でき、半導体レジスト用では、通常、g線、i線、エキシマレーザー(例えば、XeCl、KrF、KrCl、ArF、ArClなど)などが使用される。露光エネルギーは、例えば1〜1000mJ/cm2、好ましくは10〜500mJ/cm2程度である。 光照射により光酸発生剤から酸が生成し、この酸により、例えばフォトレジスト用樹脂の酸の作用によりアルカリ可溶となる繰り返し単位(酸脱離性基を有する繰り返し単位)のカルボキシル基等の保護基(脱離性基)が速やかに脱離して、可溶化に寄与するカルボキシル基等が生成する。そのため、水又はアルカリ現像液による現像により、所定のパターンを精度よく形成できる。 以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。なお、化合物番号(モノマー番号)の後ろに「アクリレート」とあるのは、明細書中に記載の化合物番号に相当する2つの化合物のうちアクリロイルオキシ基を有する化合物を示し、「メタクリレート」とあるのは、前記2つの化合物のうちメタクリロイルオキシ基を有する化合物を示す。重量平均分子量(Mw)、分子量分布(Mw/Mn)、分子量40000を超えるポリマーの含有率は、検出器として屈折率計(RI)を用い、溶離液としてテトラヒドロフラン(THF)を用いたGPC測定により、標準ポリスチレン換算で求めた。GPC測定は昭和電工(株)製カラム「Shodex KF-806L」(商品名)を3本直列につないだものを使用し、試料濃度0.5%、サンプル注入量35μl、カラム温度40℃、RI温度40℃、溶離液の流速0.8ml/分、分析時間60分の条件で行った。GPC測定装置として、(株)島津製作所製の「GPCLC-10A」を用いた。 以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。なお、化合物番号(モノマー番号)の後ろに「アクリレート」とあるのは、明細書中に記載の化合物番号に相当する2つの化合物のうちアクリロイルオキシ基を有する化合物を示し、「メタクリレート」とあるのは、前記2つの化合物のうちメタクリロイルオキシ基を有する化合物を示す。重量平均分子量(Mw)、分子量分布(Mw/Mn)は検出器として屈折率計(RI)を用い、溶離液としてテトラヒドロフラン(THF)を用いたGPC測定により、標準ポリスチレン換算で求めた。GPC測定は昭和電工(株)製カラム「Shodex KF-806L」(商品名)を3本直列につないだものを使用し、試料濃度0.5%、サンプル注入量35μl、カラム温度40℃、RI温度40℃、溶離液の流速0.8ml/分、分析時間60分の条件で行った。GPC測定装置として、(株)島津製作所製の「GPCLC-10A」を用いた。金属含有量は誘導結合プラズマ質量分析計(ICP−MS)により求め、最終的に得られたポリマー量に対する値(ppb)で示した。「ppb」は「重量ppb」を意味する。実施例のポリマーの製造で使用された溶媒は、金属含有量1ppb以下のものを使用した。 また、本発明での金属含有量は、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、亜鉛、鉄、アルミニウム、クロム、マンガン、ニッケル、銅の合計量を示す。[モノマー製造例]製造例1[δ−メタアクリロイルノルボルナンラクトン(MNBL)化合物番号2-10の化合物][ヒドロキシル化] 滴下ロート及び攪拌器を備えたフラスコにノルボルネンカルボン酸200g(1.45モル)、酢酸860g、硫酸7gを入れ、攪拌しながら50℃まで昇温し、滴下ロートから30%過酸化水素173g(1.52モル)を2時間かけて温度を50〜60℃で制御しながら滴下した。その後、50〜55℃で5時間攪拌を続けた。反応した液は室温まで冷却し、30%苛性ソーダ153gを添加し、中和した。中和液は酢酸エチル550gで2回抽出し、酢酸エチル層は10%亜硫酸ソーダ水溶液500gを添加し分液させた。有機層を分離後、10%炭酸ソーダ水溶液460gにより中和処理し、分液後分離した。下層水は酢酸エチル990gで抽出した。上層の酢酸エチル層は、先に得られた中和液酢酸エチル層と混合し、エバポレーターにて濃縮した。濃縮後、n−ヘキサン150ml添加混合すると結晶が析出した。結晶をろ過後、乾燥することによりδ−ヒドロキシノルボルナンラクトン130g(0.84モル)が得られた。使用したノルボルネンカルボン酸に対し58.3%の収率であった。[メタクリレート化] 得られたδ−ヒドロキシノルボルナンラクトンをメタクリル酸によりエステル化反応(メタクリル化)を次に実施した。塔頂に凝縮器及びデカンターを備えた10段の多孔板式バッチ蒸留塔を使用した。蒸留塔の塔底の蒸留缶に前記で得られたδ−ヒドロキシノルボルナンラクトン100g(0.65モル)と、メタクリル酸140g(1.63モル)、ハイドロキノンモノメチルエーテル0.9g、硫酸6g、トルエン400gを仕込み、5%の酸素を含んだ窒素ガスを40ml/分で流通させながら脱水蒸留をした。塔頂のデカンターから約11mlの水が留出した時点で、蒸留を終了した。蒸留缶の液は室温まで冷却し、トルエン250gを加えた。混合液は水1000mlで水洗後、10%炭酸ソーダ1000ml、10%食塩水1000ml、水1000mlで逐次洗浄した。洗浄後のトルエン層はエバポレーターにて濃縮後、イソプロピルエーテル220gを加えたら結晶が析出した。ろ過後、30mlのイソプロピルエーテルでリンスし、結晶は乾燥した。δ−メタアクリロイルノルボルナンラクトンが98.2g(0.44モル)収率67%で得られた。モノマーの金属含有量は150ppbであった。製造例2 製造例1で得られたδ−メタアクリロイルノルボルナンラクトン100gを酢酸エチル500mlに溶解して、200mlの純水(金属含有量1ppb以下)で2回洗浄し、酢酸エチル層(上層)を減圧蒸留で濃縮後、得られた湿結晶を真空乾燥により、金属含有量10ppbのδ−メタアクリロイルノルボルナンラクトン98gが得られた。製造例3[2−メタクリロイル−2−メチルアダマンタン(2MMA)化合物番号1-1の化合物] 5.0g(0.033モル)の2−アダマンタノン及び50mlのテトラヒドロフラン(THF)を3口フラスコに入れ、アルゴン雰囲気下、2−アダマンタノンが完全に溶解するまで攪拌した。攪拌の完了後、フラスコの内容物をドライアイス−アセトンにて−40℃以下まで冷却した。次いで、フラスコの内容物を−20〜−40℃で保ちながら、28.3ml(2−アダマンタノンに対して1.2当量)のメチルリチウムのヘキサン溶液をゆっくりと滴下した。滴下の完了後、さらに30分間にわたって攪拌を継続し、その後、4.2ml(2−アダマンタノンに対して1.3当量)のメタクリル酸クロリドをゆっくりと滴下した。−20℃で2時間、そして室温で1時間、さらに反応を継続した。反応の完了後、得られた混合物に対して水冷下に少量の氷片を添加し、過剰のメチルリチウムを不活性化した。続いて、50mlの飽和食塩水/ヘキサン混合物を添加し、十分に攪拌した。得られた混合物から有機層を分離し、その有機層を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液及び飽和食塩水で順次洗浄し、そして無水硫酸マグネシウムで乾燥した。得られた生成物を濃縮したところ、8.4g(収率107.7%)の粗生成物が得られた。さらに続けて、この粗生成物をシリカゲルカラムで精製したところ、7.3g(収率95.0%)の2−メタクリロイル−2−メチルアダマンタンがガスクロ純度98%で得られた。この生成物は金属120ppbを含有していた。製造例4 製造例3で得られた2−メタクリロイル−2−メチルアダマンタン100gを酢酸エチル500mlに溶解して、200mlの純水(金属含有量1ppb以下)で2回洗浄し、酢酸エチル層(上層)を減圧蒸留で濃縮後、金属含有量10ppbの2−メタクリロイル−2−メチルアダマンタン98gが得られた。製造例5[1−メタクリロイル−3−ヒドロキシアダマンタン(HMA)化合物番号2-5の化合物] 撹拌機、温度計、Dean−Stark水分離器、ジムロート冷却器及び空気導入管をつけた1000ml容量の4つ口フラスコに塩化ナトリウムを0.05重量%含む1,3−アダマンタンジオール41.6g(247mmol)、n−オクタン400ml、メタクリル酸62.3g(724mmol)、濃硫酸0.60g、メチルヒドロキノン0.045gを仕込んだ。少量の空気を吹き込みながら還流状態(125℃)で1.5時間反応した。この間、Dean−Stark水分離器を用いて副生する水を除去した。反応液を室温まで冷却後、ベンゼン300mlを加えて不溶物を濾別した。5重量%水酸化ナトリウム水溶液380gを加えて混合、分液した後、有機相を水150mlで5回洗浄した。有機相を減圧濃縮、濾過、乾燥し、白色粉末状の純度98%の1−メタクリロイル−3−ヒドロキシアダマンタン50.2g(収率86%)を得た。この生成物は金属を140ppb含有していた。製造例6 製造例5で得られた1−メタクリロイル−3−ヒドロキシアダマンタン100gを酢酸エチル500mlに溶解して、200mlの純水(金属含有量1ppb以下)で2回洗浄し、酢酸エチル層(上層)を減圧蒸留で濃縮後、得られた湿結晶を真空乾燥により、金属含有量10ppbの1−メタクリロイル−3−ヒドロキシアダマンタン98gが得られた。製造例7 [8−メタクリロイル−4−オキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−3−オンと9−メタクリロイル−4−オキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−3−オンの混合物(MNL)化合物番号2-18と2-19の混合物][ディールスアルダー反応工程] 下記式に従って4−オキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−エン−3−オン[化合物(a)]を製造した。 ジシクロペンタジエン10.4g(80ミリモル)とβ−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトン10.2g(100ミリモル)を、攪拌機を備えた圧力容器に仕込み、180℃に昇温し、2時間攪拌した。その後、室温まで冷却し、反応混合液をシリカゲルカラムクロマトグラフィーに付すことにより、化合物(a)を9.2g(61ミリモル)得た。β−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトン基準の収率は61%であった。[エポキシ化工程] 下記式に従って8,9−エポキシ−4−オキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−3−オン[化合物(b)]を製造した。 攪拌機及び滴下ロートを備えたフラスコに、4−オキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−エン−3−オン[化合物(a)]1.5g(10ミリモル)を入れ、酢酸エチル100mlを加えて溶解させた。この溶液に、攪拌しながら、30重量%過酢酸−酢酸エチル溶液2.5g(過酢酸として0.76g、10ミリモル)を温度45℃に制御しながら10分間かけて滴下した。滴下終了後、45℃でさらに5時間攪拌を続けた。その後、反応混合液をロータリーエバポレーターに付して酢酸エチルを留去し、濃縮物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製して、化合物(b)を1.55g(9.3ミリモル)得た(収率:93%)。[水素添加工程] 下記式に従って8−ヒドロキシ−4−オキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−3−オンと9−ヒドロキシ−4−オキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−3−オンの混合物[混合物(c)]を製造した。 攪拌機、水素ガス導入装置を備えたフラスコに、8,9−エポキシ−4−オキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−3−オン[化合物(b)]を6.6g(40ミリモル)入れ、メタノール60mlを加えて溶解させた。この溶液に、水素化触媒である10重量%Pd−C(パラジウム金属を活性炭に担持した触媒)0.6gを添加し、水素雰囲気下、室温で、水素の吸収がなくなるまで攪拌を続けた。反応時間は約3時間であった。反応混合液を濾過後、濃縮し、濃縮物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーに付すことにより、標記の混合物「混合物(c)]を5.4g(32ミリモル)得た(収率:80%)。[エステル化工程] 下記式に従って8−メタクリロイルオキシ−4−オキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−5−オンと9−メタクリロイルオキシ−4−オキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−5−オンの混合物[混合物(d)]を製造した。 攪拌機及び滴下ロートを備えたフラスコに、8−ヒドロキシ−4−オキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−3−オンと9−ヒドロキシ−4−オキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−3−オンの混合物[混合物(c)]5.0g(30ミリモル)、トリエチルアミン4.6g(45ミリモル)を入れ、溶媒としてジクロロエタン50mlを加えて溶解させた。この溶液に、温度を0℃に制御しながら、メタクリル酸クロリド5.3g(50ミリモル)を滴下した。滴下後、同温度で5時間攪拌を続けた。反応混合液を炭酸水素ナトリウム水溶液及び食塩水にて順次洗浄した後、ロータリーエバポレーターにて濃縮し、濃縮液をシリカゲルカラムクロマトグラフィーに付すことにより、標記の混合物[混合物(d)]を5.3g(22ミリモル)得た(収率:73%)。得られた8−メタクリロイルオキシ−4−オキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−3−オンと9−メタクリロイルオキシ−4−オキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−3−オンの混合物(MNL)の金属含有量は110ppbであった。製造例8 製造例7で得られた8−メタクリロイルオキシ−4−オキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−3−オンと9−メタクリロイルオキシ−4−オキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−3−オンの混合物(MNL)100gを酢酸エチル500mlに溶解して、200mlの純水(金属含有量1ppb以下)で2回洗浄し、酢酸エチル層(上層)を減圧蒸留で濃縮後、得られた湿結晶を真空乾燥により、金属含有量10ppbの8−メタクリロイルオキシ−4−オキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−3−オンと9−メタクリロイルオキシ−4−オキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−3−オンの混合物(MNL)98gが得られた。実施例1下記構造の高分子化合物の合成MNBL+2MMA+HMA 還流管、攪拌子、3方コックを備えた丸底フラスコに、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA):プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)混合液(混合比率75:25=重量比)250gを入れ、窒素雰囲気下、反応温度80℃で攪拌された中へ、δ−メタアクリロイルノルボルナンラクトン(製造例2で得られた金属含有量10ppbのモノマー)50g(0.21モル)、2−メタクリロイル−2−メチルアダマンタン(製造例4で得られた金属含有量10ppbのモノマー)50g(0.21ミリモル)、 1−メタクリロイル−3−ヒドロキシアダマンタン(製造例6で得られた金属含有量10ppbのモノマー)50g(0.22モル)、重合開始剤[和光純薬工業製、商品名「V601」9.3gを前記混合液(PGMEA:PGMEの混合溶液)500gに溶解し、5時間かけて滴下した。同温度でさらに2時間熟成を続けた。反応液は室温まで冷却後、ヘプタン:酢酸エチル(75:25=重量比)混合液2500gに拡販しながら滴下した。生成した沈殿は遠心分離機により固液分離し、真空乾燥後115gのポリマーが得られた。得られたポリマーの金属含有量は8ppbであった。また、酸価は15であった。金属分析は原子吸光分析計によった。実施例2下記構造の高分子化合物の合成MNL+2MMA+HMA 8−メタクリロイル−4−オキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−5−オンと9−メタクリロイル−4−オキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−5−オンの混合物(MNL)(製造例8で得られた金属含有量10ppbのモノマー)50g(0.21モル)、2−メタクリロイル−2−メチルアダマンタン(製造例4で得られた金属含有量10ppbのモノマー)50g(0.21モル)、 1−メタクリロイル−3−ヒドロキシアダマンタン(製造例6で得られた金属含有量10ppbのモノマー)50g(0.21モル)を使用した以外は実施例1と同様な操作を行った。真空乾燥後、110gのポリマーが得られた。得られたポリマーの金属含有量は9ppbであった。また、酸価は10であった。 比較例1下記構造の高分子化合物の合成MNBL+2MMA+HMA δ−メタアクリロイルノルボルナンラクトン(製造例1で得られた金属含有量150ppbのモノマー)50g(0.21モル)、2−メタクリロイル−2−メチルアダマンタン(製造例3で得られた金属含有量120ppbのモノマー)50g(0.21ミリモル)、 1−メタクリロイル−3−ヒドロキシアダマンタン(製造例5で得られた金属含有量140ppbのモノマー)50g(0.22モル)を使用した以外は実施例1と同様な操作を実施した。得られたポリマーの金属含有量は110ppbであった。金属含有量が多くて、レジスト用の樹脂としては使用できないので、金属除去の操作を実施した。得られたポリマー100gをPGMEA:PGME=75:25(重量比)の混合液400gに溶解して、ゼータプラスGNフィルター(キュノ株式会社製;材質:セルロース、珪藻土、パーライト含有。カチオン電荷調節剤:ポリアミドポリアミンエピクロロヒドリン樹脂。)のカラムを通液した。通液後の金属含有量は15ppbに減少していたが、ポリマーの酸価は35に増加した。金属含有量及び酸化はいずれもポリマーの絶乾状態(ポリマーだけの重量に換算したもの)に対して換算したものである。 比較例2下記構造の高分子化合物の合成MNL+2MMA+HMA 8−メタクリロイル−4−オキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−5−オンと9−メタクリロイル−4−オキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−5−オンの混合物(MNL)(製造例7で得られた金属含有量110ppbのモノマー)50g(0.21モル)、2−メタクリロイル−2−メチルアダマンタン(製造例3で得られた金属含有量120ppbのモノマー)50g(0.21モル)、 1−メタクリロイル−3−ヒドロキシアダマンタン(製造例5で得られた金属含有量140ppbのモノマー)50g(0.21モル)を使用した以外は実施例2と同様な操作を行った。真空乾燥後、110gのポリマーが得られた。得られたポリマーの金属含有量は100ppbであった。また、酸価は10であった。金属含有量が多くて、レジスト用の樹脂としては使用できないので、金属除去の操作を実施した。得られたポリマー100gをPGMEA:PGME=75:25(重量比)の混合液400gに溶解して、ゼータプラスGNフィルター(キュノ株式会社製;材質:セルロース、珪藻土、パーライト含有。カチオン電荷調節剤:ポリアミドポリアミンエピクロロヒドリン樹脂。)のカラムを通液した。通液後の金属含有量は10ppbに減少していたが、ポリマーの酸価は40に増加した。金属含有量及び酸化はいずれもポリマーの絶乾状態(ポリマーだけの重量に換算したもの)に対して換算したものである。 評価試験 実施例で得られた各ポリマー100重量部とトリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート10重量部とを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メチルエーテル混合液(混合比率75:25=重量比)に溶解し、ポリマー濃度20重量%のフォトレジスト用樹脂組成物を調製した。また、比較例で得られたポリマー濃度20重量%の溶液500重量部にトリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート10重量部を溶解し、実施例及び比較例の樹脂濃度及びトリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネートの同一の濃度の溶液を調整しリソグラフの試験を試みた。このそれぞれのフォトレジスト用樹脂組成物をシリコンウェハーにスピンコーティング法により塗布し、厚み1.0μmの感光層を形成した。ホットプレート上で温度110℃で120秒間プリベークした後、波長247nmのKrFエキシマレーザーを用い、マスクを介して、照射量30mJ/cm2で露光した後、120℃の温度で60秒間ポストベークした。次いで、0.3Mのテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液により60秒間現像し、次いで純水でリンスした。 その結果、実施例1及び2のポリマーを用いた場合には0.30μmのライン・アンド・スペースが得られた。一方、比較例1及び2のポリマーを用いた場合には、崩れたパターンしか得られなかった。 酸により脱離してアルカリ可溶となる基を有するモノマーを溶液状態で金属含有量5ppb以下の超純水により水洗処理する工程を少なくとも経ることにより金属含有量30ppb以下のモノマーAを製造するとともに、極性基含有脂環式骨格を有するモノマーを溶液状態で金属含有量5ppb以下の超純水により水洗処理する工程を少なくとも経ることにより金属含有量30ppb以下のモノマーBを製造し、前記金属含有量30ppb以下のモノマーAと前記金属含有量30ppb以下のモノマーBとを少なくとも含むモノマー混合物および重合開始剤を溶媒に溶解して、重合温度に昇温された溶媒中に滴下しながら重合させることを特徴とするフォトレジスト用高分子化合物の製造方法。 モノマーAとBおよび重合開始剤を溶解する溶媒がグリコールエーテル系化合物であり、しかも溶媒の金属含有量が1ppb以下であることを特徴とする請求項1記載のフォトレジスト用高分子化合物の製造方法。 モノマーAが下記式(1a)〜(1c)(式中、環Zは置換基を有していてもよい炭素数6〜20の脂環式炭化水素環を示す。Rは水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を示す。R1〜R3は、同一又は異なって、炭素数1〜6のアルキル基を示す。R4は環Zに結合している置換基であって、同一又は異なって、オキソ基、アルキル基、保護基で保護されていてもよいヒドロキシル基、保護基で保護されていてもよいヒドロキシアルキル基、又は保護基で保護されていてもよいカルボキシル基を示す。但し、n個のR4のうち少なくとも1つは、−COORa基を示す。前記Raは置換基を有していてもよい第3級炭化水素基、テトラヒドロフラニル基、テトラヒドロピラニル基、又はオキセパニル基を示す。nは1〜3の整数を示す)から選択された少なくとも1種のモノマーであることを特徴とする請求項1又は2記載のフォトレジスト用高分子化合物の製造方法。 モノマーBが下記式(2a)〜(2e)(式中、Rは水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を示す。R5〜R7は、同一又は異なって、水素原子、アルキル基、保護基で保護されていてもよいヒドロキシル基、保護基で保護されていてもよいヒドロキシアルキル基、又は保護基で保護されていてもよいカルボキシル基を示し、V1〜V3は、同一又は異なって、−CH2−、−CO−又は−COOを示す。但し、(i)V1〜V3のうち少なくとも1つは−CO−若しくは−COO−であるか、又は(ii)R5〜R7のうち少なくとも1つは、保護基で保護されていてもよいヒドロキシル基、保護基で保護されていてもよいヒドロキシアルキル基、又は保護基で保護されていてもよいカルボキシル基である。R8〜R12は、同一又は異なって、水素原子、アルキル基、保護基で保護されていてもよいヒドロキシル基、保護基で保護されていてもよいヒドロキシアルキル基、保護基で保護されていてもよいカルボキシル基を示す。R13〜R21は、同一又は異なって、水素原子、アルキル基、保護基で保護されていてもよいヒドロキシル基、保護基で保護されていてもよいヒドロキシアルキル基、保護基で保護されていてもよいカルボキシル基を示す。R22〜R30は、同一又は異なって、水素原子、アルキル基、保護基で保護されていてもよいヒドロキシル基、保護基で保護されていてもよいヒドロキシアルキル基、保護基で保護されていてもよいカルボキシル基を示す)から選択された少なくとも1種のモノマーであることを特徴とする請求項1又は2記載のフォトレジスト用高分子化合物の製造方法。 モノマーAとモノマーBとを少なくとも含むモノマーおよび重合開始剤を溶媒に溶解して、重合温度に昇温された溶媒中に滴下しながら重合させた後、重合液を貧溶媒に添加して高分子化合物の沈殿を生じさせることを特徴とする請求項1〜4記載のフォトレジスト用高分子化合物の製造方法。 重合液を貧溶媒に添加して高分子化合物の沈殿を生じさせる時に使用する貧溶媒が炭化水素系溶媒と極性溶媒の混合物あり、しかも貧溶媒の金属含有量が1ppb以下であることを特徴とする請求項5記載のフォトレジスト用高分子化合物の製造方法。 請求項1〜6の何れかの項に記載の製造方法により製造された高分子化合物と光酸発生剤を少なくとも含むフォトレジスト用樹脂組成物。 請求項7に記載のフォトレジスト用樹脂組成物を基板上に塗布し、波長193nmの光により露光することを特徴とする半導体の製造方法。


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