液浸露光用フォトレジスト用高分子化合物及び半導体の製造法
【課題】 耐水性に優れるレジスト膜を形成可能な液浸露光用フォトレジスト用高分子化合物を提供する。
【解決手段】 液浸露光用フォトレジスト用高分子化合物は、側鎖にケイ素原子含有基を有するモノマー単位を全モノマー単位の０．５〜１０モル％含む。側鎖にケイ素原子含有基を有するモノマー単位として、例えば、下記式（Ｉ）
【化１】
（式中、Ｒaは水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数１〜６のハロアルキル基、又はケイ素原子含有基を有する炭化水素基を示す。Ａ1は単結合又は連結基を示し、Ｒbは水素原子、炭化水素基、又はケイ素原子含有基を有する炭化水素基を示す。ただし、ＲaとＲbのうち少なくとも一方はケイ素原子含有基を有する炭化水素基である）で表されるモノマー単位が挙げられる。
【解決手段】 液浸露光用フォトレジスト用高分子化合物は、側鎖にケイ素原子含有基を有するモノマー単位を全モノマー単位の０．５〜１０モル％含む。側鎖にケイ素原子含有基を有するモノマー単位として、例えば、下記式（Ｉ）
【化１】
（式中、Ｒaは水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数１〜６のハロアルキル基、又はケイ素原子含有基を有する炭化水素基を示す。Ａ1は単結合又は連結基を示し、Ｒbは水素原子、炭化水素基、又はケイ素原子含有基を有する炭化水素基を示す。ただし、ＲaとＲbのうち少なくとも一方はケイ素原子含有基を有する炭化水素基である）で表されるモノマー単位が挙げられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光にウエット露光法を用いて半導体の微細加工などを行う際に用いる液浸露光用フォトレジスト用高分子化合物、該高分子化合物を含有する液浸露光用フォトレジスト用樹脂組成物、及びこのフォトレジスト用樹脂組成物を用いた半導体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程で用いられるフォトレジスト用樹脂は、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（基板）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。該フォトレジスト用樹脂は、一般に、主剤であるポリマーと、光酸化剤と、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。
【０００３】
パターンをより微細化するため、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いる。しかし、短波長の光を透過するガラス材料の種類には限度があることから、ウエハー等の基板と該基板に最も近いレンズ面との間のワーキングディスタンスを露光光を透過する液体で満たして、開口数を増大させることにより露光パターンの微細化を図る液浸型の露光装置が提案されている（例えば、特許文献１等）。このように液浸下で露光を行う方法はウエット露光法と呼ばれている。
【０００４】
一方、従来のフォトレジスト用高分子化合物は、通常、親水性基としてヒドロキシル基やカルボキシル基を含むモノマー単位を含んでいる。これらの親水性基はアルカリ現像液親和性と基板密着性の２つの機能を受け持っている。しかしながら、上記液浸露光においては、このような従来のフォトレジスト用高分子化合物を含む組成物を用いると、前記親水性基を有するレジスト膜に水が浸透するためか、レジスト膜が膨潤したり、厚みむらが発生し、その結果、鮮明で且つ精度の高いパターンが得られにくいという問題があった。そこで、水の影響を少なくするためにヒドロキシル基やカルボキシル基の含有量を減らして高分子化合物の親水性を低下させることが考えられるが、その方法では上記の２つの機能が低下してしまう。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−３０３１１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明の目的は、耐水性に優れたレジスト膜を形成可能な液浸露光用フォトレジスト用高分子化合物及び液浸露光用フォトレジスト用樹脂組成物を提供することにある。
本発明の他の目的は、微細なパターンを鮮明且つ精度よく形成できる液浸露光用フォトレジスト用樹脂組成物、並びに半導体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、側鎖にケイ素原子を有するモノマー単位を特定量含むポリマーを液浸露光用フォトレジスト用ポリマーとして用いると、ヒドロキシル基等の親水性基を減らしても基板密着性機能等が低下せず、耐水性に優れたレジスト膜を形成できること、そのためウエット露光法を用いて微細なパターンを鮮明且つ精度よく形成できることを見出し、本発明を完成した。
【０００８】
すなわち、本発明は、側鎖にケイ素原子含有基を有するモノマー単位を全モノマー単位の０．５〜１０モル％含む液浸露光用フォトレジスト用高分子化合物を提供する。
【０００９】
側鎖にケイ素原子含有基を有するモノマー単位として、例えば、下記式（Ｉ）
【化１】
（式中、Ｒaは水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数１〜６のハロアルキル基、又はケイ素原子含有基を有する炭化水素基を示す。Ａ1は単結合又は連結基を示し、Ｒbは水素原子、炭化水素基、又はケイ素原子含有基を有する炭化水素基を示す。ただし、ＲaとＲbのうち少なくとも一方はケイ素原子含有基を有する炭化水素基である）
で表されるモノマー単位が挙げられる。
【００１０】
前記ケイ素原子含有基としては、下記式（ａ）
【化２】
（式中、Ｒc、Ｒd、Ｒeは、同一又は異なって、水素原子、アルキル基、アルコキシ基又はヒドロキシル基を示す。Ａ2は単結合又は連結基を示す）
で表される基が好ましい。
【００１１】
前記液浸露光用フォトレジスト用高分子化合物は、側鎖にケイ素原子含有基を有するモノマー単位に加えて、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するモノマー単位を含むのが好ましい。
【００１２】
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するモノマー単位として、例えば、下記式（IIa）〜（IIh）
【化３】
（式中、Ｒは水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜６のアルキル基又は炭素数１〜６のハロアルキル基を示す。Ｒ1及びＲ2は、同一又は異なって、炭素数１〜８の炭化水素基を示し、Ｒ3、Ｒ4及びＲ5は、同一又は異なって、水素原子、ヒドロキシル基又はメチル基を示す。Ｒ6及びＲ7は、同一又は異なって、水素原子、ヒドロキシル基又は−ＣＯＯＲ8基を示し、Ｒ8はｔ−ブチル基、２−テトラヒドロフラニル基、２−テトラヒドロピラニル基又は２−オキセパニル基を示す。Ｒ9はメチル基又はエチル基を示し、Ｒ10及びＲ11は、同一又は異なって、水素原子、ヒドロキシル基又はオキソ基を示す。Ｒ12は、式中に示される酸素原子との結合部位に第３級炭素原子を有する、置換基を有していてもよい炭化水素基を示す。Ｒ13、Ｒ14、Ｒ15、Ｒ16及びＲ17は、同一又は異なって、水素原子又はメチル基を示す。Ｒ18はｔ−ブチル基、２−テトラヒドロフラニル基、２−テトラヒドロピラニル基又は２−オキセパニル基を示す。Ｒ19、Ｒ20は、同一又は異なって、水素原子、アルキル基又はフルオロアルキル基を示し、Ｒ21は水素原子又は有機基を示す。ｍは１〜３の整数を示し、ｎは０又は１を示す）
から選択された少なくとも１種のモノマー単位が挙げられる。
【００１３】
本発明は、また、前記の液浸露光用フォトレジスト用高分子化合物と光酸発生剤とを少なくとも含む液浸露光用フォトレジスト用樹脂組成物を提供する。
【００１４】
本発明は、さらに、前記の液浸露光用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てレジスト塗膜を形成し、液浸下での露光及び現像を経てパターンを形成する工程を含む半導体の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、基板密着性機能を保持し、しかも耐水性に優れたレジスト膜を形成できるので、ウエット露光法を採用することにより、微細なパターンを高い精度で形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
［液浸露光用フォトレジスト用高分子化合物］
本発明の液浸露光用フォトレジスト用高分子化合物は、側鎖にケイ素原子含有基を有するモノマー単位（以下、「モノマーユニット１」と称することがある）を全モノマー単位の０．５〜１０モル％含む。
【００１７】
モノマーユニット１は、側鎖にシリコンウエハー（基板）の構成元素と同じケイ素を含んでいるため、基板への密着性を高める密着性付与ユニットとして機能する。そのため、従来のフォトレジスト用樹脂のようにヒドロキシル基等の親水性基を含むモノマー単位をポリマーに多量に組み込む必要がない。そのため、レジスト膜の親水性を低減でき、水のレジスト膜内部への浸透を抑制できる。よって、ウエット露光法により露光する際、レジスト膜が水によって膨潤しにくい。
【００１８】
モノマーユニット１が全モノマー単位の０．５モル％より少ない場合には、基板に対する密着性が低下し、モノマーユニット１が全モノマー単位の１０モル％よりも多い場合には、架橋等の反応が起こったときにレジスト膜が不溶となるため好ましくない。
【００１９】
側鎖にケイ素原子含有基を有するモノマー単位として、例えば、前記式（Ｉ）で表されるモノマー単位が挙げられる。このモノマー単位において、Ｒaは水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数１〜６のハロアルキル基、又はケイ素原子含有基を有する炭化水素基を示し、Ａ1は単結合又は連結基を示し、Ｒbは水素原子、炭化水素基、又はケイ素原子含有基を有する炭化水素基を示す。ただし、ＲaとＲbのうち少なくとも一方（例えば、何れか一方）はケイ素原子含有基を有する炭化水素基である。
【００２０】
Ｒaにおけるハロゲン原子には、フッ素、塩素、臭素原子などが含まれる。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、ヘキシル基などが挙げられる。炭素数１〜６のハロアルキル基としては、前記炭素数１〜６のアルキル基の少なくとも１つの水素原子がフッ素原子に置換した基、例えば、モノフルオロメチル、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、２，２，２−トリフルオロエチル、テトラフルオロエチル、２，２，３，３，３−テトラフルオロプロピル基などが挙げられる。
【００２１】
前記Ｒaにおけるケイ素原子含有基を有する炭化水素基におけるケイ素原子含有基としては、前記式（ａ）で表される基が挙げられる。式（ａ）中、Ｒc、Ｒd、Ｒeは、それぞれ水素原子、アルキル基、アルコキシ基又はヒドロキシル基を示す。Ａ2は単結合又は連結基を示す。
【００２２】
前記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、ペンチル、ヘキシル、オクチル、デシル基などの炭素数１〜１２程度の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基が例示される。これらのなかでも、炭素数１〜４のアルキル基が好ましい。アルコキシ基としては、例えば、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロピルオキシ、ブトキシ、イソブチルオキシ、ｓ−ブチルオキシ、ｔ−ブチルオキシ、ヘキシルオキシ、デシルオキシ基などの炭素数１〜１２程度のアルコキシ基が例示される。これらのなかでも、炭素数１〜４のアルコキシ基が好ましい。
【００２３】
Ａ2における連結基としては、例えば、酸素原子（エーテル結合；−Ｏ−）、硫黄原子（チオエーテル結合；−Ｓ−）、オキシカルボニル基（エステル結合；−ＣＯＯ−、例えば右側がケイ素原子）；アミノカルボニル基（アミド結合；−ＣＯＮＨ−、例えば右側がケイ素原子）；及びこれらが、必要に応じて直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基（Ｃ1-6アルキレン基等）などを介して、複数個結合した基などが挙げられる。
【００２４】
式（ａ）で表されるケイ素原子含有基の代表的な例として、例えば、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリプロピルシリル基等のトリアルキルシリル基［トリ（Ｃ1-4アルキル）シリル基など］；トリメチルシリルオキシ基などの前記トリアルキルシリル基に対応するトリアルキルシリルオキシ基；トリメトキシシリル基、トリエトキシシリル基、トリプロポキシシリル基、トリブトキシシリル基などのトリアルコキシシリル基［トリ（Ｃ1-4アルコキシ）シリル基など］；前記トリアルコキシシリル基のアルコキシ基の一部又は全部がヒドロキシル基に変換された基；トリメトキシシリルオキシ基などの前記トリアルコキシシリル基に対応するトリアルコキシシリルオキシ基；前記トリアルコキシシリルオキシ基のアルコキシ基の一部又は全部がヒドロキシル基に変換された基などが例示される。
【００２５】
前記Ｒaのケイ素原子含有基を有する炭化水素基における炭化水素基としては、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基及びこれらが２以上結合した基が挙げられる。脂肪族炭化水素基としては、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、オクチル基等の直鎖状または分岐鎖状のアルキル基（例えばＣ1-20アルキル基、好ましくはＣ1-8アルキル基）；アリル基等の直鎖状または分岐鎖状のアルケニル基（例えばＣ1-20アルケニル基、好ましくはＣ2-8アルケニル基）；プロピニル基等の直鎖状または分岐鎖状のアルキニル基（例えばＣ1-20アルキニル基、好ましくはＣ2-8アルキニル基）などが挙げられる。脂環式炭化水素基としては、例えば、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基（３〜１２員シクロアルキル基等）；シクロペンテニル、シクロヘキセニル基等のシクロアルケニル基（３〜１２員シクロアルケニル基等）；アダマンタン環、ノルボルナン環、ノルボルンネン環、ボルナン環、イソボルナン環、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、トリシクロ［５．２．１．０2,6］デカン環、テトラシクロ［４．４．０．１2,5．１7,10］ドデカン環等のノルボルナン環又はノルボルネン環を含む環；パーヒドロインデン環、デカリン環（パーヒドロナフタレン環）、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などの多環の芳香族縮合環が水素添加された環（好ましくは完全水素添加された環）；トリシクロ［４．２．２．１2,5］ウンデカン環などの２環系、３環系、４環系などの橋架け炭素環（例えば、炭素数６〜２０程度の橋架け炭素環）に対応する橋架け炭素環式基（Ｃ4-20橋架け炭素環式基等）などが挙げられる。芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル、ナフチル基等のＣ6-14芳香族炭化水素基などが挙げられる。脂肪族炭化水素基と芳香族炭化水素基とが結合した基としては、ベンジル、２−フェニルエチル基などが挙げられる。脂環式炭化水素基と脂肪族炭化水素基とが結合した基としては、シクロヘキシルメチル基、２−シクロヘキシルエチル基、６−エチル−１−シクロヘキシル基、３−メチル−１−アダマンチル基、３−エチル−１−アダマンチル基、３−プロピル−１−アダマンチル基などが挙げられる。
【００２６】
これらの炭化水素基は、アルキル基（Ｃ1-4アルキル基等）、ハロアルキル基（Ｃ1-4ハロアルキル基等）、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、保護基で保護されていてもよいヒドロキシメチル基、保護基で保護されていてもよいカルボキシル基、オキソ基などの置換基を有していてもよい。保護基としては有機合成の分野で慣用の保護基を使用できる。
【００２７】
Ａ1における連結基としては、例えば、メチレン、メチルメチレン、ジメチルメチレン、エチレン、プロピレン、トリメチレン基などの直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基（Ｃ1-6アルキレン基等）；カルボニル基；酸素原子（エーテル結合；−Ｏ−）；硫黄原子（チオエーテル結合；−Ｓ−）；オキシカルボニル基（エステル結合；−ＣＯＯ−、Ｒbと結合する側は右側であっても左側であってもよい）；アミノカルボニル基（アミド結合；−ＣＯＮＨ−、Ｒbと結合する側は右側であっても左側であってもよい）；及びこれらが複数個結合した基などが挙げられる。好ましい連結基として、酸素原子（エーテル結合；−Ｏ−）、オキシカルボニル基（エステル結合；−ＣＯＯ−、Ｒbと結合する側は右側であっても左側であってもよい）などが挙げられる。
【００２８】
Ｒbにおける炭化水素基としては、前記の炭化水素基が挙げられ、この炭化水素基は前記置換基を有していてもよい。Ｒbにおけるケイ素原子含有基を有する炭化水素基は、Ｒaにおけるケイ素原子含有基を有する炭化水素基と同様のものを使用できる。
【００２９】
本発明の液浸露光用フォトレジスト用高分子化合物は、上記の側鎖にケイ素原子含有基を有するモノマー単位（モノマーユニット１）に加えて、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するモノマー単位（以下、「モノマーユニット２」と称することがある）を含むのが好ましい。モノマーユニット２は光照射によりアルカリ可溶性に変化するので、アルカリ現像時に樹脂を可溶化させるアルカリ可溶性ユニットとして機能する。
【００３０】
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するモノマー単位としては特に限定されず、例えば、フォトレジスト用高分子化合物において酸脱離性基或いはアルカリ可溶性基を有するモノマー単位として使用される公知のモノマー単位を採用できる。本発明の高分子化合物は、これらのモノマー単位を１種有していてもよく、２種以上有していてもよい。
【００３１】
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するモノマー単位として好ましいモノマー単位には、前記式（IIa）〜（IIh）で表されるモノマー単位が含まれる。
【００３２】
式（IIa）〜（IIh）におけるＲは水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜６のアルキル基又は炭素数１〜６のハロアルキル基を示す。ハロゲン原子、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数１〜６のハロアルキル基としては、Ｒaにおけるハロゲン原子等と同様のものを使用できる。
【００３３】
式（IIa）中、Ｒ1、Ｒ2における炭素数１〜８の炭化水素としては、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、ペンチル、イソペンチル、１−メチルブチル、１−エチルプロピル、ヘキシル、イソヘキシル、１−メチルペンチル、１−エチルブチル、ヘプチル、１−メチルヘキシル、オクチル、１−メチルヘプチル基などのＣ1-8アルキル基；シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル基などのＣ3-8シクロアルキル基；フェニル基などが挙げられる。これらの中でも、メチル、エチル、イソプロピル基などのＣ1-3アルキル基が好ましい。
【００３４】
式（IId）中、Ｒ12における「式中に示される酸素原子との結合部位に第３級炭素原子を有する炭化水素基」としては、例えば、ｔ−ブチル基、ｔ−アミル基などが挙げられる。これらの炭化水素基は置換基を有していてもよい。
【００３５】
式（IIh）中、Ｒ19、Ｒ20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、ｓ−ブチル、ペンチル、ヘキシル基などの直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基（Ｃ1-6アルキル基等）が挙げられる。また、フルオロアルキル基としては、前記アルキル基の少なくとも１つの水素原子がフッ素原子に置換した基、例えば、モノフルオロメチル、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、２，２，２−トリフルオロエチル、テトラフルオロエチル、２，２，３，３，３−テトラフルオロプロピル基などが挙げられる。Ｒ19、Ｒ20としては、水素原子、Ｃ1-3アルキル基、Ｃ1-3フルオロアルキル基などが特に好ましい。
【００３６】
式（IIh）中、Ｒ21における有機基としては、炭化水素基及び／又は複素環式基を含有する基が挙げられる。
【００３７】
炭化水素基には脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基及びこれらが２以上結合した基が含まれる。脂肪族炭化水素基としては、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、オクチル基等の直鎖状または分岐鎖状のアルキル基（Ｃ1-8アルキル基等）；アリル基等の直鎖状または分岐鎖状のアルケニル基（Ｃ2-8アルケニル基等）；プロピニル基等の直鎖状または分岐鎖状のアルキニル基（Ｃ2-8アルキニル基等）などが挙げられる。脂環式炭化水素基としては、例えば、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基（３〜８員シクロアルキル基等）；シクロペンテニル、シクロヘキセニル基等のシクロアルケニル基（３〜８員シクロアルケニル基等）；アダマンチル、ノルボルニル基等の橋架け炭素環式基（Ｃ4-20橋架け炭素環式基等）などが挙げられる。芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル、ナフチル基等のＣ6-14芳香族炭化水素基などが挙げられる。脂肪族炭化水素基と芳香族炭化水素基とが結合した基としては、ベンジル、２−フェニルエチル基などが挙げられる。
【００３８】
これらの炭化水素基は、アルキル基（Ｃ1-4アルキル基等）、ハロアルキル基（Ｃ1-4ハロアルキル基等）、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、保護基で保護されていてもよいヒドロキシメチル基、保護基で保護されていてもよいカルボキシル基、オキソ基などの置換基を有していてもよい。保護基としては有機合成の分野で慣用の保護基を使用できる。
【００３９】
前記複素環式基としては、酸素原子、硫黄原子及び窒素原子から選択された少なくとも１種のヘテロ原子を含む複素環式基が挙げられる。
【００４０】
好ましい有機基として、Ｃ1-8アルキル基、環式骨格を含む有機基等が挙げられる。前記環式骨格を構成する「環」には、単環又は多環の非芳香族性又は芳香族性の炭素環又は複素環が含まれる。なかでも、単環又は多環の非芳香族性炭素環、ラクトン環（非芳香族性炭素環が縮合していてもよい）が特に好ましい。単環の非芳香族性炭素環として、例えば、シクロペンタン環、シクロヘキサン環などの３〜１５員程度のシクロアルカン環などが挙げられる。
【００４１】
多環の非芳香族性炭素環（橋架け炭素環）として、例えば、アダマンタン環、ノルボルナン環、ノルボルンネン環、ボルナン環、イソボルナン環、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、トリシクロ［５．２．１．０2,6］デカン環、テトラシクロ［４．４．０．１2,5．１7,10］ドデカン環等のノルボルナン環又はノルボルネン環を含む環；パーヒドロインデン環、デカリン環（パーヒドロナフタレン環）、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などの多環の芳香族縮合環が水素添加された環（好ましくは完全水素添加された環）；トリシクロ［４．２．２．１2,5］ウンデカン環などの２環系、３環系、４環系などの橋架け炭素環（例えば、炭素数６〜２０程度の橋架け炭素環）などが挙げられる。前記ラクトン環として、例えば、γ−ブチロラクトン環、４−オキサトリシクロ［４．３．１．１3,8］ウンデカン−５−オン環、４−オキサトリシクロ［４．２．１．０3,7］ノナン−５−オン環、４−オキサトリシクロ［５．２．１．０2,6］デカン−５−オン環などが挙げられる。
【００４２】
前記環式骨格を構成する環は、メチル基等のアルキル基（例えば、Ｃ1-4アルキル基など）、トリフルオロメチル基などのハロアルキル基（例えば、Ｃ1-4ハロアルキル基など）、塩素原子やフッ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、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メルカプト基、保護基で保護されていてもよいカルボキシル基、保護基で保護されていてもよいアミノ基、保護基で保護されていてもよいスルホン酸基などの置換基を有していてもよい。保護基としては有機合成の分野で慣用の保護基を使用できる。
【００４３】
前記環式骨格を構成する環は、式（IIh）中に示される酸素原子（Ｒ21の隣接位の酸素原子）と直接結合していてもよく、連結基を介して結合していてもよい。連結基としては、メチレン、メチルメチレン、ジメチルメチレン、エチレン、プロピレン、トリメチレン基などの直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基；カルボニル基；酸素原子（エーテル結合；−Ｏ−）；オキシカルボニル基（エステル結合；−ＣＯＯ−）；アミノカルボニル基（アミド結合；−ＣＯＮＨ−）；及びこれらが複数個結合した基などが挙げられる。
【００４４】
式（IIa）で表されるモノマー単位は、酸によってアダマンタン骨格を含む部位が主鎖に結合したカルボン酸部から脱離して、遊離のカルボキシル基を生成させる。式（IIb）で表されるモノマー単位は、アダマンタン骨格に結合している保護基で保護されたカルボキシル基が酸によって脱保護され、遊離のカルボキシル基を生成させる。また、式（IIc）で表されるモノマー単位は、アダマンタン骨格が酸によって主鎖に結合したカルボン酸部から脱離して遊離のカルボキシル基を生成させる。さらに、式（IId）、（IIe）、（IIf）、（IIg）及び（IIh）で表されるモノマー単位も、酸によりカルボン酸エステル部位が分解、脱離して遊離のカルボキシル基を生成させる。
【００４５】
なお、式（IIa）、（IIb）、（IIc）及び（IIg）で表されるモノマー単位、並びに式（IIh）のうちＲ21が非芳香族性炭素環を含む基であるモノマー単位は脂環式炭素骨格を有するため、透明性に優れ、且つエッチング耐性が極めて高いという特色を有する。また、式（IIa）のうちＲ3〜Ｒ5の少なくとも１つがヒドロキシル基であるモノマー単位、式（IIf）で表されるモノマー単位、及び式（IIh）のうちＲ21がラクトン環を含む基であるモノマー単位は、親水性が高く密着性機能をも有する。
【００４６】
本発明の液浸露光用フォトレジスト用高分子化合物は、上記モノマーユニット１及び２に加えて、レジスト用樹脂として必要な特性を具備するため、さらに他のモノマー単位（繰り返し単位）を含んでいてもよい。このようなモノマー単位として、例えば、下記式（IIIa）〜（IIIh）で表されるモノマー単位（以下、「モノマーユニット３」と称することがある）が挙げられる。
【００４７】
【化４】
（式中、Ｒは水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜６のアルキル基又は炭素数１〜６のハロアルキル基を示す。Ｒ22及びＲ23は、同一又は異なって、水素原子、ヒドロキシル基又はカルボキシル基を示し、Ｒ24はヒドロキシル基、オキソ基又はカルボキシル基を示す。Ｘ1、Ｘ2及びＸ3は、同一又は異なって、−ＣＨ2−又は−ＣＯ−Ｏ−を示す。Ｒ25、Ｒ26及びＲ27は、同一又は異なって、水素原子又はメチル基を示す。Ｒ28及びＲ29は、同一又は異なって、水素原子又はメチル基を示す。Ｒ30、Ｒ31、Ｒ32、Ｒ33及びＲ34は、同一又は異なって、水素原子又はメチル基を示す。Ｒ35は、水素原子、又は置換基を有していてもよい炭素数１〜２０の直鎖状、分岐鎖状、環状若しくは有橋環状炭化水素基を示す。Ｒ36、Ｒ37、Ｒ38及びＲ39は、同一又は異なって、水素原子又はメチル基を示す。Ｒ40は、水素原子、ヒドロキシル基、ヒドロキシメチル基又はカルボキシル基を示す。ｏ、ｐ、ｑ及びｒは、それぞれ、０又は１を示す）
【００４８】
式（IIIa）〜（IIIh）におけるＲは前記と同様である。式（IIIb）中、Ｘ1〜Ｘ3における−ＣＯ−Ｏ−基の向きは問わない。また、式（IIIe）中、Ｒ35における炭素数１〜２０の直鎖状、分岐鎖状、環状若しくは有橋環状炭化水素基（橋かけ環式基）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、ｔ−ブチル、ペンチル、ヘキシル、オクチル、デシル、ドデシル、テトラデシル、オクタデシル基などの炭素数１〜２０の直鎖状又は分岐鎖状脂肪族炭化水素基（特にアルキル基）；シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロオクチル、シクロドデシル基などの炭素数３〜２０のシクロアルキル又はシクロアルケニル基；パーヒドロインデン環、パーヒドロフルオレン環、パーヒドロナフタレン環（デカリン環）、パーヒドロアントラセン環、ノルボルナン環、ノルボルネン環、ピナン環、ボルナン環、イソボルニラン環、トリシクロ［５．２．１．０2,6］デカン環、テトラシクロ［４．４．０．１2,5．１7,10］ドデカン環等に対応する炭素数６〜２０の有橋環状炭化水素基（橋かけ環式炭化水素基）；トリシクロ［５．２．１．０2,6］デシルメチル基、テトラシクロ［４．４．０．１2,5．１7,10］ドデシルメチル基、２−ノルボルニルメチル基などの前記各炭化水素基を結合した基などが挙げられる。これらの炭化水素基は、アルキル基、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、保護基で保護されていてもよいヒドロキシメチル基、保護基で保護されていてもよいカルボキシル基（例えば、カルボキシル基、ｔ−ブチルオキシカルボニル基、２−テトラヒドロフラニルオキシカルボニル基、２−テトラヒドロピラニルオキシカルボニル基、２−オキセパニルオキシカルボニル基等）、オキソ基などの置換基を有していてもよい。前記保護基としては、有機合成の分野で慣用の保護基を使用できる。
【００４９】
前記式（IIIa）で表されるモノマー単位は、アダマンタン骨格に親水性の高い基（ヒドロキシル基、カルボキシル基、オキソ基）が結合しているため、基板への密着性を高める機能を有する。また、式（IIIa）、（IIIb）（Ｘ1〜Ｘ3がすべてメチレン基であるもの等）、（IIIc）、（IIIe）（Ｒ35が環状又は有橋環状炭化水素基であるもの）、（IIIg）及び（IIIh）で表されるモノマー単位は脂環式炭素骨格を有するため、透明性、耐エッチング性等の向上に寄与する。式（IIIb）（Ｘ1〜Ｘ3の少なくとも１つが−ＣＯ−Ｏ−基であるもの）、（IIIc）、（IIId）及び（IIIg）で表されるラクトン骨格を有するモノマー単位、式（IIIe）（Ｒ35が水素原子であるもの）、（IIIf）、（IIIh）（Ｒ40がヒドロキシル基、ヒドロキシメチル基又はカルボキシル基であるもの）で表されるモノマー単位は親水性基を含んでおり、密着性付与機能を有する。このように、これらのモノマー単位はその構造に基づいて種々の機能を付与できるため、上記各モノマー単位をポリマー中に組み込むことにより、レジスト用樹脂として必要な諸特性のバランスを用途に応じて微調整できる。
【００５０】
本発明の液浸露光用フォトレジスト用高分子化合物において、前記モノマーユニット１の含有量は、ポリマーを構成するモノマーユニット全体に対して、０．５〜１０モル％であり、好ましくは１〜８モル％、さらに好ましくは２〜５モル％である。また、好ましい高分子化合物では、モノマーユニット２を、ポリマーを構成するモノマーユニット全体に対して、例えば１０〜９９．５モル％、好ましくは２０〜９９モル％、さらに好ましくは３０〜９８モル％程度含有する。また、モノマーユニット３を含む高分子化合物における該モノマーユニット３の含有量は、ポリマーを構成するモノマーユニット全体に対して、例えば０〜２０モル％、好ましくは０〜１５モル％、さらに好ましくは０〜１０モル％程度である。
【００５１】
液浸露光用フォトレジスト用高分子化合物の重量平均分子量（Ｍｗ）は、例えば５０００〜５００００程度、好ましくは７０００〜２００００程度であり、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は、例えば１．８〜３．５程度である。なお、前記Ｍｎは数平均分子量を示し、Ｍｎ及びＭｗともにポリスチレン換算の値である。
【００５２】
前記式（IIg）、（IIIf）、（IIIg）及び（IIIh）で表される各モノマー単位は、それぞれ対応するエチレン性不飽和化合物を（コ）モノマーとして、また、式（Ｉ）、（IIa）〜（IIf）、（IIh）、（IIIa）〜（IIIe）で表される各モノマー単位は、それぞれ対応する（メタ）アクリル酸等の不飽和カルボン酸又はそのエステルを（コ）モノマーとして重合に付すことにより形成できる。
【００５３】
［式（Ｉ）のモノマー単位］
前記式（Ｉ）のモノマー単位に対応するモノマーは下記式（１）
【化５】
（式中、Ｒaは水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数１〜６のハロアルキル基、又はケイ素原子含有基を有する炭化水素基を示す。Ａ1は−ＣＯＯ−又は−Ｏ−を示し、Ｒbは水素原子、炭化水素基、又はケイ素原子含有基を有する炭化水素基を示す。ただし、ＲaとＲbのうち少なくとも一方はケイ素原子含有基を有する炭化水素基である）
【００５４】
式（１）で表されるモノマーの代表的な例としては、例えば、１−（メタ）アクリロイルオキシ−３−［２−（トリメトキシシリル）エチル］アダマンタン、（メタ）アクリル酸２−（トリメトキシシリル）エチルエステル、（メタ）アクリル酸３−（トリメトキシシリル）プロピルエステル、（メタ）アクリル酸２−（トリメチルシリルオキシ）エチルエステル、（メタ）アクリル酸３−（トリメチルシリルオキシ）プロピルエステルなどの、Ｒaが水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜６のアルキル基又は炭素数１〜６のハロアルキル基であり、Ａ1が−ＣＯＯ−（右側がＲbに結合）であり、Ｒbがケイ素原子含有基（トリアルコキシシリル基、トリアルキルシリルオキシ基等）を有する炭化水素基（アルキル基、脂環式炭化水素基とアルキル基とが結合した基等）である化合物；２−（トリメチルシリルメチル）アクリル酸エチル、２−（トリメチルシリルメチル）アクリル酸プロピル、２−（トリメチルシリルメチル）アクリル酸ブチル、２−（トリメチルシリルメチル）アクリル酸ヘキシル、２−（トリメチルシリルメチル）アクリル酸シクロヘキシル、２−（トリメチルシリルメチル）アクリル酸アダマンチルなどの、Ｒaがケイ素原子含有基（トリアルキルシリル基等）を有する炭化水素基（例えば、アルキル基等）であり、Ａ1が−ＣＯＯ−（右側がＲbに結合）であり、Ｒbが炭化水素基である化合物などが挙げられる。
【００５５】
式（１）で表されるモノマーは公知の方法又は公知の反応を利用して得ることができる。また、市販品を使用することもできる。
【００５６】
［式（IIa）のモノマー単位］
前記式（IIa）のモノマー単位に対応するモノマーの代表的な例として下記の化合物が挙げられる。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、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、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、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、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、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、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、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、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、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、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、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。
【００５７】
［式（IIb）のモノマー単位］
前記式（IIb）のモノマー単位に対応するモノマーの代表的な例として下記の化合物が挙げられる。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、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、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、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、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、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。
【００５８】
［式（IIc）のモノマー単位］
前記式（IIc）のモノマー単位に対応するモノマーの代表的な例として下記の化合物が挙げられる。２−（メタ）アクリロイルオキシ−２−メチルアダマンタン、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、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、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、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、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、２−（メタ）アクリロイルオキシ−２−エチルアダマンタン、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、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、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、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、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。
【００５９】
［式（IId）のモノマー単位］
前記式（IId）のモノマー単位に対応するモノマーの代表的な例として下記の化合物が挙げられる。ｔ−ブチル（メタ）アクリレート。
【００６０】
［式（IIe）のモノマー単位］
前記式（IIe）のモノマー単位に対応するモノマーの代表的な例として下記の化合物が挙げられる。２−テトラヒドロピラニル（メタ）アクリレート、２−テトラヒドロフラニル（メタ）アクリレート。
【００６１】
［式（IIf）のモノマー単位］
前記式（IIf）のモノマー単位に対応するモノマーの代表的な例として下記の化合物が挙げられる。β−（メタ）アクリロイルオキシ−γ−ブチロラクトン、β−（メタ）アクリロイルオキシ−α，α−ジメチル−γ−ブチロラクトン、β−（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、β−（メタ）アクリロイルオキシ−α，α，β−トリメチル−γ−ブチロラクトン、β−（メタ）アクリロイルオキシ−β，γ，γ−トリメチル−γ−ブチロラクトン、β−（メタ）アクリロイルオキシ−α，α，β，γ，γ−ペンタメチル−γ−ブチロラクトン。
【００６２】
［式（IIg）のモノマー単位］
前記式（IIg）のモノマー単位に対応するモノマーの代表的な例として下記の化合物が挙げられる。５−ｔ−ブトキシカルボニルノルボルネン、９−ｔ−ブトキシカルボニルテトラシクロ［６．２．１．１3,6．０2,7］ドデカ−４−エン、５−（２−テトラヒドロピラニルオキシカルボニル）ノルボルネン、９−（２−テトラヒドロピラニルオキシカルボニル）テトラシクロ［６．２．１．１3,6．０2,7］ドデカ−４−エン。
【００６３】
［式（IIh）のモノマー単位］
前記式（IIh）のモノマー単位に対応するモノマーの代表的な例として下記の化合物が挙げられる。１−（アダマンタン−１−イルオキシ）エチル（メタ）アクリレート、１−（アダマンタン−１−イルメトキシ）エチル（メタ）アクリレート、１−［２−（アダマンタン−１−イル）エトキシ］エチル（メタ）アクリレート、１−（３−ヒドロキシアダマンタン−１−イルオキシ）エチル（メタ）アクリレート、１−（ノルボルナン−２−イルオキシ）エチル（メタ）アクリレート、１−（ノルボルナン−２−イルメトキシ）エチル（メタ）アクリレート、１−（２−メチルノルボルナン−２−イルオキシ）エチル（メタ）アクリレート、１−［１−（ノルボルナン−２−イル）−１−メチルエトキシ］エチル（メタ）アクリレート、１−（３−メチルノルボルナン−２−イルメトキシ）エチル（メタ）アクリレート、１−（ボルニルオキシ）エチル（メタ）アクリレート、１−（イソボルニルオキシ）エチル（メタ）アクリレート；１−［１−（メタ）アクリロイルオキシエトキシ］−４−オキサトリシクロ［４．３．１．１3,8］ウンデカン−５−オン、２−［１−（メタ）アクリロイルオキシエトキシ］−４−オキサトリシクロ［４．２．１．０3,7］ノナン−５−オン、８−［１−（メタ）アクリロイルオキシエトキシ］−４−オキサトリシクロ［５．２．１．０2,6］デカン−５−オン、９−［１−（メタ）アクリロイルオキシエトキシ］−４−オキサトリシクロ［５．２．１．０2,6］デカン−５−オン、α−［１−（メタ）アクリロイルオキシエトキシ］−γ，γ−ジメチル−γ−ブチロラクトン、３−［１−（メタ）アクリロイルオキシエトキシ］−２−オキソ−１−オキサスピロ［４．５］デカン、α−［１−（メタ）アクリロイルオキシエトキシ］−γ−ブチロラクトン、α−［１−（メタ）アクリロイルオキシエトキシ］−α，γ，γ−トリメチル−γ−ブチロラクトン、α−［１−（メタ）アクリロイルオキシエトキシ］−β，β−ジメチル−γ−ブチロラクトン。
【００６４】
［式（IIIa）のモノマー単位］
前記式（IIIa）のモノマー単位に対応するモノマーの代表的な化合物には下記の化合物が含まれる。１−ヒドロキシ−３−（メタ）アクリロイルオキシアダマンタン、１，３−ジヒドロキシ−５−（メタ）アクリロイルオキシアダマンタン、１−カルボキシ−３−（メタ）アクリロイルオキシアダマンタン、１，３−ジカルボキシ−５−（メタ）アクリロイルオキシアダマンタン、１−カルボキシ−３−ヒドロキシ−５−（メタ）アクリロイルオキシアダマンタン、１−（メタ）アクリロイルオキシ−４−オキソアダマンタン、３−ヒドロキシ−１−（メタ）アクリロイルオキシ−４−オキソアダマンタン、７−ヒドロキシ−１−（メタ）アクリロイルオキシ−４−オキソアダマンタン。
【００６５】
［式（IIIb）のモノマー単位］
前記式（IIIb）のモノマー単位に対応するモノマーの代表的な例として下記の化合物が挙げられる。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、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、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、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。
【００６６】
［式（IIIc）のモノマー単位］
前記式（IIIc）のモノマー単位を形成するモノマーの代表的な例として下記化合物が挙げられる。２−（メタ）アクリロイルオキシ−４−オキサトリシクロ［４．２．１．０3,7］ノナン−５−オン、２−（メタ）アクリロイルオキシ−２−メチル−４−オキサトリシクロ［４．２．１．０3,7］ノナン−５−オン。
【００６７】
［式（IIId）のモノマー単位］
前記式（IIId）のモノマー単位を形成するモノマーの代表的な例には下記の化合物が含まれる。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−β，β−ジメチル−γ−ブチロラクトン、α−（メタ）アクリロイルオキシ−α，β，β−トリメチル−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、α−（メタ）アクリロイルオキシ−α，γ，γ−トリメチル−γ−ブチロラクトン、α−（メタ）アクリロイルオキシ−β，β，γ，γ−テトラメチル−γ−ブチロラクトン、α−（メタ）アクリロイルオキシ−α，β，β，γ，γ−ペンタメチル−γ−ブチロラクトン。
【００６８】
［式（IIIe）のモノマー単位］
前記式（IIIe）のモノマー単位を形成するモノマーの代表的な例には下記の化合物が含まれる。（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸イソプロピル、（メタ）アクリル酸ｎ−ブチル、（メタ）アクリル酸シクロヘキシル、（メタ）アクリル酸デカヒドロナフチル、（メタ）アクリル酸ノルボルニル、（メタ）アクリル酸イソボルニル、（メタ）アクリル酸アダマンチル、（メタ）アクリル酸ジメチルアダマンチル、（メタ）アクリル酸トリシクロ［５．２．１．０2,6］デシル、（メタ）アクリル酸テトラシクロ［４．４．０．１2,5．１7,10］ドデシル。これらの化合物のＲ37に相当する基に、ヒドロキシ基、ヒドロキシメチル基、カルボキシル基又はオキソ基などの置換基が結合している化合物も好ましい。
【００６９】
［式（IIIf）のモノマー単位］
前記式（IIIf）のモノマー単位を形成するモノマーには無水マレイン酸が含まれる。
【００７０】
［式（IIIg）のモノマー単位］
前記式（IIIg）のモノマー単位を形成するモノマーの代表的な例として下記の化合物が挙げられる。４−オキサトリシクロ［５．２．１．０2,6］デカン−８−エン−５−オン、３−オキサトリシクロ［５．２．１．０2,6］デカン−８−エン−４−オン、５−オキサトリシクロ［６．２．１．０2,7］ウンデカン−９−エン−６−オン、４−オキサトリシクロ［６．２．１．０2,7］ウンデカン−９−エン−５−オン、４−オキサペンタシクロ［６．５．１．１9,12．０2,6．０8,13］ペンタデカン−１０−エン−５−オン、３−オキサペンタシクロ［６．５．１．１9,12．０2,6．０8,13］ペンタデカン−１０−エン−４−オン、５−オキサペンタシクロ［６．６．１．１10,13．０2,7．０9,14］ヘキサデカン−１１−エン−６−オン、４−オキサペンタシクロ［６．６．１．１10,13．０2,7．０9,14］ヘキサデカン−１１−エン−５−オン。
【００７１】
［式（IIIh）のモノマー単位］
前記式（IIIh）のモノマー単位を形成するモノマーの代表的な例として下記化合物が挙げられる。ノルボルネン、５−ヒドロキシ−２−ノルボルネン。
【００７２】
本発明の液浸露光用フォトレジスト用高分子化合物を得るに際し、モノマー混合物の重合は、溶液重合、塊状重合、懸濁重合、塊状−懸濁重合、乳化重合など、アクリル系ポリマー等を製造する際に用いる慣用の方法により行うことができるが、特に、溶液重合が好適である。さらに、溶液重合のなかでも滴下重合が好ましい。滴下重合は、具体的には、例えば、（ｉ）予め有機溶媒に溶解した単量体溶液と、有機溶媒に溶解した重合開始剤溶液とをそれぞれ調製し、一定温度に保持した有機溶媒中に前記単量体溶液と重合開始剤溶液とを各々滴下する方法、（ii）単量体と重合開始剤とを有機溶媒に溶解した混合溶液を、一定温度に保持した有機溶媒中に滴下する方法、（iii）予め有機溶媒に溶解した単量体溶液と、有機溶媒に溶解した重合開始剤溶液とをそれぞれ調製し、一定温度に保持した前記単量体溶液中に重合開始剤溶液を滴下する方法などの方法により行われる。
【００７３】
重合溶媒としては公知の溶媒を使用でき、例えば、エーテル（ジエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等グリコールエーテル類などの鎖状エーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等の環状エーテルなど）、エステル（酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のグリコールエーテルエステル類など）、ケトン（アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなど）、アミド（Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドなど）、スルホキシド（ジメチルスルホキシドなど）、アルコール（メタノール、エタノール、プロパノールなど）、炭化水素（ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、ヘキサン等の脂肪族炭化水素、シクロヘキサン等の脂環式炭化水素など）、これらの混合溶媒などが挙げられる。また、重合開始剤として公知の重合開始剤を使用できる。重合温度は、例えば３０〜１５０℃程度の範囲で適宜選択できる。
【００７４】
重合により得られたポリマーは、沈殿又は再沈殿により精製できる。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。
【００７５】
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、ヘキサンなどの脂肪族炭化水素）と他の溶媒との比率は、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。
【００７６】
本発明の液浸露光用フォトレジスト用樹脂組成物は、前記本発明の液浸露光用フォトレジスト用高分子化合物と光酸発生剤とを含んでいる。
【００７７】
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。
【００７８】
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前記高分子化合物における各モノマー単位（繰り返し単位）の比率などに応じて適宜選択でき、例えば、前記高分子化合物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。
【００７９】
液浸露光用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。
【００８０】
この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）に光線を液浸下に露光して（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。
【００８１】
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０．０１〜２０μｍ、好ましくは０．０５〜２μｍ程度である。
【００８２】
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、Ｆ2、Ｋｒ2、ＫｒＡｒ、Ａｒ2など）などが使用される。露光エネルギーは、例えば０．１〜１０００ｍＪ／ｃｍ2程度である。本発明では、レジスト膜が高い耐水性を有しているため、液浸型露光装置を用いて液浸下で露光することができる。従って、パターンの微細化をより一層進めることが可能となる。
【００８３】
光照射により光酸発生剤から酸が生成し、この酸により、例えば前記高分子化合物の酸脱離性基を有するモノマー単位（アルカリ可溶性ユニット）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。
【実施例】
【００８４】
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限定されるものではない。
【００８５】
実施例１
下記構造の樹脂の合成
【化６】
還流管、撹拌子、３方コックを備えた１００ｍｌ丸底フラスコに、窒素雰囲気下、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）１０ｇを入れ、温度を６０℃に保ち、撹拌しながら、１−メタクリロイルオキシ−３−［２−（トリメトキシシリル）エチル］アダマンタン０．２２ｇ（０．６ｍｍｏｌ）、１−（１−メタクリロイルオキシ−１−メチルエチル）アダマンタン５．０８ｇ（１９．４ｍｍｏｌ）、開始剤（和光純薬工業製、商品名「Ｖ−６５」）０．５０ｇ及びＴＨＦ１６ｇを混合したモノマー溶液を２時間かけて一定速度で滴下した。滴下終了後、さらに６時間撹拌を続けた。重合反応終了後、得られた反応液をヘキサンと酢酸エチルの９：１（体積比；２５℃）混合液５００ｍｌ中に撹拌しながら滴下した。生じた沈殿物を濾別し、減圧乾燥（２５℃）することによりすることにより、所望の樹脂３．５ｇを得た。回収したポリマーをＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー）分析したところ、重量平均分子量（Ｍｗ）が７５００、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が２．０１であった。
【００８６】
実施例２
下記構造の樹脂の合成
【化７】
還流管、撹拌子、３方コックを備えた１００ｍｌ丸底フラスコに、窒素雰囲気下、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）１０ｇを入れ、温度を６０℃に保ち、撹拌しながら、メタクリル酸３−（トリメトキシシリル）プロピルエステル［商品名「Ａ−１７４」、日本ユニカー（株）製］（０．６ｍｍｏｌ）０．１５ｇ、１−（１−メタクリロイルオキシ−１−メチルエチル）アダマンタン５．０８ｇ（１９．４ｍｍｏｌ）、開始剤（和光純薬工業製、商品名「Ｖ−６５」）０．５０ｇ及びＴＨＦ１６ｇを混合したモノマー溶液を２時間かけて一定速度で滴下した。滴下終了後、さらに６時間撹拌を続けた。重合反応終了後、得られた反応液をヘキサンと酢酸エチルの９：１（体積比；２５℃）混合液５００ｍｌ中に撹拌しながら滴下した。生じた沈殿物を濾別し、減圧乾燥（２５℃）することによりすることにより、所望の樹脂３．８ｇを得た。回収したポリマーをＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー）分析したところ、重量平均分子量（Ｍｗ）が７７００、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が２．１３であった。
【００８７】
実施例３
下記構造の樹脂の合成
【化８】
還流管、撹拌子、３方コックを備えた１００ｍｌ丸底フラスコに、窒素雰囲気下、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）１０ｇを入れ、温度を６０℃に保ち、撹拌しながら、メタクリル酸２−（トリメチルシリルオキシ）エチルエステル（１．０ｍｍｏｌ）０．２０ｇ、１−（１−メタクリロイルオキシ−１−メチルエチル）アダマンタン５．０８ｇ（１９．４ｍｍｏｌ）、開始剤（和光純薬工業製、商品名「Ｖ−６５」）０．５０ｇ及びＴＨＦ１６ｇを混合したモノマー溶液を２時間かけて一定速度で滴下した。滴下終了後、さらに６時間撹拌を続けた。重合反応終了後、得られた反応液をヘキサンと酢酸エチルの９：１（体積比；２５℃）混合液５００ｍｌ中に撹拌しながら滴下した。生じた沈殿物を濾別し、減圧乾燥（２５℃）することによりすることにより、所望の樹脂３．４ｇを得た。回収したポリマーをＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー）分析したところ、重量平均分子量（Ｍｗ）が７５００、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が２．０５であった。
【００８８】
実施例４
下記構造の樹脂の合成
【化９】
還流管、撹拌子、３方コックを備えた１００ｍｌ丸底フラスコに、窒素雰囲気下、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）１０ｇを入れ、温度を６０℃に保ち、撹拌しながら、２−（トリメチルシリルメチル）アクリル酸エチル（１．０ｍｍｏｌ）０．１９ｇ、１−（１−メタクリロイルオキシ−１−メチルエチル）アダマンタン５．０８ｇ（１９．４ｍｍｏｌ）、開始剤（和光純薬工業製、商品名「Ｖ−６５」）０．５０ｇ及びＴＨＦ１６ｇを混合したモノマー溶液を２時間かけて一定速度で滴下した。滴下終了後、さらに６時間撹拌を続けた。重合反応終了後、得られた反応液をヘキサンと酢酸エチルの９：１（体積比；２５℃）混合液５００ｍｌ中に撹拌しながら滴下した。生じた沈殿物を濾別し、減圧乾燥（２５℃）することによりすることにより、所望の樹脂３．４ｇを得た。回収したポリマーをＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー）分析したところ、重量平均分子量（Ｍｗ）が７４００、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が２．０２であった。
【００８９】
比較例１
下記構造の樹脂の合成
【化１０】
還流管、撹拌子、３方コックを備えた１００ｍｌ丸底フラスコに、窒素雰囲気下、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）１０ｇを入れ、温度を６０℃に保ち、撹拌しながら、５−メタクリロイルオキシ−２，６−ノルボルナンカルボラクトン１．３８ｇ（６．２２ｍｍｏｌ）、１−ヒドロキシ−３−メタクリロイルオキシアダマンタン１．４６ｇ（６．１９ｍｍｏｌ）、１−（１−メタクリロイルオキシ−１−メチルエチル）アダマンタン２．１６ｇ（８．２４ｍｍｏｌ）、開始剤（和光純薬工業製、商品名「Ｖ−６５」）０．５０ｇ及びＴＨＦ１６ｇを混合したモノマー溶液を２時間かけて一定速度で滴下した。滴下終了後、さらに６時間撹拌を続けた。重合反応終了後、得られた反応液をヘキサンと酢酸エチルの９：１（体積比；２５℃）混合液５００ｍｌ中に撹拌しながら滴下した。生じた沈殿物を濾別し、減圧乾燥（２５℃）することによりすることにより、所望の樹脂３．４ｇを得た。回収したポリマーをＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー）分析したところ、重量平均分子量（Ｍｗ）が８０００、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が２．１であった。
【００９０】
評価試験１
上記実施例及び比較例で得られた各ポリマーについて、該ポリマー１．５ｇをシクロヘキサノン８．５ｇに溶解して１０ｇの溶液を調製し、シリコンウエハー上にスピンコートした。得られた塗膜の膜厚をエリプソメトリーにより５点測定した。また、塗膜を形成したシリコンウエハーを水中に常温で１０分間浸漬し、エアーブローした後、再度上記方法により塗膜の厚みを測定した。結果を表１〜３に示す。なお、表１〜３において、増加値は水浸漬後の膜厚の平均値から水浸漬前の膜厚の平均値を引いた値（ｎｍ）である。
【００９１】
【表１】
【００９２】
【表２】
【００９３】
【表３】
【００９４】
表より明らかなように、実施例１〜４のポリマーを用いた場合には、水に浸漬しても塗膜の厚みの変動がほとんど無く耐水性に優れていることが分かる。従って、実施例１〜４のポリマーは液浸露光用のレジストとして有用である。これに対して、比較例１のポリマーを用いた場合には、水に浸漬すると膨潤して塗膜の厚みが大きく増大する。
【００９５】
評価試験２
上記実施例及び比較例で得られたポリマーのそれぞれについて、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重量部とを溶媒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（ＰＧＭＥＡ）と混合して、ポリマー濃度１７重量％のフォトレジスト用樹脂組成物を調製した。この組成物をシリオンウエハー上にスピンコーティング法により塗布し、厚み０．４μｍの感光層を形成した。ホットプレート上で温度１００℃で１５０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、１００℃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、純水でリンスした。その結果、何れの場合も０．２０μｍのライン・アンド・スペースパターンが得られた。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光にウエット露光法を用いて半導体の微細加工などを行う際に用いる液浸露光用フォトレジスト用高分子化合物、該高分子化合物を含有する液浸露光用フォトレジスト用樹脂組成物、及びこのフォトレジスト用樹脂組成物を用いた半導体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程で用いられるフォトレジスト用樹脂は、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（基板）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。該フォトレジスト用樹脂は、一般に、主剤であるポリマーと、光酸化剤と、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。
【０００３】
パターンをより微細化するため、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いる。しかし、短波長の光を透過するガラス材料の種類には限度があることから、ウエハー等の基板と該基板に最も近いレンズ面との間のワーキングディスタンスを露光光を透過する液体で満たして、開口数を増大させることにより露光パターンの微細化を図る液浸型の露光装置が提案されている（例えば、特許文献１等）。このように液浸下で露光を行う方法はウエット露光法と呼ばれている。
【０００４】
一方、従来のフォトレジスト用高分子化合物は、通常、親水性基としてヒドロキシル基やカルボキシル基を含むモノマー単位を含んでいる。これらの親水性基はアルカリ現像液親和性と基板密着性の２つの機能を受け持っている。しかしながら、上記液浸露光においては、このような従来のフォトレジスト用高分子化合物を含む組成物を用いると、前記親水性基を有するレジスト膜に水が浸透するためか、レジスト膜が膨潤したり、厚みむらが発生し、その結果、鮮明で且つ精度の高いパターンが得られにくいという問題があった。そこで、水の影響を少なくするためにヒドロキシル基やカルボキシル基の含有量を減らして高分子化合物の親水性を低下させることが考えられるが、その方法では上記の２つの機能が低下してしまう。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−３０３１１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明の目的は、耐水性に優れたレジスト膜を形成可能な液浸露光用フォトレジスト用高分子化合物及び液浸露光用フォトレジスト用樹脂組成物を提供することにある。
本発明の他の目的は、微細なパターンを鮮明且つ精度よく形成できる液浸露光用フォトレジスト用樹脂組成物、並びに半導体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、側鎖にケイ素原子を有するモノマー単位を特定量含むポリマーを液浸露光用フォトレジスト用ポリマーとして用いると、ヒドロキシル基等の親水性基を減らしても基板密着性機能等が低下せず、耐水性に優れたレジスト膜を形成できること、そのためウエット露光法を用いて微細なパターンを鮮明且つ精度よく形成できることを見出し、本発明を完成した。
【０００８】
すなわち、本発明は、側鎖にケイ素原子含有基を有するモノマー単位を全モノマー単位の０．５〜１０モル％含む液浸露光用フォトレジスト用高分子化合物を提供する。
【０００９】
側鎖にケイ素原子含有基を有するモノマー単位として、例えば、下記式（Ｉ）
【化１】
（式中、Ｒaは水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数１〜６のハロアルキル基、又はケイ素原子含有基を有する炭化水素基を示す。Ａ1は単結合又は連結基を示し、Ｒbは水素原子、炭化水素基、又はケイ素原子含有基を有する炭化水素基を示す。ただし、ＲaとＲbのうち少なくとも一方はケイ素原子含有基を有する炭化水素基である）
で表されるモノマー単位が挙げられる。
【００１０】
前記ケイ素原子含有基としては、下記式（ａ）
【化２】
（式中、Ｒc、Ｒd、Ｒeは、同一又は異なって、水素原子、アルキル基、アルコキシ基又はヒドロキシル基を示す。Ａ2は単結合又は連結基を示す）
で表される基が好ましい。
【００１１】
前記液浸露光用フォトレジスト用高分子化合物は、側鎖にケイ素原子含有基を有するモノマー単位に加えて、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するモノマー単位を含むのが好ましい。
【００１２】
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するモノマー単位として、例えば、下記式（IIa）〜（IIh）
【化３】
（式中、Ｒは水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜６のアルキル基又は炭素数１〜６のハロアルキル基を示す。Ｒ1及びＲ2は、同一又は異なって、炭素数１〜８の炭化水素基を示し、Ｒ3、Ｒ4及びＲ5は、同一又は異なって、水素原子、ヒドロキシル基又はメチル基を示す。Ｒ6及びＲ7は、同一又は異なって、水素原子、ヒドロキシル基又は−ＣＯＯＲ8基を示し、Ｒ8はｔ−ブチル基、２−テトラヒドロフラニル基、２−テトラヒドロピラニル基又は２−オキセパニル基を示す。Ｒ9はメチル基又はエチル基を示し、Ｒ10及びＲ11は、同一又は異なって、水素原子、ヒドロキシル基又はオキソ基を示す。Ｒ12は、式中に示される酸素原子との結合部位に第３級炭素原子を有する、置換基を有していてもよい炭化水素基を示す。Ｒ13、Ｒ14、Ｒ15、Ｒ16及びＲ17は、同一又は異なって、水素原子又はメチル基を示す。Ｒ18はｔ−ブチル基、２−テトラヒドロフラニル基、２−テトラヒドロピラニル基又は２−オキセパニル基を示す。Ｒ19、Ｒ20は、同一又は異なって、水素原子、アルキル基又はフルオロアルキル基を示し、Ｒ21は水素原子又は有機基を示す。ｍは１〜３の整数を示し、ｎは０又は１を示す）
から選択された少なくとも１種のモノマー単位が挙げられる。
【００１３】
本発明は、また、前記の液浸露光用フォトレジスト用高分子化合物と光酸発生剤とを少なくとも含む液浸露光用フォトレジスト用樹脂組成物を提供する。
【００１４】
本発明は、さらに、前記の液浸露光用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てレジスト塗膜を形成し、液浸下での露光及び現像を経てパターンを形成する工程を含む半導体の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、基板密着性機能を保持し、しかも耐水性に優れたレジスト膜を形成できるので、ウエット露光法を採用することにより、微細なパターンを高い精度で形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
［液浸露光用フォトレジスト用高分子化合物］
本発明の液浸露光用フォトレジスト用高分子化合物は、側鎖にケイ素原子含有基を有するモノマー単位（以下、「モノマーユニット１」と称することがある）を全モノマー単位の０．５〜１０モル％含む。
【００１７】
モノマーユニット１は、側鎖にシリコンウエハー（基板）の構成元素と同じケイ素を含んでいるため、基板への密着性を高める密着性付与ユニットとして機能する。そのため、従来のフォトレジスト用樹脂のようにヒドロキシル基等の親水性基を含むモノマー単位をポリマーに多量に組み込む必要がない。そのため、レジスト膜の親水性を低減でき、水のレジスト膜内部への浸透を抑制できる。よって、ウエット露光法により露光する際、レジスト膜が水によって膨潤しにくい。
【００１８】
モノマーユニット１が全モノマー単位の０．５モル％より少ない場合には、基板に対する密着性が低下し、モノマーユニット１が全モノマー単位の１０モル％よりも多い場合には、架橋等の反応が起こったときにレジスト膜が不溶となるため好ましくない。
【００１９】
側鎖にケイ素原子含有基を有するモノマー単位として、例えば、前記式（Ｉ）で表されるモノマー単位が挙げられる。このモノマー単位において、Ｒaは水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数１〜６のハロアルキル基、又はケイ素原子含有基を有する炭化水素基を示し、Ａ1は単結合又は連結基を示し、Ｒbは水素原子、炭化水素基、又はケイ素原子含有基を有する炭化水素基を示す。ただし、ＲaとＲbのうち少なくとも一方（例えば、何れか一方）はケイ素原子含有基を有する炭化水素基である。
【００２０】
Ｒaにおけるハロゲン原子には、フッ素、塩素、臭素原子などが含まれる。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、ヘキシル基などが挙げられる。炭素数１〜６のハロアルキル基としては、前記炭素数１〜６のアルキル基の少なくとも１つの水素原子がフッ素原子に置換した基、例えば、モノフルオロメチル、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、２，２，２−トリフルオロエチル、テトラフルオロエチル、２，２，３，３，３−テトラフルオロプロピル基などが挙げられる。
【００２１】
前記Ｒaにおけるケイ素原子含有基を有する炭化水素基におけるケイ素原子含有基としては、前記式（ａ）で表される基が挙げられる。式（ａ）中、Ｒc、Ｒd、Ｒeは、それぞれ水素原子、アルキル基、アルコキシ基又はヒドロキシル基を示す。Ａ2は単結合又は連結基を示す。
【００２２】
前記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、ペンチル、ヘキシル、オクチル、デシル基などの炭素数１〜１２程度の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基が例示される。これらのなかでも、炭素数１〜４のアルキル基が好ましい。アルコキシ基としては、例えば、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロピルオキシ、ブトキシ、イソブチルオキシ、ｓ−ブチルオキシ、ｔ−ブチルオキシ、ヘキシルオキシ、デシルオキシ基などの炭素数１〜１２程度のアルコキシ基が例示される。これらのなかでも、炭素数１〜４のアルコキシ基が好ましい。
【００２３】
Ａ2における連結基としては、例えば、酸素原子（エーテル結合；−Ｏ−）、硫黄原子（チオエーテル結合；−Ｓ−）、オキシカルボニル基（エステル結合；−ＣＯＯ−、例えば右側がケイ素原子）；アミノカルボニル基（アミド結合；−ＣＯＮＨ−、例えば右側がケイ素原子）；及びこれらが、必要に応じて直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基（Ｃ1-6アルキレン基等）などを介して、複数個結合した基などが挙げられる。
【００２４】
式（ａ）で表されるケイ素原子含有基の代表的な例として、例えば、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリプロピルシリル基等のトリアルキルシリル基［トリ（Ｃ1-4アルキル）シリル基など］；トリメチルシリルオキシ基などの前記トリアルキルシリル基に対応するトリアルキルシリルオキシ基；トリメトキシシリル基、トリエトキシシリル基、トリプロポキシシリル基、トリブトキシシリル基などのトリアルコキシシリル基［トリ（Ｃ1-4アルコキシ）シリル基など］；前記トリアルコキシシリル基のアルコキシ基の一部又は全部がヒドロキシル基に変換された基；トリメトキシシリルオキシ基などの前記トリアルコキシシリル基に対応するトリアルコキシシリルオキシ基；前記トリアルコキシシリルオキシ基のアルコキシ基の一部又は全部がヒドロキシル基に変換された基などが例示される。
【００２５】
前記Ｒaのケイ素原子含有基を有する炭化水素基における炭化水素基としては、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基及びこれらが２以上結合した基が挙げられる。脂肪族炭化水素基としては、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、オクチル基等の直鎖状または分岐鎖状のアルキル基（例えばＣ1-20アルキル基、好ましくはＣ1-8アルキル基）；アリル基等の直鎖状または分岐鎖状のアルケニル基（例えばＣ1-20アルケニル基、好ましくはＣ2-8アルケニル基）；プロピニル基等の直鎖状または分岐鎖状のアルキニル基（例えばＣ1-20アルキニル基、好ましくはＣ2-8アルキニル基）などが挙げられる。脂環式炭化水素基としては、例えば、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基（３〜１２員シクロアルキル基等）；シクロペンテニル、シクロヘキセニル基等のシクロアルケニル基（３〜１２員シクロアルケニル基等）；アダマンタン環、ノルボルナン環、ノルボルンネン環、ボルナン環、イソボルナン環、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、トリシクロ［５．２．１．０2,6］デカン環、テトラシクロ［４．４．０．１2,5．１7,10］ドデカン環等のノルボルナン環又はノルボルネン環を含む環；パーヒドロインデン環、デカリン環（パーヒドロナフタレン環）、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などの多環の芳香族縮合環が水素添加された環（好ましくは完全水素添加された環）；トリシクロ［４．２．２．１2,5］ウンデカン環などの２環系、３環系、４環系などの橋架け炭素環（例えば、炭素数６〜２０程度の橋架け炭素環）に対応する橋架け炭素環式基（Ｃ4-20橋架け炭素環式基等）などが挙げられる。芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル、ナフチル基等のＣ6-14芳香族炭化水素基などが挙げられる。脂肪族炭化水素基と芳香族炭化水素基とが結合した基としては、ベンジル、２−フェニルエチル基などが挙げられる。脂環式炭化水素基と脂肪族炭化水素基とが結合した基としては、シクロヘキシルメチル基、２−シクロヘキシルエチル基、６−エチル−１−シクロヘキシル基、３−メチル−１−アダマンチル基、３−エチル−１−アダマンチル基、３−プロピル−１−アダマンチル基などが挙げられる。
【００２６】
これらの炭化水素基は、アルキル基（Ｃ1-4アルキル基等）、ハロアルキル基（Ｃ1-4ハロアルキル基等）、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、保護基で保護されていてもよいヒドロキシメチル基、保護基で保護されていてもよいカルボキシル基、オキソ基などの置換基を有していてもよい。保護基としては有機合成の分野で慣用の保護基を使用できる。
【００２７】
Ａ1における連結基としては、例えば、メチレン、メチルメチレン、ジメチルメチレン、エチレン、プロピレン、トリメチレン基などの直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基（Ｃ1-6アルキレン基等）；カルボニル基；酸素原子（エーテル結合；−Ｏ−）；硫黄原子（チオエーテル結合；−Ｓ−）；オキシカルボニル基（エステル結合；−ＣＯＯ−、Ｒbと結合する側は右側であっても左側であってもよい）；アミノカルボニル基（アミド結合；−ＣＯＮＨ−、Ｒbと結合する側は右側であっても左側であってもよい）；及びこれらが複数個結合した基などが挙げられる。好ましい連結基として、酸素原子（エーテル結合；−Ｏ−）、オキシカルボニル基（エステル結合；−ＣＯＯ−、Ｒbと結合する側は右側であっても左側であってもよい）などが挙げられる。
【００２８】
Ｒbにおける炭化水素基としては、前記の炭化水素基が挙げられ、この炭化水素基は前記置換基を有していてもよい。Ｒbにおけるケイ素原子含有基を有する炭化水素基は、Ｒaにおけるケイ素原子含有基を有する炭化水素基と同様のものを使用できる。
【００２９】
本発明の液浸露光用フォトレジスト用高分子化合物は、上記の側鎖にケイ素原子含有基を有するモノマー単位（モノマーユニット１）に加えて、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するモノマー単位（以下、「モノマーユニット２」と称することがある）を含むのが好ましい。モノマーユニット２は光照射によりアルカリ可溶性に変化するので、アルカリ現像時に樹脂を可溶化させるアルカリ可溶性ユニットとして機能する。
【００３０】
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するモノマー単位としては特に限定されず、例えば、フォトレジスト用高分子化合物において酸脱離性基或いはアルカリ可溶性基を有するモノマー単位として使用される公知のモノマー単位を採用できる。本発明の高分子化合物は、これらのモノマー単位を１種有していてもよく、２種以上有していてもよい。
【００３１】
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するモノマー単位として好ましいモノマー単位には、前記式（IIa）〜（IIh）で表されるモノマー単位が含まれる。
【００３２】
式（IIa）〜（IIh）におけるＲは水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜６のアルキル基又は炭素数１〜６のハロアルキル基を示す。ハロゲン原子、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数１〜６のハロアルキル基としては、Ｒaにおけるハロゲン原子等と同様のものを使用できる。
【００３３】
式（IIa）中、Ｒ1、Ｒ2における炭素数１〜８の炭化水素としては、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、ペンチル、イソペンチル、１−メチルブチル、１−エチルプロピル、ヘキシル、イソヘキシル、１−メチルペンチル、１−エチルブチル、ヘプチル、１−メチルヘキシル、オクチル、１−メチルヘプチル基などのＣ1-8アルキル基；シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル基などのＣ3-8シクロアルキル基；フェニル基などが挙げられる。これらの中でも、メチル、エチル、イソプロピル基などのＣ1-3アルキル基が好ましい。
【００３４】
式（IId）中、Ｒ12における「式中に示される酸素原子との結合部位に第３級炭素原子を有する炭化水素基」としては、例えば、ｔ−ブチル基、ｔ−アミル基などが挙げられる。これらの炭化水素基は置換基を有していてもよい。
【００３５】
式（IIh）中、Ｒ19、Ｒ20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、ｓ−ブチル、ペンチル、ヘキシル基などの直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基（Ｃ1-6アルキル基等）が挙げられる。また、フルオロアルキル基としては、前記アルキル基の少なくとも１つの水素原子がフッ素原子に置換した基、例えば、モノフルオロメチル、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、２，２，２−トリフルオロエチル、テトラフルオロエチル、２，２，３，３，３−テトラフルオロプロピル基などが挙げられる。Ｒ19、Ｒ20としては、水素原子、Ｃ1-3アルキル基、Ｃ1-3フルオロアルキル基などが特に好ましい。
【００３６】
式（IIh）中、Ｒ21における有機基としては、炭化水素基及び／又は複素環式基を含有する基が挙げられる。
【００３７】
炭化水素基には脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基及びこれらが２以上結合した基が含まれる。脂肪族炭化水素基としては、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、オクチル基等の直鎖状または分岐鎖状のアルキル基（Ｃ1-8アルキル基等）；アリル基等の直鎖状または分岐鎖状のアルケニル基（Ｃ2-8アルケニル基等）；プロピニル基等の直鎖状または分岐鎖状のアルキニル基（Ｃ2-8アルキニル基等）などが挙げられる。脂環式炭化水素基としては、例えば、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基（３〜８員シクロアルキル基等）；シクロペンテニル、シクロヘキセニル基等のシクロアルケニル基（３〜８員シクロアルケニル基等）；アダマンチル、ノルボルニル基等の橋架け炭素環式基（Ｃ4-20橋架け炭素環式基等）などが挙げられる。芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル、ナフチル基等のＣ6-14芳香族炭化水素基などが挙げられる。脂肪族炭化水素基と芳香族炭化水素基とが結合した基としては、ベンジル、２−フェニルエチル基などが挙げられる。
【００３８】
これらの炭化水素基は、アルキル基（Ｃ1-4アルキル基等）、ハロアルキル基（Ｃ1-4ハロアルキル基等）、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、保護基で保護されていてもよいヒドロキシメチル基、保護基で保護されていてもよいカルボキシル基、オキソ基などの置換基を有していてもよい。保護基としては有機合成の分野で慣用の保護基を使用できる。
【００３９】
前記複素環式基としては、酸素原子、硫黄原子及び窒素原子から選択された少なくとも１種のヘテロ原子を含む複素環式基が挙げられる。
【００４０】
好ましい有機基として、Ｃ1-8アルキル基、環式骨格を含む有機基等が挙げられる。前記環式骨格を構成する「環」には、単環又は多環の非芳香族性又は芳香族性の炭素環又は複素環が含まれる。なかでも、単環又は多環の非芳香族性炭素環、ラクトン環（非芳香族性炭素環が縮合していてもよい）が特に好ましい。単環の非芳香族性炭素環として、例えば、シクロペンタン環、シクロヘキサン環などの３〜１５員程度のシクロアルカン環などが挙げられる。
【００４１】
多環の非芳香族性炭素環（橋架け炭素環）として、例えば、アダマンタン環、ノルボルナン環、ノルボルンネン環、ボルナン環、イソボルナン環、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、トリシクロ［５．２．１．０2,6］デカン環、テトラシクロ［４．４．０．１2,5．１7,10］ドデカン環等のノルボルナン環又はノルボルネン環を含む環；パーヒドロインデン環、デカリン環（パーヒドロナフタレン環）、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などの多環の芳香族縮合環が水素添加された環（好ましくは完全水素添加された環）；トリシクロ［４．２．２．１2,5］ウンデカン環などの２環系、３環系、４環系などの橋架け炭素環（例えば、炭素数６〜２０程度の橋架け炭素環）などが挙げられる。前記ラクトン環として、例えば、γ−ブチロラクトン環、４−オキサトリシクロ［４．３．１．１3,8］ウンデカン−５−オン環、４−オキサトリシクロ［４．２．１．０3,7］ノナン−５−オン環、４−オキサトリシクロ［５．２．１．０2,6］デカン−５−オン環などが挙げられる。
【００４２】
前記環式骨格を構成する環は、メチル基等のアルキル基（例えば、Ｃ1-4アルキル基など）、トリフルオロメチル基などのハロアルキル基（例えば、Ｃ1-4ハロアルキル基など）、塩素原子やフッ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、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メルカプト基、保護基で保護されていてもよいカルボキシル基、保護基で保護されていてもよいアミノ基、保護基で保護されていてもよいスルホン酸基などの置換基を有していてもよい。保護基としては有機合成の分野で慣用の保護基を使用できる。
【００４３】
前記環式骨格を構成する環は、式（IIh）中に示される酸素原子（Ｒ21の隣接位の酸素原子）と直接結合していてもよく、連結基を介して結合していてもよい。連結基としては、メチレン、メチルメチレン、ジメチルメチレン、エチレン、プロピレン、トリメチレン基などの直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基；カルボニル基；酸素原子（エーテル結合；−Ｏ−）；オキシカルボニル基（エステル結合；−ＣＯＯ−）；アミノカルボニル基（アミド結合；−ＣＯＮＨ−）；及びこれらが複数個結合した基などが挙げられる。
【００４４】
式（IIa）で表されるモノマー単位は、酸によってアダマンタン骨格を含む部位が主鎖に結合したカルボン酸部から脱離して、遊離のカルボキシル基を生成させる。式（IIb）で表されるモノマー単位は、アダマンタン骨格に結合している保護基で保護されたカルボキシル基が酸によって脱保護され、遊離のカルボキシル基を生成させる。また、式（IIc）で表されるモノマー単位は、アダマンタン骨格が酸によって主鎖に結合したカルボン酸部から脱離して遊離のカルボキシル基を生成させる。さらに、式（IId）、（IIe）、（IIf）、（IIg）及び（IIh）で表されるモノマー単位も、酸によりカルボン酸エステル部位が分解、脱離して遊離のカルボキシル基を生成させる。
【００４５】
なお、式（IIa）、（IIb）、（IIc）及び（IIg）で表されるモノマー単位、並びに式（IIh）のうちＲ21が非芳香族性炭素環を含む基であるモノマー単位は脂環式炭素骨格を有するため、透明性に優れ、且つエッチング耐性が極めて高いという特色を有する。また、式（IIa）のうちＲ3〜Ｒ5の少なくとも１つがヒドロキシル基であるモノマー単位、式（IIf）で表されるモノマー単位、及び式（IIh）のうちＲ21がラクトン環を含む基であるモノマー単位は、親水性が高く密着性機能をも有する。
【００４６】
本発明の液浸露光用フォトレジスト用高分子化合物は、上記モノマーユニット１及び２に加えて、レジスト用樹脂として必要な特性を具備するため、さらに他のモノマー単位（繰り返し単位）を含んでいてもよい。このようなモノマー単位として、例えば、下記式（IIIa）〜（IIIh）で表されるモノマー単位（以下、「モノマーユニット３」と称することがある）が挙げられる。
【００４７】
【化４】
（式中、Ｒは水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜６のアルキル基又は炭素数１〜６のハロアルキル基を示す。Ｒ22及びＲ23は、同一又は異なって、水素原子、ヒドロキシル基又はカルボキシル基を示し、Ｒ24はヒドロキシル基、オキソ基又はカルボキシル基を示す。Ｘ1、Ｘ2及びＸ3は、同一又は異なって、−ＣＨ2−又は−ＣＯ−Ｏ−を示す。Ｒ25、Ｒ26及びＲ27は、同一又は異なって、水素原子又はメチル基を示す。Ｒ28及びＲ29は、同一又は異なって、水素原子又はメチル基を示す。Ｒ30、Ｒ31、Ｒ32、Ｒ33及びＲ34は、同一又は異なって、水素原子又はメチル基を示す。Ｒ35は、水素原子、又は置換基を有していてもよい炭素数１〜２０の直鎖状、分岐鎖状、環状若しくは有橋環状炭化水素基を示す。Ｒ36、Ｒ37、Ｒ38及びＲ39は、同一又は異なって、水素原子又はメチル基を示す。Ｒ40は、水素原子、ヒドロキシル基、ヒドロキシメチル基又はカルボキシル基を示す。ｏ、ｐ、ｑ及びｒは、それぞれ、０又は１を示す）
【００４８】
式（IIIa）〜（IIIh）におけるＲは前記と同様である。式（IIIb）中、Ｘ1〜Ｘ3における−ＣＯ−Ｏ−基の向きは問わない。また、式（IIIe）中、Ｒ35における炭素数１〜２０の直鎖状、分岐鎖状、環状若しくは有橋環状炭化水素基（橋かけ環式基）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、ｔ−ブチル、ペンチル、ヘキシル、オクチル、デシル、ドデシル、テトラデシル、オクタデシル基などの炭素数１〜２０の直鎖状又は分岐鎖状脂肪族炭化水素基（特にアルキル基）；シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロオクチル、シクロドデシル基などの炭素数３〜２０のシクロアルキル又はシクロアルケニル基；パーヒドロインデン環、パーヒドロフルオレン環、パーヒドロナフタレン環（デカリン環）、パーヒドロアントラセン環、ノルボルナン環、ノルボルネン環、ピナン環、ボルナン環、イソボルニラン環、トリシクロ［５．２．１．０2,6］デカン環、テトラシクロ［４．４．０．１2,5．１7,10］ドデカン環等に対応する炭素数６〜２０の有橋環状炭化水素基（橋かけ環式炭化水素基）；トリシクロ［５．２．１．０2,6］デシルメチル基、テトラシクロ［４．４．０．１2,5．１7,10］ドデシルメチル基、２−ノルボルニルメチル基などの前記各炭化水素基を結合した基などが挙げられる。これらの炭化水素基は、アルキル基、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、保護基で保護されていてもよいヒドロキシメチル基、保護基で保護されていてもよいカルボキシル基（例えば、カルボキシル基、ｔ−ブチルオキシカルボニル基、２−テトラヒドロフラニルオキシカルボニル基、２−テトラヒドロピラニルオキシカルボニル基、２−オキセパニルオキシカルボニル基等）、オキソ基などの置換基を有していてもよい。前記保護基としては、有機合成の分野で慣用の保護基を使用できる。
【００４９】
前記式（IIIa）で表されるモノマー単位は、アダマンタン骨格に親水性の高い基（ヒドロキシル基、カルボキシル基、オキソ基）が結合しているため、基板への密着性を高める機能を有する。また、式（IIIa）、（IIIb）（Ｘ1〜Ｘ3がすべてメチレン基であるもの等）、（IIIc）、（IIIe）（Ｒ35が環状又は有橋環状炭化水素基であるもの）、（IIIg）及び（IIIh）で表されるモノマー単位は脂環式炭素骨格を有するため、透明性、耐エッチング性等の向上に寄与する。式（IIIb）（Ｘ1〜Ｘ3の少なくとも１つが−ＣＯ−Ｏ−基であるもの）、（IIIc）、（IIId）及び（IIIg）で表されるラクトン骨格を有するモノマー単位、式（IIIe）（Ｒ35が水素原子であるもの）、（IIIf）、（IIIh）（Ｒ40がヒドロキシル基、ヒドロキシメチル基又はカルボキシル基であるもの）で表されるモノマー単位は親水性基を含んでおり、密着性付与機能を有する。このように、これらのモノマー単位はその構造に基づいて種々の機能を付与できるため、上記各モノマー単位をポリマー中に組み込むことにより、レジスト用樹脂として必要な諸特性のバランスを用途に応じて微調整できる。
【００５０】
本発明の液浸露光用フォトレジスト用高分子化合物において、前記モノマーユニット１の含有量は、ポリマーを構成するモノマーユニット全体に対して、０．５〜１０モル％であり、好ましくは１〜８モル％、さらに好ましくは２〜５モル％である。また、好ましい高分子化合物では、モノマーユニット２を、ポリマーを構成するモノマーユニット全体に対して、例えば１０〜９９．５モル％、好ましくは２０〜９９モル％、さらに好ましくは３０〜９８モル％程度含有する。また、モノマーユニット３を含む高分子化合物における該モノマーユニット３の含有量は、ポリマーを構成するモノマーユニット全体に対して、例えば０〜２０モル％、好ましくは０〜１５モル％、さらに好ましくは０〜１０モル％程度である。
【００５１】
液浸露光用フォトレジスト用高分子化合物の重量平均分子量（Ｍｗ）は、例えば５０００〜５００００程度、好ましくは７０００〜２００００程度であり、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は、例えば１．８〜３．５程度である。なお、前記Ｍｎは数平均分子量を示し、Ｍｎ及びＭｗともにポリスチレン換算の値である。
【００５２】
前記式（IIg）、（IIIf）、（IIIg）及び（IIIh）で表される各モノマー単位は、それぞれ対応するエチレン性不飽和化合物を（コ）モノマーとして、また、式（Ｉ）、（IIa）〜（IIf）、（IIh）、（IIIa）〜（IIIe）で表される各モノマー単位は、それぞれ対応する（メタ）アクリル酸等の不飽和カルボン酸又はそのエステルを（コ）モノマーとして重合に付すことにより形成できる。
【００５３】
［式（Ｉ）のモノマー単位］
前記式（Ｉ）のモノマー単位に対応するモノマーは下記式（１）
【化５】
（式中、Ｒaは水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数１〜６のハロアルキル基、又はケイ素原子含有基を有する炭化水素基を示す。Ａ1は−ＣＯＯ−又は−Ｏ−を示し、Ｒbは水素原子、炭化水素基、又はケイ素原子含有基を有する炭化水素基を示す。ただし、ＲaとＲbのうち少なくとも一方はケイ素原子含有基を有する炭化水素基である）
【００５４】
式（１）で表されるモノマーの代表的な例としては、例えば、１−（メタ）アクリロイルオキシ−３−［２−（トリメトキシシリル）エチル］アダマンタン、（メタ）アクリル酸２−（トリメトキシシリル）エチルエステル、（メタ）アクリル酸３−（トリメトキシシリル）プロピルエステル、（メタ）アクリル酸２−（トリメチルシリルオキシ）エチルエステル、（メタ）アクリル酸３−（トリメチルシリルオキシ）プロピルエステルなどの、Ｒaが水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜６のアルキル基又は炭素数１〜６のハロアルキル基であり、Ａ1が−ＣＯＯ−（右側がＲbに結合）であり、Ｒbがケイ素原子含有基（トリアルコキシシリル基、トリアルキルシリルオキシ基等）を有する炭化水素基（アルキル基、脂環式炭化水素基とアルキル基とが結合した基等）である化合物；２−（トリメチルシリルメチル）アクリル酸エチル、２−（トリメチルシリルメチル）アクリル酸プロピル、２−（トリメチルシリルメチル）アクリル酸ブチル、２−（トリメチルシリルメチル）アクリル酸ヘキシル、２−（トリメチルシリルメチル）アクリル酸シクロヘキシル、２−（トリメチルシリルメチル）アクリル酸アダマンチルなどの、Ｒaがケイ素原子含有基（トリアルキルシリル基等）を有する炭化水素基（例えば、アルキル基等）であり、Ａ1が−ＣＯＯ−（右側がＲbに結合）であり、Ｒbが炭化水素基である化合物などが挙げられる。
【００５５】
式（１）で表されるモノマーは公知の方法又は公知の反応を利用して得ることができる。また、市販品を使用することもできる。
【００５６】
［式（IIa）のモノマー単位］
前記式（IIa）のモノマー単位に対応するモノマーの代表的な例として下記の化合物が挙げられる。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、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、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、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、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、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、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、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、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、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、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、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。
【００５７】
［式（IIb）のモノマー単位］
前記式（IIb）のモノマー単位に対応するモノマーの代表的な例として下記の化合物が挙げられる。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、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、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、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、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、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。
【００５８】
［式（IIc）のモノマー単位］
前記式（IIc）のモノマー単位に対応するモノマーの代表的な例として下記の化合物が挙げられる。２−（メタ）アクリロイルオキシ−２−メチルアダマンタン、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、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、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、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、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、２−（メタ）アクリロイルオキシ−２−エチルアダマンタン、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、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、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、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、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。
【００５９】
［式（IId）のモノマー単位］
前記式（IId）のモノマー単位に対応するモノマーの代表的な例として下記の化合物が挙げられる。ｔ−ブチル（メタ）アクリレート。
【００６０】
［式（IIe）のモノマー単位］
前記式（IIe）のモノマー単位に対応するモノマーの代表的な例として下記の化合物が挙げられる。２−テトラヒドロピラニル（メタ）アクリレート、２−テトラヒドロフラニル（メタ）アクリレート。
【００６１】
［式（IIf）のモノマー単位］
前記式（IIf）のモノマー単位に対応するモノマーの代表的な例として下記の化合物が挙げられる。β−（メタ）アクリロイルオキシ−γ−ブチロラクトン、β−（メタ）アクリロイルオキシ−α，α−ジメチル−γ−ブチロラクトン、β−（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、β−（メタ）アクリロイルオキシ−α，α，β−トリメチル−γ−ブチロラクトン、β−（メタ）アクリロイルオキシ−β，γ，γ−トリメチル−γ−ブチロラクトン、β−（メタ）アクリロイルオキシ−α，α，β，γ，γ−ペンタメチル−γ−ブチロラクトン。
【００６２】
［式（IIg）のモノマー単位］
前記式（IIg）のモノマー単位に対応するモノマーの代表的な例として下記の化合物が挙げられる。５−ｔ−ブトキシカルボニルノルボルネン、９−ｔ−ブトキシカルボニルテトラシクロ［６．２．１．１3,6．０2,7］ドデカ−４−エン、５−（２−テトラヒドロピラニルオキシカルボニル）ノルボルネン、９−（２−テトラヒドロピラニルオキシカルボニル）テトラシクロ［６．２．１．１3,6．０2,7］ドデカ−４−エン。
【００６３】
［式（IIh）のモノマー単位］
前記式（IIh）のモノマー単位に対応するモノマーの代表的な例として下記の化合物が挙げられる。１−（アダマンタン−１−イルオキシ）エチル（メタ）アクリレート、１−（アダマンタン−１−イルメトキシ）エチル（メタ）アクリレート、１−［２−（アダマンタン−１−イル）エトキシ］エチル（メタ）アクリレート、１−（３−ヒドロキシアダマンタン−１−イルオキシ）エチル（メタ）アクリレート、１−（ノルボルナン−２−イルオキシ）エチル（メタ）アクリレート、１−（ノルボルナン−２−イルメトキシ）エチル（メタ）アクリレート、１−（２−メチルノルボルナン−２−イルオキシ）エチル（メタ）アクリレート、１−［１−（ノルボルナン−２−イル）−１−メチルエトキシ］エチル（メタ）アクリレート、１−（３−メチルノルボルナン−２−イルメトキシ）エチル（メタ）アクリレート、１−（ボルニルオキシ）エチル（メタ）アクリレート、１−（イソボルニルオキシ）エチル（メタ）アクリレート；１−［１−（メタ）アクリロイルオキシエトキシ］−４−オキサトリシクロ［４．３．１．１3,8］ウンデカン−５−オン、２−［１−（メタ）アクリロイルオキシエトキシ］−４−オキサトリシクロ［４．２．１．０3,7］ノナン−５−オン、８−［１−（メタ）アクリロイルオキシエトキシ］−４−オキサトリシクロ［５．２．１．０2,6］デカン−５−オン、９−［１−（メタ）アクリロイルオキシエトキシ］−４−オキサトリシクロ［５．２．１．０2,6］デカン−５−オン、α−［１−（メタ）アクリロイルオキシエトキシ］−γ，γ−ジメチル−γ−ブチロラクトン、３−［１−（メタ）アクリロイルオキシエトキシ］−２−オキソ−１−オキサスピロ［４．５］デカン、α−［１−（メタ）アクリロイルオキシエトキシ］−γ−ブチロラクトン、α−［１−（メタ）アクリロイルオキシエトキシ］−α，γ，γ−トリメチル−γ−ブチロラクトン、α−［１−（メタ）アクリロイルオキシエトキシ］−β，β−ジメチル−γ−ブチロラクトン。
【００６４】
［式（IIIa）のモノマー単位］
前記式（IIIa）のモノマー単位に対応するモノマーの代表的な化合物には下記の化合物が含まれる。１−ヒドロキシ−３−（メタ）アクリロイルオキシアダマンタン、１，３−ジヒドロキシ−５−（メタ）アクリロイルオキシアダマンタン、１−カルボキシ−３−（メタ）アクリロイルオキシアダマンタン、１，３−ジカルボキシ−５−（メタ）アクリロイルオキシアダマンタン、１−カルボキシ−３−ヒドロキシ−５−（メタ）アクリロイルオキシアダマンタン、１−（メタ）アクリロイルオキシ−４−オキソアダマンタン、３−ヒドロキシ−１−（メタ）アクリロイルオキシ−４−オキソアダマンタン、７−ヒドロキシ−１−（メタ）アクリロイルオキシ−４−オキソアダマンタン。
【００６５】
［式（IIIb）のモノマー単位］
前記式（IIIb）のモノマー単位に対応するモノマーの代表的な例として下記の化合物が挙げられる。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、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、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、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。
【００６６】
［式（IIIc）のモノマー単位］
前記式（IIIc）のモノマー単位を形成するモノマーの代表的な例として下記化合物が挙げられる。２−（メタ）アクリロイルオキシ−４−オキサトリシクロ［４．２．１．０3,7］ノナン−５−オン、２−（メタ）アクリロイルオキシ−２−メチル−４−オキサトリシクロ［４．２．１．０3,7］ノナン−５−オン。
【００６７】
［式（IIId）のモノマー単位］
前記式（IIId）のモノマー単位を形成するモノマーの代表的な例には下記の化合物が含まれる。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−β，β−ジメチル−γ−ブチロラクトン、α−（メタ）アクリロイルオキシ−α，β，β−トリメチル−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、α−（メタ）アクリロイルオキシ−α，γ，γ−トリメチル−γ−ブチロラクトン、α−（メタ）アクリロイルオキシ−β，β，γ，γ−テトラメチル−γ−ブチロラクトン、α−（メタ）アクリロイルオキシ−α，β，β，γ，γ−ペンタメチル−γ−ブチロラクトン。
【００６８】
［式（IIIe）のモノマー単位］
前記式（IIIe）のモノマー単位を形成するモノマーの代表的な例には下記の化合物が含まれる。（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸イソプロピル、（メタ）アクリル酸ｎ−ブチル、（メタ）アクリル酸シクロヘキシル、（メタ）アクリル酸デカヒドロナフチル、（メタ）アクリル酸ノルボルニル、（メタ）アクリル酸イソボルニル、（メタ）アクリル酸アダマンチル、（メタ）アクリル酸ジメチルアダマンチル、（メタ）アクリル酸トリシクロ［５．２．１．０2,6］デシル、（メタ）アクリル酸テトラシクロ［４．４．０．１2,5．１7,10］ドデシル。これらの化合物のＲ37に相当する基に、ヒドロキシ基、ヒドロキシメチル基、カルボキシル基又はオキソ基などの置換基が結合している化合物も好ましい。
【００６９】
［式（IIIf）のモノマー単位］
前記式（IIIf）のモノマー単位を形成するモノマーには無水マレイン酸が含まれる。
【００７０】
［式（IIIg）のモノマー単位］
前記式（IIIg）のモノマー単位を形成するモノマーの代表的な例として下記の化合物が挙げられる。４−オキサトリシクロ［５．２．１．０2,6］デカン−８−エン−５−オン、３−オキサトリシクロ［５．２．１．０2,6］デカン−８−エン−４−オン、５−オキサトリシクロ［６．２．１．０2,7］ウンデカン−９−エン−６−オン、４−オキサトリシクロ［６．２．１．０2,7］ウンデカン−９−エン−５−オン、４−オキサペンタシクロ［６．５．１．１9,12．０2,6．０8,13］ペンタデカン−１０−エン−５−オン、３−オキサペンタシクロ［６．５．１．１9,12．０2,6．０8,13］ペンタデカン−１０−エン−４−オン、５−オキサペンタシクロ［６．６．１．１10,13．０2,7．０9,14］ヘキサデカン−１１−エン−６−オン、４−オキサペンタシクロ［６．６．１．１10,13．０2,7．０9,14］ヘキサデカン−１１−エン−５−オン。
【００７１】
［式（IIIh）のモノマー単位］
前記式（IIIh）のモノマー単位を形成するモノマーの代表的な例として下記化合物が挙げられる。ノルボルネン、５−ヒドロキシ−２−ノルボルネン。
【００７２】
本発明の液浸露光用フォトレジスト用高分子化合物を得るに際し、モノマー混合物の重合は、溶液重合、塊状重合、懸濁重合、塊状−懸濁重合、乳化重合など、アクリル系ポリマー等を製造する際に用いる慣用の方法により行うことができるが、特に、溶液重合が好適である。さらに、溶液重合のなかでも滴下重合が好ましい。滴下重合は、具体的には、例えば、（ｉ）予め有機溶媒に溶解した単量体溶液と、有機溶媒に溶解した重合開始剤溶液とをそれぞれ調製し、一定温度に保持した有機溶媒中に前記単量体溶液と重合開始剤溶液とを各々滴下する方法、（ii）単量体と重合開始剤とを有機溶媒に溶解した混合溶液を、一定温度に保持した有機溶媒中に滴下する方法、（iii）予め有機溶媒に溶解した単量体溶液と、有機溶媒に溶解した重合開始剤溶液とをそれぞれ調製し、一定温度に保持した前記単量体溶液中に重合開始剤溶液を滴下する方法などの方法により行われる。
【００７３】
重合溶媒としては公知の溶媒を使用でき、例えば、エーテル（ジエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等グリコールエーテル類などの鎖状エーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等の環状エーテルなど）、エステル（酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のグリコールエーテルエステル類など）、ケトン（アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなど）、アミド（Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドなど）、スルホキシド（ジメチルスルホキシドなど）、アルコール（メタノール、エタノール、プロパノールなど）、炭化水素（ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、ヘキサン等の脂肪族炭化水素、シクロヘキサン等の脂環式炭化水素など）、これらの混合溶媒などが挙げられる。また、重合開始剤として公知の重合開始剤を使用できる。重合温度は、例えば３０〜１５０℃程度の範囲で適宜選択できる。
【００７４】
重合により得られたポリマーは、沈殿又は再沈殿により精製できる。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。
【００７５】
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、ヘキサンなどの脂肪族炭化水素）と他の溶媒との比率は、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。
【００７６】
本発明の液浸露光用フォトレジスト用樹脂組成物は、前記本発明の液浸露光用フォトレジスト用高分子化合物と光酸発生剤とを含んでいる。
【００７７】
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。
【００７８】
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前記高分子化合物における各モノマー単位（繰り返し単位）の比率などに応じて適宜選択でき、例えば、前記高分子化合物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。
【００７９】
液浸露光用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。
【００８０】
この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）に光線を液浸下に露光して（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。
【００８１】
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０．０１〜２０μｍ、好ましくは０．０５〜２μｍ程度である。
【００８２】
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、Ｆ2、Ｋｒ2、ＫｒＡｒ、Ａｒ2など）などが使用される。露光エネルギーは、例えば０．１〜１０００ｍＪ／ｃｍ2程度である。本発明では、レジスト膜が高い耐水性を有しているため、液浸型露光装置を用いて液浸下で露光することができる。従って、パターンの微細化をより一層進めることが可能となる。
【００８３】
光照射により光酸発生剤から酸が生成し、この酸により、例えば前記高分子化合物の酸脱離性基を有するモノマー単位（アルカリ可溶性ユニット）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。
【実施例】
【００８４】
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限定されるものではない。
【００８５】
実施例１
下記構造の樹脂の合成
【化６】
還流管、撹拌子、３方コックを備えた１００ｍｌ丸底フラスコに、窒素雰囲気下、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）１０ｇを入れ、温度を６０℃に保ち、撹拌しながら、１−メタクリロイルオキシ−３−［２−（トリメトキシシリル）エチル］アダマンタン０．２２ｇ（０．６ｍｍｏｌ）、１−（１−メタクリロイルオキシ−１−メチルエチル）アダマンタン５．０８ｇ（１９．４ｍｍｏｌ）、開始剤（和光純薬工業製、商品名「Ｖ−６５」）０．５０ｇ及びＴＨＦ１６ｇを混合したモノマー溶液を２時間かけて一定速度で滴下した。滴下終了後、さらに６時間撹拌を続けた。重合反応終了後、得られた反応液をヘキサンと酢酸エチルの９：１（体積比；２５℃）混合液５００ｍｌ中に撹拌しながら滴下した。生じた沈殿物を濾別し、減圧乾燥（２５℃）することによりすることにより、所望の樹脂３．５ｇを得た。回収したポリマーをＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー）分析したところ、重量平均分子量（Ｍｗ）が７５００、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が２．０１であった。
【００８６】
実施例２
下記構造の樹脂の合成
【化７】
還流管、撹拌子、３方コックを備えた１００ｍｌ丸底フラスコに、窒素雰囲気下、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）１０ｇを入れ、温度を６０℃に保ち、撹拌しながら、メタクリル酸３−（トリメトキシシリル）プロピルエステル［商品名「Ａ−１７４」、日本ユニカー（株）製］（０．６ｍｍｏｌ）０．１５ｇ、１−（１−メタクリロイルオキシ−１−メチルエチル）アダマンタン５．０８ｇ（１９．４ｍｍｏｌ）、開始剤（和光純薬工業製、商品名「Ｖ−６５」）０．５０ｇ及びＴＨＦ１６ｇを混合したモノマー溶液を２時間かけて一定速度で滴下した。滴下終了後、さらに６時間撹拌を続けた。重合反応終了後、得られた反応液をヘキサンと酢酸エチルの９：１（体積比；２５℃）混合液５００ｍｌ中に撹拌しながら滴下した。生じた沈殿物を濾別し、減圧乾燥（２５℃）することによりすることにより、所望の樹脂３．８ｇを得た。回収したポリマーをＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー）分析したところ、重量平均分子量（Ｍｗ）が７７００、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が２．１３であった。
【００８７】
実施例３
下記構造の樹脂の合成
【化８】
還流管、撹拌子、３方コックを備えた１００ｍｌ丸底フラスコに、窒素雰囲気下、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）１０ｇを入れ、温度を６０℃に保ち、撹拌しながら、メタクリル酸２−（トリメチルシリルオキシ）エチルエステル（１．０ｍｍｏｌ）０．２０ｇ、１−（１−メタクリロイルオキシ−１−メチルエチル）アダマンタン５．０８ｇ（１９．４ｍｍｏｌ）、開始剤（和光純薬工業製、商品名「Ｖ−６５」）０．５０ｇ及びＴＨＦ１６ｇを混合したモノマー溶液を２時間かけて一定速度で滴下した。滴下終了後、さらに６時間撹拌を続けた。重合反応終了後、得られた反応液をヘキサンと酢酸エチルの９：１（体積比；２５℃）混合液５００ｍｌ中に撹拌しながら滴下した。生じた沈殿物を濾別し、減圧乾燥（２５℃）することによりすることにより、所望の樹脂３．４ｇを得た。回収したポリマーをＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー）分析したところ、重量平均分子量（Ｍｗ）が７５００、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が２．０５であった。
【００８８】
実施例４
下記構造の樹脂の合成
【化９】
還流管、撹拌子、３方コックを備えた１００ｍｌ丸底フラスコに、窒素雰囲気下、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）１０ｇを入れ、温度を６０℃に保ち、撹拌しながら、２−（トリメチルシリルメチル）アクリル酸エチル（１．０ｍｍｏｌ）０．１９ｇ、１−（１−メタクリロイルオキシ−１−メチルエチル）アダマンタン５．０８ｇ（１９．４ｍｍｏｌ）、開始剤（和光純薬工業製、商品名「Ｖ−６５」）０．５０ｇ及びＴＨＦ１６ｇを混合したモノマー溶液を２時間かけて一定速度で滴下した。滴下終了後、さらに６時間撹拌を続けた。重合反応終了後、得られた反応液をヘキサンと酢酸エチルの９：１（体積比；２５℃）混合液５００ｍｌ中に撹拌しながら滴下した。生じた沈殿物を濾別し、減圧乾燥（２５℃）することによりすることにより、所望の樹脂３．４ｇを得た。回収したポリマーをＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー）分析したところ、重量平均分子量（Ｍｗ）が７４００、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が２．０２であった。
【００８９】
比較例１
下記構造の樹脂の合成
【化１０】
還流管、撹拌子、３方コックを備えた１００ｍｌ丸底フラスコに、窒素雰囲気下、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）１０ｇを入れ、温度を６０℃に保ち、撹拌しながら、５−メタクリロイルオキシ−２，６−ノルボルナンカルボラクトン１．３８ｇ（６．２２ｍｍｏｌ）、１−ヒドロキシ−３−メタクリロイルオキシアダマンタン１．４６ｇ（６．１９ｍｍｏｌ）、１−（１−メタクリロイルオキシ−１−メチルエチル）アダマンタン２．１６ｇ（８．２４ｍｍｏｌ）、開始剤（和光純薬工業製、商品名「Ｖ−６５」）０．５０ｇ及びＴＨＦ１６ｇを混合したモノマー溶液を２時間かけて一定速度で滴下した。滴下終了後、さらに６時間撹拌を続けた。重合反応終了後、得られた反応液をヘキサンと酢酸エチルの９：１（体積比；２５℃）混合液５００ｍｌ中に撹拌しながら滴下した。生じた沈殿物を濾別し、減圧乾燥（２５℃）することによりすることにより、所望の樹脂３．４ｇを得た。回収したポリマーをＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー）分析したところ、重量平均分子量（Ｍｗ）が８０００、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が２．１であった。
【００９０】
評価試験１
上記実施例及び比較例で得られた各ポリマーについて、該ポリマー１．５ｇをシクロヘキサノン８．５ｇに溶解して１０ｇの溶液を調製し、シリコンウエハー上にスピンコートした。得られた塗膜の膜厚をエリプソメトリーにより５点測定した。また、塗膜を形成したシリコンウエハーを水中に常温で１０分間浸漬し、エアーブローした後、再度上記方法により塗膜の厚みを測定した。結果を表１〜３に示す。なお、表１〜３において、増加値は水浸漬後の膜厚の平均値から水浸漬前の膜厚の平均値を引いた値（ｎｍ）である。
【００９１】
【表１】
【００９２】
【表２】
【００９３】
【表３】
【００９４】
表より明らかなように、実施例１〜４のポリマーを用いた場合には、水に浸漬しても塗膜の厚みの変動がほとんど無く耐水性に優れていることが分かる。従って、実施例１〜４のポリマーは液浸露光用のレジストとして有用である。これに対して、比較例１のポリマーを用いた場合には、水に浸漬すると膨潤して塗膜の厚みが大きく増大する。
【００９５】
評価試験２
上記実施例及び比較例で得られたポリマーのそれぞれについて、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重量部とを溶媒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（ＰＧＭＥＡ）と混合して、ポリマー濃度１７重量％のフォトレジスト用樹脂組成物を調製した。この組成物をシリオンウエハー上にスピンコーティング法により塗布し、厚み０．４μｍの感光層を形成した。ホットプレート上で温度１００℃で１５０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、１００℃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、純水でリンスした。その結果、何れの場合も０．２０μｍのライン・アンド・スペースパターンが得られた。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
側鎖にケイ素原子含有基を有するモノマー単位を全モノマー単位の０．５〜１０モル％含む液浸露光用フォトレジスト用高分子化合物。
【請求項２】
側鎖にケイ素原子含有基を有するモノマー単位が、下記式（Ｉ）
【化１】
（式中、Ｒaは水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数１〜６のハロアルキル基、又はケイ素原子含有基を有する炭化水素基を示す。Ａ1は単結合又は連結基を示し、Ｒbは水素原子、炭化水素基、又はケイ素原子含有基を有する炭化水素基を示す。ただし、ＲaとＲbのうち少なくとも一方はケイ素原子含有基を有する炭化水素基である）
で表されるモノマー単位である請求項１記載の液浸露光用フォトレジスト用高分子化合物。
【請求項３】
ケイ素原子含有基が、下記式（ａ）
【化２】
（式中、Ｒc、Ｒd、Ｒeは、同一又は異なって、水素原子、アルキル基、アルコキシ基又はヒドロキシル基を示す。Ａ2は単結合又は連結基を示す）
で表される基である請求項１又は２記載の液浸露光用フォトレジスト用高分子化合物。
【請求項４】
側鎖にケイ素原子含有基を有するモノマー単位に加えて、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するモノマー単位を含む請求項１〜３の何れかの項に記載の液浸露光用フォトレジスト用高分子化合物。
【請求項５】
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するモノマー単位が、下記式（IIa）〜（IIh）
【化３】
（式中、Ｒは水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜６のアルキル基又は炭素数１〜６のハロアルキル基を示す。Ｒ1及びＲ2は、同一又は異なって、炭素数１〜８の炭化水素基を示し、Ｒ3、Ｒ4及びＲ5は、同一又は異なって、水素原子、ヒドロキシル基又はメチル基を示す。Ｒ6及びＲ7は、同一又は異なって、水素原子、ヒドロキシル基又は−ＣＯＯＲ8基を示し、Ｒ8はｔ−ブチル基、２−テトラヒドロフラニル基、２−テトラヒドロピラニル基又は２−オキセパニル基を示す。Ｒ9はメチル基又はエチル基を示し、Ｒ10及びＲ11は、同一又は異なって、水素原子、ヒドロキシル基又はオキソ基を示す。Ｒ12は、式中に示される酸素原子との結合部位に第３級炭素原子を有する、置換基を有していてもよい炭化水素基を示す。Ｒ13、Ｒ14、Ｒ15、Ｒ16及びＲ17は、同一又は異なって、水素原子又はメチル基を示す。Ｒ18はｔ−ブチル基、２−テトラヒドロフラニル基、２−テトラヒドロピラニル基又は２−オキセパニル基を示す。Ｒ19、Ｒ20は、同一又は異なって、水素原子、アルキル基又はフルオロアルキル基を示し、Ｒ21は水素原子又は有機基を示す。ｍは１〜３の整数を示し、ｎは０又は１を示す）
から選択された少なくとも１種のモノマー単位である請求項１記載の液浸露光用フォトレジスト用高分子化合物。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかの項に記載の液浸露光用フォトレジスト用高分子化合物と光酸発生剤とを少なくとも含む液浸露光用フォトレジスト用樹脂組成物。
【請求項７】
請求項６記載の液浸露光用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てレジスト塗膜を形成し、液浸下での露光及び現像を経てパターンを形成する工程を含む半導体の製造方法。
【請求項１】
側鎖にケイ素原子含有基を有するモノマー単位を全モノマー単位の０．５〜１０モル％含む液浸露光用フォトレジスト用高分子化合物。
【請求項２】
側鎖にケイ素原子含有基を有するモノマー単位が、下記式（Ｉ）
【化１】
（式中、Ｒaは水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数１〜６のハロアルキル基、又はケイ素原子含有基を有する炭化水素基を示す。Ａ1は単結合又は連結基を示し、Ｒbは水素原子、炭化水素基、又はケイ素原子含有基を有する炭化水素基を示す。ただし、ＲaとＲbのうち少なくとも一方はケイ素原子含有基を有する炭化水素基である）
で表されるモノマー単位である請求項１記載の液浸露光用フォトレジスト用高分子化合物。
【請求項３】
ケイ素原子含有基が、下記式（ａ）
【化２】
（式中、Ｒc、Ｒd、Ｒeは、同一又は異なって、水素原子、アルキル基、アルコキシ基又はヒドロキシル基を示す。Ａ2は単結合又は連結基を示す）
で表される基である請求項１又は２記載の液浸露光用フォトレジスト用高分子化合物。
【請求項４】
側鎖にケイ素原子含有基を有するモノマー単位に加えて、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するモノマー単位を含む請求項１〜３の何れかの項に記載の液浸露光用フォトレジスト用高分子化合物。
【請求項５】
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するモノマー単位が、下記式（IIa）〜（IIh）
【化３】
（式中、Ｒは水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜６のアルキル基又は炭素数１〜６のハロアルキル基を示す。Ｒ1及びＲ2は、同一又は異なって、炭素数１〜８の炭化水素基を示し、Ｒ3、Ｒ4及びＲ5は、同一又は異なって、水素原子、ヒドロキシル基又はメチル基を示す。Ｒ6及びＲ7は、同一又は異なって、水素原子、ヒドロキシル基又は−ＣＯＯＲ8基を示し、Ｒ8はｔ−ブチル基、２−テトラヒドロフラニル基、２−テトラヒドロピラニル基又は２−オキセパニル基を示す。Ｒ9はメチル基又はエチル基を示し、Ｒ10及びＲ11は、同一又は異なって、水素原子、ヒドロキシル基又はオキソ基を示す。Ｒ12は、式中に示される酸素原子との結合部位に第３級炭素原子を有する、置換基を有していてもよい炭化水素基を示す。Ｒ13、Ｒ14、Ｒ15、Ｒ16及びＲ17は、同一又は異なって、水素原子又はメチル基を示す。Ｒ18はｔ−ブチル基、２−テトラヒドロフラニル基、２−テトラヒドロピラニル基又は２−オキセパニル基を示す。Ｒ19、Ｒ20は、同一又は異なって、水素原子、アルキル基又はフルオロアルキル基を示し、Ｒ21は水素原子又は有機基を示す。ｍは１〜３の整数を示し、ｎは０又は１を示す）
から選択された少なくとも１種のモノマー単位である請求項１記載の液浸露光用フォトレジスト用高分子化合物。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかの項に記載の液浸露光用フォトレジスト用高分子化合物と光酸発生剤とを少なくとも含む液浸露光用フォトレジスト用樹脂組成物。
【請求項７】
請求項６記載の液浸露光用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てレジスト塗膜を形成し、液浸下での露光及び現像を経てパターンを形成する工程を含む半導体の製造方法。
【公開番号】特開２００６−７７１００（Ｐ２００６−７７１００Ａ）
【公開日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２６１６８０（Ｐ２００４−２６１６８０）
【出願日】平成１６年９月８日（２００４．９．８）
【出願人】（０００００２９０１）ダイセル化学工業株式会社 (1,236)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月８日（２００４．９．８）
【出願人】（０００００２９０１）ダイセル化学工業株式会社 (1,236)
【Ｆターム（参考）】
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