WO2018074382A1 - 組成物及びそれを用いたデバイスの製造方法 - Google Patents
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Definitions
- One embodiment of the present invention relates to a composition.
- Another embodiment of the present invention relates to a method for producing a device using the composition.
- a chemically amplified resist is known as a resist composition that satisfies such requirements (Patent Document 1).
- a chemically amplified resist composition for EUV or an electron beam has low absorption of EUV or an electron beam, and it is difficult to satisfy the characteristics of sensitivity, resolution and pattern performance at the same time.
- JP-A-9-90637 Japanese Patent No. 5881093 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-172741
- a sensitizer electron donor
- a photoacid generator In order to use a photo-induced electron transfer reaction that occurs with the electron acceptor, an acid may be generated by an electron transfer reaction of several nm in some cases. Even if an acid diffusion control agent is contained in the resist composition, this may cause unintended diffusion of the generated acid without reacting with the acid diffusion control agent. Thereby, pattern deterioration such as LWR deterioration may occur.
- an object of the present invention is to provide a photoacid generator and a composition excellent in pattern characteristics such as sensitivity and LWR. More specifically, an object of the present invention is to provide an onium salt that is optimal as a photoacid generator for use in irradiation with particle beams or electromagnetic waves. It is another object of the present invention to provide a composition containing the onium salt and a specific resin whose solubility in a developer is changed by the action of an acid. Another object of the present invention is to provide an onium salt that is optimal as a photoacid generator for use in exposure of a second active energy ray such as ultraviolet light or visible light after irradiation with a first active energy ray such as a particle beam or electromagnetic wave. .
- an onium salt having a specific structure has no significant absorption in the second active energy ray such as ultraviolet ray or visible light, It has been found that the structure is changed by an acid generated by the first active energy ray such as electromagnetic waves, so that it is converted into a ketone derivative having absorption in the second active energy ray, and some aspects of the present invention have been completed. .
- One aspect of the present invention for solving the above problems is any one selected from the following general formula (1), the following general formula (2), the following general formula (11), and the following general formula (12). It is an onium salt represented.
- R 11 and R 12 are each independently a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent;
- Any two or more of the aryl groups to which R 11 , R 12 and the sulfonium group are bonded are directly selected from a single bond or selected from the group consisting of an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom-containing group and a methylene group.
- a ring structure may be formed together with the sulfur atom (S + ) to which they are bonded through any of the above.
- At least one methylene group in R 11 and R 12 may be substituted with a divalent heteroatom-containing group.
- R 13 and R 14 each independently represents an alkyl group, a hydroxy group, a mercapto group, an alkoxy group, an alkylcarbonyl group, an arylcarbonyl group, an alkoxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, an arylsulfanylcarbonyl group, an arylsulfanyl group, Alkylsulfanyl group, aryl group, heteroaryl group, aryloxy group, alkylsulfinyl group, arylsulfinyl group, alkylsulfonyl group, arylsulfonyl group, arylsulfonyl group, (meth) acryloyloxy group, hydroxy (poly) alkyleneoxy group, Any one selected from the group consisting of an amino group, a cyano group, a nitro group, and a halogen atom, and the number of carbon atoms in the case of having a carbon atom
- R 15 and R 16 are each independently a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent; a linear chain which may have a substituent, A branched or cyclic alkenyl group having 1 to 12 carbon atoms; an aryl group having 6 to 14 carbon atoms which may have a substituent; and an alkyl group having 4 to 12 carbon atoms which may have a substituent A heteroaryl group selected from the group consisting of; R 15 and R 16 may be bonded to each other directly by a single bond or via any one selected from the group consisting of an oxygen atom, a sulfur atom and an alkylene group to form a ring structure. At least one methylene group in R 15 and R 16 may be substituted with a divalent heteroatom-containing group.
- L 3 is any selected from the group consisting of a direct bond, a methylene group, a sulfur atom, a nitrogen atom-containing group, and an oxygen atom.
- L 2 represents a direct bond; a branched or cyclic alkylene group having 1 to 12 carbon atoms; an alkenylene group having 1 to 12 carbon atoms; an arylene group having 6 to 14 carbon atoms; a heteroarylene group having 4 to 12 carbon atoms. And a group in which these groups are bonded via an oxygen atom, a sulfur atom or a nitrogen atom-containing group.
- Y is an oxygen atom or a sulfur atom.
- h and i are each independently an integer of 1 to 3.
- j is an integer from 0 to 4 when h is 1, 0 to 6 when h is 2, and 0 to 8 when h is 3.
- k is an integer from 0 to 5 when i is 1, 0 to 7 when h is 2, and 0 to 9 when h is 3.
- X ⁇ represents a monovalent counter anion.
- R 13 to R 16 , L 2 , L 3 , Y, h to k and X ⁇ are each independently R 13 to R 16 , L 2 , L in the above formula (1).
- 3, Y, h ⁇ k and X - is selected from the same options with each.
- R 17 is any one selected from the group consisting of an aryl group which may have a substituent; and a heteroaryl group which may have a substituent, and R 17 and an iodonium group are bonded to each other.
- a ring structure may be formed together with an iodine atom to which the aryl group is bonded to each other.
- R 11 to R 16 , L 2 , Y, h to k and X ⁇ are each independently R 11 to R 16 , L 2 , Y, h to the formula (1).
- k and X - is selected from the same options with each.
- L 4 and L 5 are each independently selected from the group consisting of a direct bond, an alkenylene group having 2 carbon atoms, an alkynylene group having 2 carbon atoms, and a carbonyl group.
- R 13 to R 17 , L 2 , Y, h to k and X ⁇ are each independently R 13 to R 17 , L 2 , Y, h to H in the above formula (2).
- k and X - is selected from the same options with each.
- L 4 and L 5 are each independently selected from the group consisting of a direct bond, an alkenylene group having 2 carbon atoms, an alkynylene group having 2 carbon atoms, and a carbonyl group.
- One embodiment of the present invention is a sulfonium salt represented by the following general formula (6).
- the monocation is shown below, a polycation may be sufficient.
- R 11 to R 16 , X ⁇ , and Y are each independently selected from the same options as R 11 to R 16 , X ⁇ , and Y in the above formula (1).
- R 18 is alkyl group, hydroxy group, mercapto group, alkoxy group, alkylcarbonyl group, arylcarbonyl group, alkoxycarbonyl group, aryloxycarbonyl group, arylsulfanylcarbonyl group, arylsulfanyl group, alkylsulfanyl group, aryl group, heteroaryl Group, aryloxy group, alkylsulfinyl group, arylsulfinyl group, alkylsulfonyl group, arylsulfonyl group, arylsulfonyl group, (meth) acryloyloxy group, hydroxy (poly) alkyleneoxy group, amino group, cyano group, nitro group and Any one selected
- Another aspect of the present invention provides an onium salt represented by any one selected from the above general formula (1), the above general formula (2), the above general formula (11), and the above general formula (12). It is a photoacid generator (A) contained at least. The photoacid generator (A) generates an acid upon exposure.
- One aspect of the present invention for solving the above problems is a composition comprising the photoacid generator (A) and an acid-reactive compound.
- the composition further includes an acid diffusion controller.
- the acid-reactive compound is a resin (B) whose solubility in a developer is changed by the action of an acid
- the resin (B) is a composition having at least one of units represented by the following (3a) to (3d).
- the onium salt contained in a photo-acid generator (A) has shown the monocation in the above, it may be a polycation.
- R 1 is any selected from the group consisting of a hydrogen atom, an alkyl group and a halogenated alkyl group.
- R 2 and R 3 are each independently a linear, branched or cyclic alkyl group.
- R 4 is a linear, branched or cyclic alkyl group which may have a substituent. Two or more of R 2 , R 3 , and R 4 may form a ring structure either directly by a single bond or via any selected from the group consisting of methylene groups.
- R 5 and R 6 are each independently any one selected from the group consisting of a hydrogen atom and a linear, branched or cyclic alkyl group.
- R 7 is a linear, branched or cyclic alkyl group which may have a substituent. Two or more of R 5 , R 6 and R 7 may form a ring structure either directly by a single bond or via any selected from the group consisting of methylene groups.
- L 1 is any one selected from the group consisting of a direct bond, a carbonyloxy group, a carbonylamino group, a linear, branched or cyclic alkylenecarbonyloxy group which may have a substituent, and an alkylenecarbonylamino group.
- R 8 is independently selected from the group consisting of an alkyl group, a hydroxy group, an alkoxy group, an alkylcarbonyl group, an alkylsulfanyl group, an alkylsulfinyl group, an alkylsulfonyl group, an amino group, a cyano group, a nitro group, and a halogen atom.
- R 8 is independently selected from the group consisting of an alkyl group, a hydroxy group, an alkoxy group, an alkylcarbonyl group, an alkylsulfanyl group, an alkylsulfinyl group, an alkylsulfonyl group, an amino group,
- l is an integer of 1 to 2.
- m is an integer of 0 to 4 when l is 1 and 0 to 6 when l is 2.
- n is an integer of 1 to 5 when l is 1 and 1 to 7 when l is 2.
- m + n is 1 to 5 when l is 1 and 1 to 7 when l is 2.
- a step of applying the composition on a substrate to form a resist film a step of irradiating the resist film with a first active energy ray, and after the irradiation of the first active energy ray. And a step of irradiating the resist film with a second active energy ray and a step of developing the resist film after the second active energy ray irradiation to obtain a pattern.
- a resist composition for a lithography process using a first active energy ray such as particle beam or electromagnetic wave and a second active energy ray such as ultraviolet ray or visible light. It is possible to provide a composition containing, as an acid generator, an onium salt having high sensitivity and excellent pattern characteristics such as LWR. Moreover, a highly sensitive resist composition with respect to 1st active energy, such as particle beam or electromagnetic waves, especially an electron beam or extreme ultraviolet rays, and the manufacturing method of a device using the same can be provided.
- Onium salt and photoacid generator The onium salt according to one aspect of the present invention includes the general formula (1), the general formula (2), the general formula (11), and the general formula (12). It is represented by one selected from The photoacid generator (hereinafter also referred to as “photoacid generator (A)”) contains at least one of the onium salts.
- the onium salt is a sulfonium salt or an iodonium salt.
- the onium salt according to one embodiment of the present invention has a specific structure such as acetal or thioacetal, and thus has no significant absorption in the second active energy ray such as ultraviolet light or visible light.
- the acid generated by the first active energy ray such as particle beam or electromagnetic wave
- the onium salt does not impair the function as a photoacid generator, and the acetal or thioacetal of the onium salt is deprotected and ketone. Converted to a derivative.
- the ketone derivative has absorption in the first active energy ray and the second active energy ray. Since the ketone derivative is generated in the exposed portion irradiated with the first active energy ray in the resist film, the amount of acid generated in the exposed portion due to the first active energy ray is further irradiated with the second active energy. Can be increased.
- R 11 and R 12 are each independently a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent;
- linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 12 carbon atoms in R 11 and R 12 include methyl, ethyl, n-propyl, n-butyl, isopropyl, t-butyl, cyclo Examples thereof include alkyl groups such as propyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, adamantane-1-yl group, adamantane-2-yl group, norbornan-1-yl group and norbornan-2-yl group.
- —O—, —CO—, —COO—, —OCO—, —O—CO—O—, —NHCO—, —CONH— are substituted for at least one methylene group.
- One kind of divalent heteroatom-containing group selected from the above may be contained in the skeleton.
- the sulfur atom (S + ) of the sulfonium group is not directly bonded to the heteroatom-containing group but bonded to the divalent hydrocarbon group.
- R and Ar will be described later.
- the alkenyl group of R 11 and R 12 include those in which at least one carbon-carbon single bond of the alkyl group is substituted with a carbon-carbon double bond.
- aryl group having 6 to 14 carbon atoms which may have a substituent of R 11 and R 12 include a monocyclic aromatic hydrocarbon group and at least 2 monocyclic aromatic hydrocarbons. Examples thereof include a condensed polycyclic aromatic hydrocarbon group that has undergone ring condensation. These aryl groups may have a substituent.
- the monocyclic aromatic hydrocarbon group include groups having a skeleton such as benzene.
- the condensed polycyclic aromatic hydrocarbon group include groups having a skeleton such as indene, naphthalene, azulene, anthracene, and phenanthrene.
- the heteroaryl group having 4 to 12 carbon atoms which may have a substituent of R 11 and R 12 is selected from an oxygen atom, a nitrogen atom and a sulfur atom instead of at least one carbon atom of the aryl group. And those containing at least one of the above in the skeleton.
- heteroaryl group examples include a monocyclic aromatic heterocyclic group and a condensed polycyclic aromatic heterocyclic group in which at least one of the monocyclic aromatic heterocyclic rings is condensed with the aromatic hydrocarbon group or the aliphatic heterocyclic group.
- a cyclic group etc. can be mentioned.
- These aromatic heterocyclic groups may have a substituent.
- the monocyclic aromatic heterocyclic group include groups having a skeleton such as furan, pyrrole, imidazole, pyran, pyridine, pyrimidine, and pyrazine.
- condensed polycyclic aromatic heterocyclic group examples include groups having a skeleton such as indole, purine, quinoline, isoquinoline, chromene, phenoxazine, xanthene, acridine, phenazine and carbazole.
- R 11 and R 12 may have (hereinafter, also referred to as “first substituent”) include a hydroxy group, a cyano group, a mercapto group, a carboxy group, a carbonyl group, an alkoxy group (—OR), Acyl group (—COR), alkoxycarbonyl group (—COOR), aryl group (—Ar), aryloxy group (—OAr), amino group, alkylamino group (—NHR), dialkylamino group (—N (R) 2 ), Arylamino group (—NHAr), diarylamino group (—N (Ar) 2 ), N-alkyl-N-arylamino group (—NRAr) phosphino group, silyl group, halogen atom, trialkylsilyl group (— Si- (R) 3), at least one silyl group substituted with Ar alkyl group of the trialkylsilyl group, an alkylsulfanyl
- the above group may be a group having a polymerizable group such as a (meth) acryloyl group.
- any two or more of the aryl groups to which R 11 , R 12 and the sulfonium group are bonded are selected directly from a single bond or selected from the group consisting of an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom-containing group and a methylene group.
- a ring structure may be formed together with the sulfur atom (S + ) of the sulfonium group to which they are bonded.
- the sulfur atom (S + ) of the sulfonium group is not directly bonded to the heteroatom-containing group but bonded to the divalent hydrocarbon group.
- nitrogen atom-containing group examples include divalent groups containing a nitrogen atom such as an aminodiyl group (—NH—), an alkylaminodiyl group (—NR—), and an arylaminodiyl group (—NAr—). It is done. R and Ar will be described later.
- the aryl group to which the sulfonium group is bonded is a portion indicated by the following arrow.
- the R in the first substituent and the like is preferably an alkyl group having 1 or more carbon atoms. Moreover, it is more preferable that it is 20 or less carbon atoms. Specific examples of the alkyl group having 1 or more carbon atoms include, for example, methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, n-octyl group and n-decyl.
- Linear alkyl groups such as isopropyl groups, branched alkyl groups such as isopropyl group, isobutyl group, tert-butyl group, isopentyl group, tert-pentyl group, 2-ethylexyl group; cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl
- An alicyclic alkyl group such as a group, an adamantane-1-yl group, an adamantane-2-yl group, a norbornane-1-yl group and a norbornane-2-yl group; one of these hydrogens is a trimethylsilyl group, a triethylsilyl group and A silyl group-substituted alkyl group substituted with a trialkylsilyl group such as a dimethylethylsilyl group; At least one atom is an alkyl group substituted
- Ar in the first substituent and the like is preferably an aryl group or a heteroaryl group.
- a heteroaryl group is an aryl group containing one or more heteroatoms in the ring structure.
- Specific examples of Ar include a phenyl group, a biphenyl group, a terphenyl group, a quaterphenyl group, a naphthyl group, an anthryl group, a phenanthrenyl group, a pentarenyl group, an indenyl group, an indacenyl group, an acenaphthyl group, a fluorenyl group, a heptalenyl group, Naphthacenyl, pyrenyl, chrysenyl, tetracenyl, furanyl, thienyl, pyranyl, sulfanylpyranyl, pyrrolyl, imidazolyl, oxazolyl, thiazo
- the number of carbon atoms of R 11 and R 12 is the number of carbon atoms including the number of carbon atoms of the first substituent. It is preferably 1-20.
- the onium salt in one embodiment of the present invention may be a polymer component bonded to a part of the polymer as one unit of the resin, that is, as a unit containing an onium salt structure, or a unit of the polymer May be included as a polymer component.
- examples of the first substituent include a polymer main chain.
- the onium salt in one embodiment of the present invention is a polymer component, it is preferably adjusted so that the weight average molecular weight of the entire polymer component is 2,000 to 200,000.
- the low molecular weight compound has a weight average molecular weight of less than 2000
- the polymer component has a weight average molecular weight of 2000 or more.
- R 11 and R 12 are preferably aryl groups from the viewpoint of improving stability.
- R 13 and R 14 each independently represents an alkyl group, a hydroxy group, a mercapto group, an alkoxy group, an alkylcarbonyl group, an arylcarbonyl group, an alkoxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, an arylsulfanylcarbonyl group, an arylsulfanyl group, Alkylsulfanyl group, aryl group, heteroaryl group, aryloxy group, alkylsulfinyl group, arylsulfinyl group, alkylsulfonyl group, arylsulfonyl group, arylsulfonyl group, (meth) acryloyloxy group, hydroxy (poly) alkyleneoxy group, Any one selected from the group consisting of an amino group, a cyano group, a nitro group, and a halogen atom, and preferably having 1 to 12 carbon atoms in the case of having carbon,
- the alkyl group for R 13 and R 14 may be linear, branched or cyclic, and specifically includes the same alkyl groups as those for R as the first substituent.
- Examples of the aryl group and heteroaryl group in R 13 and R 14 include the same aryl groups and heteroaryl groups as those of Ar as the first substituent of R 11 and R 12 .
- Examples of the alkoxy group for R 13 and R 14 include the same as the alkoxy group (—OR) in the first substituent.
- Examples of the hydroxy (poly) alkyleneoxy group in R 13 and R 14 include a polyethyleneoxy group and a polypropyleneoxy group.
- Examples of the halogen atom for R 13 and R 14 include a fluorine atom, a chlorine atom, and an iodine atom.
- the skeleton may contain the same group as the hetero atom-containing group in R 11 and R 12 , instead of at least one methylene group. However, it is preferable not to have a continuous chain of heteroatoms such as —O—O—, —S—S—, and —O—S—.
- Examples of the second substituent that R 13 and R 14 may have are the same as those of the first substituent.
- the number of carbon atoms of R 13 and R 14 is the number of carbon atoms including the number of carbon atoms of the second substituent. It is preferably 1-12.
- R 14 is preferably an alkyl group.
- An electron donating group such as a group is also preferred. These are preferable from the viewpoint of improving the absorbance at 365 nm.
- R 15 and R 16 (hereinafter, also referred to as “third substituent”) include the same as the first substituent.
- R 15 and R 16 may be bonded to each other directly by a single bond or via any one selected from the group consisting of an oxygen atom, a sulfur atom and an alkylene group to form a ring structure. From the viewpoint of synthesis, R 15 and R 16 are preferably the same.
- a 5-membered ring structure is formed by a direct bond between two aryl groups, or a 6-membered ring structure is formed by a bond through one atom.
- L 3 is selected from the group consisting of a direct bond, a methylene group, a sulfur atom, a nitrogen atom-containing group, and an oxygen atom. As the nitrogen atom-containing group of L 3, the same as the divalent nitrogen atom-containing group can be mentioned.
- the onium salt has a structure represented by the following formula.
- the onium salt has a structure represented by the following formula as an example.
- L 2 is a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 12 carbon atoms; an alkenylene group having 1 to 12 carbon atoms; an arylene group having 6 to 12 carbon atoms; a heteroarylene group having 4 to 12 carbon atoms And a group in which these groups are bonded via an oxygen atom, a sulfur atom, or a nitrogen atom-containing group.
- Examples of the alkylene group, alkenylene group, arylene group, and heteroarylene group of L 2 include those in which the alkyl group, alkenyl group, aryl group, and heteroaryl group of R 11 are divalent.
- the nitrogen atom-containing group of L 2 is the same as the nitrogen atom-containing group of R 11 .
- k and j are preferably each independently 0 to 3 and more preferably 0 to 2 each independently for ease of synthesis. .
- R 13 to R 16 , X ⁇ , Y, L 2 , L 3 , and h to k are each independently R 13 to R 16 , X ⁇ , Y of the above formula (1). , L 2 , L 3 , and h to k are selected from the same options.
- R 17 is preferably an aryl group having 6 to 12 carbon atoms which may have a substituent; and a heteroaryl group having 4 to 12 carbon atoms which may have a substituent.
- R 17 and the aryl group to which the iodonium group is bonded may be bonded to each other to form a ring structure together with the iodine atom to which these are bonded.
- the aryl group and heteroaryl group of R 17 are selected from the same options as the aryl group and heteroaryl group of R 11 described above. Examples of the substituent for R 17 include the same substituents as those for the first substituent.
- the aryl group to which the iodonium group is bonded is a portion indicated by the following arrow.
- R 11 to R 16 , L 2 , Y, h to k and X ⁇ are each independently R 11 to R 16 , L 2 , Y, h in the formula (1).
- ⁇ k and X - is selected from the same options with each.
- L 4 and L 5 are each independently selected from the group consisting of a direct bond, an alkenylene group having 2 carbon atoms, an alkynylene group having 2 carbon atoms, and a carbonyl group. That is, the quaternary carbon atom to which two Y are directly bonded and the two aryl groups may be directly bonded to each other via an alkenylene group having 2 carbon atoms or an alkynylene group having 2 carbon atoms. However, it is a structure including at least one bond via an alkenylene group having 2 carbon atoms or an alkynylene group having 2 carbon atoms.
- the aryl group to which the sulfonium group is bonded is a portion indicated by the following arrow.
- R 13 to R 17 , L 2 , Y, h to k and X ⁇ are each independently R 13 to R 17 , L 2 , Y, h ⁇ k and X - is selected from the same options with each.
- L 4 and L 5 are each independently selected from the group consisting of a direct bond, an alkenylene group having 2 carbon atoms, an alkynylene group having 2 carbon atoms, and a carbonyl group. That is, the quaternary carbon atom to which two Y are directly bonded and the two aryl groups may be directly bonded to each other via an alkenylene group having 2 carbon atoms or an alkynylene group having 2 carbon atoms. However, it is a structure including at least one bond via an alkenylene group having 2 carbon atoms or an alkynylene group having 2 carbon atoms.
- the aryl group to which the iodonium group is bonded is a portion indicated by the following arrow.
- Y is an oxygen atom or a sulfur atom.
- h and i are each independently an integer of 1 to 3.
- j is an integer from 0 to 4 when h is 1, 0 to 6 when h is 2, and 0 to 8 when h is 3.
- k is an integer from 0 to 5 when i is 1, 0 to 7 when h is 2, and 0 to 9 when h is 3.
- the onium salt has a naphthalene ring.
- the naphthalene ring may be bonded to the quaternary carbon to which Y is bonded at any position from the 1st to 8th positions.
- the onium salt has at least one of an anthracene ring, a phenanthrene ring, and a naphthacene ring. It will be. Also in this case, the phenanthrene ring and the naphthacene ring may be bonded to the quaternary carbon to which Y is bonded at any position from the 1st to 10th positions.
- examples of the onium salt include those having a sulfonium cation and an iodonium cation described below. However, some embodiments of the present invention are not limited to this.
- One embodiment of the present invention is preferably a sulfonium salt represented by the following formula (6).
- R 11 to R 16 , X ⁇ , and Y are each independently selected from the same options as R 11 to R 16 , X ⁇ , and Y in the above formula (1). .
- R 18 is alkyl group, hydroxy group, mercapto group, alkoxy group, alkylcarbonyl group, arylcarbonyl group, alkoxycarbonyl group, aryloxycarbonyl group, arylsulfanylcarbonyl group, arylsulfanyl group, alkylsulfanyl group, aryl group, heteroaryl Group, aryloxy group, alkylsulfinyl group, arylsulfinyl group, alkylsulfonyl group, arylsulfonyl group, arylsulfonyl group, (meth) acryloyloxy group, hydroxy (poly) alkyleneoxy group, amino group, cyano group, nitro group and Any one selected from the group consisting of halogen atoms, preferably having 1 to 12 carbon atoms when having carbon, may have a substituent.
- E is an integer from 0 to 4
- f is an integer from 0 to 4
- g is an integer from 0 to 5.
- X ⁇ is an anion.
- Anions such as a sulfonate anion, a carboxylate anion, an imide anion, a methide anion, a carbanion, a borate anion, a halogen anion, a phosphate anion, an antimonate anion, an arsenate anion, are mentioned.
- Z represents a phosphorus atom, a boron atom or an antimony atom.
- A represents a halogen atom (a fluorine atom is preferred).
- P represents a phosphorus atom, F represents a fluorine atom, B represents a boron atom, and Ga represents a gallium atom.
- S represents a sulfur atom, O represents an oxygen atom, C represents a carbon atom, and N represents a nitrogen atom.
- Rf is preferably an alkyl group in which 80 mol% or more of hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms, and the alkyl group is preferably an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms.
- alkyl group to be converted into Rf by fluorine substitution include linear alkyl groups (such as methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl and octyl), branched alkyl groups (such as isopropyl, isobutyl, sec-butyl and tert-butyl) and And cycloalkyl groups (cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, etc.) and the like.
- the ratio of hydrogen atoms of these alkyl groups substituted by fluorine atoms in Rf is preferably 80 mol% or more, more preferably 90, based on the number of moles of hydrogen atoms that the original alkyl group had. % Or more, particularly preferably 100%.
- Rf is CF 3 ⁇ , CF 3 CF 2 ⁇ , (CF 3 ) 2 CF ⁇ , CF 3 CF 2 CF 2 ⁇ , CF 3 CF 2 CF 2 ⁇ , (CF 3 ) 2 CFCF 2 —. , CF 3 CF 2 (CF 3 ) CF ⁇ and (CF 3 ) 3 C — .
- the b Rf's are independent of each other, and therefore may be the same as or different from each other.
- R 19 represents a phenyl group in which a part of hydrogen atoms is substituted with at least one halogen atom or electron withdrawing group.
- the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom and a bromine atom.
- the electron withdrawing group include a trifluoromethyl group, a nitro group, and a cyano group. Of these, a phenyl group in which one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom or a trifluoromethyl group is preferable.
- the c R 19 are independent of each other, and may be the same as or different from each other.
- R 20 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms in which some or all of hydrogen atoms may be substituted with fluorine atoms. It may be either branched or cyclic, and the aryl group may be unsubstituted or may have a substituent.
- a represents an integer of 4 to 6.
- b represents an integer of 1 to 5, preferably 2 to 4, particularly preferably 2 or 3.
- c represents an integer of 1 to 4, and is preferably 4.
- the anion represented by, SbF 6 - - ZA a, PF 6 - and BF 4 - anion such as represented and the like.
- Examples of the anion represented by (Rf) b PF (6-b) ⁇ include (CF 3 CF 2 ) 2 PF 4 ⁇ , (CF 3 CF 2 ) 3 PF 3 ⁇ , ((CF 3 ) 2 CF) 2.
- Examples of the anion represented by R 19 c BA (4-c) ⁇ include (C 6 F 5 ) 4 B ⁇ , ((CF 3 ) 2 C 6 H 3 ) 4 B ⁇ , and (CF 3 C 6 H 4 And anions represented by 4 B ⁇ , (C 6 F 5 ) 2 BF 2 ⁇ , C 6 F 5 BF 3 ⁇ and (C 6 H 3 F 2 ) 4 B ⁇ . Of these, anions represented by (C 6 F 5 ) 4 B — and ((CF 3 ) 2 C 6 H 3 ) 4 B — are preferred.
- Examples of the anion represented by R 19 c GaA (4-c) — include (C 6 F 5 ) 4 Ga ⁇ , ((CF 3 ) 2 C 6 H 3 ) 4 Ga ⁇ , and (CF 3 C 6 H 4 ) 4 Ga ⁇ , (C 6 F 5 ) 2 GaF 2 ⁇ , C 6 F 5 GaF 3 ⁇ and an anion represented by (C 6 H 3 F 2 ) 4 Ga ⁇ .
- anions represented by (C 6 F 5 ) 4 Ga ⁇ and ((CF 3 ) 2 C 6 H 3 ) 4 Ga ⁇ are preferable.
- Examples of the anion represented by R 20 SO 3 — include trifluoromethanesulfonate anion, pentafluoroethanesulfonate anion, heptafluoropropanesulfonate anion, nonafluorobutanesulfonate anion, pentafluorophenylsulfonate anion, p-toluene.
- Examples include a sulfonate anion, a benzenesulfonate anion, a camphorsulfonate anion, a methanesulfonate anion, an ethanesulfonate anion, a propanesulfonate anion, and a butanesulfonate anion.
- trifluoromethanesulfonate anion nonafluorobutanesulfonate anion, methanesulfonate anion, butanesulfonate anion, benzenesulfonate anion and p-toluenesulfonate anion are preferred.
- Examples of the anion represented by (R 20 SO 2 ) 3 C — include (CF 3 SO 2 ) 3 C ⁇ , (C 2 F 5 SO 2 ) 3 C ⁇ , and (C 3 F 7 SO 2 ) 3 C ⁇ . And an anion represented by (C 4 F 9 SO 2 ) 3 C — and the like.
- Examples of the anion represented by (R 20 SO 2 ) 2 N ⁇ include (CF 3 SO 2 ) 2 N ⁇ , (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N ⁇ , and (C 3 F 7 SO 2 ) 2 N ⁇ . And an anion represented by (C 4 F 9 SO 2 ) 2 N — and the like.
- a cyclic imide in which a portion corresponding to two (R 20 SO 2 ) is bonded to each other to form a ring structure is also exemplified as an anion represented by (R 20 SO 2 ) 2 N — .
- monovalent anions include perhalogenate ions (ClO 4 ⁇ , BrO 4 — etc.), halogenated sulfonate ions (FSO 3 ⁇ , ClSO 3 ⁇ etc.), sulfate ions (CH 3 SO 4).
- These anions may have a substituent, such as an alkyl group, a hydroxy group, a mercapto group, an alkoxy group, an alkylcarbonyl group, an arylcarbonyl group, an alkoxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, an arylsulfanylcarbonyl group, Arylsulfanyl group, alkylsulfanyl group, aryl group, heteroaryl group, aryloxy group, alkylsulfinyl group, arylsulfinyl group, alkylsulfonyl group, arylsulfonyl group, arylsulfonyl group, (meth) acryloyloxy group, hydroxy (poly) Examples include an alkyleneoxy group, an amino group, a cyano group, a nitro group, and a halogen atom. Of these anions, sulfonate anions and carboxylate anions are preferred.
- the onium salt according to one embodiment of the present invention may be an acid generator unit-containing resin in which an anion portion is bonded to a part of a polymer as one embodiment of the photoacid generator (A).
- Such onium salts for example, the formula (1), (2), X in (11) and (12) - resins having a unit represented by the following general formula (5).
- LWR can be suppressed by suppressing the diffusion of the acid generated during exposure.
- the unit represented by the said General formula (5) may be contained in the said resin (B), and may be contained in resin different from the said resin (B).
- R 1 and L 1 are each independently selected from the same options as R 1 and L 1 in the above formula (1).
- Z 1 is a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a linear or branched alkenyl group having 1 to 12 carbon atoms, or a linear or branched aryl group having 6 to 14 carbon atoms.
- one part or all part hydrogen atom which these alkyl groups, an alkenyl group, and an aryl group have may be substituted by the fluorine atom.
- At least one methylene group in these groups may be substituted with a divalent heteroatom-containing group.
- the onium salt according to some embodiments of the present invention preferably has a molar extinction coefficient at 365 nm of less than 1.0 ⁇ 10 5 cm 2 / mol, and less than 1.0 ⁇ 10 4 cm 2 / mol. Is more preferable.
- the ketone derivative deprotected by the acetal or thioacetal of the onium salt according to some embodiments of the present invention preferably has a molar extinction coefficient of 365 nm of 1.0 ⁇ 10 5 cm 2 / mol or more. More preferably, it is 0.0 ⁇ 10 6 cm 2 / mol or more.
- the 365 nm molar extinction coefficient of the ketone derivative is preferably 5 times or more, more preferably 10 times or more, and more preferably 20 times the 365 nm molar extinction coefficient of the onium salt according to some embodiments of the present invention. More preferably, it becomes the above.
- an onium salt represented by the above formula (1), (2), (11) or (12) may be used.
- the sulfonio group portion of the target sulfonium salt has an alkyl group
- the following methods can be mentioned.
- an alkylsulfanylbenzophenone derivative in which an arbitrary substituent is introduced by an aromatic nucleophilic substitution reaction using the R 14 group as a fluoro group or the like may be obtained.
- an alkylating agent R 12 2 SO 4
- dimethyl sulfate is added to form a sulfonium salt, and then salt exchange is performed using a salt having a corresponding anion to obtain a dialkyl-arylsulfonium salt.
- R 15 OH acetalizing a carbonyl group with an acid catalyst and an alcohol
- a Friedel-Crafts reaction is performed using a Lewis acid to obtain a bromobenzophenone derivative.
- the carbonyl group is acetalized using an acid catalyst and an alcohol (R 15 OH).
- the anion portion of the onium salt is a polymer component bonded to a part of the polymer
- the synthesis method shown below can be mentioned.
- the onium salt (polymerizable onium salt) which has a polymerizable functional group in an anion part is obtained by carrying out the salt exchange of the commercially available or synthesize
- the target polymer component can be obtained by copolymerizing the obtained polymerizable onium salt and an acid dissociable compound using a radical initiator.
- the target onium salt forms a cyclic structure via L 3
- the synthesis method shown below can be mentioned.
- a part of the cyclic ketone derivative (a) forming a cyclic structure via L 3 is commercially available. Others can be synthesized at any time.
- a sulfonium salt is obtained by reacting the cyclic ketone derivative with a sulfoxide having an R 11 group and an R 12 group using a strong acid such as methanesulfonic acid and a dehydrating agent (in the following formula, the sulfonium group is substituted with R 13 ). It is bonded to an aryl group, but R 14 may be bonded to a substituted aryl group).
- the target sulfonium salt can be obtained by acetalizing the carbonyl group using an acid catalyst and alcohol (R 15 OH).
- An unsaturated ketone compound (d) is obtained by subjecting the acetyl compound (b) having an R 13 group or an R 14 group and an aldehyde compound (c) to an aldol reaction using sodium hydroxide.
- a sulfonium salt is obtained by reacting the unsaturated ketone compound with a sulfoxide form having R 11 and R 12 groups using a strong acid such as methanesulfonic acid and a dehydrating agent (in the following formula, the sulfonium group is R 13 It is bonded to a substituted aryl group, but R 14 may be bonded to a substituted aryl group).
- the target sulfonium salt can be obtained by acetalizing the carbonyl group using an acid catalyst and alcohol (R 15 OH).
- compositions comprising the photoacid generator (A) and an acid-reactive compound.
- the composition further comprises an acid diffusion inhibitor.
- the content of the photoacid generator in the composition of one embodiment of the present invention is preferably 0.1 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resist composition component excluding the photoacid generator, The amount is more preferably 1 to 30 parts by mass, and further preferably 3 to 15 parts by mass.
- the organic solvent is not included in 100 parts by mass of the resist composition component.
- the photoacid generator is contained in the resin as one unit, that is, when the photoacid generator is a polymer component, the mass basis excluding the polymer main chain is used.
- the photoacid generator is a polymer component, and a unit represented by the following general formulas (4a) to (4b) (hereinafter also referred to as “unit C”) and the general formula (3a) to
- the unit hereinafter referred to as the photoacid generator
- unit A is preferably from 0.1 to 40 mol%, more preferably from 1 to 30 mol%, and even more preferably from 3 to 20 mol%, based on all units of the polymer. preferable.
- the photoacid generator may be used alone or in combination of two or more, regardless of the polymer component and the low molecular weight component,
- Examples of other photoacid generators other than the photoacid generator containing the onium salt include general-purpose ionic photoacid generators and nonionic photoacid generators.
- Examples of the ionic photoacid generator include onium salt compounds such as iodonium salts and sulfonium salts other than those described above.
- Examples of nonionic photoacid generators include N-sulfonyloxyimide compounds, oxime sulfonate compounds, organic halogen compounds, and sulfonyldiazomethane compounds.
- the photoacid generator other than the photoacid generator containing the onium salt is included, the content thereof is 0.1 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resist composition component excluding the total amount of the photoacid generator. Is preferred.
- the acid-reactive compound is at least one selected from the group consisting of a compound having a protecting group that is deprotected by an acid, a compound having a polymerizable group that is polymerized by an acid, and a crosslinking agent having a crosslinking action by an acid.
- a compound having a protecting group that is deprotected by an acid is a compound that generates a polar group by deprotecting the protecting group with an acid and changes the solubility in a developer.
- the acid-reactive compound is particularly preferably a resin (B) whose solubility in a developer is changed by the action of an acid.
- the resin (B) has at least one of the units B represented by the above (3a) to (3d) having a protecting group that is deprotected by an acid.
- the unit B is a unit contained in the resin (B) having a protecting group that is deprotected by an acid, and a unit that produces a polar group by deprotecting the protecting group by an acid and changes the solubility in a developer. It is.
- aqueous development using an alkali developer or the like it is insoluble in an alkali developer, but the protecting group is deprotected from the unit B in the exposed area by an acid generated from the photoacid generator upon exposure. Is a compound that is soluble in an alkali developer.
- the developer is not limited to an alkaline developer, and may be an aqueous neutral developer or an organic solvent developer. Therefore, when an organic solvent developer is used, a compound having a protecting group that is deprotected with an acid is polarized by deprotecting the protecting group from the compound in the exposed area by an acid generated from the photoacid generator upon exposure. It is a compound that generates a group and has a reduced solubility in an organic solvent developer.
- Examples of the polar group include a hydroxy group, a carboxy group, an amino group, and a sulfo group. Among these, a polar group having —OH in the structure is preferable, and a hydroxy group or a carboxy group is preferable.
- Specific examples of the protecting group to be deprotected with an acid include a group that forms a tertiary alkyl ester group with a carboxy group; an alkoxyacetal group; a tetrahydropyranyl group; a siloxy group and a benzyloxy group.
- the compound having the protecting group a compound having a styrene skeleton, a methacrylate or an acrylate skeleton pendant with these protecting groups is preferably used.
- the resin (B) may be a protective group-containing low molecular weight compound instead of the polymer component having the unit B having a protecting group that is deprotected by an acid.
- the protective group-containing low molecular weight compound has at least one of the units represented by (3a) to (3d) as in the case of the resin (B).
- R 1 is any selected from the group consisting of a hydrogen atom, an alkyl group and a halogenated alkyl group.
- alkyl group include methyl, ethyl, n-propyl, n-butyl, isopropyl, t-butyl, cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, and cyclohexyl group, and some of these hydrogen atoms are halogenated. May be substituted.
- a hydrogen atom, a methyl group, and a trifluoromethyl group are particularly preferable.
- the site represented by the following formula (a-1) or (a-2) is a protecting group (hereinafter also referred to as “acid labile group”) that is deprotected by an acid. Yes, it decomposes by the action of an acid to produce a carboxylic acid or a phenolic hydroxyl group, and the solubility in the developer changes.
- the broken lines in the following formulas (a-1) and (a-2) indicate the bonding parts with L 1 or oxygen atoms in the above formulas (3a) to (3d).
- R 2 to R 7 in the following formulas (a-1) and (a-2) are preferably selected from the same options as R 2 to R 7 in the general formulas (3a) to (3d).
- R 2 and R 3 are each independently a linear, branched or cyclic alkyl group such as methyl, ethyl, n-propyl, n-butyl, isopropyl, t-butyl.
- alkyl groups such as a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, an adamantane-1-yl group, an adamantane-2-yl group, a norbornan-1-yl group, and a norbornan-2-yl group.
- R 4 is a linear, branched, or cyclic alkyl group which may have a substituent, and the alkyl group is selected from the same options as each of the alkyl groups of R 2 , and some of these hydrogen atoms are It may be substituted with a hydroxyl group, an alkoxy group, an oxo group, an amino group, an alkylamino group, or the like.
- R 5 , R 6 and R 7 may form a ring structure either directly by a single bond or via any selected from the group consisting of methylene groups.
- R 5 and R 6 are each independently a hydrogen atom and a linear or cyclic alkyl group, and the alkyl group has the same options as each of the alkyl groups of R 2 Selected from.
- R 7 is a linear, branched or cyclic alkyl group which may have a substituent, and the alkyl group is selected from the same options as each of the alkyl groups of R 2 , and some of these hydrogen atoms are hydroxyl groups , An alkoxy group, an oxo group, an amino group, an alkylamino group and the like may be substituted.
- R 5 , R 6 and R 7 may form a ring structure either directly by a single bond or via any selected from the group consisting of methylene groups.
- R 8 in the general formulas (3c) to (3d) represents an alkyl group, a hydroxy group, an alkoxy group, an alkylcarbonyl group, an alkylsulfanyl group, an alkylsulfinyl group, an alkylsulfonyl group, an amino group, a cyano group, a nitro group, and a halogen. Any one selected from the group consisting of atoms. These are selected from the same options as each of R 13 .
- L 1 in the above general formulas (3a) to (3d) is a direct bond, a carbonyloxy group, a carbonylamino group, or a linear, branched or cyclic alkylenecarbonyloxy group which may have a substituent, alkylenecarbonylamino.
- a carbonyloxy group or a carbonylamino group is bonded to the acid labile group.
- l is an integer of 1 to 2
- m is an integer of 0 to 4 when l is 1, and 0 to 6 when l is 2
- n is 1 Is an integer from 1 to 5 when 1 is 1, 1 to 7 when l is 2
- m + n is 1 to 5 when l is 1 and 1 to 7 when l is 2.
- a compound having a polymerizable group that polymerizes with an acid and / or a crosslinking agent having a crosslinking action with an acid may be contained in the composition.
- the compound having a polymerizable group that is polymerized with an acid is a compound that changes the solubility in a developer by polymerizing with an acid. For example, in the case of aqueous development, it acts on a compound that is soluble in an aqueous developer and lowers the solubility of the compound in the aqueous developer after polymerization.
- Specific examples include compounds having an epoxy group, a vinyloxy group, an oxetanyl group, and the like.
- the compound having a polymerizable group that is polymerized with an acid may be a polymerizable low-molecular compound or a unit-containing polymer component having a polymerizable group.
- a crosslinking agent having a crosslinking action with an acid is a compound that changes the solubility in a developer by crosslinking with an acid. For example, in the case of aqueous development, it acts on a compound that is soluble in an aqueous developer, and lowers the solubility of the compound in the aqueous developer after polymerization or crosslinking.
- examples include a crosslinking agent having a crosslinkable group such as an epoxy group, a vinyloxy group, a 1-alkoxyamino group and an oxetanyl group.
- a crosslinking agent having a crosslinkable group such as an epoxy group, a vinyloxy group, a 1-alkoxyamino group and an oxetanyl group.
- examples of the cross-linking partner compound that is, a compound that reacts with the cross-linking agent and changes its solubility in a developing solution include compounds having a phenolic hydroxyl group.
- the compound having a crosslinking action with an acid may be a crosslinkable low-molecular compound or a unit-containing polymer component having a crosslinkable group.
- the resin (B) may contain other units usually used in the resist composition in the polymer component. Good.
- the other unit examples include a unit having at least one skeleton selected from the group consisting of a lactone skeleton, a sultone skeleton, a sulfolane skeleton, and a lactam skeleton; an ether structure, an ester structure, an acetal structure, and a hydroxy group A unit having at least one structure selected from the group consisting of a structure and the like; a hydroxyaryl group-containing unit; and the like.
- the resin (B) may contain the unit A.
- the resin (B) is a homopolymer containing the unit B, or at least one unit C selected from the group consisting of the unit B, the unit A and general formulas (4a) to (4b) described later. And may be included in the composition as a copolymer.
- the unit B in the resin (B) is preferably 3 to 50 mol%, more preferably 5 to 35 mol%, based on the total polymer unit, More preferably, it is ⁇ 30 mol%.
- the composition contains a resin (C) containing one or more units C represented by the following formulas (4a) to (4b), or the resin (B) It is preferable that at least one of the units C is further included.
- R 1 , R 8 and L 1 are each independently selected from the same options as each of R 1 , R 8 and L 1 in the above formulas (3a) to (3d) Is done.
- R 9 is a cyclic group containing at least one selected from the group consisting of —C (O) —O—, —SO 2 —, and —O—SO 2 —.
- p is an integer of 0 to 4
- q is an integer of 1 to 5.
- Examples of the cyclic group include a lactone skeleton; a sultone skeleton; and a group containing a sulfolane skeleton.
- the unit C represented by the above formulas (4a) to (4b) is contained in a copolymer containing as a unit B at least one of the above unit A and / or the above formulas (3a) to (3d). It may also be a unit of another polymer.
- the unit represented by the formula (4a) is a hydroxyaryl group-containing unit (hereinafter also referred to as “unit C1”), and the unit represented by the formula (4b) is a lactone skeleton; a sultone skeleton; a sulfolane skeleton-containing unit. (Hereinafter also referred to as “unit C2”).
- the photoacid generator can be a hydrogen source when decomposing, the acid generation efficiency can be further improved, and the sensitivity becomes high.
- the polymer having the hydroxyaryl group-containing unit C1 has a low ionization potential, when an electron beam or extreme ultraviolet (EUV) is used as the first active energy ray to be described later, secondary electrons are easily generated, and the photoacid generation occurs. It is preferable because the acid generation efficiency of the agent is improved and the sensitivity becomes high.
- EUV extreme ultraviolet
- hydroxyaryl group-containing unit C1 examples include those shown below. However, the present invention is not limited to this.
- the hydroxyaryl group-containing unit C1 is included as a unit of the same polymer together with at least one selected from the group consisting of the unit A and the unit B, the hydroxyaryl group-containing unit C1 is a positive type for aqueous development.
- the resist composition it is preferably from 3 to 90 mol%, more preferably from 5 to 80 mol%, still more preferably from 7 to 70 mol%, based on all units of the polymer.
- a negative resist composition for aqueous development it is preferably from 60 to 99 mol%, more preferably from 70 to 98 mol%, still more preferably from 75 to 98 mol%, based on the total polymer unit.
- lactone skeleton examples include lactone skeleton; sultone skeleton; sulfolane skeleton-containing unit C2 are as follows. However, the present invention is not limited to this.
- an acid is generated by ionization by electron beam or extreme ultraviolet (EUV) irradiation as the first active energy ray.
- EUV extreme ultraviolet
- This contributes to the deprotection reaction of the acetal of the onium salt in and can produce more ketone derivatives having absorption at the second active energy ray.
- it contributes also to the polarity conversion by reaction with the resin (B) containing the unit B, and the solubility of the resin in the developer is further changed, which is preferable because high sensitivity is obtained.
- the unit C2 includes a lactone skeleton-containing unit, a sultone skeleton-containing unit; and a sulfolane skeleton-containing unit as a unit of the same polymer together with at least one selected from the group consisting of the unit A and the unit B
- the unit C2 is The total unit is preferably 3 to 70 mol%, more preferably 5 to 50 mol%, still more preferably 7 to 40 mol%.
- the resin (B) and / or the resin (C) are included in the same polymer unit. Also good.
- the other compound is not particularly limited as long as it is a compound generally used as a resin composition such as ArF lithography, KrF lithography, electron beam lithography, EUV lithography.
- composition of one embodiment of the present invention may contain a low molecular weight compound containing a sulfone or a sulfonic acid ester, or a polymer.
- sulfone or sulfonic acid ester What has linear, branched or cyclic alkyl or an aryl group is preferable. More preferred are those in which some or all of the hydrogen atoms of the alkyl or aryl group are substituted with fluorine atoms.
- an acid is generated by ionization by irradiation with an electron beam or extreme ultraviolet rays, so that the sensitivity of the resist can be increased.
- the content of the compound containing sulfone or sulfonic acid ester is preferably 0.1 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resist composition component excluding the total amount of the photoacid generator.
- the compound containing the sulfone or sulfonic acid ester include dimethylsulfone, isopropylmethylsulfone, methylphenylsulfone, diphenylsulfone, phenyltrifluoromethylsulfone, bis (4-fluorophenyl) sulfone, bis (phenylsulfonyl) methane, Methyl methanesulfonate, isopropyl methanesulfonate, ethyl trifluoromethanesulfonate, methyl benzenesulfonate, 1,3-propane sultone, 1-propene 1,3-sultone, 1,4-butane sultone, 1,2-bis (tosyloxy) ) Ethane, 1,8-naphthosulfone, etc., each of which may be used alone or in combination of two or more.
- composition of one embodiment of the present invention may contain a fluorine-containing water-repellent polymer.
- the fluorine content of the fluorine water-repellent polymer is preferably such that 25% or more of the hydrogen atoms in the hydrocarbon groups in the fluorine water-repellent polymer are fluorinated, more preferably 50% or more. preferable.
- the content of the fluorine water-repellent polymer in the composition is 0.5 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer of the embodiment of the present invention (which is not the fluorine water-repellent polymer). However, it is preferable because the hydrophobicity of the resist film is improved.
- a fluorine water-repellent polymer may be used independently and may be used in combination of 2 or more types.
- the composition of one embodiment of the present invention may contain a photosensitizer and a precursor thereof.
- the photosensitizer and its precursor are collectively referred to as “sensitizing compound”.
- the sensitizing compound is not particularly limited as long as the effect of the onium salt according to some embodiments of the present invention is not reduced, but a thioxanthone derivative and an acetalized compound thereof, a benzophenone derivative and an acetalized compound thereof, a naphthalene derivative, Anthracene derivatives, alkyl alcohols, aryl alcohols and the like can be mentioned.
- the photosensitizer precursor represented, for example by following General formula (7) may be included as a sensitizing compound.
- a photosensitizer is generated from the photosensitizer precursor by irradiating the first active energy ray, and then irradiating the second active energy. Since the sensitization reaction produced between the said photosensitizer and the onium salt which concerns on some aspects of this invention can be utilized, it is preferable from the sensitivity of a resist being raised.
- Ar 11 and Ar 12 are each independently a phenylene group which may have a substituent
- R 21 is an alkylsulfanyl group which may have a substituent.
- W is any one selected from the group consisting of a sulfur atom, an oxygen atom and a direct bond
- R 22 is a substituent.
- any one of an alkyl group and an aryl group optionally having Y is independently an oxygen atom or a sulfur atom
- R 23 and R 24 are each independently Any one selected from the group consisting of a linear, branched or cyclic alkyl group, alkenyl group, alkynyl group and aralkyl group which may have a substituent, and the above R 23 and R 24 may be bonded to each other to form a ring structure with two Ys in the formula.
- Ar 11 and Ar 12 in the above formula (7) are each a phenylene group, and each of them is a substituent other than R 21 or —W—R 22 2 (hereinafter, the substituents of Ar 11 and Ar 12 are referred to as “fourth substituent”). Group ”).
- Ar 11 and Ar 12 are preferably not indirectly bonded to form a ring from the viewpoint of synthesis.
- the fourth substituent include an electron donating group. Specific examples of the electron donating group include an alkyl group, an alkenyl group, an alkoxy group, an alkoxyphenyl group, an alkylsulfanyl group, an arylsulfanyl group, and an alkylsulfanylphenyl group.
- Examples of the fourth substituent include a long-chain alkoxy group having a polyethylene glycol chain (— (CO 2 H 4 ) n —). Also, when the fourth substituent is attached to the para position of Ar 11 or Ar 12, which may have an OH group as the fourth substituent.
- the substitution position such as “para-position” of Ar 11 or Ar 12 is the position relative to the group to which two Ys in the above formula (7) are bonded to the quaternary carbon bonded to Ar 11 and Ar 12.
- the reference for the substitution position such as “para-position” is the position relative to the group bonded to the quaternary carbon.
- the alkyl group and alkenyl group as the fourth substituent are selected from the same options as the alkyl group and alkenyl group of R 11 in the above formula (1).
- the alkoxy group as the fourth substituent is selected from the same options as the alkoxy group (—OR) in the first substituent.
- alkylsulfanyl group, arylsulfanyl group and alkylsulfanylphenyl group as the fourth substituent include the same as the alkylsulfanyl group, arylsulfanyl group and alkylsulfanylphenyl group of R 21 described later.
- Any methylene group of the alkyl group in the fourth substituent may be a group substituted with a —C ( ⁇ O) — group or —O—C ( ⁇ O) — group. However, it is preferable that the —C ( ⁇ O) — group and —O—C ( ⁇ O) — group are not directly bonded to Ar 11 and Ar 12 in the above four substituents.
- the fourth substituent preferably does not have a continuous linkage of heteroatoms such as —O—O, —S—S—, and —S—O—.
- the fourth substituent is an alkoxy group, an alkoxyphenyl group, an alkylsulfanyl group, an arylsulfanyl group, or an alkylsulfanylphenyl group
- the fourth substituent is bonded to the ortho position and / or the para position of the phenylene group that is Ar 11 and Ar 12.
- the number of substituents is preferably 3 or less.
- R 21 in the above formula (7) is any selected from the group consisting of an optionally substituted alkylsulfanyl group, arylsulfanyl group and alkylsulfanylphenyl group.
- the alkylsulfanyl group of R 21 is preferably an alkylsulfanyl group having 1 to 20 carbon atoms such as a methylsulfanyl group, an ethylsulfanyl group, an n-propylsulfanyl group, or an n-butylsulfanyl group, and has 1 to 12 carbon atoms.
- the alkylsulfanyl group is more preferable.
- Specific examples of the arylsulfanyl group for R 21 include a phenylsulfanyl group and a naphthylsulfanyl group.
- alkylsulfanylphenyl group represented by R 21 include a phenyl group to which an alkylsulfanyl group having 1 to 20 carbon atoms such as methylsulfanylphenyl group, ethylsulfanylphenyl group, propylsulfanylphenyl group, and butylsulfanylphenyl group is bonded. More preferred is a phenyl group to which an alkylsulfanyl group having 1 to 12 carbon atoms is bonded.
- R 21 is preferably bonded to the ortho or para position of the phenylene group that is Ar 11 .
- R 22 in the above formula (7) is either an alkyl group or an aryl group which may have a substituent, and is selected from the same options as those for R 11 above.
- R 21 and R 22 in the above formula (7) may have a substituent, and as the substituent (hereinafter, the substituent of R 21 and R 22 is referred to as “fifth substituent”), although it does not restrict
- W in the formula (7) is an oxygen atom or a sulfur atom
- the W is preferably in the ortho position or the para position of Ar 12 .
- the W is preferably the ortho or para position of Ar 12 .
- the total number of carbon atoms of R 21 in the above formula (7) is not particularly limited, and when R 21 has a substituent, the total number of carbon atoms is preferably 1-20.
- the total number of carbon atoms of R 22 in the above formula (7) is not particularly limited, and when R 22 has a substituent, the total number of carbon atoms is preferably 1 to 20.
- the photosensitizer precursor is a polymer, it is preferable that the total number of carbon atoms of R 21 and R 22 excluding the portion including the polymer main chain serving as the fifth substituent is 1 to 20.
- Y is each independently either an oxygen atom or a sulfur atom.
- R 23 and R 24 are each independently selected from the group consisting of a linear, branched, or cyclic alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, and aralkyl group that may have a substituent. Either.
- the alkyl group and alkenyl group for R 23 and R 24 are selected from the same options as those for the alkyl group and alkenyl group for R 11 in the above formula (1).
- the alkynyl groups R 23 and R 24 are selected from those portions of the above-described alkyl group R 23 and R 24 becomes a triple bond.
- the aralkyl group of R 23 and R 4 is selected from those in which a part of hydrogen of the alkyl group of R 23 and R 24 is substituted with an aryl group such as a phenyl group or a naphthyl group.
- R 23 and R 24 in the above formula (7) may have a substituent, and as the substituent (hereinafter, the substituents of R 23 and R 24 are referred to as “sixth substituent”), although it does not restrict
- the total carbon number of R 23 and R 24 in the above formula (7) is not particularly limited, and the photosensitizer precursor may be a constituent component of the polymer, but R 23 or R 24 has a substituent. When it has, it is preferable that the total carbon number is 1 to 20, respectively.
- R 23 and R 24 may be bonded to each other to form a ring structure with two Ys in the formula. That is, the photosensitizer precursor according to one embodiment of the present invention is represented by the following formula (8).
- —R 25 —R 26 — is preferably — (CH 2 ) n —, and n is an integer of 2 or more. Although n is not particularly limited as long as it is 2 or more, it is preferably 8 or less for ease of synthesis.
- R 25 and R 26 correspond to those in which R 23 and R 24 in the above formula (7) are bonded to each other to form a ring.
- R 25 and R 26 may have the same sixth substituent as R 23 and R 24 .
- a polymer obtained by introducing a polymerizable group into R 23 or R 24 and polymerizing the same may be used as a polymer imparted with a sensitizing action.
- the total carbon number of R 23 and R 24 is preferably 1-20.
- the photosensitizer precursor is a polymer, it is preferable that the total number of carbon atoms of R 23 and R 24 excluding the portion including the polymer main chain serving as the sixth substituent is 1 to 20.
- the photosensitizer after acid treatment of the photosensitizer precursor that is, the photosensitizer having a carbonyl group generated when the photosensitizer precursor is deprotected with an acid has a molar extinction coefficient at 365 nm of 1. It is preferable that it is 0.0 ⁇ 10 5 cm 2 / mol or more. A higher molar extinction coefficient at 365 nm is preferable, but a practical value is 1.0 ⁇ 10 10 cm 2 / mol or less.
- the photosensitizer precursor for example, one or more alkylsulfanyl groups, arylsulfanyl groups, alkylsulfanylphenyl groups, or two or more alkoxy groups or aryloxy groups are added. It is mentioned that it is set as the structure containing. In the present invention, the molar extinction coefficient is at 365 nm measured with a UV-VIS spectrophotometer using chloroform as a solvent. It should be noted that the photosensitizer precursor according to one embodiment of the present invention has —Y—R 23 and —Y—R 24 in the entire photosensitizer precursor from the viewpoint of ease of synthesis and light absorption characteristics.
- Examples of the photosensitizer precursor represented by the above formula (7) or formula (8) include the following photosensitizer precursors. In the following examples, those shown in parentheses represent polymer units. The photosensitizer precursor in some embodiments of the present invention is not limited to this.
- a method for synthesizing a photosensitizer precursor according to one embodiment of the present invention will be described.
- the present invention is not limited to this.
- the photosensitizer precursor according to one embodiment of the present invention has a structure represented by the following formula (9), for example, it can be synthesized by the following method.
- an acid diffusion controller in addition to the above components, as an optional component, an acid diffusion controller, a surfactant, an organic carboxylic acid, an organic solvent, and a dissolution inhibitor that are further used as an optional component in a normal resist composition , Stabilizers and pigments, polymers other than those mentioned above may be included in combination.
- the above acid diffusion control agent controls the diffusion phenomenon of the acid generated from the photoacid generator in the resist film, and has an effect of controlling an undesirable chemical reaction in the non-exposed region. Therefore, the storage stability of the resulting resist composition is further improved, the resolution as a resist is further improved, and changes in the line width of the resist pattern due to fluctuations in the holding time from exposure to development processing can be suppressed. Thus, a resist composition having excellent process stability can be obtained.
- the acid diffusion controller examples include a compound having one nitrogen atom in the same molecule, a compound having two, a compound having three nitrogen atoms, an amide group-containing compound, a urea compound, and a nitrogen-containing heterocyclic compound. It is done. Further, as the acid diffusion controlling agent, a photodegradable base that is sensitized by exposure to generate a weak acid can also be used. Examples of the photodegradable base include onium salt compounds and iodonium salt compounds that lose acid diffusion controllability by being decomposed by exposure.
- acid diffusion control agent examples include Japanese Patent Nos. 3577743, 2001-215589, 2001-166476, 2008-102383, 2010-243773, 2011-37835 and And compounds described in JP2012-173505A.
- the content of the acid diffusion controller is preferably 0.01 to 10 parts by mass, more preferably 0.03 to 5 parts by mass, and more preferably 0.05 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resist composition component. More preferably, it is 3 parts by mass.
- the surfactant is preferably used for improving the coating property. Examples of surfactants include nonionic surfactants such as polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene alkyl allyl ethers, polyoxyethylene polyoxypropylene block copolymers, sorbitan fatty acid esters, polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters, etc. Agents, fluorosurfactants, organosiloxane polymers, and the like.
- the content of the surfactant is preferably 0.0001 to 2 parts by mass, and more preferably 0.0005 to 1% by mass with respect to 100 parts by mass of the resist composition component.
- organic carboxylic acid examples include aliphatic carboxylic acid, alicyclic carboxylic acid, unsaturated aliphatic carboxylic acid, oxycarboxylic acid, alkoxycarboxylic acid, ketocarboxylic acid, benzoic acid derivative, phthalic acid, terephthalic acid, isophthalic acid, 2 -Naphthoic acid, 1-hydroxy-2-naphthoic acid, 2-hydroxy-3-naphthoic acid and the like.
- preferred organic carboxylic acids include aromatic organic carboxylic acids, among which, for example, benzoic acid, 1-hydroxy-2-naphthoic acid and 2-hydroxy-3-naphthoic acid are preferred.
- the content of the organic carboxylic acid is preferably 0.01 to 10 parts by mass, more preferably 0.01 to 5 parts by mass, and still more preferably 0.01 to 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resist composition component. It is.
- organic solvent examples include ethylene glycol monoethyl ether acetate, cyclohexanone, 2-heptanone, propylene glycol monomethyl ether (PGME), propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), propylene glycol monomethyl ether propionate, propylene glycol monoethyl ether.
- PGME propylene glycol monomethyl ether
- PGMEA propylene glycol monomethyl ether acetate
- propylene glycol monomethyl ether propionate propylene glycol monoethyl ether.
- the resist composition component is dissolved in the container solvent and dissolved at a solid content concentration of 1 to 40% by mass. More preferably, it is 1 to 30% by mass, and further preferably 3 to 20% by mass. By setting the solid content concentration in such a range, the above film thickness can be achieved.
- the polymer When the resist composition of one embodiment of the present invention contains a polymer, the polymer preferably has a weight average molecular weight of 2000 to 200000, more preferably 2000 to 50000, and further preferably 2000 to 15000. preferable.
- the polymer preferably has a dispersity (molecular weight distribution) (Mw / Mn) of 1.0 to 1.7, more preferably 1.0 to 1.2 from the viewpoint of sensitivity.
- the weight average molecular weight and dispersity of the polymer are defined as polystyrene converted values by GPC measurement.
- composition of one embodiment of the present invention can be obtained by mixing the components of the above composition, and the mixing method is not particularly limited.
- One aspect of the present invention includes a step of forming a resist film by, for example, applying the composition onto a substrate, a step of irradiating the resist film with a first active energy ray, A method of manufacturing a device, comprising: irradiating a resist film after the first active energy ray irradiation with a second active energy ray; and developing the resist film after the second active energy ray irradiation to obtain a pattern. It is.
- One aspect of the present invention includes a step of forming a resist film, a step of irradiating a first active energy ray, a step of irradiating a second active energy, and a step of forming a pattern using the composition. It may be a method for manufacturing a substrate having a pattern before obtaining individualized chips. According to one aspect of the present invention, there is provided a step of forming a coating film on a substrate using the above composition, exposing the coating film using a first active energy ray and a second active energy ray, and forming an interlayer insulating film The method of manufacturing a device including the process of obtaining may be sufficient.
- the first active energy ray and the second active energy ray are not particularly limited as long as the onium salt according to some embodiments of the present invention has no significant absorption in the second active energy ray.
- the wavelength of the line is preferably shorter than the second active energy ray, or the energy of the photon or particle beam is high.
- Each active energy ray is exemplified below, but the present invention is not limited to this as long as the wavelength of the first active energy ray is shorter than the second active energy ray or the energy of the photon or particle beam is high.
- the first active energy ray is not particularly limited as long as an active species such as an acid can be generated in the resist film after irradiation with the resist film. For example, KrF excimer laser light, ArF excimer laser light, electron beam or extreme Ultraviolet rays (EUV) and the like are preferable.
- a ketone formed by deprotecting the acetal or thioacetal portion of the onium salt according to some embodiments of the present invention by an acid generated in the resist film after irradiation of the first active energy ray Any light that activates the derivative to generate an active species such as an acid may be used.
- it means KrF excimer laser light, UV, visible light, etc., and it is particularly preferable to use light in the 365 nm (i-line) to 436 nm (g-line) region of UV light.
- the substrate is not particularly limited, and a known substrate can be used.
- a metal substrate such as silicon, silicon nitride, titanium, tantalum, palladium, copper, chromium, or aluminum
- a glass substrate e.g., glass substrate
- active energy rays used for exposure in a photolithography process used for obtaining an interlayer insulating film or the like for LSI fabrication include UV, KrF excimer laser light, ArF excimer laser light, electron beam or Preferably, extreme ultraviolet (EUV) is used.
- EUV extreme ultraviolet
- the thickness of the resist film formed from the resist composition is preferably 10 to 200 nm.
- the resist composition is applied onto the substrate by an appropriate application method such as spin coating, roll coating, flow coating, dip coating, spray coating, doctor coating, and the like, and is performed at 60 to 150 ° C. for 1 to 20 minutes, preferably 80 to Pre-bake at 120 ° C. for 1 to 10 minutes to form a thin film.
- the thickness of this coating film is 5 to 200 nm, and preferably 10 to 100 nm.
- Synthesis Example 3 Synthesis of dimethyl- [4- (4-phenylsulfanyl) benzoylphenyl] sulfonium-nonafluorobutanesulfonate 3.0 g of 4-methylsulfanyl-4′-phenylsulfanylbenzophenone obtained in Synthesis Example 2 was added to acetonitrile. Dissolve in 20 g, add 2.8 g of dimethyl sulfate, and stir at 70 ° C. for 4 hours. After stirring, 60 g of pure water is added and the mixture is further stirred for 10 minutes, followed by washing with 40 g of toluene.
- reaction solution After stirring, the reaction solution is added to a mixed solution of 30 g of methylene chloride and 10 g of 3% by mass aqueous sodium hydrogen carbonate solution and stirred for 10 minutes to recover the organic layer.
- the obtained organic layer was washed with water three times, and methylene chloride was distilled off to obtain 1.0 g of ⁇ 4- [dimethoxy- (4-phenylsulfanylphenyl) methyl] phenyl ⁇ dimethylsulfonium-nonafluorobutanesulfonate.
- ethyl- [4- (4-phenylsulfanylbenzoyl) phenyl] methylsulfonium-4- (3-hydroxyadamantylcarbonyloxy) -1,1,2-trifluorobutanesulfonate is obtained.
- the obtained compound has a molar extinction coefficient of 365 nm of 1.0 ⁇ 10 6 cm 2 / mol or more.
- Phenyl ⁇ ethylmethylsulfonium- - (3-hydroxy-adamantylcarbonyloxy) -1,1,2-trifluoro-butane sulfonate obtain 1.1 g.
- the obtained compound had a molar extinction coefficient at 365 nm of 1.0 ⁇ 10 5 cm 2 / mol or less, and ethylmethyl- [4- (4-phenylsulfanyl-benzoyl) phenyl] sulfonium- obtained in Synthesis Example 6 Compared with 4- (3-hydroxyadamantylcarbonyloxy) -1,1,2-trifluorobutanesulfonate, the molar extinction coefficient at 365 nm is 1/10 or less.
- Synthesis Example 9 Synthesis of ⁇ 4- [4- (4-methoxyphenylsulfanyl) benzoyl] phenyl ⁇ -dimethyl-sulfonium-camphorsulfonate 4-methylsulfanyl-4′-phenylsulfanylbenzophenone instead of 4-methylsulfanyl- Perform the same operation as in Synthesis Example 3 except that 4 ′-(4-methoxyphenylsulfanyl) benzophenone is used and sodium ( ⁇ ) -10-camphorsulfonate is used in place of potassium nonafluorobutanesulfonate.
- reaction solution After stirring, the reaction solution is added to a mixed solution of 30 g of methylene chloride and 10 g of 3% by mass aqueous sodium hydrogen carbonate solution and stirred for 10 minutes to recover the organic layer.
- the obtained organic layer was washed with water three times, and methylene chloride was distilled off to remove ⁇ 4- ⁇ dimethoxy- [4- (4-methoxyphenylsulfanyl) phenyl] methyl ⁇ phenyl ⁇ dimethylsulfonium-camphorsulfonate. 0 g is obtained.
- the obtained compound had a molar extinction coefficient of 365 nm of 1.0 ⁇ 10 5 cm 2 / mol or less, and dimethyl- ⁇ 4- [4- (4-methoxyphenylsulfanyl) benzoyl] phenyl obtained in Synthesis Example 9 was obtained.
- ⁇ -Sulphonium-camphorsulfonate has a molar extinction coefficient at 365 nm of 1/10 or less.
- the solid was filtered off, washed with 10 g of ethyl acetate, and dried to obtain 4.1 g of dimethyl- [4- (2-phenylsulfanylbenzoyl) phenyl] sulfonium-methyl sulfate.
- the obtained compound has a molar extinction coefficient at 365 nm of 5.0 ⁇ 10 5 cm 2 / mol or more.
- Synthesis Example 15 Synthesis of ⁇ 4- [dimethoxy- (2-phenylsulfanylphenyl) methyl] phenyl ⁇ dimethylsulfonium-benzoate (sulfonium salt 5) Dimethyl- [4- (2-phenylsulfanyl) obtained in Synthesis Example 14 -Benzoyl) phenyl] sulfonium-methylsulfate (3.0 g) is dissolved in methanol (7.5 g), trimethyl orthoformate (3.0 g) and concentrated sulfuric acid (12.0 mg) are added thereto, and the mixture is stirred at 60 ° C for 2 hours.
- reaction solution After stirring, the reaction solution is added dropwise to 30 g of a 3% by mass aqueous sodium hydrogen carbonate solution. Thereafter, 30 g of methylene chloride and 3.0 g of sodium benzoate are added and stirred for another 3 hours. After stirring, the mixture is separated and the organic layer is recovered. After washing three times with water, methylene chloride is distilled off to obtain crude crystals.
- the obtained compound had a molar extinction coefficient at 365 nm of 1.0 ⁇ 10 5 cm 2 / mol or less, and dimethyl- [4- (2-phenylsulfanyl-benzoyl) phenyl] sulfonium-methyl obtained in Synthesis Example 14 Compared to sulfate, the molar extinction coefficient at 365 nm is 1/5 or less.
- Phenyl] ethyl-n-propylsulfonium-nonafluorobutanesulfonate has a molar extinction coefficient at 365 nm of 5.0 ⁇ 10 5 cm 2 / mol or more.
- the obtained compound had a molar extinction coefficient at 365 nm of 1.0 ⁇ 10 5 cm 2 / mol or less, and ⁇ 4- (2,4-dimethoxybenzoyl) phenyl ⁇ ethyl-n-propyl obtained in Synthesis Example 18 was obtained.
- the molar extinction coefficient at 365 nm is 1/5 or less.
- Synthesis Example 22 Synthesis of ⁇ 4- [dimethoxy- (4-phenylsulfanylphenyl) methyl] phenyl ⁇ diphenylsulfonium-nonafluorobutanesulfonate (sulfonium salt 7) 2.0 g of tetrahydrofuran, 0. 4 g and 1,2-dibromoethane are added to activate the magnesium. After confirming activation, the temperature of the solution was raised to 50 ° C., and 4.0 g of 4-bromo-4′-phenylsulfanylbenzophenone dimethyl acetal obtained in Synthesis Example 20 was dissolved in 6.0 g of THF. Is dripped.
- the obtained compound has a molar extinction coefficient at 365 nm of 1.0 ⁇ 10 5 cm 2 / mol or less.
- Synthesis of 2- (4-bromophenyl) -2- (4-phenylsulfanylphenyl)-[1,3] dioxolane The same procedure as in Synthesis Example 21 except that ethylene glycol was used instead of methanol. To obtain 5.0 g of 2- (4-bromophenyl) -2- (4-phenylsulfanylphenyl)-[1,3] dioxolane.
- Synthesis Example 24 Synthesis of diphenyl- ⁇ 4- [2- (4-phenylsulfanylphenyl)-[1,3] dioxolan-2-yl] phenyl ⁇ sulfonium-nonafluorobutanesulfonate (sulfonium salt 8) 4-bromo The same procedure as in Synthesis Example 22 except that 2- (4-bromophenyl) -2- (4-phenylsulfanylphenyl)-[1,3] dioxolane was used in place of -4'-phenylsulfanylbenzophenone dimethyl acetal.
- Synthesis Example 26 Synthesis of 5- ⁇ 4- [dimethoxy- (4-phenylsulfanylphenyl) methyl] phenyl ⁇ dibenzothiophenium-nonafluorobutanesulfonate (sulfonium salt 9) Dibenzothiophene 5-oxide instead of diphenylsulfoxide The same procedure as in Synthesis Example 22 except that is used is performed to obtain 4.0 g of 5- ⁇ 4- [dimethoxy- (4-phenylsulfanylphenyl) methyl] phenyl ⁇ dibenzothiophenium-nonafluorobutanesulfonate. The obtained compound has a molar extinction coefficient at 365 nm of 1.0 ⁇ 10 5 cm 2 / mol or less.
- the obtained compound has a molar extinction coefficient at 365 nm of 1.0 ⁇ 10 5 cm 2 / mol or less.
- Synthesis Example 30 Synthesis of ⁇ 4- [dimethoxy- (6-methoxynaphthalen-2-yl) methyl] phenyl ⁇ dimethylsulfonium-nonafluorobutanesulfonate (sulfonium salt 11) Dimethyl- [4- (4-phenylsulfanyl- The same procedure as in Synthesis Example 4 was performed except that ⁇ 4- (6-methoxynaphthalen-2-ylcarbonyl) phenyl ⁇ dimethylsulfonium-nonafluorobutanesulfonate was used instead of (benzoyl) phenyl] -sulfonium-nonafluorobutanesulfonate.
- Synthesis Example 32 Synthesis of (6-bromonaphthalen-2-yl)-(4,7-dimethoxynaphthalen-1-yl) methanone 1,6-dimethoxynaphthalene was used in place of diphenyl sulfide, and 4-bromo (6-Bromonaphthalen-2-yl)-(4,7-dimethoxynaphthalen-1-yl) is prepared in the same manner as in Synthesis Example 20 except that 6-bromonaphthoyl-2-chloride is used in place of benzoyl chloride. ) Obtain 5.4 g of methanone.
- Synthesis Example 33 Synthesis of 4-[(6-bromonaphthalen-2-yl) dimethoxymethyl] -1,6-dimethoxynaphthalene Instead of 4-bromo-4′-phenylsulfanylbenzophenone, (6-bromonaphthalene-2 4-[(6-Bromonaphthalen-2-yl) dimethoxymethyl]-by the same procedure as in Synthesis Example 21 except that -yl)-(4,7-dimethoxynaphthalen-1-yl) methanone was used. 5.1 g of 1,6-dimethoxynaphthalene is obtained.
- Synthesis Example 34 Synthesis of ⁇ 6-[(4,7-dimethoxynaphthalen-1-yl) dimethoxymethyl] naphthalen-2-yl ⁇ diphenylsulfonium-nonafluorobutanesulfonate (sulfonium salt 12) 4-bromo-4 ′
- the same procedure as in Synthesis Example 22 was performed except that 4-[(6-bromonaphthalen-2-yl) -dimethoxy-methyl] -1,6-dimethoxynaphthalene was used in place of phenylsulfanylbenzophenone dimethyl acetal.
- Synthesis Example 37 Synthesis of ⁇ 4- [4- (dimethoxy-phenyl-methyl) phenylsulfanyl] phenyl ⁇ diphenylsulfonium-nonafluorobutanesulfonate (sulfonium salt 13) 4-bromo-4′-phenylsulfanylbenzophenone dimethyl acetal
- ⁇ 4- [4- (dimethoxy-phenyl-methyl) phenylsulfanyl] phenyl ⁇ diphenylsulfonium was prepared by the same procedure as in Synthesis Example 22 except that 4- (4-bromophenylsulfanyl) benzophenone dimethyl acetal was used -4.0 g of nonafluorobutanesulfonate are obtained.
- the obtained compound has a molar extinction coefficient at 365 nm of 1.0 ⁇ 10 5 cm 2 / mol or less.
- Synthesis Example 39 Synthesis of [4- (4-bromophenoxy) phenyl]-(6-methoxynaphthalen-2-yl) methanone Instead of 4-fluoro-4′-methylsulfanylbenzophenone, (4-fluorophenyl)- [4- (4-Bromophenoxy) was obtained by the same procedure as in Synthesis Example 2 except that (6-methoxynaphthalen-2-yl) methanone was used and 4-bromophenol was used instead of thiophenol. 5.9 g of phenyl]-(6-methoxynaphthalen-2-yl) methanone are obtained.
- Synthesis Example 41 Synthesis of ⁇ 4- ⁇ 4- [dimethoxy- (6-methoxynaphthalen-2-yl) methyl] phenoxy ⁇ phenyl ⁇ diphenylsulfonium-nonafluorobutanesulfonate (sulfonium salt 14) 4-bromo-4 ′
- 2- ⁇ [4- (4-bromophenoxy) phenyl] -dimethoxymethyl ⁇ -6-methoxynaphthalene is used instead of -phenylsulfanylbenzophenone dimethyl acetal
- ⁇ 4 4.0 g of ⁇ 4- [dimethoxy- (6-methoxynaphthalen-2-yl) methyl] phenoxy ⁇ phenyl ⁇ diphenylsulfonium-nonafluorobutanesulfonate are obtained.
- the obtained compound has a molar extinction coefficient at 365 nm of 1.0 ⁇ 10 5
- Synthesis Example 43 Synthesis of (4-t-butylphenyl) [4- (2,4-dimethoxybenzoyl) phenyl] iodonium-nonafluorobutanesulfonate 2,4-dimethoxy-obtained in Synthesis Example 41 to 16 g of sulfuric acid 4 g of 4′-iodobenzophenone is added, and then 10 g of potassium persulfate is added little by little at 10 ° C. or lower and stirred for 30 minutes. After stirring, 18 g of t-butylbenzene is added and further stirred at 25 ° C. for 3 hours. After stirring, 30 g of pure water is added at 10 ° C.
- Synthesis Example 44 Synthesis of (4-t-butylphenyl) ⁇ 4-[(2,4-dimethoxyphenyl) dimethoxymethyl] phenyl ⁇ iodonium-nonafluorobutanesulfonate (iodonium salt 1) Dimethyl- [4- ( 4-phenylsulfanyl-benzoyl) phenyl] The above except that (4-t-butylphenyl) [4- (2,4-dimethoxybenzoyl) phenyl] iodonium-nonafluorobutanesulfonate is used instead of sulfonium-nonafluorobutanesulfonate The same operation as in Synthesis Example 4 is carried out to obtain 1.0 g of (4-t-butylphenyl) [4-[(2,4-dimethoxyphenyl) dimethoxymethyl] phenyl] iodonium-nonafluorobutanesulfonate
- the obtained compound had a molar extinction coefficient at 365 nm of 1.0 ⁇ 10 5 cm 2 / mol or less, and (4-t-butylphenyl) [4- (2,4-dimethoxybenzoyl) obtained in Synthesis Example 43 was obtained.
- Phenyl] iodonium-nonafluorobutanesulfonate has a molar extinction coefficient at 365 nm of 1/10 or less.
- the obtained compound had a molar extinction coefficient at 365 nm of 1.0 ⁇ 10 5 cm 2 / mol or less, and was obtained from ⁇ 4- (4.7-dimethonaphthalen-1-ylcarbonyl) phenyl obtained in Synthesis Example 46.
- ⁇ The molar extinction coefficient at 365 nm is less than 1/10 compared to phenyliodonium-nonafluorobutanesulfonate.
- Synthesis Example 52 Synthesis of 4- (4-hydroxyphenylsulfanyl) -4′-phenylsulfinylbenzophenone dimethyl acetal 4- (4-hydroxyphenylsulfanyl) -4 ′ instead of 4-bromo-4′-phenylsulfanylbenzophenone By performing the same operations as in Synthesis Example 21 except that -phenylsulfinylbenzophenone is used, 5.0 g of 4- (4-hydroxyphenylsulfanyl) -4′-phenylsulfinylbenzophenone dimethyl acetal is obtained.
- trichloromethylsilane is added dropwise and stirred for 1 hour.
- 30 g of a 10% by mass aqueous ammonium chloride solution is added at 5 ° C. or lower, and the mixture is further stirred, and washed twice with 5.0 g of isopropyl ether.
- 40 g of methylene chloride and 3.4 g of potassium nonafluorobutanesulfonate are added and stirred at 25 ° C. for 2 hours. This is separated and washed three times with 20 g of pure water, and then methylene chloride is distilled off to obtain crude crystals.
- Synthesis Example 68 Synthesis of 4-bromo-4 ′-(4-methoxyphenyl) benzophenone dimethyl acetal 4-bromo-4 ′-(4-methoxyphenyl) benzophenone instead of 4-bromo-4′-phenylsulfanylbenzophenone The same procedure as in Synthesis Example 21 except that is used is performed to obtain 3.0 g of 4-bromo-4 ′-(4-methoxyphenyl) benzophenone.
- Synthesis Example 69 Synthesis of [4- (4′-methoxybiphenyl-4-carbonyl) phenyl] -diphenylsulfonium-nonafluorobutanesulfonate 4-bromo-4′-phenylsulfanylbenzophenone instead of dimethyl acetal 4-bromo-
- the same procedure as in Synthesis Example 22 was performed, except that 4 ′-(4-methoxyphenyl) benzophenone dimethyl acetal was used and a 10% by mass hydrochloric acid aqueous solution was used instead of the 10% by mass ammonium chloride aqueous solution.
- 4.7 g of '-methoxybiphenyl-4-carbonyl) phenyl] -diphenylsulfonium-nonafluorobutanesulfonate are obtained.
- Synthesis Example 70 Synthesis of [4- (4′-hydroxybiphenyl-4-carbonyl) phenyl] -diphenylsulfonium-nonafluorobutanesulfonate 4-bromo-4′-phenylsulfanylbenzophenone instead of dimethyl acetal 4-bromo- The same procedure as in Synthesis Example 22 was performed, except that 4 ′-(4-methoxyphenyl) benzophenone dimethyl acetal was used and a 10% by mass hydrochloric acid aqueous solution was used instead of the 10% by mass ammonium chloride aqueous solution.
- Synthesis Example 71 Synthesis of ⁇ 4-[(4′-hydroxybiphenyl-4-yl) dimethoxymethyl] -phenyl ⁇ -diphenylsulfonium-nonafluorobutanesulfonate (sulfonium salt 22) obtained in Synthesis Example 70 [4 -1.0 g of (4'-hydroxybiphenyl-4-carbonyl) phenyl] -diphenylsulfonium-nonafluorobutanesulfonate was dissolved in 2.5 g of methanol, and 1.0 g of trimethyl orthoformate and 4.0 mg of concentrated sulfuric acid were added thereto. And stirred at 60 ° C. for 2 hours.
- Synthesis Example 76 Synthesis of ⁇ 6- [dimethoxy- (4-methoxyphenyl) methyl] naphthalen-2-yl ⁇ diphenylsulfonium-nonafluorobutanesulfonate (sulfonium salt 23) ⁇ 4-[(4′-hydroxybiphenyl- 4-yl) dimethoxymethyl] -phenyl ⁇ -diphenylsulfonium-nonafluorobutanesulfonate, except that [[6- (4-hydroxybenzoyl) naphthalen-2-yl] diphenylsulfonium-nonafluorobutanesulfonate is used.
- Example 71 The same operation as in Example 71 is carried out to obtain 3.6 g of ⁇ 6- [dimethoxy- (4-methoxyphenyl) methyl] naphthalen-2-yl ⁇ diphenylsulfonium-nonafluorobutanesulfonate.
- the polymer is precipitated by dropping the solution into 260 g of pure water.
- the solid obtained by separating this by filtration under reduced pressure was washed twice with 300 g of pure water and then vacuum-dried to obtain 9.2 g of polymer A shown below as a white solid.
- the monomer ratio of the polymer unit in the present invention is not limited to the following.
- the polymer is precipitated by dropping it into a mixed solvent of 149 g of hexane and 12 g of THF.
- the solid obtained by separating this by vacuum filtration was washed with 52 g of hexane, and then vacuum dried to obtain 10.3 g of polymer B represented by the following formula as a white solid.
- the weight average molecular weight determined by gel permeation chromatography using polystyrene conversion is 9,200.
- the monomer ratio of the polymer unit in the present invention is not limited to the following.
- polymer D represented by the following formula as a compound that reacts with an acid.
- the monomer ratio of the polymer unit in the present invention is not limited to the following.
- Synthesis of Polymer E 10.1 g of Polymer E represented by the following formula is obtained by performing the same operation as in Synthesis Example 51 except that pt-butoxystyrene is used in place of t-butyl methacrylate. .
- the monomer ratio of the polymer unit in the present invention is not limited to the following.
- Synthesis of Polymer I 4.3 g of Polymer F represented by the following formula is obtained by performing the same operation as in Synthesis Example 52 except that polymer H is used in place of polymer B.
- the monomer ratio of the polymer unit in the present invention is not limited to the following.
- Samples were prepared as follows. To 3000 mg of cyclohexanone, 500 mg of any resin selected from the above polymers A, C and D, and 0.036 mmol each appropriately selected from one or more selected from a photoacid generator (PAG) and a sensitizing compound The sample was prepared by adding an acid diffusion controller at a ratio of 0.0012 mmol.
- PAG photoacid generator
- the sulfonium salt 1 to 23 the sulfonium salt 24 and the iodonium salt 1 to 2 shown below were used.
- the sensitizing compound the following sensitizing compound 1 and comparative sensitizing compounds 1 ′ to 2 ′ were used.
- the sensitizing compound 1 was synthesized as follows. 4-methylsulfanyl-4′-phenylsulfanylbenzophenone (5.0 g) obtained in Synthesis Example 2, 47 mg of sulfuric acid and 13.5 g of trimethyl orthoformate are dissolved in 12.5 g of methanol, and this is stirred at reflux temperature for 3 hours. . Thereafter, the mixture is cooled to room temperature, and 50 g of a 5% by mass aqueous sodium hydrogen carbonate solution is added thereto, followed by further stirring for 10 minutes, and the precipitated crystals are filtered. The crystals are recovered, redissolved in 50 g of ethyl acetate and washed with water. Thereafter, ethyl acetate is distilled off to obtain 3.1 g of 4-methylsulfanyl-4′-phenylsulfanylbenzophenone dimethyl acetal.
- the electron beam sensitivity is evaluated as follows.
- the resist composition sample 1 is spin-coated on a silicon wafer previously modified with hexamethylene disilazane. This is pre-baked on a hot plate at 110 ° C. for 1 minute to obtain a substrate on which a coating film having a thickness of 200 nm is formed.
- an electron beam drawing apparatus is used to draw with a 30 keV electron beam so as to form a 200 nm line and space pattern.
- the entire surface of the substrate after electron beam irradiation was exposed with a UV exposure apparatus at an exposure amount of 500 mJ / cm 2 , and then heated on a hot plate at 110 ° C. for 1 minute.
- a 200 nm line is obtained by developing for 1 minute using a developer (product name: NMD-3, 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) and then rinsing with pure water. Get an and space pattern.
- the electron beam irradiation amount at this time is defined as E size [ ⁇ C / cm 2 ], and the sensitivity by electron beam irradiation is obtained. Further, the LWR is measured by observing the obtained good pattern. For the other samples, sensitivity evaluation and LWR measurement are performed in the same manner as described above. Sample compositions and results are shown in Tables 1-3.
- the acetal group is deprotected by an acid generated in the resist film by the electron beam which is the first active energy ray, and becomes a ketone derivative. Since the ketone derivative has absorption in UV, which is the second active energy ray, it can generate acid directly when excited by UV irradiation.
- Comparative Examples 1 to 6 utilize a reaction involving electron transfer such as a photoinduced electron transfer reaction such as photosensitization, that is, a sensitization reaction between molecules. It is considered that the sensitivity was not as good as the case where it occurred and was lowered.
- Example 13 and Example 14 are compared with Example 9 and Example 12, respectively, in Example 13 and Example 14, the second active energy ray has absorption when irradiated with the second active energy ray.
- Examples 1, 33 to 39 and Comparative Examples 1, 7 to 8 ⁇ Electron beam sensitivity evaluation 2> A 200 nm line-and-space pattern is obtained in the same manner as in the above Example ⁇ Electron Beam Sensitivity Evaluation 1> except that PEB is performed for 30 seconds on a hot plate at 60 ° C. after electron beam irradiation. The sensitivity when PEB is performed after the electron beam irradiation is determined by setting the irradiation amount at this time to E size [ ⁇ C / cm 2 ]. Further, the LWR is measured by observing the obtained pattern. Sample compositions and results are shown in Table 4.
- Sensitivity and LWR of each sample are as follows: the sensitivity of the sample (Comparative Example 7) to which the sulfonium salt 24 and the comparative sensitizing compound 1 ′ are added is 100 and LWR is 1. The evaluation result of the sample with respect to was calculated as a relative value. Further, in order to compare the effects of PEB, the sensitivity and LWR of the samples of Example 1 and Comparative Example 1 were calculated and evaluated as relative values with respect to Comparative Example 7.
- Example 1 evaluation with a sample added with sulfonium salt 1 and sulfonium salt 24 evaluated without PEB
- Comparative Example 1 evaluation without PEB
- Sensitivity and LWR indicate that the smaller the value, the better the effect.
- Examples 33 to 39 which are samples containing onium salts according to some aspects of the present invention, are similar to the above Examples 1 to 32. As compared with Comparative Examples 7 and 8 using the sensitization reaction between them, the sensitivity can be increased and LWR can be suppressed. Further, when Example 33, Example 1 and Comparative Example 1 are compared, Example 33 diffuses acid generated by the electron beam which is the first active energy ray by PEB after electron beam irradiation, thereby resisting the resist. Since more ketone derivatives having absorption in the second active energy ray can be generated in the film, it can be inferred that the sensitivity is increased as compared with Example 1 and Comparative Example 1 without the PEB process after electron beam irradiation.
- Example 33 LWR is slightly deteriorated compared to Example 1 due to the influence of acid diffusion by PEB. However, since acid diffusion accompanying electron transfer does not occur in acid generation by irradiation with the second energy beam, a sensitization reaction is used. LWR can be suppressed compared with the comparative example 1 to do.
- Example 35 When Example 35 and Example 39 are compared, polymer A has a higher proportion of hydroxystyrene and its derivatives, which have a lower ionization potential than polymer C, and has a slightly higher secondary electron generation efficiency than polymer C.
- Example 35 is more sensitive than Example 39 because the efficiency of acid generation with an electron beam, which is an active energy ray, and the activation energy of the acid-reactive group is low and the deprotection reaction proceeds efficiently.
- Example 40 to 44 and Comparative Example 9 ⁇ Electron beam sensitivity evaluation 3> A 200 nm line and space pattern is obtained by the same operation as in the above Example ⁇ Electron Beam Sensitivity Evaluation 2>. The sensitivity at the time of performing PEB by electron beam irradiation is obtained by setting the irradiation amount at this time to E size [ ⁇ C / cm 2 ]. Further, the LWR is measured by observing the obtained good pattern. Sample compositions and results are shown in Table 5.
- the sensitivity and LWR of each sample were set to 100 for the sensitivity of the sample to which the sulfonium salt 24 and the comparative sensitizing compound 1 ′ were added (Comparative Example 9) and 1 for the LWR.
- the result was calculated as a relative value. Sensitivity and LWR indicate that the smaller the value, the better the effect.
- Examples 40 to 43 which are samples containing onium salts according to some aspects of the present invention, are higher than Comparative Example 9 that utilizes an intermolecular sensitization reaction as in Examples 1 to 32 above. Sensitivity can be increased and LWR can be suppressed. Further, even when the onium salt of the present invention is contained in the polymer as in Example 44, the same function as the sample to which the onium salt was added was exhibited, the sensitivity was increased compared with Comparative Example 9, and the LWR was increased. It can be seen that this can be suppressed.
- Example 40 to 42 the acid produced by decomposition of the sultone compound after irradiation with the electron beam, which is the first active energy ray, is obtained by using a polymer containing a sultone compound as in Examples 41 and 42. It is thought that it contributes to the deprotection reaction of the acetal of the onium salt which concerns on some aspects of this. Thereby, since more ketone derivatives having absorption in the second active energy ray can be generated, Examples 41 and 42 have higher sensitivity than Example 40.
- Example 42 since the acid-reactive compound is an acid-dissociable protecting group with low activation energy, the acid produced by decomposition of the sultone compound after irradiation with the electron beam as the first active energy ray is the acid-reactive compound. This also contributes to the polarity conversion by the above reaction, and the solubility of the resin in the developer changes more. Therefore, the sensitivity is considered to be higher than that of Example 41.
- Example 43 When comparing Examples 43 and 44, since the anion portion of the onium salt according to the present invention is copolymerized with the polymer in Example 44, irradiation with the electron beam and the second active energy ray, which are the first active energy rays, is performed. It is considered that the acid produced is difficult to diffuse and LWR can be suppressed as compared with Example 43.
- a structure of an onium salt is changed to a ketone derivative by an active species generated by irradiation with a first active energy ray such as an electron beam or extreme ultraviolet rays, and the ketone derivative is activated by second active energy ray irradiation.
- produce can be provided.
- a resist composition having high sensitivity and excellent pattern characteristics such as LWR can be obtained.
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Abstract
Description
しかしながら、従来の化学増幅型レジストはEUV又は電子線等用の化学増幅型レジスト組成物は、EUV又は電子線の吸収が小さく、感度、解像度及びパターン性能の特性を同時に満たすことは難しい。特に、吸収が小さいことに起因する低感度によるスループット低下と、レジストの解像線幅が微細化するにつれて生じるレジストパターン倒れ及びラインパターンのラインワイズラフネス(LWR)の悪化と、を克服することは難しい。
上記オニウム塩を含有する光酸発生剤をレジスト組成物に用いることで、電子供与体と電子受容体間で生じる光増感反応を用いる特許文献3に記載のレジスト組成物と比較して、第2活性エネルギー線により高効率で酸が発生するため、高感度化及びLWR等のパターン特性に優れることを見出した。
上記R11、R12及びスルホニウム基が結合したアリール基のうちいずれか2つ以上は、単結合で直接に、又は、酸素原子、硫黄原子、窒素原子含有基及びメチレン基からなる群より選択されるいずれかを介して、これらが結合する硫黄原子(S+)と共に環構造を形成してもよい。
上記R11及びR12中の少なくとも1つのメチレン基が2価のヘテロ原子含有基で置換されていてもよい。
上記R15及びR16は、単結合で直接に、又は、酸素原子、硫黄原子及びアルキレン基からなる群より選択されるいずれかを介して、互いに結合して環構造を形成してもよい。
上記R15及びR16中の少なくとも1つのメチレン基が2価のヘテロ原子含有基で置換されていてもよい。
h及びiは独立して各々に1~3の整数である。
jは、hが1のとき0~4、hが2のとき0~6、hが3のとき0~8の整数である。
kは、iが1のとき0~5、hが2のとき0~7、hが3のとき0~9の整数である。
X-は1価の対アニオンを表す。
R17は、置換基を有していてもよいアリール基;及び、置換基を有していてもよいヘテロアリール基からなる群より選択されるいずれかであり、R17とヨードニウム基が結合したアリール基と互いに結合してこれらが結合するヨウ素原子と共に環構造を形成してもよい。
L4及びL5は独立して各々に、直接結合、炭素原子数が2のアルケニレン基、炭素原子数が2のアルキニレン基、及びカルボニル基からなる群より選択されるいずれかである。
L4及びL5は独立して各々に、直接結合、炭素原子数が2のアルケニレン基、炭素原子数が2のアルキニレン基、及びカルボニル基からなる群より選択されるいずれかである。
R18はアルキル基、ヒドロキシ基、メルカプト基、アルコキシ基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アリールスルファニルカルボニル基、アリールスルファニル基、アルキルスルファニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アリールオキシ基、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、アリールスルホニル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、ヒドロキシ(ポリ)アルキレンオキシ基、アミノ基、シアノ基、ニトロ基及びハロゲン原子からなる群より選択されるいずれかであり、炭素を有する場合の炭素原子数は1~12が好ましく、かつ、これらは置換基を有しても良い。
eは0~4の整数であり、fは0~4の整数であり、gは0~5の整数である。
上記樹脂(B)が、下記(3a)~(3d)で表される単位の少なくともいずれかを有する、組成物である。なお、光酸発生剤(A)に含まれるオニウム塩は上記ではモノカチオンを示しているが、ポリカチオンであってもよい。
R2及びR3は独立して各々に、直鎖、分岐又は環状のアルキル基である。
R4は置換基を有してもよい直鎖、分岐又は環状のアルキル基である。
上記R2、R3、及びR4のうち2つ以上が、単結合で直接に、又は、メチレン基からなる群より選択されるいずれかを介して、環構造を形成してもよい。
R5及びR6は独立して各々に、水素原子、及び、直鎖、分岐又は環状のアルキル基からなる群より選択されるいずれかである。
R7は置換基を有してもよい直鎖、分岐又は環状のアルキル基である。
上記R5、R6及びR7のうち2つ以上が、単結合で直接に、又は、メチレン基からなる群より選択されるいずれかを介して、環構造を形成してもよい。
R8は独立して各々に、アルキル基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アルキルカルボニル基、アルキルスルファニル基、アルキルスルフィニル基、アルキルスルホニル基、アミノ基、シアノ基、ニトロ基、及びハロゲン原子からなる群より選択されるいずれかである。
mは、lが1のとき0~4、lが2のとき0~6の整数である。
nは、lが1のとき1~5、lが2のとき1~7の整数である。
m+nは、lが1のとき1~5であり、lが2のとき1~7である。
<1>オニウム塩及び光酸発生剤
本発明のひとつの態様に係るオニウム塩は、上記一般式(1)、上記一般式(2)、上記一般式(11)、及び上記一般式(12)から選択されるいずれかで表される。また、光酸発生剤(以下、「光酸発生剤(A)」ともいう)は、該オニウム塩を少なくとも1つ含む。該オニウム塩は、スルホニウム塩又はヨードニウム塩である。
R11及びR12のアルケニル基は、上記アルキル基の少なくとも1つの炭素-炭素一重結合が、炭素-炭素二重結合に置換されたものが挙げられる。
上記単環芳香族炭化水素基としては、ベンゼン等の骨格を有する基が挙げられる。
上記縮合多環芳香族炭化水素基としては、インデン、ナフタレン、アズレン、アントラセン及びフェナントレン等の骨格を有する基が挙げられる。
上記単環芳香族複素環基としては、フラン、ピロール、イミダゾール、ピラン、ピリジン、ピリミジン及びピラジン等の骨格を有する基が挙げられる。
上記「窒素原子含有基」としては、例えばアミノジイル基(-NH-)、アルキルアミノジイル基(-NR-)、アリールアミノジイル基(-NAr-)等の窒素原子を含む2価の基が挙げられる。R及びArについては後述する。
上記式(1)中、上記スルホニウム基が結合したアリール基とは、下記矢印で示す部分である。
R11及びR12が上記第1置換基を有し、且つオニウム塩が低分子化合物である場合、R11及びR12の炭素原子数は第1置換基の炭素原子数も含めて炭素原子数1~20であることが好ましい。
本発明において、低分子化合物とは重量平均分子量が2000未満のものであり、ポリマー成分とは重量平均分子量が2000以上のものとする。
R13及びR14におけるヒドロキシ(ポリ)アルキレンオキシ基としては、ポリエチレンオキシ基、ポリプロピレンオキシ基等が挙げられる。
R13及びR14におけるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
R13及びR14が有してもよい第2置換基としては、上記第1置換基と同様のものが挙げられる。
R13及びR14が上記第2置換基を有し、且つオニウム塩が低分子化合物である場合、R13及びR14の炭素原子数は第2置換基の炭素原子数も含めて炭素原子数1~12であることが好ましい。R13及びR14の第2置換基がポリマー主鎖の場合、R13及びR14の炭素原子数はポリマー主鎖を除いたものとする。
R14として好ましくは、アルキル基が挙げられる。また、Y及びR14を有するアリーレンと結合する4級炭素に対してオルト又はパラ位となるときの、アリール基、アルコキシ基、アルキルスルファニル基、アリールオキシ基、アリールスルファニル基、アミノ基及びアルキルアミノ基等の電子供与性基も好ましく挙げられる。これらは365nmの吸光度を向上させる点から好ましい。
R15及びR16としての置換基(以下、「第3置換基」ともいう)は、上記第1の置換基と同様のものが挙げられる。
上記R15及びR16は、単結合で直接に、又は、酸素原子、硫黄原子及びアルキレン基からなる群より選択されるいずれかを介して互いに結合して環構造を形成してもよい。
合成の観点から、上記R15及びR16は同じであることが好ましい。
上記一般式(1)中、k及びjは合成のしやすさから、独立して各々に0~3であることが好ましく、独立して各々に0~2であることがより好ましい。。
上記一般式(2)中、上記ヨードニウム基が結合したアリール基とは、下記矢印で示す部分である。
h及びiは独立して各々に1~3の整数である。
jは、hが1のとき0~4、hが2のとき0~6、hが3のとき0~8の整数である。
kは、iが1のとき0~5、hが2のとき0~7、hが3のとき0~9の整数である。
なお、例えば、上記式(1)又は(2)においてi及び/又はhが2であるとき、上記オニウム塩はナフタレン環を有することとなる。該ナフタレン環は、Yが結合する4級炭素と1位~8位の任意の位置で結合していればよい。
例えば、上記式(1)、(2)、(11)、又は(12)においてi及び/又はhが3であるとき、上記オニウム塩はアントラセン環、フェナントレン環及びナフタセン環の少なくともいずれかを有することとなる。この場合もフェナントレン環及びナフタセン環は、Yが結合する4級炭素と1位~10位の任意の位置で結合していればよい。
本発明のいくつかの態様においてオニウム塩は、下記に示すスルホニウムカチオン及びヨードニウムカチオンを有するものが例示できる。しかしながら、本発明のいくつかの態様はこれに限定されない。
Pはリン原子、Fはフッ素原子、Bはホウ素原子、Gaはガリウム原子を表す。
Sはイオウ原子、Oは酸素原子、Cは炭素原子、Nは窒素原子を表す。
aは4~6の整数を表す。bは1~5の整数を表し、好ましくは2~4、特に好ましくは2又は3である。cは、1~4の整数を表し、好ましくは4である。
ZAa -で表されるアニオンとしては、SbF6 -、PF6 -及びBF4 -で表されるアニオン等が挙げられる。
これらのアニオンのうち、スルホン酸アニオン及びカルボン酸アニオン等が好ましい
なお、上記一般式(5)で表される単位は、上記樹脂(B)に含まれていてもよく、上記樹脂(B)と異なる樹脂に含まれていてもよい。
Z1は、炭素原子数1~12直鎖又は分岐のアルキル基、炭素原子数1~12の直鎖又は分岐のアルケニル基、炭素原子数6~14の直鎖又は分岐のアリール基である。また、これらアルキル基、アルケニル基及びアリール基が有する一部又は全ての水素原子がフッ素原子に置換されてもよい。これらの基中の少なくとも1つのメチレン基は、2価のヘテロ原子含有基で置換されていてもよい。
また、本発明のいくつかの態様に係るオニウム塩のアセタール又はチオアセタールが脱保護したケトン誘導体は、365nmのモル吸光係数が1.0×105cm2/mol以上であることが好ましく、1.0×106cm2/mol以上であることがより好ましい。
上記ケトン誘導体の365nmのモル吸光係数は、本発明のいくつかの態様に係るオニウム塩の365nmのモル吸光係数が5倍以上となることが好ましく、10倍以上となることがより好ましく、20倍以上となることがさらに好ましい。
上記特性とするには、上記式(1)、(2)、(11)又は(12)で表されるオニウム塩とすればよい。
本発明のひとつの態様に係るオニウム塩のうち、スルホニウム塩及びヨードニウム塩の合成方法について説明する。本発明においてはこれに限定されない。
本発明のひとつの態様は、上記光酸発生剤(A)と、酸反応性化合物を含む組成物に関する。好ましくは、組成物はさらに酸拡散抑制剤を含む。
本発明のひとつの態様の組成物中の上記光酸発生剤の含有量は、該光酸発生剤を除くレジスト組成物成分100質量部に対し0.1~50質量部であることが好ましく、1~30質量部であることがより好ましく、3~15質量部であることがさらに好ましい。
上記レジスト組成物には上記光酸発生剤を、ポリマー成分及び低分子量成分問わず、単独又は2種以上を混合してもよく、その他の光酸発生剤と併用してもよい。
上記オニウム塩を含有する光酸発生剤以外の光酸発生剤を含む場合、その含有量は光酸発生剤総量を除くレジスト組成物成分100質量部に対し0.1~50質量部であることが好ましい。
上記酸反応性化合物は、酸により脱保護する保護基を有する化合物、酸により重合する重合性基を有する化合物、及び、酸により架橋作用を有する架橋剤からなる群より選択される少なくともいずれかであることが好ましい。
酸により脱保護する保護基を有する化合物とは、酸によって保護基が脱保護することにより極性基を生じ、現像液に対する溶解性が変化する化合物である。例えばアルカリ現像液等を用いる水系現像の場合、アルカリ現像液に対して不溶性であるが、露光により上記光酸発生剤から発生する酸によって露光部において上記保護基が上記化合物から脱保護することにより、アルカリ現像液に対して可溶となる化合物である。
(樹脂(B))
上記樹脂(B)は、酸により脱保護する保護基を有する上記(3a)~(3d)で表される単位Bの少なくともいずれかを有するものである。
上記単位Bは、酸により脱保護する保護基を有する、樹脂(B)に含まれる単位であり、酸によって保護基が脱保護することにより極性基を生じ、現像液に対する溶解性が変化する単位である。例えばアルカリ現像液等を用いる水系現像の場合、アルカリ現像液に対して不溶性であるが、露光により上記光酸発生剤から発生する酸によって露光部において上記保護基が上記単位Bから脱保護することにより、アルカリ現像液に対して可溶となる化合物である。
酸で脱保護する保護基の具体例としては、カルボキシ基と第3級アルキルエステル基を形成する基;アルコキシアセタール基;テトラヒドロピラニル基;シロキシ基及びベンジロキシ基等が挙げられる。該保護基を有する化合物として、これら保護基がペンダントしたスチレン骨格、メタクリレート又はアクリレート骨格を有する化合物等が好適に用いられる。
上記アルキル基としては、例えばメチル、エチル、n-プロピル、n-ブチル、イソプロピル、t-ブチル、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基が挙げられ、これらの水素原子の一部がハロゲンに置換されていてもよい。その中でも特に水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基であることが好ましい。
なお、下記式(a-1)及び(a-2)における破線は、上記式(3a)~(3d)中のL1又は酸素原子との結合部を示す。下記式(a-1)及び(a-2)におけるR2~R7は上記一般式(3a)~(3d)におけるR2~R7と同じ選択肢から選択されることが好ましい。
上記式(3a)~(3d)中、lは1~2の整数であり、mは、lが1のとき0~4、lが2のとき0~6の整数であり、nは、lが1のとき1~5、lが2のとき1~7の整数であり、m+nは、lが1のとき1~5であり、lが2のとき1~7である。
酸により架橋作用を有する架橋剤とは、酸によって架橋することにより現像液に対する溶解性を変化させる化合物である。例えば水系現像の場合、水系現像液に対して可溶である化合物に対して作用し、重合後又は架橋後に該化合物を水系現像液に対して溶解性を低下させるものである。具体的には、エポキシ基、ビニルオキシ基、1-アルコキシアミノ基及びオキセタニル基等の架橋性基を有する架橋剤が挙げられる。該化合物が架橋作用を有する架橋剤であるとき、架橋する相手の化合物、つまり架橋剤と反応して現像液に対する溶解性が変化する化合物としては、フェノール性水酸基を有する化合物等が挙げられる。
上記樹脂(B)は、上記式(3a)~(3d)で表される単位Bの少なくともいずれかに加えて、レジスト組成物において通常用いられているその他の単位をポリマー成分に含有させてもよい。その他の単位としては、例えば、ラクトン骨格、スルトン骨格、スルホラン骨格及びラクタム骨格等からなる群より選択される少なくともいずれかの骨格を有する単位;エーテル構造、エステル構造、アセタール構造、及びヒドロキシ基を有する構造等からなる群より選択される少なくともいずれかの構造を有する単位;ヒドロキシアリール基含有単位;等が挙げられる。さらに、樹脂(B)は上記単位Aを含有しても良い。
本発明のひとつの態様においては、組成物が、下記式(4a)~(4b)で表される単位Cを1種類以上含む樹脂(C)を含むか、又は、上記樹脂(B)が上記単位Cの少なくともいずれかをさらに含むことが好ましい。
R9は、-C(O)-O-、-SO2-及び-O-SO2-からなる群より選択される少なくともいずれかを含む環式基である。
pは0~4の整数であり、qは1~5の整数である。
上記環式基としては、ラクトン骨格;スルトン骨格;スルホラン骨格を含有する基等が挙げられる。
上記式(4a)で表される単位はヒドロキシアリール基含有単位(以下、「単位C1」ともいう)であり、上記式(4b)で表される単位はラクトン骨格;スルトン骨格;スルホラン骨格含有単位(以下、「単位C2」ともいう)である。
本発明のひとつの態様の組成物は、スルホン若しくはスルホン酸エステルを含む低分子化合物、又は、ポリマーを含んでいても良い。
スルホン又はスルホン酸エステルを含む化合物の含有量は光酸発生剤総量を除くレジスト組成物成分100質量部に対し0.1~50質量部であることが好ましい。
本発明のひとつの態様の組成物は、含フッ素はっ水ポリマーを含んでいても良い。
フッ素はっ水ポリマーのフッ素含有率としては、フッ素はっ水ポリマー中の炭化水素基における水素原子の25%以上がフッ素化されていることが好ましく、50%以上フッ素化されていることがより好ましい。
本発明のひとつの態様の組成物は、光増感剤及びその前駆体を含んでいてもよい。以下、光増感剤及びその前駆体を合わせて「増感化合物」ともいう。
上記増感化合物としては、本発明のいくかの態様に係るオニウム塩の効果を低減しなければ特に制限はないが、チオキサントン誘導体及びそのアセタール化化合物、ベンゾフェノン誘導体及びそのアセタール化化合物、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体及びアルキルアルコール及びアリールアルコール等が挙げられる。
また、増感化合物として例えば下記一般式(7)で表される光増感剤前駆体を含んでいても良い。上記光増感剤前駆体が含まれることで、第1活性エネルギー線を照射することで上記光増感剤前駆体から光増感剤が生成し、その後、第2活性エネルギーを照射することで上記光増感剤と本発明のいくかの態様に係るオニウム塩との間で生じる増感反応を利用できるため、レジストの感度を上げることが出来ることから好ましい。
上記第4置換基としては電子供与性基が挙げられる。該電子供与性基として具体的には、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アルコキシフェニル基、アルキルスルファニル基、アリールスルファニル基及びアルキルスルファニルフェニル基等が挙げられる。第4置換基として、ポリエチレングリコール鎖(-(CO2H4)n-)を有する長鎖アルコキシ基も挙げられる。また、第4置換基がAr11又はAr12のパラ位に結合する場合、OH基を第4置換基として有していてもよい。
第4置換基としてのアルキル基、アルケニル基としては、上記式(1)におけるR11のアルキル基、アルケニル基と同様の選択肢から選択される。第4置換基としてのアルコキシ基としては、上記第1置換基におけるアルコキシ基(-OR)と同様の選択肢から選択される。
第4置換基としてのアルキルスルファニル基、アリールスルファニル基及びアルキルスルファニルフェニル基としては、後述するR21のアルキルスルファニル基、アリールスルファニル基及びアルキルスルファニルフェニル基と同様のものが挙げられる。
第4置換基が、アルコキシ基、アルコキシフェニル基、アルキルスルファニル基、アリールスルファニル基及びアルキルスルファニルフェニル基のときは、Ar11及びAr12であるフェニレン基のオルト位及び/又はパラ位に結合していることが好ましい。その際、置換基の数は3つ以下であることが好ましい。
R21のアルキルスルファニル基として具体的には、メチルスルファニル基、エチルスルファニル基、n-プロピルスルファニル基、n-ブチルスルファニル基等の炭素数1~20のアルキルスルファニル基が好ましく、炭素数1~12のアルキルスルファニル基がより好ましい。
R21のアリールスルファニル基として具体的には、フェニルスルファニル基、ナフチルスルファニル基等が挙げられる。
なお、上記光増感剤前駆体がポリマーである場合、第5置換基となるポリマー主鎖を
含む部分を除いたR21及びR22の総炭素数が1~20であることが好ましい。
R23及びR24は、独立して各々に、置換基を有してもよい、直鎖、分岐鎖又は環状のアルキル基、アルケニル基及びアルキニル基、並びに、アラルキル基からなる群より選択されるいずれかである。R23及びR24のアルキル基、アルケニル基としては、上記式(1)におけるR11のアルキル基、アルケニル基と同様の選択肢から選択される。
R23及びR24のアルキニル基としては上記R23及びR24のアルキル基の一部が三重結合になったものから選択される。R23及びR4のアラルキル基としては、上記R23及びR24のアルキル基の水素の一部が、フェニル基、ナフチル基等のアリール基で置換されているものから選択される。
上記式(7)中のR23及びR24の総炭素数は特に制限はなく、上記光増感剤前駆体がポリマーの構成成分であってもよいが、R23又はR24が置換基を有する場合、それぞれ総炭素数1~20であることが好ましい。
すなわち、本発明の一つの態様に係る光増感剤前駆体は下記式(8)で示される。下記式(8)において-R25-R26-は、-(CH2)n-であることが好ましく、nは2以上の整数である。nは2以上であれば特に制限はないが、合成のしやすさから8以下であることが好ましい。R25及びR26は、上記式(7)におけるR23及びR24が互いに結合して環を形成したものに対応するものとする。
なお、R23及びR24の総炭素数は1~20であることが好ましい。上記光増感剤前駆体がポリマーである場合、第6置換基となるポリマー主鎖を含む部分を除いたR23及びR24の総炭素数が1~20であることが好ましい。
本発明においてモル吸光係数は、溶媒としてクロロホルムを用い、UV-VIS吸光光度計により測定された365nmにおけるものである。
なお、本発明の一つの態様に係る光増感剤前駆体は、合成のしやすさ及び吸光特性の点から、光増感剤前駆体全体において、-Y-R23及び-Y-R24、又は、-Y-R25-R26-Y-以外のアルキルスルファニル基、アリールスルファニル基、アルコキシフェニル基、アルキルスルファニルフェニル基、アルコキシ基及びアリールオキシ基からなる群から選ばれる基が4つ以下であることが好ましい。
本発明の一つの態様に係る光増感剤前駆体が下記式(9)に示される構造の場合、例えば下記の方法により合成可能である。まず、-W-R22基を有するアルコキシベンゾイルクロリド、アルキルベンゾイルクロリド、チオアルコキシベンゾイルクロリド及びチオアルキルベンゾイルクロリド、並びに、これらのアルキル基がアリール基となったものからなる群より選択される1つと、R21基を有するハロゲン化ベンゼンとを用いて、グリニャール反応により反応させ、ベンゾフェノン誘導体を得る。次いで、該ベンゾフェノン誘導体と、アルコール及び必要に応じて脱水剤としてオルトギ酸トリアルキル(R23、R24=アルキル基)等のオルトエステルとを、0℃~還流温度で1~120時間反応させることにより、下記式(9)に示される誘導体を得ることができる。
本発明のひとつの態様の組成物には、上記成分以外に必要により任意成分としてさらに、通常のレジスト組成物で用いられる酸拡散制御剤、界面活性剤、有機カルボン酸、有機溶剤、溶解抑制剤、安定剤及び色素、上記以外のポリマー等を組み合わせて含んでいてもよい。
上記界面活性剤は、塗布性を向上させるために用いることが好ましい。界面活性剤の例としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル類、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックコポリマー類、ソルビタン脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル等のノニオン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、オルガノシロキサンポリマー等が挙げられる。
界面活性剤の含有量は、レジスト組成物成分100質量部に対して0.0001~2質量部であることが好ましく、0.0005~1質量%であることがより好ましい。
有機カルボン酸の含有量は、レジスト組成物成分100質量部に対し、0.01~10質量部が好ましく、より好ましくは0.01~5質量部、更により好ましくは0.01~3質量部である。
本発明のひとつの態様は、上記組成物を基板上に塗布する等してレジスト膜を形成する工程と、上記レジスト膜に第1活性エネルギー線を照射す工程と、上記第1活性エネルギー線照射後のレジスト膜に第2活性エネルギー線を照射する工程と、上記第2活性エネルギー線照射後のレジスト膜を現像してパターンを得る工程と、を含むデバイスの製造方法である。
本発明のひとつの形態は、上記組成物を用いて基板上に塗布膜を形成する工程と、第1活性エネルギー線及び第2活性エネルギー線を用いて、上記塗布膜を露光し、層間絶縁膜を得る工程とを含むデバイスの製造方法であってもよい。
第1活性エネルギー線としては、レジスト膜照射後に該レジスト膜中に酸等の活性種を発生させることができれば特に制限はないが、例えば、KrFエキシマレーザ光、ArFエキシマレーザ光、電子線又は極端紫外線(EUV)等が好ましく挙げられる。
本発明のひとつの態様において、LSI作成のための層間絶縁膜等を得るために用いるフォトリソグラフィ工程の露光に用いる活性エネルギー線としては、UV、KrFエキシマレーザ光、ArFエキシマレーザ光、電子線又は極端紫外線(EUV)等が好ましく挙げられる。
本発明のひとつの態様において、上記レジスト組成物により形成されたレジスト膜の膜厚は10~200nmであることが好ましい。上記レジスト組成物は、スピンコート、ロールコート、フローコート、ディップコート、スプレーコート、ドクターコート等の適当な塗布方法により基板上に塗布され、60~150℃で1~20分間、好ましくは80~120℃で1~10分間プリベークして薄膜を形成する。この塗布膜の膜厚は5~200nmであり、10~100nmであることが好ましい。
<スルホニウム塩1の合成>
(合成例1)4-フルオロ-4'-メチルスルファニルベンゾフェノンの合成
4-ブロモチオアニソール8.0gをテトラヒドロフランの32gに溶解させ、そこにメチルマグネシウムブロミドの1mol/LのTHF溶液39mlを5℃以下で滴下する。滴下後、35℃で30分撹拌し、4-メチルスルファニルフェニルマグネシウムブロミドのTHF溶液を得る。4-フルオロベンゾイルクロリド7.0gをTHF15gに溶解した溶液中に、4-メチルスルファニルフェニルマグネシウムブロミドのTHF溶液を10℃以下で滴下し、その後25℃で1時間撹拌する。撹拌後、10質量%塩化アンモニウム水溶液50gを20℃以下で添加してさらに10分撹拌し、有機層を酢酸エチル80gで抽出する。これを水で洗浄後に酢酸エチル及びテトラヒドロフランを留去することで粗結晶を得る。粗結晶をエタノール120gを用いて再結晶させ、4-フルオロ-4'-メチルスルファニルベンゾフェノンを6.1g得る。
合成例1で得られた4-フルオロ-4'-メチルスルファニルベンゾフェノン6.0gをDMF30gに溶解し、これにチオフェノール3.2gと炭酸カリウム4.0gを添加して70℃で4時間撹拌する。撹拌後、純水90gを加えてさらに10分撹拌し、有機層をトルエン60gで抽出する。これを水で3回洗浄後にトルエンを留去することで粗結晶を得る。粗結晶をエタノール40gを用いて再結晶させ、4-メチルスルファニル-4'-フェニルスルファニルベンゾフェノンを5.6g得る。
合成例2で得られた4-メチルスルファニル-4'-フェニルスルファニルベンゾフェノン3.0gをアセトニトリル20gに溶解し、これにジメチル硫酸2.8gを添加して70℃で4時間撹拌する。撹拌後、純水60gを加えてさらに10分撹拌し、トルエン40gを加えて洗浄する。得られた水層にノナフルオロブタンスルホン酸カリウム3.0gと塩化メチレン30gを加えて1時間程度撹拌する。これを分液して水で3回洗浄後に塩化メチレンを留去することで粗結晶を得る。粗結晶をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(塩化メチレン/メタノール=90/10(体積比))により精製することでジメチル-[4-(4-フェニルスルファニル)ベンゾイルフェニル]スルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネートを4.9g得る。
合成例3で得られたジメチル-[4-(4-フェニルスルファニル)ベンゾイルフェニル]スルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネート1.0gをメタノール2.5gに溶解し、これにオルトギ酸トリメチル1.0gと濃硫酸4.0mgを添加して60℃で2時間撹拌する。撹拌後、反応溶液を塩化メチレン30gと3質量%炭酸水素ナトリウム水溶液10gの混合溶液に加え10分間撹拌して有機層を回収する。得られた有機層を水で3回洗浄後に塩化メチレンを留去することで{4-[ジメトキシ-(4-フェニルスルファニルフェニル)メチル]フェニル}ジメチルスルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネートを1.0g得る。
(合成例5){4-[ジエトキシ-(4-フェニルスルファニルフェニル)メチル]フェニル}ジメチルスルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネート(スルホニウム塩2)の合成
メタノールに代えてエタノールを用い、また、オルトギ酸トリメチルの代わりにオルトギ酸トリエチルを用いる以外は上記合成例4と同様の操作を行うことで{4-[ジエトキシ-(4-フェニルスルファニルフェニル)メチル]フェニル}ジメチルスルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネートを1.2gを得る。
(合成例6)エチル-[4-(4-フェニルスルファニルベンゾイル)フェニル]メチルスルホニウム-4-(3-ヒドロキシアダマンチルカルボニルオキシ)-1,1,2-トリフルオロブタンスルホネートの合成
ジメチル硫酸に代えてジエチル硫酸を用い、また、ノナフルオロブタンスルホン酸カリウムに代えて4-(3-ヒドロキシアダマンチルカルボニルオキシ)-1,1,2-トリフルオロブタンスルホン酸ナトリウムを用いる以外は上記合成例3と同様の操作を行うことでエチル-[4-(4-フェニルスルファニルベンゾイル)フェニル]メチルスルホニウム-4-(3-ヒドロキシアダマンチルカルボニルオキシ)-1,1,2-トリフルオロブタンスルホネートを5.1gを得る。得られた化合物の365nmのモル吸光係数は1.0×106cm2/mol以上である。
{4-[ジメトキシ-(4-フェニルスルファニルフェニル)メチル]フェニル}ジメチルスルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネートに代えてエチル-[4-(4-フェニルスルファニルベンゾイル)フェニル]メチルスルホニウム-4-(3-ヒドロキシアダマンチルカルボニルオキシ)-1,1,2-トリフルオロブタンスルホネートを用いる以外は上記合成例4と同様の操作を行うことで{4-[ジメトキシ-(4-フェニルスルファニルフェニル)メチル]フェニル}エチルメチルスルホニウム-4-(3-ヒドロキシアダマンチルカルボニルオキシ)-1,1,2-トリフルオロブタンスルホネートを1.1gを得る。得られた化合物の365nmのモル吸光係数は1.0×105cm2/mol以下であり、合成例6で得られたエチルメチル-[4-(4-フェニルスルファニル-ベンゾイル)フェニル]スルホニウム-4-(3-ヒドロキシアダマンチルカルボニルオキシ)-1,1,2-トリフルオロブタンスルホネートと比較して365nmのモル吸光係数が10分の1以下である。
(合成例8)4-メチルスルファニル-4'-(4-メトキシフェニルスルファニル)ベンゾフェノンの合成
チオフェノールに代えて4-メトキシチオフェノールを用いる以外は上記合成例2と同様の操作を行うことで4-メチルスルファニル-4'-(4-メトキシフェニルスルファニル)ベンゾフェノン4.6gを得る。
4-メチルスルファニル-4'-フェニルスルファニルベンゾフェノンに代えて4-メチルスルファニル-4'-(4-メトキシフェニルスルファニル)ベンゾフェノンを用い、また、ノナフルオロブタンスルホン酸カリウムに代えて(±)-10-カンファースルホン酸ナトリウムを用いる以外は上記合成例3と同様の操作を行うことでジメチル-{4-[4-(4-メトキシフェニルスルファニル)ベンゾイル]フェニル}スルホニウム-カンファースルホネート4.3gを得る。得られた化合物の365nmのモル吸光係数は3.0×106cm2/mol以上である。
ジメチル-{4-[4-(4-メトキシフェニルスルファニル)ベンゾイル]フェニル}スルホニウム-カンファースルホネート1.0gをメタノール2.5gに溶解し、これにオルトギ酸トリメチル1.0gと(±)-10-カンファースルホン酸50mgを添加して60℃で6時間撹拌する。撹拌後、反応溶液を塩化メチレン30gと3質量%炭酸水素ナトリウム水溶液10gの混合溶液に加え10分間撹拌して有機層を回収する。得られた有機層を水で3回洗浄後に塩化メチレンを留去することで{4-{ジメトキシ-[4-(4-メトキシフェニルスルファニル)フェニル]メチル}フェニル}ジメチルスルホニウム-カンファースルホネートを1.0gを得る。得られた化合物の365nmのモル吸光係数は1.0×105cm2/mol以下であり、合成例9で得られたジメチル-{4-[4-(4-メトキシフェニルスルファニル)ベンゾイル]フェニル}-スルホニウム-カンファースルホネートと比較して365nmのモル吸光係数が10分の1以下である。
(合成例11)2-フェニルスルファニル安息香酸の合成
2-メルカプト安息香酸9.2gをDMF60gに溶解させ、そこにブロモベンゼン9.4gと炭酸カリウム10gと塩化銅(I)6.0gを添加して90℃で6時間撹拌する。撹拌後、純水180gを加えてさらに10分撹拌し、有機層を塩化メチレン120gで抽出する。これを水で3回洗浄後に塩化メチレンを留去することで粗結晶を得る。粗結晶をエタノール80gを用いて再結晶させ、2-フェニルスルファニル安息香酸を10.6g得る。
合成例11で得られた2-フェニルスルファニル安息香酸10.0gに塩化チオニル60gを添加して60℃で4時間撹拌する。撹拌後、塩化チオニルを減圧下で留去することで2-フェニルスルファニルベンゾイルクロリドを10.8g得る。
4-フルオロベンゾイルクロリドに代えて2-フェニルスルファニルベンゾイルクロリドを用いること以外は上記合成例1と同様の操作を行うことで4-メチルスルファニル-2'-フェニルスルファニルベンゾフェノンを6.5g得る。
4-メチルスルファニル-2'-フェニルスルファニルベンゾフェノン3.0gをアセトニトリル10gに溶解し、これにジメチル硫酸2.8gを添加して70℃で4時間撹拌する。撹拌後、反応溶液を酢酸エチル40gに滴下して固体を析出させる。固体をろ別し、酢酸エチル10gで洗浄した後に乾燥することでジメチル-[4-(2-フェニルスルファニルベンゾイル)フェニル]スルホニウム-メチルサルフェートを4.1g得る。得られた化合物の365nmのモル吸光係数は5.0×105cm2/mol以上である。
合成例14で得られたジメチル-[4-(2-フェニルスルファニル-ベンゾイル)フェニル]スルホニウム-メチルサルフェート3.0gをメタノール7.5gに溶解し、これにオルトギ酸トリメチル3.0gと濃硫酸12.0mgを添加して60℃で2時間撹拌する。撹拌後、反応溶液を3質量%炭酸水素ナトリウム水溶液30gに滴下する。その後、塩化メチレン30gと安息香酸ナトリウム3.0gを添加してさらに3時間撹拌する。撹拌後、分液して有機層を回収し、水で3回洗浄後に塩化メチレンを留去することで粗結晶を得る。粗結晶をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(塩化メチレン/メタノール=90/10(体積比)、0.1質量%トリエチルアミン添加)により精製することで、{4-[ジメトキシ-(2-フェニルスルファニルフェニル)メチル]フェニル}ジメチルスルホニウム-ベンゾエートを1.2g得る。得られた化合物の365nmのモル吸光係数は1.0×105cm2/mol以下であり、合成例14で得られたジメチル-[4-(2-フェニルスルファニル-ベンゾイル)フェニル]スルホニウム-メチルサルフェートと比較して365nmのモル吸光係数は5分の1以下である。
(合成例16)2,4-ジメトキシ-4'-フルオロベンゾフェノンの合成
塩化アルミニウム3.0gを塩化メチレン28gに添加して0℃とする。これに2,4-ジメトキシベンゼン3.0gを添加した後に4-フルオロベンゾイルクロリド3.4gを塩化メチレン6.8gに溶解して30分かけて滴下する。滴下後25℃で1時間撹拌し、純水60gを添加してさらに5分撹拌後、トルエン20gで2回抽出する。これを分液して、得られた有機層を溶媒留去する。得られた残留物をエタノールを30g用いた再結晶によって精製することで、2,4-ジメトキシ-4'-フルオロベンゾフェノンを5.2g得る。
合成例16で得られた2,4-ジメトキシ-4'-フルオロベンゾフェノン5.0gをDMF30gに溶解し、これに1-プロパンチオール1.6gと炭酸カリウム3.2gを添加して70℃で4時間撹拌する。撹拌後、純水90gを加えてさらに10分撹拌し、有機層をトルエン60gで抽出する。これを水で3回洗浄後にトルエンを留去することで粗体を得る。をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン/酢酸エチル=75/25(体積比))により精製することで2,4-ジメトキシ-4'-(n-プロピルスルファニル)ベンゾフェノンの合成を4.8g得る。
4-メチルスルファニル-4'-フェニルスルファニルベンゾフェノンに代えて2,4-ジメトキシ-4'-(n-プロピルスルファニル)ベンゾフェノンを用いること、また、ジメチル硫酸に代えてジエチル硫酸を用いる以外は上記合成例3と同様の操作を行うことで[4-(2,4-ジメトキシベンゾイル)フェニル]エチル-n-プロピルスルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネートを5.0g得る。得られた化合物の365nmのモル吸光係数は5.0×105cm2/mol以上である。
ジメチル-[4-(4-フェニルスルファニルベンゾイル)フェニル]スルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネートに代えて[4-(2,4-ジメトキシベンゾイル)フェニル]エチル-n-プロピルスルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネートを用いる以外は上記合成例4と同様の操作を行うことで{4-[(2,4-ジメトキシフェニル)ジメトキシメチル]フェニル}エチル-n-プロピルスルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネートを5.1g得る。得られた化合物の365nmのモル吸光係数は1.0×105cm2/mol以下であり、合成例18で得られた{4-(2,4-ジメトキシベンゾイル)フェニル}エチル-n-プロピルスルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネートと比較して365nmのモル吸光係数は5分の1以下である。
(合成例20)4-ブロモ-4'-フェニルスルファニルベンゾフェノンの合成
塩化アルミニウム3.0gを塩化メチレン28gに添加して0℃とする。これにジフェニルスルフィド4.0gを添加した後に4-ブロモベンゾイルクロリド3.4gを塩化メチレン6.8gに溶解して30分かけて滴下する。滴下後25℃で1時間撹拌し、純水60gを添加してさらに5分撹拌後、トルエン20gで2回洗浄する。これを分液して、得られた有機層を溶媒留去する。得られた残留物をイソプロピルアルコールを30g用いた再結晶によって精製することで、4-ブロモ-4'-フェニルスルファニルベンゾフェノンを5.2g得る。
上記合成例20で得られた4-ブロモ-4'-フェニルスルファニルベンゾフェノン5.0gをメタノール30gに溶解し、これにオルトギ酸トリメチル5.0gと濃硫酸を30mg添加して60℃で4時間撹拌する。撹拌後、3質量%重曹水を150g添加してさらに10分間撹拌して固体を析出させる。析出した固体をろ別し、塩化メチレン30gに再溶解する。これを水で3回洗浄後に塩化メチレンを留去することで4-ブロモ-4'-フェニルスルファニルベンゾフェノンジメチルアセタールを5.0g得る。
あらかじめ乾燥させたフラスコにテトラヒドロフラン2.0g、マグネシウム0.4g及び1,2-ジブロモエタンを加えてマグネシウムを活性化させる。活性化したことを確認後、溶液を50℃に昇温し、そこに上記合成例20で得た4-ブロモ-4'-フェニルスルファニルベンゾフェノンジメチルアセタール4.0gをTHF6.0gに溶解させたものを滴下する。滴下後、50℃で5h撹拌し、4-[ジメトキシ-(4-フェニルスルファニルフェニル)メチル]フェニルマグネシウムブロミドのTHF溶液を得る。ジフェニルスルホキシド1.9gとトリメチルシリルクロライド1.8gとトリエチルアミン0.8gを塩化メチレン9.5gに溶解した溶液中に、4-[ジメトキシ-(4-フェニルスルファニルフェニル)メチル]フェニルマグネシウムブロミドのTHF溶液を10℃以下で滴下し、その後25℃で1時間撹拌する。撹拌後、10質量%塩化アンモニウム水溶液30gを5℃以下で添加してさらに10分撹拌し、イソプロピルエーテル5.0gで2回洗浄する。その後、塩化メチレン40gとノナフルオロブタンスルホン酸カリウム3.1gを添加して25℃で2時間程度撹拌する。これを分液して水で3回洗浄後に塩化メチレンを留去することで粗結晶を得る。粗結晶をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(塩化メチレン/メタノール=90/10(体積比))により精製することで{4-[ジメトキシ-(4-フェニルスルファニルフェニル)メチル]フェニル}ジフェニルスルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネートを3.2g得る。得られた化合物の365nmのモル吸光係数は1.0×105cm2/mol以下である。
(合成例23)2-(4-ブロモフェニル)-2-(4-フェニルスルファニルフェニル)-[1,3]ジオキソランの合成
メタノールに代えてエチレングリコールを用いる以外は上記合成例21と同様の操作を行うことで2-(4-ブロモフェニル)-2-(4-フェニルスルファニルフェニル)-[1,3]ジオキソランを5.0g得る。
4-ブロモ-4'-フェニルスルファニルベンゾフェノンジメチルアセタールに代えて2-(4-ブロモフェニル)-2-(4-フェニルスルファニルフェニル)-[1,3]ジオキソランを用いる以外は上記合成例22と同様の操作を行うことで)ジフェニル-{4-[2-(4-フェニルスルファニルフェニル)-[1,3]ジオキソラン-2-イル]フェニル}スルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネートを4.3g得る。得られた化合物の365nmのモル吸光係数は1.0×105cm2/mol以下である。
(合成例25)ジベンゾチオフェン-5-オキシドの合成
ジベンゾチオフェン15gをギ酸75gに溶解し、これに35質量%過酸化水素水8.7gを氷冷下で滴下する。その後、室温に昇温して5h撹拌する。撹拌後、反応液に純水200gを滴下し固体を析出させる。析出した固体をろ別し、純水40gで3回洗浄した後に乾燥することで粗結晶を得る。粗結晶をアセトン100gとエタノール200gを用いて再結晶させ、ジベンゾチオフェン-5-オキシドを12g得る。
ジフェニルスルホキシドに代えてジベンゾチオフェン5-オキシドを用いる以外は上記合成例22と同様の操作を行うことで5-{4-[ジメトキシ-(4-フェニルスルファニルフェニル)メチル]フェニル}ジベンゾチオフェニウム-ノナフルオロブタンスルホネートを4.0g得る。得られた化合物の365nmのモル吸光係数は1.0×105cm2/mol以下である。
(合成例27){4-[ジメトキシ-(4-フェニルスルファニルフェニル)メチル]フェニル}(ジ-p-トリル)スルホニウム-p-トルエンスルホネート(スルホニウム塩10)の合成
ジフェニルスルホキシドに代えてp-トリルスルホキシドを用い、また、ノナフルオロブタンスルホン酸カリウムに代えてp-トルエンスルホン酸ナトリウムを用いる以外は上記合成例22と同様の操作を行うことで{4-[ジメトキシ-(4-フェニルスルファニルフェニル)メチル]フェニル}(ジ-p-トリル)スルホニウム-p-トルエンスルホネートを3.8g得る。得られた化合物の365nmのモル吸光係数は1.0×105cm2/mol以下である。
(合成例28)(6-メトキシナフタレン-2-イル)-(4-メチルスルファニルフェニル)メタノンの合成
4-ブロモチオアニソールに代えて2-ブロモ-6-メトキシナフタレンを用い、また、4-フルオロベンゾイルクロリドに代えて4-(メチルチオ)ベンゾイルクロリドを用いる以外は上記合成例1と同様の操作を行うことで(6-メトキシナフタレン-2-イル)-(4-メチルスルファニルフェニル)メタノンを4.5g得る。
4-メチルスルファニル-4'-フェニルスルファニルベンゾフェノンに代えて(6-メトキシナフタレン-2-イル)-(4-メチルスルファニルフェニル)メタノンを用いる以外は上記合成例3と同様の操作を行うことで[4-(6-メトキシナフタレン-2-イルカルボニル)フェニルジメチルスルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネートを4.5g得る。得られた化合物の365nmのモル吸光係数は1.0×106cm2/mol以上である。
ジメチル-[4-(4-フェニルスルファニル-ベンゾイル)フェニル]-スルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネートに代えて{4-(6-メトキシナフタレン-2-イルカルボニル)フェニル}ジメチルスルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネートを用いる以外は上記合成例4と同様の操作を行うことで{4-[ジメトキシ-(6-メトキシナフタレン-2-イル)メチル]フェニル}ジメチルスルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネートを1.0g得る。得られた化合物の365nmのモル吸光係数は1.0×105cm2/mol以下であり、合成例29で得られた{4-(6-メトキシナフタレン-2-イルカルボニル)フェニル}ジメチルスルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネートと比較して365nmのモル吸光係数は10分の1以下である。
(合成例31)6-ブロモナフトイル-2-クロリドの合成
2-フェニルスルファニル安息香酸に代えて6-ブロモ-2-ナフタレンカルボン酸を用いる以外は上記合成例12と同様の操作を行うことで6-ブロモナフトイル-2-クロリドを10.8g得る。
ジフェニルスルフィドに代えて1,6-ジメトキシナフタレンを用い、また、4-ブロモベンゾイルクロリドに代えて6-ブロモナフトイル-2-クロリドを用いる以外は上記合成例20と同様の操作を行うことで(6-ブロモナフタレン-2-イル)-(4,7-ジメトキシナフタレン-1-イル)メタノンを5.4g得る。
4-ブロモ-4'-フェニルスルファニルベンゾフェノンに代えて(6-ブロモナフタレン-2-イル)-(4,7-ジメトキシナフタレン-1-イル)メタノンを用いる以外は上記合成例21と同様の操作を行うことで4-[(6-ブロモナフタレン-2-イル)ジメトキシメチル]-1,6-ジメトキシナフタレンを5.1g得る。
4-ブロモ-4'-フェニルスルファニルベンゾフェノンジメチルアセタールに代えて4-[(6-ブロモナフタレン-2-イル)-ジメトキシ-メチル]-1,6-ジメトキシナフタレンを用いる以外は上記合成例22と同様の操作を行うことで{6-[(4,7-ジメトキシナフタレン-1-イル)ジメトキシメチル]ナフタレン-2-イル}ジフェニルスルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネートを4.0g得る。得られた化合物の365nmのモル吸光係数は1.0×105cm2/mol以下である。
(合成例35)4-(4-ブロモフェニルスルファニル)ベンゾフェノンの合成
4-フルオロ-4'-メチルスルファニルベンゾフェノンに代えて4-フルオロベンゾフェノンを用い、また、チオフェノールに代えて4-ブロモチオフェノールを用いる以外は上記合成例2と同様の操作を行うことで4-(4-ブロモフェニルスルファニル)ベンゾフェノンを5.8g得る。
4-ブロモ-4'-フェニルスルファニルベンゾフェノンに代えて4-(4-ブロモフェニルスルファニル)ベンゾフェノンを用いる以外は上記合成例21と同様の操作を行うことで4-(4-ブロモフェニルスルファニル)ベンゾフェノンジメチルアセタールを5.1g得る。
4-ブロモ-4'-フェニルスルファニルベンゾフェノンジメチルアセタールに代えて4-(4-ブロモフェニルスルファニル)ベンゾフェノンジメチルアセタールを用いる以外は上記合成例22と同様の操作を行うことで{4-[4-(ジメトキシ-フェニル-メチル)フェニルスルファニル]フェニル}ジフェニルスルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネートを4.0g得る。得られた化合物の365nmのモル吸光係数は1.0×105cm2/mol以下である。
(合成例38)(4-フルオロフェニル)-(6-メトキシナフタレン-2-イル)メタノンの合成
4-ブロモチオアニソールに代えて2-ブロモ-6-メトキシナフタレンを用いる以外は上記合成例1と同様の操作を行うことで(4-フルオロフェニル)-(6-メトキシナフタレン-2-イル)メタノンを4.3g得る。
4-フルオロ-4'-メチルスルファニルベンゾフェノンに代えて(4-フルオロフェニル)-(6-メトキシナフタレン-2-イル)メタノンを用い、また、チオフェノールに代えて4-ブロモフェノールを用いる以外は上記合成例2と同様の操作を行うことで[4-(4-ブロモフェノキシ)フェニル]-(6-メトキシナフタレン-2-イル)メタノンを5.9g得る。
4-ブロモ-4'-フェニルスルファニルベンゾフェノンに代えて[4-(4-ブロモフェノキシ)フェニル]-(6-メトキシナフタレン-2-イル)メタノンを用いる以外は上記合成例20と同様の操作を行うことで2-{[4-(4-ブロモフェノキシ)フェニル]-ジメトキシメチル}-6-メトキシナフタレンを5.0g得る。
4-ブロモ-4'-フェニルスルファニルベンゾフェノンジメチルアセタールに代えて2-{[4-(4-ブロモフェノキシ)フェニル]-ジメトキシメチル}-6-メトキシナフタレンを用いる以外は上記合成例22と同様の操作を行うことで{4-{4-[ジメトキシ-(6-メトキシナフタレン-2-イル)メチル]フェノキシ}フェニル}ジフェニルスルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネートを4.0g得る。得られた化合物の365nmのモル吸光係数は1.0×105cm2/mol以下である。
(合成例42)2,4-ジメトキシ-4'-ヨードベンゾフェノンの合成
4-フルオロベンゾイルクロリドに代えて4-ヨードベンゾイルクロリドを用いる以外は上記合成例16と同様の操作を行うことで2,4-ジメトキシ-4'-ヨードベンゾフェノンを5.3g得る。
硫酸16gに合成例41で得られた2,4-ジメトキシ-4'-ヨードベンゾフェノン4gを加え、その後10℃以下で過硫酸カリウム10gを少しずつ加えて30分間撹拌する。撹拌後、t-ブチルベンゼン18gを加えて25℃で3時間さらに撹拌する。撹拌後、10℃以下で純水30gを加え、その後、塩化メチレン40gとノナフルオロブタンスルホン酸カリウム3.7gを添加して25℃で2時間程度撹拌する。これを分液して水で3回洗浄後に塩化メチレンを留去することで粗体を得る。粗体をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(塩化メチレン/メタノール=90/10(体積比))により精製することで(4-t-ブチルフェニル)[4-(2,4-ジメトキシベンゾイル)フェニル]ヨードニウム-ノナフルオロブタンスルホネートを3.5g得る。得られた化合物の365nmのモル吸光係数は1.0×106cm2/mol以上である。
ジメチル-[4-(4-フェニルスルファニル-ベンゾイル)フェニル] スルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネートに代えて(4-t-ブチルフェニル)[4-(2,4-ジメトキシベンゾイル)フェニル]ヨードニウム-ノナフルオロブタンスルホネートを用いる以外は上記合成例4と同様の操作を行うことで(4-t-ブチルフェニル)[4-[(2,4-ジメトキフェニル)ジメトキシメチル]フェニル]ヨードニウム-ノナフルオロブタンスルホネートを1.0gを得る。得られた化合物の365nmのモル吸光係数は1.0×105cm2/mol以下であり、合成例43で得られた(4-t-ブチルフェニル)[4-(2,4-ジメトキシベンゾイル)フェニル]ヨードニウム-ノナフルオロブタンスルホネートと比較して365nmのモル吸光係数は10分の1以下である。
(合成例45)(4,7-ジメトキシナフタレン-1-イル)-(4-ヨードフェニル)メタノンの合成
ジフェニルスルフィドに代えて1,6-ジメトキシナフタレンを用い、また、4-ブロモベンゾイルクロリドに代えて4-ヨードベンゾイルクロリドを用いる以外は上記合成例19と同様の操作を行うことで(4,7-ジメトキシナフタレン-1-イル)-(4-ヨードフェニル)メタノンを5.4g得る。
2,4-ジメトキシ-4'-ヨードベンゾフェノンに代えて(4,7-ジメトキシナフタレン-1-イル)-(4-ヨードフェニル)メタノンを用いる以外は上記合成例42と同様の操作を行うことで[4-(4.7-ジメトキナフタレン-1-イルカルボニル)フェニル]フェニルヨードニウム-ノナフルオロブタンスルホネートを3.3g得る。得られた化合物の365nmのモル吸光係数は1.0×106cm2/mol以上である。
ジメチル-[4-(4-フェニルスルファニルベンゾイル)フェニル]スルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネートに代えて{4-(4.7-ジメトキナフタレン-1-カルボニル)フェニル}フェニルヨードニウム-ノナフルオロブタンスルホネートを用いる以外は上記合成例4と同様の操作を行うことで{4-[(4.7-ジメトキナフタレン-1-イル)-ジメトキシ-メチル]フェニル}フェニルヨードニウム-ノナフルオロブタンスルホネートを1.0gを得る。得られた化合物の365nmのモル吸光係数は1.0×105cm2/mol以下であり、合成例46で得られた{4-(4.7-ジメトキナフタレン-1-イルカルボニル)フェニル}フェニルヨードニウム-ノナフルオロブタンスルホネートと比較して365nmのモル吸光係数は10分の1以下である。
(合成例48){4-[ジメトキシ-(4-フェニルスルファニルフェニル)メチル]フェニル}ジフェニルスルホニウム-p-スチレンスルホネート(スルホニウム塩15)の合成
ノナフルオロブタンスルホン酸カリウムに代えてp-スチレンスルホン酸ナトリウム水和物を用いること以外は上記合成例22と同様の操作を行うことで{4-[ジメトキシ-(4-フェニルスルファニルフェニル)メチル]フェニル}ジフェニルスルホニウム-p-スチレンスルホネートを2.8g得る。得られた化合物の365nmのモル吸光係数は1.0×105cm2/mol以下である。
(合成例49){4-[ジメトキシ-(4-フェニルスルファニルフェニル)メチル]フェニル}ジフェニルスルホニウム-(4-メタクリロイル-1,1,2-トリフルオロブタンスルホネート)(スルホニウム塩16)の合成
ノナフルオロブタンスルホン酸カリウムに代えて4-メタクリロイルオキシ-1,1,2-トリフルオロブタンスルホン酸ナトリウムを用いること以外は上記合成例22と同様の操作を行うことで{4-[ジメトキシ-(4-フェニルスルファニルフェニル)メチル]フェニル}ジフェニルスルホニウム-(4-メタクリロイル-1,1,2-トリフルオロブタンスルホネート)を3.0gで得る。得られた化合物の365nmのモル吸光係数は1.0×105cm2/mol以下である。
(合成例50)4-ブロモ-4'-フェニルスルフィニルベンゾフェノンの合成
合成例20で得られた4-ブロモ-4'-フェニルスルファニルベンゾフェノン10.1gにギ酸53.3gを加えて50℃で撹拌し、その後35%過酸化水素水溶液2.9gを少しずつ滴下して50℃で撹拌する。1h後、反応溶液を氷冷下で冷却し、純水28.2gとトルエン80.3gを添加する。これを分液して有機層を純水30gで3回洗浄後、有機溶媒を留去することで、4-ブロモ-4'-フェニルスルフィニルベンゾフェノンを10.0g得る。
4-ブロモ-4'-フェニルスルフィニルベンゾフェノン7.7g、炭酸カリウム3.6g、4-ヒドロキシベンゼンチオール3.0gをDMF23.1gに溶解させ、60℃で撹拌する。2h後、反応溶液を氷冷下で冷却し、純水70gを滴下することで固体を析出させる。析出した固体をろ別し、塩化メチレン40gで再溶解させる。これを純水40gで3回洗浄後、塩化メチレンを留去することで粗結晶を得る。粗結晶をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン/酢酸エチル=2/1(体積比))により精製することで4-(4-ヒドロキシフェニルスルファニル)-4'-フェニルスルフィニルベンゾフェノンを6.4g得る。
4-ブロモ-4'-フェニルスルファニルベンゾフェノンに代えて4-(4-ヒドロキシフェニルスルファニル)-4'-フェニルスルフィニルベンゾフェノンを用いること以外は上記合成例21と同様の操作を行うことで4-(4-ヒドロキシフェニルスルファニル)-4'-フェニルスルフィニルベンゾフェノンジメチルアセタールを5.0g得る。
4-(4-ヒドロキシフェニルスルファニル)-4'-フェニルスルフィニルベンゾフェノンジメチルアセタール5.0gを脱水塩化メチレン30.0gに溶解させ、これに2MフェニルマグネシウムクロリドTHF溶液6.8mLを氷冷下で滴下する。その後トリクロロメチルシラン1.7gを滴下して1h撹拌する。撹拌後、10質量%塩化アンモニウム水溶液30gを5℃以下で添加してさらに撹拌し、イソプロピルエーテル5.0gで2回洗浄する。その後、塩化メチレン40gとノナフルオロブタンスルホン酸カリウム3.4gを添加して25℃で2h撹拌する。これを分液して純水20gで3回洗浄後に塩化メチレンを留去することで粗結晶を得る。粗結晶をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(塩化メチレン/メタノール=90/10(体積比))により精製することで(4-{ジメトキシ-[4-(4-ヒドロキシフェニルスルファニル)フェニル]メチル}フェニル)ジフェニルスルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネートを3.4g得る。
(合成例54)(2-ヒドロキシ-9-オキソ-9H-フルオレン-3-イル)ジフェニルスルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネートの合成
2-ヒドロキシ-9-フルオレノン1.0g、ジフェニルスルホキシド1.0g、五酸化二リン0.4gをメタンスルホン酸6.0gに加えて氷冷下で撹拌する。18h後、反応溶液に純水20gを滴下し、イソプロピルエーテル5.0gで2回洗浄する。その後塩化メチレン20gとノナフルオロブタンスルホン酸カリウム1.7gを添加して25℃で2h撹拌する。これを分液して純水10gで3回洗浄後に塩化メチレンを留去することで粗結晶を得る。粗結晶をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(塩化メチレン/メタノール=90/10(体積比))により精製することで(2-ヒドロキシ-9-オキソ-9H-フルオレン-3-イル)ジフェニルスルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネートを2.1g得る。
4-ブロモ-4'-フェニルスルファニルベンゾフェノンに代えて(2-ヒドロキシ-9-オキソ-9H-フルオレン-3-イル)ジフェニルスルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネート2.0gを用いること以外は上記合成例21と同様の操作を行うことで(2-ヒドロキシ-9,9-ジメトキシ-9H-フルオレン-3-イル)ジフェニルスルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネートを2.1g得る。
(2-ヒドロキシ-9,9-ジメトキシ-9H-フルオレン-3-イル)ジフェニルスルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネート2.0gとエチレングリコール0.7gを脱水THF16.0gに溶解させる。その後、p-トルエンスルホン酸48.0mgを加えて窒素雰囲気下、室温で撹拌する。18h後、反応溶液にトリエチルアミン0.2gを添加した。THFを留去後、塩化メチレン20gと純水20gを加える。これを分液して純水20gで2回洗浄後に塩化メチレンを留去することで){スピロ(1,3-ジオキソラン-2,9'-[9H]フルオレン),2'-ヒドロキシ-3'-イル}ジフェニルスルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネートを1.8g得る。
(合成例57)1-(6-メトキシ-2-ナフタレニル)-3-(4-メチルフェニル)-2-プロペン-1-オンの合成
2-アセチル-6-メトキシナフタレン1.6gと4-メチルベンズアルデヒド1.1をエタノール16gに加えて撹拌する。これに10質量%水酸化ナトリウム水溶液0.4gを氷冷下で滴下してさらに撹拌する。3h後、反応溶液中に析出した固体をろ別し、エタノール8gで洗浄する。回収した固体を乾燥することで1-(6-メトキシ-2-ナフタレニル)-3-(4-メチルフェニル)-2-プロペン-1-オンを2.2g得る。
1-(6-メトキシ-2-ナフタレニル)-3-(4-メチルフェニル)-2-プロペン-1-オン0.8gと五酸化ニリン0.3gをメタンスルホン酸2.4gに添加して撹拌する。これにジフェニルスルホキシド0.4gを氷冷下で少しずつ加えてさらに撹拌する。3h後、氷冷下で純水を20g滴下してさらに撹拌し、イソプロピルエーテル5.0gで2回洗浄する。その後、塩化メチレン20gとノナフルオロブタンスルホン酸カリウム0.7gを添加して2h撹拌する。これを分液して純水10gで3回洗浄後に塩化メチレンを留去することで粗結晶を得る。粗結晶をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(塩化メチレン/メタノール=90/10(体積比))により精製することで{6-[3-(4-メチルフェニル)-1-オキソ-2-プロペニル]-2-メトキシナフタレン-1-イル}ジフェニルスルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネートを0.9g得る。
ジメチル-[4-(4-フェニルスルファニル)ベンゾイルフェニル]スルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネートに代えて{6-[3-(4-メチルフェニル)-1-オキソ-2-プロペニル]-2-メトキシナフタレン-1-イル}ジフェニルスルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネートを用いること以外は上記合成例4と同様の操作を行うことで{6-[3-(4-メチルフェニル)-1,1-ジメトキシ-2-プロペニル]-2-メトキシナフタレン-1-イル}ジフェニルスルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネートを0.9g得る。
(合成例60)2,3-ジブロモ-1-(6-メトキシ-2-ナフタレニル)-3-(4-メチルフェニル)-1-プロパノンの合成
上記合成例57で得られた1-(6-メトキシ-2-ナフタレニル)-3-(4-メチルフェニル)-2-プロペン-1-オン1.2gを塩化メチレン9.6gに溶解させる。これに臭素1.0gを塩化メチレン2.0gに溶解させたものを氷冷下で滴下して撹拌する。2h後、反応溶液に純水5gを添加しさらに撹拌する。これを分液して有機層を純水5gで2回洗浄後、有機溶媒を留去することで2,3-ジブロモ-1-(6-メトキシ-2-ナフタレニル)-3-(4-メチルフェニル)-1-プロパノンを1.8g得る。
2,3-ジブロモ-1-(6-メトキシ-2-ナフタレニル)-3-(4-メチルフェニル)-1-プロパノン1.8gとジアザビシクロウンデセン0.8gをアセトニトリル14gに添加して室温で撹拌する。2h後、t-ブトキシカリウム1.6gを添加してさらに撹拌する。2h後、反応溶液に純水36gを添加して固体を析出させる。析出した固体はろ別し、純水20gで洗浄後、乾燥することで1-(6-メトキシ-2-ナフタレニル)-3-(4-メチルフェニル)-2-プロピン-1-オンを1.0g得る。
1-(6-メトキシ-2-ナフタレニル)-3-(4-メチルフェニル)-2-プロペン-1-オンに代えて1-(6-メトキシ-2-ナフタレニル)-3-(4-メチルフェニル)-2-プロピン-1-オンを用いること以外は上記合成例58と同様の操作を行うことで{6-[3-(4-メチルフェニル)-1-オキソ-2-プロピニル]-2-メトキシナフタレン-1-イル}ジフェニルスルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネートを0.8g得る。
ジメチル-[4-(4-フェニルスルファニル)ベンゾイルフェニル]スルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネートに代えて{6-[3-(4-メチルフェニル)-1-オキソ-2-プロピニル]-2-メトキシナフタレン-1-イル}ジフェニルスルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネートを用いること以外は上記合成例4と同様の操作を行うことで{6-[3-(4-メチルフェニル)-1,1-ジメトキシ-2-プロピニル]-2-メトキシナフタレン-1-イル}ジフェニルスルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネートを0.8g得る。
(合成例64)4-フェニルスルファニルベンジルの合成
4-フルオロ-4'-メチルスルファニルベンゾフェノンに代えて4-クロロベンジル1gを用いること以外は上記合成例2と同様の操作を行うことで4-フェニルスルファニルベンジルを0.8g得る。
4-フェニルスルファニルベンジル0.8g、ジフェニルヨードニウム-ノナフルオロブタンスルホネート1.6g、酢酸銅(II)一水和物55mgをクロロベンゼン8.0g添加し、80℃で撹拌する。2h後、反応溶液を25℃になるまで冷却し、純水5.0gを添加する。これを分液して有機層を純水5.0gで2回洗浄後、有機溶媒を留去することで粗結晶を得る。粗結晶をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(塩化メチレン/メタノール=90/10(体積比))により精製することで)[4-(ベンゾイルカルボニル)フェニル]ジメチルスルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネートを1.0g得る。
ジメチル-[4-(4-フェニルスルファニル)ベンゾイルフェニル]スルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネートに代えて[4-(ベンゾイルカルボニル)フェニル]ジメチルスルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネートを用いること以外は上記合成例4と同様の操作を行うことで[4-(ベンゾイルジメトキシメチル)フェニル]ジメチルスルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネートを0.9g得る。
(合成例67)4-ブロモ-4'-(4-メトキシフェニル)ベンゾフェノンの合成
4-フルオロベンゾイルクロライドに代えて4-ブロモベンゾイルクロライドを用い、2,4‐ジメトキシベンゼンに代えて4-フェニルアニソールを用い、精製法をエタノールを用いた再結晶法からシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン/酢酸エチル=80/20(体積比))とする以外は上記合成例16と同様の操作を行うことで4-ブロモ-4'-(4-メトキシフェニル)ベンゾフェノンを3.1g得る。
4-ブロモ-4'-フェニルスルファニルベンゾフェノンに代えて4-ブロモ-4'-(4-メトキシフェニル)ベンゾフェノンを用いる以外は上記合成例21と同様の操作を行うことで4-ブロモ-4'-(4-メトキシフェニル)ベンゾフェノンを3.0g得る。
4-ブロモ-4'-フェニルスルファニルベンゾフェノンジメチルアセタールに代えて4-ブロモ-4'-(4-メトキシフェニル)ベンゾフェノンジメチルアセタールを用い、10質量%塩化アンモニウム水溶液の代わりに10質量%塩酸水溶液を用いる以外は上記合成例22と同様の操作を行うことで[4-(4'-メトキシビフェニル-4-カルボニル)フェニル]-ジフェニルスルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネートを4.7g得る。
4-ブロモ-4'-フェニルスルファニルベンゾフェノンジメチルアセタールに代えて4-ブロモ-4'-(4-メトキシフェニル)ベンゾフェノンジメチルアセタールを用い、10質量%塩化アンモニウム水溶液の代わりに10質量%塩酸水溶液を用いる以外は上記合成例22と同様の操作を行うことで[4-(4'-メトキシビフェニル-4-カルボニル)フェニル]-ジフェニルスルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネートを4.7g得る。
[4-(4'-メトキシビフェニル-4-カルボニル)フェニル]-ジフェニルスルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネート4.0gを酢酸40mlに加える。これに、48質量%HBr水溶液10.2gを70℃で滴下する。滴下後、110℃で20時間攪拌する。その後、水150gを添加して、塩化メチレン40gを添加して撹拌する。これを分液して水で3回洗浄後に塩化メチレンを留去することで粗結晶を得る。粗結晶をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(塩化メチレン/メタノール=90/10(体積比))により精製することで[4-(4'-ヒドロキシビフェニル-4-カルボニル)フェニル]-ジフェニルスルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネートを2.4g得る。
合成例70で得られた [4-(4'-ヒドロキシビフェニル-4-カルボニル)フェニル]-ジフェニルスルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネート1.0gをメタノール2.5gに溶解し、これにオルトギ酸トリメチル1.0gと濃硫酸4.0mgを添加して60℃で2時間撹拌する。撹拌後、トリエチルアミン0.5gを添加して、反応溶液を塩化メチレン30gと純水10gの混合溶液に加え10分間撹拌して有機層を回収する。得られた有機層を水で3回洗浄後に塩化メチレンを留去することで{4-[(4'-ヒドロキシビフェニル-4-イル)ジメトキシメチル]-フェニル}-ジフェニルスルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネートを1.0g得る。
(合成例72)(6-ブロモ-ナフタレン-2-イル)-(4-メトキシフェニル)メタノンの合成
4-フルオロベンゾイルクロライドに代えて6-ブロモナフタレンカルボン酸クロライドを用い、2,4‐ジメトキシベンゼンに代えてアニソールを用いる以外は上記合成例16と同様の操作を行うことで(6-ブロモ-ナフタレン-2-イル)-(4-メトキシフェニル)メタノンを4.1g得る。
4-ブロモ-4'-フェニルスルファニルベンゾフェノンに代えて6-ブロモ-ナフタレン-2-イル)-(4-メトキシフェニル)メタノンを用いる以外は上記合成例21と同様の操作を行うことで(6-ブロモ-ナフタレン-2-イル)-(4-メトキシフェニル)メタノンジメチルアセタールを3.0g得る。
4-ブロモ-4'-(4-メトキシフェニル)ベンゾフェノンジメチルアセタールに代えて(6-ブロモ-ナフタレン-2-イル)-(4-メトキシフェニル)メタノンジメチルアセタールを用いる以外は上記合成例69と同様の操作を行うことで[[6-(4-メトキシベンゾイル)ナフタレン-2-イル]ジフェニルスルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネートを4.5g得る。
[4-(4'-メトキシビフェニル-4-カルボニル)フェニル-ジフェニルスルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネートに代えて[6-(4-メトキシベンゾイル)ナフタレン-2-イル]ジフェニルスルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネートを用いる以外は上記合成例70と同様の操作を行うことで[6-(4-ヒドロキシベンゾイル)ナフタレン-2-イル]ジフェニルスルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネートを3.8g得る。
{4-[(4'-ヒドロキシビフェニル-4-イル)ジメトキシメチル]-フェニル}-ジフェニルスルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネートに代えて[[6-(4-ヒドロキシベンゾイル)ナフタレン-2-イル]ジフェニルスルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネートを用いる以外は上記合成例71と同様の操作を行うことで{6-[ジメトキシ-(4-メトキシフェニル)メチル]ナフタレン-2-イル}ジフェニルスルホニウム-ノナフルオロブタンスルホネートを3.6g得る。
(合成例50)ポリマーAの合成
ポリヒドロキシスチレン(重量平均分子量8000)8.0gと0.010gの35質量%塩酸水溶液とを脱水ジオキサン28gに溶解する。そこに2.73gのシクロヘキシルビニルエーテルを2.80gの脱水ジオキサンに溶解して30分かけてポリヒドロキシスチレン溶液に滴下する。滴下後に40℃として2時間撹拌する。撹拌後、冷却した後に0.014gのジメチルアミノピリジンを添加する。その後、溶液を260gの純水中に滴下することでポリマーを沈殿させる。これを減圧ろ過で分離して得られた固体を純水300gで2回洗浄した後、真空乾燥することで白色固体として下記に示すポリマーAを9.2g得る。なお、本発明におけるポリマーの単位のモノマー比は下記に限定されない。
(合成例51)ポリマーBの合成
7.0gのアセトキシスチレン、3.1gのt-ブチルメタクリレート、0.022gのブチルメルカプタン及び0.40gのジメチル-2,2'-アゾビス(2-メチルプロピオネート)(AIBN)を35gのテトラヒドロフラン(THF)に溶解して脱酸素する。これをあらかじめ窒素気流化で還流温度とした20gのTHF中に4時間かけて滴下する。滴下後、2時間撹拌してから室温に冷却する。これを149gのヘキサンと12gのTHFの混合溶媒中に滴下することでポリマーを沈殿させる。これを減圧ろ過で分離して得られた固体を52gのヘキサンで洗浄した後、真空乾燥することで白色固体として下記式に示すポリマーBを10.3g得る。ゲル浸透クロマトグラフィーを用いてポリスチレン換算により求めた重量平均分子量は9200である。なお、本発明におけるポリマーの単位のモノマー比は下記に限定されない。
ポリマーBを6.0g、トリエチルアミン6.0g、メタノール6.0g及び純水1.5gを30gのプロピレングリコールモノメチルエーテルに溶解し還流温度で6時間撹拌する。その後25℃に冷却し、得られた溶液を30gのアセトンと30gの純水の混合液に滴下することでポリマーを沈殿させる。これを減圧ろ過で分離して得られた固体を30gの純水で2回洗浄した後、真空乾燥することで白色固体として下記式に示すポリマーCを4.3g得る。ゲル浸透クロマトグラフィーを用いてポリスチレン換算により求めた重量平均分子量は9100である。なお、本発明におけるポリマーの単位のモノマー比は下記に限定されない。
(合成例53)ポリマーDの合成
α-メタクリルオキシ-γ-ブチロラクトン5.0gと、2-メチルアダマンタン-2-メタクリレート6.0gと、3-ヒドロキシアダマンタン-1-メタクリレート4.3gと、ジメチル-2,2'-アゾビス(2-メチルプロピオネート)0.51gと、をプロピレングリコール-1-モノメチルエーテルアセテート(PGMEA)26gに溶解して脱酸素する。これをあらかじめ85℃に加熱した7.5gのPGMEAに4時間かけて滴下する。2時間撹拌した後、冷却する。冷却後に180gのヘキサンに滴下することで再沈殿する。これをろ過し、ヘキサン70gで分散洗浄後に再度ろ過し、その後に真空乾燥することで、酸により反応する化合物として、下記式で表されるポリマーDを8.5g得る。なお、本発明におけるポリマーの単位のモノマー比は下記に限定されない。
(合成例54)ポリマーEの合成 t-ブチルメタクリレートに代えてp-t-ブトキシスチレンを用いること以外は上記合成例51と同様の操作を行うことで下記式に示すポリマーEを10.1g得る。なお、本発明におけるポリマーの単位のモノマー比は下記に限定されない。
ポリマーBに代えてポリマーEを用いること以外は上記合成例52と同様の操作を行うことで下記式に示すポリマーFを4.1g得る。なお、本発明におけるポリマーの単位のモノマー比は下記に限定されない。
(合成例56)ポリマーGの合成
モノマーとして5-メタクリロイルオキシノルボルナン2,6-ラクトン5.5gと4-(1-エトキシエトキシ)フェニルメタクリレート6.2gと4-ヒドロキシフェニルメタクリレート4.4gを用いること以外は上記合成例53と同様の操作を行うことで下記式に示すポリマーGを8.0g得る。なお、本発明におけるポリマーの単位のモノマー比は下記に限定されない。
(合成例57)ポリマーHの合成
アセトキシスチレンに代えて1-アセトキシ-4-ビニルナフタレンを用い、また、t-ブチルメタクリレートに代えて1-(2-テトラヒドロピラニルオキシ)-4-ビニルナフタレンを用いること以外は上記合成例51と同様の操作を行うことで下記式に示すポリマーHを10.5g得る。なお、本発明におけるポリマーの単位のモノマー比は下記に限定されない。
ポリマーBに代えてポリマーHを用いること以外は上記合成例52と同様の操作を行うことで下記式に示すポリマーFを4.3g得る。なお、本発明におけるポリマーの単位のモノマー比は下記に限定されない。
(合成例59)ポリマーJの合成
α-メタクリルオキシ-γ-ブチロラクトンに代えて2-メタクリロイルオキシ-1,3-プロパンスルトンを用いること以外は上記合成例53と同様の操作を行うことで下記式に示すポリマーJを8.0g得る。なお、本発明におけるポリマーの単位のモノマー比は下記に限定されない。
α-メタクリルオキシ-γ-ブチロラクトンに代えて2-メタクリロイルオキシ-1,3-プロパンスルトンを用い、また、2-メチルアダマンタン-2-メタクリレートを1-エトキシエチルメタクリレートを用いること以外は上記合成例53と同様の操作を行うことで下記式に示すポリマーKを8.2g得る。なお、本発明におけるポリマーの単位のモノマー比は下記に限定されない。
(合成例61)ポリマーLの合成
モノマーとして5-メタクリロイルオキシノルボルナン2,6-スルトン7.2gと2-(1-エトキシエトキシ)-6-ビニルナフタレン5.9gと2-ヒドロキシ-6-ビニルナフタレン3.0gを用いること以外は上記合成例53と同様の操作を行うことで下記式に示すポリマーLを8.0g得る。なお、本発明におけるポリマーの単位のモノマー比は下記に限定されない。
(合成例62)ポリマーMの合成
モノマーとして上記合成例49で得たスルホニウム塩16を4.7g、5-メタクリロイルオキシノルボルナン2,6-ラクトン3.9g、4-(1-エトキシエトキシ)フェニルメタクリレート4.2g、4-ヒドロキシフェニルメタクリレート3.2g、を用いること以外は上記合成例53と同様の操作を行うことで下記式に示すポリマーMを7.8g得る。なお、本発明におけるポリマーの単位のモノマー比は下記に限定されない。
<電子線感度評価1>
下記のようにしてサンプルを調製した。シクロヘキサノン3000mgに、上記ポリマーA、C及びDから選択されるいずれかの樹脂500mgと、光酸発生剤(PAG)及び増感化合物から選択される単独又は複数で適宜選択してそれぞれ0.036mmolと、酸拡散制御剤を0.0012mmolと、の割合で添加してサンプルを調整した。
上記光酸発生剤(PAG)としては上記スルホニウム塩1~23、下記に示すスルホニウム塩24及びヨードニウム塩1~2を用いた。上記増感化合物としては下記に示す増感化合物1及び比較増感化合物1'~2'を用いた。
表3においては、比較例5の感度を100及びLWRを1として、それに対するサンプル(実施例25~32及び比較例6)の評価結果を相対値として算出した。
理由としては下記が考えられる。本発明のいくつかの態様におけるオニウム塩は第1活性エネルギー線である電子線によりレジスト膜中に発生した酸によりアセタール基の脱保護が起こり、ケトン誘導体となる。該ケトン誘導体は第2活性エネルギー線であるUVに吸収を持つため、UV照射により励起されることで直接酸発生することができる。それに対し、比較例1~6では、光増感のような光誘起電子移動反応等の電子移動を伴う反応、すなわち、分子間での増感反応を利用するものであるため、励起により直接酸発生する場合よりも感度が良好でなく低下したものと考えられる。
<電子線感度評価2>
電子線照射後に60℃のホットプレート上で30秒PEBすること以外は上記実施例<電子線感度評価1>と同様の操作で200nmのラインアンドスペースパターンを得る。このときの照射量をEsize[μC/cm2]として電子線照射後にPEBを行った場合の感度を求める。また、得られたパターンを観察してLWRを測定する。サンプル組成と結果を表4に示す。それぞれのサンプル(実施例33~39及び比較例8)の感度とLWRは、スルホニウム塩24と比較増感化合物1'を添加したサンプル(比較例7)の感度を100及びLWRを1として、それに対するサンプルの評価結果を相対値として算出した。
また、PEBによる効果を比較するために、実施例1及び比較例1のサンプルの感度及びLWRを比較例7に対する相対値として算出して評価した。つまり、表4において、比較のために上記実施例1の評価(PEBなしで評価したスルホニウム塩1とスルホニウム塩24を添加したサンプルでの評価)と、上記比較例1の評価(PEBなしで評価したスルホニウム塩24と比較増感化合物1'を添加したサンプルでの評価)と、を記載した。
感度及びLWRは、数値が小さいほど優れた効果を有することを示す。
<電子線感度評価3>
上記実施例<電子線感度評価2>と同様の操作で200nmのラインアンドスペースパターンを得る。このときの照射量をEsize[μC/cm2]として電子線照射によるPEBを行った場合の感度を求める。また、得られた良好なパターンを観察してLWRを測定する。サンプル組成と結果を表5に示す。それぞれのサンプル(実施例40~44)の感度とLWRは、スルホニウム塩24と比較増感化合物1'を添加したサンプル(比較例9)の感度を100及びLWRを1として、それに対するサンプルの評価結果を相対値として算出した。
感度及びLWRは、数値が小さいほど優れた効果を有することを示す。
Claims (15)
- 下記一般式(1)、下記一般式(2)、下記一般式(11)、及び下記一般式(12)から選択されるいずれかで表されるオニウム塩。
前記R11、R12及びスルホニウム基が結合したアリール基のうちいずれか2つ以上は、単結合で直接に、又は、酸素原子、硫黄原子、窒素原子含有基及びメチレン基からなる群より選択されるいずれかを介して、これらが結合する硫黄原子と共に環構造を形成してもよく、
前記R11及びR12中の少なくとも1つのメチレン基が2価のヘテロ原子含有基で置換されていてもよく、
R13及びR14は独立して各々に、アルキル基、ヒドロキシ基、メルカプト基、アルコキシ基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アリールスルファニルカルボニル基、アリールスルファニル基、アルキルスルファニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アリールオキシ基、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、アリールスルホニル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、ヒドロキシ(ポリ)アルキレンオキシ基、アミノ基、シアノ基、ニトロ基及びハロゲン原子からなる群より選択されるいずれかであり、炭素を有する場合の炭素原子数が1~12であり、かつ、これらは置換基を有していても良く、
R15及びR16は独立して各々に、置換基を有していてもよい直鎖、分岐又は環状の炭素原子数1~12のアルキル基;置換基を有していてもよい直鎖、分岐又は環状の炭素原子数1~12のアルケニル基;置換基を有してもよい炭素原子数6~14のアリール基;及び、置換基を有していてもよい炭素原子数4~12のヘテロアリール基;からなる群より選択されるいずれかであり、
前記R15及びR16は、単結合で直接に、又は、酸素原子、硫黄原子及びアルキレン基からなる群より選択されるいずれかを介して、互いに結合して環構造を形成してもよく、
前記R15及びR16中の少なくとも1つのメチレン基が2価のヘテロ原子含有基で置換されていてもよく、
L2は、直接結合;直鎖、分岐又は環状の炭素原子数1~12のアルキレン基;炭素原子数1~12のアルケニレン基;炭素原子数6~14アリーレン基;炭素原子数4~12のヘテロアリーレン基;及びこれらの基が酸素原子、硫黄原子又は窒素原子含有基を介して結合した基;からなる群より選択されるいずれかであり、
L3は、直接結合、メチレン基、硫黄原子、窒素原子含有基、及び酸素原子からなる群より選択され、
Yは酸素原子又は硫黄原子であり、
h及びiは独立して各々に1~3の整数であり、
jは、hが1のとき0~4、hが2のとき0~6、hが3のとき0~8の整数であり、
kは、iが1のとき0~5、hが2のとき0~7、hが3のとき0~9の整数であり、
X-は1価の対アニオンを表す。
前記式(2)中、R13~R16、L2、L3、Y、h~k及びX-は独立して各々に、前記式(1)のR13~R16、L2、L3、Y、h~k及びX-各々と同じ選択肢から選択され、
R17は、置換基を有していてもよいアリール基;及び、置換基を有していてもよいヘテロアリール基からなる群より選択されるいずれかであり、R17とヨードニウム基が結合したアリール基と互いに結合してこれらが結合するヨウ素原子と共に環構造を形成してもよい。
前記式(11)中、R11~R16、L2、Y、h~k及びX-は独立して各々に、前記式(1)のR11~R16、L2、Y、h~k及びX-各々と同じ選択肢から選択され、
L4及びL5は独立して各々に、直接結合、炭素原子数が2のアルケニレン基、炭素原子数が2のアルキニレン基、及びカルボニル基からなる群より選択されるいずれかである。
前記式(12)中、R13~R17、L2、Y、h~k及びX-は独立して各々に、前記式(2)のR13~R17、L2、Y、h~k及びX-各々と同じ選択肢から選択され、
L4及びL5は独立して各々に、直接結合、炭素原子数が2のアルケニレン基、炭素原子数が2のアルキニレン基及び、カルボニル基からなる群より選択されるいずれかである。) - 前記一般式(11)及び前記一般式(12)から選択されるいずれかで表される請求項1に記載のオニウム塩。
- 下記一般式(6)で表される請求項1~3のいずれか一項に記載のオニウム塩。
R18はアルキル基、ヒドロキシ基、メルカプト基、アルコキシ基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アリールスルファニルカルボニル基、アリールスルファニル基、アルキルスルファニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アリールオキシ基、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、アリールスルホニル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、ヒドロキシ(ポリ)アルキレンオキシ基、アミノ基、シアノ基、ニトロ基及びハロゲン原子からなる群より選択されるいずれかであり、炭素を有する場合の炭素原子数が1~12であり、かつ、これらは置換基を有しても良く、
eは0~4の整数であり、
fは0~4の整数であり、
gは0~5の整数である。) - 請求項1~3のいずれか一項に記載のオニウム塩を少なくとも含む光酸発生剤。
- 請求項4に記載の光酸発生剤と、酸反応性化合物と、を含む組成物。
- 酸拡散制御剤をさらに含む請求項5に記載の組成物。
- 前記酸反応性化合物が酸の作用により現像液に対する溶解性が変化する樹脂(B)であり、
前記樹脂(B)が、下記(3a)~(3d)で表される単位の少なくともいずれかを有する、請求項5又は6に記載の組成物。
R2及びR3は独立して各々に、直鎖、分岐又は環状のアルキル基であり、
R4は置換基を有してもよい直鎖、分岐又は環状のアルキル基であり、
前記R2、R3、及びR4のうち2つ以上が、単結合で直接に、又は、メチレン基からなる群より選択されるいずれかを介して、環構造を形成してもよく、
R5及びR6は独立して各々に、水素原子、及び、直鎖、分岐又は環状のアルキル基からなる群より選択されるいずれかであり、
R7は置換基を有してもよい直鎖、分岐又は環状のアルキル基であり、
前記R5、R6、及びR7のうち2つ以上が、単結合で直接に、又は、メチレン基からなる群より選択されるいずれかを介して、環構造を形成してもよい。
L1は、直接結合、カルボニルオキシ基、カルボニルアミノ基、置換基を有してもよい直鎖、分岐又は環状のアルキレンカルボニルオキシ基、及び、アルキレンカルボニルアミノ基からなる群より選択されるいずれかであり、
R8は独立して各々に、アルキル基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アルキルカルボニル基、アルキルスルファニル基、アルキルスルフィニル基、アルキルスルホニル基、アミノ基、シアノ基、ニトロ基、及びハロゲン原子からなる群より選択されるいずれかであり、
lは1~2の整数であり、
mは、lが1のとき0~4、lが2のとき0~6の整数であり、
nは、lが1のとき1~5、lが2のとき1~7の整数であり、
m+nは、lが1のとき1~5であり、lが2のとき1~7である。) - 前記光酸発生剤が、前記オニウム塩におけるX-が下記一般式(5)で表される単位を有する酸発生剤単位含有樹脂である、請求項5~8のいずれか一項に記載の組成物。
Z1は、炭素原子数1~12の直鎖又は分岐のアルキレン基、炭素原子数1~12の直鎖又は分岐のアルケニレン基、及び、炭素原子数6~14のアリーレン基からなる群から選択されるいずれかであり、
前記アルキレン基、アルケニレン基及びアリーレン基が有する水素の一部又は全てがフッ素原子に置換されてもよく、
前記アルキレン基、アルケニレン基及びアリーレン基中の少なくとも1つのメチレン基が、2価のヘテロ原子含有基で置換されていてもよい。) - 請求項5~9のいずれか一項に記載の組成物を基板上に塗布しレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜に第1活性エネルギー線を照射する工程と、
前記第1活性エネルギー線照射後のレジスト膜に第2活性エネルギー線を照射する工程と、
前記第2活性エネルギー線照射後のレジスト膜を現像してパターンを得る工程と、を含むデバイスの製造方法。 - 前記第1活性エネルギー線の波長が、前記第2活性エネルギー線の波長よりも短い請求項10に記載のデバイスの製造方法。
- 前記第1活性エネルギー線が電子線又は極端紫外線である、請求項11又は12に記載のデバイスの製造方法。
- 前記第1活性エネルギー線を照射する工程と、前記第2活性エネルギー線を照射する工程と、の間に、電熱線又はレーザーにより加熱する工程を含む請求項10~12のいずれか一項に記載のデバイスの製造方法。
- 前記第1活性エネルギー線照射によりレジスト膜中で前記組成物から第1活性種を発生させ、
前記第1活性種により前記光酸発生剤を構造変化させ、
前記第2活性エネルギー線照射により、前記構造変化した光酸発生剤から第2活性種を発生させる請求項10~13のいずれか一項に記載のデバイスの製造方法。 - 前記構造変化した光酸発生剤がケトン誘導体である請求項14に記載のデバイスの製造方法。
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