JP7747640B2 - Polymer, resist composition containing the polymer, member manufacturing method using the same, pattern forming method, and reverse pattern forming method - Google Patents
Polymer, resist composition containing the polymer, member manufacturing method using the same, pattern forming method, and reverse pattern forming methodInfo
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Description
本発明のいくつかの態様は、レジスト組成物に用いられるポリマーに関する。また、本発明のいくつかの態様は、上記ポリマーを含有するレジスト組成物、該レジスト組成物を用いた部材の製造方法、パターン形成方法及び反転パターンの形成方法に関する。Some aspects of the present invention relate to a polymer used in a resist composition. Some aspects of the present invention also relate to a resist composition containing the polymer, a method for manufacturing a member using the resist composition, a pattern formation method, and a method for forming a reverse pattern.
近年、フォトレジストを用いるフォトリソグラフィ技術を駆使して、液晶ディスプレイ(LCD)及び有機ELディスプレイ(OLED)等の表示装置の製造並びに半導体素子の形成が盛んに行われている。上記の電子部品や電子製品のパッケージ等には、活性エネルギー線として波長365nmのi線、それより長波長のh線(405nm)及びg線(436nm)等の光が広く用いられている。In recent years, photolithography technology using photoresists has been widely used to manufacture display devices such as liquid crystal displays (LCDs) and organic light-emitting diode (OLED) displays, as well as to form semiconductor devices. The packaging of the above electronic components and products widely uses active energy rays such as i-lines with a wavelength of 365 nm, and longer wavelengths such as h-lines (405 nm) and g-lines (436 nm).
デバイスの高集積化が進み、リソグラフィ技術の微細化に対する要求が高まっており、KrFエキシマレーザ(波長248nm)、ArFエキシマレーザ(波長193nm)、極短紫外線(EUV、波長13.5nm)及び電子線(EB)のような非常に波長の短い光が露光に使用される傾向にある。これらの波長の短い光、特にEUV又は電子線を用いたリソグラフィ技術はシングルパターニングでの製造が可能であることから、EUV又は電子線等に対し高い感応性を示すレジスト組成物の必要性は、今後更に高まると考えられる。As device integration continues to increase, demand for finer lithography techniques is growing, leading to a trend toward using very short-wavelength light for exposure, such as KrF excimer lasers (wavelength 248 nm), ArF excimer lasers (wavelength 193 nm), extreme ultraviolet (EUV, wavelength 13.5 nm), and electron beams (EB). Because lithography techniques using these short-wavelength light sources, particularly EUV or electron beams, enable single-patterning manufacturing, the need for resist compositions that exhibit high sensitivity to EUV or electron beams is expected to grow even further in the future.
露光光源の短波長化に伴い、レジスト組成物には、露光光源に対する感度、微細な寸法のパターンを再現できる解像性のリソグラフィ特性の向上が求められている。このような要求を満たすレジスト組成物として化学増幅型レジストが知られている(特許文献1)。
しかしながら、従来の化学増幅型レジストにおいては、レジストの解像線幅が微細化するにつれて、レジストパターン倒れ及びラインパターンのラインエッジラフネス(LWR)の低減を十分に抑制することは難しい。
As exposure light sources become shorter in wavelength, resist compositions are required to have improved lithography properties, such as sensitivity to the exposure light source and resolution capable of reproducing fine-dimensional patterns. Chemically amplified resists are known as resist compositions that satisfy such requirements (Patent Document 1).
However, with conventional chemically amplified resists, as the resolution line width of the resist becomes finer, it becomes difficult to sufficiently suppress resist pattern collapse and reduce line edge roughness (LWR) of the line pattern.
レジストのLWRの低減及び高解像度化を達成するために、酸発生剤として分子量が大きく嵩高い酸アニオンやポリマーに結合した酸アニオンを有するものを用いることで熱による酸の拡散を低減する方法が知られている。(特許文献2、3) To achieve reduced LWR and higher resolution in resists, a method is known in which acid generators with bulky acid anions or acid anions bonded to polymers are used to reduce acid diffusion due to heat. (Patent Documents 2 and 3)
レジストパターン倒れを抑制するために、ネガ型化学増幅型レジストにおいては架橋密度を上げることが提案されている。しかし、現像時に膨潤してブリッジ等のディフェクトが発生することがあり、解像度及びパターン性能を維持して高い感度で架橋密度を上げることは難しい。 Increasing the crosslink density of negative chemically amplified resists has been proposed as a way to prevent resist pattern collapse. However, this can cause swelling during development, resulting in defects such as bridges, making it difficult to increase crosslink density at high sensitivity while maintaining resolution and pattern performance.
本発明のいくつかの態様は、粒子線又は電磁波、特に電子線又はEUV等の照射により酸発生剤から生じる酸を利用するだけではなく、酸触媒反応と同時に電子線又はEUV等の照射により起こる反応を直接利用することで、酸拡散を大幅に抑制して解像度及びパターン性能の特性に優れたレジスト組成物に用いるポリマーを提供することを課題とする。
本発明のいくつかの態様は、上記ポリマーを含有するレジスト組成物、該レジスト組成物を用いた部材の製造方法、パターン形成方法及び反転パターンの形成方法を提供することを課題とする。
Some aspects of the present invention have the objective of providing a polymer for use in a resist composition that exhibits excellent resolution and pattern performance characteristics by significantly suppressing acid diffusion, not only by utilizing an acid generated from an acid generator upon irradiation with a particle beam or electromagnetic wave, particularly an electron beam or EUV, but also by directly utilizing a reaction that occurs upon irradiation with an electron beam or EUV, etc., simultaneously with an acid-catalyzed reaction.
An object of some aspects of the present invention is to provide a resist composition containing the above polymer, a method for manufacturing a member using the resist composition, a method for forming a pattern, and a method for forming a reverse pattern.
本発明者等は上記課題を解決するため鋭意検討した結果、ヒドロキシル基及びスルファニル基からなる群より選択される少なくとも1つを有する1価の有機基をアニオンに有する特定のオニウム塩構造を有するユニットAと、特定の構造を有するユニットBと、を含むポリマーをレジスト組成物のポリマーとして用いることで、高感度であり且つラインワイズラフネス(LWR)を抑制できることを見出し、本発明のいくつかの態様を完成するに至った。
より詳しくは、上記ポリマーを含むレジスト組成物は粒子線又は電磁波等を照射されることで以下となることを知見として得た。まず、上記ユニットAが分解しイオン性から非イオン性となる大きな極性変換が起こる。それと共に、上記ユニットAの分解により酸を発生し、その発生した酸により、上記ユニットBが有するヒドロキシル基同士、及び/又は、上記ユニットAと上記ユニットBとの間で分子内架橋反応が起こる。上記ユニットAが有するオニウム塩構造のアニオンが、ヒドロキシル基又はスルファニル基を含む有機基を有するアニオンであることで、上記アニオンの一部が該アニオン中のヒドロキシル基若しくはスルファニル基と上記ユニットBと酸触媒反応によって結合してポリマーに取り込まれ、ポリマーアニオンの酸となる。そのため、上記ポリマーを含むレジスト組成物は、酸拡散を抑制でき、高感度であり且つラインワイズラフネス(LWR)を抑制できる。
As a result of intensive research conducted by the present inventors in order to solve the above-mentioned problems, they discovered that by using a polymer in a resist composition that includes a unit A having a specific onium salt structure in which the anion is a monovalent organic group that has at least one selected from the group consisting of a hydroxyl group and a sulfanyl group, and a unit B having a specific structure, it is possible to achieve high sensitivity and suppress line-wise roughness (LWR), and have completed several aspects of the present invention.
More specifically, the inventors have discovered that when a resist composition containing the polymer is irradiated with particle beams, electromagnetic waves, or the like, the following occurs: First, the unit A decomposes, causing a major polarity change from ionic to nonionic. At the same time, the decomposition of the unit A generates an acid, which then causes an intramolecular crosslinking reaction between the hydroxyl groups in the unit B and/or between the unit A and the unit B. When the anion of the onium salt structure contained in the unit A is an anion having an organic group containing a hydroxyl group or a sulfanyl group, a portion of the anion bonds with the hydroxyl group or sulfanyl group in the anion and the unit B via an acid-catalyzed reaction, becoming incorporated into the polymer and becoming an acid of the polymer anion. Therefore, a resist composition containing the polymer can suppress acid diffusion, exhibit high sensitivity, and suppress line-wise roughness (LWR).
上記課題を解決する本発明の一つの態様は、ヒドロキシル基及びスルファニル基からなる群より選択される少なくとも1つを有する1価の有機基をアニオンに有する特定のオニウム塩構造を有し、粒子線又は電磁波照射により酸を発生するユニットAと、酸触媒反応により結合する構造を有するユニットBと、を含むポリマーである。
なお、上記ユニットAは下記式(1)で示される。
One embodiment of the present invention that solves the above-mentioned problems is a polymer comprising: a unit A that has a specific onium salt structure having, as an anion, a monovalent organic group having at least one selected from the group consisting of a hydroxyl group and a sulfanyl group, and that generates an acid when irradiated with a particle beam or electromagnetic wave; and a unit B that has a structure that bonds via an acid-catalyzed reaction.
The unit A is represented by the following formula (1).
(上記一般式(1)中、R1は、水素原子;直鎖、分岐又は環状の炭素数1~6のアルキル基;及び、直鎖、分岐又は環状の炭素数1~6のアルケニル基;からなる群より選択されるいずれかであり、該R1中の上記アルキル基及びアルケニル基中の少なくとも1つの水素原子が置換基で置換されていてもよく、
Lは、直接結合、カルボニルオキシ基、カルボニルアミノ基、フェニレンジイル基、ナフタレンジイル基、フェニレンジイルオキシ基、ナフタレンジイルオキシ基、フェニレンジイルカルボニルオキシ基、ナフタレンジイルカルボニルオキシ基、フェニレンジイルオキシカルボニル基及びナフタレンジイルオキシカルボニル基からなる群より選択されるいずれかであり、
Spは、直接結合;置換基を有していても良い直鎖、分岐又は環状の炭素数1~6のアルキレン基;及び置換基を有していても良い直鎖、分岐又は環状の炭素数1~6のアルケニレン基;のいずれかであり、上記Sp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、
M+はスルホニウムイオン又はヨードニウムイオンであり、
X-は、ヒドロキシル基及びスルファニル基からなる群より選択される少なくとも1つを有する1価の有機基をアニオンに有する1価のアニオンである。)
(In the above general formula (1), R 1 is any one selected from the group consisting of a hydrogen atom; a linear, branched, or cyclic alkyl group having 1 to 6 carbon atoms; and a linear, branched, or cyclic alkenyl group having 1 to 6 carbon atoms; and at least one hydrogen atom in the alkyl group and alkenyl group in R 1 may be substituted with a substituent,
L is any one selected from the group consisting of a direct bond, a carbonyloxy group, a carbonylamino group, a phenylenediyl group, a naphthalenediyl group, a phenylenediyloxy group, a naphthalenediyloxy group, a phenylenediylcarbonyloxy group, a naphthalenediylcarbonyloxy group, a phenylenediyloxycarbonyl group, and a naphthalenediyloxycarbonyl group;
Sp is any one of a direct bond; an optionally substituted linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 6 carbon atoms; and an optionally substituted linear, branched or cyclic alkenylene group having 1 to 6 carbon atoms, wherein at least one methylene group in Sp is optionally substituted with a divalent heteroatom-containing group,
M + is a sulfonium ion or an iodonium ion;
X − is a monovalent anion having a monovalent organic group in the anion, the monovalent organic group having at least one group selected from the group consisting of a hydroxyl group and a sulfanyl group.
本発明の一つの態様は、上記ポリマーを含有するレジスト組成物である。
また、本発明の一つの態様は、上記レジスト組成物を用いて基板上にレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、粒子線又は電磁波を用いて、上記レジスト膜を露光するフォトリソグラフィ工程と、露光されたレジスト膜を現像してフォトレジストパターンを得るパターン形成工程と、を含む部材の製造方法である。
One embodiment of the present invention is a resist composition containing the above polymer.
Another aspect of the present invention is a method for producing a member, the method comprising: a resist film formation step of forming a resist film on a substrate using the resist composition; a photolithography step of exposing the resist film to particle beams or electromagnetic waves; and a pattern formation step of developing the exposed resist film to obtain a photoresist pattern.
本発明の一つの態様は、上記レジスト組成物を用いて基板上にレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、粒子線又は電磁波を用いて、上記レジスト膜を露光するフォトリソグラフィ工程と、露光されたレジスト膜を現像してフォトレジストパターンを得るパターン形成工程と、を含むパターン形成方法である。 One aspect of the present invention is a pattern formation method comprising a resist film formation step of forming a resist film on a substrate using the resist composition, a photolithography step of exposing the resist film using particle beams or electromagnetic waves, and a pattern formation step of developing the exposed resist film to obtain a photoresist pattern.
本発明の一つの態様は、上記レジスト組成物を用いて基板上にレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、粒子線又は電磁波を用いて、上記レジスト膜を露光するフォトリソグラフィ工程と、露光されたレジスト膜を現像してフォトレジストパターンを得るパターン形成工程と、上記フォトレジストパターンの少なくとも凹部を被覆するように反転パターン用組成物を塗布して得られた塗膜をエッチングして上記フォトレジストパターン表面を露出させる工程と、上記露出したレジストパターン表面部分の上記レジスト膜を除去して反転パターンを得る工程と、を含む反転パターンの形成方法である。One aspect of the present invention is a method for forming a reverse pattern, comprising: a resist film formation step of forming a resist film on a substrate using the resist composition; a photolithography step of exposing the resist film using particle beams or electromagnetic waves; a pattern formation step of developing the exposed resist film to obtain a photoresist pattern; a step of applying a reversal pattern composition to cover at least the recesses of the photoresist pattern, and etching the resulting coating to expose the surface of the photoresist pattern; and a step of removing the resist film from the exposed surface portion of the resist pattern to obtain a reverse pattern.
本発明のいくつかの態様に係るポリマーは、レジスト組成物として用いたときに、粒子線又は電磁波等の照射により分解してイオン性から非イオン性となる事で生じる極性変換に加えて、同時に酸を発生する。その発生した酸により、上記ユニットBが有するヒドロキシル基同士、及び/又は、上記ユニットAと上記ユニットBとの間で分子内架橋反応が起こる。また、発生する酸のアニオンがヒドロキシル基及びスルファニル基の少なくともいずれかを有することでポリマー内のユニットBと反応しポリマーアニオンの酸となる。そのため、嵩高いアニオンを用いなくともこのポリマーアニオンの酸を利用することで酸拡散を抑制したポリマーの分子内架橋反応とすることができる。
それにより、本発明のいくつかの態様に係るポリマーを用いてパターン形成をすると、感度及びラインエッジラフネス(LWR)の特性に優れる。
When used as a resist composition, the polymer according to some embodiments of the present invention decomposes upon irradiation with particle beams, electromagnetic waves, or the like, converting from ionic to nonionic, thereby causing a polarity change, and simultaneously generating an acid. The generated acid causes an intramolecular crosslinking reaction between the hydroxyl groups possessed by the unit B and/or between the unit A and the unit B. Furthermore, since the anion of the generated acid contains at least one of a hydroxyl group and a sulfanyl group, it reacts with the unit B in the polymer to become an acid of the polymer anion. Therefore, by utilizing the acid of this polymer anion, an intramolecular crosslinking reaction of the polymer with suppressed acid diffusion can be achieved without using a bulky anion.
As a result, when a pattern is formed using the polymer according to some aspects of the present invention, the sensitivity and line edge roughness (LWR) characteristics are excellent.
本発明において、「粒子線又は電磁波」とは、電子線及び極端紫外線だけでなく、紫外線等を含むが、好ましくは電子線又は極端紫外線である。
本発明において、「粒子線又は電磁波照射」とは、ポリマーの少なくとも一部を粒子線又は電磁波に照射することである。粒子線又は電磁波にポリマーの一部が照射されることでポリマーの特定部分が励起又はイオン化され、活性種が生じる。該活性種により上記ユニットの一部が分解するか、該活性種が上記ユニットに付加するか、及び、該活性種により上記ユニットの水素が脱離されるか等の少なくともいずれかの2次反応を起こし、ラジカル又は酸が発生する。ここで「活性種」とは、ラジカルカチオン、ラジカル及び電子等のことである。
以下、本発明について具体的に説明するが、本発明はこれに限定されない。
In the present invention, the term "particle beam or electromagnetic wave" includes not only electron beam and extreme ultraviolet ray but also ultraviolet ray and the like, but is preferably electron beam or extreme ultraviolet ray.
In the present invention, "particle beam or electromagnetic wave irradiation" refers to irradiating at least a portion of a polymer with particle beams or electromagnetic waves. When a portion of a polymer is irradiated with particle beams or electromagnetic waves, a specific portion of the polymer is excited or ionized, generating active species. The active species induces at least one secondary reaction, such as decomposition of a portion of the unit, addition of the active species to the unit, or elimination of hydrogen from the unit, thereby generating radicals or acids. Here, "active species" refers to radical cations, radicals, electrons, etc.
The present invention will be specifically described below, but the present invention is not limited thereto.
<1>ポリマー
本発明のいくつかの態様であるポリマーは、特定のオニウム塩構造を有する酸を発生するユニットAと、酸触媒反応により結合する構造を有するユニットBと、を含むポリマーである。
<1> Polymer The polymer according to some embodiments of the present invention is a polymer including a unit A that generates an acid and has a specific onium salt structure, and a unit B that has a structure that bonds via an acid-catalyzed reaction.
上記ユニットA及び上記ユニットBを含むポリマーは、ポリマーの少なくとも一部に粒子線又は電磁波を照射することで、上記ユニットAの還元により上記ユニットAからアニオンと第1ラジカルとが発生する。発生したアニオンの一部はプロトンと結合することで酸となる。酸が触媒となって、上記ユニットB同士、及び/又は、上記ユニットAと上記ユニットBとの間の反応によりエーテル又はチオエーテル化することで架橋反応が起こり得る。さらに、上記ユニットB以外のユニットがヒドロキシル基及びスルファニル基のうち少なくとも1つを有する場合、該ユニットのヒドロキシル基及びスルファニル基のうち少なくとも1つと、上記ユニットB及び/又は上記ユニットAのヒドロキシル基及びスルファニル基の少なくとも1つとの間でも架橋反応が起こり得る。
上記発生した酸アニオン又はユニットAのアニオンの一部は、上記酸により該アニオンのヒドロキシル基及びスルファニル基のうち少なくとも1つと上記ユニットBとで結合し、ポリマー酸となり得る。
A polymer containing the unit A and the unit B is irradiated with particle beams or electromagnetic waves at least in part, whereby the unit A is reduced to generate anions and first radicals from the unit A. Some of the generated anions bond with protons to form acids. The acid acts as a catalyst to cause etherification or thioetherification between the units B and/or between the unit A and the unit B, which can result in a crosslinking reaction. Furthermore, when a unit other than the unit B has at least one of a hydroxyl group and a sulfanyl group, a crosslinking reaction can also occur between at least one of the hydroxyl group and the sulfanyl group of the unit and at least one of the hydroxyl group and the sulfanyl group of the unit B and/or the unit A.
A part of the generated acid anion or the anion of unit A can be bonded to at least one of the hydroxyl group and sulfanyl group of the anion and unit B by the acid to form a polymer acid.
また、ユニットAより生じた第1ラジカルは、第1ラジカル同士、及び/又は、ラジカルを発生するユニットをポリマーに含む場合に発生する第2ラジカルと上記第1ラジカル同士とが結合を形成し、上記ユニットA同士、及び/又は、上記ユニットAとラジカルを発生するユニット(例えば後述のユニットC)との間で分子内架橋反応が起こり得る。上記酸により該アニオンのヒドロキシル基及びスルファニル基のうち少なくとも1つと上記ユニットBとの結合が形成されることによって、酸拡散を抑制することができるため上記ポリマーはLWR特性に優れる。 Furthermore, the first radicals generated from unit A can form bonds between themselves and/or between themselves and second radicals generated when the polymer contains a radical-generating unit, potentially causing an intramolecular crosslinking reaction between the units A and/or between the unit A and a radical-generating unit (e.g., unit C, described below). The acid forms a bond between at least one of the hydroxyl group and sulfanyl group of the anion and unit B, thereby suppressing acid diffusion, and therefore the polymer has excellent LWR properties.
(ユニットA)
上記ユニットAとしては、特定のオニウム塩構造を有する。具体的には、該オニウム塩構造は、ポリマーの少なくとも一部に粒子線又は電磁波を照射することにより極性変換するものであり、且つ、オニウム塩のアニオン部分にヒドロキシル基及びスルファニル基のうち少なくとも1つを含む有機基を有することが好ましい。すなわち、オニウム塩構造としては、アニオン部分にヒドロキシル基及びスルファニル基のうち少なくとも1つを有し、且つ、オニウム塩の還元により酸を発生させるものであれば特に制限はない。具体的には、例えば、下記式(1)で示されるものが挙げられる。
本発明において、「極性変換」とは、粒子線又は電磁波の照射により、直接的に又は間接的に、イオン性から非イオン性に極性が変化することを示す。
(Unit A)
The unit A has a specific onium salt structure. Specifically, the onium salt structure preferably undergoes polarity conversion upon irradiation of at least a portion of the polymer with particle beams or electromagnetic waves, and the anion portion of the onium salt preferably has an organic group containing at least one of a hydroxyl group and a sulfanyl group. That is, the onium salt structure is not particularly limited as long as it has at least one of a hydroxyl group and a sulfanyl group in the anion portion and generates an acid upon reduction of the onium salt. Specific examples include those represented by the following formula (1):
In the present invention, the term "polarity conversion" refers to a change in polarity from ionic to nonionic directly or indirectly due to irradiation with particle beams or electromagnetic waves.
上記一般式(1)中、M+はスルホニウムイオン又はヨードニウムイオンであり、X-は、ヒドロキシル基及びスルファニル基からなる群より選択される少なくとも1つを含む有機基を有する1価のアニオンである。 In the above general formula (1), M + is a sulfonium ion or an iodonium ion, and X − is a monovalent anion having an organic group containing at least one selected from the group consisting of a hydroxyl group and a sulfanyl group.
Lは、ポリマーを構成する主鎖と上記オニウム塩構造とを結合できれば特に制限はないが、例えば、直接結合、カルボニルオキシ基、カルボニルアミノ基、フェニレンジイル基、ナフタレンジイル基、フェニレンジイルオキシ基、ナフタレンジイルオキシ基、フェニレンジイルカルボニルオキシ基、ナフタレンジイルカルボニルオキシ基、フェニレンジイルオキシカルボニル基及びナフタレンジイルオキシカルボニル基からなる群より選択されるいずれかが挙げられる。
Lとしては、容易に合成できる点からカルボニルオキシ基等が好ましい。
L is not particularly limited as long as it can bond the main chain constituting the polymer with the onium salt structure, and examples thereof include any one selected from the group consisting of a direct bond, a carbonyloxy group, a carbonylamino group, a phenylenediyl group, a naphthalenediyl group, a phenylenediyloxy group, a naphthalenediyloxy group, a phenylenediylcarbonyloxy group, a naphthalenediylcarbonyloxy group, a phenylenediyloxycarbonyl group, and a naphthalenediyloxycarbonyl group.
As L, a carbonyloxy group or the like is preferred from the viewpoint of ease of synthesis.
Spは、上記Lと上記オニウム塩とのスペーサーとなり得るものであれば特に制限はないが、例えば、直接結合;置換基を有していても良い直鎖、分岐又は環状の炭素数1~6のアルキレン基;及び置換基を有していても良い直鎖、分岐又は環状の炭素数1~6のアルケニレン基;のいずれかであり、上記Sp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。 Sp is not particularly limited as long as it can serve as a spacer between L and the onium salt, but may be, for example, a direct bond; an optionally substituted linear, branched, or cyclic alkylene group having 1 to 6 carbon atoms; or an optionally substituted linear, branched, or cyclic alkenylene group having 1 to 6 carbon atoms, and at least one methylene group in Sp may be substituted with a divalent heteroatom-containing group.
Spの炭素数1~6の直鎖アルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、n-プロピレン基、n-ブチレン基、n-ペンチレン基及びn-ヘキシレン基等が挙げられる。
Spの炭素数1~6の分岐アルキレン基としては、イソプロピレン基、イソブチレン基、tert-ブチレン基、イソペンチレン基、tert-ペンチレン基、2-エチルへキシレン基等が挙げられる。
Examples of the linear alkylene group having 1 to 6 carbon atoms for Sp include a methylene group, an ethylene group, an n-propylene group, an n-butylene group, an n-pentylene group, and an n-hexylene group.
Examples of the branched alkylene group having 1 to 6 carbon atoms for Sp include an isopropylene group, an isobutylene group, a tert-butylene group, an isopentylene group, a tert-pentylene group, and a 2-ethylhexylene group.
Spの炭素数1~6の環状のアルキレン基としては、シクロプロピレン基、シクロブチレン基、シクロペンチレン基及びシクロヘキシレン基等が挙げられる。
Sp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。2価のヘテロ原子含有基としては、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-O-CO-O-、-NHCO-、-CONH-、-NH-CO-O-、-O-CO-NH-、-NH-、-N(RSp)-、-N(ArSp)-、-S-、-SO-及び-SO2-等からなる群より選ばれる基等が挙げられる。上記RSpとしては、直鎖、分岐又は環状の炭素数1~12のアルキル基が挙げられ、ArSpとしては、フェニル基及びナフチル基等の炭素数12以下のアリール基が挙げられる。なお、上記Spのアルキレン基の炭素数は、Spが有してもよい置換基の炭素数は含まない。
Examples of the cyclic alkylene group having 1 to 6 carbon atoms for Sp include a cyclopropylene group, a cyclobutylene group, a cyclopentylene group, and a cyclohexylene group.
At least one methylene group in Sp may be substituted with a divalent heteroatom-containing group. Examples of the divalent heteroatom-containing group include groups selected from the group consisting of -O-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-CO-O-, -NHCO-, -CONH-, -NH-CO-O-, -O-CO-NH-, -NH-, -N(R Sp )-, -N(Ar Sp )-, -S-, -SO-, and -SO 2 -. Examples of R Sp include linear, branched, or cyclic alkyl groups having 1 to 12 carbon atoms, and examples of Ar Sp include aryl groups having 12 or less carbon atoms, such as phenyl and naphthyl groups. The number of carbon atoms in the alkylene group in Sp does not include the number of carbon atoms of any substituents that Sp may have.
Spが有してもよい置換基(以下、「第1の置換基」ともいう)としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子等のハロゲン原子;ヒドロキシ基;直鎖又は環状の炭素数1~12のアルキル基;該アルキル基の少なくとも1つのメチレン基に代えて-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-O-CO-O-、-NHCO-、-CONH-、-NH-CO-O-、-O-CO-NH-、-NH-、-N(RSp)-、-N(ArSp)-、-S-、-SO-及び-SO2
-からなる群より選ばれる1種のヘテロ原子含有基を骨格に含んだアルキル基;アリール基;及びヘテロアリール基等が挙げられる。
Spの第1の置換基としてのアルキル基、ヘテロ原子含有基を骨格に含んだアルキル基としては、上記Spのアルキレン基が1価となったアルキル基が挙げられる。
Spの第1の置換基としてのアリール基としては、上記ArSpと同様のものが挙げられる。
Spの第1の置換基としてのヘテロアリール基としては、フラン、チオフェン、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。
Spは、直接結合でもよいが、ユニットA同士がラジカル再結合する点及びユニットB同士が架橋反応する点等から、分子が動きやすいようにスペーサー構造となるものが好ましい。好ましくは、アルキレン基、アルキレンオキシ基及びアルキレンカルボニルオキシ基等が挙げられる。
Examples of the substituent that Sp may have (hereinafter also referred to as "first substituent") include a halogen atom such as a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom; a hydroxy group; a linear or cyclic alkyl group having 1 to 12 carbon atoms; an alkyl group having in its skeleton one heteroatom-containing group selected from the group consisting of -O-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-CO-O-, -NHCO-, -CONH-, -NH-CO-O-, -O-CO-NH-, -NH-, -N(R Sp )-, -N(Ar Sp )-, -S-, -SO-, and -SO 2 -, in place of at least one methylene group of the alkyl group; an aryl group; and a heteroaryl group.
Examples of the alkyl group and the alkyl group containing a heteroatom-containing group in the skeleton as the first substituent of Sp include alkyl groups in which the alkylene group of Sp is monovalent.
Examples of the aryl group as the first substituent of Sp include the same as those described above for Ar 1 Sp .
Examples of the heteroaryl group as the first substituent of Sp include groups having a skeleton such as furan, thiophene, pyrrole, imidazole, pyran, pyridine, pyrimidine, and pyrazine.
Sp may be a direct bond, but preferably forms a spacer structure to facilitate molecular movement, in consideration of the radical rebonding between units A and the crosslinking reaction between units B. Preferred examples include an alkylene group, an alkyleneoxy group, and an alkylenecarbonyloxy group.
R1は、水素原子;直鎖、分岐又は環状の炭素数1~6のアルキル基;及び、直鎖、分岐又は環状の炭素数1~6のアルケニル基;からなる群より選択されるいずれかであり、該R1中の上記アルキル基及びアルケニル基中の少なくとも1つの水素原子が置換基で置換されていてもよい。R1が有してもよい置換基は、上記第1の置換基と同様のものが挙げられる。 R 1 is any one selected from the group consisting of a hydrogen atom, a linear, branched, or cyclic alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and a linear, branched, or cyclic alkenyl group having 1 to 6 carbon atoms, and at least one hydrogen atom in the alkyl group and alkenyl group in R 1 may be substituted with a substituent. Examples of the substituent that R 1 may have include the same as those for the first substituent.
R1の炭素数1~6の直鎖アルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、n-ブチル基、n-ペンチル基及びn-ヘキシル基等が挙げられる。
R1の炭素数1~6の分岐アルキル基としては、イソプロピル基、イソブチル基、tert-ブチル基、イソペンチル基、tert-ペンチル基、2-エチルエキシル基等が挙げられる。
R1の炭素数1~6の環状のアルキル基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基及びシクロヘキシル基等が挙げられる。
Examples of the linear alkyl group having 1 to 6 carbon atoms for R 1 include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an n-butyl group, an n-pentyl group, and an n-hexyl group.
Examples of the branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms for R 1 include an isopropyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, an isopentyl group, a tert-pentyl group, and a 2-ethylhexyl group.
Examples of the cyclic alkyl group having 1 to 6 carbon atoms for R 1 include a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, and a cyclohexyl group.
R1の直鎖、分岐又は環状の炭素数1~6のアルケニル基としては、上記に示す直鎖アルキル基、分岐アルキル基及び環状アルキル基の炭素-炭素一重結合の少なくとも1つが、炭素-炭素二重結合に置換されたものが挙げられる。
また、R1の上記アルキル基及びアルケニル基中の少なくとも1つの水素原子がフッ素原子に置換されたフッ化アルキル基及びフッ化アルケニル基であってもよい。全部の水素原子が上記第1の置換基で置換されたものであってもよい。フッ化アルキル基としては、トリフルオロメチル基等が好ましい。
Examples of the linear, branched, or cyclic alkenyl group having 1 to 6 carbon atoms for R 1 include the linear alkyl groups, branched alkyl groups, and cyclic alkyl groups shown above in which at least one carbon-carbon single bond has been replaced with a carbon-carbon double bond.
Furthermore, R1 may be a fluorinated alkyl group or a fluorinated alkenyl group in which at least one hydrogen atom in the alkyl group or alkenyl group is substituted with a fluorine atom. All hydrogen atoms may be substituted with the first substituent. As the fluorinated alkyl group, a trifluoromethyl group or the like is preferred.
上記ユニットAとして好ましくは、上記式(1)においてR1が水素原子又は直鎖のアルキル基であり、Lがカルボニルオキシ基、カルボニルアミノ基又はフェニレンジイル基であるものが挙げられる。
また、上記ユニットAとして、Lがカルボニルオキシ基又はカルボニルアミノ基であり、Spが直接結合であり、R1はメチル基であり、且つ、該メチル基が上記第1の置換基のうち、炭素数1~4アルキル基、ハロゲン原子及びアリール基の少なくともいずれかを有するユニットはLWRの観点から好ましい。上記第1の置換基を有するR1として特に好ましいのは、エチル基、イソプロピル基、ブチル基、ハロゲン化メチル基(フルオロメチル基、クロロメチル基、ブロモメチル基、ヨードメチル基等)及びベンジル基等が挙げられる。
As the unit A, those in which R 1 in the above formula (1) is a hydrogen atom or a linear alkyl group, and L is a carbonyloxy group, a carbonylamino group, or a phenylenediyl group are preferred.
Furthermore, as the unit A, a unit in which L is a carbonyloxy group or a carbonylamino group, Sp is a direct bond, and R1 is a methyl group, and the methyl group has at least one of an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a halogen atom, and an aryl group among the first substituents, is preferred from the viewpoint of LWR. Particularly preferred examples of R1 having the first substituent include an ethyl group, an isopropyl group, a butyl group, a halogenated methyl group (e.g., a fluoromethyl group, a chloromethyl group, a bromomethyl group, an iodomethyl group), and a benzyl group.
M+としては、Spに結合する結合手を有するスルホニウムカチオン又はヨードニウムカチオンであり、具体的には、下記一般式(a1)及び(a2)に示されるもの等が挙げられる。 M + is a sulfonium cation or iodonium cation having a bond bonded to Sp, and specific examples thereof include those represented by the following general formulae (a1) and (a2).
上記一般式中、R6aは、置換基を有していてもよい直鎖、分岐又は環状の炭素数1~6のアルキレン基;置換基を有していてもよい直鎖、分岐又は環状の炭素数1~6のアルケニレン基;置換基を有していてもよい炭素数6~14のアリーレン基;置換基を有していてもよい炭素数4~12のヘテロアリーレン基;及び直接結合;からなる群より選択されるいずれかである。
R6aの直鎖、分岐又は環状のアルキレン基としては、上記Spのアルキレン基と同様のものが挙げられる。
R6aの直鎖、分岐又は環状のアルケニレン基としては、上記Spのアルケニレン基と同様のものが挙げられる。
In the above general formula, R 6a is any one selected from the group consisting of an optionally substituted linear, branched, or cyclic alkylene group having 1 to 6 carbon atoms; an optionally substituted linear, branched, or cyclic alkenylene group having 1 to 6 carbon atoms; an optionally substituted arylene group having 6 to 14 carbon atoms; an optionally substituted heteroarylene group having 4 to 12 carbon atoms; and a direct bond.
Examples of the linear, branched or cyclic alkylene group of R 6a include the same alkylene groups as those of Sp.
Examples of the linear, branched or cyclic alkenylene group of R 6a include the same alkenylene groups as those of Sp above.
R6aの炭素数6~14のアリーレン基としては、フェニレン基及びナフチレン基等が挙げられる。
R6aの炭素数4~12のヘテロアリーレン基としては、フラン、チオフェン、ピロール、イミダゾール、ピラン、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、インドール、プリン、キノリン、イソキノリン、クロメン、チアントレン、ジベンゾチオフェン、フェノチアジン、フェノキサジン、キサンテン、アクリジン、フェナジン及びカルバゾール等の骨格を有する2価の基等が挙げられる。
R6bのアルキル基、アルケニル基、アリール基及びヘテロアリール基としては、上記R6aのアルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基及びヘテロアリーレン基が1価となったものが挙げられる。
Examples of the arylene group having 6 to 14 carbon atoms for R 6a include a phenylene group and a naphthylene group.
Examples of the heteroarylene group having 4 to 12 carbon atoms for R 6a include divalent groups having a skeleton such as furan, thiophene, pyrrole, imidazole, pyran, pyridine, pyrimidine, pyrazine, indole, purine, quinoline, isoquinoline, chromene, thianthrene, dibenzothiophene, phenothiazine, phenoxazine, xanthene, acridine, phenazine, and carbazole.
Examples of the alkyl group, alkenyl group, aryl group and heteroaryl group of R 6b include the alkylene group, alkenylene group, arylene group and heteroarylene group of R 6a that have become monovalent.
R6a及びR6bの置換基としては、上記Spが有してもよい第1の置換基と同様の置換基が等が挙げられる。
上記式(a1)において、R6a及び2つのR6bのうちのいずれか2つが、単結合で直接に、又は、酸素原子、硫黄原子、2価の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、これらが結合している硫黄原子と共に環構造を形成してもよい。
上記2価の窒素原子含有基としては、上記2価のヘテロ原子含有基のうち、窒素原子を含有するものが挙げられ、具体的には、-NHCO-、-CONH-、-NH-CO-O-、-O-CO-NH-、-NH-、-N(RSp)-及び-N(ArSp)-等が挙げられる。
Examples of the substituents of R 6a and R 6b include the same substituents as the first substituent that may be possessed by the above-mentioned Sp.
In the above formula (a1), R 6a and any two of the two R 6b may form a ring structure together with the sulfur atom to which they are bonded, either directly via a single bond or via any one selected from the group consisting of an oxygen atom, a sulfur atom, a divalent nitrogen-containing group, and a methylene group.
Examples of the divalent nitrogen atom-containing group include those divalent hetero atom-containing groups that contain a nitrogen atom, and specific examples include -NHCO-, -CONH-, -NH-CO-O-, -O-CO-NH-, -NH-, -N(R Sp )-, and -N(Ar Sp )-.
M+としてのスルホニウムカチオンとしては、例えば下記に示される構造を有し、いずれかの位置で上記Spと結合する結合手を有するものが挙げられる。なお、下記に示す化合物は、上記R6a及びR6bに相当する部分に第1の置換基と同様の置換基を有していてもよい。 Examples of the sulfonium cation represented by M + include those having the structure shown below and having a bond bonded to the Sp at any position. The compound shown below may have the same substituent as the first substituent at the positions corresponding to R6a and R6b .
X-は、ヒドロキシル基及びスルファニル基のうち少なくとも1つを含む有機基を有する1価のアニオンである。
上記ヒドロキシル基は、1級アルコール、2級アルコール及び3級アルコールからなる群より選択されるいずれか由来であり、スルファニル基は、1級チオール、2級チオール及び3級チオールからなる群より選択されるいずれか由来であることが好ましい。
上記ヒドロキシル基は、上記ユニットBと結合する上で立体的観点から、1級アルコール、2級アルコール、1級チオール及び2級チオールからなる群より選択されるいずれか由来であることがより好ましい。
酸触媒によるユニットBとの反応性の点から、上記水酸基はフェノール性水酸基でないことが好ましい。
X 1 − is a monovalent anion having an organic group containing at least one of a hydroxyl group and a sulfanyl group.
The hydroxyl group is preferably derived from any one selected from the group consisting of primary alcohols, secondary alcohols, and tertiary alcohols, and the sulfanyl group is preferably derived from any one selected from the group consisting of primary thiols, secondary thiols, and tertiary thiols.
From the steric viewpoint of bonding with the unit B, the hydroxyl group is more preferably derived from any one selected from the group consisting of a primary alcohol, a secondary alcohol, a primary thiol, and a secondary thiol.
In view of reactivity with unit B in the presence of an acid catalyst, it is preferable that the hydroxyl group is not a phenolic hydroxyl group.
X-は、ヒドロキシル基及びスルファニル基を少なくとも1つ有するアルキルサルフェートアニオン;ヒドロキシル基及びはスルファニル基を少なくとも1つ有するアリールサルフェートアニオン;ヒドロキシル基及びスルファニル基を少なくとも1つ有するアルキルスルホネートアニオン;ヒドロキシル基及びスルファニル基を少なくとも1つ有するアリールスルホネートアニオン;ヒドロキシル基及びスルファニル基を少なくとも1つ有するアルキルカルボキシレートアニオン;ヒドロキシル基及びスルファニル基を少なくとも1つ有するアリールカルボキシレートアニオン;ヒドロキシル基及びスルファニル基を少なくとも1つ有するジアルキルスルホニルイミドアニオン;及びヒドロキシル基及びスルファニル基を少なくとも1つ有するトリアルキルスルホネートメチドアニオン;ヒドロキシル基及びスルファニル基を少なくとも1つ有するテトラキスフェニルボレートアニオン;からなる群より選択されるいずれかであることが好ましい。 X − is preferably any one selected from the group consisting of: an alkyl sulfate anion having at least one hydroxyl group and a sulfanyl group; an aryl sulfate anion having at least one hydroxyl group and a sulfanyl group; an alkylsulfonate anion having at least one hydroxyl group and a sulfanyl group; an arylsulfonate anion having at least one hydroxyl group and a sulfanyl group; an alkylcarboxylate anion having at least one hydroxyl group and a sulfanyl group; an arylcarboxylate anion having at least one hydroxyl group and a sulfanyl group; a dialkylsulfonylimide anion having at least one hydroxyl group and a sulfanyl group; and a trialkylsulfonate methide anion having at least one hydroxyl group and a sulfanyl group; and a tetrakisphenylborate anion having at least one hydroxyl group and a sulfanyl group.
また、X-中のアルキル基及びアリール基の水素原子の少なくとも1つがフッ素原子、及び/又はヨウ素原子に置換されていてもよいが、上記ユニットBと結合する上で反応性の観点からフッ素原子及びヨウ素原子の置換が少ない方が好ましい。
X-は、ヒドロキシル基及びスルファニル基を少なくとも1つ有するアルキルスルホネートアニオン又はヒドロキシル基及びスルファニル基を少なくとも1つ有するアリールスルホネートアニオンのいずれかであることがより好ましい。なお、上記アルキルスルホネートアニオンのアルキル基及び上記アリールスルホネートアニオンのアリール基が有する水素原子の少なくとも1つはフッ素原子に置換されていてもよい。
In addition, at least one hydrogen atom of the alkyl group and aryl group in X- may be substituted with a fluorine atom and/or an iodine atom, but from the viewpoint of reactivity in bonding with the unit B, it is preferable that the number of fluorine and iodine atom substitutions is small.
X- is more preferably either an alkylsulfonate anion having at least one hydroxyl group and one sulfanyl group or an arylsulfonate anion having at least one hydroxyl group and one sulfanyl group, wherein at least one hydrogen atom of the alkyl group of the alkylsulfonate anion or the aryl group of the arylsulfonate anion may be substituted with a fluorine atom.
上記ヒドロキシル基を少なくとも1つ有するアルキルサルフェートアニオンとしては、炭素数1~12が好ましい。
上記スルファニル基を少なくとも1つ有するアルキルサルフェートアニオンとしては、炭素数1~12が好ましい。
アルキルサルフェートアニオンは、ヒドロキシル基とスルファニル基とを複数有してもよい。
The alkyl sulfate anion having at least one hydroxyl group preferably has 1 to 12 carbon atoms.
The alkyl sulfate anion having at least one sulfanyl group preferably has 1 to 12 carbon atoms.
The alkyl sulfate anion may have multiple hydroxyl groups and sulfanyl groups.
上記ヒドロキシル基を少なくとも1つ有するアリールサルフェートアニオンとしては、炭素数4~12が好ましい。
上記スルファニル基を少なくとも1つ有するアリールサルフェートアニオンとしては、炭素数4~12が好ましい。
アリールサルフェートアニオンは、ヒドロキシル基とスルファニル基とを複数有してもよい。
The aryl sulfate anion having at least one hydroxyl group preferably has 4 to 12 carbon atoms.
The aryl sulfate anion having at least one sulfanyl group preferably has 4 to 12 carbon atoms.
The aryl sulfate anion may have multiple hydroxyl groups and sulfanyl groups.
上記ヒドロキシル基を少なくとも1つ有するアルキルスルホネートアニオンとしては、炭素数1~12が好ましい。
上記スルファニル基を少なくとも1つ有するアルキルスルホネートアニオンとしては、炭素数1~12が好ましい。
アルキルスルホネートアニオンは、ヒドロキシル基とスルファニル基とを複数有してもよい。
The alkylsulfonate anion having at least one hydroxyl group preferably has 1 to 12 carbon atoms.
The alkylsulfonate anion having at least one sulfanyl group preferably has 1 to 12 carbon atoms.
The alkylsulfonate anion may have a plurality of hydroxyl groups and sulfanyl groups.
上記ヒドロキシル基を少なくとも1つ有するアリールスルホネートアニオンとしては、炭素数4~12が好ましい。
上記スルファニル基を少なくとも1つ有するアリールスルホネートアニオンとしては、炭素数4~12が好ましい。
アリールスルホネートアニオンは、ヒドロキシル基とスルファニル基とを複数有してもよい。
The arylsulfonate anion having at least one hydroxyl group preferably has 4 to 12 carbon atoms.
The arylsulfonate anion having at least one sulfanyl group preferably has 4 to 12 carbon atoms.
The arylsulfonate anion may have a plurality of hydroxyl groups and sulfanyl groups.
上記ヒドロキシル基を少なくとも1つ有するアルキルカルボキシレートアニオンとしては、炭素数2~12が好ましい。
上記スルファニル基を少なくとも1つ有するアルキルカルボキシレートアニオンとしては、炭素数2~12が好ましい。
アルキルカルボキシレートアニオンは、ヒドロキシル基とスルファニル基とを複数有してもよい。
The alkylcarboxylate anion having at least one hydroxyl group preferably has 2 to 12 carbon atoms.
The alkylcarboxylate anion having at least one sulfanyl group preferably has 2 to 12 carbon atoms.
The alkylcarboxylate anion may have multiple hydroxyl groups and sulfanyl groups.
上記ヒドロキシル基を少なくとも1つ有するアリールカルボキシレートアニオンとしては、炭素数5~12が好ましい。
上記スルファニル基を少なくとも1つ有するアリールカルボキシレートアニオンとしては、炭素数5~12が好ましい。
アリールカルボキシレートアニオンは、ヒドロキシル基とスルファニル基とを複数有してもよい。
The arylcarboxylate anion having at least one hydroxyl group preferably has 5 to 12 carbon atoms.
The arylcarboxylate anion having at least one sulfanyl group preferably has 5 to 12 carbon atoms.
The arylcarboxylate anion may have multiple hydroxyl groups and sulfanyl groups.
上記ヒドロキシル基を少なくとも1つ有するジアルキルスルホニルイミドアニオンとしては、炭素数1~12が好ましい。
上記スルファニル基を少なくとも1つ有するジアルキルスルホニルイミドアニオンとしては、炭素数1~12が好ましい。
ジアルキルスルホニルイミドアニオンは、ヒドロキシル基とスルファニル基とを複数有してもよい。
The dialkylsulfonylimide anion having at least one hydroxyl group preferably has 1 to 12 carbon atoms.
The dialkylsulfonylimide anion having at least one sulfanyl group preferably has 1 to 12 carbon atoms.
The dialkylsulfonylimide anion may have a plurality of hydroxyl groups and sulfanyl groups.
上記ヒドロキシル基を少なくとも1つ有するトリアルキルスルホネートメチドアニオンとしては、炭素数1~12が好ましい。
上記スルファニル基を少なくとも1つ有するトリアルキルスルホネートメチドアニオンとしては、炭素数1~12が好ましい。
トリアルキルスルホネートメチドアニオンは、ヒドロキシル基とスルファニル基とを複数有してもよい。
The trialkylsulfonate methide anion having at least one hydroxyl group preferably has 1 to 12 carbon atoms.
The trialkylsulfonate methide anion having at least one sulfanyl group preferably has 1 to 12 carbon atoms.
The trialkylsulfonate methide anion may have a plurality of hydroxyl groups and sulfanyl groups.
上記ヒドロキシル基を少なくとも1つ有するテトラキスフェニルボレートアニオンとしては、炭素数25~30が好ましい。
上記スルファニル基を少なくとも1つ有するテトラキスフェニルボレートアニオンとしては、炭素数25~30が好ましい。
テトラキスフェニルボレートアニオンは、ヒドロキシル基とスルファニル基とを複数有してもよい。
The tetrakisphenylborate anion having at least one hydroxyl group preferably has 25 to 30 carbon atoms.
The tetrakisphenylborate anion having at least one sulfanyl group preferably has 25 to 30 carbon atoms.
The tetrakisphenylborate anion may have a plurality of hydroxyl groups and sulfanyl groups.
上記X-としては、例えば下記に示すものが挙げられる。 Examples of the above X − include the following.
上記ユニットAとして、下記式(3)で示されるものが好ましい。 The above unit A is preferably represented by the following formula (3).
上記一般式(IV)中、L、Sp及びX-は、上記一般式(1)のL、Sp及びX-のそれぞれと同様であり、R6a及びR6bは、上記一般式(a1)のR6a及びR6bのそれぞれと同様である。 In the general formula (IV), L, Sp, and X 1 - are the same as L, Sp, and X 1 - in the general formula (1), respectively, and R 6a and R 6b are the same as R 6a and R 6b in the general formula (a1), respectively.
また、本発明の一つの態様であるポリマーは、上記一般式(1)のM+X-が下記一般式(11)又は下記式(12)で示されるいずれかのオニウム塩構造であるユニットAを有することが好ましい。この構成のポリマーをレジスト組成物に用いるときに、上記粒子線又は電磁波(以下、「第1活性エネルギー線」ともいう)の照射後に上記第1活性エネルギー線よりも低いエネルギーである第2活性エネルギー線を露光することが好ましい。上記第2活性エネルギーは紫外線又は可視光等であることが好ましい。アセタール部位又はチオアセタール部位(以下、「アセタール部位又はチオアセタール部位」を「(チオ)アセタール部位」ともいう)を有する特定のオニウム塩構造を有するユニットAと、酸触媒反応により結合する構造を有するユニットBと、を含むポリマーをレジスト組成物のポリマーとして用い、上記ポリマーを有するレジスト組成物に上記第1活性エネルギー線を照射することで、上記ユニットAのオニウム塩構造が分解し酸が発生する。この酸を触媒として上記第1活性エネルギー線が照射された上記組成物中の上記ユニットAのオニウム塩構造が(チオ)アセタール部位を持つ場合、酸により構造変化することで上記第2活性エネルギー線に吸収を持つケトン誘導体へ変換される。上記ケトン誘導体が生成した上記組成物に、上記第2活性エネルギー線を露光することで、高効率で酸が発生し、高感度化する。 Furthermore, the polymer according to one embodiment of the present invention preferably includes a unit A in which M + X − in general formula (1) is an onium salt structure represented by either general formula (11) or general formula (12). When a polymer with this configuration is used in a resist composition, it is preferable to expose the resist composition to second active energy rays having lower energy than the first active energy rays after irradiation with the particle beam or electromagnetic wave (hereinafter also referred to as "first active energy rays"). The second active energy rays are preferably ultraviolet light or visible light. The resist composition includes a polymer that includes a unit A having a specific onium salt structure with an acetal moiety or a thioacetal moiety (hereinafter also referred to as "acetal moiety or thioacetal moiety"), and a unit B having a structure that bonds via an acid-catalyzed reaction. Irradiating the resist composition containing the polymer with the first active energy rays decomposes the onium salt structure of the unit A, thereby generating an acid. When the onium salt structure of the unit A in the composition irradiated with the first actinic energy ray using this acid as a catalyst has a (thio)acetal moiety, the structure is changed by the acid to convert it into a ketone derivative that absorbs the second actinic energy ray. By exposing the composition in which the ketone derivative has been generated to the second actinic energy ray, acid is generated with high efficiency, resulting in high sensitivity.
本発明のひとつの態様であるポリマーに係るユニットAにおいて、上記一般式(11)及び(12)のオニウム塩が、(チオ)アセタール部位とジベンゾチオフェニウム骨格との特定の構造を有することで、上記第1活性エネルギー線に対する分解効率が高く、且つ、上記第1活性エネルギー線照射後の上記第2活性エネルギー線照射に対して高い吸収を有する。
また、本発明のひとつの態様であるポリマーに係るユニットAのオニウム塩構造が上記一般式(11)及び(12)で示されるオニウム塩構造の場合、ユニットAは紫外線又は可視光等の上記第2活性エネルギー線に顕著な吸収を持たない。一方で、上記第1活性エネルギー線により発生した酸により、上記オニウム塩構造は光酸発生剤としての機能を損なうことなく、上記オニウム塩構造の(チオ)アセタール部位が脱保護しケトン誘導体へ変換される。該ケトン誘導体は縮環構造を有するジベンゾチオフェニウム構造を含むことで共役長が長くなるため、容易に吸収波長が長波長化して上記第2活性エネルギー線に吸収を持つ。該ケトン誘導体は、レジスト膜中、上記第1活性エネルギー線を照射した露光部に生成しているため、上記第2活性エネルギーをさらに照射することで上記第1活性エネルギー線による露光部で酸発生量を増大させることができる。
なお、本発明において上記第2活性エネルギー線としては、365nm以上の波長を有する紫外線又は可視光等が好ましい。第2活性エネルギー線としては、420nm以下であることがさらに好ましい。また、第1活性エネルギー線としては、上記第2活性エネルギー線より高いエネルギーであることが好ましく、ユニットAのオニウム塩から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エキシマレーザー光、ArFエキシマレーザー光、電子線又は極端紫外線(EUV)等が好ましく挙げられる。
In the unit A related to the polymer that is one embodiment of the present invention, the onium salts of the general formulae (11) and (12) have a specific structure of a (thio)acetal moiety and a dibenzothiophenium skeleton, and therefore have high decomposition efficiency with respect to the first active energy ray and high absorption with respect to irradiation with the second active energy ray after irradiation with the first active energy ray.
Furthermore, when the onium salt structure of unit A in a polymer according to one embodiment of the present invention is an onium salt structure represented by the general formulas (11) and (12), unit A does not exhibit significant absorption of the second active energy ray, such as ultraviolet light or visible light. Meanwhile, the acid generated by the first active energy ray deprotects the (thio)acetal moiety of the onium salt structure, converting it to a ketone derivative without impairing the onium salt structure's function as a photoacid generator. The ketone derivative contains a dibenzothiophenium structure having a fused ring structure, which increases the conjugation length, thereby easily shifting the absorption wavelength to a longer wavelength and absorbing the second active energy ray. Since the ketone derivative is generated in the resist film in the exposed area irradiated with the first active energy ray, further irradiation with the second active energy ray can increase the amount of acid generated in the exposed area irradiated with the first active energy ray.
In the present invention, the second active energy ray is preferably ultraviolet light or visible light having a wavelength of 365 nm or more. The second active energy ray is more preferably 420 nm or less. The first active energy ray preferably has higher energy than the second active energy ray and is not particularly limited as long as it can generate an active species such as an acid from the onium salt of unit A. Preferred examples of the first active energy ray include KrF excimer laser light, ArF excimer laser light, electron beams, and extreme ultraviolet light (EUV).
上記式(11)及び(12)中、上記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、アリールオキシカルボニル基、ヘテロ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、ヘテロ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、ヘテロ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、ヘテロアリールオキシ基、(ポリ)アルキレンオキシ基、アルキルアミノ基及びジアルキルアミノ基、からなる群より選択されるいずれかである。
R17及びR18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、ヘテロ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、ヘテロ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、ヘテロ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、ヘテロ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、ヘテロアリールオキシ基、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、ヘテロ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、ヘテロアリールスルホニル基、アリールスルホニル基、ヘテロアリールスルホニル基、(ポリ)アルキレンオキシ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、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。
上記R14、R17及びR18が炭素を有する場合の炭素原子数が1~12であり、かつ、上記R14、R17及びR18が水素原子を有するとき、該水素原子が置換基(以下、「第2の置換基」ともいう)で置換されていてもよい。
In the formulas (11) and (12), each R 14 is independently any one selected from the group consisting of an alkyl group, a hydroxy group, a mercapto group, an alkoxy group, an aryloxycarbonyl group, a heteroaryloxycarbonyl group, an arylsulfanylcarbonyl group, a heteroarylsulfanylcarbonyl group, an arylsulfanyl group, a heteroarylsulfanyl group, an alkylsulfanyl group, an aryl group, a heteroaryl group, an aryloxy group, a heteroaryloxy group, a (poly)alkyleneoxy group, an alkylamino group, and a dialkylamino group.
R 17 and R 18 are each independently any one selected from the group consisting of an alkyl group, a hydroxy group, a mercapto group, an alkoxy group, an alkylcarbonyl group, an arylcarbonyl group, a heteroarylcarbonyl group, an alkoxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, a heteroaryloxycarbonyl group, an arylsulfanylcarbonyl group, a heteroarylsulfanylcarbonyl group, an arylsulfanyl group, a heteroarylsulfanyl group, an alkylsulfanyl group, an aryl group, a heteroaryl group, an aryloxy group, a heteroaryloxy group, an alkylsulfinyl group, an arylsulfinyl group, a heteroarylsulfinyl group, an alkylsulfonyl group, an arylsulfonyl group, a heteroarylsulfonyl group, an arylsulfonyl group, a heteroarylsulfonyl group, a (poly)alkyleneoxy group, an alkylamino group, a dialkylamino group, a nitro group, and a halogen atom.
When R 14 , R 17 and R 18 each have a carbon atom, the number of carbon atoms is 1 to 12, and when R 14 , R 17 and R 18 each have a hydrogen atom, the hydrogen atom may be substituted with a substituent (hereinafter also referred to as a "second substituent").
R14、R17及びR18におけるアルキル基としては、直鎖、分岐鎖又は環状でよく、具体的には、下記第2の置換基としてのReのアルキル基と同様のものが挙げられる。また、R14、R17及びR18におけるアルコキシ基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基等のアルキル基部分もR1におけるアルキル基と同様のものが挙げられる。
R14、R17及びR18におけるアリール基及びヘテロアリール基としては、R19のアリール基及びヘテロアリール基と同様のものが挙げられる。R17及びR18における上記アリールカルボニル基、アリールオキシカルボニル基等のアリール基部分はR19におけるアリール基と同様のものが挙げられる。R17及びR18における上記ヘテロアリールカルボニル基、ヘテロアリールオキシカルボニル基等のヘテロアリール基部分はR1におけるヘテロアリール基と同様のものが挙げられる。なお、R17及びR18においては上記ヘテロアリールカルボニル基、ヘテロアリールオキシカルボニル基等のヘテロアリール基部分を有しない置換基であることが合成の観点から好ましい。
なお上記式(11)及び(12)で示されるオニウム塩構造がR14を2つ以上有するとき、R14のうち2つが互いに連結して環構造を形成していてもよい。
The alkyl group in R 14 , R 17 and R 18 may be linear, branched or cyclic, and specific examples thereof include the same as the alkyl group in R e as the second substituent described below. In addition, the alkyl group moiety such as an alkoxy group, an alkylcarbonyl group or an alkoxycarbonyl group in R 14 , R 17 and R 18 may also be the same as the alkyl group in R 1 .
Examples of the aryl group and heteroaryl group in R 14 , R 17 , and R 18 include the same as the aryl group and heteroaryl group in R 19. Examples of the aryl group moiety such as the arylcarbonyl group and aryloxycarbonyl group in R 17 and R 18 include the same as the aryl group in R 19. Examples of the heteroaryl group moiety such as the heteroarylcarbonyl group and heteroaryloxycarbonyl group in R 17 and R 18 include the same as the heteroaryl group in R 1. From the viewpoint of synthesis, it is preferable that R 17 and R 18 are substituents that do not have a heteroaryl group moiety such as the heteroarylcarbonyl group and heteroaryloxycarbonyl group.
When the onium salt structure represented by the above formula (11) or (12) has two or more R 14 , two of the R 14 may be linked to each other to form a ring structure.
R14、R17及びR18における(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。
R17及びR18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。
Examples of the (poly)alkyleneoxy group in R 14 , R 17 and R 18 include a polyethyleneoxy group and a polypropyleneoxy group.
Examples of the halogen atom in R 17 and R 18 include a fluorine atom, a chlorine atom, and an iodine atom.
R14、R17及びR18が炭素を有する場合の炭素原子数は1~12が好ましく、且つ、これらは第2の置換基を有しても良い。また、R2、R3及びR4のアルキル基中の炭素-炭素一重結合が、炭素-炭素二重結合に置き換わっていてもよい。
R14、R17及びR18が有してもよい第2の置換基としては、ヒドロキシ基、シアノ基、メルカプト基、カルボキシ基、アルキル基(-Re)、アルコキシ基(-ORe)、アシル基(-CORe)、アルコキシカルボニル基(-COORe)、アリール基(-Ar)、アリーロキシ基(-OAr)、アミノ基、アルキルアミノ基(-NHRe)、ジアルキルアミノ基(-N(Re)2)、アリールアミノ基(-NHAr)、ジアリールアミノ基(-N(Ar)2)、N-アルキル-N-アリールアミノ基(-NReAr)ホスフィノ基、シリル基、ハロゲン原子、トリアルキルシリル基(-Si-(Re)3)、該トリアルキルシリル基のアルキル基の少なくとも1つがArで置換されたシリル基、アルキルスルファニル基(-SRe)及びアリールスルファニル基(-SAr)等を挙げることができるが、これらに制限されない。
Re及びArについては以下に説明する。
When R 14 , R 17 and R 18 each have carbon, the number of carbon atoms is preferably 1 to 12, and each may have a second substituent. In addition, the carbon-carbon single bond in the alkyl group of R 2 , R 3 and R 4 may be replaced with a carbon-carbon double bond.
The second substituent that R 14 , R 17 and R 18 may have includes a hydroxy group, a cyano group, a mercapto group, a carboxy group, an alkyl group (—R e ), an alkoxy group (—OR e ), an acyl group (—COR e ), an alkoxycarbonyl group (—COOR e ), an aryl group (—Ar), an aryloxy group (—OAr), an amino group, an alkylamino group (—NHR e ), a dialkylamino group (—N(R e ) 2 ), an arylamino group (—NHAr), a diarylamino group (—N(Ar) 2 ), an N-alkyl-N-arylamino group (—NR e Ar), a phosphino group, a silyl group, a halogen atom, a trialkylsilyl group (—Si—(R e ) 3 ), a silyl group in which at least one alkyl group of the trialkylsilyl group is substituted with Ar, an alkylsulfanyl group (—SR e ) and arylsulfanyl group (—SAr), but are not limited to these.
R e and Ar are described below.
上記第2の置換基中の上記Reは、炭素原子数1以上のアルキル基であることが好ましい。また、炭素原子数20以下であることがより好ましい。炭素原子数1以上のアルキル基の具体例としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、n-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-オクチル基及びn-デシル基等の直鎖状アルキル基;イソプロピル基、イソブチル基、tert-ブチル基、イソペンチル基、tert-ペンチル基、2-エチルエキシル基等の分岐状アルキル基;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、アダマンタン-1-イル基、アダマンタン-2-イル基、ノルボルナン-1-イル基及びノルボルナン-2-イル基等の脂環式アルキル基;これらの水素の1つがトリメチルシリル基、トリエチルシリル基及びジメチルエチルシリル基等のトリアルキルシリル基で置換されたシリル基置換アルキル基;これらの水素原子の少なくとも1つがシアノ基又はフルオロ基等で置換されたアルキル基;等が好ましく挙げられる。上記アルキル基中の炭素-炭素一重結合が、炭素-炭素二重結合に置き換わっていてもよい。 The R e in the second substituent is preferably an alkyl group having 1 or more carbon atoms, and more preferably having 20 or less carbon atoms. Specific preferred examples of the alkyl group having one or more carbon atoms include linear alkyl groups such as methyl, ethyl, n-propyl, n-butyl, n-pentyl, n-hexyl, n-octyl, and n-decyl groups; branched alkyl groups such as isopropyl, isobutyl, tert-butyl, isopentyl, tert-pentyl, and 2-ethylhexyl groups; alicyclic alkyl groups such as cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, adamantan-1-yl, adamantan-2-yl, norbornan-1-yl, and norbornan-2-yl groups; silyl-substituted alkyl groups in which one of the hydrogen atoms is substituted with a trialkylsilyl group such as trimethylsilyl, triethylsilyl, and dimethylethylsilyl groups; and alkyl groups in which at least one of the hydrogen atoms is substituted with a cyano group, a fluoro group, or the like. The carbon-carbon single bond in the alkyl group may be replaced with a carbon-carbon double bond.
上記第2の置換基中のArは、アリール基又はヘテロアリール基であることが好ましい。ヘテロアリール基とは、環構造中にヘテロ原子を1つ以上含むアリール基である。上記Arの具体例としては、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、クアテルフェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントレニル基、ペンタレニル基、インデニル基、インダセニル基、アセナフチル基、フルオレニル基、ヘプタレニル基、ナフタセニル基、ピレニル基、クリセニル基、テトラセニル基、フラニル基、チエニル基、ピラニル基、スルファニルピラニル基、ピロリル基、イミダゾイル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、ピラゾイル基、及びピリジル基、イソベンゾフラニル基、ベンゾフラニル基、イソクロメニル基、クロメニル基、インドリル基、イソインドリル基、ベンゾイミダゾイル基、キサンテニル基、アクアジニル基及びカルバゾイル基等の炭素原子数20以下のものが好ましく挙げられる。 In the second substituent, Ar 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 preferably include those having 20 or less carbon atoms, such as a phenyl group, a biphenyl group, a terphenyl group, a quaterphenyl group, a naphthyl group, an anthryl group, a phenanthrenyl group, a pentalenyl group, an indenyl group, an indacenyl group, an acenaphthyl group, a fluorenyl group, a heptalenyl group, a naphthacenyl group, a pyrenyl group, a chrysenyl group, a tetracenyl group, a furanyl group, a thienyl group, a pyranyl group, a sulfanylpyranyl group, a pyrrolyl group, an imidazoyl group, an oxazolyl group, a thiazolyl group, a pyrazoyl group, a pyridyl group, an isobenzofuranyl group, a benzofuranyl group, an isochromenyl group, a chromenyl group, an indolyl group, an isoindolyl group, a benzimidazoyl group, a xanthenyl group, an aquadinyl group, and a carbazoyl group.
R14、R17及びR18が上記第2の置換基を有する場合、R14、R17及びR18の炭素原子数は第2の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。 When R 14 , R 17 and R 18 have the second substituent, the number of carbon atoms of R 14 , R 17 and R 18 is preferably 1 to 12, including the number of carbon atoms of the second substituent.
本発明の一つの態様であるポリマーに係るオニウム塩構造は、R14を少なくとも1つ有することが好ましい。また、少なくとも1つのR14がヒドロキシ基又はアルコキシ基であることが好ましい。さらに、R14は(チオ)アセタール部位の結合位置に対しオルト位又はパラ位であることが好ましい。オニウム塩構造のR14としてヒドロキシ基又はアルコキシ基をオルト位又はパラ位に有することで、ケトン誘導体となった際に第2活性エネルギー線の吸収が大きくなる傾向がある。特にヒドロキシ基の場合、アルカリ現像液に対する親和性が向上するため、現像においてオニウム塩の溶解性が向上することからより好ましい。
一般的に、オニウム塩構造のカチオンに置換基を付加することでオニウム塩カチオン構造が立体的に大きくなると、疎水性が向上して現像時に溶解阻害効果が生じることがある。そのため、アルカリ現像液に対する親和性が低い傾向である疎水性置換基を有することなく(チオ)アセタール部位が脱保護した後のケトン誘導体の吸収波長が長波長化して第2活性エネルギー線の吸収が大きくなる構成とすることが好ましい。また、塩基性を示す置換基は発生酸を失活させて酸解離性基の分解を阻害するため、塩基性を示す置換基を導入する構成は好ましくない。以上のことから、本発明の一つの態様であるポリマーに係るオニウム塩構造のカチオンは、R14、R17及びR18に芳香環や脂環式構造等を含む置換基を有さず、発生酸と反応するアミノ基等の塩基性基を有しないことが好ましく、また、上記オニウム塩構造のカチオン部分の分子量が500以下であることが好ましい。本発明の一つの態様であるポリマーに係るオニウム塩構造のカチオンは、R14を含め、R17及びR18においてもアミノ基等の塩基性基を有しないことがさらに好ましい。
R14を複数有する場合は、R14の少なくとも1つがヒドロキシ基又はアルコキシ基であり、且つ、(チオ)アセタール部位の結合位置に対しオルト位又はパラ位であるのが好ましい。また、R14を複数有する場合、R14の少なくとも1つがヒドロキシ基又はアルコキシ基であればそれ以外のR4はヒドロキシ基又はアルコキシ基でなくてもよい。酸によって生じたケトン誘導体の吸収波長を長波長化する観点から、2つ以上のR14が結合する芳香環に対して電子供与する置換基であることがより好ましい。さらに好ましくは、(チオ)アセタール部位の結合位置に対しオルト位又はパラ位の2つ以上の位置でR14としてヒドロキシ基又はアルコキシ基を有することが好ましい。
The onium salt structure of the polymer according to one embodiment of the present invention preferably has at least one R 14. Furthermore, it is preferable that at least one R 14 is a hydroxy group or an alkoxy group. Furthermore, it is preferable that R 14 is located at the ortho or para position relative to the bonding position of the (thio)acetal moiety. Having a hydroxy group or an alkoxy group at the ortho or para position as R 14 in the onium salt structure tends to increase the absorption of the second actinic energy ray when the ketone derivative is formed. In particular, a hydroxy group is more preferable because it improves the affinity for an alkaline developer and therefore improves the solubility of the onium salt during development.
Generally, when a substituent is added to the cation of the onium salt structure, the onium salt cation structure becomes three-dimensionally larger, which may improve hydrophobicity and cause a dissolution inhibition effect during development. Therefore, it is preferable to have a structure in which the absorption wavelength of the ketone derivative after deprotection of the (thio)acetal moiety is longer without having a hydrophobic substituent that tends to have a low affinity for alkaline developers, thereby increasing the absorption of the second actinic ray. Furthermore, since a basic substituent deactivates the generated acid and inhibits the decomposition of the acid-dissociable group, it is not preferable to introduce a basic substituent. For these reasons, it is preferable that the cation of the onium salt structure related to the polymer, which is one embodiment of the present invention, does not have a substituent containing an aromatic ring or an alicyclic structure in R 14 , R 17 , or R 18 , and does not have a basic group such as an amino group that reacts with the generated acid. Furthermore, it is preferable that the molecular weight of the cation portion of the onium salt structure is 500 or less. It is more preferable that the cation of the onium salt structure in the polymer which is one embodiment of the present invention does not have a basic group such as an amino group in R 17 and R 18 , including R 14 .
When there are multiple R 14s , it is preferable that at least one of R 14s is a hydroxy group or an alkoxy group and is located at the ortho or para position relative to the bonding position of the (thio)acetal moiety. Furthermore, when there are multiple R 14s , as long as at least one of R 14s is a hydroxy group or an alkoxy group, the other R 4s do not have to be hydroxy groups or alkoxy groups. From the viewpoint of lengthening the absorption wavelength of the ketone derivative generated by the acid, it is more preferable that two or more R 14s are substituents that donate electrons to the aromatic ring to which they are bonded. It is even more preferable that R 14s are located at two or more positions that are ortho or para positions relative to the bonding position of the (thio)acetal moiety.
R19は、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;置換基を有してい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る。 R 19 is any one selected from the group consisting of: an optionally substituted linear, branched, or cyclic alkyl group having 1 to 12 carbon atoms; an optionally substituted linear, branched, or cyclic alkenyl group having 1 to 12 carbon atoms; an optionally substituted aryl group having 6 to 14 carbon atoms; and an optionally substituted heteroaryl group having 4 to 12 carbon atoms.
R19における直鎖、分岐鎖又は環状の炭素原子数1~12のアルキル基として具体的には、それぞれ、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、アダマンタン-1-イル基、アダマンタン-2-イル基、ノルボルナン-1-イル基及びノルボルナン-2-イル基等のアルキル基等が挙げられる。 Specific examples of the linear, branched, or cyclic alkyl group having 1 to 12 carbon atoms for R 19 include alkyl groups such as methyl, ethyl, n-propyl, n-butyl, isopropyl, t-butyl, cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, adamantan-1-yl, adamantan-2-yl, norbornan-1-yl, and norbornan-2-yl.
R19のアルキル基において、少なくとも1つのメチレン基に代えて、2価のヘテロ原子含有基で置換されていてもよい。該2価のヘテロ原子含有基としては、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-O-CO-O-、-NHCO-、-CONH-、-NH-CO-O-、-O-CO-NH-、-NH-、-N(Re)-、-N(Ar)-、-S-、-SO-及び-SO2-からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む基である。ただし、スルホニウム基の硫黄原子(S+)はヘテロ原子含有基に直接結合せずに、2価の炭化水素基と結合していることが好ましい。Re及びArについては後述する。
R19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。
In the alkyl group of R19 , at least one methylene group may be substituted with a divalent heteroatom-containing group. The divalent heteroatom-containing group is a group containing at least one selected from the group consisting of -O-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-CO-O-, -NHCO-, -CONH-, -NH-CO-O-, -O-CO-NH-, -NH-, -N( R e )-, -N(Ar)-, -S-, -SO-, and -SO 2 -. However, it is preferable that the sulfur atom (S + ) of the sulfonium group is not directly bonded to the heteroatom-containing group but is bonded to a divalent hydrocarbon group. R e and Ar will be described later.
The alkenyl group of R 19 includes the above alkyl groups in which at least one carbon-carbon single bond has been substituted with a carbon-carbon double bond.
R19における置換基を有していてもよい炭素原子数6~14のアリール基として具体的には、単環芳香族炭化水素基、及び、該単環芳香族炭化水素が少なくとも2環縮合した縮合多環芳香族炭化水素基等を挙げることができる。これらアリール基は、置換基を有していてもよい。
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。
Specific examples of the aryl group having 6 to 14 carbon atoms in R 19 which may have a substituent include monocyclic aromatic hydrocarbon groups and condensed polycyclic aromatic hydrocarbon groups in which at least two such monocyclic aromatic hydrocarbons are condensed. These aryl groups may have a substituent.
Examples of the monocyclic aromatic hydrocarbon group include groups having a skeleton such as benzene.
Examples of the condensed polycyclic aromatic hydrocarbon group include groups having a skeleton such as indene, naphthalene, azulene, anthracene, and phenanthrene.
R19における置換基を有してもよい炭素原子数4~12のヘテロアリール基としては、上記アリール基の少なくとも1つの炭素原子に代えて、酸素原子、窒素原子及び硫黄原子から選択される少なくともいずれかを骨格に含むものが挙げられる。 Examples of the heteroaryl group having 4 to 12 carbon atoms for R 19 which may have a substituent include those which contain at least one atom selected from an oxygen atom, a nitrogen atom and a sulfur atom in the skeleton, instead of at least one carbon atom of the above aryl group.
上記ヘテロアリール基としては、単環芳香族複素環基、及び、該単環芳香族複素環の少なくとも1つが上記芳香族炭化水素基又は脂肪族複素環基等と縮合した縮合多環芳香族複素環基等を挙げることができる。これら芳香族複素環基は、置換基を有していてもよい。
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。
Examples of the heteroaryl group include a monocyclic aromatic heterocyclic group and a fused polycyclic aromatic heterocyclic group in which at least one of the monocyclic aromatic heterocyclic rings is fused with the aromatic hydrocarbon group or aliphatic heterocyclic group, etc. These aromatic heterocyclic groups may have a substituent.
Examples of the monocyclic aromatic heterocyclic group include groups having a skeleton such as furan, pyrrole, imidazole, pyran, pyridine, pyrimidine, and pyrazine.
縮合多環芳香族複素環基としては、インドール、プリン、キノリン、イソキノリン、クロメン、フェノキサジン、キサンテン、アクリジン、フェナジン及びカルバゾール等の骨格を有する基が挙げられる。 Fused polycyclic aromatic heterocyclic groups include groups having skeletons such as indole, purine, quinoline, isoquinoline, chromene, phenoxazine, xanthene, acridine, phenazine, and carbazole.
R19における置換基(以下、「第3の置換基」ともいう)としては、上記第2の置換基と同様のものが挙げられる。 Examples of the substituent in R 19 (hereinafter also referred to as the "third substituent") include the same as those described above for the second substituent.
R19のアルキル基等が上記第3の置換基を有し、且つオニウム塩が低分子化合物である場合、R19の炭素原子数は第3の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。 When the alkyl group or the like of R 19 has the third substituent and the onium salt is a low molecular weight compound, the number of carbon atoms of R 19 is preferably 1 to 20, including the number of carbon atoms of the third substituent.
上記R19と、上記R2が結合するベンゼン環及び上記R3が結合するベンゼン環のいずれかと、が単結合で直接に、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、
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(-NRe-)、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。Re及びArについては上記第3の置換基のRe及びArと同様である。
R 19 and either the benzene ring to which R 2 is bonded or the benzene ring to which R 3 is bonded may form a ring structure together with the sulfur atom to which they are bonded, either directly via a single bond or via any one selected from the group consisting of an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom-containing group and a methylene group;
Examples of the "nitrogen atom-containing group" include divalent groups containing a nitrogen atom, such as an aminodiyl group (-NH-), an alkylaminodiyl group (-NR e -), an arylaminodiyl group (-NAr-), etc. R e and Ar are the same as R e and Ar of the third substituent.
R19としては、安定性の向上の点からアリール基が好ましい。 R 19 is preferably an aryl group from the viewpoint of improving stability.
上記R19と、上記R18が結合するベンゼン環及び上記R17が結合するベンゼン環のいずれかと、が単結合で直接に、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い。 The R 19 and either the benzene ring to which the R 18 is bonded or the benzene ring to which the R 17 is bonded may form a ring structure together with the sulfur atom to which they are bonded, either directly via a single bond or via any one selected from the group consisting of an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom-containing group and a methylene group.
上記R14、R17及びR18がメチレン基を有するとき該メチレン基の少なくとも1つが2価のヘテロ原子含有基で置換されていてもよい。ただし、-O-O-、-S-S-及び-O-S-等のヘテロ原子の連続した繋がりを有しないことが好ましい。該メチレン基の少なくとも1つが2価のヘテロ原子含有基で置換されていてもよいR14、R17及びR18としては、例えば、2-メトキシエトキシ基、2-エトキシエトキシ基、2-(2-メトキシエトキシ)エトキシ基、2-(2-エトキシエトキシ)エトキシ基、2-メトキシプロポキシ基及び3-メトキシプロポキシ基等のポリアルキレンオキシ基;2-メチルチオエチルチオ及び2-エチルチオエチルチオ基等のポリアルキレンチオ基;及び2-メチルチオエトキシ基及び2-エトキシエチルチオ基等のポリアルキレンオキシチオ基;等が挙げられる。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。 When R 14 , R 17 , and R 18 each contain a methylene group, at least one of the methylene groups may be substituted with a divalent heteroatom-containing group. However, it is preferable that there is no continuous linkage of heteroatoms such as -O-O-, -S-S-, and -O-S-. Examples of R 14 , R 17 , and R 18 in which at least one methylene group may be substituted with a divalent heteroatom-containing group include polyalkyleneoxy groups such as a 2-methoxyethoxy group, a 2-ethoxyethoxy group, a 2-(2-methoxyethoxy)ethoxy group, a 2-(2-ethoxyethoxy)ethoxy group, a 2-methoxypropoxy group, and a 3-methoxypropoxy group; polyalkylenethio groups such as a 2-methylthioethylthio group and a 2-ethylthioethylthio group; and polyalkyleneoxythio groups such as a 2-methylthioethoxy group and a 2-ethoxyethylthio group. However, some aspects of the present invention are not so limited.
上記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;が好ましく、これらは上記R19のそれぞれと同じ選択肢から選択されることが好ましい。
R15及びR16としての置換基(以下、「第4の置換基」ともいう)は、上記第2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く、
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。
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。
Preferably, R 15 and R 16 are each independently an optionally substituted linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 12 carbon atoms; an optionally substituted linear, branched or cyclic alkenyl group having 1 to 12 carbon atoms; an optionally substituted aryl group having 6 to 14 carbon atoms; or an optionally substituted heteroaryl group having 4 to 12 carbon atoms, and these are preferably selected from the same options as for R 19 .
Examples of the substituents as R 15 and R 16 (hereinafter also referred to as "fourth substituents") include the same as those listed above for the second substituent.
R 15 and R 16 may be bonded to each other directly via 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.
From the viewpoint of synthesis, it is preferred that R 15 and R 16 are the same.
L3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2~12のアルケニレン基;スルフィニル基、スルホニル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。 L3 is any one selected from the group consisting of a direct bond; a linear, branched, or cyclic alkylene group having 1 to 12 carbon atoms; an alkenylene group having 2 to 12 carbon atoms; a sulfinyl group, a sulfonyl group, and a carbonyl group.
R14、R18及びR19の中のいずれかの1つの水素は、上記一般式(1)中のSpとの結合に置き換えられる。 Any one hydrogen atom among R 14 , R 18 and R 19 is replaced by a bond to Sp in the above general formula (1).
Yは酸素原子又は硫黄原子である。 Y is an oxygen atom or a sulfur atom.
qは0~4の整数であり、fは0~3の整数であり、gは1~5の整数であり、jは0~2の整数であり、kは1~4の整数である。
ただし、上記R19と、上記R18が結合するベンゼン環及び上記R17が結合するベンゼン環のいずれかとが、上記硫黄原子と共に環構造を形成する場合は、上記一般式(11)においてqが0~3又はjが0~2であり、上記一般式(12)においてqが0~3又はjが0~1である。
上記一般式(11)及び(12)におけるベンゼン環の少なくとも1つは、ヘテロ原子を環中に有する6員環のヘテロ芳香環であってもよく、上記一般式(11)及び(12)におけるR14に結合するベンゼン環が上記ヘテロ芳香環のときkが0~4であってもよい。
上記一般式(11)及び(12)においてR14を2つ以上有するとき、R14のうち2つが互いに連結して環構造を形成していてもよい。
X-は上記一般式(1)のX-と同じ選択肢から選択される。
q is an integer of 0 to 4, f is an integer of 0 to 3, g is an integer of 1 to 5, j is an integer of 0 to 2, and k is an integer of 1 to 4.
However, when R 19 and either the benzene ring to which R 18 is bonded or the benzene ring to which R 17 is bonded together with the sulfur atom form a ring structure, in the general formula (11), q is 0 to 3 or j is 0 to 2, and in the general formula (12), q is 0 to 3 or j is 0 to 1.
At least one of the benzene rings in the general formulae (11) and (12) may be a 6-membered heteroaromatic ring having a heteroatom in the ring, and when the benzene ring bonded to R 14 in the general formulae (11) and (12) is the heteroaromatic ring, k may be 0 to 4.
When the general formulae (11) and (12) have two or more R 14 s , two of the R 14 s may be linked to each other to form a ring structure.
X 1 − is selected from the same options as X 1 − in the general formula (1) above.
本発明のいくつかの態様であるポリマーにおいてユニットAに含まれるオニウム塩構造は、下記に示すスルホニウムカチオンを有するものが例示できる。下記に示すスルホニウムカチオン中の波線は、上記式(1)中のSpと結合部位を示し、同一構造中に複数の波線を有する場合はいずれかが上記Spと結合するものとする。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。 In some embodiments of the polymer of the present invention, the onium salt structure contained in unit A can be exemplified by one having the sulfonium cation shown below. The wavy line in the sulfonium cation shown below indicates the bonding site with Sp in formula (1) above, and when there are multiple wavy lines in the same structure, any one of them is bonded to the above Sp. However, some embodiments of the present invention are not limited to this.
上記ユニットAのアニオンは、フォトレジストパターン形成においてコントラストを向上する点から親水性の高いものであることが好ましい。具体的には、アルキルサルフェートアニオン、アリールサルフェートアニオン、アルキルスルホネートアニオン、アリールスルホネートアニオン、アルキルカルボキシレートアニオン、アリールカルボキシレートアニオン等が挙げられる。これらアニオンは、ヒドロキシル基及びスルファニル基を少なくとも1つ有する。The anion of the above unit A is preferably highly hydrophilic in order to improve contrast during photoresist pattern formation. Specific examples include alkyl sulfate anions, aryl sulfate anions, alkyl sulfonate anions, aryl sulfonate anions, alkyl carboxylate anions, and aryl carboxylate anions. These anions contain at least one hydroxyl group and one sulfanyl group.
本発明の一つの態様であるポリマーは、上記ポリマー中に上記ユニットAを2種以上有してもよい。例えば、1つは光酸発生剤ユニットA(以下、「ユニットA1」ともいう)として、もう一方は光崩壊性塩基ユニットA(以下、「ユニットA2」ともいう)として使用することも好ましい。上記光崩壊性塩基ユニットA2のX-は、アルキルカルボキシレートアニオン、アリールカルボキシレートアニオンであることが好ましい。上記光崩壊性塩基ユニットA2は、上記光酸発生剤ユニットA1と組み合わせて使用することが好ましい。なお、上記ポリマーがユニットA2を有することでLWRが小さくなる効果を有するため、高い解像度が求められる場合に有効である。
また、上記ポリマー中に上記ユニットAを2種以上有する場合、M+X-部分が同じでR1やL等の置換基が異なるユニットを用いてもよい。
The polymer according to one embodiment of the present invention may contain two or more types of the unit A. For example, it is preferable to use one unit as a photoacid generator unit A (hereinafter also referred to as "unit A1") and the other as a photodegradable base unit A (hereinafter also referred to as "unit A2"). X- in the photodegradable base unit A2 is preferably an alkyl carboxylate anion or an aryl carboxylate anion. The photodegradable base unit A2 is preferably used in combination with the photoacid generator unit A1. Incidentally, the polymer containing unit A2 has the effect of reducing LWR, and is therefore effective when high resolution is required.
When the polymer contains two or more types of the unit A, units having the same M + X - moiety but different substituents such as R 1 and L may be used.
本発明のいくつかの態様であるポリマーに係るオニウム塩は、365nmのモル吸光係数が1.0×105cm2/mol未満であることが好ましく、1.0×104cm2/mol未満であることがより好ましい。
また、本発明のいくつかの態様であるポリマーに係るオニウム塩の(チオ)アセタール部位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であるポリマー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(11)又は(12)で表されるオニウム塩とすればよい。
The onium salts related to the polymers that are some embodiments of the present invention preferably have a molar absorption coefficient at 365 nm of less than 1.0×10 5 cm 2 /mol, more preferably less than 1.0×10 4 cm 2 /mol.
Furthermore, the ketone derivative in which the (thio)acetal moiety of the onium salt according to some embodiments of the present invention is deprotected preferably has a molar absorption coefficient at 365 nm of 1.0 × 10 5 cm 2 /mol or more, more preferably 1.0 × 10 6 cm 2 /mol or more.
The molar absorption coefficient at 365 nm of the ketone derivative is preferably 5 times or more, more preferably 10 times or more, and even more preferably 20 times or more, the molar absorption coefficient at 365 nm of the onium salt related to the polymer that is some embodiment of the present invention.
To achieve the above properties, an onium salt represented by the above formula (11) or (12) may be used.
(ユニットA用モノマーの合成方法)
本発明のひとつの態様であるポリマーに係るユニットAに含まれるスルホニウム塩構造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。
(Method for synthesizing monomer for unit A)
A method for synthesizing the sulfonium salt structure contained in unit A of the polymer, which is one embodiment of the present invention, will be described below, although the present invention is not limited thereto.
目的とするスルホニウム塩構造が(チオ)アセタール部位を含まない(メタ)アクリレートモノマーの場合、例えば、下記に示す合成方法が挙げられる。まず、R6b基を有するジアリールスルホキシドとヒドロキシル基を有するベンゼン(R6a基)とをブレンステッド酸を用いてフリーデル・クラフツ反応させ、ヒドロキシアリールジアリールスルホキシドを得る。次いで、塩基性触媒と(メタ)アクリル酸クロライドを用いて目的のスルホニウム塩を得る。この場合、上記R1、R6a及びR6bは、ここに例示した以外の置換基であっても上述したR1、R6a及びR6bの範囲であれば同様に得ることができる。 When the target sulfonium salt structure is a (meth)acrylate monomer that does not contain a (thio)acetal moiety, for example, the synthesis method shown below can be used. First, a diaryl sulfoxide having an R 6b group and a benzene having a hydroxyl group (R 6a group) are subjected to a Friedel-Crafts reaction using a Bronsted acid to obtain a hydroxyaryl diaryl sulfoxide. Next, the target sulfonium salt is obtained using a basic catalyst and (meth)acrylic acid chloride. In this case, even if the above R 1 , R 6a , and R 6b are substituents other than those exemplified here, they can be similarly obtained as long as they are within the above-mentioned ranges for R 1 , R 6a , and R 6b .
目的とするスルホニウム塩構造が(チオ)アセタール部位を含まないビニルもしくはイソプロぺニルモノマーの場合、例えば、下記に示す合成方法が挙げられる。まず、任意にR6b基を有するジアリールスルホキシドとビニル基もしくはイソプロぺニル基を有するグリニャール試薬(R6a基)を用いてR6b基を有するスルホキシド体と反応させてスルホニウム塩構造とした後、対応するアニオンを有する塩を用いて塩交換することにより目的のスルホニウム塩構造を得る。この場合、上記R1、R6a及びR6bは、ここに例示した以外の置換基であっても上述したR1、R6a及びR6bの範囲であれば同様に得ることができる。 When the desired sulfonium salt structure is a vinyl or isopropenyl monomer that does not contain a (thio)acetal moiety, for example, the synthesis method shown below can be used. First, a diaryl sulfoxide optionally having an R 6b group is reacted with a sulfoxide having an R 6b group using a Grignard reagent (R 6a group) having a vinyl or isopropenyl group to form a sulfonium salt structure, and then the desired sulfonium salt structure is obtained by salt exchange using a salt having a corresponding anion. In this case, even if the above R 1 , R 6a , and R 6b are substituents other than those exemplified here, they can be similarly obtained as long as they are within the above-mentioned ranges for R 1 , R 6a , and R 6b .
目的とするスルホニウム塩構造が(チオ)アセタール部位を含む場合、例えば、下記に示す合成方法が挙げられる。まず、任意のR17基及びR18基を有するジベンゾチオフェンと任意にR14基を有するベンゾイルクロリド(下記式においてi=1である)とをルイス酸を用いてフリーデル・クラフツ反応させ、ベンゾフェノン誘導体を得る。次いで、スルフィドを酸化してスルホキシドとした後にヒドロキシル基を有するベンゼンとブレンステッド酸をフリーデル・クラフツ反応によりスルホニウムとし、酸触媒を用いてアルコール(R15OH)を用いてカルボニル基をアセタール化する。次いで、塩基性触媒と(メタ)アクリル酸クロライドを用いて目的のするオニニウム塩を得る。この場合、上記R14、R15、R17及びR18は、ここに例示した以外の置換基であっても上述したR14、R15、R17及びR18の範囲であれば同様に得ることができる。 When the target sulfonium salt structure contains a (thio)acetal moiety, for example, the synthesis method shown below can be used. First, a dibenzothiophene having optional R 17 and R 18 groups and a benzoyl chloride (i = 1 in the following formula) having optional R 14 groups are subjected to a Friedel-Crafts reaction using a Lewis acid to obtain a benzophenone derivative. Next, the sulfide is oxidized to a sulfoxide, and then a benzene having a hydroxyl group is subjected to a Friedel-Crafts reaction with a Brønsted acid to obtain a sulfonium, and the carbonyl group is acetalized using an alcohol (R 15 OH) using an acid catalyst. Next, the target oninium salt is obtained using a basic catalyst and (meth)acrylic acid chloride. In this case, even if the above R 14 , R 15 , R 17 , and R 18 are substituents other than those exemplified here, they can be obtained in the same manner as long as they are within the above-mentioned ranges of R 14 , R 15 , R 17 , and R 18 .
目的とするスルホニウム塩構造が(チオ)アセタール部位を含む場合、例えば、下記に示す合成方法が挙げられる。まず、任意のR17基及びR18基を有するジベンゾチオフェンと任意にR14基を有するベンゾイルクロリド(下記式においてi=1である)とをルイス酸を用いてフリーデル・クラフツ反応させ、ベンゾフェノン誘導体を得る。次いで、スルフィドを酸化してスルホキシドとした後にヒドロキシル基を有するベンゼンとブレンステッド酸をフリーデル・クラフツ反応によりスルホニウムとした後に酸触媒を用いてアルコール(R15OH)を用いてカルボニル基をアセタール化する。次いで、グリニャール試薬を用いてスルホニウム塩構造とした後、対応するアニオンを有する塩を用いて塩交換することにより目的のスルホニウム塩構造を得る。 When the desired sulfonium salt structure contains a (thio)acetal moiety, for example, the following synthesis method can be used. First, a dibenzothiophene having optional R17 and R18 groups and a benzoyl chloride (i = 1 in the following formula) having optional R14 groups are subjected to a Friedel-Crafts reaction using a Lewis acid to obtain a benzophenone derivative. Next, the sulfide is oxidized to form a sulfoxide, and then a hydroxyl group-containing benzene and a Brønsted acid are subjected to a Friedel-Crafts reaction to form a sulfonium, after which the carbonyl group is acetalized using an alcohol ( R15OH ) using an acid catalyst. Next, a sulfonium salt structure is formed using a Grignard reagent, and then salt exchange is performed with a salt having the corresponding anion to obtain the desired sulfonium salt structure.
(ユニットB)
上記ユニットBは、酸触媒反応により2分子間で結合する構造を有していれば特に制限はないが、例えば、上記一般式(I)又は(II)で示される化合物が該化合物のいずれかの位置で上記式(1)のSp基と結合したユニットが好ましい。
下記一般式(I)又は(II)で示される化合物の少なくともいずれかが、該化合物のいずれかの位置で下記式(2)の*部分に結合したものをユニットBとしてポリマーに含む。上記ポリマーが上記ユニットBを含有することで、粒子線又は電磁波に対する感度を向上させることが可能となる。
(Unit B)
The unit B is not particularly limited as long as it has a structure that allows two molecules to bond together by an acid-catalyzed reaction. For example, a unit in which a compound represented by general formula (I) or (II) is bonded to the Sp group of formula (1) at any position of the compound is preferred.
At least one of the compounds represented by the following general formula (I) or (II) is bonded at any position of the compound to the moiety * in the following formula (2) and contained in the polymer as unit B. When the polymer contains unit B, it becomes possible to improve sensitivity to particle beams or electromagnetic waves.
上記式(2)中、R1、L及びSpは、上記一般式(1)と同様である。 In the above formula (2), R 1 , L and Sp are the same as those in the above general formula (1).
上記一般式(I)中、R2及びR3は、それぞれ独立に、水素原子;電子供与性基;及び電子吸引性基;からなる群より選択されるいずれかである。R2及びR3のうち少なくとも一つは上記電子供与性基であると、酸反応性が向上するため好ましい。
Eは、直接結合;酸素原子;硫黄原子;及びメチレン基;からなる群より選択されるいずれかであることが好ましい。
In the general formula (I), R2 and R3 are each independently any one selected from the group consisting of a hydrogen atom, an electron-donating group, and an electron-withdrawing group. It is preferable that at least one of R2 and R3 is an electron-donating group, as this improves acid reactivity.
E is preferably any one selected from the group consisting of a direct bond; an oxygen atom; a sulfur atom; and a methylene group.
n1は、0又は1の整数である。n4及びn5は、それぞれ1~2の整数である。n4+n5は2~4である。
n4が1のときn2は0~4の整数である。n4が2のときn2は0~6の整数である。
n5が1のときn3は0~4の整数である。n5が2のときn3は0~6の整数である。
n2が2以上でR2が電子供与性基又は電子吸引性基であるとき、2つのR2が、単結合で直接に、又は、酸素原子、硫黄原子、2価の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、互いに環構造を形成してもよい。
n3が2以上でR3が電子供与性基又は電子吸引性基であるとき、2つのR3が、単結合で直接に、又は、酸素原子、硫黄原子、2価の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、互いに環構造を形成してもよい。
上記式(I)において環構造を形成するための2価の窒素原子含有基は、上記式(a1)における2価の窒素原子含有基と同様のものが挙げられる。
n1 is an integer of 0 or 1. n4 and n5 are each an integer of 1 to 2. n4 + n5 is an integer of 2 to 4.
When n4 is 1, n2 is an integer of 0 to 4. When n4 is 2, n2 is an integer of 0 to 6.
When n5 is 1, n3 is an integer of 0 to 4. When n5 is 2, n3 is an integer of 0 to 6.
When n2 is 2 or greater and R2 is an electron-donating group or an electron-withdrawing group, two R2s may form a ring structure together directly by a single bond or via any one selected from the group consisting of an oxygen atom, a sulfur atom, a divalent nitrogen-containing group, and a methylene group.
When n3 is 2 or more and R3 is an electron-donating group or an electron-withdrawing group, two R3s may form a ring structure together directly by a single bond or via any one selected from the group consisting of an oxygen atom, a sulfur atom, a divalent nitrogen-containing group, and a methylene group.
In the above formula (I), examples of the divalent nitrogen atom-containing group for forming a ring structure include the same as the divalent nitrogen atom-containing group in the above formula (a1).
上記一般式(II)中、R4は、それぞれ独立に、水素原子;電子供与性基;及び電子吸引性基;からなる群より選択されるいずれかである。R4のうち少なくとも一つは上記電子供与性基とすることで酸反応性が向上するため好ましい。
R5は、水素原子;置換基を有してもよいアルキル基;及び置換基を有してもよいアルケニル基;からなる群より選択されるいずれかであり、上記R5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。
また、R5は該R5を有するヒドロキシメチレン基が結合したベンゼン環と共に環構造を形成してもよい。
In the general formula (II), each R4 is independently any one selected from the group consisting of a hydrogen atom, an electron-donating group, and an electron-withdrawing group. At least one of R4 is preferably an electron-donating group, since this improves acid reactivity.
R5 is any one selected from the group consisting of a hydrogen atom; an alkyl group which may have a substituent; and an alkenyl group which may have a substituent; and at least one methylene group in R5 may be substituted with a divalent heteroatom-containing group.
Furthermore, R5 may form a ring structure together with the benzene ring to which the hydroxymethylene group having R5 is bonded.
R5のアルキル基としては炭素数1~12の直鎖、分岐又は環状のアルキル基が挙げられる。具体的にはR6bと同様のアルキル基を上げることができる。
R5が有する置換基としては、上記Spが有する上記第1の置換基と同様のものが挙げられる。
The alkyl group for R5 may be a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 12 carbon atoms. Specific examples include the same alkyl groups as those for R6b .
Examples of the substituent that R 5 has include the same as the first substituent that Sp has.
n6は0~7の整数であり、
n7は1又は2である。n7が1のときn6は0~5の整数である。n7が2のときn6は0~7の整数である。
n6 is an integer from 0 to 7;
n7 is 1 or 2. When n7 is 1, n6 is an integer of 0 to 5. When n7 is 2, n6 is an integer of 0 to 7.
n6が2以上でR4が電子供与性基又は電子吸引性基であるとき、2つのR4が、単結合で直接に、又は、酸素原子、硫黄原子、2価の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、互いに環構造を形成してもよい。
上記式(II)において環構造を形成するための2価の窒素原子含有基は、上記式(a1)における2価の窒素原子含有基と同様のものが挙げられる。
When n6 is 2 or more and R4 is an electron-donating group or an electron-withdrawing group, two R4s may form a ring structure together directly by a single bond or via any one selected from the group consisting of an oxygen atom, a sulfur atom, a divalent nitrogen-containing group, and a methylene group.
In the formula (II), examples of the divalent nitrogen atom-containing group for forming a ring structure include the same as the divalent nitrogen atom-containing group in the formula (a1).
R2、R3及びR4の電子供与性基としては、アルキル基(-R13)、該アルキル基(-R13)の炭素-炭素一重結合の少なくとも1つが炭素-炭素二重結合に置換されたアルケニル基;、並びに、水酸基が結合するメチン炭素が結合した芳香環の位置に対してオルト位又はパラ位に結合するアルコキシ基(-OR13)及びアルキルチオ基(-SR13);等が挙げられる。 Examples of the electron-donating groups R2 , R3 , and R4 include alkyl groups ( -R13 ), alkenyl groups in which at least one carbon-carbon single bond of the alkyl group ( -R13 ) is replaced with a carbon-carbon double bond, and alkoxy groups ( -OR13 ) and alkylthio groups ( -SR13 ) bonded at the ortho or para position relative to the position of the aromatic ring to which the methine carbon atom to which the hydroxyl group is bonded is bonded.
上記R13は、炭素数1以上のアルキル基であることが好ましい。炭素数1以上のアルキル基の具体例としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、n-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-オクチル基及びn-デシル基等の直鎖状アルキル基;イソプロピル基、イソブチル基、tert-ブチル基、イソペンチル基、tert-ペンチル基、2-エチルエキシル基等の分岐状アルキル基;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、アダマンタン-1-イル基、アダマンタン-2-イル基、ノルボルナン-1-イル基及びノルボルナン-2-イル基等の脂環式アルキル基;これらの水素の1つがトリメチルシリル基、トリエチルシリル基及びジメチルエチルシリル基等のトリアルキルシリル基で置換されたシリル基置換アルキル基;上記アルキル基において、上記化合物(I)又は(II)が有する芳香環に直接結合していない炭素原子が持つ水素原子の少なくとも1つがシアノ基又はフルオロ基等で置換されたアルキル基;等が好ましく挙げられる。上記R13は炭素数が4以下であることが好ましい。 R 13 is preferably an alkyl group having 1 or more carbon atoms. Specific examples of the alkyl group having 1 or more carbon atoms include linear alkyl groups such as methyl, ethyl, n-propyl, n-butyl, n-pentyl, n-hexyl, n-octyl, and n-decyl groups; branched alkyl groups such as isopropyl, isobutyl, tert-butyl, isopentyl, tert-pentyl, and 2-ethylhexyl groups; cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, adamantan-1-yl, and adamantane-2-yl groups; Preferred examples of R 13 include alicyclic alkyl groups such as norbornan-1-yl, norbornan-2-yl, and the like; silyl-substituted alkyl groups in which one of the hydrogen atoms in these groups is substituted with a trialkylsilyl group such as a trimethylsilyl group, a triethylsilyl group, and a dimethylethylsilyl group; and alkyl groups in which at least one hydrogen atom on a carbon atom that is not directly bonded to the aromatic ring in compound (I) or (II) is substituted with a cyano group, a fluoro group, or the like. Preferably, R 13 has 4 or less carbon atoms.
R2、R3及びR4の電子吸引性基としては、-C(=O)R13a(R13aは置換基を有していてもよい直鎖、分岐又は環状の炭素数1~12のアルキル基である。);-C(=O)R13b(R13bは置換基を有していてもよい炭素数6~14のアリール基である。);-C(=O)OR13a;-SO2R13a;-SO2R13b;ニトロ基;ニトロソ基、トリフルオロメチル基、水酸基に対してメタ位に置換された-OR13a;水酸基に対してメタ位に置換された-OR13b;水酸基に対してメタ位に置換された-SR13a;水酸基に対してメタ位に置換された-SR13b;及び上記-C(=O)R13a、-C(=O)OR13a、-SO2R13a及び-SR13a中の炭素-炭素一重結合の少なくとも1つが炭素-炭素二重結合に置換された基又は炭素-炭素三重結合に置換された基;等が挙げられる。
R13aとR13bが有してもよい置換基としては、上記Spが有する上記第1の置換基と同様のものが挙げられる。
Examples of the electron-withdrawing group for R 2 , R 3 and R 4 include —C(═O)R 13a (R 13a is a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent); —C(═O)R 13b (R 13b is an aryl group having 6 to 14 carbon atoms which may have a substituent); —C(═O)OR 13a ; —SO 2 R 13a ; —SO 2 R 13b ; a nitro group; a nitroso group, a trifluoromethyl group, —OR 13a substituted at the meta position relative to a hydroxyl group; —OR 13b substituted at the meta position relative to a hydroxyl group; —SR 13a substituted at the meta position relative to a hydroxyl group; —SR 13b substituted at the meta position relative to a hydroxyl group; and the above-mentioned —C(═O)R 13a and —C(═O)OR 13a , a group in which at least one of the carbon-carbon single bonds in —SO 2 R 13a and —SR 13a is replaced with a carbon-carbon double bond or a group in which at least one of the carbon-carbon single bonds is replaced with a carbon-carbon triple bond; and the like.
Examples of the substituent that R 13a and R 13b may have include the same as the first substituent that Sp has.
上記一般式(I)又は(II)で示される化合物として、例えば具体的に下記に示されるものが挙げられる。 Specific examples of compounds represented by the above general formula (I) or (II) include those shown below.
本発明のポリマーの一つの態様であるポリマーは、上記一般式(I)又は(II)で表される化合物のいずれかが、該化合物のいずれかの位置で上記式(2)の*部分に結合したユニットBとしてポリマーに含まれた態様である。その場合、上記式(2)の*部分に結合する位置は、R2、R3及びR4のいずれかが好ましい。例えば、上記一般式(I)で表される化合物の場合、R2中の1つのHに代えて、上記式(2)の*部分に結合する結合手を有することが好ましい。 One embodiment of the polymer of the present invention is a polymer in which any of the compounds represented by the general formula (I) or (II) is contained in the polymer as unit B, which is bonded to the * moiety in formula (2) at any position of the compound. In this case, the position bonding to the * moiety in formula (2) is preferably any of R2 , R3 , and R4 . For example, in the case of a compound represented by general formula (I), it is preferable that one H in R2 is replaced with a bond bonding to the * moiety in formula (2).
上記ユニットBとして好ましくは、上記式(2)においてR1が水素原子又は直鎖のアルキル基であり、Lカルボニルオキシ基、カルボニルアミノ基又はフェニレンジイル基であるものが挙げられる。
また、上記ユニットBとして、Lがカルボニルオキシ基又はカルボニルアミノ基であり、Spが直接結合であり、R1がメチル基であり、且つ、該メチル基が上記第1の置換基のうち、炭素数1~4アルキル基、ハロゲン原子及びアリール基の少なくともいずれか1つ以上を有するユニットはLWRの観点から好ましい。上記第1の置換基を有するR1として特に好ましいのは、エチル基、イソプロピル基、ブチル基、ハロゲン化メチル基(フルオロメチル基、クロロメチル基、ブロモメチル基、ヨードメチル基等)及びベンジル基等が挙げられる。
本発明の一つの態様であるポリマーは、上記ポリマー中に上記ユニットBを2種以上有してもよい。
As the unit B, preferred examples include those in which R 1 in the above formula (2) is a hydrogen atom or a linear alkyl group, and L is a carbonyloxy group, a carbonylamino group, or a phenylenediyl group.
Furthermore, as the unit B, a unit in which L is a carbonyloxy group or a carbonylamino group, Sp is a direct bond, and R 1 is a methyl group, and the methyl group has at least one of an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a halogen atom, and an aryl group among the first substituents, is preferred from the viewpoint of LWR. Particularly preferred examples of R 1 having the first substituent include an ethyl group, an isopropyl group, a butyl group, a halogenated methyl group (e.g., a fluoromethyl group, a chloromethyl group, a bromomethyl group, an iodomethyl group), and a benzyl group.
The polymer according to one embodiment of the present invention may have two or more types of the unit B in the polymer.
(ユニットC)
上記ユニットCは、炭素原子と炭素原子との多重結合及び炭素原子とヘテロ原子との多重結合からなる群より選択される少なくとも1つの多重結合を含有するラジカル発生構造を有するユニットであり、ポリマーの少なくとも一部に粒子線又は電磁波で照射することで第2ラジカルを発生させるものであれば特に制限はない。
粒子線又は電磁波等を照射することにより上記ユニットAと上記ユニットCとの間で分子内架橋反応が起こり得る。
上記ユニットCにおける多重結合は、粒子線又は電磁波の影響でラジカルカチオンを発生し、該ラジカルカチオンが第2ラジカルとカチオンとに分解すれば特に制限はないが、ベンゼン系芳香族内に含まれるものでなく、且つ、下記に示される結合の少なくともいずれかであることが好ましい。ベンゼン系芳香族とは、ベンゼンだけでなく、ナフタレン及びアズレン等のベンゼン骨格を有する芳香族も含まれる。「ベンゼン系芳香族内に含まれる多重結合でない」とは、これら芳香族が有する多重結合でないことをいう。
(Unit C)
The unit C is a unit having a radical-generating structure containing at least one multiple bond selected from the group consisting of a multiple bond between carbon atoms and a multiple bond between a carbon atom and a heteroatom, and is not particularly limited as long as it generates a second radical when at least a part of the polymer is irradiated with a particle beam or electromagnetic wave.
An intramolecular crosslinking reaction can occur between the unit A and the unit C by irradiation with particle beams, electromagnetic waves, or the like.
The multiple bond in the unit C is not particularly limited as long as it generates a radical cation under the influence of particle beams or electromagnetic waves and the radical cation decomposes into a second radical and a cation, but it is preferably not one contained in a benzene-based aromatic and at least one of the bonds shown below. Benzene-based aromatics include not only benzene but also aromatics having a benzene skeleton such as naphthalene and azulene. "Not a multiple bond contained in a benzene-based aromatic" means that it is not a multiple bond contained in these aromatics.
上記多重結合を含有するラジカル発生構造としては、具体的には、アルキルフェノン骨格、アシルオキシム骨格及びベンジルケタールからなる群より選択されるいずれかを有するユニットが挙げられる。これら骨格を有すれば、任意の置換基を有してもよく、アルキルフェノン骨格を有するユニットとしてはα-アミノアセトフェノン骨格等も包含される。より具体的には、下記一般式(4)の少なくともいずれかで示されるものが好ましく挙げられる。 Specific examples of the radical-generating structure containing the multiple bond include units having any one selected from the group consisting of an alkylphenone skeleton, an acyloxime skeleton, and a benzil ketal. These skeletons may have any substituent, and examples of units having an alkylphenone skeleton include an α-aminoacetophenone skeleton. More specifically, preferred examples include those represented by at least one of the following general formulas (4):
上記一般式(4)中、R1、L及びSpは上記一般式(1)のL及びSpと同様のものが挙げられる。
R7は、それぞれ独立に、水素原子;ヒドロキシ基;-Ra(Raは置換基を有していてもよい直鎖、分岐又は環状の炭素数1~12のアルキル基である。);-ORa;及び該Ra中の炭素-炭素一重結合の少なくとも1つが炭素-炭素二重結合に置換された基;及び-Rb(Rbは置換基を有していてもよい炭素数6~14のアリール基である。);からなる群より選択されるいずれかである。2つ以上のR3は、単結合で直接に、又は、酸素原子、硫黄原子、2価の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、環構造を形成してもよい。
Raとしては、R13aのアルキル基と同様のものが挙げられる。Rbとしては、R13bのアリール基と同様のものが挙げられる。
In the general formula (4), R 1 , L and Sp are the same as L and Sp in the general formula (1).
Each R 7 is independently any one selected from the group consisting of a hydrogen atom, a hydroxy group, -R a (R a is a linear, branched, or cyclic alkyl group of 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent), -OR a , and a group in which at least one carbon-carbon single bond in R a is replaced with a carbon-carbon double bond, and -R b (R b is an aryl group of 6 to 14 carbon atoms which may have a substituent). Two or more R 3 may form a ring structure directly via a single bond or via any one selected from the group consisting of an oxygen atom, a sulfur atom, a divalent nitrogen atom-containing group, and a methylene group.
Examples of R a include the same alkyl groups as those of R 13 a , and examples of R b include the same aryl groups as those of R 13 b .
RaとRbが有してもよい置換基としては、上記Spが有する置換基と同様のものが挙げられる。
ただし、上記式(4)においてR7の3つが水素原子でないのが好ましい。また、上記式(4)においては、3つのR7のうち少なくとも1つがOHであることが好ましい。上記ユニットCとしてOHを有することで、ユニットBとユニットCとの間での架橋反応も起こり得る。
Examples of the substituents that R a and R b may have include the same as those that Sp may have.
However, in the above formula (4), it is preferable that three of R7 are not hydrogen atoms. Also, in the above formula (4), it is preferable that at least one of the three R7 is OH. By having OH as the above unit C, a crosslinking reaction can also occur between unit B and unit C.
R8は、-Ra;-Rb;-ORa;-SRa;-ORb;-SRb;-OC(=O)Ra;-OC(=O)Rb;-C(=O)ORa;-C(=O)ORb;-OC(=O)ORa;-OC(=O)ORb;-NHC(=O)Ra;-NRaC(=O)Ra;-NHC(=O)Rb;-NRbC(=O)Rb;-NRaC(=O)Rb;-NRbC(=O)Ra;-N(Ra)2;-N(Rb)2;-N(Ra)(Rb);-SO3Ra;-SO3Rb;-SO2Ra;-SO2Rb;該-Ra中の炭素-炭素一重結合の少なくとも1つが炭素-炭素二重結合に置換された基;及びニトロ基;からなる群より選択されるいずれかである。
上記式(4)においてm1が2以上のとき、2つのR8は単結合で直接に、又は、酸素原子、硫黄原子、2価の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、環構造を形成してもよい。
R 8 is -R a ;-R b ;-OR a ;-SR a ;-OR b ;-SR b ;-OC(=O)R a ;-OC(=O)R b ;-C(=O)OR a ;-C(=O)OR b ;-OC(=O)OR a ;-OC(=O)OR b ;-NHC(=O)R a ;-NR a C(=O)R a ;-NHC(=O)R b ;-NR b C(=O)R b ;-NR a C(=O)R b ;-NR b C(=O)R a ;-N(R a ) 2 ;-N(R b ) 2 ;-N(R a )(R b a group in which at least one carbon - carbon single bond in -R a is replaced with a carbon-carbon double bond; and a nitro group .
In the above formula (4), when m1 is 2 or more, two R8s may form a ring structure directly by a single bond or via any one selected from the group consisting of an oxygen atom, a sulfur atom, a divalent nitrogen atom-containing group, and a methylene group.
m2は1~3の整数であり、m2が1のときm1は0~4の整数であり、m2が2のときm1は0~6の整数であり、m2が3のときm1は0~8の整数である。 m2 is an integer of 1 to 3; when m2 is 1, m1 is an integer of 0 to 4; when m2 is 2, m1 is an integer of 0 to 6; and when m2 is 3, m1 is an integer of 0 to 8.
上記ユニットCとして好ましくは、上記式(4)においてR1が水素原子又は直鎖のアルキル基であり、Lはカルボニルオキシ基、カルボニルアミノ基又はフェニレンジイル基であるものが挙げられる。
また、ユニットCとして、Lがカルボニルオキシ基又はカルボニルアミノ基であり、Spが直接結合であり、R1がメチル基であり、且つ、該メチル基が上記第1の置換基のうち、炭素数1~4アルキル基、ハロゲン原子及びアリール基の少なくともいずれか1つ以上を有するユニットはLWRの観点から好ましい。上記第1の置換基を有するR1として特に好ましいのは、エチル基、イソプロピル基、ブチル基、ハロゲン化メチル基(フルオロメチル基、クロロメチル基、ブロモメチル基、ヨードメチル基等)及びベンジル基等が挙げられる。
本発明の一つの態様であるポリマーは、上記ポリマー中に上記ユニットCを2種以上有してもよい。
As the unit C, those in which R 1 in the above formula (4) is a hydrogen atom or a linear alkyl group, and L is a carbonyloxy group, a carbonylamino group, or a phenylenediyl group are preferred.
Furthermore, as the unit C, a unit in which L is a carbonyloxy group or a carbonylamino group, Sp is a direct bond, and R 1 is a methyl group, and the methyl group has at least one of an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a halogen atom, and an aryl group among the above-mentioned first substituents, is preferred from the viewpoint of LWR. Particularly preferred examples of R 1 having the above-mentioned first substituent include an ethyl group, an isopropyl group, a butyl group, a halogenated methyl group (such as a fluoromethyl group, a chloromethyl group, a bromomethyl group, or an iodomethyl group), and a benzyl group.
The polymer according to one embodiment of the present invention may have two or more types of the unit C in the polymer.
(ユニットD)
本発明の一つの態様におけるポリマーは、上記ユニットA~Cの他に、アリールオキシ基を有するユニット(以下、「ユニットD」ともいう)をさらに含有することも好ましい。上記ユニットDとしては、フェノール構造が該構造のいずれかの位置で上記式(2)の*部分に結合したユニットが好ましい。
ユニットDは、上記ユニットAが発生した酸の発生効率を向上させることができれば特に制限はないが、例えば具体的には、下記に示されるユニットが挙げられる。
(Unit D)
In one embodiment of the present invention, the polymer preferably further contains a unit having an aryloxy group (hereinafter also referred to as "unit D") in addition to the above units A to C. As the unit D, a unit in which a phenol structure is bonded to the * moiety in the above formula (2) at any position of the phenol structure is preferred.
There are no particular limitations on the unit D as long as it can improve the efficiency of generating the acid generated by the unit A. Specific examples include the units shown below.
上記一般式中、R11の各々は、独立して、水素原子及びアルキル基からなる群より選択されるいずれかであることが好ましい。R11としてのアルキル基は置換基を有していてもよい。
上記アルキル基としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基、n-イソプロピル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ブチル基、ペンチル基等の炭素数1~5の直鎖状又は分岐状のアルキル基が挙げられる。
上記アルキル基が有しても良い置換基としては、ヒドロキシ基、スルホニルオキシ基、アルキルカルボニルオキシ基、アルキルオキシカルボニル基、シアノ基、メトキシ基、エトキシ基等が挙げられる。
R11が有してもよい置換基としては、上記Spが有する上記第1の置換基と同様のものが挙げられる。
上記式において、2つ以上のR11が水素原子でないとき、該R11が水素原子でない2つのR11は単結合で直接に、又は、酸素原子、硫黄原子、2価の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、環構造を形成してもよい。
n8は4である。
In the above general formula, each R 11 is preferably independently any one selected from the group consisting of a hydrogen atom and an alkyl group, and the alkyl group represented by R 11 may have a substituent.
Examples of the alkyl group include linear or branched alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms, such as methyl, ethyl, isopropyl, n-isopropyl, sec-butyl, tert-butyl, n-butyl, and pentyl groups.
Examples of the substituent that the alkyl group may have include a hydroxy group, a sulfonyloxy group, an alkylcarbonyloxy group, an alkyloxycarbonyl group, a cyano group, a methoxy group, and an ethoxy group.
Examples of the substituent that R 11 may have include the same as the first substituent that Sp may have.
In the above formula, when two or more R 11s are not hydrogen atoms, the two R 11s that are not hydrogen atoms may form a ring structure directly via a single bond or via any one selected from the group consisting of an oxygen atom, a sulfur atom, a divalent nitrogen atom-containing group, and a methylene group.
n8 is 4.
ユニットDとして具体的には、4-ヒドロキシフェニル(メタ)アクリレート等のモノマーから構成されるものが挙げられる。
上記ポリマーが上記ユニットDを含有することで、酸の発生効率を向上させることが可能となる。
Specific examples of unit D include those composed of a monomer such as 4-hydroxyphenyl (meth)acrylate.
When the polymer contains the unit D, it becomes possible to improve the efficiency of acid generation.
上記ユニットDとして好ましくは、上記式(2)においてR1が水素原子又は直鎖のアルキル基であり、Lはカルボニルオキシ基又はフェニレンジイル基であるものが挙げられる。
また、ユニットDとして、Lがカルボニルオキシ基又はカルボニルアミノ基であり、Spが直接結合であり、R1がメチル基であり、且つ、該メチル基が上記第1の置換基のうち、炭素数1~4アルキル基、ハロゲン原子及びアリール基の少なくともいずれか1つ以上を有するユニットはLWRの観点から好ましい。上記第1の置換基を有するR1として特に好ましいのは、エチル基、イソプロピル基、ブチル基、ハロゲン化メチル基(フルオロメチル基、クロロメチル基、ブロモメチル基、ヨードメチル基等)及びベンジル基等が挙げられる。
本発明の一つの態様であるポリマーは、上記ポリマー中に上記ユニットDを2種以上有してもよい。
As the unit D, there is preferably mentioned one in which in the above formula (2), R 1 is a hydrogen atom or a linear alkyl group, and L is a carbonyloxy group or a phenylenediyl group.
Furthermore, as the unit D, a unit in which L is a carbonyloxy group or a carbonylamino group, Sp is a direct bond, and R 1 is a methyl group, and the methyl group has at least one of an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a halogen atom, and an aryl group among the above-mentioned first substituents, is preferred from the viewpoint of LWR. Particularly preferred examples of R 1 having the above-mentioned first substituent include an ethyl group, an isopropyl group, a butyl group, a halogenated methyl group (e.g., a fluoromethyl group, a chloromethyl group, a bromomethyl group, an iodomethyl group), and a benzyl group.
The polymer according to one embodiment of the present invention may have two or more types of the unit D in the polymer.
(ユニットE)
本発明の一つの態様におけるポリマーは、上記ユニットA~Dの他に、Sn、Sb、Ge、Bi及びTeからなる群より選択される金属原子を有する有機金属化合物含有ユニットE(以下、「ユニットE」ともいう)をさらに含有することも好ましい。
上記ユニットEに含有される金属原子は、EUV又は電子線に対して高い吸収を有するものであれば特に限定はされず、上記金属原子以外に周期表第10~16属の原子であってもよい。
上記ユニットEとしては、アルキル及びアリールスズ、アルキル及びアリールアンチモニー、アルキル及びアリールゲルマン、又はアルキル及びアリールビスムチン構造が該構造のいずれかの位置で上記式(2)の*部分に結合したユニットであることが好ましい。
ユニットEは、EUV照射による2次電子発生効率が高く上記ユニットA及びユニットBの分解効率を上げることが出来る。ユニットEとしては、EUV吸収の高い上記金属原子を含んでいれば特に制限はないが、例えば具体的には下記に示されるユニットが挙げられる。
(Unit E)
In one embodiment of the present invention, the polymer preferably further contains, in addition to the above units A to D, an organometallic compound-containing unit E (hereinafter also referred to as "unit E") having a metal atom selected from the group consisting of Sn, Sb, Ge, Bi, and Te.
The metal atom contained in the unit E is not particularly limited as long as it has high absorption for EUV or electron beams, and may be an atom of Groups 10 to 16 of the periodic table in addition to the above metal atoms.
The unit E is preferably a unit in which an alkyl and aryl tin, alkyl and aryl antimony, alkyl and aryl germane, or alkyl and aryl bismuthine structure is bonded to the * portion of formula (2) at any position of the structure.
Unit E has a high efficiency of generating secondary electrons due to EUV irradiation, and can increase the decomposition efficiency of the above-mentioned units A and B. There are no particular limitations on unit E as long as it contains the above-mentioned metal atom having high EUV absorption, and specific examples include the units shown below.
上記一般式中、R12aの各々は、独立して、水素原子及びアルキル基からなる群より選択されるいずれかであることが好ましい。R12aとしてのアルキル基は置換基を有していてもよい。
上記アルキル基としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基、n-イソプロピル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ブチル基、ペンチル基等の炭素数1~5の直鎖状又は分岐状のアルキル基が挙げられる。
上記アルキル基が有しても良い置換基としては、ヒドロキシ基、スルホニルオキシ基、アルキルカルボニルオキシ基、アルキルオキシカルボニル基、シアノ基、メトキシ基、エトキシ基等が挙げられる。
上記式において、2つ以上のR12aが水素原子でないとき、該R12aが水素原子でない2つのR12aは単結合で直接に、又は、酸素原子、硫黄原子、2価の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、環構造を形成してもよい。
上記式において、2つのR12bは単結合で直接に、又は、酸素原子、硫黄原子、2価の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、環構造を形成してもよい。
n9は0~4の整数である。
In the above general formula, each R 12a is preferably independently any one selected from the group consisting of a hydrogen atom and an alkyl group, and the alkyl group represented by R 12a may have a substituent.
Examples of the alkyl group include linear or branched alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms, such as methyl, ethyl, isopropyl, n-isopropyl, sec-butyl, tert-butyl, n-butyl, and pentyl groups.
Examples of the substituent that the alkyl group may have include a hydroxy group, a sulfonyloxy group, an alkylcarbonyloxy group, an alkyloxycarbonyl group, a cyano group, a methoxy group, and an ethoxy group.
In the above formula, when two or more R 12a are not hydrogen atoms, the two R 12a that are not hydrogen atoms may form a ring structure directly by a single bond or via any one selected from the group consisting of an oxygen atom, a sulfur atom, a divalent nitrogen atom-containing group, and a methylene group.
In the above formula, two R 12b may form a ring structure directly by a single bond or via any one selected from the group consisting of an oxygen atom, a sulfur atom, a divalent nitrogen atom-containing group and a methylene group.
n9 is an integer from 0 to 4.
上記一般式中、R12bは、置換基を有していてもよい直鎖、分岐又は環状の炭素数1~6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数1~6のアルケニル基;置換基を有していてもよい炭素数6~14のアリール基;置換基を有していてもよい炭素数4~12のヘテロアリール基;及び直接結合;からなる群より選択されるいずれかである。
R12bの直鎖、分岐又は環状のアルキル基としては、上記R2bのアルキル基と同様のものが挙げられる。
R12bの直鎖、分岐又は環状のアルケニル基としては、上記R2bのアルケニル基と同様のものが挙げられる。
In the above general formula, R 12b is any one selected from the group consisting of an optionally substituted linear, branched, or cyclic alkyl group having 1 to 6 carbon atoms; an optionally substituted linear, branched, or cyclic alkenyl group having 1 to 6 carbon atoms; an optionally substituted aryl group having 6 to 14 carbon atoms; an optionally substituted heteroaryl group having 4 to 12 carbon atoms; and a direct bond.
Examples of the linear, branched or cyclic alkyl group of R 12b include the same alkyl groups as those of R 2b above.
Examples of the linear, branched or cyclic alkenyl group of R 12b include the same alkenyl groups as those of R 2b above.
R12bの炭素数6~14のアリール基としては、上記R2bのアリール基と同様のものが挙げられる。R12bの炭素数4~12のヘテロアリール基としては、上記R2bのヘテロアリール基と同様のものが挙げられる。
2つ以上のR12aは単結合で直接に、又は、酸素原子、硫黄原子、2価の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、環構造を形成してもよい。また、3つのR12bのうちのいずれか2つが互いに結合して、これらが結合している金属原子と共に環構造を形成してもよい。
R12aとR12bが有してもよい置換基としては、上記Spが有する上記第1の置換基と同様のものが挙げられる。
Examples of the aryl group having 6 to 14 carbon atoms for R 12b include the same as the aryl group for R 2b above. Examples of the heteroaryl group having 4 to 12 carbon atoms for R 12b include the same as the heteroaryl group for R 2b above.
Two or more R 12a may form a ring structure directly via a single bond or via any one selected from the group consisting of an oxygen atom, a sulfur atom, a divalent nitrogen atom-containing group, and a methylene group. Also, any two of three R 12b may be bonded to each other to form a ring structure together with the metal atom to which they are bonded.
Examples of the substituent that R 12a and R 12b may have include the same as the first substituent that Sp has.
ユニットEとして具体的には、4-ビニルフェニル-トリフェニルスズ、4-ビニルフェニル-トリブチルスズ、4-イソプロペニルフェニル-トリフェニルスズ、4-イソプロペニルフェニル-トリメチルスズ、アクリル酸トリメチルスズ、アクリル酸トリブチルスズ、アクリル酸トリフェニルスズ、メタクリル酸トリメチルスズ、メタクリル酸トリブチルスズ、メタクリル酸トリフェニルスズ、4-ビニルフェニル-ジフェニルアンチモニー、4-イソプロペニルフェニル-ジフェニルアンチモニー、4-ビニルフェニル-トリフェニルゲルマン、4-ビニルフェニル-トリブチルゲルマン、4-イソプロペニルフェニル-トリフェニルゲルマン及び4-イソプロペニルフェニル-トリメチルゲルマン等のモノマーから構成されるユニットが挙げられる。
上記ポリマーが上記ユニットEを含有することで、粒子線又は電磁波を照射した際に2次電子の発生効率を向上させることが可能となる。
Specific examples of unit E include units constituted from monomers such as 4-vinylphenyl-triphenyltin, 4-vinylphenyl-tributyltin, 4-isopropenylphenyl-triphenyltin, 4-isopropenylphenyl-trimethyltin, trimethyltin acrylate, tributyltin acrylate, triphenyltin acrylate, trimethyltin methacrylate, tributyltin methacrylate, triphenyltin methacrylate, 4-vinylphenyl-diphenylantimony, 4-isopropenylphenyl-diphenylantimony, 4-vinylphenyl-triphenylgermane, 4-vinylphenyl-tributylgermane, 4-isopropenylphenyl-triphenylgermane, and 4-isopropenylphenyl-trimethylgermane.
When the polymer contains the unit E, it becomes possible to improve the efficiency of generating secondary electrons when irradiated with particle beams or electromagnetic waves.
上記ユニットEとして好ましくは、上記式(2)においてR1が水素原子又は直鎖のアルキル基であり、Lはカルボニルオキシ基又はフェニレンジイル基であるものが挙げられる。
また、ユニットEとして、Lがカルボニルオキシ基又はカルボニルアミノ基であり、Spが直接結合であり、R1がメチル基であり、且つ、該メチル基が上記第1の置換基のうち、炭素数1~4アルキル基、ハロゲン原子及びアリール基の少なくともいずれか1つ以上を有するユニットはLWRの観点から好ましい。上記第1の置換基を有するR1として特に好ましいのは、エチル基、イソプロピル基、ブチル基、ハロゲン化メチル基(フルオロメチル基、クロロメチル基、ブロモメチル基、ヨードメチル基等)及びベンジル基等が挙げられる。
本発明の一つの態様であるポリマーは、上記ポリマー中に上記ユニットEを2種以上有してもよい。
As the unit E, there is preferably mentioned one in which in the above formula (2), R 1 is a hydrogen atom or a linear alkyl group, and L is a carbonyloxy group or a phenylenediyl group.
Furthermore, as the unit E, a unit in which L is a carbonyloxy group or a carbonylamino group, Sp is a direct bond, and R 1 is a methyl group, and the methyl group has at least one of an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a halogen atom, and an aryl group among the above-mentioned first substituents, is preferred from the viewpoint of LWR. Particularly preferred as R 1 having the above-mentioned first substituent are an ethyl group, an isopropyl group, a butyl group, a halogenated methyl group (e.g., a fluoromethyl group, a chloromethyl group, a bromomethyl group, an iodomethyl group), a benzyl group, etc.
The polymer according to one embodiment of the present invention may have two or more types of the unit E in the polymer.
(ユニットF)
本発明の一つの態様におけるポリマーは、ハロゲン原子を有する下記式(7)で示されるユニットFをさらに有することが好ましい。
(Unit F)
In one embodiment of the present invention, the polymer preferably further comprises a unit F having a halogen atom and represented by the following formula (7):
上記一般式(7)中、R1、L及びSpは、それぞれ上記一般式(2)のR1、L及びSpと同じ選択肢から選択されることが好ましい。
Rhは、置換基を有していても良い直鎖、分岐又は環状の炭素数1~12のアルキル基;置換基を有していても良い直鎖、分岐又は環状の炭素数1~12のアルキレンオキシ基;置換基を有していても良い直鎖、分岐又は環状の炭素数1~12のアルケニル基;置換基を有していても良い直鎖、分岐又は環状の炭素数1~12のアルケニレンオキシ基;置換基を有していても良い炭素数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、且つ、炭素原子に置換している水素原子の一部又は全てが、フッ素原子又はヨウ素原子に置換されている。
Rhのアルキル基、アルケニル基、アルキレンオキシ基のアルキレン基、アルケニレンオキシ基のアルケニレン基、アリール基及びヘテロアリール基は、上記Spと同様のものが挙げられる。
また、これらの置換基もSpの置換基と同様のものが挙げられる。
In the general formula (7), R 1 , L and Sp are preferably selected from the same options as R 1 , L and Sp in the general formula (2), respectively.
Rh is any one selected from the group consisting of an optionally substituted linear, branched, or cyclic alkyl group having 1 to 12 carbon atoms; an optionally substituted linear, branched, or cyclic alkyleneoxy group having 1 to 12 carbon atoms; an optionally substituted linear, branched, or cyclic alkenyl group having 1 to 12 carbon atoms; an optionally substituted linear, branched, or cyclic alkenyleneoxy group having 1 to 12 carbon atoms; an optionally substituted aryl group having 6 to 14 carbon atoms; and an optionally substituted heteroaryl group having 4 to 12 carbon atoms; and wherein some or all of the hydrogen atoms substituted on the carbon atoms are substituted with fluorine atoms or iodine atoms.
Examples of the alkyl group, alkenyl group, alkylene group of the alkyleneoxy group, alkenylene group of the alkenyleneoxy group, aryl group, and heteroaryl group of Rh are the same as those of Sp.
The substituents for these groups may be the same as those for Sp.
ユニットFとして具体的には、下記に示すモノマーから得られるユニットが挙げられる。 Specific examples of unit F include units obtained from the monomers shown below.
上記ユニットFとして好ましくは、上記式(7)においてR1が水素原子又は直鎖のアルキル基であり、Lカルボニルオキシ基、カルボニルアミノ基又はフェニレンジイル基であるものが挙げられる。
また、ユニットFとして、Lがカルボニルオキシ基又はカルボニルアミノ基であり、Spが直接結合であり、R1がメチル基であり、且つ、該メチル基が上記第1の置換基のうち、炭素数1~4アルキル基、ハロゲン原子及びアリール基の少なくともいずれか1つ以上を有するユニットはLWRの観点から好ましい。上記第1の置換基を有するR1として特に好ましいのは、エチル基、イソプロピル基、ブチル基、ハロゲン化メチル基(フルオロメチル基、クロロメチル基、ブロモメチル基、ヨードメチル基等)及びベンジル基等が挙げられる。
本発明の一つの態様であるポリマーは、上記ポリマー中に上記ユニットFを2種以上有してもよい。
As the unit F, those represented by the formula (7) above in which R 1 is a hydrogen atom or a linear alkyl group, and L is a carbonyloxy group, a carbonylamino group, or a phenylenediyl group are preferred.
Furthermore, as the unit F, a unit in which L is a carbonyloxy group or a carbonylamino group, Sp is a direct bond, and R 1 is a methyl group, and the methyl group has at least one of an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a halogen atom, and an aryl group among the above-mentioned first substituents, is preferred from the viewpoint of LWR. Particularly preferred examples of R 1 having the above-mentioned first substituent include an ethyl group, an isopropyl group, a butyl group, a halogenated methyl group (such as a fluoromethyl group, a chloromethyl group, a bromomethyl group, or an iodomethyl group), and a benzyl group.
The polymer according to one embodiment of the present invention may have two or more types of the unit F in the polymer.
(その他のユニット)
本発明の一つの態様におけるポリマーは、上記ユニットA~Fの他に、本発明の効果を損なわない範囲で、レジスト組成物として通常用いられるユニットを有していてもよい。
例えば、上記式(2)の*部分にエーテル基、ラクトン骨格、エステル基、ヒドロキシ基、エポキシ基、グリシジル基、オキセタニル基等を含有する骨格を有するユニット(以下、「ユニットG」ともいう)が挙げられる。
また、上記式(2)の*部分にアルコール性ヒドロキシ基を有する骨格を有するユニット(以下、「ユニットH」ともいう)が挙げられる。該ユニットHは、上記ユニットA~Gとは異なるものである。上記ユニットHが上記ポリマーに含まれることで分子内架橋反応の割合が高まる傾向があるため好ましい。
エポキシ基、グリシジル基及びオキセタニル基等を含有する骨格を有するユニットは、上記ユニットAから発生する酸が強酸を用いた場合、カチオン重合も起こり得るため好ましい。
(Other units)
In one embodiment of the present invention, the polymer may contain, in addition to the above units A to F, units that are commonly used in resist compositions, as long as the effects of the present invention are not impaired.
For example, a unit (hereinafter also referred to as "unit G") having a skeleton containing an ether group, a lactone skeleton, an ester group, a hydroxy group, an epoxy group, a glycidyl group, an oxetanyl group, or the like at the * portion of formula (2) above may be mentioned.
Further, there is mentioned a unit (hereinafter also referred to as "unit H") having a skeleton containing an alcoholic hydroxy group at the position * in the above formula (2). The unit H is different from the above units A to G. The inclusion of the unit H in the above polymer is preferred because it tends to increase the rate of intramolecular crosslinking reactions.
A unit having a skeleton containing an epoxy group, a glycidyl group, an oxetanyl group, or the like is preferred because cationic polymerization can occur when a strong acid is generated from the unit A.
本発明の一つの態様におけるポリマーは、下記一般式(8)で示されるユニットIを有していてもよい。ユニットIは上記ユニットA~Hとは異なるユニットである。本発明の一つの態様におけるポリマーがユニットIを有することで、粒子線又は電磁波の照射により発生するラジカルの作用でポリマー主鎖が切断されやすくなり、露光境界のポリマー鎖を短くすることができ、LWRを小さくできる効果を有する。 In one embodiment of the present invention, the polymer may have unit I represented by the following general formula (8). Unit I is a unit different from units A to H described above. In one embodiment of the present invention, the polymer has unit I, which makes it easier for the polymer main chain to be cleaved by the action of radicals generated by irradiation with particle beams or electromagnetic waves, thereby shortening the polymer chain at the exposure boundary and reducing the LWR.
上記一般式(8)中、各置換基は以下であることが好ましい。
R10が直鎖、分岐又は環状の炭素数1~6のアルキル基;及び、直鎖、分岐又は環状の炭素数1~6のアルケニル基;からなる群より選択されるいずれかであり、該R10中の上記アルキル基及びアルケニル基中の少なくとも1つの水素原子が置換基で置換されていてもよく、L10は直接結合であり、Rcは上記第1の置換基を有していてもよい炭素数6~12のアリール基であるもの。R10の炭素数1~6のアルキル基及び炭素数1~6のアルケニル基は上記R1の炭素数1~6のアルキル基及び炭素数1~6のアルケニル基と同様の選択肢から選択される。
あるいは、R10がメチル基であり、且つ、該メチル基が上記第1の置換基のうち、炭素数1~4アルキル基、ハロゲン原子及びアリール基の少なくともいずれかを有し、Lがカルボニルオキシ基又はカルボニルアミノ基であり、Rcが水素原子又は上記第1の置換基を有していてもよい直鎖、分岐又は環状の炭素数1~12のアルキル基であるもの。
また、Lがカルボニルオキシ基又はカルボニルアミノ基であり、Rcが水素原子又は直鎖、分岐若しくは環状の炭素数1~6のアルキル基であり、R10がメチル基であり、且つ、該メチル基が上記第1の置換基のうち、炭素数1~4アルキル基、ハロゲン原子及びアリール基の少なくともいずれかを有するもの。上記第1の置換基を有するR10として特に好ましいのは、エチル基、イソプロピル基、ブチル基、ハロゲン化メチル基(フルオロメチル基、クロロメチル基、ブロモメチル基、ヨードメチル基等)及びベンジル基等が挙げられる。
なお、上記ユニットIは、上記ユニットA~Hとは異なるユニットである。
In the above general formula (8), each substituent is preferably as follows.
R 10 is any one selected from the group consisting of a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 6 carbon atoms; and a linear, branched or cyclic alkenyl group having 1 to 6 carbon atoms; at least one hydrogen atom in the alkyl group and alkenyl group in R 10 may be substituted with a substituent, L 10 is a direct bond, and R c is an aryl group having 6 to 12 carbon atoms which may have the first substituent. The alkyl group having 1 to 6 carbon atoms and the alkenyl group having 1 to 6 carbon atoms of R 10 are selected from the same options as the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms and the alkenyl group having 1 to 6 carbon atoms of R 1 above.
Alternatively, R 10 is a methyl group, and the methyl group has at least one of an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a halogen atom, and an aryl group among the first substituents; L is a carbonyloxy group or a carbonylamino group; and R c is a hydrogen atom or a linear, branched, or cyclic alkyl group having 1 to 12 carbon atoms which may have the first substituent.
Alternatively, L is a carbonyloxy group or a carbonylamino group, Rc is a hydrogen atom or a linear, branched, or cyclic alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and R10 is a methyl group, which methyl group has at least one of the first substituents, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a halogen atom, and an aryl group. Particularly preferred examples of R10 having the first substituent include an ethyl group, an isopropyl group, a butyl group, a halogenated methyl group (such as a fluoromethyl group, a chloromethyl group, a bromomethyl group, or an iodomethyl group), and a benzyl group.
The above unit I is a different unit from the above units A to H.
上記ユニットIは、例えば、α-メチルスチレン誘導体、2-エチルアクリル酸及びそのエステル誘導体、2-ベンジルアクリル酸及びそのエステル誘導体、2-プロピルアクリル酸及びそのエステル誘導体、2-イソプロピルアクリル酸及びそのエステル誘導体、2-ブチルアクリル酸及びそのエステル誘導体、2-sec-ブチルアクリル酸及びそのエステル誘導体、2-フルオロメチルアクリル酸及びそのエステル誘導体、2-クロロメチルアクリル酸及びそのエステル誘導体、2-ブロモメチルアクリル酸及びそのエステル誘導体、2-ヨードメチルアクリル酸及びそのエステル誘導体等のモノマーから誘導されたユニットが挙げられる。
上記ユニットIとして具体的には、下記に示すモノマー由来のものが挙げられる。
Examples of the unit I include units derived from monomers such as α-methylstyrene derivatives, 2-ethylacrylic acid and ester derivatives thereof, 2-benzylacrylic acid and ester derivatives thereof, 2-propylacrylic acid and ester derivatives thereof, 2-isopropylacrylic acid and ester derivatives thereof, 2-butylacrylic acid and ester derivatives thereof, 2-sec-butylacrylic acid and ester derivatives thereof, 2-fluoromethylacrylic acid and ester derivatives thereof, 2-chloromethylacrylic acid and ester derivatives thereof, 2-bromomethylacrylic acid and ester derivatives thereof, and 2-iodomethylacrylic acid and ester derivatives thereof.
Specific examples of the unit I include those derived from the monomers shown below.
本発明の一つの態様におけるポリマーは、下記一般式(9)で示されるユニットJを有していてもよい。 In one embodiment of the present invention, the polymer may have a unit J represented by the following general formula (9):
上記式(9)中、R1、L及びSpは、それぞれ上記一般式(2)のR1、L、及びSpと同じ選択肢から選択される。
Rdは、置換基を有していても良い直鎖、分岐又は環状の炭素数1~12のアルキルシリル基;置換基を有していても良い直鎖、分岐又は環状の炭素数1~12のアルキルオキシシリル基;置換基を有していても良い直鎖、分岐又は環状の炭素数1~12のアルケニルシリル基;置換基を有していても良い直鎖、分岐又は環状の炭素数1~12のアルケニルオキシシリル基;から選択される。炭素原子の一部がケイ素原子及び酸素原子に置換されることで、結合する水素又は炭素が酸素に置き換わったシロキサン結合を含んでいても良い。
上記ユニットJは、ケイ素を含むことで酸素プラズマのエッチング耐性を高めることができる。さらにポリマー中にユニットJとしてシラン構造を有する場合、上記ユニットBが酸触媒存在下で反応することで水が生じ、該水によりユニットJが加水分解してシラノールとなりシロキサン結合を形成して架橋することで感度や基板密着性を向上できる効果を有するため好ましい。
なお、上記ユニットJは、上記ユニットA~Iとは異なるユニットである。
In the above formula (9), R 1 , L and Sp are selected from the same options as R 1 , L and Sp in the above general formula (2), respectively.
Rd is selected from the group consisting of an optionally substituted linear, branched, or cyclic alkylsilyl group having 1 to 12 carbon atoms, an optionally substituted linear, branched, or cyclic alkyloxysilyl group having 1 to 12 carbon atoms, an optionally substituted linear, branched, or cyclic alkenylsilyl group having 1 to 12 carbon atoms, and an optionally substituted linear, branched, or cyclic alkenyloxysilyl group having 1 to 12 carbon atoms. Some of the carbon atoms may be substituted with silicon atoms and oxygen atoms, thereby forming a siloxane bond in which the bonding hydrogen or carbon is replaced with oxygen.
The unit J contains silicon, which can enhance the etching resistance to oxygen plasma.Furthermore, when the polymer has a silane structure as the unit J, the unit B reacts in the presence of an acid catalyst to generate water, which hydrolyzes the unit J to form silanol, which forms a siloxane bond and crosslinks, thereby improving sensitivity and substrate adhesion, which is preferable.
The unit J is a different unit from the units A to I.
ユニットJは、例えば、4-トリメチルシリルスチレン、4-トリメトキシシリルスチレン、3-メタクリルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、8-メタクリルオキシオクチルトリメトキシシラン、3-(3,5,7,9,11,13,15-ヘプタイソブチルペンタサイクリック[9,5,13,9,15,15,17,13]オクタシロキサン-1-イル)プロピルメタクリレート、3-アクリルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-アクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、3-アクリルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、8-アクリルオキシオクチルトリメトキシシラン、3-(3,5,7,9,11,13,15-ヘプタイソブチルペンタサイクリック[9,5,13,9,15,15,17,13]オクタシロキサン-1-イル)プロピルメタクリレート等のモノマーから誘導されたユニットが挙げられる。 Examples of the unit J include 4-trimethylsilylstyrene, 4-trimethoxysilylstyrene, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 8-methacryloxyoctyltrimethoxysilane, 3-(3,5,7,9,11,13,15-heptaisobutylpentacyclic[9,5,1 3,9 ,1 5,15 ,1 7,13 ]octasiloxan-1-yl)propyl methacrylate, 3-acryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-acryloxypropylmethyldimethoxysilane, 8-acryloxyoctyltrimethoxysilane, 3-(3,5,7,9,11,13,15-heptaisobutylpentacyclic[9,5,1 3,9 ,1 5,15 ,1 7,13 ]octasiloxane-1-yl)propyl methacrylate.
本発明の一つの態様におけるレジスト組成物は、粒子線又は電磁波の照射により分子内架橋反応が起こることを特徴とする。そのため、ユニットA以外のオニウム塩構造を有するユニットKを含んでいてもよい。ユニットKとしては、上記ユニットAにおけるアニオンX-が下記Y-となったものが挙げられる。なお、Y-はヒドロキシル基及びスルファニル基のいずれも含まない有機基を有する1価のアニオンである。 The resist composition according to one embodiment of the present invention is characterized in that an intramolecular crosslinking reaction occurs upon irradiation with particle beams or electromagnetic waves. Therefore, the resist composition may contain a unit K having an onium salt structure other than unit A. Examples of unit K include units in which the anion X- in unit A is replaced with the following Y- . Here, Y- is a monovalent anion having an organic group that does not contain either a hydroxyl group or a sulfanyl group.
Y-としては、アルキルサルフェートアニオン、アリールサルフェートアニオン、アルキルスルホネートアニオン、アリールスルホネートアニオン、アルキルカルボキシレートアニオン、アリールカルボキシレートアニオン、テトラフルオロボレートアニオン、ヘキサフルオロホスフォネートアニオン、ジアルキルスルホニルイミドアニオン、トリアルキルスルホネートメチドアニオン、テトラキスフェニルボレートアニオン及びヘキサフルオロアンチモネートアニオンからなる群より選択されるいずれかであることが好ましい。
また、Y-として1価の金属オキソニウムアニオン、及び、これを含む水素酸アニオンからなる群より選択されるいずれかが挙げられる。また、Y-中のアルキル基及びアリール基の水素原子の少なくとも1つがフッ素原子に置換されていてもよく、上記第1の置換基を有していてもよい(但し、ヒドロキシル基は除く)。Y-の炭素数は置換基を合わせて1~6が好ましい。
金属オキソニウムアニオンとしては、NiO2
-及びSbO3
-等が挙げられる。また、VO4
3-、SeO3
2-、SeO4
2-、MoO4
2-、SnO3
2-、TeO3
2-、TeO4
2-、TaO3
2-及びWO4
2-等の2~3価のものに対し、H+、スルホニウムイオン、ヨードニウムイオン及び1~2価の金属カチオン等を適宜付加して価数を1価としたものであってもよい。上記1~2価の金属カチオンとしては、通常のものでよく、例えばNa+、Sn2+、Ni2+等が挙げられる。
Y − is preferably any one selected from the group consisting of an alkyl sulfate anion, an aryl sulfate anion, an alkyl sulfonate anion, an aryl sulfonate anion, an alkyl carboxylate anion, an aryl carboxylate anion, a tetrafluoroborate anion, a hexafluorophosphonate anion, a dialkylsulfonylimide anion, a trialkylsulfonate methide anion, a tetrakisphenylborate anion, and a hexafluoroantimonate anion.
Y 1 - may be any one selected from the group consisting of monovalent metal oxonium anions and hydrogen acid anions containing the same. At least one hydrogen atom of the alkyl group and aryl group in Y 1 - may be substituted with a fluorine atom, and Y 1 - may have the first substituent described above (excluding hydroxyl groups). The number of carbon atoms in Y 1 - , including the substituents, is preferably 1 to 6.
Examples of metal oxonium anions include NiO 2 - and SbO 3 - . Alternatively, divalent or trivalent anions such as VO 4 3- , SeO 3 2- , SeO 4 2- , MoO 4 2- , SnO 3 2- , TeO 3 2- , TeO 4 2- , TaO 3 2- and WO 4 2- may be converted to monovalent anions by appropriately adding H + , a sulfonium ion, an iodonium ion, or a monovalent or divalent metal cation. The monovalent or divalent metal cation may be any conventional one, such as Na + , Sn 2+ , or Ni 2+ .
該ユニットKから発生する酸として強酸(Y-がCF3SO3 -等)を用いて有機溶剤水溶液を現像液として用いる場合は、その他のユニットとして酸解離性基を有するユニットを本発明におけるポリマーのユニットとして含まないことが好ましい。理由としては、その他のユニットとして酸解離性基を有するユニットを本発明におけるポリマーのユニットとして含む場合、上記ユニットKの分解により生じる酸の作用により上記ポリマーは水溶性現像液への溶解性が高まる傾向があるためである。 When a strong acid (Y- is CF3SO3- , etc.) is used as the acid generated from the unit K and an organic solvent aqueous solution is used as the developer, it is preferred that the polymer of the present invention does not contain a unit having an acid-dissociable group as another unit. The reason for this is that when the polymer of the present invention contains a unit having an acid-dissociable group as another unit, the action of the acid generated by decomposition of the unit K tends to increase the solubility of the polymer in an aqueous developer.
上記ユニットKを光崩壊性塩基として用いてもよい(ユニットKを光崩壊性塩基として用いる場合は「ユニットK2」ともいう)。上記ユニットK2のアニオンは、Y-のうち、アルキルカルボキシレートアニオン及びアリールカルボキシレートアニオンからなる群より選択されるいずれかであることが好ましい。なお、これらはヒドロキシル基及びスルファニル基のいずれも含まない有機基を有する1価のアニオンであり、上記アルキルカルボキシレートアニオンのアルキル基及び上記アリールカルボキシレートアニオンのアリール基が有する水素原子の少なくとも1つはフッ素原子に置換されていてもよい。なお、上記ポリマーがユニットK2を有することでLWRが小さくなる効果を有するため、高い解像度が求められる場合に有効である。 The unit K may be used as a photodegradable base (when the unit K is used as a photodegradable base, it is also referred to as "unit K2"). The anion of the unit K2 is preferably any one of Y- selected from the group consisting of an alkylcarboxylate anion and an arylcarboxylate anion. These are monovalent anions having an organic group that does not contain either a hydroxyl group or a sulfanyl group, and at least one hydrogen atom of the alkyl group of the alkylcarboxylate anion and the aryl group of the arylcarboxylate anion may be substituted with a fluorine atom. The polymer containing unit K2 has the effect of reducing the LWR, and is therefore effective when high resolution is required.
本発明の一つの態様であるポリマーは、上記ポリマー中に上記ユニットKを2種以上有してもよい。 A polymer according to one embodiment of the present invention may have two or more types of the above unit K in the polymer.
本発明の一つの態様におけるポリマーは、上記ユニットAが1に対して、モル比でそれぞれ、上記ユニットBが0.2~5であることが好ましく、上記ユニットCが0~3であることが好ましく、上記ユニットDが0~2であることが好ましく、上記ユニットEが0~2であることが好ましく、上記ユニットFが0~2であることが好ましく、上記ユニットGが0~2であることが好ましく、上記ユニットHが0~2であることが好ましく、上記ユニットIが0~0.5であることが好ましく、上記ユニットJが0~4であることが好ましく、上記ユニットKが0~2であることが好ましい。
なお、上記ポリマーが、ユニットA1と、ユニットA2及びユニットK2からなる少なくともいずれかと、を光崩壊性塩基として含む場合、ユニットA1が1に対して、ユニットA2及びユニットK2の合計がモル比で0.1~1.0であることが好ましく、モル比で0.3~0.6がさらに好ましい。
本発明の一つの態様におけるポリマーは、上記それぞれのユニットを構成するモノマー成分を原料として用い、上記配合割合となるように通常の方法で重合することにより得ることができる。また、オニウム塩構造を有するユニットを含むポリマー(「前駆体ポリマー」とする)を先に合成し、上記前駆体ポリマーにおいて、上記オニウム塩構造のアニオン部分を塩交換して、目的のアニオンを有するユニットAを含むポリマーとしてもよい。
本発明のひとつの態様における上記ポリマーの分子量は特に制限されない。
In one embodiment of the present invention, the polymer preferably has, in molar ratios relative to 1 unit A, 0.2 to 5 unit B, 0 to 3 unit C, 0 to 2 unit D, 0 to 2 unit E, 0 to 2 unit F, 0 to 2 unit G, 0 to 2 unit H, 0 to 2 unit I, 0 to 0.5 unit J, 0 to 4 unit K, and 0 to 2 unit K.
When the polymer contains a unit A1 and at least one of a unit A2 and a unit K2 as a photodegradable base, the molar ratio of the total of the unit A2 and the unit K2 to the unit A1 is preferably 0.1 to 1.0, more preferably 0.3 to 0.6.
The polymer according to one embodiment of the present invention can be obtained by polymerizing the monomer components constituting the respective units described above as raw materials by a conventional method so as to achieve the above-mentioned blending ratio. Alternatively, a polymer containing a unit having an onium salt structure (referred to as a "precursor polymer") may be first synthesized, and the anion moiety of the onium salt structure in the precursor polymer may be salt-exchanged to obtain a polymer containing a unit A having the desired anion.
In one embodiment of the present invention, the molecular weight of the polymer is not particularly limited.
<2>レジスト組成物
本発明の一つの態様のレジスト組成物は、上記ポリマーを含有することを特徴とする。
上記ポリマー以外に、多置換アルコール化合物、有機金属化合物及び有機金属錯体等の成分を任意に含有していてもよい。以下、各成分について説明する。
レジスト組成物中の上記ポリマーの配合量は、固形分全体で70~100質量%であることが好ましい。
(多置換アルコール化合物)
本発明の一つの態様のレジスト組成物は、上記ポリマーのみ含有する構成であってもよいが、上記ポリマーに加えて、その他の成分、例えば、エチレングリコール、トリエチレングリコール、エリトリトール、アラビトール、1,4-ベンゼンジメタノール及び2,3,5,6-テトラフルオロ-1,4-ベンゼンジメタノール等分子内に2つ以上のヒドロキシル基を持つ化合物をさらに含有してもよい。レジスト組成物にこれらを含有することで、架橋反応の効率が向上し、粒子線又は電磁波に対する感度を高めることができる。
<2> Resist Composition A resist composition according to one embodiment of the present invention is characterized by containing the above-described polymer.
In addition to the above polymer, the composition may optionally contain components such as polysubstituted alcohol compounds, organometallic compounds, and organometallic complexes. Each component will be described below.
The blend amount of the above polymer in the resist composition is preferably 70 to 100% by mass based on the total solid content.
(Polysubstituted alcohol compounds)
The resist composition of one embodiment of the present invention may contain only the above-mentioned polymer, but may also contain, in addition to the above-mentioned polymer, other components such as compounds having two or more hydroxyl groups in the molecule, such as ethylene glycol, triethylene glycol, erythritol, arabitol, 1,4-benzenedimethanol, and 2,3,5,6-tetrafluoro-1,4-benzenedimethanol. By including these in the resist composition, the efficiency of the crosslinking reaction can be improved, and the sensitivity to particle beams or electromagnetic waves can be increased.
(有機金属化合物及び有機金属錯体)
本発明の一つの態様のレジスト組成物は、有機金属化合物及び有機金属錯体のいずれかをさらに含有することが好ましい。
上記金属は、Al、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Te、I、Xe、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、Tl、Pb、Bi、Po、At、Rn及びRaからなる群より選択される少なくとも1種であることが、上記ユニットA及び上記ユニットBを増感できることから好ましい。
(Organometallic Compounds and Organometallic Complexes)
The resist composition according to one embodiment of the present invention preferably further contains either an organometallic compound or an organometallic complex.
The metal is preferably at least one selected from the group consisting of Al, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Te, I, Xe, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Tl, Pb, Bi, Po, At, Rn, and Ra, because this allows sensitization of the unit A and the unit B.
上記有機金属化合物としては、テトラアリール錫、テトラアルキル錫、ビス(アルキルホスフィン)白金等が挙げられる。
有機金属錯体としては、アクリル酸ハフニウム(IV)、アクリル酸ジルコニウム(IV)、アクリル酸ビスマス(III)、酢酸ビスマス(III)、シュウ酸スズ(II)等が挙げられる。
上記有機金属化合物及び有機金属錯体のレジスト組成物中の配合量は、ユニットAに対して0~0.5モル当量であることが好ましい。
Examples of the organometallic compound include tetraaryltin, tetraalkyltin, and bis(alkylphosphine)platinum.
Examples of organometallic complexes include hafnium(IV) acrylate, zirconium(IV) acrylate, bismuth(III) acrylate, bismuth(III) acetate, and tin(II) oxalate.
The amount of the organometallic compound or organometallic complex blended in the resist composition is preferably 0 to 0.5 molar equivalents relative to the unit A.
(その他の成分)
本発明の一つの態様のレジスト組成物は、いずれの態様においても、本発明の効果を損なわない範囲で他の成分を配合してもよい。配合可能な成分としては、公知の添加剤、例えば、含フッ素はっ水ポリマー、酸拡散制御剤、有機カルボン酸、界面活性剤、充填剤、顔料、帯電防止剤、難燃剤、光安定剤、酸化防止剤、イオン補足剤及び有機溶剤等から選ばれる少なくとも1つを添加してもよい。
上記含フッ素はっ水ポリマーとしては、液浸露光プロセスに通常用いられるものが挙げられ、上記ポリマーよりもフッ素原子含有率が大きい方が好ましい。それにより、レジスト組成物を用いてレジスト膜を形成する場合に、含フッ素はっ水ポリマーのはっ水性に起因して、レジスト膜表面に上記含フッ素はっ水ポリマーを偏在化させることができる。
(Other ingredients)
In any embodiment, the resist composition of one aspect of the present invention may contain other components within a range that does not impair the effects of the present invention. The components that can be added include at least one selected from known additives such as fluorine-containing water-repellent polymers, acid diffusion controllers, organic carboxylic acids, surfactants, fillers, pigments, antistatic agents, flame retardants, light stabilizers, antioxidants, ion scavengers, and organic solvents.
The fluorine-containing water-repellent polymer may be one that is commonly used in immersion lithography processes, and preferably has a fluorine atom content greater than that of the above-mentioned polymer. By doing so, when a resist film is formed using the resist composition, the water-repellent properties of the fluorine-containing water-repellent polymer can cause the fluorine-containing water-repellent polymer to be unevenly distributed on the surface of the resist film.
上記酸拡散制御剤は、光酸発生剤から生じる酸のレジスト膜中における拡散現象を制御し、非露光領域における好ましくない化学反応を制御する効果を奏する。そのため、得られるレジスト組成物の貯蔵安定性がさらに向上し、またレジストとしての解像度がさらに向上するとともに、露光から現像処理までの引き置き時間の変動によるレジストパターンの線幅変化を抑えることができ、プロセス安定性に優れたレジスト組成物が得られる。The acid diffusion controller controls the diffusion of acid generated from the photoacid generator within the resist film, thereby suppressing undesirable chemical reactions in unexposed areas. This further improves the storage stability of the resulting resist composition, further improving its resolution as a resist, and suppressing changes in the line width of the resist pattern due to variations in the exposure time between exposure and development, resulting in a resist composition with excellent process stability.
酸拡散制御剤としては、例えば、同一分子内に窒素原子を1個有する化合物、2個有する化合物、窒素原子を3個有する化合物、アミド基含有化合物、ウレア化合物、含窒素複素環化合物等が挙げられる。上記酸拡散制御剤は上記ポリマーのユニットを構成するモノマーとして用い、上記ポリマーに含んでもよい。
また、酸拡散制御剤として、露光により感光し弱酸を発生する光崩壊性塩基を用いることもできる。光崩壊性塩基としては、例えば、露光により分解して酸拡散制御性を失うオニウム塩化合物、ヨードニウム塩化合物等が挙げられる。
Examples of the acid diffusion controller include compounds having one nitrogen atom, two nitrogen atoms, or three nitrogen atoms in the same molecule, amide group-containing compounds, urea compounds, nitrogen-containing heterocyclic compounds, etc. The acid diffusion controller may be used as a monomer constituting a unit of the polymer and may be contained in the polymer.
Alternatively, a photodegradable base that is photosensitive to light upon exposure to generate a weak acid can be used as the acid diffusion controller. Examples of the photodegradable base include onium salt compounds and iodonium salt compounds that decompose upon exposure to light and lose their acid diffusion control properties.
酸拡散制御剤として具体的には、特許3577743号、特開2001-215689号、特開2001-166476号、特開2008-102383号、特開2010-243773号、特開2011-37835号及び特開2012-173505号等に記載の化合物が挙げられる。 Specific examples of acid diffusion control agents include compounds described in Japanese Patent No. 3577743, JP-A No. 2001-215689, JP-A No. 2001-166476, JP-A No. 2008-102383, JP-A No. 2010-243773, JP-A No. 2011-37835, and JP-A No. 2012-173505.
酸拡散制御剤の含有量は、ポリマー成分100質量部に対して0.01~30質量部であることが好ましく、0.5~20質量部であることがより好ましく、1~10質量部であることがさらに好ましい。
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、ポリマー成分100質量部に対して0.0001~12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。
The content of the acid diffusion controller is preferably 0.01 to 30 parts by mass, more preferably 0.5 to 20 parts by mass, and even more preferably 1 to 10 parts by mass, per 100 parts by mass of the polymer component.
The surfactant is preferably used to improve the coating property. Examples of the surfactant include nonionic surfactants such as polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene alkyl allyl ethers, polyoxyethylene polyoxypropylene block copolymers, sorbitan fatty acid esters, and polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters, fluorine-containing surfactants, and organosiloxane polymers.
The content of the surfactant is preferably 0.0001 to 12 parts by mass, and more preferably 0.0005 to 1% by mass, per 100 parts by mass of the polymer component.
有機溶剤としては、例えば、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、2-ヘプタノン、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、3-メトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、β-メトキシイソ酪酸メチル、酪酸エチル、酪酸プロピル、メチルイソブチルケトン、酢酸エチル、酢酸イソアミル、乳酸エチル、トルエン、キシレン、酢酸シクロヘキシル、ジアセトンアルコール、N-メチルピロリドン、N,N-ジメチルホルムアミド、γ-ブチロラクトン、N,N-ジメチルアセトアミド、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート等が好ましい。これらの有機溶剤は単独又は組み合わせて用いられる。 Preferred organic solvents include, for example, 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 acetate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, methyl β-methoxyisobutyrate, ethyl butyrate, propyl butyrate, methyl isobutyl ketone, ethyl acetate, isoamyl acetate, ethyl lactate, toluene, xylene, cyclohexyl acetate, diacetone alcohol, N-methylpyrrolidone, N,N-dimethylformamide, γ-butyrolactone, N,N-dimethylacetamide, propylene carbonate, and ethylene carbonate. These organic solvents may be used alone or in combination.
<3>レジスト組成物の調製方法
本発明の一つの態様のレジスト組成物の調製方法は特に制限はなく、上記ポリマー及びその他の任意成分を混合、溶解又は混練する等の公知の方法により調製することができる。
上記ポリマーは、上記ユニットA及びユニットBを構成するモノマー、並びに、必要によりその他のユニットを構成するモノマーを通常の方法により適宜重合して合成できる。しかしながら、本発明に係るポリマーの製造方法はこれに限定されない。
<3> Method for Preparing Resist Composition There are no particular restrictions on the method for preparing the resist composition of this embodiment of the present invention, and it can be prepared by any known method, such as mixing, dissolving, or kneading the above-mentioned polymer and other optional components.
The polymer can be synthesized by appropriately polymerizing the monomers constituting the units A and B and, if necessary, the monomers constituting other units, by a conventional method. However, the method for producing the polymer according to the present invention is not limited to this.
レジスト組成物成分は、上記有機溶剤に溶解し、固形分濃度として、1~40質量%で溶解することが好ましい。より好ましくは1~30質量%、更に好ましくは3~20質量%である。このような固形分濃度の範囲とすることで、上記の膜厚を達成できる。 The resist composition components are preferably dissolved in the above organic solvent at a solids concentration of 1 to 40% by mass. More preferably, it is 1 to 30% by mass, and even more preferably, it is 3 to 20% by mass. By maintaining a solids concentration within this range, the above film thickness can be achieved.
本発明のひとつの態様の組成物は、上記組成物の各成分を混合することにより得られ、混合方法は特に限定されない。 A composition according to 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.
<4>部材の製造方法
本発明の一つの態様は、上記レジスト組成物を用いて基板上にレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、粒子線又は電磁波を用いて、上記レジスト膜をパターン状に露光するフォトリソグラフィ工程と、露光されたレジスト膜を現像してフォトレジストパターンを得るパターン形成工程と、を含む部材の製造方法である。
上記部材としては、デバイスやマスク等が挙げられる。
<4> Manufacturing Method of Member [0033] One aspect of the present invention is a manufacturing method of a member, including: a resist film formation step of forming a resist film on a substrate using the resist composition; a photolithography step of exposing the resist film in a pattern using particle beams or electromagnetic waves; and a pattern formation step of developing the exposed resist film to obtain a photoresist pattern.
Examples of the member include a device and a mask.
フォトリソグラフィ工程において露光に用いる粒子線又は電磁波としては、それぞれ電子線、EUVが挙げられる。
光の照射量は、光硬化性組成物中の各成分の種類及び配合割合、並びに塗膜の膜厚等によって異なるが、1J/cm2以下又は1000μC/cm2以下であることが好ましい。
上記レジスト組成物は、ポリマー中に増感ユニット(ユニットC)として含むか、又は、増感化合物とし含む場合、粒子線又は電磁波の照射後に、紫外線等で第2の露光を行うことも好ましい。
The particle beam or electromagnetic wave used for exposure in the photolithography process includes an electron beam and EUV, respectively.
The amount of light irradiation varies depending on the types and blending ratios of the components in the photocurable composition, the thickness of the coating film, etc., but is preferably 1 J/cm 2 or less or 1000 μC/cm 2 or less.
When the resist composition contains a sensitizing unit (unit C) in the polymer or a sensitizing compound, it is also preferable to carry out a second exposure with ultraviolet light or the like after irradiation with particle beams or electromagnetic waves.
また、本発明のひとつの態様は、前記フォトリソグラフィ工程において、前記粒子線又は電磁波の露光後に前記粒子線又は電磁波よりも低いエネルギーである第2活性エネルギー線を照射する工程、を含むデバイスの製造方法である。 Furthermore, one aspect of the present invention is a device manufacturing method that includes, in the photolithography process, a step of irradiating a second active energy ray having lower energy than the particle beam or electromagnetic wave after exposure to the particle beam or electromagnetic wave.
第1活性エネルギー線及び第2活性エネルギー線としては、本発明のいくつかの態様であるポリマーに係るオニウム塩が、第2活性エネルギー線に顕著な吸収を持たなければ特に制限はないが、第1活性エネルギー線の波長は第2活性エネルギー線よりも短い、又は、光子若しくは粒子線のエネルギーが高いことが好ましい。下記に各活性エネルギー線を例示するが、第1活性エネルギー線の波長が第2活性エネルギー線よりも短い、又は、光子若しくは粒子線のエネルギーが高ければこれに限定されない。
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。
The first and second active energy rays are not particularly limited as long as the onium salt of the polymer according to some embodiments of the present invention does not significantly absorb the second active energy ray, but it is preferable that the wavelength of the first active energy ray is shorter than that of the second active energy ray, or that the energy of the photon or particle beam is higher. Examples of each active energy ray are shown below, but are not limited thereto as long as the wavelength of the first active energy ray is shorter than that of the second active energy ray, or the energy of the photon or particle beam is higher.
The first active energy ray is not particularly limited as long as it can generate active species such as an acid in the resist film after irradiation of the resist film. Preferred examples of the first active energy ray include KrF excimer laser light, ArF excimer laser light, electron beams, and extreme ultraviolet (EUV) rays.
第2活性エネルギー線としては、第1活性エネルギー線の照射後にレジスト膜中に発生した酸により、本発明のいくつかの態様であるポリマーに係るオニウム塩の(チオ)アセタール部位が脱保護して生成したケトン誘導体を活性化して酸等の活性種を発生させ得る光であればよい。例えば、KrFエキシマレーザ光、UV、可視光線等を意味し、特にUV光のうち365nm(i線)~436nm(g線)領域の光を用いることが好ましい。The second actinic energy ray may be any light capable of activating a ketone derivative produced by deprotection of the (thio)acetal moiety of the onium salt according to some embodiments of the polymer of the present invention using an acid generated in the resist film after irradiation with the first actinic energy ray, thereby generating an active species such as an acid. Examples of the second actinic energy ray include KrF excimer laser light, UV light, and visible light, and it is particularly preferable to use UV light in the 365 nm (i-line) to 436 nm (g-line) region.
本発明のひとつの形態のデバイスの製造方法は、第1活性エネルギーを照射する工程と、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有することが好ましい。この工程を有することで、ユニットAのオニウム塩の分解効率が向上し、さらなる感度向上につながり得る。加熱する工程はホットプレート等で実施することができ、デバイスの製造方法においてはプレベークの実施が該工程に相当する。 In one embodiment of the device manufacturing method of the present invention, it is preferable to include a heating step using an electric heating wire or laser between the step of irradiating the first active energy ray and the step of irradiating the second active energy ray. Including this step can improve the decomposition efficiency of the onium salt of unit A, leading to further improvement in sensitivity. The heating step can be performed using a hot plate or the like, and in the device manufacturing method, this step corresponds to pre-baking.
本発明の一つの態様の部材の製造方法は、上記フォトレジストパターンの少なくとも凹部を被覆するように反転パターン用組成物を塗布して得られた塗膜をエッチングして上記フォトレジストパターン表面を露出させる工程と、上記露出したレジストパターン表面部分の上記レジスト膜を除去して反転パターンを得る工程と、をさらに含むことが好ましい。
反転パターン用組成物としては、公知の反転パターン用組成物を用いることができ、例えば、国際公開WO2015/025665号公報に記載のシロキサンポリマーを含む組成物等が挙げられる。
Preferably, the method for manufacturing a member according to one embodiment of the present invention further includes the steps of applying a reversal pattern composition so as to cover at least the recesses of the photoresist pattern, etching the resulting coating to expose the surface of the photoresist pattern, and removing the resist film from the exposed surface portion of the resist pattern to obtain a reversal pattern.
As the composition for forming a reverse pattern, a known composition for forming a reverse pattern can be used, and examples thereof include a composition containing a siloxane polymer described in International Publication WO2015/025665.
また、本発明の一つの態様は、上記レジスト組成物を用いて基板上にレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
粒子線又は電磁波を用いて、上記レジスト膜を露光するフォトリソグラフィ工程と、
露光されたレジスト膜を現像してフォトレジストパターンを得るパターン形成工程と、を含む反転パターンの形成方法である。
Another aspect of the present invention is a resist film forming step of forming a resist film on a substrate using the resist composition.
a photolithography step of exposing the resist film to particle beams or electromagnetic waves;
and a pattern forming step of developing the exposed resist film to obtain a photoresist pattern.
また、本発明の一つの態様は、上記レジスト組成物を用いて基板上にレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
粒子線又は電磁波を用いて、上記レジスト膜を露光するフォトリソグラフィ工程と、
露光されたレジスト膜を現像してフォトレジストパターンを得るパターン形成工程と、
上記フォトレジストパターンの少なくとも凹部を被覆するように反転パターン用組成物を塗布して得られた塗膜をエッチングして上記フォトレジストパターン表面を露出させる工程と、
上記露出したレジストパターン表面部分の上記レジスト膜を除去して反転パターンを得る工程と、を含む反転パターンの形成方法である。
上記レジスト組成物を用いること以外は通常の反転パターンの形成方法を用いればよい。
上記基板としては、Si、SiO2、SiN、SiON、TiN、WSi及びBPSG(Boron Phosphorus Silicon Glass)等の無機基板;例えば、有機反射防止膜等が塗布されるSOG(Spin on Glass)等の塗布系無機基板等がデバイスの製造方法の場合は好ましく挙げられる。
また、マスクの製造方法の場合は、上記基板として、Cr、CrO、CrON、MoSi2及びSiO2等の無機基板が好ましく上げられ、該無機基板にTaO等のEUV吸収層を有していることがより好ましい。マスク製造用の基板は、通常のマスクに用いられる基板と同様の構成とすればよく、例えば透過型マスクの場合は対象の透過光に対して透明であるのが好ましく、反射型マスクの場合は対象の光(EUV等の電磁波等)に対して高い反射率を有することが好ましい。
Another aspect of the present invention is a resist film forming step of forming a resist film on a substrate using the resist composition.
a photolithography step of exposing the resist film to particle beams or electromagnetic waves;
a pattern formation step of developing the exposed resist film to obtain a photoresist pattern;
a step of applying a reversal pattern composition so as to cover at least the recesses of the photoresist pattern, and etching the resulting coating to expose the surface of the photoresist pattern;
and removing the resist film from the exposed surface portion of the resist pattern to obtain a reverse pattern.
Apart from using the above resist composition, a normal method for forming a reverse pattern may be used.
Preferred examples of the substrate include inorganic substrates such as Si, SiO2 , SiN, SiON, TiN, WSi, and BPSG (Boron Phosphorus Silicon Glass); for example, coated inorganic substrates such as SOG (Spin on Glass) to which an organic anti-reflective film or the like is applied are used in the device manufacturing method.
In the case of a method for manufacturing a mask, the substrate is preferably an inorganic substrate such as Cr, CrO, CrON, MoSi2 , or SiO2 , and more preferably has an EUV absorbing layer such as TaO on the inorganic substrate. The substrate for manufacturing the mask may have the same configuration as the substrate used for a normal mask, and for example, in the case of a transmission mask, it is preferably transparent to the transmitted light of the target, and in the case of a reflective mask, it is preferably high reflectivity for the target light (electromagnetic waves such as EUV).
パターン形成工程における現像は、通常の現像液を用いることができ、現像液として例えばアルカリ現像液、中性現像液及び有機溶剤現像液等が挙げられる。
また、上記以外の現像液として、水溶性有機溶剤を含む水溶性現像液も好ましく用いられる。上記水溶性有機溶剤としては、水と任意の割合で混合する炭素数1以上の有機化合物が挙げられ、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ジアセトンアルコール、エチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコール、テトラヒドロフラン、1,3-ジオキソラン、1,4-ジオキサン、ジグライム、トリグライム、アセトニトリル、アセトン、N,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ギ酸、酢酸、プロピオン酸等が具体的に挙げられる。
For development in the pattern forming step, a conventional developer can be used, and examples of the developer include an alkaline developer, a neutral developer, and an organic solvent developer.
In addition to the above, a water-soluble developer containing a water-soluble organic solvent is also preferably used. Examples of the water-soluble organic solvent include organic compounds having one or more carbon atoms that are miscible with water in any ratio, such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, diacetone alcohol, ethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol, propylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol, tetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 1,4-dioxane, diglyme, triglyme, acetonitrile, acetone, N,N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, formic acid, acetic acid, and propionic acid.
上記水溶性現像液は1種以上の水溶性有機溶剤を含むことで水溶液となっていればよく、非水溶性有機溶媒をさらに混合していても良い。上記非水溶性有機溶剤としては、例えば、水と混和しないアルコール類、水と混和しないエーテル類、水と混和しないニトリル類、水と混和しないケトン類、水と混和しない酢酸エチル等のエステル類及び塩化メチレン等の有機ハロゲン化合物等が挙げられる。The water-soluble developer may contain one or more water-soluble organic solvents to form an aqueous solution, and may further contain a non-water-soluble organic solvent. Examples of the non-water-soluble organic solvent include water-immiscible alcohols, water-immiscible ethers, water-immiscible nitriles, water-immiscible ketones, water-immiscible esters such as ethyl acetate, and organic halogen compounds such as methylene chloride.
上記基板としては、特に限定されず公知のものを用いることができる。例えば、シリコン、窒化シリコン、チタン、タンタル、パラジウム、銅、クロム、アルミニウム等の金属製の基板;ガラス基板;等が挙げられる。
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。
The substrate is not particularly limited and may be any known substrate, such as a substrate made of a metal such as silicon, silicon nitride, titanium, tantalum, palladium, copper, chromium, or aluminum; a glass substrate; or the like.
In one embodiment of the present invention, preferred examples of active energy rays used for exposure in a photolithography process used to obtain an interlayer insulating film or the like for producing an LSI include UV, KrF excimer laser light, ArF excimer laser light, electron beams, and extreme ultraviolet (EUV) light.
第1活性エネルギー線の照射量は、光硬化性組成物中の各成分の種類及び配合割合、並びに塗膜の膜厚等によって異なるが、1J/cm2以下又は1000μC/cm2以下であることが好ましい。
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。
The exposure dose of the first actinic energy ray varies depending on the types and blending ratios of the components in the photocurable composition, the thickness of the coating film, etc., but is preferably 1 J/cm 2 or less or 1000 μC/cm 2 or less.
In one embodiment of the present invention, the resist film formed from the resist composition preferably has a thickness of 10 to 200 nm. The resist composition is applied to a substrate by a suitable application method such as spin coating, roll coating, flow coating, dip coating, spray coating, or doctor coating, and then prebaked at 60 to 150°C for 1 to 20 minutes, preferably 80 to 120°C for 1 to 10 minutes, to form a thin film. The thickness of this applied film is 5 to 200 nm, and preferably 10 to 100 nm.
以下、本発明のいくつかの態様を実施例によってさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例によって何ら制限されるものではない。 The following examples further illustrate some aspects of the present invention, but the present invention is not limited to these examples.
<ユニットAを構成する化合物A1の合成>
(合成例1)ジベンゾチオフェン-9-オキシドの合成
<Synthesis of Compound A1 Constituting Unit A>
(Synthesis Example 1) Synthesis of dibenzothiophene-9-oxide
ジベンゾチオフェン7.0gをギ酸21.0gに溶解して35℃とする。これに35質量%過酸化水素水4.1gを滴下して25℃で5時間撹拌する。冷却後、反応液を純水50gに滴下し固体を析出させる。析出した固体をろ別し、純水20gで2回洗浄した後、アセトンを用いて再結晶する。これをろ過した後に乾燥することでジベンゾチオフェン-9-オキシドを7.6g得る。 7.0 g of dibenzothiophene is dissolved in 21.0 g of formic acid and the temperature is adjusted to 35°C. 4.1 g of 35% by mass hydrogen peroxide is added dropwise and the mixture is stirred at 25°C for 5 hours. After cooling, the reaction solution is added dropwise to 50 g of pure water to precipitate a solid. The precipitated solid is filtered, washed twice with 20 g of pure water, and then recrystallized using acetone. This is filtered and dried to obtain 7.6 g of dibenzothiophene-9-oxide.
(合成例2)9-(4-ヒドロキシフェニル)ジベンゾチオフェニウム-ヨージドの合成 (Synthesis Example 2) Synthesis of 9-(4-hydroxyphenyl)dibenzothiophenium iodide
上記合成例1で得たジベンゾチオフェン-9-オキシド4.0gとフェノール2.8gとをメタンスルホン酸16gに溶解して25℃とする。これに五酸化二リン1.5gを添加して室温で15時間撹拌する。その後純水60gを添加してさらに5分撹拌後、酢酸エチル20gで2回洗浄する。これを分液して、得られた水層にヨウ化カリウム3.6gと塩化メチレン30gとを添加して室温で2時間撹拌する。その後これを分液して、得られた有機層を純水40gで4回洗浄する。回収した有機層を濃縮し、ジイソプロピルエーテル100gに滴下して固体を析出させる。析出した固体をろ別して乾燥することで9-(4-ヒドロキシフェニル)ジベンゾチオフェニウム-ヨージドを6.6g得る。 4.0 g of dibenzothiophene-9-oxide obtained in Synthesis Example 1 above and 2.8 g of phenol are dissolved in 16 g of methanesulfonic acid and the temperature is adjusted to 25°C. 1.5 g of diphosphorus pentoxide is added and the mixture is stirred at room temperature for 15 hours. 60 g of purified water is then added and the mixture is stirred for an additional 5 minutes, after which the mixture is washed twice with 20 g of ethyl acetate. The mixture is separated, and 3.6 g of potassium iodide and 30 g of methylene chloride are added to the resulting aqueous layer and the mixture is stirred at room temperature for 2 hours. The mixture is then separated, and the resulting organic layer is washed four times with 40 g of purified water. The recovered organic layer is concentrated and added dropwise to 100 g of diisopropyl ether to precipitate a solid. The precipitated solid is filtered and dried to obtain 6.6 g of 9-(4-hydroxyphenyl)dibenzothiophenium iodide.
(合成例3)9-(4-ヒドロキシフェニル)ジベンゾチオフェニウム-メチルサルフェートの合成 (Synthesis Example 3) Synthesis of 9-(4-hydroxyphenyl)dibenzothiophenium methyl sulfate
上記合成例2で得た9-(4-ヒドロキシフェニル)ジベンゾチオフェニウム-ヨージド6.0gとジメチル硫酸2.3gとをメタノール15gに溶解して25℃として室温で4時間撹拌する。その後酢酸エチル45gを添加して固体を析出させる。析出した固体をろ別して乾燥することで9-(4-ヒドロキシフェニル)ジベンゾチオフェニウム-メチルサルフェートを4.9g得る。 6.0 g of 9-(4-hydroxyphenyl)dibenzothiophenium iodide obtained in Synthesis Example 2 above and 2.3 g of dimethyl sulfate are dissolved in 15 g of methanol, brought to 25°C, and stirred at room temperature for 4 hours. 45 g of ethyl acetate is then added to precipitate a solid. The precipitated solid is filtered and dried to obtain 4.9 g of 9-(4-hydroxyphenyl)dibenzothiophenium methyl sulfate.
(合成例4)9-(4-メタクリルオキシフェニル)ジベンゾチオフェニウム-メチルサルフェート(化合物a1)の合成 (Synthesis Example 4) Synthesis of 9-(4-methacryloxyphenyl)dibenzothiophenium methyl sulfate (compound a1)
上記合成例3で得た9-(4-ヒドロキシフェニル)ジベンゾチオフェニウム-メチルサルフェート4.0gとメタクリル酸クロライド1.9gとを塩化メチレン25gに溶解して25℃とする。これに、トリエチルアミン1.4gを塩化メチレン7gに溶解した溶液を滴下して25℃で2時間撹拌する。撹拌後、純水20gを添加してさらに10分撹拌した後に分液する。有機層を純水20gで2回洗浄した後に、回収した有機層を濃縮し、ジイソプロピルエーテル60gに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た後に乾燥させて9-(4-メタクリルオキシフェニル)ジベンゾチオフェニウム-メチルサルフェート(化合物a1)を3.0g得る。 4.0 g of 9-(4-hydroxyphenyl)dibenzothiophenium methyl sulfate obtained in Synthesis Example 3 above and 1.9 g of methacrylic acid chloride are dissolved in 25 g of methylene chloride and the temperature is adjusted to 25°C. A solution of 1.4 g of triethylamine dissolved in 7 g of methylene chloride is added dropwise to the solution and stirred at 25°C for 2 hours. After stirring, 20 g of pure water is added and stirred for an additional 10 minutes before separating the layers. The organic layer is washed twice with 20 g of pure water, and the recovered organic layer is concentrated and added dropwise to 60 g of diisopropyl ether to precipitate a solid. The precipitated solid is filtered and dried to obtain 3.0 g of 9-(4-methacryloxyphenyl)dibenzothiophenium methyl sulfate (compound a1).
(合成例5)9-(4-メタクリルオキシフェニル)ジベンゾチオフェニウム-1,1-ジフルオロ‐2-ヒドロキシエチルスルホネート(化合物A1)の合成 (Synthesis Example 5) Synthesis of 9-(4-methacryloxyphenyl)dibenzothiophenium-1,1-difluoro-2-hydroxyethylsulfonate (Compound A1)
上記合成例4で得た9-(4-メタクリルオキシフェニル)ジベンゾチオフェニウム-メチルサルフェート4.0gと1,1-ジフルオロ‐2-ヒドロキシエタンスルホン酸ナトリウム3.2gとを塩化メチレン25gと純水20gに添加して25℃で1時間撹拌する。撹拌後に分液し、再度1,1-ジフルオロ‐2-ヒドロキシスルホン酸ナトリウム1.6gと純水20gを添加して25℃で30分撹拌する。撹拌後に分液し、回収した有機層を濃縮する。得られた有機層を溶媒留去した後に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、9-(4-メタクリルオキシフェニル)ジベンゾチオフェニウム-1,1-ジフルオロ‐2-ヒドロキシエチルスルホネート(化合物A1)3.0gを得る。 4.0 g of 9-(4-methacryloxyphenyl)dibenzothiophenium methyl sulfate obtained in Synthesis Example 4 above and 3.2 g of sodium 1,1-difluoro-2-hydroxyethanesulfonate are added to 25 g of methylene chloride and 20 g of pure water and stirred at 25°C for 1 hour. After stirring, the mixture is separated, and 1.6 g of sodium 1,1-difluoro-2-hydroxysulfonate and 20 g of pure water are added again and stirred at 25°C for 30 minutes. After stirring, the mixture is separated and the recovered organic layer is concentrated. The solvent is removed from the resulting organic layer and then purified by column chromatography (methylene chloride/methanol = 90/10 (volume ratio)) to obtain 3.0 g of 9-(4-methacryloxyphenyl)dibenzothiophenium-1,1-difluoro-2-hydroxyethylsulfonate (Compound A1).
<ユニットAを構成する化合物A2の合成>
(合成例6)(4-ヒドロキシ)フェニルジフェニルスルホニウム-ヨージドの合成
<Synthesis of Compound A2 Constituting Unit A>
(Synthesis Example 6) Synthesis of (4-hydroxy)phenyldiphenylsulfonium iodide
ジベンゾチオフェン-9-オキシドに代えてジフェニルスルホキシド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-ヒドロキシ)フェニルジフェニルスルホニウム-ヨージドを5.9g得る。 By performing the same procedure as in Synthesis Example 2 above, except using diphenyl sulfoxide instead of dibenzothiophene-9-oxide, 5.9 g of (4-hydroxy)phenyldiphenylsulfonium iodide is obtained.
(合成例7)(4-メタクリルオキシ)フェニルジフェニルスルホニウム-トリフルオロメタンスルホネート(化合物a2)の合成 (Synthesis Example 7) Synthesis of (4-methacryloxy)phenyldiphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate (compound a2)
9-(4-ヒドロキシフェニル)ジベンゾチオフェニウム-メチルサルフェートに代えて(4-ヒドロキシ)フェニルジフェニルスルホニウム-メチルサルフェートを用い、ジイソプロピルエーテルを用いて固体を析出させる代わりに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=9/1)とする以外は上記合成例4と同様の操作を行うことで、9-(4-メタクリルオキシフェニル)ジベンゾチオフェニウム-メチルサルフェート(化合物a2)を3.8g得る。 By carrying out the same procedure as in Synthesis Example 4 above, except using (4-hydroxy)phenyldiphenylsulfonium-methylsulfate instead of 9-(4-hydroxyphenyl)dibenzothiophenium-methylsulfate and using silica gel column chromatography (methylene chloride/methanol = 9/1) instead of diisopropyl ether to precipitate the solid, 3.8 g of 9-(4-methacryloxyphenyl)dibenzothiophenium-methylsulfate (compound a2) is obtained.
(合成例8)9-(4-メタクリルオキシフェニル)ジフェニルスルホニウム-1,1-ジフルオロ‐2-ヒドロキシエチルスルホネート(化合物A2)の合成 (Synthesis Example 8) Synthesis of 9-(4-methacryloxyphenyl)diphenylsulfonium-1,1-difluoro-2-hydroxyethylsulfonate (Compound A2)
9-(4-メタクリルオキシフェニル)ジベンゾチオフェニウム-メチルサルフェートに代えて(4-メタクリルオキシ)フェニルジフェニルスルホニウム-メチルサルフェートを用いる以外は上記合成例5と同様の操作を行うことで、9-(4-メタクリルオキシフェニル)ジフェニルスルホニウム-1,1,ジフルオロ‐2-ヒドロキシエチルスルホネート(化合物A2)を3.0g得る。 By carrying out the same procedure as in Synthesis Example 5 above, except using (4-methacryloxy)phenyldiphenylsulfonium-methylsulfate instead of 9-(4-methacryloxyphenyl)dibenzothiophenium-methylsulfate, 3.0 g of 9-(4-methacryloxyphenyl)diphenylsulfonium-1,1,difluoro-2-hydroxyethylsulfonate (Compound A2) is obtained.
<ユニットAを構成する化合物A3の合成>
(合成例9)9-(4-メタクリルオキシフェニル)ジフェニルスルホニウム-1,1,2-トリフルオロ-3-ヒドロキシプロピルスルホネート(化合物A3)の合成
<Synthesis of Compound A3 Constituting Unit A>
Synthesis Example 9: Synthesis of 9-(4-methacryloxyphenyl)diphenylsulfonium-1,1,2-trifluoro-3-hydroxypropylsulfonate (Compound A3)
9-(4-メタクリルオキシフェニル)ジベンゾチオフェニウム-メチルサルフェートに代えて(4-メタクリルオキシ)フェニルジフェニルスルホニウム-メチルサルフェートを用い、1,1-ジフルオロ-2-ヒドロキシエタンスルホン酸ナトリウムに代えて1,1,2-トリフルオロ-2-ヒドロキシプロパンスルホン酸ナトリウムを用いる以外は上記合成例5と同様の操作を行うことで、9-(4-メタクリルオキシフェニル)ジフェニルスルホニウム-1,1,2-トリフルオロ-3-ヒドロキシプロピルスルホネート(化合物A3)を3.0g得る。 By carrying out the same procedure as in Synthesis Example 5 above, except for using (4-methacryloxy)phenyldiphenylsulfonium-methylsulfate instead of 9-(4-methacryloxyphenyl)dibenzothiophenium-methylsulfate and using sodium 1,1,2-trifluoro-2-hydroxypropanesulfonate instead of sodium 1,1-difluoro-2-hydroxyethanesulfonate, 3.0 g of 9-(4-methacryloxyphenyl)diphenylsulfonium-1,1,2-trifluoro-3-hydroxypropylsulfonate (Compound A3) is obtained.
<ユニットAを構成する化合物A4の合成>
(合成例10)9-(4-メタクリルオキシフェニル)ジフェニルスルホニウム-3-アリルオキシ-2-ヒドロキシプロピルスルホネート(化合物A4)の合成
<Synthesis of Compound A4 Constituting Unit A>
Synthesis Example 10: Synthesis of 9-(4-methacryloxyphenyl)diphenylsulfonium-3-allyloxy-2-hydroxypropylsulfonate (Compound A4)
9-(4-メタクリルオキシフェニル)ジベンゾチオフェニウム-メチルサルフェートに代えて(4-メタクリルオキシ)フェニルジフェニルスルホニウム-メチルサルフェートを用い、1,1-ジフルオロ-2-ヒドロキシエタンスルホン酸ナトリウムに代えて3-アリルオキシ-2-ヒドロキシプロパンスルホン酸ナトリウムを用いる以外は上記合成例5と同様の操作を行うことで、9-(4-メタクリルオキシフェニル)ジフェニルスルホニウム3-アリルオキシ-2-ヒドロキシプロピルスルホネート(化合物A4)を3.0g得る。 By carrying out the same procedure as in Synthesis Example 5 above, except for using (4-methacryloxy)phenyldiphenylsulfonium-methylsulfate instead of 9-(4-methacryloxyphenyl)dibenzothiophenium-methylsulfate and using sodium 3-allyloxy-2-hydroxypropanesulfonate instead of sodium 1,1-difluoro-2-hydroxyethanesulfonate, 3.0 g of 9-(4-methacryloxyphenyl)diphenylsulfonium 3-allyloxy-2-hydroxypropylsulfonate (Compound A4) is obtained.
<ユニットAを構成する化合物A5の合成>
(合成例11)9-(4-メタクリルオキシフェニル)ジフェニルスルホニウム-3-メルカプトプロピルスルホネート(化合物A5)の合成
<Synthesis of Compound A5 Constituting Unit A>
Synthesis Example 11: Synthesis of 9-(4-methacryloxyphenyl)diphenylsulfonium-3-mercaptopropylsulfonate (Compound A5)
9-(4-メタクリルオキシフェニル)ジベンゾチオフェニウム-メチルサルフェートに代えて(4-メタクリルオキシ)フェニルジフェニルスルホニウム-メチルサルフェートを用い、1,1-ジフルオロ-2-ヒドロキシエタンスルホン酸ナトリウムに代えて3-メルカプトプロパンスルホン酸ナトリウムを用いる以外は上記合成例5と同様の操作を行うことで、9-(4-メタクリルオキシフェニル)ジフェニルスルホニウム-3-メルカプトプロピルスルホネート(化合物A5)を3.0g得る。 By carrying out the same procedure as in Synthesis Example 5 above, except for using (4-methacryloxy)phenyldiphenylsulfonium-methylsulfate instead of 9-(4-methacryloxyphenyl)dibenzothiophenium-methylsulfate and using sodium 3-mercaptopropanesulfonate instead of sodium 1,1-difluoro-2-hydroxyethanesulfonate, 3.0 g of 9-(4-methacryloxyphenyl)diphenylsulfonium-3-mercaptopropylsulfonate (Compound A5) is obtained.
<ユニットAを構成する化合物A6の合成>
(合成例12)5-(4-ヒドロキシナフチル)テトラメチレンスルホニウム―p-トルエンスルホネートの合成
<Synthesis of Compound A6 Constituting Unit A>
Synthesis Example 12: Synthesis of 5-(4-hydroxynaphthyl)tetramethylenesulfonium-p-toluenesulfonate
ジベンゾチオフェン-9-オキシドに代えてテトラメチレンスルホキシドを用い、フェノールに代えて1-ナフトールを用い、ヨウ化カリウムの代わりに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2と同様の操作を行うことで、5-(4-ヒドロキシナフチル)テトラメチレンスルホニウム―p-トルエンスルホネートを3.5g得る。 By performing the same procedure as in Synthesis Example 2 above, except using tetramethylene sulfoxide instead of dibenzothiophene-9-oxide, 1-naphthol instead of phenol, and sodium p-toluenesulfonate instead of potassium iodide, 3.5 g of 5-(4-hydroxynaphthyl)tetramethylenesulfonium p-toluenesulfonate is obtained.
(合成例13)5-(4-メタクリルオキシナフチル)テトラメチレンスルホニウム―p-トルエンスルホネートの合成 (Synthesis Example 13) Synthesis of 5-(4-methacryloxynaphthyl)tetramethylenesulfonium-p-toluenesulfonate
9-(4-ヒドロキシフェニル)ジベンゾチオフェニウム-メチルサルフェートに代えて5-(4-ヒドロキシナフチル)テトラメチレンスルホニウム-トリフルオロメタンスルホン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、(5-(4-メタクリルオキシナフチル)テトラメチレンスルホニウム-p-トルエンスルホネートを5.1g得る。 By carrying out the same procedure as in Synthesis Example 4 above, except using 5-(4-hydroxynaphthyl)tetramethylenesulfonium trifluoromethanesulfonate instead of 9-(4-hydroxyphenyl)dibenzothiophenium methylsulfate, 5.1 g of (5-(4-methacryloxynaphthyl)tetramethylenesulfonium p-toluenesulfonate is obtained.
(合成例14)5-(4-メタクリルオキシナフチル)テトラメチレンスルホニウム-1,1-ジフルオロ‐2-ヒドロキシエチルスルホネート(化合物A6)の合成 (Synthesis Example 14) Synthesis of 5-(4-methacryloxynaphthyl)tetramethylenesulfonium-1,1-difluoro-2-hydroxyethylsulfonate (Compound A6)
9-(4-メタクリルオキシフェニル)ジベンゾチオフェニウム-メチルサルフェートに代えて(4-メタクリルオキシ)フェニルジフェニルスルホニウム-メチルサルフェートを用いる以外は上記合成例5と同様の操作を行うことで、9-(4-メタクリルオキシフェニル)ジフェニルスルホニウム-1,1-ジフルオロ‐2-ヒドロキシエチルスルホネート(化合物A6)を3.0g得る。 By carrying out the same procedure as in Synthesis Example 5 above, except using (4-methacryloxy)phenyldiphenylsulfonium-methylsulfate instead of 9-(4-methacryloxyphenyl)dibenzothiophenium-methylsulfate, 3.0 g of 9-(4-methacryloxyphenyl)diphenylsulfonium-1,1-difluoro-2-hydroxyethylsulfonate (Compound A6) is obtained.
<ユニットAを構成する化合物A7の合成>
(合成例15)2-(4-メトキシベンゾイル)ジベンゾチオフェンの合成
<Synthesis of Compound A7 Constituting Unit A>
Synthesis Example 15: Synthesis of 2-(4-methoxybenzoyl)dibenzothiophene
塩化アルミニウム5.0gを塩化メチレン50gに添加して0℃とする。これにジベンゾチオフェン5gを添加した後に4-メトキシベンゾイルクロリド4.6gを塩化メチレン9.2g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。得られた有機層を溶媒留去する。得られた残留物をアセトン30g用いた再結晶によって精製することで、2-(4-メトキシベンゾイル)ジベンゾチオフェンを6.1g得る。 Add 5.0 g of aluminum chloride to 50 g of methylene chloride and bring the temperature to 0°C. Add 5 g of dibenzothiophene, then dissolve 4.6 g of 4-methoxybenzoyl chloride in 9.2 g of methylene chloride and add dropwise over 30 minutes. After addition, stir at 25°C for 1 hour, add 60 g of purified water, stir for an additional 5 minutes, and then wash twice with 20 g of toluene. Distill off the resulting organic layer. Purify the resulting residue by recrystallization using 30 g of acetone to obtain 6.1 g of 2-(4-methoxybenzoyl)dibenzothiophene.
(合成例16)2-(4-メトキシベンゾイル)ジベンゾチオフェン-5-オキシドの合成 (Synthesis Example 16) Synthesis of 2-(4-methoxybenzoyl)dibenzothiophene-5-oxide
上記合成例15で得られた2-(4-メトキシベンゾイル)ジベンゾチオフェン6.0gをギ酸30gに溶解し、これに35質量%過酸化水素水3.5gを氷冷下で滴下する。その後、室温に昇温して5時間撹拌する。撹拌後、反応液に純水80gを滴下し固体を析出させる。析出した固体をろ別し、純水10g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、2-(4-メトキシベンゾイル)ジベンゾチオフェン-5-オキシドを4.3g得る。 6.0 g of 2-(4-methoxybenzoyl)dibenzothiophene obtained in Synthesis Example 15 above was dissolved in 30 g of formic acid, and 3.5 g of 35% by mass hydrogen peroxide solution was added dropwise to the solution while cooling on ice. The mixture was then warmed to room temperature and stirred for 5 hours. After stirring, 80 g of pure water was added dropwise to the reaction solution to precipitate a solid. The precipitated solid was filtered, washed three times with 10 g of pure water, and then dried to obtain crude crystals. The crude crystals were recrystallized using 100 g of acetone and 200 g of ethanol to obtain 4.3 g of 2-(4-methoxybenzoyl)dibenzothiophene-5-oxide.
(合成例17)2-[ジメトキシ-(4-メトキシフェニル)メチルジベンゾチオフェン-5-オキシドの合成 (Synthesis Example 17) Synthesis of 2-[dimethoxy-(4-methoxyphenyl)methyldibenzothiophene-5-oxide
合成例16で得られた2-(4-メトキシベンゾイル)ジベンゾチオフェン-5-オキシド5.0gをメタノール20gに添加し、これにオルトギ酸トリメチル5.0gと濃硫酸20mgを添加して60℃で3時間撹拌する。撹拌後、反応溶液を塩化メチレン60gと3質量%炭酸水素ナトリウム水溶液10gとの混合溶液に加え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2-[ジメトキシ-(4-メトキシフェニル)メチルジベンゾチオフェン-5-オキシドを4.6g得る。 5.0 g of 2-(4-methoxybenzoyl)dibenzothiophene-5-oxide obtained in Synthesis Example 16 is added to 20 g of methanol, followed by the addition of 5.0 g of trimethyl orthoformate and 20 mg of concentrated sulfuric acid and stirring at 60°C for 3 hours. After stirring, the reaction solution is added to a mixed solution of 60 g of methylene chloride and 10 g of a 3% by mass aqueous solution of sodium bicarbonate, and the mixture is stirred for 10 minutes to recover the organic layer. The resulting organic layer is washed three times with water, and the methylene chloride is then distilled off to obtain 4.6 g of 2-[dimethoxy-(4-methoxyphenyl)methyldibenzothiophene-5-oxide.
(合成例18)4-ビニルフェニル-2-[ジメトキシ-(4-メトキシフェニル)メチル]ジベンゾチオフェニウム-1,1-ジフルオロ‐2-ヒドロキシエタンスルホネート(化合物A7)の合成 (Synthesis Example 18) Synthesis of 4-vinylphenyl-2-[dimethoxy-(4-methoxyphenyl)methyl]dibenzothiophenium-1,1-difluoro-2-hydroxyethanesulfonate (Compound A7)
上記合成例17で得た2-[ジメトキシ-(4-メトキシフェニル)メチルジベンゾチオフェン-5-オキシド4.0gとトリメチルシリルクロライド1.1gとトリエチルアミン1.8gとを塩化メチレン15.5gに溶解した溶液中に、1.0mol/Lの4-ビニルフェニルマグネシウムブロミドのTHF溶液15ml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分撹拌した後、塩化メチレン40gと1,1-ジフルオロ‐2-ヒドロキシエタンスルホン酸ナトリウム2.7g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-ビニルフェニル-2-[ジメトキシ-(4-メトキシフェニル)メチル]ジベンゾチオフェニウム-1,1-ジフルオロ‐2-ヒドロキシエタンスルホネート(化合物A7)を2.6g得る。 To a solution of 4.0 g of 2-[dimethoxy-(4-methoxyphenyl)methyldibenzothiophene-5-oxide obtained in Synthesis Example 17 above, 1.1 g of trimethylsilyl chloride, and 1.8 g of triethylamine dissolved in 15.5 g of methylene chloride, 15 ml of a 1.0 mol/L THF solution of 4-vinylphenylmagnesium bromide is added dropwise at 10°C or below, and the mixture is then stirred at 25°C for 1 hour. After stirring, 30 g of a 10% by weight aqueous ammonium chloride solution is added at 5°C or below and the mixture is stirred for an additional 10 minutes, after which 40 g of methylene chloride and 2.7 g of sodium 1,1-difluoro-2-hydroxyethanesulfonate are added and the mixture is stirred at 25°C for approximately 2 hours. The mixture is separated and washed three times with water, after which the methylene chloride is distilled off to obtain crude crystals. The crude crystals are purified by silica gel column chromatography (methylene chloride/methanol=90/10 (volume ratio)) to obtain 2.6 g of 4-vinylphenyl-2-[dimethoxy-(4-methoxyphenyl)methyl]dibenzothiophenium-1,1-difluoro-2-hydroxyethanesulfonate (compound A7).
<ユニットAを構成する化合物A8の合成>
(合成例19)4-ヒドロキシフェニル-2-[(4-メトキシ)ベンゾイル]ジベンゾチオフェニウム-ヨージドの合成
<Synthesis of Compound A8 Constituting Unit A>
(Synthesis Example 19) Synthesis of 4-hydroxyphenyl-2-[(4-methoxy)benzoyl]dibenzothiophenium iodide
(合成例20)4-ヒドロキシフェニル-2-[(4-メトキシ)ベンゾイル]ジベンゾチオフェニウム-メチルサルフェートの合成 (Synthesis Example 20) Synthesis of 4-hydroxyphenyl-2-[(4-methoxy)benzoyl]dibenzothiophenium methyl sulfate
9-(4-ヒドロキシフェニル)ジベンゾチオフェニウム-ヨージドに代えて上記合成例19で得た4-ヒドロキシフェニル-2-[(4-メトキシ)ベンゾイル]ジベンゾチオフェニウム-ヨージド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-ヒドロキシフェニル-2-[(4-メトキシ)ベンゾイル]ジベンゾチオフェニウム-メチルサルフェートを3.0g得る。 By carrying out the same procedure as in Synthesis Example 3 above, except using 4-hydroxyphenyl-2-[(4-methoxy)benzoyl]dibenzothiophenium-iodide obtained in Synthesis Example 19 above instead of 9-(4-hydroxyphenyl)dibenzothiophenium-iodide, 3.0 g of 4-hydroxyphenyl-2-[(4-methoxy)benzoyl]dibenzothiophenium-methylsulfate is obtained.
(合成例21)4-ヒドロキシフェニル-2-[ジメトキシ-(4-メトキシフェニル)メチル]ジベンゾチオフェニウム-メチルサルフェートの合成 (Synthesis Example 21) Synthesis of 4-hydroxyphenyl-2-[dimethoxy-(4-methoxyphenyl)methyl]dibenzothiophenium methyl sulfate
2-(4-メトキシベンゾイル)ジベンゾチオフェン-5-オキシドに代えて上記合成例20で得た4-ヒドロキシフェニル-2-[(4-メトキシ)ベンゾイル]ジベンゾチオフェニウム-メチルサルフェートを用いる以外は上記合成例17と同様の操作を行うことで、)4-ヒドロキシフェニル-2-[ジメトキシ-(4-メトキシフェニル)メチル]ジベンゾチオフェニウム-メチルサルフェートを3.0g得る。 By carrying out the same procedure as in Synthesis Example 17 above, except using 4-hydroxyphenyl-2-[(4-methoxy)benzoyl]dibenzothiophenium-methylsulfate obtained in Synthesis Example 20 above instead of 2-(4-methoxybenzoyl)dibenzothiophene-5-oxide, 3.0 g of 4-hydroxyphenyl-2-[dimethoxy-(4-methoxyphenyl)methyl]dibenzothiophenium-methylsulfate is obtained.
(合成例22)4-メタクリルオキシフェニル-2-[ジメトキシ-(4-メトキシフェニル)メチル]ジベンゾチオフェニウム-メチルサルフェートの合成 (Synthesis Example 22) Synthesis of 4-methacryloxyphenyl-2-[dimethoxy-(4-methoxyphenyl)methyl]dibenzothiophenium methyl sulfate
9-(4-メタクリルオキシフェニル)ジベンゾチオフェニウム-メチルサルフェートに代えて上記合成例21で得た4-ヒドロキシフェニル-2-[ジメトキシ-(4-メトキシフェニル)メチル]ジベンゾチオフェニウム-メチルサルフェ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-メタクリルオキシフェニル-2-[ジメトキシ-(4-メトキシフェニル)メチル]ジベンゾチオフェニウム-メチルサルフェートを3.0g得る。 By carrying out the same procedure as in Synthesis Example 4 above, except using 4-hydroxyphenyl-2-[dimethoxy-(4-methoxyphenyl)methyl]dibenzothiophenium-methylsulfate obtained in Synthesis Example 21 above instead of 9-(4-methacryloxyphenyl)dibenzothiophenium-methylsulfate, 3.0 g of 4-methacryloxyphenyl-2-[dimethoxy-(4-methoxyphenyl)methyl]dibenzothiophenium-methylsulfate is obtained.
(合成例23)4-メタクリルオキシフェニル-2-[ジメトキシ-(4-メトキシフェニル)メチル]ジベンゾチオフェニウム-1,1-ジフルオロ‐2-ヒドロキシエタンスルホネート(化合物A8)の合成 (Synthesis Example 23) Synthesis of 4-methacryloxyphenyl-2-[dimethoxy-(4-methoxyphenyl)methyl]dibenzothiophenium-1,1-difluoro-2-hydroxyethanesulfonate (Compound A8)
9-(4-メタクリルオキシフェニル)ジベンゾチオフェニウム-メチルサルフェートに代えて上記合成例22で得た4-メタクリルオキシフェニル-2-[ジメトキシ-(4-メトキシフェニル)メチル]ジベンゾチオフェニウム-メチルサルフェートを用いる以外は上記合成例5と同様の操作を行うことで、4-メタクリルオキシフェニル-2-[ジメトキシ-(4-メトキシフェニル)メチル]ジベンゾチオフェニウム-1,1-ジフルオロ‐2-ヒドロキシエタンスルホネート(化合物A8)を3.0g得る。 By carrying out the same procedure as in Synthesis Example 5 above, except using 4-methacryloxyphenyl-2-[dimethoxy-(4-methoxyphenyl)methyl]dibenzothiophenium-methylsulfate obtained in Synthesis Example 22 above instead of 9-(4-methacryloxyphenyl)dibenzothiophenium-methylsulfate, 3.0 g of 4-methacryloxyphenyl-2-[dimethoxy-(4-methoxyphenyl)methyl]dibenzothiophenium-1,1-difluoro-2-hydroxyethanesulfonate (Compound A8) is obtained.
<ユニットAを構成する化合物A9の合成>
(合成例24)2-[メトキシフェニル-[1,3]ジオキセパン-2-イル]ジベンゾチオフェン-5-オキシドの合成
<Synthesis of Compound A9 Constituting Unit A>
Synthesis Example 24: Synthesis of 2-[methoxyphenyl-[1,3]dioxepan-2-yl]dibenzothiophene-5-oxide
メタノールに代えて1,4-ブタンジオールを用いる以外は上記合成例17と同様の操作を行うことで、2-[メトキシフェニル-[1,3]ジオキセパン-2-イル]ジベンゾチオフェン-5-オキシドを3.0g得る。 By performing the same procedure as in Synthesis Example 17 above, except using 1,4-butanediol instead of methanol, 3.0 g of 2-[methoxyphenyl-[1,3]dioxepan-2-yl]dibenzothiophene-5-oxide is obtained.
(合成例25)4-ビニルフェニル-2-[メトキシフェニル-[1,3]ジオキセパン-2-イル]ジベンゾチオフェニウム-1,1-ジフルオロ‐2-ヒドロキシエタンスルホネート(化合物A9)の合成 (Synthesis Example 25) Synthesis of 4-vinylphenyl-2-[methoxyphenyl-[1,3]dioxepan-2-yl]dibenzothiophenium-1,1-difluoro-2-hydroxyethanesulfonate (Compound A9)
2-[ジメトキシ-(4-メトキシフェニル)メチルジベンゾチオフェン-5-オキシドメタノールに代えて上記合成例24で得た2-[メトキシフェニル-[1,3]ジオキセパン-2-イル]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18と同様の操作を行うことで、4-ビニルフェニル-2-[メトキシフェニル-[1,3]ジオキセパン-2-イル]ジベンゾチオフェニウム-1,1-ジフルオロ‐2-ヒドロキシエタンスルホネート(化合物A9)を3.0g得る。 By carrying out the same procedure as in Synthesis Example 18 above, except using 2-[methoxyphenyl-[1,3]dioxepan-2-yl]dibenzothiophene-5-oxide obtained in Synthesis Example 24 above instead of 2-[dimethoxy-(4-methoxyphenyl)methyldibenzothiophene-5-oxide methanol, 3.0 g of 4-vinylphenyl-2-[methoxyphenyl-[1,3]dioxepan-2-yl]dibenzothiophenium-1,1-difluoro-2-hydroxyethanesulfonate (Compound A9) is obtained.
<ユニットAを構成する化合物A10の合成>
(合成例26)フェニル-2-[ジメトキシ-(4-メトキシフェニル)メチル]ジベンゾチオフェニウム-ブロミドの合成
<Synthesis of Compound A10 Constituting Unit A>
Synthesis Example 26: Synthesis of phenyl-2-[dimethoxy-(4-methoxyphenyl)methyl]dibenzothiophenium bromide
上記合成例17で得た2-[ジメトキシ-(4-メトキシフェニル)メチルジベンゾチオフェン-5-オキシド4.0gとトリメチルシリルクロライド1.1gとトリエチルアミン1.8gとを塩化メチレン15.5gに溶解した溶液中に、1.0mol/Lの4-ビニルフェニルマグネシウムブロミドのTHF溶液15ml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分撹拌して塩化メチレン40g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、フェニル-2-[ジメトキシ-(4-メトキシフェニル)メチル]ジベンゾチオフェニウム-ブロミドを3.0g得る。 To a solution of 4.0 g of 2-[dimethoxy-(4-methoxyphenyl)methyldibenzothiophene-5-oxide obtained in Synthesis Example 17 above, 1.1 g of trimethylsilyl chloride, and 1.8 g of triethylamine dissolved in 15.5 g of methylene chloride, 15 ml of a 1.0 mol/L THF solution of 4-vinylphenylmagnesium bromide was added dropwise at 10°C or below, followed by stirring at 25°C for 1 hour. After stirring, 30 g of a 10% by weight aqueous ammonium chloride solution was added at 5°C or below, and the mixture was stirred for an additional 10 minutes. 40 g of methylene chloride was then added and the mixture was stirred at 25°C for approximately 2 hours. The mixture was separated and washed three times with water, after which the methylene chloride was distilled off to obtain crude crystals. The crude crystals were purified by silica gel column chromatography (methylene chloride/methanol = 90/10 (volume ratio)) to obtain 3.0 g of phenyl-2-[dimethoxy-(4-methoxyphenyl)methyl]dibenzothiophenium bromide.
(合成例27)フェニル-2-(4-ヒドロキシベンゾイル)ジベンゾチオフェニウム-ブロミドの合成 (Synthesis Example 27) Synthesis of phenyl-2-(4-hydroxybenzoyl)dibenzothiophenium bromide
上記合成例26で得たフェニル-2-[ジメトキシ-(4-メトキシフェニル)]メチルジベンゾチオフェニウム-ブロミド3.0gを酢酸30mlに添加して110℃とした後に48%臭化水素酸水溶液2.2gを滴下して18時間攪拌する。その後、25℃に冷却してから純水60mlと塩化メチレン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=80/20(体積比))により精製することでフェニル-2-(4-ヒドロキシベンゾイル)ジベンゾチオフェニウム-ブロミドを1.4g得る。 3.0 g of phenyl-2-[dimethoxy-(4-methoxyphenyl)]methyldibenzothiophenium bromide obtained in Synthesis Example 26 above is added to 30 ml of acetic acid and heated to 110°C, after which 2.2 g of 48% aqueous hydrobromic acid is added dropwise and stirred for 18 hours. After cooling to 25°C, 60 ml of purified water and 40 g of methylene chloride are added and stirred. The mixture is separated and washed three times with water, after which the methylene chloride is distilled off to obtain crude crystals. The crude crystals are purified by silica gel column chromatography (methylene chloride/methanol = 80/20 (volume ratio)) to obtain 1.4 g of phenyl-2-(4-hydroxybenzoyl)dibenzothiophenium bromide.
(合成例28)フェニル-2-[ジメトキシ-(4-ヒドロキシフェニル)]メチルジベンゾチオフェニウム-ブロミドの合成 (Synthesis Example 28) Synthesis of phenyl-2-[dimethoxy-(4-hydroxyphenyl)]methyldibenzothiophenium bromide
2-(4-メトキシベンゾイル)ジベンゾチオフェン-5-オキシドに代えて上記合成例27で得たフェニル-2-(4-ヒドロキシベンゾイル)ジベンゾチオフェニウム-ブロミドを用いる以外は上記合成例17と同様の操作を行うことでフェニル-2-[ジメトキシ-(4-ヒドロキシフェニル)]メチルジベンゾチオフェニウム-ブロミドを1.5g得る。 1.5 g of phenyl-2-[dimethoxy-(4-hydroxyphenyl)]methyldibenzothiophenium bromide is obtained by performing the same procedure as in Synthesis Example 17 above, except that phenyl-2-(4-hydroxybenzoyl)dibenzothiophenium bromide obtained in Synthesis Example 27 above is used instead of 2-(4-methoxybenzoyl)dibenzothiophene-5-oxide.
(合成例29)フェニル-2-{ジメトキシ-[4-(3-メタクリルオキシ)プロピルオキシフェニル]メチル}ジベンゾチオフェニウム-1,1-ジフルオロ‐2-ヒドロキシエタンスルホネート(化合物A10)の合成 (Synthesis Example 29) Synthesis of phenyl-2-{dimethoxy-[4-(3-methacryloxy)propyloxyphenyl]methyl}dibenzothiophenium-1,1-difluoro-2-hydroxyethanesulfonate (Compound A10)
上記合成例28で得たフェニル-2-[ジメトキシ-(4-ヒドロキシフェニル)]メチルジベンゾチオフェニウム-ブロミド1.5gと3-トリフルオロメタンスルホニルプロパンメタクリレート1.10gをアセトニトリル10mlに溶解した後に、炭酸カリウム2.1gを添加して70℃で3時間攪拌する。その後、塩化メチレン30mlと純水15mと1,1-ジフルオロ-2-ヒドロキシエタンスルホン酸ナトリウム1.3gl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=80/20(体積比))により精製することでフェニル-2-{ジメトキシ-[4-(1-エトキシエチル)オキシフェニル]メチル}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(化合物A10)を1.0g得る。1.5 g of phenyl-2-[dimethoxy-(4-hydroxyphenyl)]methyldibenzothiophenium bromide obtained in Synthesis Example 28 above and 1.10 g of 3-trifluoromethanesulfonylpropane methacrylate were dissolved in 10 ml of acetonitrile, followed by the addition of 2.1 g of potassium carbonate and stirring at 70°C for 3 hours. 30 ml of methylene chloride, 15 ml of purified water, and 1.3 g of sodium 1,1-difluoro-2-hydroxyethanesulfonate were then added and stirred. The resulting solution was separated and washed three times with water, after which the methylene chloride was distilled off to obtain crude crystals. The crude crystals were purified by silica gel column chromatography (methylene chloride/methanol = 80/20 (volume ratio)) to obtain 1.0 g of phenyl-2-{dimethoxy-[4-(1-ethoxyethyl)oxyphenyl]methyl}dibenzothiophenium nonafluorobutanesulfonate (Compound A10).
<ユニットBを構成する化合物B1の合成>
(合成例30)2,4-ジメトキシ-2'-ヒドロキシベンゾヒドロールの合成
<Synthesis of Compound B1 Constituting Unit B>
(Synthesis Example 30) Synthesis of 2,4-dimethoxy-2'-hydroxybenzohydrol
2,4-ジメトキシ-4'-ヒドロキシベンゾフェノン6.0gをTHF32gに溶解し、これに水素化リチウムアルミニウム2.2gを添加し室温で3時間攪拌する。その後、純水6gを水素の発生を確認しながら添加後さらに10分攪拌する。5質量%シュウ酸ナトリウム水溶液を添加して10分撹拌後に酢酸エチル30gを添加して分液する。これを水10gで3回洗浄後に回収した有機層を濃縮することで2,4-ジメトキシ-2'-ヒドロキシベンゾヒドロール5.9gを得る。6.0 g of 2,4-dimethoxy-4'-hydroxybenzophenone was dissolved in 32 g of THF, and 2.2 g of lithium aluminum hydride was added. The mixture was stirred at room temperature for 3 hours. 6 g of purified water was then added while checking for hydrogen generation, followed by stirring for an additional 10 minutes. A 5% by mass aqueous solution of sodium oxalate was added, and the mixture was stirred for 10 minutes. 30 g of ethyl acetate was then added and the mixture was separated. The mixture was washed three times with 10 g of water, and the collected organic layer was concentrated to obtain 5.9 g of 2,4-dimethoxy-2'-hydroxybenzohydrol.
(合成例31)2,4-ジメトキシ-2'-メタクリルオキシヒドロキシベンゾヒドロール(化合物B1)の合成 (Synthesis Example 31) Synthesis of 2,4-dimethoxy-2'-methacryloxyhydroxybenzohydrol (Compound B1)
合成例30で得た2,4-ジメトキシ-2'-ヒドロキシベンゾヒドロール4.0gとメタクリル酸無水物4.2gとを塩化メチレン40gに溶解して25℃とする。これに、トリエチルアミン2.8gを塩化メチレン7gに溶解した溶液を滴下して25℃で2時間撹拌する。撹拌後、純水20gを添加してさらに10分撹拌した後に分液する。有機層を純水20gで2回洗浄した後に回収した有機層を濃縮し、得られた有機層を溶媒留去した後にカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル/ヘキサン=15/85(体積比))により精製することで、2,4-ジメトキシ-2'-メタクリルオキシヒドロキシベンゾヒドロール(化合物B1)を2.6g得る。 4.0 g of 2,4-dimethoxy-2'-hydroxybenzohydrol obtained in Synthesis Example 30 and 4.2 g of methacrylic anhydride are dissolved in 40 g of methylene chloride and the temperature is adjusted to 25°C. A solution of 2.8 g of triethylamine in 7 g of methylene chloride is added dropwise to the mixture and stirred at 25°C for 2 hours. After stirring, 20 g of pure water is added and the mixture is stirred for an additional 10 minutes before being separated into layers. The organic layer is washed twice with 20 g of pure water, and the recovered organic layer is concentrated. The solvent is distilled off from the resulting organic layer, which is then purified by column chromatography (ethyl acetate/hexane = 15/85 (volume ratio)) to obtain 2.6 g of 2,4-dimethoxy-2'-methacryloxyhydroxybenzohydrol (Compound B1).
<ユニットBを構成する化合物B2の合成>
(合成例32)2-ヒドロキシベンゾヒドロールの合成
<Synthesis of Compound B2 Constituting Unit B>
(Synthesis Example 32) Synthesis of 2-hydroxybenzohydrol
2,4-ジメトキシ-4'-ヒドロキシベンゾフェノンに代えて2-ヒドロキシベンゾフェノンを用いる以外は上記合成例30と同様の操作を行うことで、2-ヒドロキシベンゾヒドロールを3.5g得る。 By performing the same procedure as in Synthesis Example 30 above, except using 2-hydroxybenzophenone instead of 2,4-dimethoxy-4'-hydroxybenzophenone, 3.5 g of 2-hydroxybenzohydrol is obtained.
(合成例33)2-メタクリルオキシヒドロキシベンゾヒドロール(化合物B2)の合成 (Synthesis Example 33) Synthesis of 2-methacryloxyhydroxybenzohydrol (Compound B2)
2,4-ジメトキシ-2'-ヒドロキシベンゾヒドロールに代えて合成例32で得た2-ヒドロキシベンゾヒドロールを用い、濃縮して得られた残渣をカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル/ヘキサン=10/90(体積比))により精製すること以外は上記合成例31と同様の操作を行うことで、2-メタクリルオキシヒドロキシベンゾヒドロール(化合物B2)を3.5g得る。 3.5 g of 2-methacryloxyhydroxybenzohydrol (compound B2) is obtained by carrying out the same procedure as in Synthesis Example 31 above, except that the 2-hydroxybenzohydrol obtained in Synthesis Example 32 is used instead of 2,4-dimethoxy-2'-hydroxybenzohydrol and the residue obtained after concentration is purified by column chromatography (ethyl acetate/hexane = 10/90 (volume ratio)).
<ユニットBを構成する化合物B3の合成>
(合成例34)1-(4-ヒドロキシフェニル)エタノールの合成
<Synthesis of Compound B3 Constituting Unit B>
(Synthesis Example 34) Synthesis of 1-(4-hydroxyphenyl)ethanol
2,4-ジメトキシ-4'-ヒドロキシベンゾフェノンに代えて4‐ヒドロキシアセトフェノンを用いる以外は上記合成例30と同様の操作を行うことで、1-(4-ヒドロキシフェニル)エタノールを2.7g得る。 By performing the same procedure as in Synthesis Example 30 above, except using 4-hydroxyacetophenone instead of 2,4-dimethoxy-4'-hydroxybenzophenone, 2.7 g of 1-(4-hydroxyphenyl)ethanol is obtained.
(合成例35)1-(4-メタクリルオキシフェニル)エタノール(化合物B3)の合成 (Synthesis Example 35) Synthesis of 1-(4-methacryloxyphenyl)ethanol (Compound B3)
2,4-ジメトキシ-2'-ヒドロキシベンズヒドロールに代えて合成例34で得た2-ヒドロキシベンズヒドロールを用い、濃縮して得られた残渣をカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル/ヘキサン=10/90(体積比))により精製すること以外は上記合成例31と同様の操作を行うことで、2-メタクリルオキシヒドロキシベンズヒドロール (化合物B3)を3.5g得る。 3.5 g of 2-methacryloxyhydroxybenzhydrol (compound B3) is obtained by performing the same procedure as in Synthesis Example 31 above, except that the 2-hydroxybenzhydrol obtained in Synthesis Example 34 is used instead of 2,4-dimethoxy-2'-hydroxybenzhydrol and the residue obtained after concentration is purified by column chromatography (ethyl acetate/hexane = 10/90 (volume ratio)).
<ユニットBを構成する化合物B4の合成>
(合成例36)2,4-ジメトキシ-4'-(2-ビニルオキシ)エトキシベンゾフェノンの合成
<Synthesis of Compound B4 Constituting Unit B>
(Synthesis Example 36) Synthesis of 2,4-dimethoxy-4'-(2-vinyloxy)ethoxybenzophenone
2,4-ジメトキシ-4'-ヒドロキシ-ベンゾフェノン4.0gと2-クロロエチルビニルエーテル4.8gと炭酸カリウム6.4gとをジメチルホルムアミド24gに溶解する。混合物を110℃で15時間攪拌する。そして、混合物を25℃に冷却し、水60gの添加後さらに攪拌した後トルエン24gで抽出し、水10gで3回洗浄後に回収した有機層を濃縮し、得られた有機層を溶媒留去した後にカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル/ヘキサン=10/90(体積比))により精製することで、2,4-ジメトキシ-4'-(2-ビニルオキシ)エトキシベンゾフェノン5.4gを得る。4.0 g of 2,4-dimethoxy-4'-hydroxybenzophenone, 4.8 g of 2-chloroethyl vinyl ether, and 6.4 g of potassium carbonate are dissolved in 24 g of dimethylformamide. The mixture is stirred at 110°C for 15 hours. The mixture is then cooled to 25°C, 60 g of water is added, and the mixture is further stirred. After that, it is extracted with 24 g of toluene and washed three times with 10 g of water. The recovered organic layer is concentrated, and the solvent is removed from the resulting organic layer. The organic layer is then purified by column chromatography (ethyl acetate/hexane = 10/90 (volume ratio)) to obtain 5.4 g of 2,4-dimethoxy-4'-(2-vinyloxy)ethoxybenzophenone.
(合成例37)2,4-ジメトキシ-4'-(2-ヒドロキシ)エトキシベンゾフェノンの合成 (Synthesis Example 37) Synthesis of 2,4-dimethoxy-4'-(2-hydroxy)ethoxybenzophenone
合成例36で得た2,4-ジメトキシ-4'-(2-ビニルオキシ)エトキシベンゾフェノン5.4gとピリジニウム-p-トルエンスルホン酸0.42gと純水4.2gとをアセトン36gに溶解する。混合物を35℃で12時間攪拌する。そして、3質量%炭酸ナトリウム水溶液添加後に混合物をさらに攪拌後に酢酸エチル42gで抽出し、水10gで3回洗浄後に回収した有機層を濃縮することで、2,4-ジメトキシ-4'-(2-ヒドロキシ)エトキシベンゾフェノン4.3gを得る。 5.4 g of 2,4-dimethoxy-4'-(2-vinyloxy)ethoxybenzophenone obtained in Synthesis Example 36, 0.42 g of pyridinium-p-toluenesulfonic acid, and 4.2 g of pure water are dissolved in 36 g of acetone. The mixture is stirred at 35°C for 12 hours. After adding a 3% by mass aqueous solution of sodium carbonate, the mixture is further stirred and extracted with 42 g of ethyl acetate. The organic layer is washed three times with 10 g of water and then concentrated to obtain 4.3 g of 2,4-dimethoxy-4'-(2-hydroxy)ethoxybenzophenone.
(合成例38)2,4-ジメトキシ-4'-(2-ヒドロキシ)エトキシベンゾヒドロールの合成 (Synthesis Example 38) Synthesis of 2,4-dimethoxy-4'-(2-hydroxy)ethoxybenzohydrol
2,4-ジメトキシ-2'-ヒドロキシベンズヒドロールに代えて合成例37で得た2,4-ジメトキシ-4'-(2-ヒドロキシ)エトキシベンゾフェノンを用いる以外は上記合成例30と同様の操作を行うことで、2,4-ジメトキシ-4'-(2-ヒドロキシ)エトキシベンゾヒドロールを2.7g得る。 By carrying out the same procedure as in Synthesis Example 30 above, except using 2,4-dimethoxy-4'-(2-hydroxy)ethoxybenzophenone obtained in Synthesis Example 37 instead of 2,4-dimethoxy-2'-hydroxybenzhydrol, 2.7 g of 2,4-dimethoxy-4'-(2-hydroxy)ethoxybenzohydrol is obtained.
(合成例39)2,4-ジメトキシ-4'-(2-メタクリルオキシ)エトキシベンゾヒドロール(化合物B4)の合成 (Synthesis Example 39) Synthesis of 2,4-dimethoxy-4'-(2-methacryloxy)ethoxybenzohydrol (Compound B4)
2,4-ジメトキシ-2'-ヒドロキシベンズヒドロールに代えて合成例38で得た2,4-ジメトキシ-4'-(2-ヒドロキシ)エトキシベンゾヒドロールを用い、濃縮して得られた残渣をカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル/ヘキサン=10/90(体積比))により精製すること以外は上記合成例31と同様の操作を行うことで、2,4-ジメトキシ-4'-(2-メタクリルオキシ)エトキシベンゾヒドロール(化合物B4)を3.5g得る。 By carrying out the same procedure as in Synthesis Example 31 above, except for using 2,4-dimethoxy-4'-(2-hydroxy)ethoxybenzohydrol obtained in Synthesis Example 38 instead of 2,4-dimethoxy-2'-hydroxybenzhydrol and purifying the residue obtained by concentration by column chromatography (ethyl acetate/hexane = 10/90 (volume ratio)), 3.5 g of 2,4-dimethoxy-4'-(2-methacryloxy)ethoxybenzohydrol (compound B4) is obtained.
<ユニットBを構成する化合物B5の合成>
(合成例40)1-(3-ヒドロキシ-4-メトキシフェニル)メタノールの合成
<Synthesis of Compound B5 Constituting Unit B>
(Synthesis Example 40) Synthesis of 1-(3-hydroxy-4-methoxyphenyl)methanol
2,4-ジメトキシ-2'-ヒドロキシベンズヒドロールに代えて3-ヒドロキシ-4-メトキシベンズアルデヒドを用いる以外は上記合成例30と同様の操作を行うことで、1-(4-ヒドロキシフェニル)メタノールを2.7g得る。 By performing the same procedure as in Synthesis Example 30 above, except using 3-hydroxy-4-methoxybenzaldehyde instead of 2,4-dimethoxy-2'-hydroxybenzhydrol, 2.7 g of 1-(4-hydroxyphenyl)methanol is obtained.
(合成例41)1-(3-メタクリルオキシ-4-メトキシフェニル)メタノール(化合物B5)の合成 (Synthesis Example 41) Synthesis of 1-(3-methacryloxy-4-methoxyphenyl)methanol (Compound B5)
2,4-ジメトキシ-2'-ヒドロキシベンズヒドロールに代えて合成例40で得た1-(4-ヒドロキシフェニル)メタノールルを用い、濃縮して得られた残渣をカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル/ヘキサン=10/90(体積比))により精製すること以外は上記合成例31と同様の操作を行うことで、1-(3-メタクリルオキシ-4-メトキシフェニル)メタノール(化合物B5)を2.1g得る。 By carrying out the same procedure as in Synthesis Example 31 above, except that 1-(4-hydroxyphenyl)methanol obtained in Synthesis Example 40 was used instead of 2,4-dimethoxy-2'-hydroxybenzhydrol and the residue obtained after concentration was purified by column chromatography (ethyl acetate/hexane = 10/90 (volume ratio)), 2.1 g of 1-(3-methacryloxy-4-methoxyphenyl)methanol (compound B5) was obtained.
<ユニットBを構成する化合物B6の合成>
(合成例42)4-ヒドロキシ-4'-メトキシベンゾヒドロールの合成
<Synthesis of Compound B6 Constituting Unit B>
(Synthesis Example 42) Synthesis of 4-hydroxy-4'-methoxybenzohydrol
2,4-ジメトキシ-4'-ヒドロキシベンゾフェノンに代えて4-ヒドロキシ-4'-メトキシベンゾフェノンを用いる以外は上記合成例30と同様の操作を行うことで4-ヒドロキシ-4'-メトキシベンゾヒドロールを3.5g得る。 3.5 g of 4-hydroxy-4'-methoxybenzohydrol is obtained by performing the same procedure as in Synthesis Example 30 above, except using 4-hydroxy-4'-methoxybenzophenone instead of 2,4-dimethoxy-4'-hydroxybenzophenone.
(合成例43)4-メタクリルオキシ-4'-メトキシベンゾヒドロール(化合物B6)の合成 (Synthesis Example 43) Synthesis of 4-methacryloxy-4'-methoxybenzohydrol (Compound B6)
4-ヒドロキシベンゾヒドロールに代えて合成例42で得た4-ヒドロキシ-4'-メトキシベンゾヒドロールを用いる以外は上記合成例31と同様の操作を行うことで、)4-メタクリルオキシ-4'-メトキシベンゾヒドロール(化合物B6)を3.5g得る。 By performing the same procedure as in Synthesis Example 31 above, except using 4-hydroxy-4'-methoxybenzohydrol obtained in Synthesis Example 42 instead of 4-hydroxybenzohydrol, 3.5 g of 4-methacryloxy-4'-methoxybenzohydrol (compound B6) is obtained.
<ユニットCを構成する化合物C1の合成>
(合成例44)1-[4-(2-メタクリルオキシ)エトキシフェニル]-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパノン(化合物C1)の合成
<Synthesis of Compound C1 Constituting Unit C>
Synthesis Example 44: Synthesis of 1-[4-(2-methacryloxy)ethoxyphenyl]-2-hydroxy-2-methyl-1-propanone (Compound C1)
1-[4-(2-ヒドロキシエトキシ)-フェニル]-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパン-1-オン(イルガキュア2959)4.0gとメタクリル酸無水物4.6gとを塩化メチレン40gに溶解して25℃とする。これに、トリエチルアミン3.0gを塩化メチレン7gに溶解した溶液を滴下して25℃で2時間撹拌する。撹拌後、純水20gを添加してさらに10分撹拌した後に分液する。有機層を純水20gで2回洗浄した後に回収した有機層を濃縮し、得られた有機層を溶媒留去した後にカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル/ヘキサン=10/90(体積比))により精製することで、1-[4-(2-メタクリルオキシ)エトキシフェニル]-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパノン(化合物C1)を4.9g得る。 4.0 g of 1-[4-(2-hydroxyethoxy)-phenyl]-2-hydroxy-2-methyl-1-propan-1-one (Irgacure 2959) and 4.6 g of methacrylic anhydride were dissolved in 40 g of methylene chloride and the temperature was adjusted to 25°C. A solution of 3.0 g of triethylamine in 7 g of methylene chloride was added dropwise to the mixture and stirred at 25°C for 2 hours. After stirring, 20 g of purified water was added and the mixture was stirred for an additional 10 minutes before being separated. The organic layer was washed twice with 20 g of purified water, and the recovered organic layer was concentrated. The solvent was removed by distillation and the resulting organic layer was purified by column chromatography (ethyl acetate/hexane = 10/90 (volume ratio)) to obtain 4.9 g of 1-[4-(2-methacryloxy)ethoxyphenyl]-2-hydroxy-2-methyl-1-propanone (Compound C1).
<ユニットCを構成する化合物C2の合成>
(合成例45)1-(4-ヒドロキシフェニル)-2,2-ジメチル-1-プロパノンの合成
<Synthesis of Compound C2 Constituting Unit C>
Synthesis Example 45: Synthesis of 1-(4-hydroxyphenyl)-2,2-dimethyl-1-propanone
あらかじめ水分を除去したフラスコにマグネシウム2.0gとTHF10gとを加える。これに、4-(2-エトキシ)エトキシフェニルブロミド 10.0gをTHF50.0gに溶解した溶液を室温で1時間かけて滴下する。滴下後に室温で1時間撹拌した後、得られた4-(2-エトキシ)エトキシフェニルマグネシウムブロミド溶液を別途準備したピバル酸クロライド 9.8gとTHF40gとを加えたフラスコ中に5℃で30分間かけて滴下する。滴下後、30分撹拌した後に3質量%塩酸150gを加えて、さらに10分間撹拌する。その後、THFを留去し、酢酸エチル150gを用いて抽出する。これを分液し、得られた有機層を純水60gで3回洗浄する。その後、分液して得られた有機層を溶媒留去した後にカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル/ヘキサン=20/80(体積比))により精製することで、1-(4-ヒドロキシフェニル)-2,2-ジメチル-1-プロパノンを5.8g得る。2.0 g of magnesium and 10 g of THF are added to a flask from which moisture has been removed. A solution of 10.0 g of 4-(2-ethoxy)ethoxyphenyl bromide dissolved in 50.0 g of THF is added dropwise to this solution at room temperature over one hour. After the addition and stirring at room temperature for one hour, the resulting 4-(2-ethoxy)ethoxyphenyl magnesium bromide solution is added dropwise to a flask containing 9.8 g of pivaloyl chloride and 40 g of THF (prepared separately) over 30 minutes at 5°C. After the addition and stirring for 30 minutes, 150 g of 3% by weight hydrochloric acid is added and the mixture is stirred for an additional 10 minutes. The THF is then distilled off and the mixture is extracted with 150 g of ethyl acetate. The mixture is separated, and the resulting organic layer is washed three times with 60 g of pure water. Thereafter, the solvent is distilled off from the organic layer obtained by liquid separation, and the residue is purified by column chromatography (ethyl acetate/hexane=20/80 (volume ratio)) to obtain 5.8 g of 1-(4-hydroxyphenyl)-2,2-dimethyl-1-propanone.
(合成例46)1-(4-メタクリルオキシフェニル)-2,2-ジメチル-1-プロパノン(化合物C2)の合成 (Synthesis Example 46) Synthesis of 1-(4-methacryloxyphenyl)-2,2-dimethyl-1-propanone (Compound C2)
上記合成例45で得た1-(4-ヒドロキシフェニル)-2,2-ジメチル-1-プロパノン4.0gとメタクリル酸無水物4.1gとを塩化メチレン32gに溶解して25℃とする。これに、トリエチルアミン2.7gを塩化メチレン7gに溶解した溶液を滴下して25℃で2時間撹拌する。撹拌後、純水20gを添加してさらに10分撹拌した後に分液する。有機層を純水20gで2回洗浄した後に回収した有機層を濃縮し、得られた有機層を溶媒留去した後にカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル/ヘキサン=10/90(体積比))により精製することで、1-(4-メタクリルオキシフェニル)-2,2-ジメチル-1-プロパノン(化合物C2)を4.6g得る。 4.0 g of 1-(4-hydroxyphenyl)-2,2-dimethyl-1-propanone obtained in Synthesis Example 45 above and 4.1 g of methacrylic anhydride are dissolved in 32 g of methylene chloride and the temperature is adjusted to 25°C. A solution of 2.7 g of triethylamine in 7 g of methylene chloride is added dropwise to the mixture and stirred at 25°C for 2 hours. After stirring, 20 g of pure water is added and stirred for an additional 10 minutes before separating the layers. The organic layer is washed twice with 20 g of pure water, and the recovered organic layer is concentrated. The solvent is distilled off from the resulting organic layer, which is then purified by column chromatography (ethyl acetate/hexane = 10/90 (volume ratio)) to obtain 4.6 g of 1-(4-methacryloxyphenyl)-2,2-dimethyl-1-propanone (Compound C2).
<ユニットCを構成する化合物C3の合成>
(合成例47)1-(4-アクリルオキシフェニル)-2,2-ジメチル-1-プロパノン(化合物C3)の合成
Synthesis Example 47: Synthesis of 1-(4-acryloxyphenyl)-2,2-dimethyl-1-propanone (Compound C3)
メタクリル酸無水物に代えてアクリル酸クロライドを用いる以外は上記合成例46と同様の操作を行うことで、1-(4-アクリルオキシフェニル)-2,2-ジメチル-1-プロパノン(化合物C3)を5.3g得る。 By performing the same procedure as in Synthesis Example 46 above, except using acrylic acid chloride instead of methacrylic acid anhydride, 5.3 g of 1-(4-acryloxyphenyl)-2,2-dimethyl-1-propanone (compound C3) is obtained.
<ユニットCを構成する化合物C4の合成>
(合成例48)1-(6-ヒドロキシナフタレン-2-イル)-2,2-ジメチル-1-プロパノンの合成
<Synthesis of Compound C4 Constituting Unit C>
(Synthesis Example 48) Synthesis of 1-(6-hydroxynaphthalen-2-yl)-2,2-dimethyl-1-propanone
4-(2-エトキシ)エトキシフェニルブロミドに代えて2-ブロモ-6-(2-エトキシ)エトキシナフタレンを用いる以外は上記合成例45と同様の操作を行うことで、1-(6-ヒドロキシナフタレン-2-イル)-2,2-ジメチル-1-プロパノンを6.9g得る。 By performing the same procedure as in Synthesis Example 45 above, except using 2-bromo-6-(2-ethoxy)ethoxynaphthalene instead of 4-(2-ethoxy)ethoxyphenyl bromide, 6.9 g of 1-(6-hydroxynaphthalen-2-yl)-2,2-dimethyl-1-propanone is obtained.
(合成例49)1-(6-メタクリルオキシナフタレン-2-イル)-2,2-ジメチル-1-プロパノン(化合物C4)の合成 (Synthesis Example 49) Synthesis of 1-(6-methacryloxynaphthalen-2-yl)-2,2-dimethyl-1-propanone (Compound C4)
1-(4-ヒドロキシフェニル)-2,2-ジメチル-1-プロパノンに代えて1-(6-ヒドロキシナフタレン-2-イル)-2,2-ジメチル-1-プロパノンを用いる以外は上記合成例46と同様の操作を行うことで、1-(6-メタクリルオキシナフタレン-2-イル)-2,2-ジメチル-1-プロパノン(化合物C4)を5.3g得る。 By performing the same procedure as in Synthesis Example 46 above, except using 1-(6-hydroxynaphthalen-2-yl)-2,2-dimethyl-1-propanone instead of 1-(4-hydroxyphenyl)-2,2-dimethyl-1-propanone, 5.3 g of 1-(6-methacryloxynaphthalen-2-yl)-2,2-dimethyl-1-propanone (compound C4) is obtained.
<ユニットCを構成する化合物C5の合成>
(合成例50)1-[4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル]-2,2-ジメチル-1-プロパノンの合成
<Synthesis of Compound C5 Constituting Unit C>
Synthesis Example 50: Synthesis of 1-[4-(2-hydroxyethoxy)phenyl]-2,2-dimethyl-1-propanone
4-(2-エトキシ)エトキシフェニルブロミドに代えて4-(2-ビニルオキシ)エトキシフェニルブロミドを用いる以外は上記合成例45と同様の操作を行うことで、1-[4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル]-2,2-ジメチル-1-プロパノンを6.3g得る。 By performing the same procedure as in Synthesis Example 45 above, except using 4-(2-vinyloxy)ethoxyphenyl bromide instead of 4-(2-ethoxy)ethoxyphenyl bromide, 6.3 g of 1-[4-(2-hydroxyethoxy)phenyl]-2,2-dimethyl-1-propanone is obtained.
(合成例51)1-[4-(2-メタクリルオキシ)エトキシフェニル]-2,2-ジメチル-1-プロパノン(化合物C5)の合成 (Synthesis Example 51) Synthesis of 1-[4-(2-methacryloxy)ethoxyphenyl]-2,2-dimethyl-1-propanone (Compound C5)
1-(4-ヒドロキシフェニル)-2,2-ジメチル-1-プロパノンに代えて1-(2-ヒドロキシエトキシフェニル)-2,2-ジメチル-1-プロパノンを用いる以外は上記合成例46と同様の操作を行うことで、1-[4-(2-メタクリルオキシ)エトキシフェニル]-2,2-ジメチル-1-プロパノン(化合物C5)を5.6g得る。 By performing the same procedure as in Synthesis Example 46 above, except using 1-(2-hydroxyethoxyphenyl)-2,2-dimethyl-1-propanone instead of 1-(4-hydroxyphenyl)-2,2-dimethyl-1-propanone, 5.6 g of 1-[4-(2-methacryloxy)ethoxyphenyl]-2,2-dimethyl-1-propanone (compound C5) is obtained.
<ユニットCを構成する化合物C6の合成>
(合成例52)フェニルグリオキシ酸クロライドの合成
<Synthesis of Compound C6 Constituting Unit C>
(Synthesis Example 52) Synthesis of phenylglyoxylic acid chloride
フェニルグリオキシ酸5.0gをアニソール35gに溶解して50℃とする。これに塩化オキサリル5.1gを10分間かけて滴下し50℃で2時間撹拌する。これを、70℃として過剰の塩化オキサリルを留去した後に減圧下でアニソールを留去し濃縮することで、フェニルグリオキシ酸クロライドのアニソール溶液を26.3g得た。5.0 g of phenylglyoxylic acid was dissolved in 35 g of anisole and the temperature was raised to 50°C. 5.1 g of oxalyl chloride was added dropwise over 10 minutes and stirred at 50°C for 2 hours. The temperature was then raised to 70°C and excess oxalyl chloride was removed by distillation. After that, the anisole was removed by distillation under reduced pressure and the mixture was concentrated, yielding 26.3 g of an anisole solution of phenylglyoxylic acid chloride.
(合成例53)1-(4-メトキシフェニル)-2-フェニルエタンジオンの合成 (Synthesis Example 53) Synthesis of 1-(4-methoxyphenyl)-2-phenylethanedione
合成例52で得たフェニルグリオキシ酸クロライドのアニソール溶液25.0gを塩化メチレン35gに溶解して0℃とする。これに塩化アルミニウム4.3gを添加して0℃で2時間撹拌する。これに純水35gを加えて10分間撹拌後に分液する。得られた有機層を純水30gで2回洗浄した後に回収した有機層を濃縮し、得られた有機層を溶媒留去した後にカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル/ヘキサン=10/90(体積比))により精製することで、1-(4-メトキシフェニル)-2-フェニルエタンジオンを5.6g得る。25.0 g of the anisole solution of phenylglyoxylic acid chloride obtained in Synthesis Example 52 is dissolved in 35 g of methylene chloride and the temperature is adjusted to 0°C. 4.3 g of aluminum chloride is added and stirred at 0°C for 2 hours. 35 g of purified water is added and stirred for 10 minutes, after which the layers are separated. The resulting organic layer is washed twice with 30 g of purified water, and the recovered organic layer is concentrated. The solvent is removed from the resulting organic layer and then purified by column chromatography (ethyl acetate/hexane = 10/90 (volume ratio)) to obtain 5.6 g of 1-(4-methoxyphenyl)-2-phenylethanedione.
(合成例54)1-(4-ヒドロキシフェニル)-2-フェニルエタンジオンの合成 (Synthesis Example 54) Synthesis of 1-(4-hydroxyphenyl)-2-phenylethanedione
1-(4-メトキシフェニル)-2-フェニルエタンジオン5.0gを酢酸95mlに溶解する。これに、48質量%HBr水溶液33.2gを70℃で10分間かけて滴下する。滴下後、110℃で70時間攪拌する。その後、水150gを添加して結晶化する。これをろ過し、結晶を水250gで洗浄した後、乾燥することで1-(4-ヒドロキシフェニル)-2-フェニルエタンジオンを4.1g得る。 5.0 g of 1-(4-methoxyphenyl)-2-phenylethanedione is dissolved in 95 ml of acetic acid. 33.2 g of 48% by mass HBr aqueous solution is added dropwise to this at 70°C over 10 minutes. After addition, the mixture is stirred at 110°C for 70 hours. 150 g of water is then added to cause crystallization. This is then filtered, and the crystals are washed with 250 g of water and dried to obtain 4.1 g of 1-(4-hydroxyphenyl)-2-phenylethanedione.
(合成例55)2,2-ジメトキシ-1-(4-メタクリルオキシフェニル)エタン-1-オン(化合物C6)の合成 (Synthesis Example 55) Synthesis of 2,2-dimethoxy-1-(4-methacryloxyphenyl)ethan-1-one (Compound C6)
1-(4-ヒドロキシフェニル)-2-フェニルエタンジオン4.0gと硫酸0.10gとをメタノール12gに溶解して25℃とする。これにオルト蟻酸トリメチル2.2gを滴下して3時間攪拌する。トリエチルアミン0.6gを30℃で添加して5分間攪拌後、溶媒を留去する。得られた残渣にアセトニトリル25g、トリエチルアミン4.5g及びジメチルアミノピリジン0.11gを添加した後、アセトニトリル5.0gで希釈したメタクリル酸無水物6.8gを室温で滴下する。滴下後、25℃にて2時間攪拌した後、3質量%NaHCO3水溶液64gを添加して5分間攪拌する。その後、酢酸エチル32gで抽出し、水10gで3回洗浄後に回収した有機層を濃縮し、得られた有機層を溶媒留去した後にカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル/ヘキサン=10/90(体積比))により精製することで、2,2-ジメトキシ-1-(4-メタクリルオキシフェニル)エタン-1-オン(化合物C6)を4.3g得る。 4.0 g of 1-(4-hydroxyphenyl)-2-phenylethanedione and 0.10 g of sulfuric acid were dissolved in 12 g of methanol and the temperature was adjusted to 25°C. 2.2 g of trimethyl orthoformate was added dropwise to the solution and stirred for 3 hours. 0.6 g of triethylamine was added at 30°C and stirred for 5 minutes, after which the solvent was distilled off. 25 g of acetonitrile, 4.5 g of triethylamine, and 0.11 g of dimethylaminopyridine were added to the resulting residue, and then 6.8 g of methacrylic anhydride diluted with 5.0 g of acetonitrile was added dropwise at room temperature. After the dropwise addition, the mixture was stirred at 25°C for 2 hours, after which 64 g of a 3% by mass aqueous solution of NaHCO 3 was added and stirred for 5 minutes. Thereafter, the residue is extracted with 32 g of ethyl acetate, washed three times with 10 g of water, and the collected organic layer is concentrated. The resulting organic layer is evaporated and then purified by column chromatography (ethyl acetate/hexane=10/90 (volume ratio)), thereby obtaining 4.3 g of 2,2-dimethoxy-1-(4-methacryloxyphenyl)ethan-1-one (compound C6).
<ユニットEを構成する化合物E1の合成>
(合成例56)4-ビニルフェニル-トリフェニルスズ(化合物E1)の合成
<Synthesis of Compound E1 Constituting Unit E>
(Synthesis Example 56) Synthesis of 4-vinylphenyl-triphenyltin (Compound E1)
あらかじめ水分を除去したフラスコにマグネシウム1.2gとTHF6gとを加える。これに、4-ビニルブロモベンゼン 6.0gをTHF12.0gに溶解した溶液を1時間かけて滴下する。滴下後に1時間撹拌した後、得られた4-ビニルフェニルマグネシウムブロミド溶液を別途準備した塩化トリフェニルスズ 7.3gとTHF36gとを加えたフラスコ中に5℃で30分間かけて滴下する。滴下後、30分撹拌した後に1質量%塩化アンモニウム水溶液600gを加えて、さらに10分間撹拌する。その後、THFを留去し、トルエン60gを用いて抽出する。これを分液し、得られた有機層を純水60gで3回洗浄する。その後、分液して得られた有機層を溶媒留去した後にカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル/ヘキサン=5/95(体積比))により精製することで、4-ビニルフェニル-トリフェニルスズ(化合物E1)を5.6g得る。1.2 g of magnesium and 6 g of THF are added to a flask from which moisture has been removed. A solution of 6.0 g of 4-vinylbromobenzene dissolved in 12.0 g of THF is added dropwise over one hour. After stirring for one hour, the resulting 4-vinylphenylmagnesium bromide solution is added dropwise over 30 minutes at 5°C to a flask containing 7.3 g of triphenyltin chloride and 36 g of THF (prepared separately). After stirring for 30 minutes, 600 g of 1% ammonium chloride aqueous solution is added and stirred for an additional 10 minutes. The THF is then distilled off, and the mixture is extracted with 60 g of toluene. The resulting organic layer is separated and washed three times with 60 g of pure water. The organic layer obtained by separation is then distilled off and purified by column chromatography (ethyl acetate/hexane = 5/95 (volume ratio)) to obtain 5.6 g of 4-vinylphenyl-triphenyltin (Compound E1).
<ユニットEを構成する化合物E2の合成>
(合成例57)4-イソプロペニルフェニル-トリフェニルスズ(化合物E2)の合成
<Synthesis of Compound E2 Constituting Unit E>
(Synthesis Example 57) Synthesis of 4-isopropenylphenyl-triphenyltin (Compound E2)
4-ビニルブロモベンゼンに代えて4-イソプロペニルブロモベンゼンを用いる以外は上記合成例56と同様の操作を行うことで、4-イソプロペニルフェニル-トリフェニルスズ(化合物E2)を7.1g得る。 By performing the same procedure as in Synthesis Example 56 above, except using 4-isopropenylbromobenzene instead of 4-vinylbromobenzene, 7.1 g of 4-isopropenylphenyl-triphenyltin (compound E2) is obtained.
<ユニットEを構成する化合物E3の合成>
(合成例58)4-ビニルフェニル-トリブチルスズ(化合物E3)の合成
<Synthesis of Compound E3 Constituting Unit E>
(Synthesis Example 58) Synthesis of 4-vinylphenyl-tributyltin (Compound E3)
塩化トリフェニルスズに代えて塩化トリブチルスズを用いる以外は上記合成例56と同様の操作を行うことで、4-ビニルフェニル-トリブチルスズ(化合物E3)を5.1g得る。 By performing the same procedure as in Synthesis Example 56 above, except using tributyltin chloride instead of triphenyltin chloride, 5.1 g of 4-vinylphenyl-tributyltin (compound E3) is obtained.
<ユニットEを構成する化合物E4の合成>
(合成例59)4-ビニルフェニル-トリフェニルゲルマン(化合物E4)の合成
<Synthesis of Compound E4 Constituting Unit E>
(Synthesis Example 59) Synthesis of 4-vinylphenyl-triphenylgermane (Compound E4)
塩化トリフェニルスズに代えて塩化トリフェニルゲルマニウムを用いる以外は上記合成例56と同様の操作を行うことで、4-ビニルフェニル-トリブチルゲルマン(化合物E4)を3.1g得る。 By performing the same procedure as in Synthesis Example 56 above, except using triphenylgermanium chloride instead of triphenyltin chloride, 3.1 g of 4-vinylphenyl-tributylgermane (compound E4) is obtained.
<ユニットFを構成する化合物F1の合成>
(合成例60)1-トリフルオロメチル-2-ブロモエタノールの合成
<Synthesis of Compound F1 Constituting Unit F>
(Synthesis Example 60) Synthesis of 1-trifluoromethyl-2-bromoethanol
1-ブロモ-3,3,3-トリフルオロアセトン6.0gをTHF28gに溶解し、これに水素化リチウムアルミニウム0.3gを添加し室温で3時間攪拌する。その後、純水6gを水素の発生を確認しながら添加後さらに10分攪拌する。5質量%シュウ酸ナトリウム水溶液を添加して10分撹拌後に酢酸エチル30gを添加して分液する。これを水10gで3回洗浄後に回収した有機層を濃縮することで1-トリフルオロメチル-2-ブロモエタノール5.9gを得る。 6.0 g of 1-bromo-3,3,3-trifluoroacetone was dissolved in 28 g of THF, 0.3 g of lithium aluminum hydride was added, and the mixture was stirred at room temperature for 3 hours. 6 g of purified water was then added while checking for hydrogen generation, and the mixture was stirred for an additional 10 minutes. A 5% by mass aqueous solution of sodium oxalate was added, and the mixture was stirred for 10 minutes. 30 g of ethyl acetate was then added and the mixture was separated. The mixture was washed three times with 10 g of water, and the collected organic layer was concentrated to obtain 5.9 g of 1-trifluoromethyl-2-bromoethanol.
(合成例61)1-トリフルオロメチル-2-メタクリルオキシエタノール(化合物F1)の合成 (Synthesis Example 61) Synthesis of 1-trifluoromethyl-2-methacryloxyethanol (Compound F1)
1-トリフルオロメチル-2-ブロモエタノール5.0gをDMF20gに溶解し、これに炭酸カリウム3.9gとメタクリル酸3.3gを添加し80℃で3時間攪拌する。その後、純水20gを添加後さらに10分攪拌する。酢酸エチル30gを添加して分液した後に1質量%塩酸水溶液10gで洗浄後、水10gで3回洗浄後に回収した有機層を濃縮すること得られた有機層をカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル/ヘキサン=10/90(体積比))により精製することで、1-トリフルオロメチル-2-メタクリルオキシエタノール(化合物F1)4.2gを得る。5.0 g of 1-trifluoromethyl-2-bromoethanol was dissolved in 20 g of DMF, to which 3.9 g of potassium carbonate and 3.3 g of methacrylic acid were added, followed by stirring at 80°C for 3 hours. 20 g of purified water was then added and the mixture was stirred for an additional 10 minutes. 30 g of ethyl acetate was added and the mixture was separated. After that, the mixture was washed with 10 g of 1% by mass aqueous hydrochloric acid, and then washed three times with 10 g of water. The recovered organic layer was concentrated and purified by column chromatography (ethyl acetate/hexane = 10/90 (volume ratio)) to obtain 4.2 g of 1-trifluoromethyl-2-methacryloxyethanol (compound F1).
<ユニットFを構成する化合物F2の合成>
(合成例62)1,3,5-トリヨードフェニルメタクリレート(化合物F2)の合成
<Synthesis of Compound F2 Constituting Unit F>
(Synthesis Example 62) Synthesis of 1,3,5-triiodophenyl methacrylate (Compound F2)
1-(4-ヒドロキシフェニル)-2,2-ジメチル-1-プロパノンに代えて1,3,5-トリヨードフェノールを用いる以外は上記合成例46と同様の操作を行うことで、1,3,5-トリヨードフェニルメタクリレート(化合物F2)を4.3g得る。 By performing the same procedure as in Synthesis Example 46 above, except using 1,3,5-triiodophenol instead of 1-(4-hydroxyphenyl)-2,2-dimethyl-1-propanone, 4.3 g of 1,3,5-triiodophenyl methacrylate (compound F2) is obtained.
<ポリマー1の合成>
(合成例63)ポリマーa1の合成
<Synthesis of Polymer 1>
(Synthesis Example 63) Synthesis of polymer a1
ユニットAを構成する化合物a1を3.0g、ユニットBを構成する化合物B1を1.8g及びユニットEを構成する化合物E1を2.1g並びに、重合開始剤としてジメチル-2,2'-アゾビス(2-メチルプロピオネート)0.71gとα-チオグリセロール0.15gとを、シクロヘキサノン9gとγ-ブチロラクトン13gとの混合溶液に溶解して脱酸素する。これをあらかじめ80℃に加熱したγ-ブチロラクトン4gとシクロヘキサノン4gとの混合液に4時間かけて滴下する。滴下後に2時間撹拌してその後に冷却する。冷却後に90gの酢酸エチルに滴下することで再沈殿する。これをろ過した後に20質量%メタノール水溶液40g中で10分撹拌後にろ過し、真空乾燥することで目的のポリマー1を5.3g得る。
上記及び下記にポリマーのユニット比の開示があるが、本発明のいくつかの態様のポリマーはこれに限定されない。
3.0 g of compound a1 constituting unit A, 1.8 g of compound B1 constituting unit B, 2.1 g of compound E1 constituting unit E, and 0.71 g of dimethyl-2,2'-azobis(2-methylpropionate) and 0.15 g of α-thioglycerol as polymerization initiators were dissolved in a mixed solution of 9 g of cyclohexanone and 13 g of γ-butyrolactone and deoxygenated. This solution was added dropwise over 4 hours to a mixed solution of 4 g of γ-butyrolactone and 4 g of cyclohexanone preheated to 80°C. After the dropwise addition, the mixture was stirred for 2 hours and then cooled. After cooling, the mixture was added dropwise to 90 g of ethyl acetate to reprecipitate. After filtering, the mixture was stirred in 40 g of 20% by weight aqueous methanol solution for 10 minutes, filtered, and vacuum dried to obtain 5.3 g of the target polymer 1.
Although the unit ratios of the polymers are disclosed above and below, the polymers of some embodiments of the present invention are not limited thereto.
(合成例64)ポリマー1の合成
上記合成例63で得たポリマーa1を2.0gと2-ヒドロキシスルホン酸ナトリウム1.0gとを塩化メチレン30gと純水10gとの混合溶液に添加して25℃で1時間撹拌する。撹拌後に分液し、再度2-ヒドロキシスルホン酸ナトリウム1.0gと純水10gを添加して25℃で30分撹拌する。これを3回繰り返した後に分液し、回収した有機層を濃縮する。得られた有機層を溶媒留去した後にイソプロピルアルコールで分散洗浄することによりポリマー1を1.5gを得る。 2.0 g of polymer a1 obtained in Synthesis Example 63 above and 1.0 g of sodium 2-hydroxysulfonate are added to a mixed solution of 30 g of methylene chloride and 10 g of pure water, and the mixture is stirred at 25°C for 1 hour. After stirring, the mixture is separated, and another 1.0 g of sodium 2-hydroxysulfonate and 10 g of pure water are added, followed by stirring at 25°C for 30 minutes. This process is repeated three times, after which the mixture is separated and the recovered organic layer is concentrated. The solvent is distilled off from the resulting organic layer, which is then dispersed and washed with isopropyl alcohol to obtain 1.5 g of polymer 1.
(合成例65)ポリマー2の合成
2-ヒドロキシスルホン酸に代えて2,3-ジヒドロキシプロパンスルホン酸を用いる以外は上記合成例64と同様の操作を行うことで、ポリマー2を1.4g得る。 1.4 g of polymer 2 is obtained by performing the same procedure as in Synthesis Example 64 above, except using 2,3-dihydroxypropanesulfonic acid instead of 2-hydroxysulfonic acid.
(合成例66)ポリマー3の合成
2-ヒドロキシスルホン酸に代えて3-[N,N-ビス(2-ヒドロキシエチル)アミノ]-2-ヒドロキシプロパンスルホン酸を用いる以外は上記合成例48と同様の操作を行うことで、ポリマー3を1.6g得る。 1.6 g of polymer 3 is obtained by performing the same procedure as in Synthesis Example 48 above, except that 3-[N,N-bis(2-hydroxyethyl)amino]-2-hydroxypropanesulfonic acid is used instead of 2-hydroxysulfonic acid.
<ポリマー4~13及び比較ポリマー1、2の合成>
(合成例67)ポリマー4~13及び比較ポリマー1,2の合成
上記合成例46に倣い、ユニットAを構成する上記化合物A1~A5、a1及びa2、ユニットBを構成する上記化合物B1、B2及びB4、ユニットCを構成する上記化合物C1、C2及びC6、ユニットDを構成する下記化合物D、ユニットEを構成する上記化合物E1~E3、ユニットFを構成する上記化合物F1~F2を用いて、ポリマー4~13、比較ポリマー1及び2を合成した。合成した各ポリマーの詳細を表1に示す。
化合物D:4-ヒドロキシフェニルメタクリレート
<Synthesis of Polymers 4 to 13 and Comparative Polymers 1 and 2>
Synthesis Example 67 Synthesis of Polymers 4 to 13 and Comparative Polymers 1 and 2 Following the procedure of Synthesis Example 46, polymers 4 to 13 and comparative polymers 1 and 2 were synthesized using compounds A1 to A5, a1, and a2 constituting unit A, compounds B1, B2, and B4 constituting unit B, compounds C1, C2, and C6 constituting unit C, compound D below constituting unit D, compounds E1 to E3 constituting unit E, and compounds F1 to F2 constituting unit F. Details of each synthesized polymer are shown in Table 1.
Compound D: 4-hydroxyphenyl methacrylate
<レジスト組成物の調製>
上記ポリマーのうちポリマー1、4~6、8と、比較ポリマー1~2のいずれか50mgをシクロヘキサノン、乳酸エチル及びγ-ブチロラクトンを5:5:1の比率で混合した溶媒に溶解して、実施例1~5及び比較例1~2のレジスト組成物サンプル1~7を調製する。用いたポリマーを表2及び表3に示す。
<Preparation of Resist Composition>
Of the above polymers, 50 mg of either Polymers 1, 4 to 6, or 8, or Comparative Polymers 1 and 2, was dissolved in a solvent containing cyclohexanone, ethyl lactate, and γ-butyrolactone in a ratio of 5:5:1 to prepare resist composition samples 1 to 7 of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2. The polymers used are shown in Tables 2 and 3.
<現像液の調製>
現像液を以下のようにして調製した。
(1)上記各ポリマー1、4~6、8及び比較ポリマー1~2を溶解したレジスト組成物サンプル1~7を用いて、スピンコート法によって膜厚100nmとなるように組成物を塗布したフィルムを準備する。
(2)アセトニトリル濃度が0~80質量%のアセトニトリル水溶液を準備する。
(3)上記(1)で得られた各フィルムを各アセトニトリル水溶液に含浸させ、30秒以内でフィルムに塗布した組成物が完全に溶解するアセトニトリル水溶液のアセトニトリルの最低濃度を求める。
(4)上記(3)で求めたアセトニトリル水溶液を各レジスト組成物サンプルに対する現像液とする。
<Preparation of Developer>
The developer was prepared as follows.
(1) Resist composition samples 1 to 7, in which the above polymers 1, 4 to 6, and 8 and comparative polymers 1 and 2 were dissolved, were used to prepare films coated with the composition to a thickness of 100 nm by spin coating.
(2) An aqueous acetonitrile solution having an acetonitrile concentration of 0 to 80% by mass is prepared.
(3) Each film obtained in (1) above is immersed in each aqueous acetonitrile solution, and the minimum acetonitrile concentration in the aqueous acetonitrile solution at which the composition applied to the film is completely dissolved within 30 seconds is determined.
(4) The aqueous acetonitrile solution obtained in (3) above is used as the developer for each resist composition sample.
<電子線感度評価>
シリコンウェハ上に上記レジスト組成物サンプル1をスピンコートする。これを110℃のホットプレート上に1分間プレベークすることで、厚さ30nmの塗布膜が形成された基板を得る。該基板の塗布膜に対し、電子線描画装置(エリオニクス ELS―F100T)を用いて、125keVの電子線により160nmピッチの50nmラインパターンを描画する。電子線照射後の基板を90℃のホットプレートで1分間Post Exposure Bake(PEB)する。その後、各ポリマーに最適化した上記の現像液のアセトニトリル濃度を5質量%増加したパターニング用の現像液を用いて1分間現像し、その後に純水でリンスすることで50nmのラインパターンを得る。このときの照射量をEmax[μC/cm2]として電子線照射による感度を求める。得られた50nmラインパターンを走査型電子顕微鏡(SEM)((株)日立ハイテク製 S-5500)を用いて観察してLWRを測定する。
上記サンプル2~7に対しても、上記と同様にして感度とLWRの評価を行う。レジスト組成物サンプル1(比較例1)の感度とLWRとを基準値として各レジスト組成物サンプル2~7の感度とLWRとを位比較し、相対感度及び相対LWRとして得た結果を表2に示す。
<Electron beam sensitivity evaluation>
The resist composition sample 1 was spin-coated onto a silicon wafer. This was pre-baked on a hot plate at 110°C for 1 minute to obtain a substrate with a 30 nm thick coating film. A 50 nm line pattern with a 160 nm pitch was written onto the coating film on the substrate using an electron beam lithography system (Elionix ELS-F100T) with a 125 keV electron beam. After electron beam irradiation, the substrate was post-exposure baked (PEB) for 1 minute on a hot plate at 90°C. The substrate was then developed for 1 minute using a patterning developer in which the acetonitrile concentration of the developer optimized for each polymer was increased by 5% by mass, followed by rinsing with pure water to obtain a 50 nm line pattern. The exposure dose at this time was defined as E max [μC/cm 2 ], and the sensitivity due to electron beam irradiation was determined. The resulting 50 nm line pattern is observed using a scanning electron microscope (SEM) (S-5500 manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation) to measure the LWR.
The sensitivity and LWR were evaluated in the same manner as above for Samples 2 to 7. The sensitivity and LWR of each of Resist Composition Samples 2 to 7 were compared using the sensitivity and LWR of Resist Composition Sample 1 (Comparative Example 1) as the reference values, and the results obtained as relative sensitivity and relative LWR are shown in Table 2.
実施例1及び2の結果より、いずれのポリマーもユニットAのアニオンにヒドロキシル基を有するポリマーであるため、該アニオンのヒドロキシル基がユニットBと反応することが出来る。そのため、実施例1及び2では、反応効率が向上し、比較例1より15%以上の高感度化が出来る。さらに、ユニットAのアニオンにヒドロキシル基を有するポリマーは、ユニットBと反応することで酸アニオンがポリマーの一部となり、酸拡散制御性が大幅に向上することができ比較例1よりも30%以上の低LWR化が出来る。 The results of Examples 1 and 2 show that both polymers have a hydroxyl group in the anion of unit A, allowing the hydroxyl group in the anion to react with unit B. As a result, Examples 1 and 2 improve reaction efficiency, achieving a sensitivity increase of 15% or more compared to Comparative Example 1. Furthermore, when a polymer having a hydroxyl group in the anion of unit A reacts with unit B, the acid anion becomes part of the polymer, significantly improving acid diffusion controllability and enabling a reduction in LWR of 30% or more compared to Comparative Example 1.
実施例3及び4は、比較例2と同様のカチオン構造であるが、比較例2と比較してさらに15%以上の高感度化が出来る。比較例2は比較例1と比べて感度が上がる半面、比較例1よりもLWRが20%大きくなっている。しかし、実施例3及び4はユニットAのアニオンにヒドロキシル基を有するポリマーを用いているため、比較例1と比較しても感度もよく、また30%以上の低LWR化が出来る。 Examples 3 and 4 have the same cationic structure as Comparative Example 2, but are able to achieve a sensitivity increase of more than 15% compared to Comparative Example 2. Comparative Example 2 has higher sensitivity than Comparative Example 1, but also has a 20% higher LWR than Comparative Example 1. However, because Examples 3 and 4 use a polymer with a hydroxyl group in the anion of Unit A, they have better sensitivity than Comparative Example 1 and can achieve a lower LWR of more than 30%.
実施例5の結果より、チオールを有するアニオンのヒドロキシル基を有するアニオンと同様に基準実施例よりも感度の向上及び低LWR化することが出来る。 The results of Example 5 show that anions having thiols, like anions having hydroxyl groups, can improve sensitivity and reduce LWR compared to the reference example.
<ポリマー14~20の合成>
(合成例68)ポリマー14~21の合成
上記合成例46に倣い、ユニットAを構成する上記化合物A7~A10、
ユニットBを構成する上記化合物B1、B2及びB4、ユニットCを構成する上記化合物C1、C2及びC6、ユニットEを構成する上記化合物E1、ユニットKを構成する下記化合物Kを用いて、ポリマー14~21を合成した。合成した各ポリマーの詳細を表3に示す。
化合物K:9-(4-メタクリルオキシフェニル)ジベンゾチオフェニウム-2,4,6-トリフルオロベンゾエート
<Synthesis of Polymers 14 to 20>
Synthesis Example 68: Synthesis of Polymers 14 to 21
Polymers 14 to 21 were synthesized using the compounds B1, B2, and B4 constituting unit B, the compounds C1, C2, and C6 constituting unit C, the compound E1 constituting unit E, and the following compound K constituting unit K. Details of each synthesized polymer are shown in Table 3.
Compound K: 9-(4-methacryloxyphenyl)dibenzothiophenium-2,4,6-trifluorobenzoate
[実施例6~13]
<レジスト組成物の調製>
上記ポリマー4、14~21のいずれか50mgをシクロヘキサノン、乳酸エチル及びγ-ブチロラクトンを5:5:1の比率で混合した溶媒に溶解して、実施例6~14のレジスト組成物サンプル8~16を調製する。用いたポリマーを表4に示す。
[Examples 6 to 13]
<Preparation of Resist Composition>
50 mg of any of the above polymers 4, and 14 to 21 was dissolved in a solvent containing cyclohexanone, ethyl lactate, and γ-butyrolactone in a ratio of 5:5:1 to prepare resist composition samples 8 to 16 of Examples 6 to 14. The polymers used are shown in Table 4.
<現像液の調製>
現像液を以下のようにして調製した。
(1)上記各ポリマー4、14~20を溶解したレジスト組成物サンプル8~15を用いて、スピンコート法によって膜厚100nmとなるように組成物を塗布したフィルムを準備する。
(2)アセトニトリル濃度が0~80質量%のアセトニトリル水溶液を準備する。
(3)上記(1)で得られた各フィルムを各アセトニトリル水溶液に含浸させ、30秒以内でフィルムに塗布した組成物が完全に溶解するアセトニトリル水溶液のアセトニトリルの最低濃度を求める。
(4)上記(3)で求めたアセトニトリル水溶液を各レジスト組成物サンプルに対する現像液とする。
<Preparation of Developer>
The developer was prepared as follows.
(1) Resist composition samples 8 to 15, in which the above polymers 4 and 14 to 20 were dissolved, were used to prepare films coated with the composition to a thickness of 100 nm by spin coating.
(2) An aqueous acetonitrile solution having an acetonitrile concentration of 0 to 80% by mass is prepared.
(3) Each film obtained in (1) above is immersed in each aqueous acetonitrile solution, and the minimum acetonitrile concentration in the aqueous acetonitrile solution at which the composition applied to the film is completely dissolved within 30 seconds is determined.
(4) The aqueous acetonitrile solution obtained in (3) above is used as the developer for each resist composition sample.
<電子線-UV感度評価>
シリコンウェハ上に上記レジスト組成物サンプル8をスピンコートする。これを110℃のホットプレート上に1分間プレベークすることで、厚さ30nmの塗布膜が形成された基板を得る。該基板の塗布膜に対し、電子線描画装置(エリオニクス ELS―F100T)を用いて、125keVの電子線により160nmピッチの50nmラインパターンを描画する。電子線照射後の基板を90℃のホットプレートで1分間Post Exposure Bake(PEB)する。その後、395nmのUV-LEDによって1000mJ/cm2の露光量で全面照射した。その後各ポリマーに最適化した上記の現像液のアセトニトリル濃度を5質量%増加したパターニング用の現像液を用いて1分間現像し、その後に純水でリンスすることで50nmのラインパターンを得る。このときの照射量をEmax[μC/cm2]として電子線照射による感度を求める。得られた50nmラインパターンを走査型電子顕微鏡(SEM)((株)日立ハイテク製 S-5500)を用いて観察してLWRを測定する。
上記サンプル9~16に対しても、上記と同様にして感度とLWRの評価を行う。レジスト組成物サンプル8の感度とLWRとを基準値として各レジスト組成物サンプル9~16の感度とLWRとを比較し、相対感度及び相対LWRとして得た結果を表4に示す。
<Electron beam-UV sensitivity evaluation>
The resist composition sample 8 was spin-coated onto a silicon wafer. This was pre-baked on a hot plate at 110°C for 1 minute to obtain a substrate with a 30 nm thick coating film. A 50 nm line pattern with a 160 nm pitch was written onto the coating film on the substrate using an electron beam lithography system (Elionix ELS-F100T) with a 125 keV electron beam. After electron beam irradiation, the substrate was post-exposure baked (PEB) on a hot plate at 90°C for 1 minute. The entire surface was then irradiated with a 395 nm UV-LED at an exposure dose of 1000 mJ/ cm² . The wafer was then developed for 1 minute using a patterning developer optimized for each polymer, with the acetonitrile concentration increased by 5% by mass, followed by rinsing with pure water to obtain a 50 nm line pattern. The sensitivity to electron beam irradiation was calculated using the exposure dose E max [μC/ cm² ]. The resulting 50 nm line pattern is observed using a scanning electron microscope (SEM) (S-5500 manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation) to measure the LWR.
The sensitivity and LWR were evaluated in the same manner as above for Samples 9 to 16. The sensitivity and LWR of each of Resist Composition Samples 9 to 16 were compared using the sensitivity and LWR of Resist Composition Sample 8 as reference values, and the results obtained as relative sensitivity and relative LWR are shown in Table 4.
ユニットA、B及びEの組成比が同じ実施例6と実施例7~10とを比較した。実施例7~10に含まれる化合物A7~A10のアニオンが有するヒドロキシル基は、電子線照射により発生した酸で、ユニットBと酸触媒反応により結合する。また、ユニットB同士も酸触媒反応により結合する。さらに、上記酸触媒反応により発生する水によってユニットA中のオニウム塩のアセタール部位が加水分解してケトン誘導体となる事で光吸収が長波長化し、ポリマーが395nmのUV吸収を有するように変化する。そのため、EB照射後のUV全面露光によりさらに酸発生することで実施例6と同じ組成であっても実施例7~10の感度が向上する。 Example 6, which has the same composition ratio of units A, B, and E, was compared with Examples 7 to 10. The hydroxyl groups of the anions of compounds A7 to A10 contained in Examples 7 to 10 are bonded to unit B through an acid-catalyzed reaction with acid generated by electron beam irradiation. Unit B also bonds to each other through an acid-catalyzed reaction. Furthermore, the acetal moiety of the onium salt in unit A is hydrolyzed by water generated by the acid-catalyzed reaction to form a ketone derivative, shifting the light absorption wavelength to longer wavelengths, and the polymer changes to have UV absorption at 395 nm. Therefore, further acid generation by full-surface UV exposure after EB irradiation improves the sensitivity of Examples 7 to 10, even though they have the same composition as Example 6.
実施例6と実施例7~13とを比較すると、UV照射に対する感度が向上してもUV照射による酸拡散の影響はLWRが良好であることからほとんどないことが推測される。実施例6と実施例7~13とを比較して同程度のLWRでパターニングが出来るため感度とLWRのトレードオフが生じない。 Comparing Example 6 with Examples 7 to 13, it is estimated that even though sensitivity to UV irradiation is improved, the impact of acid diffusion due to UV irradiation is negligible due to the good LWR. Comparing Example 6 with Examples 7 to 13, patterning is possible with a similar LWR, so there is no trade-off between sensitivity and LWR.
実施例8と実施例14とを比較すると、ユニットKを添加することでユニットAから発生した酸の作用を抑制するため感度が低くなるが、酸拡散を抑制することでLWRが小さくなる傾向があることがわかる。これは高い解像度が求められる場合に有効である。 Comparing Example 8 and Example 14, it can be seen that adding Unit K reduces sensitivity by suppressing the action of the acid generated from Unit A, but also tends to reduce LWR by suppressing acid diffusion. This is effective when high resolution is required.
本発明のいくつかの態様により、EUV等の粒子線又は電磁波の吸収効率が大きく、感度、解像度及びパターン性能の特性に優れたポリマー、該ポリマーを含有するレジスト組成物を提供することができる。 Some aspects of the present invention make it possible to provide a polymer that has high absorption efficiency for particle beams or electromagnetic waves such as EUV, and has excellent sensitivity, resolution, and pattern performance properties, as well as a resist composition containing the polymer.
Claims (28)
酸触媒反応により結合する構造を有するユニットBと、を含み、
前記ユニットAが下記式(1)で示されるユニットであり、
R1は、水素原子;直鎖、分岐又は環状の炭素数1~6のアルキル基;及び、直鎖、分岐又は環状の炭素数1~6のアルケニル基;からなる群より選択されるいずれかであり、該R1中の前記アルキル基及びアルケニル基中の少なくとも1つの水素原子が置換基で置換されていてもよく、
Lは、直接結合、カルボニルオキシ基、カルボニルアミノ基、フェニレンジイル基、ナフタレンジイル基、フェニレンジイルオキシ基、ナフタレンジイルオキシ基、フェニレンジイルカルボニルオキシ基、ナフタレンジイルカルボニルオキシ基、フェニレンジイルオキシカルボニル基及びナフタレンジイルオキシカルボニル基からなる群より選択されるいずれかであり、
Spは、直接結合;置換基を有していても良い直鎖、分岐又は環状の炭素数1~6のアルキレン基;及び置換基を有していても良い直鎖、分岐又は環状の炭素数1~6のアルケニレン基;のいずれかであり、前記Sp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、
M+はスルホニウムイオン又はヨードニウムイオンであり、
X-は、ヒドロキシル基及びスルファニル基からなる群より選択される少なくとも1つを含む有機基を有する1価のアニオンである。)
前記ユニットBが、下記一般式(I)又は(II)で示される化合物が該化合物のいずれかの位置で下記式(2)のSp基と結合したユニットであるポリマー。
R 2 及びR 3 は、それぞれ独立に、水素原子;電子供与性基;及び電子吸引性基;からなる群より選択されるいずれかであり、
Eは、直接結合;酸素原子;硫黄原子;及びメチレン基;からなる群より選択されるいずれかであり、
n 1 は、0又は1の整数であり、
n 4 及びn 5 は、それぞれ1~2の整数であり、n 4 +n 5 は2~4であり、
n 4 が1のときn 2 は0~4の整数であり、n 4 が2のときn 2 は0~6の整数であり、
n 5 が1のときn 3 は0~4の整数であり、n 5 が2のときn 3 は0~6の整数であり、
n 2 が2以上でR 2 が電子供与性基又は電子吸引性基であるとき、2つのR 2 が、単結合で直接に、又は、酸素原子、硫黄原子、2価の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、互いに環構造を形成してもよく、
n 3 が2以上でR 3 が電子供与性基又は電子吸引性基であるとき、2つのR 3 が、単結合で直接に、又は、酸素原子、硫黄原子、2価の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、互いに環構造を形成してもよい。
前記一般式(II)中、
R 4 は、それぞれ独立に、水素原子;電子供与性基;及び電子吸引性基;からなる群より選択されるいずれかであり、
R 4 のうち少なくとも一つは前記電子供与性基であり、
R 5 は、水素原子;置換基を有してもよいアルキル基;及び置換基を有してもよいアルケニル基;からなる群より選択されるいずれかであり、前記R 5 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、前記R 5 は該R 5 を有するヒドロキシメチレン基が結合したベンゼン環と共に環構造を形成してもよく、
n 6 は0~7の整数であり、
n 7 は1又は2であり、n 7 が1のときn 6 は0~5の整数であり、n 7 が2のときn 6 は0~7の整数であり、
n 6 が2以上でR 4 が電子供与性基又は電子吸引性基であるとき、2つのR 4 が、単結合で直接に、又は、酸素原子、硫黄原子、2価の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、互いに環構造を形成してもよい。)
R 1 、L及びSpは、それぞれ前記一般式(1)のR 1 、L及びSpと同じ選択肢から選択され、
*は前記一般式(I)又は(II)で示される化合物との結合部位を示す。) a unit A having an onium salt structure and generating an acid when irradiated with a particle beam or electromagnetic wave;
and a unit B having a structure that bonds via an acid-catalyzed reaction,
The unit A is a unit represented by the following formula (1):
R 1 is any one selected from the group consisting of a hydrogen atom; a linear, branched, or cyclic alkyl group having 1 to 6 carbon atoms; and a linear, branched, or cyclic alkenyl group having 1 to 6 carbon atoms; and at least one hydrogen atom in the alkyl group and alkenyl group in R 1 may be substituted with a substituent,
L is any one selected from the group consisting of a direct bond, a carbonyloxy group, a carbonylamino group, a phenylenediyl group, a naphthalenediyl group, a phenylenediyloxy group, a naphthalenediyloxy group, a phenylenediylcarbonyloxy group, a naphthalenediylcarbonyloxy group, a phenylenediyloxycarbonyl group, and a naphthalenediyloxycarbonyl group;
Sp is any one of a direct bond; an optionally substituted linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 6 carbon atoms; and an optionally substituted linear, branched or cyclic alkenylene group having 1 to 6 carbon atoms, wherein at least one methylene group in Sp is optionally substituted with a divalent heteroatom-containing group,
M + is a sulfonium ion or an iodonium ion;
X − is a monovalent anion having an organic group containing at least one selected from the group consisting of a hydroxyl group and a sulfanyl group.
The polymer wherein the unit B is a unit in which a compound represented by the following general formula (I) or (II) is bonded to an Sp group of the following formula (2) at any position of the compound:
R2 and R3 are each independently any one selected from the group consisting of a hydrogen atom; an electron-donating group; and an electron-withdrawing group ;
E is any one selected from the group consisting of a direct bond; an oxygen atom; a sulfur atom; and a methylene group;
n1 is an integer of 0 or 1 ;
n4 and n5 are each an integer of 1 to 2, and n4 + n5 is an integer of 2 to 4;
When n4 is 1, n2 is an integer from 0 to 4, and when n4 is 2, n2 is an integer from 0 to 6;
When n5 is 1, n3 is an integer of 0 to 4, and when n5 is 2, n3 is an integer of 0 to 6;
when n2 is 2 or greater and R2 is an electron-donating group or an electron-withdrawing group, two R2s may form a ring structure together directly via a single bond or via any one selected from the group consisting of an oxygen atom, a sulfur atom, a divalent nitrogen-containing group, and a methylene group,
When n3 is 2 or more and R3 is an electron-donating group or an electron-withdrawing group, two R3s may form a ring structure together directly by a single bond or via any one selected from the group consisting of an oxygen atom, a sulfur atom, a divalent nitrogen-containing group, and a methylene group.
In the general formula (II),
R4 is independently any one selected from the group consisting of a hydrogen atom; an electron-donating group; and an electron-withdrawing group ;
At least one of R4 is the electron-donating group ;
R5 is any one selected from the group consisting of a hydrogen atom; an alkyl group which may have a substituent; and an alkenyl group which may have a substituent; at least one methylene group in R5 may be substituted with a divalent heteroatom-containing group, and R5 may form a ring structure together with the benzene ring to which the hydroxymethylene group having R5 is bonded,
n6 is an integer from 0 to 7 ;
n7 is 1 or 2, and when n7 is 1, n6 is an integer of 0 to 5, and when n7 is 2, n6 is an integer of 0 to 7;
When n6 is 2 or more and R4 is an electron-donating group or an electron-withdrawing group, two R4s may form a ring structure together directly by a single bond or via any one selected from the group consisting of an oxygen atom, a sulfur atom, a divalent nitrogen-containing group, and a methylene group.
R 1 , L and Sp are selected from the same options as R 1 , L and Sp in general formula (1), respectively;
* indicates the bonding site with the compound represented by the general formula (I) or (II).
前記有機基の少なくとも1つの前記スルファニル基が、1級チオール、2級チオール及び3級チオールからなる群より選択されるいずれか由来である請求項1記載のポリマー。 at least one hydroxyl group of the organic group is derived from any one selected from the group consisting of primary alcohols, secondary alcohols, and tertiary alcohols;
2. The polymer according to claim 1, wherein the sulfanyl group of at least one of the organic groups is derived from any one selected from the group consisting of primary thiols, secondary thiols, and tertiary thiols.
前記有機基の少なくとも1つの前記スルファニル基が、1級チオール及び2級チオールからなる群より選択されるいずれか由来である請求項1又は2に記載のポリマー。 at least one hydroxyl group of the organic group is derived from a primary alcohol or a secondary alcohol;
3. The polymer according to claim 1, wherein the sulfanyl group of at least one of the organic groups is derived from a group selected from the group consisting of primary thiols and secondary thiols.
X-中のアルキル基及びアリール基の水素原子の少なくとも1つがフッ素原子に置換されていてもよい請求項1~3のいずれか一項に記載のポリマー。 X − is any one selected from the group consisting of an alkyl sulfate anion having at least one hydroxyl group and a sulfanyl group; an aryl sulfate anion having at least one hydroxyl group and a sulfanyl group; an alkylsulfonate anion having at least one hydroxyl group and a sulfanyl group; an arylsulfonate anion having at least one hydroxyl group and a sulfanyl group; an alkylcarboxylate anion having at least one hydroxyl group and a sulfanyl group; an arylcarboxylate anion having at least one hydroxyl group and a sulfanyl group; a dialkylsulfonylimide anion having at least one hydroxyl group and a sulfanyl group; a trialkylsulfonatemethide anion having at least one hydroxyl group and a sulfanyl group; and a tetrakisphenylborate anion having at least one hydroxyl group and a sulfanyl group;
4. The polymer according to claim 1, wherein at least one hydrogen atom of the alkyl group and aryl group in X 1 - may be substituted with a fluorine atom.
X-中のアルキル基及びアリール基の水素原子の少なくとも1つがフッ素原子に置換されていてもよい、請求項4に記載のポリマー。 X − is either an alkylsulfonate anion having at least one hydroxyl group and one sulfanyl group, or an arylsulfonate anion having at least one hydroxyl group and one sulfanyl group;
5. The polymer according to claim 4, wherein at least one hydrogen atom of the alkyl group and aryl group in X 1 - may be substituted with a fluorine atom.
該ユニットCが、炭素原子と炭素原子との多重結合及び炭素原子とヘテロ原子との多重結合からなる群より選択される少なくとも1つの多重結合を含有するラジカル発生構造を有し、粒子線又は電磁波の照射により第2ラジカルを発生するユニットCであり、
前記ラジカル発生構造中の多重結合はベンゼン系芳香族内に含まれる多重結合でない、請求項1~5のいずれか一項に記載のポリマー。 the polymer further comprises a unit C;
the unit C has a radical-generating structure containing at least one multiple bond selected from the group consisting of a multiple bond between carbon atoms and a multiple bond between a carbon atom and a heteroatom, and generates a second radical when irradiated with a particle beam or an electromagnetic wave,
6. The polymer according to claim 1 , wherein the multiple bond in the radical-generating structure is not a multiple bond contained in a benzene-based aromatic compound.
R1、L、Sp及びX-は、それぞれ前記一般式(1)のR1、L、Sp及びX-と同じ選択肢から選択され、
R6aは、置換基を有していてもよい直鎖、分岐又は環状の炭素数1~6のアルキレン基;置換基を有していてもよい直鎖、分岐又は環状の炭素数1~6のアルケニレン基;置換基を有していてもよい炭素数6~14のアリーレン基;置換基を有していてもよい炭素数4~12のヘテロアリーレン基;及び直接結合;からなる群より選択されるいずれかであり、前記R6a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、
R6bは、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい直鎖、分岐又は環状の炭素数1~6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数1~6のアルケニル基;置換基を有していてもよい炭素数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R6b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、
R6a及び2つのR6bのうち2つは、単結合で直接に、又は、酸素原子、硫黄原子、2価の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、これらが結合している硫黄原子と環構造を形成してもよい。) The polymer according to any one of claims 1 to 8 , wherein the unit A is represented by the following formula (3):
R 1 , L, Sp and X − are selected from the same options as R 1 , L, Sp and X − in the general formula (1), respectively;
R 6a is any one selected from the group consisting of an optionally substituted linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 6 carbon atoms; an optionally substituted linear, branched or cyclic alkenylene group having 1 to 6 carbon atoms; an optionally substituted arylene group having 6 to 14 carbon atoms; an optionally substituted heteroarylene group having 4 to 12 carbon atoms; and a direct bond; wherein at least one methylene group in R 6a is optionally substituted with a divalent heteroatom-containing group,
R 6b each independently represents any one selected from the group consisting of an optionally substituted linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 6 carbon atoms; an optionally substituted linear, branched or cyclic alkenyl group having 1 to 6 carbon atoms; an optionally substituted aryl group having 6 to 14 carbon atoms; and an optionally substituted heteroaryl group having 4 to 12 carbon atoms, wherein at least one methylene group in R 6b is optionally substituted with a divalent heteroatom-containing group,
R 6a and two of the two R 6b may form a ring structure with the sulfur atom to which they are bonded directly via a single bond or via any one selected from the group consisting of an oxygen atom, a sulfur atom, a divalent nitrogen atom-containing group, and a methylene group.
前記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、アリールオキシカルボニル基、ヘテロ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、ヘテロ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、ヘテロ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、ヘテロアリールオキシ基、(ポリ)アルキレンオキシ基、アルキルアミノ基及びジアルキルシアノ基からなる群より選択されるいずれかであり、
R17及びR18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、ヘテロ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、ヘテロ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、ヘテロ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、ヘテロ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、ヘテロアリールオキシ基、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、ヘテロ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、ヘテロアリールスルホニル基、アリールスルホニル基、ヘテロアリールスルホニル基、(ポリ)アルキレンオキシ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、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、
前記R14、R17及びR18が炭素を有する場合の炭素原子数が1~12であり、かつ、前記R14、R17及びR18が水素原子を有するとき、該水素原子が置換基で置換されていても良く、
R19は、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;置換基を有してい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R19と、前記R18が結合するベンゼン環及び前記R17が結合するベンゼン環のいずれかと、が単結合で直接に、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R14、R17及びR18がメチレン基を有するとき該メチレン基の少なくとも1つが2価のヘテロ原子含有基で置換されていてもよく、
前記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、
L3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2~12のアルケニレン基;スルフィニル基、スルホニル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り、
R14、R18及びR19の中のいずれかの1つの水素は、前記式(1)中のSpとの結合に置き換えられ、
Yは酸素原子又は硫黄原子であり、
qは0~4の整数であり、
fは0~3の整数であり、
gは1~5の整数であり、
jは0~2の整数であり、
kは1~4の整数であり、
(ただし、前記R19と、前記R18が結合するベンゼン環及び前記R17が結合するベンゼン環のいずれかとが、前記硫黄原子と共に環構造を形成する場合は、前記式(11)においてqが0~3又はjが0~2であり、前記式(12)においてqが0~3又はjが0~1である)
前記式(11)及び(12)におけるベンゼン環の少なくとも1つは、ヘテロ原子を環中に有する6員環のヘテロ芳香環であってもよく、前記式(11)及び(12)におけるR14に結合するベンゼン環が前記ヘテロ芳香環のときkが0~4であってもよく、
前記式(11)及び(12)においてR14を2つ以上有するとき、R14のうち2つが互いに連結して環構造を形成していてもよく、
X-は前記式(1)のX-と同じ選択肢から選択される。) 9. The polymer according to claim 1 , wherein M + X − is represented by the following general formula (11) or the following formula (12):
R 14 is independently any one selected from the group consisting of an alkyl group, a hydroxy group, a mercapto group, an alkoxy group, an aryloxycarbonyl group, a heteroaryloxycarbonyl group, an arylsulfanylcarbonyl group, a heteroarylsulfanylcarbonyl group, an arylsulfanyl group, a heteroarylsulfanyl group, an alkylsulfanyl group, an aryl group, a heteroaryl group, an aryloxy group, a heteroaryloxy group, a (poly)alkyleneoxy group, an alkylamino group, and a dialkylcyano group;
R 17 and R 18 are each independently any one selected from the group consisting of an alkyl group, a hydroxy group, a mercapto group, an alkoxy group, an alkylcarbonyl group, an arylcarbonyl group, a heteroarylcarbonyl group, an alkoxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, a heteroaryloxycarbonyl group, an arylsulfanylcarbonyl group, a heteroarylsulfanylcarbonyl group, an arylsulfanyl group, a heteroarylsulfanyl group, an alkylsulfanyl group, an aryl group, a heteroaryl group, an aryloxy group, a heteroaryloxy group, an alkylsulfinyl group, an arylsulfinyl group, a heteroarylsulfinyl group, an alkylsulfonyl group, an arylsulfonyl group, a heteroarylsulfonyl group, an arylsulfonyl group, a heteroarylsulfonyl group, a (poly)alkyleneoxy group, an alkylamino group, a dialkylamino group, a nitro group, and a halogen atom;
When R 14 , R 17 and R 18 each have a carbon atom, the number of carbon atoms is 1 to 12, and when R 14 , R 17 and R 18 each have a hydrogen atom, the hydrogen atom may be substituted with a substituent;
R 19 is any one selected from the group consisting of an optionally substituted linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 12 carbon atoms; an optionally substituted linear, branched or cyclic alkenyl group having 1 to 12 carbon atoms; an optionally substituted aryl group having 6 to 14 carbon atoms; and an optionally substituted heteroaryl group having 4 to 12 carbon atoms;
R 19 and either the benzene ring to which R 18 is bonded or the benzene ring to which R 17 is bonded may form a ring structure together with the sulfur atom to which they are bonded, either directly via a single bond or via any one selected from the group consisting of an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom-containing group and a methylene group;
When R 14 , R 17 and R 18 each have a methylene group, at least one of the methylene groups may be substituted with a divalent heteroatom-containing group;
R 15 and R 16 are each independently any one selected from the group consisting of an optionally substituted linear, branched, or cyclic alkyl group having 1 to 12 carbon atoms; an optionally substituted linear, branched, or cyclic alkenyl group having 1 to 12 carbon atoms; an optionally substituted aryl group having 6 to 14 carbon atoms; and an optionally substituted heteroaryl group having 4 to 12 carbon atoms;
R 15 and R 16 may be bonded to each other directly via 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,
L3 is any one selected from the group consisting of a direct bond; a linear, branched, or cyclic alkylene group having 1 to 12 carbon atoms; an alkenylene group having 2 to 12 carbon atoms; a sulfinyl group, a sulfonyl group, and a carbonyl group;
any one hydrogen atom among R 14 , R 18 and R 19 is replaced with a bond to Sp in the formula (1);
Y is an oxygen atom or a sulfur atom,
q is an integer from 0 to 4;
f is an integer from 0 to 3;
g is an integer from 1 to 5;
j is an integer from 0 to 2,
k is an integer from 1 to 4,
(However, when R 19 and either the benzene ring to which R 18 is bonded or the benzene ring to which R 17 is bonded together with the sulfur atom form a ring structure, in the formula (11), q is 0 to 3 or j is 0 to 2, and in the formula (12), q is 0 to 3 or j is 0 to 1.)
At least one of the benzene rings in the formulae (11) and (12) may be a 6-membered heteroaromatic ring having a heteroatom in the ring, and when the benzene ring bonded to R 14 in the formulae (11) and (12) is the heteroaromatic ring, k may be 0 to 4.
When two or more R 14s are present in the formulae (11) and (12), two of the R 14s may be bonded to each other to form a ring structure,
X − is selected from the same options as X − in formula (1).
R1、L、Sp及びX-は、それぞれ前記一般式(1)のR1、L、Sp及びX-と同じ選択肢から選択され、
R7は、それぞれ独立に、水素原子;ヒドロキシ基;-Ra(Raは、置換基を有していてもよい直鎖、分岐又は環状の炭素数1~12のアルキル基であり、Ra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いてもよい。);-ORa;及び該Ra中の炭素-炭素一重結合の少なくとも1つが炭素-炭素二重結合に置換された基;及び、-Rb(Rbは、置換基を有していてもよい炭素数6~14のアリール基又は置換基を有していてもよい炭素数4~12のヘテロアリール基である。);からなる群より選択されるいずれかであり、
2つのR7は、単結合で直接に、又は、酸素原子、硫黄原子、2価の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、互いに環構造を形成してもよく、
R8は、-Ra;-Rb;-ORa;-SRa;-ORb;-SRb;-OC(=O)Ra;-OC(=O)Rb;-C(=O)ORa;-C(=O)ORb;-OC(=O)ORa;-OC(=O)ORb;-NHC(=O)Ra;-NRaC(=O)Ra;-NHC(=O)Rb;-NRbC(=O)Rb;-NRaC(=O)Rb;-NRbC(=O)Ra;-N(Ra)2;-N(Rb)2;-N(Ra)(Rb);-SO3Ra;-SO3Rb;-SO2Ra;-SO2Rb;該-Ra中の炭素-炭素一重結合の少なくとも1つが炭素-炭素二重結合に置換された基;及びニトロ基;からなる群より選択されるいずれかであり、m2は1~3の整数であり、m2が1のときm1は0~4の整数であり、m2が2のときm1は0~6の整数であり、m2が3のときm1は0~8の整数であり、
m1が2以上のとき、2つのR8は、単結合で直接に、又は、酸素原子、硫黄原子、2価の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、互いに環構造を形成してもよい。) The polymer according to any one of claims 6 to 10 , wherein the unit C is represented by at least one of the following general formulas (4):
R 1 , L, Sp and X − are selected from the same options as R 1 , L, Sp and X − in the general formula (1), respectively;
R 7 is independently any one selected from the group consisting of a hydrogen atom; a hydroxy group; -R a (R a is a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent, and at least one methylene group in R a may be substituted with a divalent heteroatom-containing group); -OR a ; and a group in which at least one carbon-carbon single bond in R a is substituted with a carbon-carbon double bond; and -R b (R b is an aryl group having 6 to 14 carbon atoms which may have a substituent or a heteroaryl group having 4 to 12 carbon atoms which may have a substituent);
two R7s may form a ring structure together directly via a single bond or via any one selected from the group consisting of an oxygen atom, a sulfur atom, a divalent nitrogen atom-containing group, and a methylene group;
R 8 is -R a ;-R b ;-OR a ;-SR a ;-OR b ;-SR b ;-OC(=O)R a ;-OC(=O)R b ;-C(=O)OR a ;-C(=O)OR b ;-OC(=O)OR a ;-OC(=O)OR b ;-NHC(=O)R a ;-NR a C(=O)R a ;-NHC(=O)R b ;-NR b C(=O)R b ;-NR a C(=O)R b ;-NR b C(=O)R a ;-N(R a ) 2 ;-N(R b ) 2 ;-N(R a )(R b a group in which at least one carbon-carbon single bond in -R a is replaced with a carbon-carbon double bond; and a nitro group; m 2 is an integer of 1 to 3, and when m 2 is 1 , m 1 is an integer of 0 to 4, when m 2 is 2, m 1 is an integer of 0 to 6, and when m 2 is 3 , m 1 is an integer of 0 to 8,
When m1 is 2 or more, two R8s may form a ring structure together directly via a single bond or via any one selected from the group consisting of an oxygen atom, a sulfur atom, a divalent nitrogen atom-containing group, and a methylene group.
R1、L及びSpは、それぞれ前記一般式(1)のR1、L及びSpと同じ選択肢から選択され、
Rhは、置換基を有していても良い直鎖、分岐又は環状の炭素数1~12のアルキル基;置換基を有していても良い直鎖、分岐又は環状の炭素数1~12のアルキレンオキシ基;置換基を有していても良い直鎖、分岐又は環状の炭素数1~12のアルケニル基;置換基を有していても良い直鎖、分岐又は環状の炭素数1~12のアルケニレンオキシ基;置換基を有していても良い炭素数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、
且つ、炭素原子に置換している水素原子の一部又は全てが、フッ素原子又はヨウ素原子に置換されている。) The polymer according to any one of claims 1 to 14 , further comprising a unit F having a halogen atom and represented by the following formula (7):
R 1 , L and Sp are selected from the same options as R 1 , L and Sp in general formula (1), respectively;
Rh is any one selected from the group consisting of an optionally substituted linear, branched, or cyclic alkyl group having 1 to 12 carbon atoms; an optionally substituted linear, branched, or cyclic alkyleneoxy group having 1 to 12 carbon atoms; an optionally substituted linear, branched, or cyclic alkenyl group having 1 to 12 carbon atoms; an optionally substituted linear, branched, or cyclic alkenyleneoxy group having 1 to 12 carbon atoms; an optionally substituted aryl group having 6 to 14 carbon atoms; and an optionally substituted heteroaryl group having 4 to 12 carbon atoms;
In addition, some or all of the hydrogen atoms substituted on the carbon atoms are substituted with fluorine atoms or iodine atoms.
前記金属は、Al、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Te、I、Xe、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、Tl、Pb、Bi、Po、At、Rn及びRaからなる群より選択される少なくとも1種である請求項16に記載のレジスト組成物。 Further containing either an organometallic compound or an organometallic complex,
17. The resist composition according to claim 16, wherein the metal is at least one selected from the group consisting of Al, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Te, I, Xe, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Tl, Pb, Bi, Po, At, Rn, and Ra .
粒子線又は電磁波を用いて、前記レジスト膜を露光するフォトリソグラフィ工程と、
露光されたレジスト膜を現像してフォトレジストパターンを得るパターン形成工程と、
を含む部材の製造方法。 a resist film forming step of forming a resist film on a substrate using the resist composition according to claim 16 or 17 ;
a photolithography step of exposing the resist film to particle beams or electromagnetic waves;
a pattern formation step of developing the exposed resist film to obtain a photoresist pattern;
A method for manufacturing a component comprising:
前記露出したレジストパターン表面部分の前記レジスト膜を除去して反転パターンを得る工程と、をさらに含む請求項18~20のいずれか一項に記載の部材の製造方法。 a step of applying a reversal pattern composition so as to cover at least the recesses of the photoresist pattern, and etching the resulting coating to expose the surface of the photoresist pattern;
The method for manufacturing a member according to any one of claims 18 to 20 , further comprising the step of removing the resist film from the exposed surface portion of the resist pattern to obtain a reverse pattern.
粒子線又は電磁波を用いて、前記レジスト膜を露光するフォトリソグラフィ工程と、
露光されたレジスト膜を現像してフォトレジストパターンを得るパターン形成工程と、を含むパターン形成方法。 a resist film forming step of forming a resist film on a substrate using the resist composition according to claim 16 or 17 ;
a photolithography step of exposing the resist film to particle beams or electromagnetic waves;
and a pattern forming step of developing the exposed resist film to obtain a photoresist pattern.
粒子線又は電磁波を用いて、前記レジスト膜を露光するフォトリソグラフィ工程と、
露光されたレジスト膜を現像してフォトレジストパターンを得るパターン形成工程と、
前記フォトレジストパターンの少なくとも凹部を被覆するように反転パターン用組成物を塗布して得られた塗膜をエッチングして前記フォトレジストパターン表面を露出させる工程と、
前記露出したフォトレジストパターン表面部分の前記レジスト膜を除去して反転パターンを得る工程と、を含む反転パターンの形成方法。 a resist film forming step of forming a resist film on a substrate using the resist composition according to claim 16 or 17 ;
a photolithography step of exposing the resist film to particle beams or electromagnetic waves;
a pattern formation step of developing the exposed resist film to obtain a photoresist pattern;
a step of applying a reversal pattern composition so as to cover at least the recesses of the photoresist pattern, and etching the resulting coating to expose the surface of the photoresist pattern;
and removing the resist film from the exposed surface portion of the photoresist pattern to obtain a reverse pattern.
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