JP7764385B2 - Active energy ray-sensitive acid generator - Google Patents
Active energy ray-sensitive acid generatorInfo
- Publication number
- JP7764385B2 JP7764385B2 JP2022547475A JP2022547475A JP7764385B2 JP 7764385 B2 JP7764385 B2 JP 7764385B2 JP 2022547475 A JP2022547475 A JP 2022547475A JP 2022547475 A JP2022547475 A JP 2022547475A JP 7764385 B2 JP7764385 B2 JP 7764385B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- group
- carbon atoms
- acid
- resin
- chemically amplified
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C321/00—Thiols, sulfides, hydropolysulfides or polysulfides
- C07C321/24—Thiols, sulfides, hydropolysulfides, or polysulfides having thio groups bound to carbon atoms of six-membered aromatic rings
- C07C321/28—Sulfides, hydropolysulfides, or polysulfides having thio groups bound to carbon atoms of six-membered aromatic rings
- C07C321/30—Sulfides having the sulfur atom of at least one thio group bound to two carbon atoms of six-membered aromatic rings
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C381/00—Compounds containing carbon and sulfur and having functional groups not covered by groups C07C301/00 - C07C337/00
- C07C381/12—Sulfonium compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D335/00—Heterocyclic compounds containing six-membered rings having one sulfur atom as the only ring hetero atom
- C07D335/04—Heterocyclic compounds containing six-membered rings having one sulfur atom as the only ring hetero atom condensed with carbocyclic rings or ring systems
- C07D335/10—Dibenzothiopyrans; Hydrogenated dibenzothiopyrans
- C07D335/12—Thioxanthenes
- C07D335/14—Thioxanthenes with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached in position 9
- C07D335/16—Oxygen atoms, e.g. thioxanthones
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D339/00—Heterocyclic compounds containing rings having two sulfur atoms as the only ring hetero atoms
- C07D339/08—Six-membered rings
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/004—Photosensitive materials
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/004—Photosensitive materials
- G03F7/038—Macromolecular compounds which are rendered insoluble or differentially wettable
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/004—Photosensitive materials
- G03F7/039—Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Materials For Photolithography (AREA)
Description
本発明は第一に感活性エネルギー線性酸発生剤、より詳しくはスルホニウム塩系感活性エネルギー線性酸発生剤に関する。第二に当該酸発生剤を含有する活性エネルギー線硬化性組成物、化学増幅型ポジ型フォトレジスト組成物および化学増幅型ネガ型フォトレジスト組成物に関する。First, the present invention relates to an actinic ray-sensitive acid generator, more specifically a sulfonium salt-based actinic ray-sensitive acid generator. Second, the present invention relates to an actinic ray-curable composition, a chemically amplified positive-tone photoresist composition, and a chemically amplified negative-tone photoresist composition that contain the acid generator.
従来、光あるいは電子線などの活性エネルギー線照射によってカチオン重合性化合物を硬化させるカチオン重合開始剤としてスルホニウム塩等のオニウム塩が知られている。酸を発生する光酸発生剤が知られている(特許文献1~3)。また、これらのオニウム塩は活性エネルギー線の照射により酸を発生するので酸発生剤とも称され、レジストや感光材料にも使用されている(特許文献4~6)。 Onium salts such as sulfonium salts have been known as cationic polymerization initiators that cure cationic polymerizable compounds upon exposure to active energy rays such as light or electron beams. Photoacid generators that generate acid are also known (Patent Documents 1 to 3). These onium salts are also called acid generators because they generate acid upon exposure to active energy rays, and are used in resists and photosensitive materials (Patent Documents 4 to 6).
ところで、これらの明細書に記載されている感活性エネルギー線性酸発生剤、特にスルホニウム塩を製造する方法としては公知のものが用いられる(特許文献1および3)。しかしこれらの方法で製造されたスルホニウム塩は、活性エネルギー線に対する反応性(すなわち酸発生量)に問題があり、副生するビススルホニウム塩や経時での分解のため、活性エネルギー線硬化性組成物として配合された場合、長期貯蔵安定性に問題がある。これらの問題を解決するために、貯蔵安定性悪化の原因となっていたビススルホニウム塩副生を抑制した製造法の改良が報告されているが、これでも長期貯蔵安定性は十分とは言えなかった(特許文献7)。 The actinic ray-sensitive acid generators described in these specifications, particularly the sulfonium salts, are produced using known methods (Patent Documents 1 and 3). However, the sulfonium salts produced by these methods have problems with their reactivity to actinic rays (i.e., the amount of acid generated), and when incorporated into actinic ray-curable compositions, they suffer from poor long-term storage stability due to the by-product bissulfonium salt and decomposition over time. To solve these problems, improvements to the production method have been reported that suppress the by-production of bissulfonium salt, which was a cause of poor storage stability, but even these improvements did not achieve sufficient long-term storage stability (Patent Document 7).
上記の背景において、本発明の第1の目的は、活性エネルギー線照射でカチオン重合性能や架橋反応性能を有し、かつこのものを使用した硬化性組成物は貯蔵安定性が良好である高活性な感活性エネルギー線性酸発生剤を提供することである。 本発明の第2の目的は、上記酸発生剤を利用した活性エネルギー線硬化性組成物、化学増幅型ポジ型フォトレジスト組成物及び化学増幅型ネガ型フォトレジスト組成物を提供することである。 Against this background, the first object of the present invention is to provide a highly active actinic ray-sensitive acid generator that exhibits cationic polymerization and crosslinking reaction properties upon exposure to actinic ray, and in which curable compositions using this acid generator have good storage stability. The second object of the present invention is to provide an actinic ray-curable composition, a chemically amplified positive-tone photoresist composition, and a chemically amplified negative-tone photoresist composition that utilize the acid generator.
本発明者は上記目的に好適な感活性エネルギー線性酸発生剤を見出した。すなわち本発明は下記一般式(1)で表わされるスルホニウム塩(A)と下記一般式(2)で表されるスルホニウム塩(B)を含有し、スルホニウム塩(A)とスルホニウム塩(B)の総モル数に対し、スルホニウム塩(B)の含有量が0.01~2モル%である感活性エネルギー線性酸発生剤(以下、光酸発生剤又は酸発生剤と称す。)である。The present inventors have discovered an actinic ray-sensitive acid generator suitable for the above-mentioned purpose. Specifically, the present invention relates to an actinic ray-sensitive acid generator (hereinafter referred to as a photoacid generator or acid generator) that contains a sulfonium salt (A) represented by the following general formula (1) and a sulfonium salt (B) represented by the following general formula (2), in which the content of sulfonium salt (B) is 0.01 to 2 mol % relative to the total number of moles of sulfonium salt (A) and sulfonium salt (B).
[式(1)中、R1~R4はベンゼン環に結合している有機基であり、R2の個数は0~4、R1、R3、R4の個数は0~5であり、0の場合は水素原子が結合しており、R1~R4が複数結合する場合はそれぞれ互いに同一であっても異なっても良く、またR1~R4が互いに直接または-O-、-S-、-SO-、-SO2-、-NH-、-CO-、-COO-、-CONH-、アルキレン基もしくはフェニレン基を介して環構造を形成しても良く、X-は元素周期表の13族または15族の元素を有し、かつハロゲンを有する一価のアニオンである] [In formula (1), R 1 to R 4 are organic groups bonded to a benzene ring; the number of R 2 is 0 to 4, the numbers of R 1 , R 3 , and R 4 are 0 to 5, and when R 2 is 0, a hydrogen atom is bonded; when a plurality of R 1 to R 4 are bonded, they may be the same or different; and R 1 to R 4 may form a ring structure either directly or via —O—, —S—, —SO—, —SO 2 —, —NH—, —CO—, —COO—, —CONH—, an alkylene group, or a phenylene group; and X − is a monovalent anion having an element of Group 13 or 15 of the periodic table and having a halogen atom]
[式(2)中、R1~R4はベンゼン環に結合している有機基であり、R2の個数は0~4、R1、R3、R4の個数は0~5であり、0の場合は水素原子が結合しており、R1~R4が複数結合する場合はそれぞれ互いに同一であっても異なっても良く、またR1~R4が互いに直接または-O-、-S-、-SO-、-SO2-、-NH-、-CO-、-COO-、-CONH-、アルキレン基もしくはフェニレン基を介して環構造を形成しても良く、Y-はハロゲンを有さないアニオンからなる群より選ばれるものである一価のアニオンである] [In formula (2), R 1 to R 4 are organic groups bonded to a benzene ring, the number of R 2 is 0 to 4, the numbers of R 1 , R 3 , and R 4 are 0 to 5, and when R 2 is 0, a hydrogen atom is bonded, and when a plurality of R 1 to R 4 are bonded, they may be the same or different, and R 1 to R 4 may form a ring structure with each other directly or via -O-, -S-, -SO-, -SO 2 -, -NH-, -CO-, -COO-, -CONH-, an alkylene group, or a phenylene group, and Y - is a monovalent anion selected from the group consisting of anions not having a halogen]
また本発明は、上記酸発生剤とカチオン重合性化合物とを含有することを特徴とする活性エネルギー線硬化性組成物;上記活性エネルギー線硬化性組成物を硬化させて得られることを特徴とする硬化体;上記酸発生剤と、酸の作用によりアルカリに対する溶解性が増大する樹脂である成分(B)とを含有することを特徴とする、化学増幅型ポジ型フォトレジスト組成物;上記酸発生剤と、フェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性樹脂である成分(F)と、架橋剤成分(G)とを含有することを特徴とする、化学増幅型ネガ型フォトレジスト組成物;上記化学増幅型ネガ型フォトレジスト組成物を硬化させて得られることを特徴とする硬化体である。The present invention also relates to an active energy ray-curable composition containing the above-mentioned acid generator and a cationically polymerizable compound; a cured product obtained by curing the above-mentioned active energy ray-curable composition; a chemically amplified positive photoresist composition containing the above-mentioned acid generator and component (B), which is a resin whose solubility in alkali increases under the action of acid; a chemically amplified negative photoresist composition containing the above-mentioned acid generator, component (F), which is an alkali-soluble resin having a phenolic hydroxyl group, and crosslinker component (G); and a cured product obtained by curing the above-mentioned chemically amplified negative photoresist composition.
本発明の酸発生剤は、活性エネルギー線に対し高い活性を有しており、かつカチオン重合性能や架橋反応性能を有し、さらにこのものを使用した組成物は良好な貯蔵安定性を有する。 The acid generator of the present invention has high activity against active energy rays, and also has cationic polymerization and crosslinking reaction properties, and compositions using this have good storage stability.
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。 The following describes in detail an embodiment of the present invention.
式(1)または(2)中のR1~R4はベンゼン環に結合している有機基を表し、同一であっても異なってもよい。R1~R4としては、炭素数6~30のアリール基、炭素数4~30の複素環基、炭素数1~30のアルキル基、炭素数2~30のアルケニル基または炭素数2~ 30のアルキニル基を表し、これらはアルキル、ヒドロキシ、アルコキシ、アルキルカルボニル、アリールカルボニル、アルコキシカルボニル、アリールオキシカルボニル、アリールチオカルボニル、アシロキシ、アリールチオ、アルキルチオ、アリール、複素環、アリールオキシ、アルキルスルフィニル、アリールスルフィニル、アルキルスルホニル、アリールスルホニル、アルキレンオキシ、アミノ、シアノ、ニトロの各基およびハロゲンからなる群より選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよい。 R 1 to R 4 in formula (1) or (2) represent organic groups bonded to a benzene ring and may be the same or different. R 1 to R 4 represent an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, a heterocyclic group having 4 to 30 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms, or an alkynyl group having 2 to 30 carbon atoms, which may be substituted with at least one group selected from the group consisting of alkyl, hydroxy, alkoxy, alkylcarbonyl, arylcarbonyl, alkoxycarbonyl, aryloxycarbonyl, arylthiocarbonyl, acyloxy, arylthio, alkylthio, aryl, heterocyclic, aryloxy, alkylsulfinyl, arylsulfinyl, alkylsulfonyl, arylsulfonyl, alkyleneoxy, amino, cyano, nitro, and halogen.
上記において炭素数6~30のアリール基としては、フェニル基、ビフェニリル基などの 単環式アリール基およびナフチル、アントラセニル、フェナンスレニル、ピレニル、クリセニル、ナフタセニル、ベンズアントラセニル、アントラキノニル、ナフトキノニル、フルオレニルなどの縮合多環式アリール基が挙げられる。 In the above, aryl groups having 6 to 30 carbon atoms include monocyclic aryl groups such as phenyl and biphenylyl groups, and condensed polycyclic aryl groups such as naphthyl, anthracenyl, phenanthrenyl, pyrenyl, chrysenyl, naphthacenyl, benzanthracenyl, anthraquinonyl, naphthoquinonyl, and fluorenyl.
炭素数4~30の複素環基としては、酸素、窒素、硫黄などの複素原子を1~3個含む環 状のものが挙げられ、これらは同一であっても異なっていてもよく、具体例としてはチエニル、フラニル、ピラニル、ピロリル、オキサゾリル、チアゾリル、ピリジル、ピリミジル、ピラジニルなどの単環式複素環基およびインドリル、ベンゾフラニル、イソベンゾフラニル、ベンゾチエニル、イソベンゾチエニル、キノリル、イソキノリル、キノキサリニル、キナゾリニル、カルバゾリル、アクリジニル、フェノチアジニル、フェナジニル、キサンテニル、チアントレニル、フェノキサジニル、フェノキサチイニル、クロマニル、イソクロマニル、ジベンゾチエニル、キサントニル、チオキサントニル、ジベンゾフラニルなどの縮合多環式複素環基が挙げられる。 Heterocyclic groups having 4 to 30 carbon atoms include rings containing 1 to 3 heteroatoms, such as oxygen, nitrogen, or sulfur, which may be the same or different. Specific examples include monocyclic heterocyclic groups such as thienyl, furanyl, pyranyl, pyrrolyl, oxazolyl, thiazolyl, pyridyl, pyrimidyl, and pyrazinyl, and fused polycyclic heterocyclic groups such as indolyl, benzofuranyl, isobenzofuranyl, benzothienyl, isobenzothienyl, quinolyl, isoquinolyl, quinoxalinyl, quinazolinyl, carbazolyl, acridinyl, phenothiazinyl, phenazinyl, xanthenyl, thianthrenyl, phenoxazinyl, phenoxathiinyl, chromanyl, isochromanyl, dibenzothienyl, xanthonyl, thioxanthonyl, and dibenzofuranyl.
炭素数1~30のアルキル基としてはメチル、エチル、プロピル、ブチル、ヘキサデシル、オクダデシルなどの直鎖アルキル基、イソプロピル、イソブチル、sec-ブチル、tert-ブチル、イソペンチル、ネオペンチル、tert-ペンチル、イソヘキシルなどの分岐 アルキル基、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシルなどのシクロアルキル基が挙げられる。
また、炭素数2~30のアルケニル基としては、ビニル、アリル、1-プロペニル、イソプロペニル、1-ブテニル、2-ブテニル、3-ブテニル、1-メチル-1-プロペニルなどの直鎖または分岐状のものが挙げられる。
さらに、炭素数2~30のアルキニル基としては、エチニル、1-プロピニル、2-プロピニル、1-ブチニル、2-ブチニル、3-ブチニル、1-メチル-1-プロピニル、1-メチル- 2-プロピニルなどの直鎖または分岐状のものが挙げられる。
Examples of the alkyl group having 1 to 30 carbon atoms include linear alkyl groups such as methyl, ethyl, propyl, butyl, hexadecyl, and octadecyl; branched alkyl groups such as isopropyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, isopentyl, neopentyl, tert-pentyl, and isohexyl; and cycloalkyl groups such as cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, and cyclohexyl.
Examples of the alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms include straight-chain or branched ones such as vinyl, allyl, 1-propenyl, isopropenyl, 1-butenyl, 2-butenyl, 3-butenyl, and 1-methyl-1-propenyl.
Furthermore, examples of the alkynyl group having 2 to 30 carbon atoms include straight-chain or branched ones such as ethynyl, 1-propynyl, 2-propynyl, 1-butynyl, 2-butynyl, 3-butynyl, 1-methyl-1-propynyl, and 1-methyl-2-propynyl.
上記の炭素数6~30のアリール基、炭素数4~30の複素環基、炭素数1~30のアルキル基、炭素数2~30のアルケニル基または炭素数2~30のアルキニル基は少なくとも1種の置換基を有してもよく、置換基の例としては、メチル、エチル、プロピル、ブチル、オクダデシルなど炭素数1~18の直鎖アルキル基;イソプロピル、イソブチル 、sec-ブチル、tert-ブチルなど炭素数1~18の分岐アルキル基;シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシルなど炭素数3~18のシクロアルキル基;ヒドロキシ基;メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキシ、イソブトキシ、sec-ブトキシ、tert-ブトキシ、ドデシルオキシなど炭素数1~18の直鎖または分岐のアルコキシ基;アセチル、プロピオニル、ブタノイル、2-メチルプロピオニル、ヘプタノイル、2-メチルブタノイル、3-メチルブタノイル、オクタノイルなど炭素数2~18の直鎖または分岐のアルキルカルボニル基;ベンゾイル、ナフトイルなど炭素数7~11のアリールカルボニル基;メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、プロポキシカルボニル、イソプロポキシカルボニル、ブトキシカルボニル、イソブトキシカルボニル、sec-ブトキシカルボニル、tert-ブトキシカルボニルなど炭素数2~19の直鎖または分岐のアルコキシカルボニル基;フェノキシカルボニル、ナフトキシカルボニルなど炭素数7~11のアリールオキシカルボニル基;フェニルチオカルボニル、ナフトキシチオカルボニルなど炭素数7~11のアリールチオカルボニル基;アセトキシ、エチルカルボニルオキシ、プロピルカルボニルオキシ、イソブチルカルボニルオキシ、sec-ブチルカルボニルオキシ、tert-ブチルカルボニルオキシ、オクタデシルカルボニルオキ シなど炭素数2~19の直鎖または分岐のアシロキシ基;フェニルチオ、ビフェニリルチオ、メチルフェニルチオ、クロロフェニルチオ、ブロモフェニルチオ、フルオロフェニルチオ、ヒドロキシフェニルチオ、メトキシフェニルチオ、ナフチルチオ、4-[4-(フェニルチオ)ベンゾイル]フェニルチオ、4-[4-(フェニルチオ)フェノキシ]フェニルチオ、4-[4-(フェニルチオ)フェニル]フェニルチオ、4-(フェニルチオ)フェニルチオ、4-ベンゾイルフェニルチオ、4-ベンゾイル-クロロフェニルチオ、4-ベンゾイル-メチルチオフェニルチオ、4-(メチルチオベンゾイル)フェニルチオ、4 -(p-tert-ブチルベンゾイル)フェニルチオ、など炭素数6~20のアリールチオ基;メチルチオ、エチルチオ、プロピルチオ、tert-ブチルチオ、ネオペンチルチオ、ドデシ ルチオなど炭素数1~18の直鎖または分岐のアルキルチオ基;フェニル、トリル、ジメチルフェニル、ナフチルなど炭素数6~10のアリール基;チエニル、フラニル、ピラニル、キサンテニル、クロマニル、イソクロマニル、キサントニル、チオキサントニル、ジベンゾフラニルなど炭素数4~20の複素環基;フェノキシ、ナフチルオキシなど炭素数6~10のアリールオキシ基;メチルスルフィニル、エチルスルフィニル、プロピルスルフィニル、tert-ペンチルスルフィニル、オクチルスルフィニルなど炭素数1~18の直鎖または分岐のアルキルスルフィニル基;フェニルスルフィニル、トリルスルフィニル、ナフチルスルフィニルなど炭素数6~10のアリールスルフィニル基;メチルスルホニル、エチルスルホニル、プロピルスルホニル、イソプロピルスルホニル、ブチルスルホニル、オクチルスルホニルなど炭素数1~18の直鎖または分岐のアルキルスルホニル基;フェニルスルホニル、トリルスルホニル(トシル基)、ナフチルスルホニルなど炭素数の6~10のアリールスルホニル基;アルキレンオキシ基;シアノ基;ニトロ基;フッ素、塩素、臭素 、ヨウ素などのハロゲンなどが挙げられる。 The above-mentioned aryl groups having 6 to 30 carbon atoms, heterocyclic groups having 4 to 30 carbon atoms, alkyl groups having 1 to 30 carbon atoms, alkenyl groups having 2 to 30 carbon atoms, or alkynyl groups having 2 to 30 carbon atoms may have at least one substituent. Examples of the substituent include linear alkyl groups having 1 to 18 carbon atoms, such as methyl, ethyl, propyl, butyl, and octadecyl; isopropyl, isobutyl, etc. branched alkyl groups having 1 to 18 carbon atoms such as cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, and cyclohexyl; cycloalkyl groups having 3 to 18 carbon atoms such as cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, and cyclohexyl; hydroxy groups; linear or branched alkoxy groups having 1 to 18 carbon atoms such as methoxy, ethoxy, propoxy, isopropoxy, butoxy, isobutoxy, sec-butoxy, tert-butoxy, and dodecyloxy; linear or branched alkylcarbonyl groups having 2 to 18 carbon atoms such as acetyl, propionyl, butanoyl, 2-methylpropionyl, heptanoyl, 2-methylbutanoyl, 3-methylbutanoyl, and octanoyl; arylcarbonyl groups having 7 to 11 carbon atoms such as benzoyl and naphthoyl; linear or branched alkoxycarbonyl groups having 2 to 19 carbon atoms, such as alkoxycarbonyl, ethoxycarbonyl, propoxycarbonyl, isopropoxycarbonyl, butoxycarbonyl, isobutoxycarbonyl, sec-butoxycarbonyl, and tert-butoxycarbonyl; aryloxycarbonyl groups having 7 to 11 carbon atoms, such as phenoxycarbonyl and naphthoxycarbonyl; arylthiocarbonyl groups having 7 to 11 carbon atoms, such as phenylthiocarbonyl and naphthoxythiocarbonyl; acetoxy, ethylcarbonyloxy, propylcarbonyloxy, isobutylcarbonyloxy, sec-butylcarbonyloxy, tert-butylcarbonyloxy, and octadecylcarbonyloxy; linear or branched acyloxy groups having 2 to 19 carbon atoms, such as phenylthio, biphenylylthio, methylphenylthio, chlorophenylthio, bromophenylthio, fluorophenylthio, hydroxyphenylthio, methoxyphenylthio, naphthylthio, 4-[4-(phenylthio)benzoyl]phenylthio, 4-[4-(phenylthio)phenoxy]phenylthio, 4-[4-(phenylthio)phenyl]phenylthio, 4-(phenylthio)phenylthio, 4-benzoylphenylthio, 4-benzoyl-chlorophenylthio, 4-benzoyl-methylthiophenylthio, 4-(methylthiobenzoyl)phenylthio, 4-(p-tert-butylbenzoyl)phenylthio, and other arylthio groups having 6 to 20 carbon atoms, such as methylthio, ethylthio, propylthio, tert-butylthio, neopentylthio, dodecylthio, and the like; linear or branched alkylthio groups having 1 to 18 carbon atoms, such as ruthio; aryl groups having 6 to 10 carbon atoms, such as phenyl, tolyl, dimethylphenyl, and naphthyl; heterocyclic groups having 4 to 20 carbon atoms, such as thienyl, furanyl, pyranyl, xanthenyl, chromanyl, isochromanyl, xanthonyl, thioxanthonyl, and dibenzofuranyl; aryloxy groups having 6 to 10 carbon atoms, such as phenoxy and naphthyloxy; linear or branched alkylthio groups having 1 to 18 carbon atoms, such as methylsulfinyl, ethylsulfinyl, propylsulfinyl, tert-pentylsulfinyl, and octylsulfinyl. or branched alkylsulfinyl groups; arylsulfinyl groups having 6 to 10 carbon atoms such as phenylsulfinyl, tolylsulfinyl, and naphthylsulfinyl; linear or branched alkylsulfonyl groups having 1 to 18 carbon atoms such as methylsulfonyl, ethylsulfonyl, propylsulfonyl, isopropylsulfonyl, butylsulfonyl, and octylsulfonyl; arylsulfonyl groups having 6 to 10 carbon atoms such as phenylsulfonyl, tolylsulfonyl (tosyl group), and naphthylsulfonyl; alkyleneoxy groups; cyano groups; nitro groups; and halogens such as fluorine, chlorine, bromine, and iodine.
R1~R4は複数結合する場合は、互いに直接または-O-、-S-、-SO-、-SO2-、-NH-、-CO-、-COO-、-CONH-、アルキレン基もしくはフェニレン基を介して環構造を形成しても良い 。例えば、R1が2以上の場合、そのうちの2つのR1が互いに直接または-O-、-S-、-SO-、-SO2-、-NH-、-CO-、-COO-、-CONH-、アルキレン基もしくはフェニレン基を介して環構造を形成することを意味する。 When multiple R 1 to R 4 are bonded together, they may form a ring structure either directly or via -O-, -S-, -SO-, -SO 2 -, -NH-, -CO-, -COO-, -CONH-, an alkylene group or a phenylene group. For example, when there are two or more R 1s , it means that two of the R 1s form a ring structure either directly or via -O-, -S-, -SO-, -SO 2 -, -NH-, -CO-, -COO-, -CONH-, an alkylene group or a phenylene group.
これら有機基のうち、好ましくは炭素数1~6のアルキル基、炭素数6~14のアリー ル基、ヒドロキシ基、炭素数1~6のアルコキシ基、炭素数1~6のアルキルチオ基、炭 素数6~14のアリールチオ基、炭素数6~10のアリールオキシ基、塩素原子、フッ素 原子であり、さらに好ましくは炭素数1~6のアルキル基、炭素数6~14のアリール基 、炭素数1~6のアルコキシ基である。Of these organic groups, preferred are alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms, aryl groups having 6 to 14 carbon atoms, hydroxy groups, alkoxy groups having 1 to 6 carbon atoms, alkylthio groups having 1 to 6 carbon atoms, arylthio groups having 6 to 14 carbon atoms, aryloxy groups having 6 to 10 carbon atoms, chlorine atoms, and fluorine atoms, and more preferred are alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms, aryl groups having 6 to 14 carbon atoms, and alkoxy groups having 1 to 6 carbon atoms.
式(1)または(2)中の置換基であるR1~R4の個数は0~5であり、0の場合は水素原子が結合している。R1~R4の個数は0~3であることが好ましく、0または1であることがより好ましい。R1~R4の個数がこれらの好ましい範囲にあると、スルホニウム塩の光感応性や溶解性が良好となる。 The number of R 1 to R 4, which are the substituents in formula (1) or (2), is 0 to 5, and when the number is 0, a hydrogen atom is bonded. The number of R 1 to R 4 is preferably 0 to 3, and more preferably 0 or 1. When the numbers of R 1 to R 4 are within these preferred ranges, the photosensitivity and solubility of the sulfonium salt are good.
式(1)または(2)で表されるスルホニウム塩のうち、好ましいカチオン部の具体例を以下に示す。 Specific examples of preferred cation moieties among the sulfonium salts represented by formula (1) or (2) are shown below.
式(1)において、X-は、一価のアニオンになりうる原子(団)、即ちスルホニウム塩に活性エネルギー線(可視光、紫外線、電子線及びX線等)を照射することにより発生する酸(HX) に対応するアニオンである。X-は、元素周期表の13族または15族の元素を有し、かつハロゲンを有する一価の多原子アニオンであるということ以外には制限がないが、MZa -、(Rf)bPF6-b -、R8 cBZ4-c -、R8 cGaZ4-c -又は(R9SO2)2N-で表されるアニオンが光感応性の観点から好ましい。 In formula (1), X- is an atom (group) capable of becoming a monovalent anion, i.e., an anion corresponding to an acid (HX) generated by irradiating a sulfonium salt with active energy rays (visible light, ultraviolet light, electron beam, X-ray, etc. ) . X- is not limited except that it is a monovalent polyatomic anion containing an element of Group 13 or 15 of the periodic table and a halogen atom, but anions represented by MZ- , (Rf) bPF6 -b- , R8cBZ4 -c- , R8cGaZ4 - c- , or ( R9SO2 ) 2N- are preferred from the viewpoint of photosensitivity.
Mはリン原子、ホウ素原子又はアンチモン原子を表す。
Zはハロゲン原子(フッ素原子が好ましい。)を表す。
M represents a phosphorus atom, a boron atom, or an antimony atom.
Z represents a halogen atom (preferably a fluorine atom).
Rfは、水素原子の80モル%以上がフッ素原子で置換されたアルキル基(炭素数1~8のアルキル基が好ましい。)を表す。フッ素置換によりRfとするアルキル基としては、直鎖アルキル基(メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル及びオクチル等)、分枝鎖アルキル基(イソプロピル、イソブチル、sec-ブチル及びtert-ブチル等)及びシクロアルキル基(シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル及びシクロヘキシル等)等が挙げられる。Rfにおいてこれらのアルキル基の水素原子がフッ素原子に置換されている割合は、もとのアルキル基が有していた水素原子のモル数に基づいて、80モル%以上が好ましく、さらに好ましくは90%以上、特に好ましくは100%である。フッ素原子による置換割合がこれら好ましい範囲にあると、スルホニウム塩の光感応性がさらに良好となる。特に好ましいRfとしては、CF3-、CF3CF2- 、(CF3)2CF-、CF3CF2CF2-、CF3CF2CF2CF2-、(CF3)2CFCF2-、CF3CF2(CF3)CF-及び(CF3)3C-が挙げられる。b個のRfは、相互に独立であり、従って、互いに同一でも異なっていてもよい。 Rf represents an alkyl group (preferably an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms) in which 80 mol % or more of the hydrogen atoms have been substituted with fluorine atoms. Examples of alkyl groups that are substituted with fluorine atoms to form Rf include linear alkyl groups (methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, octyl, etc.), branched alkyl groups (isopropyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, etc.), and cycloalkyl groups (cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, etc.). The proportion of hydrogen atoms in these alkyl groups substituted with fluorine atoms in Rf is preferably 80 mol % or more, more preferably 90% or more, and particularly preferably 100%, based on the number of moles of hydrogen atoms originally possessed by the alkyl group. When the substitution ratio with fluorine atoms is within these preferred ranges, the photosensitivity of the sulfonium salt is further improved. Particularly preferred Rf's include CF3- , CF3CF2- , ( CF3 ) 2CF- , CF3CF2CF2- , CF3CF2CF2CF2- , ( CF3 ) 2CFCF2- , CF3CF2 ( CF3 ) CF- and ( CF3 ) 3C- . The b Rf's are independent of each other and may therefore be the same or different.
Pは、リン原子、Fは、フッ素原子を表す。 P represents a phosphorus atom and F represents a fluorine atom.
R8は、水素原子の一部が少なくとも1個の元素又は電子求引基で置換されたフェニル基を表す。そのような1個の元素の例としては、ハロゲン原子が含まれ、フッ素原子、塩素原子及び臭素原子等が挙げられる。電子求引基としては、トリフルオロメチル基、ニトロ基及びシアノ基等が挙げられる。これらのうち、1個の水素原子がフッ素原子又はトリフルオロメチル基で置換されたフェニル基が好ましい。c個のR8は相互に独立であり、従って、互いに同一でも異なっていてもよい。 R8 represents a phenyl group in which a portion of the hydrogen atoms is substituted with at least one element or electron-withdrawing group. Examples of such an element include a halogen atom, such as a fluorine atom, a chlorine atom, and a bromine atom. Examples of the electron-withdrawing group include a trifluoromethyl group, a nitro group, and a cyano group. Of these, a phenyl group in which one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom or a trifluoromethyl group is preferred. The c R8s are mutually independent and may therefore be the same or different.
Bは、ホウ素原子、Gaは、ガリウム原子を表す。 B represents a boron atom and Ga represents a gallium atom.
R9 は、炭素数1~20のパーフルオロアルキル基又は炭素数6~20のパーフルオロアリール基を表し、パーフルオロアルキル基は直鎖、分枝鎖状又は環状のいずれでもよい。 R 9 represents a perfluoroalkyl group having 1 to 20 carbon atoms or a perfluoroaryl group having 6 to 20 carbon atoms, and the perfluoroalkyl group may be straight-chain, branched-chain or cyclic.
Sはイオウ原子、Oは酸素原子、Cは炭素原子、Nは窒素原子を表す。aは4~6の整数を表す。bは、1~5の整数が好ましく、さらに好ましくは2~4、特に好ましくは2又は3である。cは、1~4の整数が好ましく、さらに好ましくは4である。 S represents a sulfur atom, O represents an oxygen atom, C represents a carbon atom, and N represents a nitrogen atom. a represents an integer from 4 to 6. b is preferably an integer from 1 to 5, more preferably 2 to 4, and particularly preferably 2 or 3. c is preferably an integer from 1 to 4, more preferably 4.
MZa -で表されるアニオンとしては、SbF6 -、PF6 -及びBF4 -で表されるアニオン等が挙げられる。 Examples of the anion represented by MZ a - include anions represented by SbF 6 - , PF 6 - and BF 4 - .
(Rf)bPF6-b -で表されるアニオンとしては、(CF3CF2)2PF4 - 、(CF3CF2)3PF3 - 、((CF3)2CF)2PF4 -、((CF3)2CF)3PF3 -、(CF3CF2CF2)2PF4 -、(CF3CF2CF2)3PF3 -、((CF3)2CFCF2)2PF4 -、((CF3)2CFCF2)3PF3 -、(CF3CF2CF2CF2)2PF4 -及び(CF3CF2CF2CF2)3PF3 -で表されるアニオン等が挙げられる。これらのうち、(CF3CF2)3PF3 -、(CF3CF2CF2)3PF3 -、((CF3)2CF)3PF3 -、((CF3)2CF)2PF4 -、((CF3)2CFCF2)3PF3 -及び((CF3)2CFCF2)2PF4 -で表されるアニオンが好ましい。 Examples of the anion represented by (Rf) b PF 6-b - include (CF 3 CF 2 ) 2 PF 4 - , (CF 3 CF 2 ) 3 PF 3 - , ((CF 3 ) 2 CF) 2 PF 4 - , ((CF 3 ) 2 CF) 3 PF 3 - , (CF 3 CF 2 CF 2 ) 2 PF 4 - , (CF 3 CF 2 CF 2 ) 3 PF 3 - , ((CF 3 ) 2 CFCF 2 ) 2 PF 4 - , ((CF 3 ) 2 CFCF 2 ) 3 PF 3 - , (CF 3 CF 2 CF 2 CF 2 ) 2 PF 4 -- and (CF 3 CF 2 CF 2 CF 2 ) 3 PF 3 -- . Among these, anions represented by (CF 3 CF 2 ) 3 PF 3 -- , (CF 3 CF 2 CF 2 ) 3 PF 3 -- , ((CF 3 ) 2 CF) 3 PF 3 -- , ((CF 3 ) 2 CF) 2 PF 4 -- , ((CF 3 ) 2 CFCF 2 ) 3 PF 3 -- and ((CF 3 ) 2 CFCF 2 ) 2 PF 4 -- are preferred.
R8 cBZ4-c -で表されるアニオンとしては、(C6F5)4B-、((CF3)2C6H3)4B-、(CF3C6H4)4B-、(C6F5)2BF2 -、C6F5BF3 - 及び(C6H3F2)4B-で表されるアニオン等が挙げられる。これらのうち、(C6F5)4B-及び((CF3)2C6H3)4B- で表されるアニオンが好ましい。 Examples of the anion represented by R 8 c BZ 4-c - include anions represented by (C 6 F 5 ) 4 B - , ((CF 3 ) 2 C 6 H 3 ) 4 B - , (CF 3 C 6 H 4 ) 4 B - , (C 6 F 5 ) 2 BF 2 - , C 6 F 5 BF 3 - and (C 6 H 3 F 2 ) 4 B - . Of these, anions represented by (C 6 F 5 ) 4 B - and ((CF 3 ) 2 C 6 H 3 ) 4 B - are preferred.
R8 cGaZ4-c -で表されるアニオンとしては、(C6F5)4Ga-、((CF3)2C6H3)4Ga-、(CF3C6H4)4Ga-、(C6F5)2GaF2 -、C6F5GaF3 -及び(C6H3F2)4Ga-で表されるアニオン等が挙げられる。これらのうち、(C6F5)4Ga-及び((CF3)2C6H3)4Ga-で表されるアニオンが好ましい。 Examples of the anion represented by R 8 c GaZ 4-c - include anions represented by (C 6 F 5 ) 4 Ga - , ((CF 3 ) 2 C 6 H 3 ) 4 Ga - , (CF 3 C 6 H 4 ) 4 Ga - , (C 6 F 5 ) 2 GaF 2 - , C 6 F 5 GaF 3 - and (C 6 H 3 F 2 ) 4 Ga - . Of these, anions represented by (C 6 F 5 ) 4 Ga - and ((CF 3 ) 2 C 6 H 3 ) 4 Ga - are preferred.
これらのX-のうち、MZa -、(Rf)bPF6-b -、R8 cBZ4-c -、R8 cGaZ4-c -、R9SO3 -、又は(R9SO2)2N-で示されるアニオンが好ましく、SbF6 -、PF6 -、(CF3CF2)3PF3 -、((CF3)2CF)3PF3 -、(CF3CF2CF2)3PF3 -、(C6F5)4B-、((CF3)2C6H3)4B-、(C6F5)4Ga-、((CF3)2C6H3)4Ga-、及び(CF3SO2)2N-がレジストの解像度、パターン形状がよくなる点で更に好ましく、(CF3CF2)3PF3 -、((CF3)2CF)3PF3 -、(CF3CF2CF2)3PF3 -、(C6F5)4B-及び((CF3)2C6H3)4B-、(CF3SO2)3C-は、更にレジスト組成物への相溶性が良いため特に好ましい。 Of these X − s , anions represented by MZ a − , (Rf) b PF 6-b − , R 8 c BZ 4-c − , R 8 c GaZ 4-c − , R 9 SO 3 − , or (R 9 SO 2 ) 2 N − are preferred, and SbF 6 − , PF 6 − , (CF 3 CF 2 ) 3 PF 3 − , ((CF 3 ) 2 CF) 3 PF 3 − , (CF 3 CF 2 CF 2 ) 3 PF 3 − , (C 6 F 5 ) 4 B − , ((CF 3 ) 2 C 6 H 3 ) 4 B − , (C 6 F 5 ) 4 Ga − , ((CF 3 ) 2 C 6 H 3 ) 4 Ga − , and (CF 3 SO 2 ) 2 N − are more preferred in that they improve the resist resolution and pattern shape, and (CF 3 CF 2 ) 3 PF 3 − , ((CF 3 ) 2 CF) 3 PF 3 − , (CF 3 CF 2 CF 2 ) 3 PF 3 − , (C 6 F 5 ) 4 B − and ((CF 3 ) 2 C 6 H 3 ) 4 B − , (CF 3 SO 2 ) 3 C − are particularly preferred because they have better compatibility with the resist composition.
式(2)において、Y-はハロゲンを有さないアニオンからなる群より選ばれるものである一価のアニオンであり、一価のアニオンになりうる原子(団)はHSO4 -、HNO3 -、H2PO4 -、メタンスルホン酸アニオン、ハロゲンを有さないカルボン酸アニオン、および下記一般式(3)で表されるアニオンからなる群より選ばれるものが好ましい。 In formula (2), Y − is a monovalent anion selected from the group consisting of anions containing no halogen, and the atom (group) that can become the monovalent anion is preferably selected from the group consisting of HSO 4 − , HNO 3 − , H 2 PO 4 − , a methanesulfonate anion, a carboxylate anion containing no halogen, and an anion represented by the following general formula (3):
[式(3)中、R5、R6は水素原子または有機基であり、R5、R6の個数は0~5であり、0の場合は水素原子が結合しており、R5、R6が複数結合する場合は、互いに同一であっても異なっても良く、またR5、R6が互いに直接または-O-、-S-、-SO-、-SO2-、-NH-、-CO-、-COO-、-CONH-、アルキレン基もしくはフェニレン基を介して環構造を形成しても良く、m、nはそれぞれ0または1で、m+n=1である。] [In formula (3), R 5 and R 6 are hydrogen atoms or organic groups, the number of R 5 and R 6 is 0 to 5, and when R 5 and R 6 are 0, a hydrogen atom is bonded, and when a plurality of R 5 and R 6 are bonded, they may be the same or different, and R 5 and R 6 may form a ring structure with each other directly or via -O-, -S-, -SO-, -SO 2 -, -NH-, -CO-, -COO-, -CONH-, an alkylene group or a phenylene group, and m and n are each 0 or 1, and m+n=1.]
ハロゲンを有さないカルボン酸としては、ギ酸、グリコール酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、オクチル酸、2-エチルヘキサン酸、シアノ酢酸、トリメチル酢酸、メトキシ酢酸、シクロペンタンカルボン酸、メルカプト酢酸、乳酸、ピルビン酸、レブリン酸、アクリル酸、クロトン酸、ビニル酢酸、メタクリル酸、アニス酸、安息香酸、ケイ皮酸、ナフトエ酸、フェニル酢酸、フェノキシ酢酸、マンデル酸などがあげられる。 Examples of halogen-free carboxylic acids include formic acid, glycolic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, octylic acid, 2-ethylhexanoic acid, cyanoacetic acid, trimethylacetic acid, methoxyacetic acid, cyclopentanecarboxylic acid, mercaptoacetic acid, lactic acid, pyruvic acid, levulinic acid, acrylic acid, crotonic acid, vinylacetic acid, methacrylic acid, anisic acid, benzoic acid, cinnamic acid, naphthoic acid, phenylacetic acid, phenoxyacetic acid, and mandelic acid.
式(3)のR5およびR6はベンゼン環に結合している有機基を表し、同一であっても異なってもよい。R5およびR6としては、炭素数6~30のアリール基、炭素数4~30の複素環基、炭素数1~30のアルキル基、炭素数2~30のアルケニル基または炭素数2~30のアルキニル基を表し、これらはアルキル、ヒドロキシ、アルコキシ、アルキルカルボニル、アリールカルボニル、アルコキシカルボニル、アリールオキシカルボニル、アリールチオカルボニル、アシロキシ、アリールチオ、アルキルチオ、アリール、複素環、アリールオキシ、アルキルスルフィニル、アリールスルフィニル、アルキルスルホニル、アリールスルホニル、アルキレンオキシ、アミノ、シアノ、ニトロの各基およびハロゲンから なる群より選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよい。 R5 and R6 in formula (3) represent organic groups bonded to the benzene ring and may be the same or different. R5 and R6 represent an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, a heterocyclic group having 4 to 30 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms, or an alkynyl group having 2 to 30 carbon atoms, which may be substituted with at least one selected from the group consisting of alkyl, hydroxy, alkoxy, alkylcarbonyl, arylcarbonyl, alkoxycarbonyl, aryloxycarbonyl, arylthiocarbonyl, acyloxy, arylthio, alkylthio, aryl, heterocyclic, aryloxy, alkylsulfinyl, arylsulfinyl, alkylsulfonyl, arylsulfonyl, alkyleneoxy, amino, cyano, nitro, and halogen.
炭素数6~30のアリール基としては、上記R1~R4として挙げられた、炭素数6~30のアリール基の具体例と同じである。 The aryl group having 6 to 30 carbon atoms is the same as the specific examples of the aryl group having 6 to 30 carbon atoms given above as R 1 to R 4 .
炭素数4~30の複素環基としては、上記R1~R4として挙げられた、炭素数4~30の複素環基の具体例と同じである。 Examples of the heterocyclic group having 4 to 30 carbon atoms are the same as the specific examples of the heterocyclic group having 4 to 30 carbon atoms given above as R 1 to R 4 .
炭素数1~30のアルキル基としては、上記R1~R4として挙げられた、炭素数1~30のアルキル基の具体例と同じである。
また、炭素数2~30のアルケニル基としては、上記R1~R4として挙げられた、炭素数2~30のアルケニル基の具体例と同じである。
さらに、炭素数2~30のアルキニル基としては、上記R1~R4として挙げられた、炭素数2~30のアルキニル基の具体例と同じである。
The alkyl group having 1 to 30 carbon atoms is the same as the specific examples of the alkyl group having 1 to 30 carbon atoms given above as R 1 to R 4 .
Furthermore, the alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms is the same as the specific examples of the alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms given as R 1 to R 4 above.
Furthermore, examples of the alkynyl group having 2 to 30 carbon atoms are the same as the specific examples of the alkynyl group having 2 to 30 carbon atoms given as R 1 to R 4 above.
上記の炭素数6~30のアリール基、炭素数4~30の複素環基、炭素数1~30のアルキル基、炭素数2~30のアルケニル基または炭素数2~30のアルキニル基は少なくとも1種の置換基を有してもよく、置換基の例としては、メチル、エチル、プロピル、ブチル、オクダデシルなど炭素数1~18の直鎖アルキル基;イソプロピル、イソブチル 、sec-ブチル、tert-ブチルなど炭素数1~18の分岐アルキル基;シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシルなど炭素数3~18のシクロアルキル基;ヒドロキシ基;メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキシ、イソブトキシ、sec-ブトキシ、tert-ブトキシ、ドデシルオキシなど炭素数1~18の直鎖または分岐のアルコキシ基;アセチル、プロピオニル、ブタノイル、2-メチルプロピオニル、ヘプタノイル、2-メチルブタノイル、3-メチルブタノイル、オクタノイルなど炭素数2~18の直鎖または分岐のアルキルカルボニル基;ベンゾイル、ナフトイルなど炭素数7~11のアリールカルボニル基;メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、プロポキシカルボニル、イソプロポキシカルボニル、ブトキシカルボニル、イソブトキシカルボニル、sec-ブトキシカルボニル、tert-ブトキシカルボニルなど炭素数2~19の直鎖または分岐のアルコキシカルボニル基;フェノキシカルボニル、ナフトキシカルボニルなど炭素数7~11のアリールオキシカルボニル基;フェニルチオカルボニル、ナフトキシチオカルボニルなど炭素数7~11のアリールチオカルボニル基;アセトキシ、エチルカルボニルオキシ、プロピルカルボニルオキシ、イソブチルカルボニルオキシ、sec-ブチルカルボニルオキシ、tert-ブチルカルボニルオキシ、オクタデシルカルボニルオキ シなど炭素数2~19の直鎖または分岐のアシロキシ基;フェニルチオ、ビフェニリルチオ、メチルフェニルチオ、クロロフェニルチオ、ブロモフェニルチオ、フルオロフェニルチオ、ヒドロキシフェニルチオ、メトキシフェニルチオ、ナフチルチオ、4-[4-(フェニルチオ)ベンゾイル]フェニルチオ、4-[4-(フェニルチオ)フェノキシ]フェニルチオ、4-[4-(フェニルチオ)フェニル]フェニルチオ、4-(フェニルチオ)フェニルチオ、4-ベンゾイルフェニルチオ、4-ベンゾイル-クロロフェニルチオ、4-ベンゾイル-メチルチオフェニルチオ、4-(メチルチオベンゾイル)フェニルチオ、4 -(p-tert-ブチルベンゾイル)フェニルチオ、など炭素数6~20のアリールチオ基;メチルチオ、エチルチオ、プロピルチオ、tert-ブチルチオ、ネオペンチルチオ、ドデシ ルチオなど炭素数1~18の直鎖または分岐のアルキルチオ基;フェニル、トリル、ジメチルフェニル、ナフチルなど炭素数6~10のアリール基;チエニル、フラニル、ピラニル、キサンテニル、クロマニル、イソクロマニル、キサントニル、チオキサントニル、ジベンゾフラニルなど炭素数4~20の複素環基;フェノキシ、ナフチルオキシなど炭素数6~10のアリールオキシ基;メチルスルフィニル、エチルスルフィニル、プロピルスルフィニル、tert-ペンチルスルフィニル、オクチルスルフィニルなど炭素数1~18の直鎖または分岐のアルキルスルフィニル基;フェニルスルフィニル、トリルスルフィニル、ナフチルスルフィニルなど炭素数6~10のアリールスルフィニル基;メチルスルホニル、エチルスルホニル、プロピルスルホニル、イソプロピルスルホニル、ブチルスルホニル、オクチルスルホニルなど炭素数1~18の直鎖または分岐のアルキルスルホニル基;フェニルスルホニル、トリルスルホニル(トシル基)、ナフチルスルホニルなど炭素数の6~10のアリールスルホニル基;アルキレンオキシ基;シアノ基;ニトロ基などが挙げられる。The above-mentioned aryl groups having 6 to 30 carbon atoms, heterocyclic groups having 4 to 30 carbon atoms, alkyl groups having 1 to 30 carbon atoms, alkenyl groups having 2 to 30 carbon atoms, and alkynyl groups having 2 to 30 carbon atoms may have at least one substituent. Examples of the substituent include linear alkyl groups having 1 to 18 carbon atoms, such as methyl, ethyl, propyl, butyl, and octadecyl; isopropyl, and isobutyl. branched alkyl groups having 1 to 18 carbon atoms such as cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, and cyclohexyl; cycloalkyl groups having 3 to 18 carbon atoms such as cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, and cyclohexyl; hydroxy groups; linear or branched alkoxy groups having 1 to 18 carbon atoms such as methoxy, ethoxy, propoxy, isopropoxy, butoxy, isobutoxy, sec-butoxy, tert-butoxy, and dodecyloxy; linear or branched alkylcarbonyl groups having 2 to 18 carbon atoms such as acetyl, propionyl, butanoyl, 2-methylpropionyl, heptanoyl, 2-methylbutanoyl, 3-methylbutanoyl, and octanoyl; arylcarbonyl groups having 7 to 11 carbon atoms such as benzoyl and naphthoyl; linear or branched alkoxycarbonyl groups having 2 to 19 carbon atoms, such as alkoxycarbonyl, ethoxycarbonyl, propoxycarbonyl, isopropoxycarbonyl, butoxycarbonyl, isobutoxycarbonyl, sec-butoxycarbonyl, and tert-butoxycarbonyl; aryloxycarbonyl groups having 7 to 11 carbon atoms, such as phenoxycarbonyl and naphthoxycarbonyl; arylthiocarbonyl groups having 7 to 11 carbon atoms, such as phenylthiocarbonyl and naphthoxythiocarbonyl; acetoxy, ethylcarbonyloxy, propylcarbonyloxy, isobutylcarbonyloxy, sec-butylcarbonyloxy, tert-butylcarbonyloxy, and octadecylcarbonyloxy; linear or branched acyloxy groups having 2 to 19 carbon atoms, such as phenylthio, biphenylylthio, methylphenylthio, chlorophenylthio, bromophenylthio, fluorophenylthio, hydroxyphenylthio, methoxyphenylthio, naphthylthio, 4-[4-(phenylthio)benzoyl]phenylthio, 4-[4-(phenylthio)phenoxy]phenylthio, 4-[4-(phenylthio)phenyl]phenylthio, 4-(phenylthio)phenylthio, 4-benzoylphenylthio, 4-benzoyl-chlorophenylthio, 4-benzoyl-methylthiophenylthio, 4-(methylthiobenzoyl)phenylthio, 4-(p-tert-butylbenzoyl)phenylthio, and other arylthio groups having 6 to 20 carbon atoms, such as methylthio, ethylthio, propylthio, tert-butylthio, neopentylthio, dodecylthio, and the like; linear or branched alkylthio groups having 1 to 18 carbon atoms, such as ruthio; aryl groups having 6 to 10 carbon atoms, such as phenyl, tolyl, dimethylphenyl, and naphthyl; heterocyclic groups having 4 to 20 carbon atoms, such as thienyl, furanyl, pyranyl, xanthenyl, chromanyl, isochromanyl, xanthonyl, thioxanthonyl, and dibenzofuranyl; aryloxy groups having 6 to 10 carbon atoms, such as phenoxy and naphthyloxy; linear or branched alkylthio groups having 1 to 18 carbon atoms, such as methylsulfinyl, ethylsulfinyl, propylsulfinyl, tert-pentylsulfinyl, and octylsulfinyl; arylsulfinyl groups having 6 to 10 carbon atoms, such as phenylsulfinyl, tolylsulfinyl, and naphthylsulfinyl; linear or branched alkylsulfonyl groups having 1 to 18 carbon atoms, such as methylsulfonyl, ethylsulfonyl, propylsulfonyl, isopropylsulfonyl, butylsulfonyl, and octylsulfonyl; arylsulfonyl groups having 6 to 10 carbon atoms, such as phenylsulfonyl, tolylsulfonyl (tosyl group), and naphthylsulfonyl; alkyleneoxy groups; cyano groups; and nitro groups.
R5、R6は互いに直接または-O-、-S-、-SO-、-SO2-、-NH-、-CO-、-COO-、-CONH-、アルキレン基もしくはフェニレン基を介して環構造を形成しても良い 。 R 5 and R 6 may form a ring structure either directly or via —O—, —S—, —SO—, —SO 2 —, —NH—, —CO—, —COO—, —CONH—, an alkylene group or a phenylene group.
これら有機基のうち、好ましくは炭素数1~6のアルキル基、炭素数6~14のアリー ル基、ヒドロキシ基、炭素数1~6のアルコキシ基、炭素数1~6のアルキルチオ基、炭 素数6~14のアリールチオ基、炭素数6~10のアリールオキシ基、塩素原子、フッ素 原子であり、さらに好ましくは炭素数1~6のアルキル基、炭素数6~14のアリール基、炭素数1~6のアルコキシ基である。Of these organic groups, preferred are alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms, aryl groups having 6 to 14 carbon atoms, hydroxy groups, alkoxy groups having 1 to 6 carbon atoms, alkylthio groups having 1 to 6 carbon atoms, arylthio groups having 6 to 14 carbon atoms, aryloxy groups having 6 to 10 carbon atoms, chlorine atoms, and fluorine atoms, and more preferred are alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms, aryl groups having 6 to 14 carbon atoms, and alkoxy groups having 1 to 6 carbon atoms.
式(3)中のm、nはそれぞれ0または1で、m+n=1である。 In formula (3), m and n are each 0 or 1, and m+n=1.
これらのY-のうち、貯蔵安定性の観点から好ましいのは、HSO4 -および一般式(3)で表される化合物である。 Of these Y 1 - groups, HSO 4 - and the compounds represented by general formula (3) are preferred from the viewpoint of storage stability.
式(3)のR5またはR6としては貯蔵安定性の観点から、アリールチオ基、アリールスルフィニル基が貯蔵安定性の観点から好ましい。 From the viewpoint of storage stability, R5 or R6 in formula (3) is preferably an arylthio group or an arylsulfinyl group.
レジストへの溶解性の観点から、式(3)としてさらに好ましい構造は以下の構造である。 From the viewpoint of solubility in resist, the following structure is even more preferred for formula (3).
一般式(1)で表わされるスルホニウム塩(A)と一般式(2)で表されるスルホニウム塩(B)の総モル数に対し、スルホニウム塩(B)の含有量は0.01~2モル%であり、0.01モル%以上ならば貯蔵安定性が良くなり、2モル%を超えるとカチオン重合の硬化性およびレジストの感度が悪くなる。また、貯蔵安定性の観点から0.1~2モル%が好ましい。 The content of sulfonium salt (B) is 0.01 to 2 mol% relative to the total number of moles of sulfonium salt (A) represented by general formula (1) and sulfonium salt (B) represented by general formula (2). A content of 0.01 mol% or more improves storage stability, while a content exceeding 2 mol% degrades the curability of cationic polymerization and the sensitivity of the resist. From the standpoint of storage stability, 0.1 to 2 mol% is preferable.
一般式(1)で表わされるスルホニウム塩(A)と一般式(2)で表されるスルホニウム塩(B)は公知の製造方法で製造できる。たとえば、ジアリールスルフィドを塩素と反応させる方法、ジアリールスルフィドを塩素およびベンゼン等芳香族炭化水素と反応させる方法、ジアリールスルフィドとジアリールスルホキシドとを脱水剤存在下で反応させる方法がある。Sulfonium salt (A) represented by general formula (1) and sulfonium salt (B) represented by general formula (2) can be produced by known production methods, such as reacting diaryl sulfide with chlorine, reacting diaryl sulfide with chlorine and an aromatic hydrocarbon such as benzene, or reacting diaryl sulfide with diaryl sulfoxide in the presence of a dehydrating agent.
脱水剤としては特に限定はなく、有機化学反応において脱水剤として使用されるものであればよく、たとえば濃硫酸、無水リン酸、メタンスルホン酸、無水酢酸、トリフルオロメタンスルホン酸あるいはその無水物等が挙げられ、これらを2種以上混合して使用してもよい。また、適宜溶剤を使用してもよい。There are no particular limitations on the dehydrating agent, and any agent that is used as a dehydrating agent in organic chemical reactions can be used. Examples include concentrated sulfuric acid, phosphoric anhydride, methanesulfonic acid, acetic anhydride, trifluoromethanesulfonic acid, or its anhydride. Two or more of these may be mixed and used. A solvent may also be used as appropriate.
ジアリールスルホキシドとジアリールスルフィドを脱水剤存在下で反応させる場合、モル比としてスルホキシド:スルフィド=10:1~1:1、より好ましくは7:1~2:1、最も好ましくは5:1~2.5:1である。反応温度は-10℃~50℃、好ましくは-5℃~30℃、最も好ましくは0℃~10℃である。この条件下で反応させることにより、本発明のスルホニウム塩を高純度で製造できる。 When diaryl sulfoxide and diaryl sulfide are reacted in the presence of a dehydrating agent, the molar ratio of sulfoxide to sulfide is 10:1 to 1:1, more preferably 7:1 to 2:1, and most preferably 5:1 to 2.5:1. The reaction temperature is -10°C to 50°C, preferably -5°C to 30°C, and most preferably 0°C to 10°C. By carrying out the reaction under these conditions, the sulfonium salt of the present invention can be produced with high purity.
反応後、式(1)中、Xで表されるアニオンを有する酸(HX)および塩(AXn)でアニオンを交換することで効率よくスルホニウム塩を製造することができる。ここでAはアニオンX-の対カチオンであり、nはカチオンAの価数に対するアニオンXの数を表す。AとしてはNa、K、Li等のアルカリ金属、Mg、Ca等のアルカリ土類金属、あるいはアンモニウムカチオンを表す。原料の入手しやすさ、製造するスルホニウム塩の精製のし易さからアルカリ金属がより好ましい。After the reaction, sulfonium salts can be efficiently produced by exchanging the anion with an acid (HX) and salt (AXn) having the anion represented by X in formula (1). Here, A is the counter cation of the anion X-, and n represents the number of anions X relative to the valence of the cation A. A represents an alkali metal such as Na, K, or Li, an alkaline earth metal such as Mg or Ca, or an ammonium cation. Alkali metals are more preferred due to the ease of obtaining raw materials and the ease of purifying the sulfonium salt produced.
同様に一般式(2)中のYで表されるアニオンを有する酸(HY)および塩(AYn)でアニオンを交換することで効率よくスルホニウム塩を製造することができる。 Similarly, sulfonium salts can be efficiently produced by exchanging anions with an acid (HY) and a salt (AYn) having an anion represented by Y in general formula (2).
本発明の酸発生剤は、一般式(1)および(2)のスルホニウム塩を混合することで製造でき、一般式(1)で表わされるスルホニウム塩(A)と一般式(2)で表されるスルホニウム塩(B)の総モル数に対し、スルホニウム塩(B)の含有量は0.01~2モル%である。 The acid generator of the present invention can be produced by mixing sulfonium salts of general formulas (1) and (2), and the content of sulfonium salt (B) is 0.01 to 2 mol % relative to the total number of moles of sulfonium salt (A) represented by general formula (1) and sulfonium salt (B) represented by general formula (2).
本発明の酸発生剤には、上記で挙げられたスルホニウム塩以外にも必要に応じ、従来公知の他の酸発生剤を含有させて使用してもよい。なお、下記において本発明の酸発生剤は、式(1)及び(2)で表されるスルホニウム塩からなり、他の酸発生剤は含まない意味である。In addition to the sulfonium salts listed above, the acid generator of the present invention may contain other conventionally known acid generators, if necessary. Note that, below, the acid generator of the present invention consists of the sulfonium salts represented by formulas (1) and (2), and does not include other acid generators.
他の酸発生剤を含有する場合、他の酸発生剤の含有量は、本発明の式(1)及び(2)で表されるスルホニウム塩の総モル数に対して、0.1~100モルが好ましく、さらに好ましくは0.5~50モルである。 When other acid generators are contained, the content of the other acid generators is preferably 0.1 to 100 moles, more preferably 0.5 to 50 moles, relative to the total number of moles of the sulfonium salts represented by formulas (1) and (2) of the present invention.
他の酸発生剤としては、オニウム塩(スルホニウム、ヨードニウム、セレニウム、アンモニウム及びホスホニウム等)並びに遷移金属錯体イオンと、アニオンとの塩等の従来公知のものが含まれる。 Other acid generators include conventionally known onium salts (sulfonium, iodonium, selenium, ammonium, phosphonium, etc.) and salts of transition metal complex ions and anions.
本発明の酸発生剤は、カチオン重合性化合物や化学増幅型レジスト組成物への溶解を容易にするため、あらかじめ重合や架橋、脱保護反応等を阻害しない溶剤に溶かしておいてもよい In order to facilitate dissolution of the acid generator of the present invention in a cationically polymerizable compound or a chemically amplified resist composition, it may be dissolved in advance in a solvent that does not inhibit polymerization, crosslinking, deprotection reactions, etc.
溶剤としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、1,2-ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート及びジエチルカーボネートなどのカーボネート類;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソアミルケトン、2-ヘプタノンなどのケトン類; エチレングリコール、エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノアセテート、ジプロピレングリコール及びジプロピレングリコールモノアセテートのモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテル又はモノフェニルエーテルなどの多価アルコール類及びその誘導体;ジオキサンのような環式エーテル類; 蟻酸エチル、乳酸メチル、乳酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸メチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、ピルビン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル、2-ヒドロキシプロピオン酸メチル、2-ヒドロキシプロピオン酸エチル、2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオン酸エチル、2-ヒドロキシ-3-メチルブタン酸メチル、3-メトキシブチルアセテート、3-メチル-3-メトキシブチルアセテートなどのエステル類;トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類等が挙げられる。 Solvents include carbonates such as propylene carbonate, ethylene carbonate, 1,2-butylene carbonate, dimethyl carbonate, and diethyl carbonate; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl isoamyl ketone, and 2-heptanone; polyhydric alcohols and their derivatives such as ethylene glycol, ethylene glycol monoacetate, diethylene glycol, diethylene glycol monoacetate, propylene glycol, propylene glycol monoacetate, dipropylene glycol, and the monomethyl ether, monoethyl ether, monopropyl ether, monobutyl ether, or monophenyl ether of dipropylene glycol monoacetate; cyclic ethers such as dioxane; Examples of the ester include ethyl formate, methyl lactate, ethyl lactate, methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl pyruvate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, ethyl pyruvate, ethyl ethoxyacetate, methyl methoxypropionate, ethyl ethoxypropionate, methyl 2-hydroxypropionate, ethyl 2-hydroxypropionate, ethyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, methyl 2-hydroxy-3-methylbutanoate, 3-methoxybutyl acetate, and 3-methyl-3-methoxybutyl acetate; and aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene.
溶剤を使用する場合、溶剤の使用割合は、本発明の酸発生剤100重量部に対して、15~1000重量部が好ましく、さらに好ましくは30~500重量部である。使用する溶媒は、単独で使用してもよく、または2種以上を併用してもよい。 When a solvent is used, the proportion of the solvent used is preferably 15 to 1,000 parts by weight, and more preferably 30 to 500 parts by weight, per 100 parts by weight of the acid generator of the present invention. The solvents used may be used alone or in combination of two or more types.
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物は、上記酸発生剤とカチオン重合性化合物とを含んでなる。活性エネルギー線硬化性組成物中のアルカリ金属含量は、硬化物の着色の観点から1.5ppm以下が好ましい。The active energy ray-curable composition of the present invention comprises the above-described acid generator and a cationically polymerizable compound. From the viewpoint of preventing coloration of the cured product, the alkali metal content in the active energy ray-curable composition is preferably 1.5 ppm or less.
活性エネルギー線硬化性組成物の構成成分であるカチオン重合性化合物としては、環状エーテル(エポキシド及びオキセタン等)、エチレン性不飽和化合物(ビニルエーテル及びスチレン等)、ビシクロオルトエステル、スピロオルトカーボネート及びスピロオルトエステル等が挙げられる{特開平11-060996号、特開平09-302269号、特開2003-026993号、特開2002-206017号、特開平11-349895号、特開平10-212343号、特開2000-119306号、特開平10-67812号、特開2000-186071号、特開平08-85775号、特開平08-134405号、特開2008-20838、特開2008-20839、特開2008-20841、特開2008-26660、特開2008-26644、特開2007-277327、フォトポリマー懇話会編「フォトポリマーハンドブック」(1989年、工業調査会)、総合技術センター編「UV・EB硬化技術」(1982年、総合技術センター)、ラドテック研究会編「UV・EB硬化材料」(1992年、シーエムシー)、技術情報協会編「UV硬化における硬化不良・阻害原因とその対策」(2003年、技術情報協会)、色材、68、(5)、286-293(1995)、ファインケミカル、29、(19)、5-14(2000)等}。 Examples of cationically polymerizable compounds that are components of active energy ray-curable compositions include cyclic ethers (epoxides, oxetanes, etc.), ethylenically unsaturated compounds (vinyl ethers, styrenes, etc.), bicycloorthoesters, spiroorthocarbonates, and spiroorthoesters (see JP-A-11-060996, JP-A-09-302269, JP-A-2003-026993, JP-A-2002-206017, JP-A-11-349895, JP-A-10-212343, JP-A-2000-119306, JP-A-10-67812, JP-A-2000-186071, JP-A-08-85775, JP-A-08-134405, JP-A- 2008-20838, JP 2008-20839, JP 2008-20841, JP 2008-26660, JP 2008-26644, JP 2007-277327, "Photopolymer Handbook" edited by the Photopolymer Forum (1989, Industrial Research Institute), "UV/EB Curing Technology" edited by the General Technology Center (1982, General Technology Center), "UV/EB Curing Materials" edited by the RadTech Research Group (1992, CMC), "Causes of Curing Defects and Inhibitions in UV Curing and Countermeasures Therefor" edited by the Technical Information Association (2003, Technical Information Association), Color Materials, 68, (5), 286-293 (1995), Fine Chemicals, 29, (19), 5-14 (2000), etc.
エポキシドとしては、公知のもの等が使用でき、芳香族エポキシド、脂環式エポキシド及び脂肪族エポキシドが含まれる。 As epoxides, known epoxides can be used, including aromatic epoxides, alicyclic epoxides, and aliphatic epoxides.
芳香族エポキシドとしては、少なくとも1個の芳香環を有する1価又は多価のフェノール(フェノール、ビスフェノールA、フェノールノボラック及びこれらのアルキレンオキシド付加体した化合物)のグリシジルエーテル等が挙げられる。 Aromatic epoxides include glycidyl ethers of mono- or polyhydric phenols having at least one aromatic ring (phenol, bisphenol A, phenol novolac, and their alkylene oxide adducts).
脂環式エポキシドとしては、少なくとも1個のシクロヘキセンやシクロペンテン環を有する化合物を酸化剤でエポキシ化することによって得られる化合物(3’,4’-エポキシシクロヘキシルメチル-3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、等)が挙げられる。 Examples of alicyclic epoxides include compounds obtained by epoxidizing a compound having at least one cyclohexene or cyclopentene ring with an oxidizing agent (e.g., 3',4'-epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexanecarboxylate).
脂肪族エポキシドとしては、脂肪族多価アルコール又はこのアルキレンオキシド付加体
のポリグリシジルエーテル(1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル等)、脂肪族多塩基酸のポリグリシジルエステル(ジグリシジルテトラヒドロフタレート等)、長鎖不飽和化合物のエポキシ化物(エポキシ化大豆油及びエポキシ化ポリブタジエン等)が挙げられる。
Examples of aliphatic epoxides include polyglycidyl ethers of aliphatic polyhydric alcohols or their alkylene oxide adducts (1,4-butanediol diglycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, etc.), polyglycidyl esters of aliphatic polybasic acids (diglycidyl tetrahydrophthalate, etc.), and epoxidized products of long-chain unsaturated compounds (epoxidized soybean oil, epoxidized polybutadiene, etc.).
オキセタンとしては、公知のもの等が使用でき、例えば、3-エチル-3-ヒドロキシメチルオキセタン、2-エチルヘキシル(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、2-ヒドロキシエチル(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、2-ヒドロキシプロピル(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、1,4-ビス[(3-エチル-3-オキセタニルメトキシ)メチル]ベンゼン、オキセタニルシルセスキオキセタン及びフェノールノボラックオキセタン等が挙げられる。 As the oxetane, known compounds can be used, such as 3-ethyl-3-hydroxymethyloxetane, 2-ethylhexyl (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, 2-hydroxyethyl (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, 2-hydroxypropyl (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, 1,4-bis[(3-ethyl-3-oxetanylmethoxy)methyl]benzene, oxetanylsilsesquioxetane, and phenol novolac oxetane.
エチレン性不飽和化合物としては、公知のカチオン重合性単量体等が使用でき、脂肪族モノビニルエーテル、芳香族モノビニルエーテル、多官能ビニルエーテル、スチレン及びカチオン重合性窒素含有モノマーが含まれる。 As the ethylenically unsaturated compound, known cationically polymerizable monomers can be used, including aliphatic monovinyl ethers, aromatic monovinyl ethers, polyfunctional vinyl ethers, styrene, and cationically polymerizable nitrogen-containing monomers.
脂肪族モノビニルエーテルとしては、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル及びシクロヘキシルビニルエーテル等が挙げられる。 Aliphatic monovinyl ethers include methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, butyl vinyl ether, and cyclohexyl vinyl ether.
芳香族モノビニルエーテルとしては、2-フェノキシエチルビニルエーテル、フェニルビニルエーテル及びp-メトキシフェニルビニルエーテル等が挙げられる。 Examples of aromatic monovinyl ethers include 2-phenoxyethyl vinyl ether, phenyl vinyl ether, and p-methoxyphenyl vinyl ether.
多官能ビニルエーテルとしては、ブタンジオール-1,4-ジビニルエーテル及びトリエチレングリコールジビニルエーテル等が挙げられる。 Examples of polyfunctional vinyl ethers include butanediol-1,4-divinyl ether and triethylene glycol divinyl ether.
スチレンとしては、スチレン、α-メチルスチレン、p-メトキシスチレン及びp-tert-ブトキシスチレン等が挙げられる。 Examples of styrene include styrene, α-methylstyrene, p-methoxystyrene, and p-tert-butoxystyrene.
カチオン重合性窒素含有モノマーとしては、N-ビニルカルバゾール及びN-ビニルピロリドン等が挙げられる。 Examples of cationically polymerizable nitrogen-containing monomers include N-vinylcarbazole and N-vinylpyrrolidone.
ビシクロオルトエステルとしては、1-フェニル-4-エチル-2,6,7-トリオキサビシクロ[2.2.2]オクタン及び1-エチル-4-ヒドロキシメチル-2,6,7-トリオキサビシクロ-[2.2.2]オクタン等が挙げられる。 Bicyclo orthoesters include 1-phenyl-4-ethyl-2,6,7-trioxabicyclo[2.2.2]octane and 1-ethyl-4-hydroxymethyl-2,6,7-trioxabicyclo-[2.2.2]octane.
スピロオルトカーボネートとしては、1,5,7,11-テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン及び3,9-ジベンジル-1,5,7,11-テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン等が挙げられる。 Examples of spiro orthocarbonates include 1,5,7,11-tetraoxaspiro[5.5]undecane and 3,9-dibenzyl-1,5,7,11-tetraoxaspiro[5.5]undecane.
スピロオルトエステルとしては、1,4,6-トリオキサスピロ[4.4]ノナン、2-メチル-1,4,6-トリオキサスピロ[4.4]ノナン及び1,4,6-トリオキサスピロ[4.5]デカン等が挙げられる。 Examples of spiro orthoesters include 1,4,6-trioxaspiro[4.4]nonane, 2-methyl-1,4,6-trioxaspiro[4.4]nonane, and 1,4,6-trioxaspiro[4.5]decane.
さらに、1分子中に少なくとも1個のカチオン重合性基を有するポリオルガノシロキサンを使用することができる(特開2001-348482号公報、特開2000-281965号公報、特開平7-242828号公報、特開2008-195931号公報、Journal of Polym.Sci.,Part A,Polym.Chem.,Vol.28,497(1990)等に記載のもの。これらのポリオルガノシロキサンは、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれでもよく、これらの混合物であってもよい。 Furthermore, polyorganosiloxanes having at least one cationically polymerizable group per molecule can be used (such as those described in JP 2001-348482 A, JP 2000-281965 A, JP 7-242828 A, JP 2008-195931 A, Journal of Polym. Sci., Part A, Polym. Chem., Vol. 28, 497 (1990)). These polyorganosiloxanes may be linear, branched, or cyclic, or may be mixtures of these.
これらのカチオン重合性化合物のうち、エポキシド、オキセタン及びビニルエーテルが好ましく、さらに好ましくはエポキシド及びオキセタン、特に好ましくは脂環式エポキシド及びオキセタンである。また、これらのカチオン重合性化合物は単独で使用してもよく、または2種以上を併用してもよい。Of these cationically polymerizable compounds, epoxides, oxetanes, and vinyl ethers are preferred, epoxides and oxetanes are more preferred, and alicyclic epoxides and oxetanes are particularly preferred. These cationically polymerizable compounds may be used alone or in combination of two or more.
活性エネルギー線硬化性組成物中の本発明の酸発生剤の含有量は、カチオン重合性化合物100重量部に対し、0.05~20重量部が好ましく、さらに好ましくは0.1~10重量部である。この範囲であると、カチオン重合性化合物の重合がさらに十分となり、硬化体の物性がさらに良好となる。なお、この含有量は、カチオン重合性化合物の性質や活性エネルギー線の種類と照射量、温度、硬化時間、湿度、塗膜の厚み等のさまざまな要因を考慮することによって決定され、上記範囲に限定されない。The content of the acid generator of the present invention in the active energy ray-curable composition is preferably 0.05 to 20 parts by weight, and more preferably 0.1 to 10 parts by weight, per 100 parts by weight of the cationically polymerizable compound. Within this range, polymerization of the cationically polymerizable compound is more sufficient, resulting in better physical properties of the cured product. Note that this content is determined by taking into consideration various factors such as the properties of the cationically polymerizable compound, the type and dose of active energy rays, temperature, curing time, humidity, and coating thickness, and is not limited to the above range.
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物には、必要に応じて、公知の添加剤( 増感剤、顔料、充填剤、帯電防止剤、難燃剤、消泡剤、流動調整剤、光安定剤、酸化防止剤、密着性付与剤、イオン補足剤、着色防止剤、溶剤、非反応性の樹脂及びラジカル重合性化合物等)を含有させることができる。 The active energy ray-curable composition of the present invention may contain, if necessary, known additives (sensitizers, pigments, fillers, antistatic agents, flame retardants, antifoaming agents, flow control agents, light stabilizers, antioxidants, adhesion promoters, ion scavengers, color inhibitors, solvents, non-reactive resins, and radically polymerizable compounds, etc.).
増感剤としては、公知(特開平11-279212号及び特開平09-183960号等)の増感剤等が使用でき、アントラセン{アントラセン、9,10-ジブトキシアントラセン、9, 10-ジメトキシアントラセン、9,10-ジエトキシアントラセン、2-エチル-9,10-ジメトキシアントラセン、9,10-ジプロポキシアントラセン等};ピレン;1,2-ベンズアントラセン;ペリレン;テトラセン;コロネン;チオキサントン{ チオキサントン、2 -メチルチオキサントン、2-エチルチオキサントン、2-クロロチオキサントン、2-イソプロピルチオキサントン及び2,4-ジエチルチオキサントン等};フェノチアジン{フェノチアジン、N-メチルフェノチアジン、N-エチルフェノチアジン、N-フェニルフェノチアジン等};キサントン;ナフタレン{1-ナフトール、2-ナフトール、1-メトキシナフタレン、2-メトキシナフタレン、1,4-ジヒドロキシナフタレン、及び4-メトキシ-1-ナフトール等};ケトン{ジメトキシアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、4’-イソプロピル-2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオフェノン及び4-ベンゾイル-4’-メチルジフェニルスルフィド等} ;カルバゾール{N-フェニルカルバゾール、N-エチルカルバゾール、ポリ-N-ビニルカルバゾール及びN-グリシジルカルバゾール等};クリセン{1,4-ジメトキシクリセン及び1,4-ジ-α-メチルベンジルオキシクリセン等};フェナントレン{9-ヒドロキシフェナントレン、9-メトキシフェナントレン、9-ヒドロキシ-10-メトキシフェナントレン及び9-ヒドロキシ-10-エトキシフェナントレン等}等が挙げられる。 As a sensitizer, known sensitizers (such as those disclosed in JP-A-11-279212 and JP-A-09-183960) can be used, such as anthracene {anthracene, 9,10-dibutoxyanthracene, 9,10-dimethoxyanthracene, 9,10-diethoxyanthracene, 2-ethyl-9,10-dimethoxyanthracene, 9,10-dipropoxyanthracene, etc.}; pyrene; 1,2-benzanthracene; perylene; tetracene; coronene; thioxanthone {thioxanthone, 2 2-methylthioxanthone, 2-ethylthioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2-isopropylthioxanthone, 2,4-diethylthioxanthone, etc.}; phenothiazines {phenothiazine, N-methylphenothiazine, N-ethylphenothiazine, N-phenylphenothiazine, etc.}; xanthone; naphthalenes {1-naphthol, 2-naphthol, 1-methoxynaphthalene, 2-methoxynaphthalene, 1,4-dihydroxynaphthalene, 4-methoxy-1-naphthol, etc.}; ketones {dimethoxyacetophenone, diethoxyacetophenone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 4'-isopropyl-2-hydroxy-2-methylpropiophenone, 4-benzoyl-4'-methyldiphenyl sulfide, etc.} carbazole {N-phenylcarbazole, N-ethylcarbazole, poly-N-vinylcarbazole, N-glycidylcarbazole, etc.}; chrysene {1,4-dimethoxychrysene, 1,4-di-α-methylbenzyloxychrysene, etc.}; phenanthrene {9-hydroxyphenanthrene, 9-methoxyphenanthrene, 9-hydroxy-10-methoxyphenanthrene, 9-hydroxy-10-ethoxyphenanthrene, etc.}.
増感剤を含有する場合、増感剤の含有量は、酸発生剤100部に対して、1~300重量部が好ましく、さらに好ましくは5~200重量部である。 If a sensitizer is contained, the content of the sensitizer is preferably 1 to 300 parts by weight, more preferably 5 to 200 parts by weight, per 100 parts of the acid generator.
顔料としては、公知の顔料等が使用でき、無機顔料(酸化チタン、酸化鉄及びカーボンブラック等)及び有機顔料(アゾ顔料、シアニン顔料、フタロシアニン顔料及びキナクリドン顔料等) 等が挙げられる。 Pigments that can be used include known pigments, such as inorganic pigments (titanium oxide, iron oxide, and carbon black) and organic pigments (azo pigments, cyanine pigments, phthalocyanine pigments, and quinacridone pigments).
顔料を含有する場合、顔料の含有量は、酸発生剤100部に対して、0.5~400000重量部が好ましく、さらに好ましくは10~150000重量部である。 If a pigment is contained, the pigment content is preferably 0.5 to 400,000 parts by weight per 100 parts of acid generator, and more preferably 10 to 150,000 parts by weight.
充填剤としては、公知の充填剤等が使用でき、溶融シリカ、結晶シリカ、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、炭酸マグネシウム、マイカ、タルク、ケイ酸カルシウム及びケイ酸リチウムアルミニウム等が挙げられる。 As fillers, known fillers can be used, such as fused silica, crystalline silica, calcium carbonate, aluminum oxide, aluminum hydroxide, zirconium oxide, magnesium carbonate, mica, talc, calcium silicate, and lithium aluminum silicate.
充填剤を含有する場合、充填剤の含有量は、酸発生剤100部に対して、50~600000重量部が好ましく、さらに好ましくは300~200000重量部である。 If a filler is contained, the content of the filler is preferably 50 to 600,000 parts by weight per 100 parts of acid generator, and more preferably 300 to 200,000 parts by weight.
帯電防止剤としては、公知の帯電防止剤等が使用でき、非イオン型帯電防止剤、アニオ
ン型帯電防止剤、カチオン型帯電防止剤、両性型帯電防止剤及び高分子型帯電防止剤が挙
げられる。
As the antistatic agent, known antistatic agents can be used, and examples thereof include nonionic antistatic agents, anionic antistatic agents, cationic antistatic agents, amphoteric antistatic agents, and polymeric antistatic agents.
帯電防止剤を含有する場合、帯電防止剤の含有量は、酸発生剤100部に対して、0.1~20000重量部が好ましく、さらに好ましくは0.6~5000重量部である。 When an antistatic agent is contained, the content of the antistatic agent is preferably 0.1 to 20,000 parts by weight, more preferably 0.6 to 5,000 parts by weight, per 100 parts of the acid generator.
難燃剤としては、公知の難燃剤等が使用でき、無機難燃剤{三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、酸化錫、水酸化錫、酸化モリブデン、ホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、赤燐、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム及びアルミン酸カルシウム等};臭素難燃剤{テトラブロモ無水フタル酸、ヘキサブロモベンゼン及びデカブロモビフェニルエーテル等};及びリン酸エステル難燃剤{トリス(トリブロモフェニル)ホスフェート等}等が挙げられる。 As flame retardants, known flame retardants can be used, such as inorganic flame retardants (antimony trioxide, antimony pentoxide, tin oxide, tin hydroxide, molybdenum oxide, zinc borate, barium metaborate, red phosphorus, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, calcium aluminate, etc.); bromine flame retardants (tetrabromophthalic anhydride, hexabromobenzene, decabromobiphenyl ether, etc.); and phosphate ester flame retardants (tris(tribromophenyl)phosphate, etc.).
難燃剤を含有する場合、難燃剤の含有量は、酸発生剤100部に対して、0.5~40000重量部が好ましく、さらに好ましくは5~10000重量部である。 If a flame retardant is contained, the content of the flame retardant is preferably 0.5 to 40,000 parts by weight per 100 parts of acid generator, and more preferably 5 to 10,000 parts by weight.
難燃剤としては、公知の難燃剤等が使用でき、無機難燃剤{三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、酸化錫、水酸化錫、酸化モリブデン、ホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、赤燐、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム及びアルミン酸カルシウム等};臭素難燃剤{テトラブロモ無水フタル酸、ヘキサブロモベンゼン及びデカブロモビフェニルエーテル等};及びリン酸エステル難燃剤{トリス(トリブロモフェニル)ホスフェート等}等が挙げられる。 As flame retardants, known flame retardants can be used, such as inorganic flame retardants (antimony trioxide, antimony pentoxide, tin oxide, tin hydroxide, molybdenum oxide, zinc borate, barium metaborate, red phosphorus, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, calcium aluminate, etc.); bromine flame retardants (tetrabromophthalic anhydride, hexabromobenzene, decabromobiphenyl ether, etc.); and phosphate ester flame retardants (tris(tribromophenyl)phosphate, etc.).
難燃剤を含有する場合、難燃剤の含有量は、酸発生剤100部に対して、0.5~40000重量部が好ましく、さらに好ましくは5~10000重量部である。 If a flame retardant is contained, the content of the flame retardant is preferably 0.5 to 40,000 parts by weight per 100 parts of acid generator, and more preferably 5 to 10,000 parts by weight.
消泡剤としては、公知の消泡剤等が使用でき、アルコール消泡剤、金属石鹸消泡剤、リン酸エステル消泡剤、脂肪酸エステル消泡剤、ポリエーテル消泡剤、シリコーン消泡剤及び鉱物油消泡剤等が挙げられる。 As the defoaming agent, known defoaming agents can be used, such as alcohol defoaming agents, metal soap defoaming agents, phosphate ester defoaming agents, fatty acid ester defoaming agents, polyether defoaming agents, silicone defoaming agents, and mineral oil defoaming agents.
流動調整剤としては、公知の流動性調整剤等が使用でき、水素添加ヒマシ油、酸化ポリエチレン、有機ベントナイト、コロイド状シリカ、アマイドワックス、金属石鹸及びアクリル酸エステルポリマー等が挙げられる。
光安定剤としては、公知の光安定剤等が使用でき、紫外線吸収型安定剤{ベンゾトリアゾール、ベンゾフェノン、サリチレート、シアノアクリレート及びこれらの誘導体等};ラジカル補足型安定剤{ヒンダードアミン等};及び消光型安定剤{ニッケル錯体等}等が挙げられる。
酸化防止剤としては、公知の酸化防止剤等が使用でき、フェノール系酸化防止剤(モノフェノール系、ビスフェノール系及び高分子フェノール系等)、硫黄系酸化防止剤及びリン系酸化防止剤等が挙げられる。
密着性付与剤としては、公知の密着性付与剤等が使用でき、カップリング剤、シランカップリング剤及びチタンカップリング剤等が挙げられる。
イオン補足剤としては、公知のイオン補足剤等が使用でき、有機アルミニウム(アルコキシアルミニウム及びフェノキシアルミニウム等)等が挙げられる。
着色防止剤としては、公知の着色防止剤が使用でき、一般的には酸化防止剤が有効であり、フェノール系酸化防止剤(モノフェノール系、ビスフェノール系及び高分子フェノール系等)、硫黄系酸化防止剤及びリン系酸化防止剤等が挙げられるが、高温時の耐熱試験時の着色防止にはほとんど効力がない。
As the flow modifier, known flow modifiers can be used, and examples thereof include hydrogenated castor oil, oxidized polyethylene, organic bentonite, colloidal silica, amide wax, metal soap, and acrylic ester polymer.
As the light stabilizer, known light stabilizers can be used, and examples thereof include ultraviolet absorbing stabilizers (benzotriazole, benzophenone, salicylate, cyanoacrylate, derivatives thereof, etc.); radical scavenging stabilizers (hindered amines, etc.); and quenching stabilizers (nickel complexes, etc.).
As the antioxidant, known antioxidants can be used, and examples thereof include phenol-based antioxidants (monophenol-based, bisphenol-based, polymeric phenol-based, etc.), sulfur-based antioxidants, and phosphorus-based antioxidants.
As the adhesion promoter, known adhesion promoters can be used, and examples thereof include coupling agents, silane coupling agents, and titanium coupling agents.
As the ion scavenger, known ion scavenger agents can be used, and examples thereof include organic aluminum (alkoxy aluminum, phenoxy aluminum, etc.).
As the coloring inhibitor, known coloring inhibitors can be used, and generally, antioxidants are effective, and examples thereof include phenol-based antioxidants (monophenol-based, bisphenol-based, polymeric phenol-based, etc.), sulfur-based antioxidants, and phosphorus-based antioxidants, but they are almost ineffective in preventing coloring during heat resistance tests at high temperatures.
消泡剤、流動調整剤、光安定剤、酸化防止剤、密着性付与剤、イオン補足剤又は、着色防止剤を含有する場合、各々の含有量は、酸発生剤100部に対して、0.1~20000重量部が好ましく、さらに好ましくは0.5~5000重量部である。 When an antifoaming agent, flow adjuster, light stabilizer, antioxidant, adhesion promoter, ion scavenger, or coloring inhibitor is contained, the content of each is preferably 0.1 to 20,000 parts by weight, more preferably 0.5 to 5,000 parts by weight, per 100 parts of acid generator.
溶剤としては、カチオン重合性化合物の溶解や活性エネルギー線硬化性組成物の粘度調整のために使用できれば制限はなく、上記酸発生剤の溶剤として挙げたものが使用できる。 There are no restrictions on the solvent as long as it can be used to dissolve the cationic polymerizable compound and adjust the viscosity of the active energy ray-curable composition, and those listed above as solvents for the acid generator can be used.
溶剤を含有する場合、溶剤の含有量は、酸発生剤100部に対して、50~2000000重量部が好ましく、さらに好ましくは200~500000重量部である。 If a solvent is contained, the content of the solvent is preferably 50 to 2,000,000 parts by weight per 100 parts of acid generator, and more preferably 200 to 500,000 parts by weight.
非反応性の樹脂としては、ポリエステル、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリブタジエン、ポリカーボナート、ポリスチレン、ポリビニルエーテル、ポリビニルブチラール、ポリブテン、スチレンブタジエンブロックコポリマー水添物、(メタ)アクリル酸エステルの共重合体及びポリウレタン等が挙げられる。これらの樹脂の数平均分子量は、1000~500000が好ましく、さらに好ましくは5000~100000である(数平均分子量はGPC等の一般的な方法によって測定された値である。) Non-reactive resins include polyester, polyvinyl acetate, polyvinyl chloride, polybutadiene, polycarbonate, polystyrene, polyvinyl ether, polyvinyl butyral, polybutene, hydrogenated styrene-butadiene block copolymer, (meth)acrylic acid ester copolymer, and polyurethane. The number average molecular weight of these resins is preferably 1,000 to 500,000, and more preferably 5,000 to 100,000 (the number average molecular weight is a value measured by a common method such as GPC).
非反応性の樹脂を含有する場合、非反応性の樹脂の含有量は、酸発生剤100部に対して、5~400000重量部が好ましく、さらに好ましくは50~150000重量部である。 When a non-reactive resin is contained, the content of the non-reactive resin is preferably 5 to 400,000 parts by weight per 100 parts of acid generator, and more preferably 50 to 150,000 parts by weight.
非反応性の樹脂を含有させる場合、非反応性の樹脂をカチオン重合性化合物等と溶解し
やすくするため、あらかじめ溶剤に溶かしておくことが望ましい。
When a non-reactive resin is contained, it is desirable to dissolve the non-reactive resin in a solvent in advance so that the non-reactive resin can be easily dissolved in the cationically polymerizable compound or the like.
ラジカル重合性化合物としては、公知{フォトポリマー懇話会編「フォトポリマーハンドブック」(1989年、工業調査会)、総合技術センター編「UV・EB硬化技術」(1982年、総合技術センター)、ラドテック研究会編「UV・EB硬化材料」(1992年、シーエムシー)、技術情報協会編「UV硬化における硬化不良・阻害原因とその対策」(2003年、技術情報協会)}のラジカル重合性化合物等が使用でき、単官能モノマー、2官能モノマー、多官能モノマー、エポキシ(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート及びウレタン(メタ)アクリレートが含まれる。 Radically polymerizable compounds that can be used include known radically polymerizable compounds such as those described in "Photopolymer Handbook" edited by the Photopolymer Forum (1989, Industrial Research Institute), "UV/EB Curing Technology" edited by the General Technology Center (1982, General Technology Center), "UV/EB Curing Materials" edited by the RadTech Research Group (1992, CMC), and "Causes of Curing Failure and Inhibition in UV Curing and Countermeasures" edited by the Technical Information Association (2003, Technical Information Association), including monofunctional monomers, difunctional monomers, polyfunctional monomers, epoxy (meth)acrylates, polyester (meth)acrylates, and urethane (meth)acrylates.
ラジカル重合性化合物を含有する場合、ラジカル重合性化合物の含有量は、酸発生剤100部に対して、5~400000重量部が好ましく、さらに好ましくは50~150000重量部である。 When a radically polymerizable compound is contained, the content of the radically polymerizable compound is preferably 5 to 400,000 parts by weight per 100 parts of acid generator, and more preferably 50 to 150,000 parts by weight.
ラジカル重合性化合物を含有する場合、これらをラジカル重合によって高分子量化するために、熱又は光によって重合を開始するラジカル重合開始剤を使用することが好ましい。 When containing radically polymerizable compounds, it is preferable to use a radical polymerization initiator that starts polymerization by heat or light in order to increase the molecular weight of these compounds through radical polymerization.
ラジカル重合開始剤としては、公知のラジカル重合開始剤等が使用でき、熱ラジカル重合開始剤(有機過酸化物、アゾ化合物等)及び光ラジカル重合開始剤(アセトフェノン系開始剤、ベンゾフェノン系開始剤、ミヒラーケトン系開始剤、ベンゾイン系開始剤、チオキサントン系開始剤、アシルホスフィン系開始剤等)が含まれる。 As the radical polymerization initiator, known radical polymerization initiators can be used, including thermal radical polymerization initiators (organic peroxides, azo compounds, etc.) and photoradical polymerization initiators (acetophenone-based initiators, benzophenone-based initiators, Michler's ketone-based initiators, benzoin-based initiators, thioxanthone-based initiators, acylphosphine-based initiators, etc.).
ラジカル重合開始剤を含有する場合、ラジカル重合開始剤の含有量は、ラジカル重合性化合物100部に対して、0.01~20重量部が好ましく、さらに好ましくは0.1~10重量部である。 When a radical polymerization initiator is contained, the content of the radical polymerization initiator is preferably 0.01 to 20 parts by weight, more preferably 0.1 to 10 parts by weight, per 100 parts of the radical polymerizable compound.
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物は、カチオン重合性化合物、酸発生剤及び必要により添加剤を、室温(20~30℃ 程度)又は必要により加熱(40~90℃程度)下で、均一に混合溶解するか、またはさらに、3本ロール等で混練して調製することができる。 The active energy ray-curable composition of the present invention can be prepared by uniformly mixing and dissolving a cationically polymerizable compound, an acid generator, and, if necessary, additives at room temperature (approximately 20 to 30°C) or, if necessary, under heating (approximately 40 to 90°C), or by further kneading using a three-roll mill or the like.
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物は、活性エネルギー線を照射することにより硬化させて、硬化体を得ることができる。
活性エネルギー線としては、本発明の酸発生剤の分解を誘発するエネルギーを有する限りいかなるものでもよいが、低圧、中圧、高圧若しくは超高圧の水銀灯、メタルハライドランプ、LEDランプ、キセノンランプ、カーボンアークランプ、蛍光灯、半導体固体レーザ、アルゴンレーザ、He-Cdレーザ、KrFエキシマレーザ、ArFエキシマレーザ又はF2レーザ等から得られる紫外~可視光領域(波長:約100~約800nm)の活性エネルギー線が好ましい。なお、活性エネルギー線としては、電子線又はX 線等の高エネルギーを有する放射線を用いることもできる。
The active energy ray-curable composition of the present invention can be cured by irradiation with active energy rays to give a cured product.
The active energy rays may be any rays as long as they have energy sufficient to induce decomposition of the acid generator of the present invention, but are preferably active energy rays in the ultraviolet to visible light region (wavelength: about 100 to about 800 nm) obtained from low-pressure, medium-pressure, high-pressure, or ultra-high-pressure mercury lamps, metal halide lamps, LED lamps, xenon lamps, carbon arc lamps, fluorescent lamps, semiconductor solid-state lasers, argon lasers, He—Cd lasers, KrF excimer lasers, ArF excimer lasers, F2 lasers, etc. High-energy radiation such as electron beams or X-rays can also be used as the active energy rays.
活性エネルギー線の照射時間は、活性エネルギー線の強度や活性エネルギー線硬化性組成物に対する活性エネルギー線の透過性に影響を受けるが、常温(20~30℃程度)で、0.1秒~10秒程度で十分である。しかし活性エネルギー線の透過性が低い場合や活性エネルギー線硬化性組成物の膜厚が厚い場合等にはそれ以上の時間をかけるのが好ましいことがある。活性エネルギー線照射後0.1 秒~数分後には、ほとんどの活性エネルギー線硬化性組成物はカチオン重合により硬化するが、必要であれば活性エネルギー線の照射後、室温(20~30℃程度)~200℃で数秒~数時間加熱しアフターキュアーすることも可能である。 The irradiation time for active energy rays is affected by the intensity of the active energy rays and the permeability of the active energy ray-curable composition, but approximately 0.1 to 10 seconds at room temperature (approximately 20 to 30°C) is sufficient. However, if the permeability of the active energy ray is low or the film thickness of the active energy ray-curable composition is thick, it may be preferable to apply a longer time. Most active energy ray-curable compositions cure by cationic polymerization 0.1 seconds to several minutes after irradiation with active energy rays, but if necessary, they can be post-cured by heating at room temperature (approximately 20 to 30°C) to 200°C for several seconds to several hours after irradiation with active energy rays.
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物の具体的な用途としては、塗料、コーティング剤、各種被覆材料(ハードコート、耐汚染被覆材、防曇被覆材、耐触被覆材、光ファイバー等)、粘着テープの背面処理剤、粘着ラベル用剥離シート(剥離紙、剥離プラスチックフィルム、剥離金属箔等)の剥離コーティング材、印刷板、歯科用材料(歯科用配合物、歯科用コンポジット)インキ、インクジェットインキ、ポジ型レジスト(回路基板、CSP、MEMS素子等の電子部品製造の接続端子や配線パターン形成等)、レジストフィルム、液状レジスト、ネガ型レジスト(半導体素子等の表面保護膜、層間絶縁膜、平坦化膜等の永久膜材料等)、MEMS用レジスト、ポジ型感光性材料、ネガ型感光性材料、各種接着剤(各種電子部品用仮固定剤、HDD用接着剤、ピックアップレンズ用接着剤、FPD用機能性フィルム(偏向板、反射防止膜等)用接着剤等)、ホログラフ用樹脂、FPD材料(カラーフィルター、ブラックマトリックス、隔壁材料、ホトスペーサー、リブ、液晶用配向膜、FPD用シール剤等)、光学部材、成形材料(建築材料用、光学部品、レンズ)、注型材料、パテ、ガラス繊維含浸剤、目止め材、シーリング材、封止材、光半導体(LED)封止材、光導波路材料、ナノインプリント材料、光造用、及びマイクロ光造形用材料等が挙げられ、特に得られた硬化物の着色が少なく、透明性が優れるため、光学用途に最適である。 Specific applications of the active energy ray-curable composition of the present invention include paints, coating agents, various coating materials (hard coats, stain-resistant coatings, anti-fogging coatings, contact-resistant coatings, optical fibers, etc.), backside treatment agents for adhesive tapes, release coating materials for release sheets for adhesive labels (release paper, release plastic films, release metal foils, etc.), printing plates, dental materials (dental compounds, dental composites), inks, inkjet inks, positive resists (connection terminals and wiring pattern formation in the manufacture of electronic components such as circuit boards, CSPs, and MEMS elements), resist films, liquid resists, negative resists (permanent film materials such as surface protective films for semiconductor elements, interlayer insulating films, and planarizing films), MEMS resists, positive photosensitive resins, etc. Examples of applications of the present invention include photosensitive materials, negative photosensitive materials, various adhesives (temporary fixing agents for various electronic components, adhesives for HDDs, adhesives for pickup lenses, adhesives for functional films for FPDs (polarizing plates, anti-reflection films, etc.)), holographic resins, FPD materials (color filters, black matrices, partition materials, photospacers, ribs, alignment films for liquid crystals, sealants for FPDs, etc.), optical members, molding materials (for construction materials, optical components, lenses), casting materials, putty, glass fiber impregnation agents, fillers, sealing materials, encapsulants, optical semiconductor (LED) encapsulants, optical waveguide materials, nanoimprint materials, materials for stereolithography and microstereolithography, and the like. In particular, the resulting cured products have little coloring and excellent transparency, making them ideal for optical applications.
本発明の光酸発生剤は、光照射によって強酸が発生することから、公知(特開2003-267968号公報、特開2003-261529号公報、特開2002-193925号公報等)の化学増幅型レジスト材料用の光酸発生剤等としても使用できる。 Since the photoacid generator of the present invention generates a strong acid upon exposure to light, it can also be used as a photoacid generator for known chemically amplified resist materials (see, for example, JP 2003-267968 A, JP 2003-261529 A, and JP 2002-193925 A).
化学増幅型レジスト材料としては、(1)酸の作用によりアルカリ現像液に可溶となる樹脂及び光酸発生剤を必須成分とする2成分系化学増幅型ポジ型レジスト、(2)アルカリ現像液に可溶な樹脂、酸の作用によりアルカリ現像液に可溶となる溶解阻害剤及び光酸発生剤を必須成分とする3成分系化学増幅型ポジ型レジスト、並びに(3)アルカリ現像液に可溶な樹脂、酸の存在下で加熱処理することにより樹脂を架橋しアルカリ現像液に不溶とする架橋剤及び光酸発生剤を必須成分とする化学増幅型ネガ型レジストが含まれる。Chemically amplified resist materials include: (1) two-component chemically amplified positive resists, the essential components of which are a resin that becomes soluble in alkaline developer under the action of acid and a photoacid generator; (2) three-component chemically amplified positive resists, the essential components of which are a resin that is soluble in alkaline developer, a dissolution inhibitor that becomes soluble in alkaline developer under the action of acid, and a photoacid generator; and (3) chemically amplified negative resists, the essential components of which are a resin that is soluble in alkaline developer, a crosslinker that crosslinks the resin when heated in the presence of acid, making it insoluble in alkaline developer, and a photoacid generator.
本発明の化学増幅型ポジ型フォトレジスト組成物は、光照射により酸を発生する化合物である本発明の光酸発生剤を含んでなる成分(A)及び酸の作用によりアルカリに対する溶解性が増大する樹脂成分(B)を含有することを特徴とする。 The chemically amplified positive photoresist composition of the present invention is characterized by containing component (A) containing the photoacid generator of the present invention, which is a compound that generates acid upon exposure to light, and resin component (B) whose solubility in alkali increases due to the action of acid.
本発明の化学増幅型ポジ型フォトレジスト組成物において、成分(A)は、従来公知の他の光酸発生剤と併用してもよい。他の光酸発生剤としては、例えば、オニウム塩化合物、スルホン化合物、スルホン酸エステル化合物、スルホンイミド化合物、ジスルホニルジアゾメタン化合物、ジスルホニルメタン化合物、オキシムスルホネート化合物、ヒドラジンスルホネート化合物、トリアジン化合物、ニトロベンジル化合物のほか、有機ハロゲン化物類、ジスルホン等を挙げることができる。In the chemically amplified positive photoresist composition of the present invention, component (A) may be used in combination with other conventionally known photoacid generators. Examples of other photoacid generators include onium salt compounds, sulfone compounds, sulfonate ester compounds, sulfonimide compounds, disulfonyldiazomethane compounds, disulfonylmethane compounds, oxime sulfonate compounds, hydrazine sulfonate compounds, triazine compounds, and nitrobenzyl compounds, as well as organic halides and disulfones.
従来公知の他の光酸発生剤として、好ましくは、オニウム化合物、スルホンイミド化合物、ジアゾメタン化合物及びオキシムスルホネート化合物の群の1種以上が好ましい。 Other conventionally known photoacid generators are preferably one or more of the group consisting of onium compounds, sulfonimide compounds, diazomethane compounds, and oxime sulfonate compounds.
そのような従来公知の他の光酸発生剤を併用する場合、その使用割合は任意でよいが、通常、本発明の光酸発生剤の合計重量100重量部に対し、他の光酸発生剤は10~900重量部、好ましくは25~400重量部である。 When such other conventionally known photoacid generators are used in combination, the proportions used may be arbitrary, but typically the proportion of the other photoacid generators is 10 to 900 parts by weight, preferably 25 to 400 parts by weight, per 100 parts by weight of the total weight of the photoacid generators of the present invention.
上記成分(A)の含有量は、化学増幅型ポジ型フォトレジスト組成物の固形分中、0.05~5重量%とすることが好ましい。 The content of the above component (A) is preferably 0.05 to 5% by weight of the solids content of the chemically amplified positive photoresist composition.
<酸の作用によりアルカリに対する溶解性が増大する樹脂成分(B)>
本発明の厚膜用化学増幅型ポジ型フォトレジスト組成物に用いられる、前記「酸の作用によりアルカリに対する溶解性が増大する樹脂(B)」(本明細書において、「成分(B)」という。)は、ノボラック樹脂(B1)、ポリヒドロキシスチレン樹脂(B2)、及びアクリル樹脂(B3)、からなる群より選ばれる少なくとも1種の樹脂、又はこれらの混合樹脂若しくは共重合体である。
<Resin Component (B) Having Increased Solubility in Alkali by the Action of Acid>
The "resin (B) whose solubility in alkali increases under the action of an acid" (referred to herein as "component (B)") used in the thick-film chemically amplified positive photoresist composition of the present invention is at least one resin selected from the group consisting of novolak resins (B1), polyhydroxystyrene resins (B2), and acrylic resins (B3), or a mixed resin or copolymer thereof.
[ノボラック樹脂(B1)]
ノボラック樹脂(B1)としては、下記一般式(b1)で表される樹脂を使用することができる。
[Novolac resin (B1)]
As the novolak resin (B1), a resin represented by the following general formula (b1) can be used.
上記一般式(b1)中、R1bは、酸解離性溶解抑制基を表し、R2b、R3bは、それぞれ独立に水素原子又は炭素数1~6のアルキル基を表し、nは括弧内の構造の繰り返し単位数を表す。 In the above general formula (b1), R 1b represents an acid dissociable, dissolution inhibiting group, R 2b and R 3b each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and n represents the number of repeating units of the structure in parentheses.
更に、上記R1bで表される酸解離性溶解抑制基としては、炭素数1~6の直鎖状アルキル基、炭素数3~6の分枝鎖状アルキル基、炭素数3~6の環状のアルキル基、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基、又はトリアルキルシリル基が好ましい。 Furthermore, the acid dissociable, dissolution inhibiting group represented by R 1b above is preferably a linear alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms, a cyclic alkyl group having 3 to 6 carbon atoms, a tetrahydropyranyl group, a tetrahydrofuranyl group, or a trialkylsilyl group.
ここで、上記R1bで表される酸解離性溶解抑制基の具体例としては、メトキシエチル基、エトキシエチル基、n-プロポキシエチル基、イソプロポキシエチル基、n-ブトキシエチル基、イソブトキシエチル基、tert-ブトキシエチル基、シクロヘキシロキシエチル基、メトキシプロピル基、エトキシプロピル基、1-メトキシ-1-メチル-エチル基1-エトキシ-1-メチルエチル基、tert-ブトキシカルボニル基、tert-ブトキシカルボニルメチル基、トリメチルシリル基及びトリ-tert-ブチルジメチルシリル基などが挙げられる。 Specific examples of the acid dissociable, dissolution inhibiting group represented by R 1b include a methoxyethyl group, an ethoxyethyl group, an n-propoxyethyl group, an isopropoxyethyl group, an n-butoxyethyl group, an isobutoxyethyl group, a tert-butoxyethyl group, a cyclohexyloxyethyl group, a methoxypropyl group, an ethoxypropyl group, a 1-methoxy-1-methylethyl group, a 1-ethoxy-1-methylethyl group, a tert-butoxycarbonyl group, a tert-butoxycarbonylmethyl group, a trimethylsilyl group, and a tri-tert-butyldimethylsilyl group.
[ポリヒドロキシスチレン樹脂(B2)]
ポリヒドロキシスチレン樹脂(B2)としては、下記一般式(b4)で表される樹脂を使用することができる。
[Polyhydroxystyrene resin (B2)]
As the polyhydroxystyrene resin (B2), a resin represented by the following general formula (b4) can be used.
上記一般式(b4)中、R8bは、水素原子又は炭素数1~6のアルキル基を表し、R9bは、酸解離性溶解抑制基を表し、nは括弧内の構造の繰り返し単位数を表す。 In the above general formula (b4), R 8b represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, R 9b represents an acid dissociable, dissolution inhibiting group, and n represents the number of repeating units of the structure in parentheses.
上記炭素数1~6のアルキル基は、炭素数1~6の直鎖状アルキル基又は炭素数3~6の分枝鎖状のアルキル基、炭素数3~6の環状のアルキル基であり、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基などが挙げられ、環状のアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などが挙げられる。 The alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is a linear alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms, or a cyclic alkyl group having 3 to 6 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, an isopentyl group, or a neopentyl group. Examples of cyclic alkyl groups include a cyclopentyl group and a cyclohexyl group.
上記R9bで表される酸解離性溶解抑制基としては、上記R1bに例示したものと同様の酸解離性溶解抑制基を用いることができる。 As the acid dissociable, dissolution inhibiting group represented by R 9b , the same acid dissociable, dissolution inhibiting groups as those exemplified for R 1b can be used.
更に、ポリヒドロキシスチレン樹脂(B2)には、物理的、化学的特性を適度にコントロールする目的で他の重合性化合物を構成単位として含むことができる。このような重合性化合物としては、公知のラジカル重合性化合物や、アニオン重合性化合物が挙げられる。例えば、アクリル酸などのモノカルボン酸類;マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などのジカルボン酸類;2-メタクリロイルオキシエチルコハク酸などのカルボキシル基及びエステル結合を有するメタクリル酸誘導体類;メチル(メタ)アクリレートなどの(メタ)アクリル酸アルキルエステル類;2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートなどの(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステル類;マレイン酸ジエチルなどのジカルボン酸ジエステル類;スチレン、ビニルトルエンなどのビニル基含有芳香族化合物類;酢酸ビニルなどのビニル基含有脂肪族化合物類;ブタジエン、イソプレンなどの共役ジオレフィン類;アクリロニトリルなどのニトリル基含有重合性化合物類;塩化ビニルなどの塩素含有重合性化合物;アクリルアミドなどのアミド結合含有重合性化合物類などを挙げることができる。Furthermore, polyhydroxystyrene resin (B2) may contain other polymerizable compounds as structural units in order to appropriately control the physical and chemical properties. Examples of such polymerizable compounds include known radically polymerizable compounds and anionically polymerizable compounds. Examples include monocarboxylic acids such as acrylic acid; dicarboxylic acids such as maleic acid, fumaric acid, and itaconic acid; methacrylic acid derivatives having a carboxyl group and an ester bond, such as 2-methacryloyloxyethyl succinic acid; (meth)acrylic acid alkyl esters such as methyl (meth)acrylate; (meth)acrylic acid hydroxyalkyl esters such as 2-hydroxyethyl (meth)acrylate; dicarboxylic acid diesters such as diethyl maleate; vinyl group-containing aromatic compounds such as styrene and vinyltoluene; vinyl group-containing aliphatic compounds such as vinyl acetate; conjugated diolefins such as butadiene and isoprene; nitrile group-containing polymerizable compounds such as acrylonitrile; chlorine-containing polymerizable compounds such as vinyl chloride; and amide bond-containing polymerizable compounds such as acrylamide.
[アクリル樹脂(B3)]
アクリル樹脂(B3)としては、下記一般式(b5)~(b10)で表される樹脂を使用することができる。
[Acrylic resin (B3)]
As the acrylic resin (B3), resins represented by the following general formulas (b5) to (b10) can be used.
上記一般式(b5)~(b7)中、R10b~R17bは、それぞれ独立して水素原子、炭素数1~6の直鎖状アルキル基、炭素数3~6の分枝鎖状のアルキル基、フッ素原子、又は炭素数1~6の直鎖状フッ素化アルキル基若しくは炭素数3~6の分枝鎖状フッ素化アルキル基を表し、Xbは、それが結合している炭素原子とともに炭素数5~20の炭化水素環を形成し、Ybは、置換基を有していてもよい脂肪族環式基又はアルキル基を表し、nは括弧内の構造の繰り返し単位数を表し、pは0~4の整数であり、qは0又は1である。 In the above general formulae (b5) to (b7), R 10b to R 17b each independently represent a hydrogen atom, a linear alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms, a fluorine atom, or a linear fluorinated alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a branched fluorinated alkyl group having 3 to 6 carbon atoms; X b forms a hydrocarbon ring having 5 to 20 carbon atoms together with the carbon atom to which it is bonded; Y b represents an aliphatic cyclic group or alkyl group which may have a substituent; n represents the number of repeating units of the structure in parentheses; p is an integer of 0 to 4; and q is 0 or 1.
一般式(b8)、一般式(b9)及び一般式(b10)において、R18b、R20b及びR21bは、相互に独立に、水素原子又はメチル基を示し、一般式(b8)において、各R19bは、相互に独立に、水素原子、ヒドロキシル基、シアノ基又はCOOR23b基(但し、R23bは水素原子、炭素数1~4の直鎖状アルキル基若しくは炭素数3~4の分枝鎖状アルキル基又は炭素数3~20のシクロアルキル基を表す。)を示し、一般式(b10)において、各R22bは、相互に独立に、炭素数4~20の1価の脂環式炭化水素基若しくはその誘導体又は炭素数1~4の直鎖状アルキル基若しくは炭素数3~4の分枝鎖状のアルキル基を示し、かつR22bの少なくとも1つが該脂環式炭化水素基若しくはその誘導体であるか、あるいは何れか2つのR22bが相互に結合して、それぞれが結合している共通の炭素原子と共に炭素数4~20の2価の脂環式炭化水素基若しくはその誘導体を形成し、残りのR22bは、炭素数1~4の直鎖状アルキル基若しくは炭素数3~4の分枝鎖状のアルキル基又は炭素数4~20の1価の脂環式炭化水素基若しくはその誘導体を表す。 In general formula (b8), general formula (b9), and general formula (b10), R 18b , R 20b , and R 21b each independently represent a hydrogen atom or a methyl group; in general formula (b8), each R 19b each independently represent a hydrogen atom, a hydroxyl group, a cyano group, or a COOR 23b group (wherein R 23b represents a hydrogen atom, a linear alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 4 carbon atoms, or a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms); in general formula (b10), each R 22b each independently represent a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms or a derivative thereof, or a linear alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a branched alkyl group having 3 to 4 carbon atoms; and at least one of R 22b is the alicyclic hydrocarbon group or a derivative thereof, or any two R 22b are bonded to each other to form, together with the common carbon atom to which they are bonded, a divalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms or a derivative thereof, and the remaining R 22b represents a linear alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a branched alkyl group having 3 to 4 carbon atoms, or a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms or a derivative thereof.
上記成分(B)の中でも、アクリル樹脂(B3)を用いることが好ましい。 Among the above components (B), it is preferable to use acrylic resin (B3).
また、成分(B)のポリスチレン換算重量平均分子量は、好ましくは10,000~600,000であり、より好ましくは50,000~600,000であり、更に好ましくは230,000~550,000である。このような重量平均分子量とすることにより、レジストの樹脂物性が優れたものとなる。 The polystyrene-equivalent weight-average molecular weight of component (B) is preferably 10,000 to 600,000, more preferably 50,000 to 600,000, and even more preferably 230,000 to 550,000. By achieving such a weight-average molecular weight, the resist resin will have excellent physical properties.
更に、成分(B)は、分散度が1.05以上の樹脂であることが好ましい。ここで、「分散度」とは、重量平均分子量を数平均分子量で除した値のことである。このような分散度とすることにより、レジストのメッキ耐性及び樹脂物性が優れたものとなる。Furthermore, component (B) is preferably a resin with a polydispersity of 1.05 or greater. Here, "polydispersity" refers to the weight-average molecular weight divided by the number-average molecular weight. Achieving this polydispersity results in excellent plating resistance and resin physical properties for the resist.
上記成分(B)の含有量は、化学増幅型ポジ型フォトレジスト組成物の固形文中、5~60重量%とすることが好ましい。 The content of the above component (B) is preferably 5 to 60% by weight of the solid content of the chemically amplified positive photoresist composition.
<アルカリ可溶性樹脂(C)>
本発明の化学増幅型ポジ型フォトレジスト組成物には、レジストの樹脂物性を向上させるために、更にアルカリ可溶性樹脂(本明細書において、「成分(C)」という。)を含有させることが好ましい。成分(C)としては、ノボラック樹脂、ポリヒドロキシスチレン樹脂、アクリル樹脂及びポリビニル樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
<Alkali-soluble resin (C)>
In order to improve the resin properties of the resist, the chemically amplified positive photoresist composition of the present invention preferably further contains an alkali-soluble resin (herein referred to as "component (C)"). Component (C) is preferably at least one resin selected from the group consisting of novolak resins, polyhydroxystyrene resins, acrylic resins, and polyvinyl resins.
上記成分(C)の含有量は、上記成分(B)100重量部に対して、5~95重量部とすることが好ましく、より好ましくは10~90重量部とされる。5重量部以上とすることによりレジストの樹脂物性を向上させることができ、95重量部以下とすることにより現像時の膜減りを防ぐことができる傾向がある。The content of component (C) is preferably 5 to 95 parts by weight, and more preferably 10 to 90 parts by weight, per 100 parts by weight of component (B). A content of 5 parts by weight or more can improve the resin properties of the resist, while a content of 95 parts by weight or less tends to prevent film loss during development.
<酸拡散制御剤(D)>
本発明の厚膜用化学増幅型ポジ型フォトレジスト組成物には、レジストパターン形状、引き置き安定性などの向上のために、更に酸拡散制御剤(D)(本明細書において、「成分(D)」という。)を含有させることが好ましい。成分(D)としては、含窒素化合物が好ましく、更に必要に応じて、有機カルボン酸又はリンのオキソ酸若しくはその誘導体を含有させることができる。
<Acid Diffusion Controller (D)>
The chemically amplified positive photoresist composition for thick films of the present invention preferably further contains an acid diffusion controller (D) (referred to herein as "component (D)") in order to improve the resist pattern shape, deposition stability, etc. Component (D) is preferably a nitrogen-containing compound, and may further contain an organic carboxylic acid or a phosphorus oxo acid or a derivative thereof, as necessary.
また、本発明の化学増幅型ポジ型フォトレジスト組成物には、基板との接着性を向上させるために、接着助剤を更に含有させることもできる。使用される接着助剤としては、官能性シランカップリング剤が好ましい。 The chemically amplified positive photoresist composition of the present invention may further contain an adhesion promoter to improve adhesion to the substrate. The adhesion promoter used is preferably a functional silane coupling agent.
また、本発明の化学増幅型ポジ型フォトレジスト組成物には、塗布性、消泡性、レベリング性などを向上させるために、界面活性剤を更に含有させることもできる。 In addition, the chemically amplified positive photoresist composition of the present invention may further contain a surfactant to improve coating properties, defoaming properties, leveling properties, etc.
また、本発明の化学増幅型ポジ型フォトレジスト組成物には、アルカリ現像液に対する溶解性の微調整を行うために、酸、酸無水物、又は高沸点溶媒を更に含有させることもできる。 In addition, the chemically amplified positive photoresist composition of the present invention may further contain an acid, an acid anhydride, or a high-boiling point solvent to finely adjust the solubility in alkaline developers.
また、本発明の化学増幅型ポジ型フォトレジスト組成物には、基本的に増感剤の必要がないが、感度を補完するものとして、必要により、増感剤を含有できる。このような増感剤としては、従来公知のものが使用でき、具体的には、前記のものが挙げられる。 The chemically amplified positive photoresist composition of the present invention does not generally require a sensitizer, but can contain a sensitizer to enhance sensitivity, if necessary. Such sensitizers can be any of the conventionally known sensitizers, including those listed above.
これらの増感剤の使用量は、本発明の光酸発生剤の合計重量100重量部に対し、5~500重量部、好ましくは10~300重量部である。 The amount of these sensitizers used is 5 to 500 parts by weight, preferably 10 to 300 parts by weight, per 100 parts by weight of the total weight of the photoacid generator of the present invention.
また、本発明の化学増幅型ポジ型フォトレジスト組成物には、粘度調整のため有機溶剤を適宜配合することができる。有機溶剤としての具体例は前記のものが挙げられる。 The chemically amplified positive photoresist composition of the present invention can also contain an organic solvent to adjust viscosity. Specific examples of organic solvents include those listed above.
これらの有機溶剤の使用量は、本発明の化学増幅型ポジ型フォトレジスト組成物を(例えば、スピンコート法)使用して得られるフォトレジスト層の膜厚が5μm以上となるよう、固形分濃度が30重量%以上となる範囲が好ましい。 The amount of these organic solvents used is preferably in the range of 30% by weight or more solids concentration so that the film thickness of the photoresist layer obtained using the chemically amplified positive photoresist composition of the present invention (e.g., by spin coating) is 5 μm or more.
本発明の厚膜用化学増幅型ポジ型フォトレジスト組成物の調製は、例えば、上記各成分を通常の方法で混合、攪拌するだけでよく、必要に応じ、ディゾルバー、ホモジナイザー、3本ロールミルなどの分散機を用いて分散、混合させてもよい。また、混合した後で、更にメッシュ、メンブレンフィルターなどを用いて濾過してもよい。 The thick-film chemically amplified positive photoresist composition of the present invention can be prepared, for example, by simply mixing and stirring the above-mentioned components using a conventional method. If necessary, the components may be dispersed and mixed using a dispersing machine such as a dissolver, homogenizer, or triple-roll mill. After mixing, the components may be further filtered using a mesh or membrane filter.
本発明の化学増幅型ポジ型フォトレジスト組成物は、支持体上に、通常5~150μm、より好ましくは10~120μm、更に好ましくは10~100μmの膜厚のフォトレジスト層を形成するのに適している。このフォトレジスト積層体は、支持体上に本発明の化学増幅型ポジ型フォトレジスト組成物からなるフォトレジスト層が積層されているものである。 The chemically amplified positive photoresist composition of the present invention is suitable for forming a photoresist layer having a thickness of typically 5 to 150 μm, more preferably 10 to 120 μm, and even more preferably 10 to 100 μm, on a support. This photoresist laminate comprises a photoresist layer made of the chemically amplified positive photoresist composition of the present invention laminated on a support.
支持体としては、特に限定されず、従来公知のものを用いることができ、例えば、電子部品用の基板や、これに所定の配線パターンが形成されたものなどを例示することができる。この基板としては、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、チタンタングステン、銅、クロム、鉄、アルミニウムなどの金属製の基板やガラス基板などが挙げられる。特に、本発明の化学増幅型ポジ型フォトレジスト組成物は、銅基板上においても良好にレジストパターンを形成することができる。配線パターンの材料としては、例えば銅、ハンダ、クロム、アルミニウム、ニッケル、金などが用いられる。The substrate is not particularly limited and can be any conventional substrate, such as a substrate for electronic components or a substrate on which a predetermined wiring pattern is formed. Examples of such substrates include metal substrates such as silicon, silicon nitride, titanium, tantalum, palladium, titanium tungsten, copper, chromium, iron, and aluminum, as well as glass substrates. In particular, the chemically amplified positive photoresist composition of the present invention can successfully form a resist pattern even on copper substrates. Examples of materials that can be used for the wiring pattern include copper, solder, chromium, aluminum, nickel, and gold.
上記フォトレジスト積層体は、例えば以下のようにして製造することができる。すなわち、上述したように調製した化学増幅型ポジ型フォトレジスト組成物の溶液を支持体上に塗布し、加熱により溶媒を除去することによって所望の塗膜を形成する。支持体上への塗布方法としては、スピンコート法、スリットコート法、ロールコート法、スクリーン印刷法、アプリケーター法などの方法を採用することができる。本発明の組成物の塗膜のプレベーク条件は、組成物中の各成分の種類、配合割合、塗布膜厚などによって異なるが、通常は70~150℃、好ましくは80~140℃で、2~60分間程度とすればよい。The photoresist laminate can be produced, for example, as follows. That is, a solution of the chemically amplified positive photoresist composition prepared as described above is applied to a substrate, and the solvent is removed by heating to form the desired coating film. Methods that can be used to apply the composition to the substrate include spin coating, slit coating, roll coating, screen printing, and applicator methods. Pre-baking conditions for the coating film of the composition of the present invention vary depending on the type and proportion of each component in the composition, the coating film thickness, etc., but are typically 70 to 150°C, preferably 80 to 140°C, for approximately 2 to 60 minutes.
フォトレジスト層の膜厚は、通常5~150μm、好ましくは10~120μm、より好ましくは10~100μmの範囲とすればよい。 The thickness of the photoresist layer is typically in the range of 5 to 150 μm, preferably 10 to 120 μm, and more preferably 10 to 100 μm.
このようにして得られたフォトレジスト積層体を用いてレジストパターンを形成するには、得られたフォトレジスト層に、所定のパターンのマスクを介して、光又は放射線、例えば波長が300~500nmの紫外線又は可視光線を部位選択的に照射(露光)すればよい。 To form a resist pattern using the photoresist laminate obtained in this manner, the obtained photoresist layer is selectively irradiated (exposed) to light or radiation, for example, ultraviolet light or visible light with a wavelength of 300 to 500 nm, through a mask with a predetermined pattern.
ここに、「光」は、活性エネルギー線と同義であり、酸を発生するために光酸発生剤を活性化させる光であればよく、紫外線、可視光線、遠紫外線を包含し、また「放射線」は、X線、電子線、イオン線等を意味する。光又は放射線の線源としては、低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ、アルゴンガスレーザー、LEDランプなどを用いることができる。また、放射線照射量は、組成物中の各成分の種類、配合量、塗膜の膜厚などによって異なるが、例えば超高圧水銀灯使用の場合、50~10,000mJ/cm2である。 Here, "light" is synonymous with active energy rays and may be any light that activates a photoacid generator to generate an acid, including ultraviolet light, visible light, and far ultraviolet light. "Radiation" refers to X-rays, electron beams, ion beams, etc. Examples of light or radiation sources that can be used include low-pressure mercury lamps, high-pressure mercury lamps, ultra-high-pressure mercury lamps, metal halide lamps, argon gas lasers, and LED lamps. The radiation dose varies depending on the type and amount of each component in the composition, the coating film thickness, and other factors, but is, for example, 50 to 10,000 mJ/ cm2 when an ultra-high-pressure mercury lamp is used.
そして、露光後、公知の方法を用いて加熱することにより酸の拡散を促進させて、この露光部分のフォトレジスト層のアルカリ溶解性を変化させる。ついで、例えば、所定のアルカリ性水溶液を現像液として用いて、不要な部分を溶解、除去して所定のレジストパターンを得る。After exposure, the photoresist layer is heated using a known method to promote the diffusion of the acid and change the alkaline solubility of the exposed areas. Then, for example, a specific alkaline aqueous solution is used as a developer to dissolve and remove the unwanted areas, yielding the desired resist pattern.
現像時間は、組成物各成分の種類、配合割合、組成物の乾燥膜厚によって異なるが、通常1~30分間であり、また現像の方法は液盛り法、ディッピング法、パドル法、スプレー現像法などのいずれでもよい。現像後は、流水洗浄を30~90秒間行い、エアーガンや、オーブンなどを用いて乾燥させる。 The development time varies depending on the type and ratio of each component of the composition and the dry film thickness of the composition, but is usually 1 to 30 minutes. The development method can be any of the following: puddle, dipping, puddle, or spray development. After development, the film is washed with running water for 30 to 90 seconds and then dried using an air gun or oven.
このようにして得られたレジストパターンの非レジスト部(アルカリ現像液で除去された部分)に、例えばメッキなどによって金属などの導体を埋め込むことにより、メタルポストやバンプなどの接続端子を形成することができる。なお、メッキ処理方法は特に制限されず、従来から公知の各種方法を採用することができる。メッキ液としては、特にハンダメッキ、銅メッキ、金メッキ、ニッケルメッキ液が好適に用いられる。残っているレジストパターンは、最後に、定法に従って、剥離液などを用いて除去する。 Connecting terminals such as metal posts and bumps can be formed by embedding a conductor such as metal, for example by plating, into the non-resist portions of the resist pattern thus obtained (portions removed with alkaline developer). There are no particular restrictions on the plating method, and various conventionally known methods can be used. Suitable plating solutions include solder plating, copper plating, gold plating, and nickel plating. Finally, the remaining resist pattern is removed using a stripper or similar solution according to standard procedures.
本発明の化学増幅型ポジ型フォトレジスト組成物はドライフィルムとしても使用できる。このドライフィルムは、本発明の化学増幅型ポジ型フォトレジスト組成物からなる層の両面に保護膜が形成されたものである。化学増幅型ポジ型フォトレジスト組成物からなる層の膜厚は、通常10~150μm、好ましくは20~120μm、より好ましくは20~80μmの範囲とすればよい。また、保護膜は、特に限定されるものではなく、従来ドライフィルムに用いられている樹脂フィルムを用いることができる。一例としては、一方をポリエチレンテレフタレートフィルムとし、他方をポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリプロピレンフィルム、及びポリエチレンフィルムからなる群より選ばれる1種とすることができる。The chemically amplified positive photoresist composition of the present invention can also be used as a dry film. This dry film has a protective film formed on both sides of a layer of the chemically amplified positive photoresist composition of the present invention. The film thickness of the layer of the chemically amplified positive photoresist composition is typically in the range of 10 to 150 μm, preferably 20 to 120 μm, and more preferably 20 to 80 μm. The protective film is not particularly limited, and any resin film conventionally used in dry films can be used. For example, one film can be a polyethylene terephthalate film, and the other film can be one selected from the group consisting of polyethylene terephthalate film, polypropylene film, and polyethylene film.
上記のような化学増幅型ポジ型ドライフィルムは、例えば以下のようにして製造することができる。すなわち、上述したように調製した化学増幅型ポジ型フォトレジスト組成物の溶液を一方の保護膜上に塗布し、加熱により溶媒を除去することによって所望の塗膜を形成する。乾燥条件は、組成物中の各成分の種類、配合割合、塗布膜厚などによって異なるが、通常は60~100℃で、5~20分間程度でよい。 The above-mentioned chemically amplified positive dry film can be produced, for example, as follows. That is, a solution of the chemically amplified positive photoresist composition prepared as described above is applied to one of the protective films, and the solvent is removed by heating to form the desired coating film. Drying conditions vary depending on the type and ratio of each component in the composition, the coating film thickness, etc., but typically require drying at 60 to 100°C for about 5 to 20 minutes.
このようにして得られた化学増幅型ドライフィルムを用いてレジストパターンを形成するには、化学増幅型ポジ型ドライフィルムの一方の保護膜を剥離し、露出面を上記した支持体側に向けた状態で支持体上にラミネートし、フォトレジスト層を得、その後、プレベークを行ってレジストを乾燥させた後に、他方の保護膜を剥離すればよい。 To form a resist pattern using the chemically amplified dry film obtained in this manner, one protective film of the chemically amplified positive dry film is peeled off, and the exposed surface is laminated onto a support with the support facing the above-mentioned support to obtain a photoresist layer. After that, the resist is pre-baked to dry it, and then the other protective film is peeled off.
このようにして支持体上に得られたフォトレジスト層には、支持体上に直接に塗布することにより形成したフォトレジスト層に関して上記したのと同様の方法で、レジストパターンを形成することができる。 A resist pattern can be formed on the photoresist layer thus obtained on the support in the same manner as described above for the photoresist layer formed by applying it directly onto the support.
本発明の化学増幅型ネガ型フォトレジスト組成物は、光又は放射線照射により酸を発生する化合物である本発明の光酸発生剤を含んでなる成分(E)と、フェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性樹脂(F)と、架橋剤(G)とを含有することを特徴とする。 The chemically amplified negative photoresist composition of the present invention is characterized by containing component (E) containing the photoacid generator of the present invention, which is a compound that generates acid upon exposure to light or radiation, alkali-soluble resin (F) having a phenolic hydroxyl group, and crosslinker (G).
本発明の化学増幅型ネガ型フォトレジスト組成物において、成分(E)は、従来公知の他の光酸発生剤と併用してもよい。他の光酸発生剤としては、例えば、オニウム塩化合物、スルホン化合物、スルホン酸エステル化合物、スルホンイミド化合物、ジスルホニルジアゾメタン化合物、ジスルホニルメタン化合物、オキシムスルホネート化合物、ヒドラジンスルホネート化合物、トリアジン化合物、ニトロベンジル化合物のほか、有機ハロゲン化物類、ジスルホン等を挙げることができる。In the chemically amplified negative photoresist composition of the present invention, component (E) may be used in combination with other conventionally known photoacid generators. Examples of other photoacid generators include onium salt compounds, sulfone compounds, sulfonate ester compounds, sulfonimide compounds, disulfonyldiazomethane compounds, disulfonylmethane compounds, oxime sulfonate compounds, hydrazine sulfonate compounds, triazine compounds, and nitrobenzyl compounds, as well as organic halides and disulfones.
従来公知の他の光酸発生剤として、好ましくは、オニウム化合物、スルホンイミド化合物、ジアゾメタン化合物及びオキシムスルホネート化合物の群から選ばれる1種以上が好ましい。 Other conventionally known photoacid generators are preferably one or more selected from the group consisting of onium compounds, sulfonimide compounds, diazomethane compounds, and oxime sulfonate compounds.
そのような従来公知の他の光酸発生剤を併用する場合、その使用割合は任意でよいが、通常、本発明の光酸発生剤の合計重量100重量部に対し、他の光酸発生剤は10~900重量部、好ましくは25~400重量部である。 When such other conventionally known photoacid generators are used in combination, the proportions used may be arbitrary, but typically the proportion of the other photoacid generators is 10 to 900 parts by weight, preferably 25 to 400 parts by weight, per 100 parts by weight of the total weight of the photoacid generators of the present invention.
上記成分(E)の含有量は、化学増幅型ネガ型フォトレジスト組成物の固形分中、0.01~10重量%とすることが好ましい。 The content of the above component (E) is preferably 0.01 to 10% by weight of the solids content of the chemically amplified negative photoresist composition.
フェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性樹脂(F)
本発明における「フェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性樹脂」(以下、「フェノール樹脂(F)」という。)としては、例えば、ノボラック樹脂、ポリヒドロキシスチレン、ポリヒドロキシスチレンの共重合体、ヒドロキシスチレンとスチレンの共重合体、ヒドロキシスチレン、スチレン及び(メタ)アクリル酸誘導体の共重合体、フェノール-キシリレングリコール縮合樹脂、クレゾール-キシリレングリコール縮合樹脂、フェノール-ジシクロペンタジエン縮合樹脂等が用いられる。これらのなかでも、ノボラック樹脂、ポリヒドロキシスチレン、ポリヒドロキシスチレンの共重合体、ヒドロキシスチレンとスチレンの共重合体、ヒドロキシスチレン、スチレン及び(メタ)アクリル酸誘導体の共重合体、フェノール-キシリレングリコール縮合樹脂が好ましい。尚、これらのフェノール樹脂(F)は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。
Alkali-soluble resin having a phenolic hydroxyl group (F)
Examples of the "alkali-soluble resin having a phenolic hydroxyl group" (hereinafter referred to as "phenolic resin (F)") used in the present invention include novolak resins, polyhydroxystyrenes, copolymers of polyhydroxystyrenes, copolymers of hydroxystyrene and styrene, copolymers of hydroxystyrene, styrene and a (meth)acrylic acid derivative, phenol-xylylene glycol condensation resins, cresol-xylylene glycol condensation resins, and phenol-dicyclopentadiene condensation resins. Among these, novolak resins, polyhydroxystyrenes, copolymers of polyhydroxystyrenes, copolymers of hydroxystyrene and styrene, copolymers of hydroxystyrene, styrene and a (meth)acrylic acid derivative, and phenol-xylylene glycol condensation resins are preferred. These phenolic resins (F) may be used alone or in combination of two or more.
また、上記フェノール樹脂(F)には、成分の一部としてフェノール性低分子化合物が含有されていてもよい。
上記フェノール性低分子化合物としては、例えば、4,4’-ジヒドロキシジフェニルメタン、4,4’-ジヒドロキシジフェニルエーテル等が挙げられる。
The phenolic resin (F) may contain a low molecular weight phenolic compound as part of its components.
Examples of the phenolic low molecular weight compound include 4,4'-dihydroxydiphenylmethane and 4,4'-dihydroxydiphenyl ether.
架橋剤(G)
本発明における「架橋剤」(以下、「架橋剤(G)」ともいう。)は、前記フェノール樹脂(F)と反応する架橋成分(硬化成分)として作用するものであれば、特に限定されない。上記架橋剤(G)としては、例えば、分子中に少なくとも2つ以上のアルキルエーテル化されたアミノ基を有する化合物、分子中に少なくとも2つ以上のアルキルエーテル化されたベンゼンを骨格とする化合物、オキシラン環含有化合物、チイラン環含有化合物、オキセタニル基含有化合物、イソシアネート基含有化合物(ブロック化されたものを含む)等を挙げることができる。
Crosslinking agent (G)
The "crosslinking agent" (hereinafter also referred to as "crosslinking agent (G)") in the present invention is not particularly limited as long as it acts as a crosslinking component (curing component) that reacts with the phenolic resin (F). Examples of the crosslinking agent (G) include compounds having at least two alkyl-etherified amino groups in the molecule, compounds having at least two alkyl-etherified benzene groups in the molecule as a skeleton, oxirane ring-containing compounds, thiirane ring-containing compounds, oxetanyl group-containing compounds, and isocyanate group-containing compounds (including blocked compounds).
これらの架橋剤(G)のなかでも、分子中に少なくとも2つ以上のアルキルエーテル化されたアミノ基を有する化合物、オキシラン環含有化合物が好ましい。更には、分子中に少なくとも2つ以上のアルキルエーテル化されたアミノ基を有する化合物及びオキシラン環含有化合物を併用することがより好ましい。Among these crosslinking agents (G), compounds having at least two alkyl-etherified amino groups in the molecule and oxirane ring-containing compounds are preferred. Furthermore, it is even more preferred to use a compound having at least two alkyl-etherified amino groups in the molecule and an oxirane ring-containing compound in combination.
本発明における架橋剤(G)の配合量は、前記フェノール樹脂(F)100重量部に対して、1~100重量部であることが好ましく、より好ましくは5~50重量部である。この架橋剤(G)の配合量が1~100重量部である場合には、硬化反応が十分に進行し、得られる硬化物は高解像度で良好なパターン形状を有し、耐熱性、電気絶縁性に優れるため好ましい。
また、アルキルエーテル化されたアミノ基を有する化合物及びオキシラン環含有化合物を併用する際、オキシラン環含有化合物の含有割合は、アルキルエーテル化されたアミノ基を有する化合物及びオキシラン環含有化合物の合計を100重量%とした場合に、50重量%以下であることが好ましく、より好ましくは5~40重量%、特に好ましくは5~30重量%である。
この場合、得られる硬化膜は、高解像性を損なうことなく耐薬品性にも優れるため好ましい。
The amount of the crosslinking agent (G) in the present invention is preferably 1 to 100 parts by weight, more preferably 5 to 50 parts by weight, per 100 parts by weight of the phenolic resin (F). When the amount of the crosslinking agent (G) is 1 to 100 parts by weight, the curing reaction proceeds sufficiently, and the resulting cured product has a high resolution and a good pattern shape, and is excellent in heat resistance and electrical insulation, which is preferable.
Furthermore, when a compound having an alkyl-etherified amino group and an oxirane ring-containing compound are used in combination, the content of the oxirane ring-containing compound is preferably 50% by weight or less, more preferably 5 to 40% by weight, and particularly preferably 5 to 30% by weight, relative to 100% by weight of the total of the compound having an alkyl-etherified amino group and the oxirane ring-containing compound.
In this case, the resulting cured film is preferable because it has excellent chemical resistance without impairing high resolution.
架橋微粒子(H)
本発明の化学増幅型ネガ型フォトレジスト組成物には、得られる硬化物の耐久性や熱衝撃性を向上させるために架橋微粒子(以下、「架橋微粒子(H)」ともいう。)を更に含有させることができる。
Crosslinked fine particles (H)
The chemically amplified negative photoresist composition of the present invention may further contain crosslinked fine particles (hereinafter also referred to as "crosslinked fine particles (H)") in order to improve the durability and thermal shock resistance of the resulting cured product.
架橋微粒子(H)の平均粒径は、通常30~500nmであり、好ましくは40~200nm、更に好ましくは50~120nmである。
この架橋微粒子(H)の粒径のコントロール方法は特に限定されないが、例えば、乳化重合により架橋微粒子を合成する場合、使用する乳化剤の量により乳化重合中のミセルの数を制御し、粒径をコントロールすることができる。
尚、架橋微粒子(H)の平均粒径とは、光散乱流動分布測定装置等を用い、架橋微粒子の分散液を常法に従って希釈して測定した値である。
The average particle size of the crosslinked fine particles (H) is usually 30 to 500 nm, preferably 40 to 200 nm, and more preferably 50 to 120 nm.
The method for controlling the particle size of the crosslinked microparticles (H) is not particularly limited. For example, when the crosslinked microparticles are synthesized by emulsion polymerization, the particle size can be controlled by controlling the number of micelles during emulsion polymerization through the amount of emulsifier used.
The average particle size of the crosslinked fine particles (H) is a value measured by diluting a dispersion of the crosslinked fine particles in a conventional manner using a light scattering flow distribution measuring device or the like.
架橋微粒子(H)の配合量は、前記フェノール樹脂(F)100重量部に対して、0.5~50重量部であることが好ましく、より好ましくは1~30重量部である。この架橋微粒子(H)の配合量が0.5~50重量部である場合には、他の成分との相溶性又は分散性に優れ、得られる硬化膜の熱衝撃性及び耐熱性を向上させることができる。 The amount of crosslinked fine particles (H) blended is preferably 0.5 to 50 parts by weight, and more preferably 1 to 30 parts by weight, per 100 parts by weight of the phenolic resin (F). When the amount of crosslinked fine particles (H) blended is 0.5 to 50 parts by weight, excellent compatibility or dispersibility with other components can be achieved, and the thermal shock resistance and heat resistance of the resulting cured film can be improved.
密着助剤
また、本発明の化学増幅型ネガ型フォトレジスト組成物には、基材との密着性を向上させるために、密着助剤を含有させることができる。
上記密着助剤としては、例えば、カルボキシル基、メタクリロイル基、イソシアネート基、エポキシ基等の反応性置換基を有する官能性シランカップリング剤等が挙げられる。
Adhesion Aid The chemically amplified negative photoresist composition of the present invention may contain an adhesion aid in order to improve adhesion to a substrate.
Examples of the adhesion aid include functional silane coupling agents having a reactive substituent such as a carboxyl group, a methacryloyl group, an isocyanate group, or an epoxy group.
密着助剤の配合量は、前記フェノール樹脂(F)100重量部に対して、0.2~10重量部であることが好ましく、より好ましくは0.5~8重量部である。この密着助剤の配合量が0.2~10重量部である場合には、貯蔵安定性に優れ、且つ良好な密着性を得ることができるため好ましい。 The amount of adhesion aid blended is preferably 0.2 to 10 parts by weight, more preferably 0.5 to 8 parts by weight, per 100 parts by weight of the phenolic resin (F). A blending amount of this adhesion aid of 0.2 to 10 parts by weight is preferred because it provides excellent storage stability and good adhesion.
溶剤
また、本発明の化学増幅型ネガ型フォトレジスト組成物には、樹脂組成物の取り扱い性を向上させたり、粘度や保存安定性を調節するために溶剤を含有させることができる。
上記溶剤は、特に制限されないが、具体例は前記載のものが挙げられる。
Solvent The chemically amplified negative photoresist composition of the present invention may contain a solvent in order to improve the handleability of the resin composition and to adjust the viscosity and storage stability.
The solvent is not particularly limited, but specific examples include those described above.
他の添加剤
また、本発明の化学増幅型ネガ型フォトレジスト組成物には、必要に応じて他の添加剤を本発明の特性を損なわない程度に含有させることができる。このような他の添加剤としては、無機フィラー、増感剤、クエンチャー、レベリング剤・界面活性剤等が挙げられる。
Other Additives The chemically amplified negative photoresist composition of the present invention may contain other additives as needed, provided that the additives do not impair the properties of the present invention. Examples of such additives include inorganic fillers, sensitizers, quenchers, leveling agents, surfactants, etc.
本発明の化学増幅型ネガ型フォトレジスト組成物の調製方法は特に限定されず、公知の方法により調製することができる。また、各成分を中に入れ完全に栓をしたサンプル瓶を、ウェーブローターの上で攪拌することによっても調製することができる。The method for preparing the chemically amplified negative photoresist composition of the present invention is not particularly limited, and it can be prepared by known methods. It can also be prepared by stirring a fully stoppered sample bottle containing each component on a wave rotor.
本発明における硬化物は、前記化学増幅型ネガ型フォトレジスト組成物が硬化されてなることを特徴とする。
前述の本発明にかかる化学増幅型ネガ型フォトレジスト組成物は、残膜率が高く、解像性に優れていると共に、その硬化物は電気絶縁性、熱衝撃性等に優れているため、その硬化物は、半導体素子、半導体パッケージ等の電子部品の表面保護膜、平坦化膜、層間絶縁膜材料等として好適に使用することができる。
The cured product of the present invention is characterized by being obtained by curing the chemically amplified negative photoresist composition.
The chemically amplified negative photoresist composition according to the present invention has a high film retention rate and excellent resolution, and the cured product thereof has excellent electrical insulation properties, thermal shock resistance, etc., and therefore the cured product thereof can be suitably used as a surface protection film, a planarizing film, an interlayer insulating film material, etc. for electronic components such as semiconductor elements and semiconductor packages.
本発明の硬化物を形成するには、まず前述の本発明にかかる化学増幅型ネガ型フォトレジスト組成物を支持体(樹脂付き銅箔、銅張り積層板や金属スパッタ膜を付けたシリコンウエハーやアルミナ基板等)に塗工し、乾燥して溶剤等を揮発させて塗膜を形成する。その後、所望のマスクパターンを介して露光し、加熱処理(以下、この加熱処理を「PEB」という。)を行い、フェノール樹脂(F)と架橋剤(G)との反応を促進させる。次いで、アルカリ性現像液により現像して、未露光部を溶解、除去することにより所望のパターンを得ることができる。更に、絶縁膜特性を発現させるために加熱処理を行うことにより、硬化膜を得ることができる。To form the cured product of the present invention, the aforementioned chemically amplified negative photoresist composition of the present invention is first applied to a support (such as a resin-coated copper foil, a copper-clad laminate, a silicon wafer or an alumina substrate with a metal sputtered film, etc.), and then dried to volatilize the solvent, forming a coating film. The resulting film is then exposed to light through a desired mask pattern and heat-treated (hereinafter, this heat treatment is referred to as "PEB") to promote the reaction between the phenolic resin (F) and the crosslinking agent (G). The resulting film is then developed with an alkaline developer to dissolve and remove the unexposed areas, yielding the desired pattern. A heat treatment is then performed to develop the insulating film properties, yielding a cured film.
樹脂組成物を支持体に塗工する方法としては、例えば、ディッピング法、スプレー法、バーコート法、ロールコート法、又はスピンコート法等の塗布方法を用いることができる。また、塗布膜の厚さは、塗布手段、組成物溶液の固形分濃度や粘度を調節することにより、適宜制御することができる。
露光に用いられる放射線としては、例えば、低圧水銀灯、高圧水銀灯、メタルハライドランプ、g線ステッパー、h線ステッパー、i線ステッパー、gh線ステッパー、ghi線ステッパー等の紫外線や電子線、レーザー光線等が挙げられる。また、露光量としては使用する光源や樹脂膜厚等によって適宜選定されるが、例えば、高圧水銀灯からの紫外線照射の場合、樹脂膜厚1~50μmでは、100~50000J/m2程度である。
The resin composition can be applied to a support by a coating method such as dipping, spraying, bar coating, roll coating, spin coating, etc. The thickness of the coating film can be appropriately controlled by adjusting the coating means and the solids concentration and viscosity of the composition solution.
Examples of radiation used for exposure include ultraviolet rays from low-pressure mercury lamps, high-pressure mercury lamps, metal halide lamps, g-line steppers, h-line steppers, i-line steppers, gh-line steppers, ghi-line steppers, etc., electron beams, laser beams, etc. The exposure dose is appropriately selected depending on the light source used, the resin film thickness, etc., but for example, in the case of ultraviolet irradiation from a high-pressure mercury lamp, the exposure dose is about 100 to 50,000 J/ m2 for a resin film thickness of 1 to 50 μm.
露光後は、発生した酸によるフェノール樹脂(F)と架橋剤(G)の硬化反応を促進させるために上記PEB処理を行う。PEB条件は樹脂組成物の配合量や使用膜厚等によって異なるが、通常、70~150℃、好ましくは80~120℃で、1~60分程度である。その後、アルカリ性現像液により現像して、未露光部を溶解、除去することによって所望のパターンを形成する。この場合の現像方法としては、シャワー現像法、スプレー現像法、浸漬現像法、パドル現像法等を挙げることができる。現像条件としては通常、20~40℃で1~10分程度である。After exposure, the above-mentioned PEB treatment is carried out to promote the curing reaction of the phenolic resin (F) and crosslinking agent (G) due to the generated acid. PEB conditions vary depending on the amount of resin composition and the film thickness used, but are typically 70 to 150°C, preferably 80 to 120°C, for approximately 1 to 60 minutes. The film is then developed with an alkaline developer to dissolve and remove the unexposed areas, forming the desired pattern. Development methods in this case include shower development, spray development, immersion development, and paddle development. Development conditions are typically 20 to 40°C for approximately 1 to 10 minutes.
更に、現像後に絶縁膜としての特性を十分に発現させるために、加熱処理を行うことによって十分に硬化させることができる。このような硬化条件は特に制限されるものではないが、硬化物の用途に応じて、50~250℃の温度で、30分~10時間程度加熱し、組成物を硬化させることができる。また、硬化を十分に進行させたり、得られたパターン形状の変形を防止するために二段階で加熱することもでき、例えば、第一段階では、50~120℃の温度で、5分~2時間程度加熱し、更に80~250℃の温度で、10分~10時間程度加熱して硬化させることもできる。このような硬化条件であれば、加熱設備として一般的なオーブンや、赤外線炉等を使用することができる。 Furthermore, after development, the composition can be sufficiently cured by heat treatment to fully develop its insulating film properties. While there are no particular limitations on the curing conditions, the composition can be cured by heating at a temperature of 50-250°C for approximately 30 minutes to 10 hours, depending on the intended use of the cured product. Furthermore, to fully promote curing and prevent deformation of the resulting pattern, the composition can be heated in two stages. For example, in the first stage, the composition can be heated at a temperature of 50-120°C for approximately 5 minutes to 2 hours, and then further heated at a temperature of 80-250°C for approximately 10 minutes to 10 hours to achieve curing. Under these curing conditions, a typical oven, infrared furnace, or other heating equipment can be used.
以下、実施例および比較例をあげて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。 The present invention will be explained in detail below using examples and comparative examples, but the present invention is not limited thereto.
製造例1(PAG-1の製造)
ヘキサフルオロリン酸カリウム36g、アセトニトリル100 mL、ジフェニルスルホキシド40g、無水酢酸60g、および濃硫酸30gを仕込み、均一に混合した。そこへジフェニルスルフィド36gを、40℃を超えないように滴下した。40℃ で1時間攪拌後、室温まで冷却し、水200mLを加えて10分間攪拌したところ、油状物が分離した。これに酢酸エチル200mLを加えて油状物を溶解させ、有機層を分液した。この有機層を20%苛性ソーダ90mLと、さらに水100mLで3回洗浄した後、アセトニトリルと酢酸エチルを減圧下で留去して、淡黄色の固形物90g(収率94%)を得た。
H-NMR、C-NMR、F-NMR、IR、IC、およびHPLC(高速液体クロマトグラフ装置 L-7000使用、日立製作所製、商品名、以下、同様)による分析の結果、得られた生成物は、カチオンが(C-1)のヘキサフルオロリン酸塩を99.0%、およびカチオンが(C-1)で(Y-1)の構造を有するアニオンの塩を1.0%含んでいた。
Production Example 1 (Production of PAG-1)
36 g of potassium hexafluorophosphate, 100 mL of acetonitrile, 40 g of diphenyl sulfoxide, 60 g of acetic anhydride, and 30 g of concentrated sulfuric acid were charged and mixed uniformly. 36 g of diphenyl sulfide was added dropwise to the mixture, ensuring the temperature did not exceed 40°C. After stirring at 40°C for 1 hour, the mixture was cooled to room temperature, 200 mL of water was added, and the mixture was stirred for 10 minutes, resulting in the separation of an oily substance. 200 mL of ethyl acetate was added to dissolve the oily substance, and the organic layer was separated. This organic layer was washed with 90 mL of 20% caustic soda and then 100 mL of water three times. The acetonitrile and ethyl acetate were then distilled off under reduced pressure to obtain 90 g of a pale yellow solid (yield 94%).
Analysis by H-NMR, C-NMR, F-NMR, IR, IC, and HPLC (using a high performance liquid chromatograph L-7000 manufactured by Hitachi, Ltd., trade name; the same applies hereinafter) revealed that the obtained product contained 99.0% hexafluorophosphate salt having a cation (C-1) and 1.0% salt of an anion having a structure (Y-1) and a cation (C-1).
製造例2(PAG-2の製造)
ヘキサフルオロリン酸カリウム43gをヘキサフルオロアンチモン酸カリウム55gに変更したこと以外、製造例1と同様にして、白色固体96g(収率85%)を得た。
製造例1と同様の分析を行った結果、カチオンが(C-1)のヘキサフルオロアンチモン塩を99.1%、およびカチオンが(C-1)で(Y-1)の構造を有するアニオンの塩を0.9%含んでいた。
Production Example 2 (Production of PAG-2)
The same procedure as in Production Example 1 was repeated except that 43 g of potassium hexafluorophosphate was changed to 55 g of potassium hexafluoroantimonate, and 96 g of a white solid was obtained (yield 85%).
Analysis similar to that in Production Example 1 revealed that the product contained 99.1% hexafluoroantimony salt having the cation (C-1) and 0.9% salt of an anion having the structure (Y-1) and the cation (C-1).
製造例3(PAG-3の製造)
ヘキサフルオロリン酸カリウム43gをリチウムテトラキスペンタフルオロフェニルボレート160gに変更したこと以外、製造例1と同様にして、白色固体121g(収率85%)を得た。
製造例1と同様の分析を行った結果、カチオンが(C-1)のテトラキスペンタフルオロフェニルボレート塩を99.1%、およびカチオンが(C-1)で(Y-1)の構造を有するアニオンの塩を0.9%含んでいた。
Production Example 3 (Production of PAG-3)
The same procedure as in Production Example 1 was repeated except that 43 g of potassium hexafluorophosphate was changed to 160 g of lithium tetrakispentafluorophenylborate, and 121 g of a white solid was obtained (yield 85%).
As a result of analysis carried out in the same manner as in Production Example 1, it was found that the product contained 99.1% of tetrakispentafluorophenyl borate salt having the cation (C-1) and 0.9% of a salt having the anion structure (Y-1) and the cation (C-1).
製造例4(PAG-4の製造)
ヘキサフルオロリン酸カリウム43g、アセトニトリル100mL、ジフェニルスルホキシド40g、無水酢酸60g、および濃硫酸23gを仕込み、均一に混合した。そこへジフェニルスルフィド36gを、40℃を超えないように滴下した40℃ で1時間攪拌後、室温まで冷却し、水200mLを加えて10分間攪拌したところ、油状物が分離した。これに酢酸エチル200mLを加えて油状物を溶解させ、有機層を分液した。この有機層を20%苛性ソーダ90mLと、さらに水100mLで1回洗浄した後、アセトニトリルと酢酸エチルを減圧下で留去して、淡黄色の固形物を得た。メタノールで洗浄し、白色固体90g(収率94%)を得た。
製造例1と同様の分析を行った結果、得られた生成物は、カチオンが(C-1)のヘキサフルオロリン酸塩を99.6%、およびカチオンが(C-1)の硫酸塩を0.4%含んでいた。
Production Example 4 (Production of PAG-4)
43 g of potassium hexafluorophosphate, 100 mL of acetonitrile, 40 g of diphenyl sulfoxide, 60 g of acetic anhydride, and 23 g of concentrated sulfuric acid were charged and mixed uniformly. 36 g of diphenyl sulfide was added dropwise to the mixture, ensuring the temperature did not exceed 40°C. After stirring at 40°C for 1 hour, the mixture was cooled to room temperature, 200 mL of water was added, and the mixture was stirred for 10 minutes, resulting in the separation of an oily substance. 200 mL of ethyl acetate was added to dissolve the oily substance, and the organic layer was separated. This organic layer was washed with 90 mL of 20% caustic soda and then once with 100 mL of water. The acetonitrile and ethyl acetate were then distilled off under reduced pressure to yield a pale yellow solid. Washing with methanol yielded 90 g of a white solid (94% yield).
As a result of carrying out the same analysis as in Production Example 1, the obtained product was found to contain 99.6% of hexafluorophosphate having a cation (C-1) and 0.4% of sulfate having a cation (C-1).
製造例5(PAG-5の製造)
ヘキサフルオロリン酸カリウム43g、アセトニトリル100 ml、ジフェニルスルホキシド40g、無水酢酸60g、およびメタンスルホン酸20gを仕込み、均一に混合した。そこへジフェニルスルフィド36gを、40℃を超えないように滴下した。40℃ で1時間攪拌後、室温まで冷却し、水200mLを加えて10分間攪拌したところ、油状物が分離した。これに酢酸エチル200mLを加えて油状物を溶解させ、有機層を分液した。この有機層を20%苛性ソーダ90mLと、さらに水100mLで1回洗浄した後、アセトニトリルと酢酸エチルを減圧下で留去して、淡黄色の固形物を得た。メタノールで洗浄し、白色固体88g(収率92%)を得た。製造例1と同様の分析を行った結果、得られた生成物は、カチオンが(C-1)のヘキサフルオロリン酸塩を99.7%、およびカチオンが(C-1)のメタンスルホン酸塩を0.3%含んでいた。
Production Example 5 (Production of PAG-5)
43 g of potassium hexafluorophosphate, 100 ml of acetonitrile, 40 g of diphenyl sulfoxide, 60 g of acetic anhydride, and 20 g of methanesulfonic acid were charged and mixed uniformly. 36 g of diphenyl sulfide was added dropwise thereto, ensuring that the temperature did not exceed 40°C. After stirring at 40°C for 1 hour, the mixture was cooled to room temperature, and 200 mL of water was added and stirred for 10 minutes, resulting in the separation of an oily substance. 200 mL of ethyl acetate was added to dissolve the oily substance, and the organic layer was separated. This organic layer was washed once with 90 mL of 20% caustic soda and 100 mL of water, after which the acetonitrile and ethyl acetate were distilled off under reduced pressure to obtain a pale yellow solid. After washing with methanol, 88 g of a white solid (yield 92%) was obtained. Analysis similar to that in Production Example 1 revealed that the resulting product contained 99.7% hexafluorophosphate salt with the cation (C-1) and 0.3% methanesulfonate salt with the cation (C-1).
製造例6(PAG-6の製造)
ヘキサフルオロリン酸カリウム43gをナトリウムテトラキスペンタフルオロフェニルガレート177gに変更したこと以外、製造例5と同様にして、白色固体130g(収率63%)を得た。製造例1と同様の分析を行った結果、得られた生成物は、カチオンが(C-1)のテトラキスペンタフルオロフェニルガレート塩を99.8%、およびカチオンが(C-1)のメタンスルホン酸塩を0.2%含んでいた。
Production Example 6 (Production of PAG-6)
Except for changing 43 g of potassium hexafluorophosphate to 177 g of sodium tetrakispentafluorophenyl gallate, 130 g of a white solid was obtained (yield 63%) in the same manner as in Production Example 5. As a result of carrying out the same analysis as in Production Example 1, the obtained product was found to contain 99.8% of tetrakispentafluorophenyl gallate salt having a cation (C-1) and 0.2% of methanesulfonate salt having a cation (C-1).
製造例7(PAG-7の製造)
ヘキサフルオロリン酸カリウム43gをトリスペンタフルオロエチルトリフルオロリン酸カリウム101gに変更したこと以外、製造例5と同様にして、白色固体106g(収率70%)を得た。製造例1と同様の分析を行った結果、得られた生成物は、カチオンが(C-1)のトリスペンタフルオロエチルトリフルオロリン酸塩を99.7%、およびカチオンが(C-1)のメタンスルホン酸塩を0.3%含んでいた。
Production Example 7 (Production of PAG-7)
Except for changing 43 g of potassium hexafluorophosphate to 101 g of potassium trispentafluoroethyl trifluorophosphate, 106 g of a white solid (yield 70%) was obtained in the same manner as in Production Example 5. As a result of carrying out the same analysis as in Production Example 1, the obtained product was found to contain 99.7% trispentafluoroethyl trifluorophosphate having a cation (C-1) and 0.3% methanesulfonate having a cation (C-1).
製造例8(PAG-8の製造)
ヘキサフルオロリン酸カリウム43g、アセトニトリル100mL、4-[(フェニル)スルフィニル]ビフェニル55g、無水酢酸60g、およびメタンスルホン酸20gを仕込み、均一に混合した。そこへ4-(フェニルチオ)ビフェニル51gを、40℃を超えないように滴下した。40℃ で1時間攪拌後、室温まで冷却し、水200mLを加えて10分間攪拌したところ、油状物が分離した。これに酢酸エチル200mLを加えて油状物を溶解させ、有機層を分液した。この有機層を20%苛性ソーダ90mLと、さらに水100mLで1回洗浄した後、アセトニトリルと酢酸エチルを減圧下で留去して、淡黄色の固形物を得た。メタノールで洗浄し、白色固体100g(収率94%)を得た。
製造例1と同様の分析を行った結果、得られた生成物は、カチオンが(C-2)のヘキサフルオロリン酸塩を99.5%、およびカチオンが(C-2)のメタンスルホン酸塩を0.5%含んでいた。
Production Example 8 (Production of PAG-8)
43 g of potassium hexafluorophosphate, 100 mL of acetonitrile, 55 g of 4-[(phenyl)sulfinyl]biphenyl, 60 g of acetic anhydride, and 20 g of methanesulfonic acid were charged and mixed uniformly. 51 g of 4-(phenylthio)biphenyl was added dropwise thereto, ensuring the temperature did not exceed 40°C. After stirring at 40°C for 1 hour, the mixture was cooled to room temperature, 200 mL of water was added, and the mixture was stirred for 10 minutes, resulting in the separation of an oily substance. 200 mL of ethyl acetate was added to dissolve the oily substance, and the organic layer was separated. This organic layer was washed once with 90 mL of 20% caustic soda and 100 mL of water. The acetonitrile and ethyl acetate were then distilled off under reduced pressure to obtain a pale yellow solid. After washing with methanol, 100 g of a white solid was obtained (yield: 94%).
As a result of carrying out the same analysis as in Production Example 1, the obtained product was found to contain 99.5% of the hexafluorophosphate salt having the cation (C-2) and 0.5% of the methanesulfonate salt having the cation (C-2).
製造例9(PAG-9の製造)
ヘキサフルオロアンチモン酸カリウム55g、アセトニトリル100mL、4-[(フェニル)スルフィニル]ビフェニル55g、無水酢酸60g、および濃硫酸23gを仕込み、均一に混合した。そこへ4-(フェニルチオ)ビフェニル51gを、40℃を超えないように滴下した。40℃ で1時間攪拌後、室温まで冷却し、水200mLを加えて10分間攪拌したところ、油状物が分離した。これに酢酸エチル200mLを加えて油状物を溶解させ、有機層を分液した。この有機層を20%苛性ソーダ90mLと、さらに水200mLで1回洗浄した後、アセトニトリルと酢酸エチルを減圧下で留去して、淡黄色の固形物を得た。メタノールで洗浄し、白色固体100g(収率83%)を得た。
製造例1と同様の分析を行った結果、得られた生成物は、カチオンが(C-2)のヘキサフルオロアンチモン酸塩を99.5%、およびカチオンが(C-2)で(Y-2)の構造を有するアニオンの塩を0.5%含んでいた。
Production Example 9 (Production of PAG-9)
55 g of potassium hexafluoroantimonate, 100 mL of acetonitrile, 55 g of 4-[(phenyl)sulfinyl]biphenyl, 60 g of acetic anhydride, and 23 g of concentrated sulfuric acid were charged and mixed uniformly. 51 g of 4-(phenylthio)biphenyl was added dropwise thereto, ensuring the temperature did not exceed 40°C. After stirring at 40°C for 1 hour, the mixture was cooled to room temperature, 200 mL of water was added, and the mixture was stirred for 10 minutes, resulting in the separation of an oily substance. 200 mL of ethyl acetate was added to dissolve the oily substance, and the organic layer was separated. This organic layer was washed once with 90 mL of 20% caustic soda and 200 mL of water. The acetonitrile and ethyl acetate were then distilled off under reduced pressure to obtain a pale yellow solid. After washing with methanol, 100 g of a white solid (83% yield) was obtained.
As a result of analysis similar to that in Production Example 1, the obtained product was found to contain 99.5% hexafluoroantimonate salt having the cation (C-2) and 0.5% salt of an anion having the structure (Y-2) and the cation (C-2).
製造例10(PAG-10の製造)
ヘキサフルオロアンチモン酸カリウム55gをリチウムテトラキスペンタフルオロフェニルボレート160gに変更したこと以外、製造例9と同様にして、淡黄色固体145g(収率76%)を得た。製造例1と同様の分析を行った結果、得られた生成物は、カチオンが(C-2)のテトラキスペンタフルオロフェニルボレート塩を99.6%、およびカチオンが(C-2)で(Y-2)の構造を有するアニオンの塩を0.4%含んでいた。
Production Example 10 (Production of PAG-10)
Except for changing 55 g of potassium hexafluoroantimonate to 160 g of lithium tetrakispentafluorophenylborate, 145 g of a pale yellow solid was obtained (yield 76%) in the same manner as in Production Example 9. As a result of carrying out the same analysis as in Production Example 1, the obtained product was found to contain 99.6% of a tetrakispentafluorophenylborate salt in which the cation was (C-2) and 0.4% of a salt in which the cation was (C-2) and the anion had the structure (Y-2).
製造例11(PAG-11の製造)
ヘキサフルオロアンチモン酸カリウム55gをリチウムテトラキスペンタフルオロフェニルガレート177gに変更したこと以外、製造例9と同様にして、淡黄色固体152g(収率76%)を得た。製造例1と同様の分析を行った結果、得られた生成物は、カチオンが(C-2)のテトラキスペンタフルオロフェニルガレート塩を99.5%、およびカチオンが(C-2)で(Y-2)の構造を有するアニオンの塩を0.5%含んでいた。
Production Example 11 (Production of PAG-11)
Except for changing 55 g of potassium hexafluoroantimonate to 177 g of lithium tetrakispentafluorophenyl gallate, 152 g of a pale yellow solid was obtained (yield 76%) in the same manner as in Production Example 9. As a result of carrying out the same analysis as in Production Example 1, the obtained product was found to contain 99.5% of a tetrakispentafluorophenyl gallate salt in which the cation was (C-2) and 0.5% of a salt in which the cation was (C-2) and the anion had the structure (Y-2).
製造例12(PAG-12の製造)
ヘキサフルオロアンチモン酸カリウム55gをトリスペンタフルオロエチルトリフルオロリン酸カリウム101gに変更したこと以外、製造例9と同様にして、淡黄色固体105g(収率69%)を得た。製造例1と同様の分析を行った結果、得られた生成物は、カチオンが(C-2)のトリスペンタフルオロエチルトリフルオロリン酸塩を99.6%、およびカチオンが(C-2)で(Y-2)の構造を有するアニオンの塩を0.4%含んでいた。
Production Example 12 (Production of PAG-12)
Except for changing 55 g of potassium hexafluoroantimonate to 101 g of potassium trispentafluoroethyl trifluorophosphate, 105 g of a pale yellow solid (yield 69%) was obtained in the same manner as in Production Example 9. As a result of carrying out the same analysis as in Production Example 1, the obtained product was found to contain 99.6% trispentafluoroethyl trifluorophosphate having the cation (C-2) and 0.4% of a salt of an anion having the structure (Y-2) and the cation (C-2).
製造例13(PAG-13の製造)
ヘキサフルオロリン酸カリウム43g、アセトニトリル100mL、2-(フェニルスルフィニル)チオキサントン55g、無水酢酸60g、および濃硫酸46gを仕込み、均一に混合した。そこへ2-(フェニルチオ)チオキサントン51gを滴下した。途中発熱により温度が上昇したが、40℃を超えないように冷却した。40℃ で1時間攪拌後、室温まで冷却し、水200mLを加えて10分間攪拌したところ、油状物が分離した。これに酢酸エチル200mLを加えて油状物を溶解させ、有機層を分液した。この有機層を20%苛性ソーダ90mLと、さらに水200mLで1回洗浄した後、アセトニトリルと酢酸エチルを減圧下で留去して、淡黄色の固形物を得た。メタノールで洗浄し、黄色固体132g(収率91%)を得た。
製造例1と同様の分析を行った結果、得られた生成物は、カチオンが(C-3)のヘキサフルオロリン酸塩を99.6%、およびカチオンが(C-3)で(Y-3)の構造を有するアニオンの塩を0.4%含んでいた。
Production Example 13 (Production of PAG-13)
43 g of potassium hexafluorophosphate, 100 mL of acetonitrile, 55 g of 2-(phenylsulfinyl)thioxanthone, 60 g of acetic anhydride, and 46 g of concentrated sulfuric acid were charged and mixed uniformly. 51 g of 2-(phenylthio)thioxanthone was added dropwise. The temperature rose due to heat generation during the reaction, but the mixture was cooled so as not to exceed 40°C. After stirring at 40°C for 1 hour, the mixture was cooled to room temperature, 200 mL of water was added, and the mixture was stirred for 10 minutes, resulting in the separation of an oily substance. 200 mL of ethyl acetate was added to dissolve the oily substance, and the organic layer was separated. This organic layer was washed once with 90 mL of 20% caustic soda and 200 mL of water. The acetonitrile and ethyl acetate were then distilled off under reduced pressure to obtain a pale yellow solid. Washing with methanol yielded 132 g of a yellow solid (91% yield).
As a result of carrying out the same analysis as in Production Example 1, the obtained product was found to contain 99.6% of a hexafluorophosphate salt having a cation (C-3) and 0.4% of a salt of an anion having a structure of (Y-3) and a cation (C-3).
製造例14(PAG-14の製造)
ヘキサフルオロリン酸カリウム43gをヘキサフルオロアンチモン酸カリウム55gに変更したこと以外、製造例13と同様にして、黄色固体126g(収率78%)を得た。製造例1と同様の分析を行った結果、得られた生成物は、カチオンが(C-3)のヘキサフルオロアンチモン酸塩を99.6%、およびカチオンが(C-3)で(Y-3)の構造を有するアニオンの塩を0.4%含んでいた。
Production Example 14 (Production of PAG-14)
Except for changing 43 g of potassium hexafluorophosphate to 55 g of potassium hexafluoroantimonate, 126 g of a yellow solid was obtained (yield: 78%) in the same manner as in Production Example 13. As a result of carrying out the same analysis as in Production Example 1, the obtained product was found to contain 99.6% hexafluoroantimonate salt having the cation (C-3) and 0.4% salt of an anion having the structure (Y-3) and the cation (C-3).
製造例15(PAG-15の製造)
製造例4においてジフェニルスルホキシド40gを4,4’-ジフルオロジフェニスルホキシド47g、ヘキサフルオロリン酸カリウム43gをナトリウムテトラキスペンタフルオロフェニルガレート177gに変更したこと以外製造例4と同様にして淡黄色固体151g(収率71%)を得た。製造例1と同様の分析を行った結果、得られた生成物は、カチオンが(C-4)のテトラキスペンタフルオロフェニルガレート塩を99.5%、およびカチオンが(C-4)の硫酸塩を0.5%含んでいた。
Production Example 15 (Production of PAG-15)
151 g of a pale yellow solid (71% yield) was obtained in the same manner as in Production Example 4, except that 40 g of diphenyl sulfoxide was replaced with 47 g of 4,4'-difluorodiphenyl sulfoxide and 43 g of potassium hexafluorophosphate was replaced with 177 g of sodium tetrakispentafluorophenyl gallate. As a result of analysis similar to that in Production Example 1, the obtained product contained 99.5% of tetrakispentafluorophenyl gallate salt having a cation (C-4) and 0.5% of sulfate salt having a cation (C-4).
製造例16(PAG-16の製造)
製造例15においてナトリウムテトラキスペンタフルオロフェニルガレート177gをヘキサフルオロアンチモン酸カリウム55gに変更したこと以外製造例15と同様にして淡黄色固体87g(収率73%)を得た。製造例1と同様の分析を行った結果、得られた生成物は、カチオンが(C-4)のヘキサフルオロアンチモン酸塩を99.5%、およびカチオンが(C-4)の硫酸塩を0.5%含んでいた。
Production Example 16 (Production of PAG-16)
87 g of a pale yellow solid (73% yield) was obtained in the same manner as in Production Example 15, except that 177 g of sodium tetrakispentafluorophenyl gallate was changed to 55 g of potassium hexafluoroantimonate. As a result of carrying out the same analysis as in Production Example 1, the obtained product was found to contain 99.5% hexafluoroantimonate having a cation (C-4) and 0.5% sulfate having a cation (C-4).
製造例17(PAG-17の製造)
製造例1においてジフェニルスルホキシド40gを2-フェニルスルフェニルアントラキノン66g、ジフェニルスルフィド36gを2-フェニルチオアントラキノン61gに変更したこと以外、製造例1と同様にして黄色固体101g(収率70%)を得た。製造例1と同様の分析を行った結果、得られた生成物は、カチオンが(C-5)のヘキサフルオロリン酸塩を98.8%、およびカチオンが(C-5)で(Y-5)の構造を有するアニオンの塩を1.2%含んでいた。
Production Example 17 (Production of PAG-17)
Except for changing the amount of diphenyl sulfoxide (40 g) to 66 g of 2-phenylsulfenyl anthraquinone and the amount of diphenyl sulfide (36 g) to 61 g of 2-phenylthioanthraquinone in Production Example 1, 101 g of a yellow solid was obtained (yield: 70%) in the same manner as in Production Example 1. As a result of carrying out the same analysis as in Production Example 1, the obtained product was found to contain 98.8% hexafluorophosphate salt having a cation (C-5) and 1.2% salt of an anion having a structure (Y-5) and a cation (C-5).
製造例18(PAG-18の製造)
製造例1においてジフェニルスルホキシド40gを2-フェニルスルフェニルチアントレン67g、ジフェニルスルフィド36gを2-フェニルチオチアントレン62gに変更したこと以外、製造例1と同様にして黄色固体47g(収率32%)を得た。製造例1と同様の分析を行った結果、得られた生成物は、カチオンが(C-6)のヘキサフルオロリン酸塩を98.4%、およびカチオンが(C-6)で(Y-6)の構造を有するアニオンの塩を1.6%含んでいた。
Production Example 18 (Production of PAG-18)
Except for changing the amount of diphenyl sulfoxide (40 g) to 67 g of 2-phenylsulfenylthianthrene and the amount of diphenyl sulfide (36 g) to 62 g of 2-phenylthiothianthrene in Production Example 1, 47 g of a yellow solid was obtained (yield 32%) in the same manner as in Production Example 1. As a result of carrying out the same analysis as in Production Example 1, the obtained product was found to contain 98.4% of a hexafluorophosphate salt having a cation (C-6) and 1.6% of a salt of an anion having a structure (Y-6) and a cation (C-6).
比較製造例1~6(PAG-H1~H6の製造)
(PAG-H1の製造)
製造例1で得られた淡黄色固体をジクロロメタン/メタノールで繰り返し再結晶を行い、白色固体を得た。製造例1と同様の分析を行った結果、得られた生成物は、(C-1)の構造を有するカチオンのヘキサフルオロリン酸塩が実質的に100%含有していることを確認した。
(PAG-H2~H6の製造)
PAG-H1と同様に、PAG-H2~H6についてそれぞれ製造例8、13、16、17、18で得られた固体を再結晶により生成を行った。組成については表2に記載のとおりである。
Comparative Production Examples 1 to 6 (Production of PAG-H1 to H6)
(Production of PAG-H1)
The pale yellow solid obtained in Production Example 1 was repeatedly recrystallized from dichloromethane/methanol to obtain a white solid. As a result of carrying out the same analysis as in Production Example 1, it was confirmed that the obtained product contained substantially 100% of a hexafluorophosphate salt of a cation having the structure (C-1).
(Production of PAG-H2 to H6)
As with PAG-H1, PAG-H2 to PAG-H6 were purified by recrystallization of the solids obtained in Production Examples 8, 13, 16, 17, and 18, respectively. The compositions are as shown in Table 2.
比較製造例7~15(PAG-H7~H15の製造)
(PAG-H7の製造)
比較製造例1にて再結晶操作で得られる晶析濾液を集め、これを濃縮し、得られた油状物をメタノール、ヘキサンにて洗浄し、淡黄色固体を得た。製造例1と同様の分析を行い、得られた固体が(C-1)の構造を有するカチオンのヘキサフルオロリン酸塩が95.2%、およびその(Y-1)の構造を有するアニオンの塩4.8%を含んでいた。
(PAG-H8~H15の製造)
同様にPAG-H8~H15についてもそれぞれ製造例4、5、8、9、13、16、17、18で得られた固体を用いて同様の操作を行い、淡黄色~黄色固体を得た。得られた固体の組成は表2に記載のとおりである。
Comparative Production Examples 7 to 15 (Production of PAG-H7 to H15)
(Production of PAG-H7)
The crystallization filtrate obtained by the recrystallization procedure in Comparative Production Example 1 was collected and concentrated, and the resulting oil was washed with methanol and hexane to obtain a pale yellow solid. Analysis similar to that in Production Example 1 revealed that the resulting solid contained 95.2% of the hexafluorophosphate salt of a cation having the structure (C-1) and 4.8% of the salt of the anion having the structure (Y-1).
(Production of PAG-H8 to H15)
Similarly, the same procedure was carried out for PAG-H8 to H15 using the solids obtained in Production Examples 4, 5, 8, 9, 13, 16, 17, and 18, respectively, to give pale yellow to yellow solids. The compositions of the obtained solids are shown in Table 2.
製造例19~27(PAG-19~27の製造)
PAG-1、4、5、8、9、13、16、17、18に対し比較製造例7~15得られたPAG-H7~H15とを適量混合し、固体の光酸発生剤PAG-19~27を得た。得られた固体の組成は表1に記載のとおりである。
Production Examples 19 to 27 (Production of PAG-19 to 27)
Appropriate amounts of PAG-H7 to PAG-H15 obtained in Comparative Production Examples 7 to 15 were mixed with PAG-1, 4, 5, 8, 9, 13, 16, 17, and 18 to obtain solid photoacid generators PAG-19 to 27. The compositions of the obtained solids are shown in Table 1.
<光硬化性組成物の調製とその評価>
上記の光酸発生剤を、あらかじめプロピレンカーボネート(溶媒-1)に50重量%になるよう溶解させ、カチオン重合性化合物であるエポキシ樹脂(下記に記載)に表3、4に示した配合量で均一混合して、光硬化性組成物(実施例1~51および比較例1~27)を調製した。その組成物について、遮光瓶の中に入れ、所定の温度、期間(下記保管条件)で保管し、以下の方法にて貯蔵安定性および光(UV)硬化性(カチオン重合性能)評価を行った。その結果を表3、4に示す。
<エポキシ樹脂>
EP-1:2,2-ビス(4-グリシジルオキシフェニル)プロパン
EP-2:3’,4’-エポキシシクロヘキシルメチル-3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート
EP-3:3-エチル-3-{[(3-エチルオキセタン-3-イル)メトキシ]メチル}オキセタン
<Preparation and Evaluation of Photocurable Composition>
The above photoacid generator was dissolved in propylene carbonate (solvent-1) in advance to a concentration of 50% by weight, and then uniformly mixed with an epoxy resin (described below), a cationically polymerizable compound, in the amounts shown in Tables 3 and 4 to prepare photocurable compositions (Examples 1 to 51 and Comparative Examples 1 to 27). The compositions were placed in light-shielding bottles and stored at the specified temperature for the specified period (storage conditions described below), and their storage stability and photo (UV) curability (cationic polymerization performance) were evaluated using the following methods. The results are shown in Tables 3 and 4.
<Epoxy resin>
EP-1: 2,2-bis(4-glycidyloxyphenyl)propane EP-2: 3',4'-epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexanecarboxylate EP-3: 3-ethyl-3-{[(3-ethyloxetan-3-yl)methoxy]methyl}oxetane
<保管条件>
保管条件:40℃×3ヶ月
<貯蔵安定性>
上記組成物を遮光瓶から一部取り出し、組成物の粘度変化、析出有無について評価した。
(評価基準)
○:保管前後の組成物の粘度変化が1.5倍未満。
×:保管前後の組成物の粘度変化が1.5倍以上。
<光硬化性(カチオン重合性能)評価>
上記で得た組成物をアプリケーターにてポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム上に膜厚25μmで塗布した。上記塗布後のPETフィルムに紫外線照射装置を用いて、フィルターによって波長を限定した光を照射した。なお、フィルターはIRCF02フィルター(アイグラフィックス株式会社製、340nm未満の光をカットするフィルター)を使用した。照射後、40分後の塗膜硬度を鉛筆硬度(JIS K5600-5-4:1999)にて測定し、以下の基準により評価した結果を表3、4に示す。鉛筆硬度が高いほど、光硬化性組成物の感度(カチオン重合硬化性)が良好であることを示す。
<Storage conditions>
Storage conditions: 40°C x 3 months <Storage stability>
A portion of the composition was taken out of the light-shielding bottle and evaluated for changes in viscosity and the presence or absence of precipitation.
(Evaluation criteria)
Good: The change in viscosity of the composition before and after storage was less than 1.5 times.
×: The viscosity of the composition changed by 1.5 times or more before and after storage.
<Photocuring (cationic polymerization performance) evaluation>
The composition obtained above was applied to a polyethylene terephthalate (PET) film with an applicator to a film thickness of 25 μm. The coated PET film was irradiated with light of a wavelength limited by a filter using an ultraviolet irradiation device. The filter used was an IRCF02 filter (manufactured by iGraphics Co., Ltd., a filter that cuts light of less than 340 nm). The hardness of the coating film 40 minutes after irradiation was measured using pencil hardness (JIS K5600-5-4:1999), and the results evaluated according to the following criteria are shown in Tables 3 and 4. A higher pencil hardness indicates better sensitivity (cationic polymerization curability) of the photocurable composition.
(評価基準)
◎:鉛筆硬度が2H以上
○:鉛筆硬度がH~B
△:鉛筆硬度が2B~4B
×:液状~タックがあり、鉛筆硬度を測定できない
(Evaluation criteria)
◎: Pencil hardness is 2H or more ○: Pencil hardness is H to B
△: Pencil hardness is 2B to 4B
×: Liquid to tacky, pencil hardness cannot be measured
(光の照射条件)
・紫外線照射装置:ベルトコンベア式UV照射装置(アイグラフィックス株式会社製)
・ランプ:1.5kW高圧水銀灯
・フィルター:IRCF02フィルター(アイグラフィックス株式会社製)
・照度(365nmヘッド照度計で測定):150mW/cm2
・積算光量(365nmヘッド照度計で測定):200mJ/cm2
(Light irradiation conditions)
- Ultraviolet irradiation device: Belt conveyor type UV irradiation device (manufactured by iGraphics Co., Ltd.)
Lamp: 1.5kW high-pressure mercury lamp Filter: IRCF02 filter (manufactured by iGraphics Co., Ltd.)
Illuminance (measured with a 365 nm head illuminometer): 150 mW/cm 2
Accumulated light intensity (measured with a 365 nm head illuminometer): 200 mJ/cm 2
表3および表4に示すとおり、実施例1~51および比較例1~27から、本発明の光酸発生剤を含む組成物は、UV硬化性に優れかつ貯蔵安定性とのバランスが優れることがわかる。比較例1~6から、非常に高純度な光酸発生剤ではUV硬化性が優れるが、貯蔵安定性に劣ることが分かり、実施例のようにアニオンYをわずかに含む光酸発生剤を用いることで、貯蔵安定性を向上させることが分かる。また実施例20~27および比較例7~15を比べると、アニオンYの含有モル比が多すぎるとUV硬化性に影響するため、含有モル比としては2モル%以下が良好であることがわかる。さらに、実施例28~51および比較例16~27より、その傾向は配合するカチオン重合性エポキシ樹脂の種類によらないことがわかる。As shown in Tables 3 and 4, Examples 1 to 51 and Comparative Examples 1 to 27 demonstrate that compositions containing the photoacid generators of the present invention exhibit excellent UV curability and a good balance of storage stability. Comparative Examples 1 to 6 demonstrate that extremely high-purity photoacid generators exhibit excellent UV curability but poor storage stability. Using a photoacid generator containing a small amount of anion Y, as in the examples, improves storage stability. Furthermore, comparing Examples 20 to 27 and Comparative Examples 7 to 15 reveals that a molar ratio of anion Y of 2 mol% or less is preferable, since a high content of anion Y affects UV curability. Furthermore, Examples 28 to 51 and Comparative Examples 16 to 27 demonstrate that this tendency is independent of the type of cationically polymerizable epoxy resin used.
<ポジ型フォトレジスト組成物の評価>
(評価用試料の調製)
光酸発生剤1部、樹脂成分(B)として、下記化学式(Resin-1)で示される樹脂40部、及び樹脂成分(C)として、m-クレゾールとp-クレゾールとをホルムアルデヒド及び酸触媒の存在下で付加縮合して得たノボラック樹脂60部を、酢酸2-メトキシ-1-メチルエチル(溶媒-2)150部に均一に溶解させ、孔径1μmのメンブレンフィルターを通して濾過し、固形分濃度40重量%のポジ型フォトレジスト組成物(実施例52~78)を調製した。比較例についても上記実施例と同様に行い、ポジ型フォトレジスト組成物(比較例28~42)を調製した。
これら組成物を所定の温度、期間で保管し、以下の方法にてポジ型フォトレジスト組成物の評価を行い、配合直後のものと比較を行った。その結果を表5に示す。
<Evaluation of Positive Photoresist Compositions>
(Preparation of evaluation samples)
One part of a photoacid generator, 40 parts of a resin represented by the following chemical formula (Resin-1) as resin component (B), and 60 parts of a novolak resin obtained by addition condensation of m-cresol and p-cresol in the presence of formaldehyde and an acid catalyst as resin component (C) were uniformly dissolved in 150 parts of 2-methoxy-1-methylethyl acetate (solvent-2), and the solution was filtered through a membrane filter with a pore size of 1 μm to prepare positive photoresist compositions with a solids concentration of 40 wt % (Examples 52 to 78). Positive photoresist compositions (Comparative Examples 28 to 42) were also prepared for the comparative examples in the same manner as in the above examples.
These compositions were stored at a predetermined temperature for a predetermined period of time, and the positive photoresist compositions were evaluated by the following method and compared with those immediately after blending. The results are shown in Table 5.
<保管条件>
保管条件:20℃×3ヶ月
<Storage conditions>
Storage conditions: 20°C x 3 months
<感度評価>
シリコンウェハー基板上に、上記ポジ型レジスト組成物をスピンコートした後、乾燥して約20μmの膜厚を有するフォトレジスト層を得た。このレジスト層をホットプレートにより130℃で6分間プレベークした。プレベーク後、TME-150RSC(トプコン社製)を用いてパターン露光(i線)を行い、ホットプレートにより75℃で5分間の露光後加熱(PEB)を行った。その後、2.38重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いた浸漬法により、5分間の現像処理を行い、流水洗浄し、窒素でブローして10μmのラインアンドスペース(L&S)パターンを得た。更に、それ以下ではこのパターンの残渣が認められなくなる最低限の露光量、すなわちレジストパターンを形成するのに必要な最低必須露光量(感度に対応する)を測定した。
<Sensitivity evaluation>
The positive resist composition was spin-coated onto a silicon wafer substrate and then dried to obtain a photoresist layer having a film thickness of approximately 20 μm. This resist layer was pre-baked on a hot plate at 130°C for 6 minutes. After pre-baking, a pattern exposure (i-line) was performed using a TME-150RSC (manufactured by Topcon Corporation), followed by post-exposure baking (PEB) on a hot plate at 75°C for 5 minutes. The resist layer was then developed for 5 minutes by immersion using a 2.38 wt% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide, rinsed with running water, and blown with nitrogen to obtain a 10 μm line and space (L&S) pattern. Furthermore, the minimum exposure dose below which no residue of this pattern was observed, i.e., the minimum required exposure dose (corresponding to sensitivity) required to form a resist pattern, was measured.
<パターン形状評価>
上記操作により、シリコンウェハー基板上に形成した10μmのL&Sパターンの形状断面の下辺の寸法Laと上辺の寸法Lbを、走査型電子顕微鏡を用いて測定し、パターン形状を次の基準で判断した。
○:0.85≦Lb/La≦1
×:Lb/La<0.85
<Pattern shape evaluation>
The dimension La of the lower side and the dimension Lb of the upper side of the cross section of the 10 μm L&S pattern formed on the silicon wafer substrate by the above operation were measured using a scanning electron microscope, and the pattern shape was evaluated according to the following criteria.
○: 0.85≦Lb/La≦1
×: Lb/La<0.85
表5に示すとおり、実施例52~78および比較例28~42より本発明の光酸発生剤を含む化学増幅型ポジ型フォトレジスト組成物は、レジスト感度に優れかつ保存安定性が優れることがわかる。比較例28~33から、非常に高純度な光酸発生剤ではレジスト感度は優れるが、貯蔵安定性に影響することが分かり、実施例のようにアニオンYをわずかに含む光酸発生剤を用いることで、貯蔵安定性を向上させることが分かる。また実施例70~78および比較例34~42を比べると、アニオンYの含有モル比が多すぎるとレジスト感度およびパターン形状に影響するため、含有モル比としては2モル%以下が良好であることがわかる。As shown in Table 5, Examples 52-78 and Comparative Examples 28-42 demonstrate that chemically amplified positive photoresist compositions containing the photoacid generators of the present invention exhibit excellent resist sensitivity and excellent storage stability. Comparative Examples 28-33 demonstrate that although very high-purity photoacid generators provide excellent resist sensitivity, they also affect storage stability. It can be seen that using a photoacid generator containing a small amount of anion Y, as in the examples, improves storage stability. Furthermore, a comparison of Examples 70-78 and Comparative Examples 34-42 demonstrates that a molar ratio of anion Y of 2 mol % or less is preferable, since too high a content affects resist sensitivity and pattern shape.
<ネガ型フォトレジスト組成物の調製及びその評価>
(評価用試料の調製)
光酸発生剤1部、フェノール樹脂である成分(F)として、p-ヒドロキシスチレン/スチレン=80/20(モル比)からなる共重合体(Mw=10,000)を100部、架橋剤である成分(G)として、ヘキサメトキシメチルメラミン(三和ケミカル社製、商品名「ニカラックMW-390」)を20部、架橋微粒子である成分(H)として、ブタジエン/アクリロニトリル/ヒドロキシブチルメタクリレート/メタクリル酸/ジビニルベンゼン=64/20/8/6/2(重量%)からなる共重合体(平均粒径=65nm、Tg=-38℃)を10部、密着助剤である成分(J)として、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(チッソ社製、商品名「S510」)5部を乳酸エチル(溶媒-2)145部に均一に溶解して、本発明のネガ型フォトレジスト組成物(実施例79~105、比較例43~57)を調製した。
これら組成物を所定の温度、期間で保管し、以下の方法にてネガ型フォトレジスト組成物の評価を行い、配合直後のものと比較を行った。その結果を表6に示す。
<Preparation and Evaluation of Negative Photoresist Composition>
(Preparation of evaluation samples)
1 part of a photoacid generator, 100 parts of a copolymer (Mw=10,000) consisting of p-hydroxystyrene/styrene=80/20 (molar ratio) as component (F) which is a phenolic resin, 20 parts of hexamethoxymethylmelamine (manufactured by Sanwa Chemical Co., Ltd., trade name "Nikarak MW-390") as component (G) which is a crosslinking agent, and 1 part of butadiene/acrylonitrile/hydroxybutyl methacrylate/ Negative photoresist compositions of the present invention (Examples 79 to 105, Comparative Examples 43 to 57) were prepared by uniformly dissolving 10 parts of a copolymer (average particle size: 65 nm, Tg: -38°C) consisting of methacrylic acid/divinylbenzene = 64/20/8/6/2 (wt %), and 5 parts of γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane (manufactured by Chisso Corporation, trade name "S510") as an adhesion aid component (J) in 145 parts of ethyl lactate (solvent-2).
These compositions were stored at a predetermined temperature for a predetermined period of time, and the negative photoresist compositions were evaluated by the following method and compared with those immediately after blending. The results are shown in Table 6.
<保管条件>
保管条件:20℃×3ヶ月
<感度評価>
シリコンウェハー基板上に、各組成物をスピンコートした後、ホットプレートを用いて110℃で3分間加熱乾燥して約20μmの膜厚を有する樹脂塗膜を得た。その後、TME-150RSC(トプコン社製)を用いてパターン露光(i線)を行い、ホットプレートにより110℃で3分間の露光後加熱(PEB)を行った。その後、2.38重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いた浸漬法により、2分間の現像処理を行い、流水洗浄し、窒素でブローして10μmのラインアンドスペースパターンを得た。更に、現像前後の残膜の比率を示す残膜率が95%以上のパターンを形成するのに必要な最低必須露光量(感度に対応する)を測定した。
<Storage conditions>
Storage conditions: 20°C x 3 months <Sensitivity evaluation>
Each composition was spin-coated onto a silicon wafer substrate and then heated and dried at 110°C for 3 minutes using a hot plate to obtain a resin coating film having a film thickness of approximately 20 μm. Subsequently, pattern exposure (i-line) was performed using a TME-150RSC (manufactured by Topcon Corporation), followed by post-exposure baking (PEB) for 3 minutes at 110°C using a hot plate. Subsequently, development was performed for 2 minutes by immersion using a 2.38 wt% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide, followed by rinsing with running water and blowing with nitrogen to obtain a 10 μm line-and-space pattern. Furthermore, the minimum required exposure dose (corresponding to sensitivity) required to form a pattern with a residual film ratio of 95% or more, which indicates the ratio of the residual film before and after development, was measured.
<パターン形状評価>
上記操作により、シリコンウェハー基板上に形成した20μmのL&Sパターンの形状断面の下辺の寸法Laと上辺の寸法Lbを、走査型電子顕微鏡を用いて測定し、パターン形状を次の基準で判断した。
○:0.85≦Lb/La≦1
×:Lb/La<0.85
<Pattern shape evaluation>
The dimension La of the lower side and the dimension Lb of the upper side of the cross section of the 20 μm L&S pattern formed on the silicon wafer substrate by the above operation were measured using a scanning electron microscope, and the pattern shape was evaluated according to the following criteria.
○: 0.85≦Lb/La≦1
×: Lb/La<0.85
表6に示すとおり、実施例79~105および比較例43~57より本発明の光酸発生剤を含む化学増幅型ネガ型フォトレジスト組成物は、レジスト感度に優れかつ保存安定性が優れることがわかる。比較例43~48から、非常に高純度な光酸発生剤ではレジスト感度は優れるが、貯蔵安定性に影響することが分かり、実施例のようにアニオンYをわずかに含む光酸発生剤を用いることで、貯蔵安定性を向上させることが分かる。また実施例97~105および比較例49~57を比べると、アニオンYの含有モル比が多すぎるとレジスト感度およびパターン形状に影響するため、含有モル比としては2モル%以下が良好であることがわかる。As shown in Table 6, Examples 79-105 and Comparative Examples 43-57 demonstrate that chemically amplified negative photoresist compositions containing the photoacid generators of the present invention exhibit excellent resist sensitivity and excellent storage stability. Comparative Examples 43-48 demonstrate that although a very high-purity photoacid generator provides excellent resist sensitivity, it also affects storage stability. It can also be seen that using a photoacid generator containing a small amount of anion Y, as in the examples, improves storage stability. Furthermore, a comparison of Examples 97-105 and Comparative Examples 49-57 demonstrates that a molar ratio of anion Y of 2 mol% or less is preferable, since too high a content affects resist sensitivity and pattern shape.
本発明の感活性エネルギー線性酸発生剤を使用した活性エネルギー線硬化性組成物は、塗料、コーティング剤、各種被覆材料(ハードコート、耐汚染被覆材、防曇被覆材、耐触被覆材、光ファイバー等)、粘着テープの背面処理剤、粘着ラベル用剥離シート(剥離紙、剥離プラスチックフィルム、剥離金属箔等)の剥離コーティング材、印刷板、歯科用材料(歯科用配合物、歯科用コンポジット)インキ、インクジェットインキ、レジストフィルム、液状レジスト、ネガ型レジスト(半導体素子等の表面保護膜、層間絶縁膜、平坦化膜等の永久膜材料等)、MEMS用レジスト、ネガ型感光性材料、各種接着剤(各種電子部品用仮固定剤、HDD用接着剤、ピックアップレンズ用接着剤、FPD用機能性フィルム(偏向板、反射防止膜等)用接着剤等)、ホログラフ用樹脂、FPD材料(カラーフィルター、ブラックマトリックス、隔壁材料、ホトスペーサー、リブ、液晶用配向膜、FPD用シール剤等)、光学部材、成形材料(建築材料用、光学部品、レンズ)、注型材料、パテ、ガラス繊維含浸剤、目止め材、シーリング材、封止材、光半導体(LED)封止材、光導波路材料、ナノインプリント材料、光造用、及びマイクロ光造形用材料等に好適に用いられる。 Activin energy ray-curable compositions using the activation energy ray-sensitive acid generator of the present invention are useful in paints, coating agents, various coating materials (hard coats, stain-resistant coatings, anti-fogging coatings, contact-resistant coatings, optical fibers, etc.), backside treatment agents for adhesive tapes, release coating materials for release sheets for adhesive labels (release paper, release plastic film, release metal foil, etc.), printing plates, dental materials (dental compounds, dental composites), inks, inkjet inks, resist films, liquid resists, negative resists (permanent film materials such as surface protective films for semiconductor elements, interlayer insulating films, planarizing films, etc.), resists for MEMS, negative resists, etc. The present invention is suitable for use in mold photosensitive materials, various adhesives (temporary fixing agents for various electronic components, adhesives for HDDs, adhesives for pickup lenses, adhesives for functional films for FPDs (deflectors, anti-reflection films, etc.)), holographic resins, FPD materials (color filters, black matrices, partition materials, photospacers, ribs, alignment films for liquid crystals, sealants for FPDs, etc.), optical members, molding materials (for construction materials, optical components, lenses), casting materials, putty, glass fiber impregnation agents, fillers, sealing materials, encapsulants, optical semiconductor (LED) encapsulants, optical waveguide materials, nanoimprint materials, materials for stereolithography, and materials for micro stereolithography.
Claims (10)
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020151118 | 2020-09-09 | ||
| JP2020151118 | 2020-09-09 | ||
| PCT/JP2021/030762 WO2022054554A1 (en) | 2020-09-09 | 2021-08-23 | Actinic-ray-sensitive acid generator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPWO2022054554A1 JPWO2022054554A1 (en) | 2022-03-17 |
| JP7764385B2 true JP7764385B2 (en) | 2025-11-05 |
Family
ID=80631560
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2022547475A Active JP7764385B2 (en) | 2020-09-09 | 2021-08-23 | Active energy ray-sensitive acid generator |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7764385B2 (en) |
| TW (1) | TW202210457A (en) |
| WO (1) | WO2022054554A1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016153044A1 (en) | 2015-03-26 | 2016-09-29 | 東京応化工業株式会社 | Negative photosensitive composition and pattern formation method |
| JP2019073470A (en) | 2017-10-16 | 2019-05-16 | サンアプロ株式会社 | Photoacid generator, curable composition and resist composition |
-
2021
- 2021-08-23 JP JP2022547475A patent/JP7764385B2/en active Active
- 2021-08-23 WO PCT/JP2021/030762 patent/WO2022054554A1/en not_active Ceased
- 2021-09-02 TW TW110132559A patent/TW202210457A/en unknown
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016153044A1 (en) | 2015-03-26 | 2016-09-29 | 東京応化工業株式会社 | Negative photosensitive composition and pattern formation method |
| JP2019073470A (en) | 2017-10-16 | 2019-05-16 | サンアプロ株式会社 | Photoacid generator, curable composition and resist composition |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW202210457A (en) | 2022-03-16 |
| JPWO2022054554A1 (en) | 2022-03-17 |
| WO2022054554A1 (en) | 2022-03-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7779782B2 (en) | Photoacid generator, curable composition and resist composition | |
| JP7444791B2 (en) | Sulfonium salts, photoacid generators, curable compositions and resist compositions | |
| JP7174044B2 (en) | Sulfonium salt, photoacid generator, curable composition and resist composition | |
| KR102272225B1 (en) | Sulfonium salt, photoacid generator, curable composition and resist composition | |
| KR102916118B1 (en) | Sulfonium salt, photoacid generator, curable composition and resist composition | |
| JP5828679B2 (en) | Fluorinated alkyl phosphate onium salt acid generator | |
| WO2014061062A1 (en) | Sulfonium salt, photoacid generator, curable composition, and resist composition | |
| JP5767040B2 (en) | Sulfonium salt, photoacid generator, curable composition, and resist composition | |
| JP2012022227A (en) | Energy ray-curable composition containing iodonium alkyl fluorophosphate-based photoacid generator | |
| JP2011195499A (en) | Sulfonium salt, photo acid-generating agent and photosensitive resin composition | |
| TWI782107B (en) | Photoacid generator, curable composition, cured body, photoresist composition, and method for producing resist pattern | |
| JP2013227368A (en) | Active energy ray-sensitive acid-generating agent | |
| JP2025163073A (en) | Photoacid generator, curable composition and resist composition | |
| JP6046540B2 (en) | Sulfonium salt, photoacid generator, curable composition, and resist composition | |
| JP5592202B2 (en) | Sulfonium salt, photoacid generator and photosensitive resin composition | |
| JP7783165B2 (en) | Photoacid generator | |
| JP7764385B2 (en) | Active energy ray-sensitive acid generator | |
| JP7715713B2 (en) | Photoacid generator | |
| JP2022089280A (en) | Acid generator, curable composition and resist composition | |
| JP2017222621A (en) | Onium borate salt, acid generator, curable resin composition, and cured product using the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240402 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20250617 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20250728 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20251021 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20251023 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7764385 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |