JP2013227368A - Active energy ray-sensitive acid-generating agent - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、第1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。
本発明は、第2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及び化学増幅型ネガ型フォトレジスト組成物に関する。
The present invention firstly relates to an active energy-sensitive linear acid generator, and more particularly to a sulfonium salt-based active energy linear acid generator.
Secondly, the present invention relates to an active energy ray-curable composition, a chemically amplified positive photoresist composition and a chemically amplified negative photoresist composition containing the acid generator.
従来、光、電子線などの活性エネルギー線照射によってエポキシ化合物などの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(特許文献1〜3)。
また、これらのオニウム塩は、活性エネルギー線照射によって酸を発生するので酸発生剤とも称され、レジストや感光性材料にも使用されている(特許文献4〜6)。
Conventionally, onium salts such as sulfonium salts are known as cationic polymerization initiators for curing cationic polymerizable compounds such as epoxy compounds by irradiation with active energy rays such as light and electron beams (Patent Documents 1 to 3).
These onium salts are also referred to as acid generators because they generate acid upon irradiation with active energy rays, and are also 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方法が用いられる(特許文献1および3)。しかしこのような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、活性エネルギー線硬化性組成物として配合された場合、長期保存安定性に問題がある。さらにディスプレイ、光導波路や光学レンズ等の光学特性が求められる部材では、硬化させた硬化物の透明性や耐熱試験後、耐湿試験後の硬化物の透明性が重要視されるものの、これが満足されるものではなかった。 By the way, as a method for producing an active energy linear acid generator, particularly a sulfonium salt described in these specifications, known methods are used (Patent Documents 1 and 3). However, the sulfonium salt produced by such a method has a problem in reactivity to active energy rays (that is, the amount of acid generated), and when formulated as an active energy ray curable composition, there is a problem in long-term storage stability. is there. Furthermore, for members that require optical properties such as displays, optical waveguides, and optical lenses, transparency of the cured product and transparency of the cured product after the heat resistance test and after the moisture resistance test are regarded as important. It was not something.
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物は耐熱試験後に良好な透明性が維持できる高活性な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。
In the above background, the first object of the present invention is to have a cationic polymerization performance and a crosslinking reaction performance by active energy ray irradiation, and a cured product using the same can maintain high transparency after a heat test. It is to provide an active acid generator.
The second object of the present invention is to provide an active energy ray-curable composition, a chemically amplified positive photoresist composition, and a chemically amplified negative photoresist composition using the acid generator.
本発明者は、上記目的に好適な酸発生剤を見出した。
すなわち本発明は、下記一般式(1)で表されるスルホニウム塩を含有する感活性エネルギー線性酸発生剤(以下、酸発生剤と略す。)である。
The present inventor has found an acid generator suitable for the above purpose.
That is, the present invention is an active energy linear acid generator (hereinafter abbreviated as an acid generator) containing a sulfonium salt represented by the following general formula (1).
[式(1)中、R1〜R6はベンゼン環に結合している有機基であり、R1〜R4の個数は0〜5、R5〜R6の個数は0〜4であり、0の場合は水素原子が結合しており、R1〜R6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〜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、Xは一価のアニオンになりうる原子(団)である。] [In the formula (1), R 1 to R 6 are organic groups bonded to a benzene ring, the number of R 1 to R 4 is 0 to 5, and the number of R 5 to R 6 is 0 to 4. In the case of 0, hydrogen atoms are bonded, and when a plurality of R 1 to R 6 are bonded, they may be the same as or different from each other, and R 1 to R 6 may be directly or —O—, A ring structure may be formed via —S—, —SO—, —SO 2 —, —NH—, —CO—, —COO—, —CONH—, an alkylene group or a phenylene group, and X is monovalent. It is an atom (group) that can be an anion. ]
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エネルギー線硬化性組成物;上記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 includes an energy ray curable composition comprising the acid generator and a cationic polymerizable compound; a cured product obtained by curing the energy ray curable composition A chemically amplified positive photoresist composition comprising the acid generator and a component (B) which is a resin whose solubility in alkali is increased by the action of an acid; and the acid generator; A chemically amplified negative photoresist composition comprising a component (F), which is an alkali-soluble resin having a phenolic hydroxyl group, and a crosslinking agent component (G); A cured product obtained by curing a resist 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に対し活性エネルギー線照射によって硬化させた硬化物は耐熱試験後に良好な透明性が維持できる。 The acid generator of the present invention has high activity with respect to active energy rays, and has cationic polymerization performance and crosslinking reaction performance. Further, a composition using the acid generator is cured by irradiation with active energy rays. The cured product can maintain good transparency after the heat test.
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
式(1)中のR1〜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。R1〜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。 R 1 to R 6 in the formula (1) represent an organic group bonded to the benzene ring, and may be the same or different. R 1 to R 6 include 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 2 to 30 carbon atoms. Which represent alkyl, hydroxy, alkoxy, alkylcarbonyl, arylcarbonyl, alkoxycarbonyl, aryloxycarbonyl, arylthiocarbonyl, acyloxy, arylthio, alkylthio, aryl, heterocycle, aryloxy, alkylsulfinyl, arylsulfinyl , Alkylsulfonyl, arylsulfonyl, alkyleneoxy, amino, cyano, nitro groups and halogen may be substituted with at least one selected from the group consisting of 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、アントラキノリル、フルオレニル、ナフトキノン、アントラキノンなどの縮合多環式アリール基が挙げられる。 In the above, the aryl group having 6 to 30 carbon atoms includes monocyclic aryl groups such as phenyl group and biphenylyl group, and naphthyl, anthracenyl, phenanthrenyl, pyrenyl, chrycenyl, naphthacenyl, benzanthracenyl, anthraquinolyl, fluorenyl, naphthoquinone, anthraquinone And a condensed polycyclic aryl group such as
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。 Examples of the heterocyclic group having 4 to 30 carbon atoms include cyclic groups containing 1 to 3 hetero atoms such as oxygen, nitrogen and sulfur, which may be the same or different. Are monocyclic heterocyclic groups such as thienyl, furanyl, pyranyl, pyrrolyl, oxazolyl, thiazolyl, pyridyl, pyrimidyl, pyrazinyl and indolyl, benzofuranyl, isobenzofuranyl, benzothienyl, isobenzothienyl, quinolyl, isoquinolyl, quinoxalinyl, quinazolinyl A condensed polycyclic heterocyclic group such as carbazolyl, acridinyl, phenothiazinyl, phenazinyl, xanthenyl, thianthenyl, phenoxazinyl, phenoxathinyl, chromanyl, isochromanyl, dibenzothienyl, xanthonyl, thioxanthonyl, dibenzofuranyl It is below.
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, okdadecyl, isopropyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, isopentyl, neopentyl, tert-pentyl, isohexyl, etc. And a cycloalkyl group such as cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, and cyclohexyl. Examples of the alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms include linear, branched, etc. such as vinyl, allyl, 1-propenyl, isopropenyl, 1-butenyl, 2-butenyl, 3-butenyl, and 1-methyl-1-propenyl. Can be mentioned. Further, examples of the alkynyl group having 2 to 30 carbon atoms include ethynyl, 1-propynyl, 2-propynyl, 1-butynyl, 2-butynyl, 3-butynyl, 1-methyl-1-propynyl and 1-methyl-2-propynyl. And straight chain or branched ones.
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 aryl group having 6 to 30 carbon atoms, the heterocyclic group having 4 to 30 carbon atoms, the alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, the alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms, or the alkynyl group having 2 to 30 carbon atoms is at least 1 It may have a kind of substituent, and examples of the substituent include a linear alkyl group having 1 to 18 carbon atoms such as methyl, ethyl, propyl, butyl, okdadecyl; isopropyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl A branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms; a cycloalkyl group having 3 to 18 carbon atoms such as cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl and cyclohexyl; a hydroxy group; methoxy, ethoxy, propoxy, isopropoxy, butoxy, isobutoxy, sec-butoxy, straight-chain or branched alkoxy groups having 1 to 18 carbon atoms such as tert-butoxy and dodecyloxy; C2-C18 linear or branched alkylcarbonyl groups such as pionyl, butanoyl, 2-methylpropionyl, heptanoyl, 2-methylbutanoyl, 3-methylbutanoyl, octanoyl; benzoyl, naphthoyl, etc. Arylcarbonyl group; methoxycarbonyl, ethoxycarbonyl, propoxycarbonyl, isopropoxycarbonyl, butoxycarbonyl, isobutoxycarbonyl, sec-butoxycarbonyl, tert-butoxycarbonyl, etc., a straight or branched alkoxycarbonyl group having 2 to 19 carbon atoms; phenoxy Aryloxycarbonyl groups having 7 to 11 carbon atoms such as carbonyl and naphthoxycarbonyl; arylthiocarbonyl groups having 7 to 11 carbon atoms such as phenylthiocarbonyl and naphthoxythiocarbonyl; A linear or branched acyloxy group having 2 to 19 carbon atoms such as xyl, ethylcarbonyloxy, propylcarbonyloxy, isobutylcarbonyloxy, sec-butylcarbonyloxy, tert-butylcarbonyloxy, octadecylcarbonyloxy; 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-methyl Thiophenylthio, 4- (methylthiobenzoyl) phenylthio, 4- (p-tert-butylbenzoyl) phenylthio, etc. arylthio groups having 6 to 20 carbon atoms; methylthio, ethylthio, propylthio, tert-butylthio, neopentylthio, dodecylthio, etc. Straight chain or branched alkylthio group having 1 to 18 carbon atoms; aryl group having 6 to 10 carbon atoms such as phenyl, tolyl, dimethylphenyl, naphthyl, and the like; A heterocyclic group having 4 to 20 carbon atoms such as nyl; an aryloxy group having 6 to 10 carbon atoms such as phenoxy and naphthyloxy; methylsulfinyl, ethylsulfinyl, propylsulfinyl, tert-pentylsulfinyl, octylsulfur A linear or branched alkylsulfinyl group having 1 to 18 carbon atoms such as nyl; an arylsulfinyl group having 6 to 10 carbon atoms such as phenylsulfinyl, tolylsulfinyl, naphthylsulfinyl; methylsulfonyl, ethylsulfonyl, propylsulfonyl, isopropylsulfonyl, butylsulfonyl A linear or branched alkylsulfonyl group having 1 to 18 carbon atoms such as octylsulfonyl; an arylsulfonyl group having 6 to 10 carbon atoms such as phenylsulfonyl, tolylsulfonyl (tosyl group) and naphthylsulfonyl; an alkyleneoxy group; a cyano group; Nitro group; halogen such as fluorine, chlorine, bromine and iodine.
R1〜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 1 to R 6 are each directly or via —O—, —S—, —SO—, —SO 2 —, —NH—, —CO—, —COO—, —CONH—, an alkylene group or a phenylene group. A ring structure may be formed.
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。 Among these organic groups, preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 14 carbon atoms, a hydroxy group, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, an alkylthio group having 1 to 6 carbon atoms, and 6 carbon atoms. -14 arylthio group, aryloxy group having 6 to 10 carbon atoms, chlorine atom and fluorine atom, more preferably alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, aryl group having 6 to 14 carbon atoms, and 1 to 6 carbon atoms. Of the alkoxy group.
式(1)中の置換基であるR1〜R4の個数は0〜5、R5〜R6の個数は0〜4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、R5〜R6の個数は0〜2であることが好ましく、R1〜R6の個数は0または1であることがより好ましい。、R1〜R6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。また、式(1)において置換するスルホニオ基(S+)は硫黄原子に対しo−位、m−位、p−位いずれの置換位置でもよいが、p−位に置換することが、光感応性の観点で好ましく、2個あるスルホニオ基(S+)がともにp−位に置換することがさらに好ましい。
即ち、下記一般式(1’)で表されるスルホニウム塩がさらに好ましい。
The number of substituents R 1 to R 4 in the formula (1) is 0 to 5, and the number of R 5 to R 6 is 0 to 4. In the case of 0, a hydrogen atom is bonded. The number of R 1 to R 4 is preferably 0 to 3, the number of R 5 to R 6 is preferably 0 to 2, and the number of R 1 to R 6 is more preferably 0 or 1. When the number of R 1 to R 6 is within these preferable ranges, the photosensitivity and solubility of the sulfonium salt are improved. In addition, the sulfonio group (S + ) to be substituted in formula (1) may be substituted at any of the o-position, m-position and p-position with respect to the sulfur atom. From the viewpoint of safety, it is more preferable that two sulfonio groups (S + ) are both substituted at the p-position.
That is, a sulfonium salt represented by the following general formula (1 ′) is more preferable.
[式(1’)中、R1〜R6はベンゼン環に結合している有機基であり、R1〜R4の個数は0〜5、R5〜R6の個数は0〜4であり、0の場合は水素原子が結合しており、R1〜R6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〜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、Xは一価のアニオンになりうる原子(団)である。] [In Formula (1 ′), R 1 to R 6 are organic groups bonded to the benzene ring, R 1 to R 4 are 0 to 5, and R 5 to R 6 are 0 to 4. In the case of 0, a hydrogen atom is bonded, and when a plurality of R 1 to R 6 are bonded, they may be the same or different, and R 1 to R 6 may be directly or —O— , —S—, —SO—, —SO 2 —, —NH—, —CO—, —COO—, —CONH—, an alkylene group or a phenylene group may form a ring structure. An atom (group) that can be a valent anion. ]
式(1’)で表されるスルホニウム塩のうち、好ましい具体例を下記に示す。 Of the sulfonium salts represented by the formula (1 '), preferred specific examples are shown below.
式(1)又は(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、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、MYa −、(Rf)bPF6−b −、R8 cBY4−c −、R8 cGaY4−c −、R9SO3 −、(R9SO2)3C−又は(R9SO2)2N−で表されるアニオンが好ましい。 In the formula (1) or (1 ′), X − irradiates an active energy ray (visible light, ultraviolet ray, electron beam, X-ray, etc.) to an atom (group) that can be a monovalent anion, that is, a sulfonium salt. It is an anion corresponding to the acid (HX) generated by this. X − is not limited except that it is a monovalent polyatomic anion, but MY a − , (Rf) b PF 6-b − , R 8 c BY 4-c − , R 8 c GaY 4 -c -, R 9 SO 3 - , (R 9 SO 2) 3 C - or (R 9 SO 2) 2 N - anion represented by are preferred.
Mは、リン原子、ホウ素原子又はアンチモン原子を表す。
Y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.
Y represents a halogen atom (a fluorine atom is preferred).
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 hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms. Examples of the alkyl group to be converted into Rf by fluorine substitution include linear alkyl groups (such as methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl and octyl), branched chain alkyl groups (such as isopropyl, isobutyl, sec-butyl and tert-butyl) and And cycloalkyl groups (cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, etc.) and the like. The ratio of hydrogen atoms of these alkyl groups substituted by fluorine atoms in Rf is preferably 80 mol% or more, more preferably 90, based on the number of moles of hydrogen atoms that the original alkyl group had. % Or more, particularly preferably 100%. When the substitution ratio by fluorine atoms is within these preferable ranges, the photosensitivity of the sulfonium salt is further improved. As particularly preferred Rf, CF 3- , CF 3 CF 2- , (CF 3 ) 2 CF-, CF 3 CF 2 CF 2- , CF 3 CF 2 CF 2 CF 2- , (CF 3 ) 2 CFCF 2- , CF 3 CF 2 (CF 3 ) CF— and (CF 3 ) 3 C—. The b Rf's are independent of each other, and therefore may be the same as or different from each other.
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。 R 8 represents a phenyl group in which a part of hydrogen atoms is substituted with at least one element or electron withdrawing group. Examples of such one element include a halogen atom, and include 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 preferable. c number of R 8 is independently from each other, therefore, it may be the same or different from each other.
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のアルキル基、炭素数1〜20のパーフルオロアルキル基又は炭素数6〜20のアリール基を表し、アルキル基及び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く、アリール基は無置換であっても、置換基を有していてもよい。 R 9 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a perfluoroalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and the alkyl group and the perfluoroalkyl group are linear or branched. Alternatively, it may be cyclic, and the aryl group may be unsubstituted or may have a substituent.
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 of 4 to 6.
b is preferably an integer of 1 to 5, more preferably 2 to 4, and particularly preferably 2 or 3.
c is preferably an integer of 1 to 4, more preferably 4.
MYa −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 MY 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 − Anions and the like. Among these, (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 Anions represented by PF 4 − , ((CF 3 ) 2 CFCF 2 ) 3 PF 3 — and ((CF 3 ) 2 CFCF 2 ) 2 PF 4 — are preferred.
R8 cBY4−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。 The anion represented by, (C 6 F 5) 4 B - - R 8 c BY 4-c, ((CF 3) 2 C 6 H 3) 4 B -, (CF 3 C 6 H 4) 4 Anions represented by B − , (C 6 F 5 ) 2 BF 2 − , C 6 F 5 BF 3 − and (C 6 H 3 F 2 ) 4 B − are included. Of these, (C 6 F 5) 4 B - , and ((CF 3) 2 C 6 H 3) 4 B - anion represented by are preferred.
R8 cGaY4−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。 The anion represented by, (C 6 F 5) 4 Ga - - R 8 c GaY 4-c, ((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 - anion represented by like. Among these, anions represented by (C 6 F 5 ) 4 Ga − and ((CF 3 ) 2 C 6 H 3 ) 4 Ga − are preferable.
R9SO3 −で表されるアニオンとしては、トリフルオロメタンスルホン酸アニオン、ペンタフルオロエタンスルホン酸アニオン、ヘプタフルオロプロパンスルホン酸アニオン、ノナフルオロブタンスルホン酸アニオン、ペンタフルオロフェニルスルホン酸アニオン、p−トルエンスルホン酸アニオン、ベンゼンスルホン酸アニオン、カンファースルホン酸アニオン、メタンスルホン酸アニオン、エタンスルホン酸アニオン、プロパンスルホン酸アニオン及びブタンスルホン酸アニオン等が挙げられる。これらのうち、トリフルオロメタンスルホン酸アニオン、ノナフルオロブタンスルホン酸アニオン、メタンスルホン酸アニオン、ブタンスルホン酸アニオン、カンファースルホン酸アニオン、ベンゼンスルホン酸アニオン及びp−トルエンスルホン酸アニオンが好ましい。 Examples of the anion represented by R 9 SO 3 — include trifluoromethanesulfonic acid anion, pentafluoroethanesulfonic acid anion, heptafluoropropanesulfonic acid anion, nonafluorobutanesulfonic acid anion, pentafluorophenylsulfonic acid anion, p-toluene. Examples include a sulfonate anion, a benzenesulfonate anion, a camphorsulfonate anion, a methanesulfonate anion, an ethanesulfonate anion, a propanesulfonate anion, and a butanesulfonate anion. Of these, trifluoromethanesulfonate anion, nonafluorobutanesulfonate anion, methanesulfonate anion, butanesulfonate anion, camphorsulfonate anion, benzenesulfonate anion and p-toluenesulfonate anion are preferred.
(R9SO2)3C−で表されるアニオンとしては、(CF3SO2)3C−、(C2F5SO2)3C−、(C3F7SO2)3C−及び(C4F9SO2)3C−で表されるアニオン等が挙げられる。 Examples of the anion represented by (R 9 SO 2 ) 3 C − include (CF 3 SO 2 ) 3 C − , (C 2 F 5 SO 2 ) 3 C − , and (C 3 F 7 SO 2 ) 3 C −. and (C 4 F 9 SO 2) 3 C - anion such as represented and the like.
(R9SO2)2N−で表されるアニオンとしては、(CF3SO2)2N−、(C2F5SO2)2N−、(C3F7SO2)2N−及び(C4F9SO2)2N−で表されるアニオン等が挙げられる。 The anion represented by, (CF 3 SO 2) 2 N - - (R 9 SO 2) 2 N, (C 2 F 5 SO 2) 2 N -, (C 3 F 7 SO 2) 2 N - and (C 4 F 9 SO 2) 2 N - anion, and the like represented.
一価の多原子アニオンとしては、MYa −、(Rf)bPF6−b −、R8 cBY4−c −、R8 cGaY4−c −、R9SO3 −、(R9SO2)3C−又は(R9SO2)2N−で表されるアニオン以外に、過ハロゲン酸イオン(ClO4 −、BrO4 −等)、ハロゲン化スルホン酸イオン(FSO3 −、ClSO3 −等)、硫酸イオン(CH3SO4 −、CF3SO4 −、HSO4 −等)、炭酸イオン(HCO3 −、CH3CO3 −等)、アルミン酸イオン(AlCl4 −、AlF4 −等)、ヘキサフルオロビスマス酸イオン(BiF6 −)、カルボン酸イオン(CH3COO−、CF3COO−、C6H5COO−、CH3C6H4COO−、C6F5COO−、CF3C6H4COO−等)、アリールホウ酸イオン(B(C6H5)4 −、CH3CH2CH2CH2B(C6H5)3 −等)、チオシアン酸イオン(SCN−)及び硝酸イオン(NO3 −)等が使用できる。 As monovalent polyatomic anions, MY a − , (Rf) b PF 6-b − , R 8 c BY 4-c − , R 8 c GaY 4-c − , R 9 SO 3 − , (R 9 SO 2) 3 C - or (R 9 SO 2) 2 N - besides the anion represented by the perhalogenated acid ion (ClO 4 -, BrO 4 -, etc.), halogenated sulfonic acid ion (FSO 3 -, ClSO 3 - and the like), sulfate ion (CH 3 SO 4 -, CF 3 SO 4 -, HSO 4 - , etc.), carbonate ions (HCO 3 -, CH 3 CO 3 -, etc.), aluminate ions (AlCl 4 -, AlF 4 -, etc.), hexafluoro bismuthate ions (BiF 6 -), carboxylate ion (CH 3 COO -, CF 3 COO -, C 6 H 5 COO -, CH 3 C 6 H 4 COO -, C 6 F 5 CO -, CF 3 C 6 H 4 COO - , etc.), an aryl boronic acid ions (B (C 6 H 5) 4 -, CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 B (C 6 H 5) 3 - , etc.), thiocyanate ion (SCN − ), nitrate ion (NO 3 − ) and the like can be used.
これらのX−のうち、MYa −、(Rf)bPF6−b −、R8 cBY4−c −、R8 cGaY4−c −、R9SO3 −、(R9SO2)3C−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−、トリフルオロメタンスルホン酸アニオン、ノナフルオロブタンスルホン酸アニオン、メタンスルホン酸アニオン、ブタンスルホン酸アニオン、カンファースルホン酸アニオン、ベンゼンスルホン酸アニオン、p−トルエンスルホン酸アニオン、(CF3SO2)3C−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 −、ノナフルオロブタンスルホン酸アニオン、(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。 These X - of, MY a -, (Rf) b PF 6-b -, R 8 c BY 4-c -, R 8 c GaY 4-c -, R 9 SO 3 -, (R 9 SO 2 ) 3 C - or (R 9 SO 2) 2 N - anion is preferably represented by, 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 − , trifluoromethanesulfonate anion, nonafluorobutanesulfonate anion, methanesulfonate anion, butanesulfonate anion, camphorsulfonate anion, benzenesulfonate anion , P-toluenesulfonic acid anion, (CF 3 SO 2 ) 3 C — and (CF 3 SO 2 ) 2 N — are more preferable in terms of improving the resolution and pattern shape of the resist, and (CF 3 CF 2 ) 3 PF 3 -, ((CF 3) 2 CF) 3 PF 3 -, (CF 3 CF 2 CF 2) 3 PF 3 -, nonafluorobutanesulfonic acid anion, (C 6 F 5) 4 B - , and ((CF 3 ) 2 C 6 H 3 ) 4 B − and (CF 3 SO 2 ) 3 C — are particularly preferred because they are more compatible with the resist composition.
式(1’)で表されるスルホニウム塩のうち、好ましい具体例としては、チオジ−p−フェニレンビス(4−アニシルフェニルスルホニウム)ビス(ヘキサフルオロホスファート)、チオジ−p−フェニレンビス(ジフェニルスルホニウム)ビス(ヘキサフルオロアンチモナート)、チオジ−p−フェニレンビス(ジフェニルスルホニウム)ビス[トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスファート]、チオジ−p−フェニレンビス(ジフェニルスルホニウム)ビス[トリス(ヘプタフルオロプロピル)トリフルオロホスファート]、チオジ−p−フェニレンビス(ジフェニルスルホニウム)ビス[テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート]、チオジ−p−フェニレンビス(ジフェニルスルホニウム)ビス(ノナフルオロブタンスルホナート)、チオジ−p−フェニレンビス(ジフェニルスルホニウム)ビス(ヘキサフルオロプロパン−1,3−ジスルホンイミド)、チオジ−p−フェニレンビス(ジ−p−クロロフェニルスルホニウム)ビス(ヘキサフルオロホスファート)、チオジ−p−フェニレンビス(ジ−p−クロロフェニルスルホニウム)ビス(ヘキサフルオロアンチモナート)、チオジ−p−フェニレンビス(ジ−p−クロロフェニルスルホニウム)ビス[トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスファート]、チオジ−p−フェニレンビス(ジ−p−クロロフェニルスルホニウム)ビス[トリス(ヘプタフルオロプロピル)トリフルオロホスファート]、チオジ−p−フェニレンビス(ジ−p−クロロフェニルスルホニウム)ビス[テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート]、チオジ−p−フェニレンビス(ジ−p−クロロフェニルスルホニウム)ビス(ノナフルオロブタンスルホナート)、チオジ−p−フェニレンビス(ジ−p−クロロフェニルスルホニウム)ビス(ヘキサフルオロプロパン−1,3−ジスルホンイミド)、チオジ−p−フェニレンビス(ジ−tert−ブチルフェニルフェニルスルホニウム)ビス(ヘキサフルオロホスファート)、チオジ−p−フェニレンビス(ジ−tert−ブチルフェニルフェニルスルホニウム)ビス(ヘキサフルオロアンチモナート)、チオジ−p−フェニレンビス(ジ−tert−ブチルフェニルフェニルスルホニウム)ビス[トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスファート]、チオジ−p−フェニレンビス(ジ−tert−ブチルフェニルフェニルスルホニウム)ビス[トリス(ヘプタフルオロプロピル)トリフルオロホスファート]、チオジ−p−フェニレンビス(ジ−tert−ブチルフェニルフェニルスルホニウム)ビス[テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート]、チオジ−p−フェニレンビス(ジ−tert−ブチルフェニルフェニルスルホニウム)ビス(ノナフルオロブタンスルホナート)、チオジ−p−フェニレンビス(ジ−tert−ブチルフェニルフェニルスルホニウム)ビス(ヘキサフルオロプロパン−1,3−ジスルホンイミド)、チオジ−p−フェニレンビス(4−ビフェニリルフェニルスルホニウム)ビス(ヘキサフルオロホスファート)、チオジ−p−フェニレンビス(4−ビフェニリルフェニルスルホニウム)ビス(ヘキサフルオロアンチモナート)、チオジ−p−フェニレンビス(4−ビフェニリルフェニルスルホニウム)ビス[トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスファート]、チオジ−p−フェニレンビス(4−ビフェニリルフェニルスルホニウム)ビス[トリス(ヘプタフルオロプロピル)トリフルオロホスファート]、チオジ−p−フェニレンビス(4−ビフェニリルフェニルスルホニウム)ビス[テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート]、チオジ−p−フェニレンビス(4−ビフェニリルフェニルスルホニウム)ビス(ノナフルオロブタンスルホナート)、チオジ−p−フェニレンビス(4−ビフェニリルフェニルスルホニウム)ビス(ヘキサフルオロプロパン−1,3−ジスルホンイミド)、チオジ−p−フェニレンビス(4−アニシルフェニルスルホニウム)ビス(ヘキサフルオロホスファート)、チオジ−p−フェニレンビス(4−アニシルフェニルスルホニウム)ビス(ヘキサフルオロアンチモナート)、チオジ−p−フェニレンビス(4−アニシルフェニルスルホニウム)ビス[トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスファート]、チオジ−p−フェニレンビス(4−アニシルフェニルスルホニウム)ビス[トリス(ヘプタフルオロプロピル)トリフルオロホスファート]、チオジ−p−フェニレンビス(4−アニシルフェニルスルホニウム)ビス[テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート]、チオジ−p−フェニレンビス(4−アニシルフェニルスルホニウム)ビス(ノナフルオロブタンスルホナート)、チオジ−p−フェニレンビス(4−アニシルフェニルスルホニウム)ビス(ヘキサフルオロプロパン−1,3−ジスルホンイミド)等が挙げられる。 Of the sulfonium salts represented by the formula (1 ′), preferred specific examples include thiodi-p-phenylenebis (4-anisylphenylsulfonium) bis (hexafluorophosphate), thiodi-p-phenylenebis (diphenyl). Sulfonium) bis (hexafluoroantimonate), thiodi-p-phenylenebis (diphenylsulfonium) bis [tris (pentafluoroethyl) trifluorophosphate], thiodi-p-phenylenebis (diphenylsulfonium) bis [tris (heptafluoro) Propyl) trifluorophosphate], thiodi-p-phenylenebis (diphenylsulfonium) bis [tetrakis (pentafluorophenyl) borate], thiodi-p-phenylenebis (diphenylsulfonium) bis (nonafluorobut Sulfonate), thiodi-p-phenylenebis (diphenylsulfonium) bis (hexafluoropropane-1,3-disulfonimide), thiodi-p-phenylenebis (di-p-chlorophenylsulfonium) bis (hexafluorophosphate), thiodi -P-phenylenebis (di-p-chlorophenylsulfonium) bis (hexafluoroantimonate), thiodi-p-phenylenebis (di-p-chlorophenylsulfonium) bis [tris (pentafluoroethyl) trifluorophosphate], thiodi -P-phenylenebis (di-p-chlorophenylsulfonium) bis [tris (heptafluoropropyl) trifluorophosphate], thiodi-p-phenylenebis (di-p-chlorophenylsulfonium) bis [tetra (Pentafluorophenyl) borate], thiodi-p-phenylenebis (di-p-chlorophenylsulfonium) bis (nonafluorobutanesulfonate), thiodi-p-phenylenebis (di-p-chlorophenylsulfonium) bis (hexafluoro Propane-1,3-disulfonimide), thiodi-p-phenylenebis (di-tert-butylphenylphenylsulfonium) bis (hexafluorophosphate), thiodi-p-phenylenebis (di-tert-butylphenylphenylsulfonium) Bis (hexafluoroantimonate), thiodi-p-phenylenebis (di-tert-butylphenylphenylsulfonium) bis [tris (pentafluoroethyl) trifluorophosphate], thiodi-p-phenylenebis ( Di-tert-butylphenylphenylsulfonium) bis [tris (heptafluoropropyl) trifluorophosphate], thiodi-p-phenylenebis (di-tert-butylphenylphenylsulfonium) bis [tetrakis (pentafluorophenyl) borate], Thiodi-p-phenylenebis (di-tert-butylphenylphenylsulfonium) bis (nonafluorobutanesulfonate), thiodi-p-phenylenebis (di-tert-butylphenylphenylsulfonium) bis (hexafluoropropane-1,3) -Disulfonimide), thiodi-p-phenylenebis (4-biphenylylphenylsulfonium) bis (hexafluorophosphate), thiodi-p-phenylenebis (4-biphenylylphenylsulfoniu) ) Bis (hexafluoroantimonate), thiodi-p-phenylenebis (4-biphenylylphenylsulfonium) bis [tris (pentafluoroethyl) trifluorophosphate], thiodi-p-phenylenebis (4-biphenylylphenylsulfonium) ) Bis [tris (heptafluoropropyl) trifluorophosphate], thiodi-p-phenylenebis (4-biphenylylphenylsulfonium) bis [tetrakis (pentafluorophenyl) borate], thiodi-p-phenylenebis (4-biphenyl) Rylphenylsulfonium) bis (nonafluorobutanesulfonate), thiodi-p-phenylenebis (4-biphenylylsulfonium) bis (hexafluoropropane-1,3-disulfonimide), thiodi-p- Enylene bis (4-anisylphenylsulfonium) bis (hexafluorophosphate), thiodi-p-phenylenebis (4-anisylphenylsulfonium) bis (hexafluoroantimonate), thiodi-p-phenylenebis (4-anisyl) Phenylsulfonium) bis [tris (pentafluoroethyl) trifluorophosphate], thiodi-p-phenylenebis (4-anisylphenylsulfonium) bis [tris (heptafluoropropyl) trifluorophosphate], thiodi-p-phenylene Bis (4-anisylphenylsulfonium) bis [tetrakis (pentafluorophenyl) borate], thiodi-p-phenylenebis (4-anisylphenylsulfonium) bis (nonafluorobutanesulfonate), thiodi-p -Phenylenebis (4-anisylphenylsulfonium) bis (hexafluoropropane-1,3-disulfonimide) and the like.
式(1)又は(1’)で表されるスルホニウム塩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。 The sulfonium salt represented by the formula (1) or (1 ′) can be produced by a known production method. For example, there are a method of reacting diaryl sulfide with chlorine, a method of reacting diaryl sulfide with chlorine and an aromatic hydrocarbon such as benzene, and a method of reacting diaryl sulfide and 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、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。 The dehydrating agent is not particularly limited as long as it is used as a dehydrating agent in an organic chemical reaction, and examples thereof include concentrated sulfuric acid, phosphoric anhydride, methanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, and anhydrides thereof. Two or more of these may be mixed and used. Moreover, you may use a solvent suitably.
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 is sulfoxide: sulfide = 10: 1 to 1: 1, more preferably 7: 1 to 2: 1, 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 reacting under these conditions, the sulfonium salt of the present invention can be produced with high purity.
反応後、式(1)又は(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, the sulfonium salt can be efficiently produced by exchanging the anion with the acid (HX) having the anion represented by X and the salt (AXn) in the formula (1) or (1 ′). Here, A is a counter cation of the anion X − , and n represents the number of the anion X with respect 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 because of the availability of raw materials and the ease of purification of the sulfonium salts to be produced.
本発明の酸発生剤は、さらに一般式(2)で表されるスルホニウム塩を含有し、その含有量が(1)と(2)の合計モル数に対しモル分率が1モル%未満であることが好ましい。一般式(2)で表されるスルホニウム塩を一定量含有することで溶解性および配合安定性が向上する。ここで配合安定性とは酸発生剤を溶剤および樹脂等と混合して使用する際に析出などの問題が起こらないことをいう。 The acid generator of the present invention further contains a sulfonium salt represented by the general formula (2), and the content thereof is less than 1 mol% with respect to the total number of moles of (1) and (2). Preferably there is. By containing a certain amount of the sulfonium salt represented by the general formula (2), solubility and blending stability are improved. Here, the compounding stability means that problems such as precipitation do not occur when the acid generator is mixed with a solvent and a resin.
[式(2)中、R1〜R4はベンゼン環に結合している有機基であり、R1〜R2およびのR4の個数は0〜5、R3の個数は0〜4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は一価のアニオンになりうる原子(団)である。] Wherein (2), R 1 ~R 4 is an organic group bonded to the benzene ring, the number of R 1 to R 2 and the R 4 is 0-5, the number of R 3 is 0-4 In the case of 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 from each other, and R 1 to R 4 may be directly or —O— , —S—, —SO—, —SO 2 —, —NH—, —CO—, —COO—, —CONH—, an alkylene group or a phenylene group may form a ring structure. An atom (group) that can be a valent anion. ]
式(2)中の有機基、Xは式(1)と同じである。 The organic group X in the formula (2) is the same as that in the formula (1).
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. In addition, in the following, the acid generator of this invention consists of a sulfonium salt represented by Formula (1) and (2), and the meaning which does not contain another acid generator.
他の酸発生剤を含有する場合、他の酸発生剤の含有量(モル%)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が好ましく、さらに好ましくは0.5〜50である。 When the other acid generator is contained, the content (mol%) of the other acid generator is 0 with respect to the total number of moles of the sulfonium salt represented by the formulas (1) and (2) of the present invention. 0.1 to 100 is preferable, and 0.5 to 50 is more preferable.
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 compounds such as onium salts (sulfonium, iodonium, selenium, ammonium, phosphonium, etc.) and salts of transition metal complex ions with 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。 The acid generator of the present invention may be dissolved in advance in a solvent that does not inhibit polymerization, crosslinking, deprotection reaction or the like in order to facilitate dissolution in a cationically polymerizable compound or a chemically amplified resist composition.
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; ethylene glycol, ethylene glycol Polyhydric alcohols such as monoacetate, diethylene glycol, diethylene glycol monoacetate, propylene glycol, propylene glycol monoacetate, dipropylene glycol and dipropylene glycol monoacetate monomethyl ether, monoethyl ether, monopropyl ether, monobutyl ether or monophenyl ether And derivatives thereof; cyclic ethers such as dioxane 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, 2- Such as methyl hydroxypropionate, ethyl 2-hydroxypropionate, ethyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, methyl 2-hydroxy-3-methylbutanoate, 3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, etc. Esters: 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 use ratio of the solvent is preferably 15 to 1000 parts by weight, more preferably 30 to 500 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the acid generator of the present invention. The solvent to be used may be used independently or may use 2 or more types together.
本発明の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。
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 energy beam curable composition of the present invention comprises the acid generator and a cationically polymerizable compound.
The alkali metal content in the energy ray curable composition is preferably 1.5 ppm or less from the viewpoint of coloring of the cured product.
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 the cationic polymerizable compound that is a constituent of the energy ray-curable composition include cyclic ethers (epoxides and oxetanes), ethylenically unsaturated compounds (vinyl ether and styrene, etc.), bicycloorthoesters, spiroorthocarbonates, and spiroorthoesters. {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-A-2008-20839, JP-A-2008-20841, JP2008-26 60, JP2008-26644, JP2007-277327, Photopolymer social gathering “Photopolymer Handbook” (1989, Industrial Research Committee), General Technology Center “UV / EB Curing Technology” (1982, General Technology) Center), Radtech Study Group “UV / EB Curing Materials” (1992, CMC), Technical Information Association “UV Curing Failure / Inhibition Causes and Countermeasures” (2003, Technical Information Association), Coloring Materials 68, (5), 286-293 (1995), fine chemical, 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 the epoxide, known ones can be used, and aromatic epoxides, alicyclic epoxides and aliphatic epoxides are included.
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。 Examples of the aromatic epoxide include glycidyl ethers of monovalent or polyvalent phenols (phenol, bisphenol A, phenol novolac and compounds obtained by adducting these alkylene oxides) having at least one aromatic ring.
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。 As the alicyclic epoxide, a compound obtained by epoxidizing a compound having at least one cyclohexene or cyclopentene ring with an oxidizing agent (3,4-epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexanecarboxylate, etc.) Is mentioned.
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。 Aliphatic epoxides include aliphatic polyhydric alcohols or polyglycidyl ethers of this alkylene oxide adduct (1,4-butanediol diglycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, etc.), aliphatic polybasic acids. Examples thereof include polyglycidyl esters (such as diglycidyl tetrahydrophthalate) and epoxidized products of long chain unsaturated compounds (such as epoxidized soybean oil and epoxidized polybutadiene).
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 oxetane, known ones can be used. For example, 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, phenol novolac oxetane, etc. Is mentioned.
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 cationic polymerizable monomers and the like can be used, and include aliphatic monovinyl ether, aromatic monovinyl ether, polyfunctional vinyl ether, styrene, and cationic polymerizable nitrogen-containing monomer.
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。 Examples of the aliphatic monovinyl ether 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 the aromatic monovinyl ether 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 the polyfunctional vinyl ether 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 the cationic polymerizable nitrogen-containing monomer 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。 Bicycloorthoesters 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 and the like.
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 the spiro ortho carbonate include 1,5,7,11-tetraoxaspiro [5.5] undecane and 3,9-dibenzyl-1,5,7,11-tetraoxaspiro [5.5] undecane. It is done.
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。 Spiro orthoesters include 1,4,6-trioxaspiro [4.4] nonane, 2-methyl-1,4,6-trioxaspiro [4.4] nonane and 1,4,6-trioxas. Examples include pyro [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, polyorganosiloxane having at least one cationic polymerizable group in one molecule can be used (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-348482, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-281965, Japanese Patent Laid-Open No. 7-242828, JP-A-2008-195931, Journal of Polym. Sci., Part A, Polym. Chem., Vol. 28, 497 (1990)).
These polyorganosiloxanes may be linear, branched or cyclic, or a mixture thereof.
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, epoxide, oxetane and vinyl ether are preferable, epoxide and oxetane are more preferable, and alicyclic epoxide and oxetane are particularly preferable. Moreover, these cationically polymerizable compounds may be used alone or in combination of two or more.
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 energy ray curable composition is preferably 0.05 to 20 parts by weight, more preferably 0.1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the cationic polymerizable compound. is there. Within this range, the polymerization of the cationically polymerizable compound is further sufficient, and the physical properties of the cured product are further improved. This content is determined by considering various factors such as the nature of the cationically polymerizable compound, the type of energy beam and the irradiation amount, temperature, curing time, humidity, and coating thickness, and is limited to the above range. Not.
本発明の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。 In the energy beam curable composition of the present invention, if necessary, known additives (sensitizers, pigments, fillers, antistatic agents, flame retardants, antifoaming agents, flow regulators, light stabilizers, An antioxidant, an adhesion-imparting agent, an ion scavenger, a coloring inhibitor, a solvent, a non-reactive resin, a radically polymerizable compound, and the like).
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 the sensitizer, known sensitizers (JP-A-11-279212 and JP-A-09-183960) can be used, and 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 -Methylthioxanthone, 2-ethylthioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2-isopropylthioxanthone, 2,4-diethylthioxanthone, etc.}; phenothiazine {phenothiazine, N-methylphenothiazine, N-ethylphenothiazine, N-phenylphenol Xanthone; naphthalene {1-naphthol, 2-naphthol, 1-methoxynaphthalene, 2-methoxynaphthalene, 1,4-dihydroxynaphthalene, 4-methoxy-1-naphthol, etc.}; ketone {dimethoxyacetophenone, di Ethoxyacetophenone, 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 and N-glycidylcarbazole and the like}; chrysene {1,4-dimethoxychrysene and 1,4-di-α-methylbenzyloxychrysene and the like}; 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。 When the sensitizer is contained, the content of the sensitizer is preferably 1 to 300 parts by weight, more preferably 5 to 200 parts by weight, with respect to 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。 Known pigments can be used as the pigment, and examples include inorganic pigments (such as titanium oxide, iron oxide, and carbon black) and organic pigments (such as 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。 When the pigment is contained, the content of the pigment is preferably 0.5 to 400,000 parts by weight, more preferably 10 to 150,000 parts by weight with respect to 100 parts of the acid generator.
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 the filler, 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. Can be mentioned.
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。 When the filler is contained, the content of the filler is preferably 50 to 600,000 parts by weight, more preferably 300 to 200,000 parts by weight with respect to 100 parts of the acid generator.
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 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 the antistatic agent is contained, the content of the antistatic agent is preferably 0.1 to 20000 parts by weight, more preferably 0.6 to 5000 parts by weight with respect to 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 the flame retardant, known flame retardants can be used. Inorganic flame retardant {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 retardant {tetrabromophthalic anhydride, hexabromobenzene, decabromobiphenyl ether, etc.}; and phosphate ester flame retardant {tris (tribromophenyl) phosphate, etc.} It is done.
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。 When the flame retardant is contained, the content of the flame retardant is preferably 0.5 to 40000 parts by weight, more preferably 5 to 10000 parts by weight with respect to 100 parts of the acid generator.
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 antifoaming agent, known antifoaming 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, and 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 control agent, known flow control agents can be used, and examples thereof include hydrogenated castor oil, polyethylene oxide, organic bentonite, colloidal silica, amide wax, metal soap, and acrylate polymer.
As the light stabilizer, known light stabilizers and the like can be used. Ultraviolet absorbing stabilizers {benzotriazole, benzophenone, salicylate, cyanoacrylate and derivatives thereof}; radical scavenging stabilizers {hindered amines, etc.}; and quenching And a type stabilizer {nickel complex etc.}.
As the antioxidant, known antioxidants can be used, and examples include phenolic antioxidants (monophenolic, bisphenolic and polymeric phenolic), sulfur antioxidants and phosphorus antioxidants. It is done.
As the adhesion-imparting agent, a known adhesion-imparting agent can be used, and examples thereof include a coupling agent, a silane coupling agent, and a titanium coupling agent.
As the ion scavenger, known ion scavengers can be used, and organic aluminum (alkoxyaluminum, phenoxyaluminum, etc.) and the like can be mentioned.
Known anti-coloring agents can be used as the anti-coloring agent. In general, antioxidants are effective. Phenol type antioxidants (monophenol type, bisphenol type and high molecular phenol type, etc.), sulfur type oxidation Inhibitors and phosphorus-based antioxidants may be mentioned, but they are hardly effective in preventing coloring during a heat resistance test 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, a flow control agent, a light stabilizer, an antioxidant, an adhesion promoter, an ion scavenger, or a coloring inhibitor is contained, each content is 0 with respect to 100 parts of the acid generator. 0.1 to 20000 parts by weight is preferable, and 0.5 to 5000 parts by weight is more preferable.
溶剤としては、カチオン重合性化合物の溶解や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。 The solvent is not limited as long as it can be used for dissolving the cationic polymerizable compound and adjusting the viscosity of the energy ray-curable composition, and those mentioned as the solvent 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。 When the solvent is contained, the content of the solvent is preferably 50 to 2,000,000 parts by weight, more preferably 200 to 500,000 parts by weight with respect to 100 parts of the acid generator.
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, and (meth) acrylic ester co-polymer. Examples include coalescence 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 general 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 the non-reactive resin is contained, the content of the non-reactive resin is preferably 5 to 400000 parts by weight, more preferably 50 to 150,000 parts by weight with respect to 100 parts of the acid generator.
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 in order to facilitate dissolution of the non-reactive resin with the cationic polymerizable compound.
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。 As radically polymerizable compounds, known {Photopolymer social gathering “Photopolymer Handbook” (1989, Industrial Research Committee), General Technology Center “UV / EB Curing Technology” (1982, General Technology Center), Radtech Research The radical-polymerizable compounds of the “UV / EB Curing Materials” (1992, CMC) edited by the Society and the “Technical Information Association” “Hardening Failure / Inhibition Causes and Countermeasures for UV Curing” (2003, Technical Information Association)} Monofunctional monomers, bifunctional monomers, polyfunctional monomers, epoxy (meth) acrylates, polyester (meth) acrylates and urethane (meth) acrylates can be used.
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 the radically polymerizable compound is contained, the content of the radically polymerizable compound is preferably 5 to 400000 parts by weight, more preferably 50 to 150,000 parts by weight with respect to 100 parts of the acid generator.
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 a radically polymerizable compound is contained, it is preferable to use a radical polymerization initiator that initiates polymerization by heat or light in order to increase the molecular weight of the compound by 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, thermal radical polymerization initiators (organic peroxides, azo compounds, etc.) and photo radical polymerization initiators (acetophenone initiators, benzophenone initiators, Michler ketone-based initiator, benzoin-based initiator, thioxanthone-based initiator, acylphosphine-based initiator, 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 the 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 with respect to 100 parts of the radical polymerizable compound. .
本発明の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 energy ray curable composition of the present invention is prepared by uniformly mixing a cationically polymerizable compound, an acid generator and, if necessary, an additive at room temperature (about 20 to 30 ° C.) or as necessary under heating (about 40 to 90 ° C.). It can be prepared by mixing and dissolving, or further kneading with three rolls or the like.
本発明のエネルギー線硬化性組成物は、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。
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)のエネルギー線が好ましい。なお、エネルギー線には、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 energy ray-curable composition of the present invention can be cured by irradiation with energy rays to obtain a cured product.
As the energy ray, any energy ray may be used as long as it has energy that induces the decomposition of the acid generator of the present invention, but low pressure, medium pressure, high pressure or ultrahigh pressure mercury lamp, metal halide lamp, LED lamp, xenon lamp, carbon arc lamp. Energy beams in the ultraviolet to visible light region (wavelength: about 100 to about 800 nm) obtained from fluorescent lamps, semiconductor solid lasers, argon lasers, He—Cd lasers, KrF excimer lasers, ArF excimer lasers, F 2 lasers, etc. are preferable . In addition, the radiation which has high energy, such as an electron beam or an X-ray, can also be used for an energy beam.
エネルギー線の照射時間は、エネルギー線の強度やエネルギー線硬化性組成物に対する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。しかしエネルギー線の透過性が低い場合や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。エネルギー線照射後0.1秒〜数分後には、ほとんどの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 of the energy beam is affected by the energy beam intensity and the energy beam permeability to the energy beam curable composition, but about 0.1 to 10 seconds is sufficient at room temperature (about 20 to 30 ° C.). It is. However, it may be preferable to spend more time when energy beam permeability is low or when the energy beam curable composition is thick. Most energy ray-curable compositions are cured by cationic polymerization 0.1 seconds to several minutes after irradiation with energy rays, but if necessary, after irradiation with energy rays, room temperature (about 20 to 30 ° C.) to 200. It is also possible to heat and cure at a temperature of several seconds to several hours.
本発明の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 energy ray curable composition of the present invention include paints, coating agents, various coating materials (hard coat, anti-stain coating, anti-fogging coating, touch-resistant coating, optical fiber, etc.), adhesive tape Back coating agent, Release coating material for adhesive labels (release paper, release plastic film, release metal foil, etc.), printing plate, dental material (dental compound, dental composite) ink, inkjet ink, positive Type resist (connecting terminals and wiring pattern formation for manufacturing electronic components such as circuit boards, CSPs, MEMS elements, etc.), resist films, liquid resists, negative resists (surface protective films for semiconductor elements, interlayer insulating films, planarization films) Permanent film materials, etc.), MEMS resist, positive photosensitive materials, negative photosensitive materials, various adhesives (temporary fixing agents for various electronic components, DD adhesive, pickup lens adhesive, FPD functional film (deflection plate, antireflection film, etc. adhesive), holographic resin, FPD material (color filter, black matrix, partition material, photospacer, Ribs, alignment films for liquid crystals, sealants for FPD, etc.), optical members, molding materials (for building materials, optical components, lenses), casting materials, putty, glass fiber impregnating agents, sealing materials, sealing materials, sealing Materials, optical semiconductor (LED) encapsulants, optical waveguide materials, nanoimprint materials, photofabrication materials, and micro stereolithography materials, etc. Ideal for use.
本発明の酸発生剤は、光照射によっても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酸発生剤等としても使用できる。 Since the acid generator of the present invention generates a strong acid even when irradiated with light, the chemical amplification type known in the art (JP 2003-267968 A, JP 2003-261529 A, JP 2002-193925 A, etc.) is known. It can also be used as an acid generator for resist materials.
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。 As the chemically amplified resist material, (1) a two-component chemically amplified positive resist containing, as essential components, a resin that is soluble in an alkali developer by the action of an acid and an acid generator, and (2) an alkali developer Soluble resin, three-component chemical amplification type positive resist containing, as essential components, a dissolution inhibitor that becomes soluble in an alkali developer by the action of an acid and an acid generator, and (3) soluble in an alkali developer A chemically amplified negative resist containing an acid generator and a crosslinking agent that crosslinks the resin by heat treatment in the presence of the resin and acid and makes the resin insoluble in an alkaline developer is included.
本発明の化学増幅型ポジ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 soluble in alkali by the action of the component (A) containing the acid generator of the present invention, which is a compound that generates acid upon irradiation with light or radiation, and the acid. It contains an increasing resin component (B).
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、従来公知の他の酸発生剤と併用してもよい。他の酸発生剤としては、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, the component (A) may be used in combination with other conventionally known acid generators. Examples of other acid generators include onium salt compounds, sulfone compounds, sulfonic acid ester compounds, sulfonimide compounds, disulfonyldiazomethane compounds, disulfonylmethane compounds, oxime sulfonate compounds, hydrazine sulfonate compounds, triazine compounds, and nitrobenzyl compounds. In addition, organic halides, disulfone and the like can be mentioned.
従来公知の他の酸発生剤として、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。 As other conventionally known acid generators, one or more of the group of onium compounds, sulfonimide compounds, diazomethane compounds and oxime sulfonate compounds are preferred.
そのような従来公知の他の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、上記一般式(1)及び(2)で表されるスルホニウム塩の合計重量100重量部に対し、他の酸発生剤は10〜900重量部、好ましくは25〜400重量部である。 When such other conventionally known acid generators are used in combination, the ratio of use may be arbitrary, but usually the total weight of the sulfonium salt represented by the general formulas (1) and (2) is 100 parts by weight. On the other hand, the other acid generator is 10 to 900 parts by weight, preferably 25 to 400 parts by weight.
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 component (A) is preferably 0.05 to 5% by weight in the solid 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) whose solubility in alkali is increased by the action of acid>
The above-mentioned “resin (B) whose solubility in alkali is increased by the action of an acid” used in the chemically amplified positive photoresist composition for thick film of the present invention (referred to herein as “component (B)”) .) Is at least one resin selected from the group consisting of novolak resin (B1), polyhydroxystyrene resin (B2), and acrylic resin (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 novolac 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 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 is in parentheses. Represents the number of repeating units in the structure.
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, examples of the acid dissociable, dissolution inhibiting group represented by R 1b include a linear alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms, and a cyclic group having 3 to 6 carbon atoms. Are preferably an alkyl group, 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。 Here, specific examples of the acid dissociable, dissolution inhibiting group represented by R 1b include methoxyethyl group, ethoxyethyl group, n-propoxyethyl group, isopropoxyethyl group, n-butoxyethyl group, isobutoxyethyl. Group, tert-butoxyethyl group, cyclohexyloxyethyl group, methoxypropyl group, ethoxypropyl group, 1-methoxy-1-methyl-ethyl group, 1-ethoxy-1-methylethyl group, tert-butoxycarbonyl group, tert-butoxy group Examples include carbonylmethyl group, trimethylsilyl group, and 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 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 in the parenthesis. Represent.
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, Examples include 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, and a neopentyl group. The cyclic alkyl group includes a cyclopentyl group and a cyclohexyl group. Etc.
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, the polyhydroxystyrene resin (B2) can contain other polymerizable compounds as structural units for the purpose of appropriately controlling physical and chemical properties. Examples of such polymerizable compounds include known radical polymerizable compounds and anionic polymerizable compounds. For example, 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; methyl (meth) acrylate, etc. (Meth) acrylic acid alkyl esters of (meth) acrylic acid hydroxyalkyl esters such as 2-hydroxyethyl (meth) acrylate; dicarboxylic acid diesters such as diethyl maleate; vinyl group-containing fragrances such as styrene and vinyltoluene Aliphatic compounds; 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 the like amide bond-containing polymerizable compounds such as.
[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 general formulas (b5) to (b7), R 10b to R 17b each independently represent a hydrogen atom, a linear alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or a branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms. Represents a group, a fluorine atom, a linear fluorinated alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a branched fluorinated alkyl group having 3 to 6 carbon atoms, and Xb together with the carbon atom to which it is bonded Forming a hydrocarbon ring having 5 to 20 carbon atoms, Y b represents an aliphatic cyclic group or an 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, and in General Formula (b8), R 19b is independently of each other a hydrogen atom, a hydroxyl group, a cyano group or a COOR 23b group (where R 23b is a hydrogen atom, a linear alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a branched group having 3 to 4 carbon atoms). Represents a chain alkyl group or a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms.) In the general formula (b10), each R 22b is independently a monovalent alicyclic group having 4 to 20 carbon atoms. A hydrocarbon group 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 Either its derivatives or any two R 22b of each other are bonded to each other to form a divalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms or a derivative thereof together with the common carbon atom to which each is bonded, and the remaining R 22b is carbon A linear alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 4 carbon atoms, a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms, or a derivative thereof is represented.
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 components (B), it is preferable to use an 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。 Moreover, the polystyrene conversion weight average molecular weight of a component (B) becomes like this. Preferably it is 10,000-600,000, More preferably, it is 50,000-600,000, More preferably, it is 230,000-550,000. is there. By setting it as such a weight average molecular weight, the resin physical property of a resist becomes excellent.
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, the component (B) is preferably a resin having a dispersity of 1.05 or more. Here, the “dispersion degree” is a value obtained by dividing the weight average molecular weight by the number average molecular weight. By setting such a degree of dispersion, the resist plating resistance and resin physical properties are excellent.
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 component (B) is preferably 5 to 60% by weight in the solid text 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)>
The chemically amplified positive photoresist composition of the present invention preferably further contains an alkali-soluble resin (hereinafter referred to as “component (C)”) in order to improve the resin physical properties of the resist. . The component (C) is preferably at least one 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 the component (C) is preferably 5 to 95 parts by weight, and more preferably 10 to 90 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the component (B). By setting the amount to 5 parts by weight or more, the resin physical properties of the resist can be improved.
<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 control agent (D)>
In the chemically amplified positive photoresist composition for thick film of the present invention, an acid diffusion control agent (D) (in this specification, “component ( D) ").) Is preferably included. As the component (D), a nitrogen-containing compound is preferable, and an organic carboxylic acid, an oxo acid of phosphorus, or a derivative thereof can be further contained 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。 In addition, the chemically amplified positive photoresist composition of the present invention may further contain an adhesion assistant in order to improve the adhesion to the substrate. As the adhesion assistant used, a functional silane coupling agent is preferable.
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。 The chemically amplified positive photoresist composition of the present invention may further contain a surfactant in order to improve coating properties, antifoaming properties, leveling properties and the like.
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 in order to finely adjust the solubility in an alkali developer.
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。 In addition, the chemically amplified positive photoresist composition of the present invention basically does not require a sensitizer, but can contain a sensitizer as necessary to complement the sensitivity. As such a sensitizer, conventionally known ones can be used, and specific examples thereof include those described above.
これらの増感剤の使用量は、本発明の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, based on 100 parts by weight of the total weight of the acid 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。 In addition, an organic solvent can be appropriately blended in the chemically amplified positive photoresist composition of the present invention for viscosity adjustment. Specific examples of the organic solvent include those described 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 such that the solid layer concentration is such that the film thickness of the photoresist layer obtained by using the chemically amplified positive photoresist composition of the present invention (for example, spin coating method) is 5 μm or more. Is preferably 30% by weight 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 chemical amplification type positive photoresist composition for thick film of the present invention can be prepared, for example, by mixing and stirring each of the above components by a usual method. If necessary, a dissolver, a homogenizer, a three roll mill, etc. You may disperse and mix using a disperser. Moreover, after mixing, you may further filter using a mesh, a membrane filter, etc.
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 usually 5 to 150 μm, more preferably 10 to 120 μm, and still more preferably 10 to 100 μm on a support. ing. In this photoresist laminate, a photoresist layer made of the chemically amplified positive photoresist composition of the present invention is 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 support is not particularly limited, and a conventionally known one can be used. Examples thereof include a substrate for electronic parts and a substrate on which a predetermined wiring pattern is formed. Examples of the substrate include a metal substrate such as silicon, silicon nitride, titanium, tantalum, palladium, titanium tungsten, copper, chromium, iron, and aluminum, a glass substrate, and the like. In particular, the chemically amplified positive photoresist composition of the present invention can form a resist pattern satisfactorily even on a copper substrate. As a material for the wiring pattern, for example, copper, solder, chromium, aluminum, nickel, gold, or the like is used.
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 said photoresist laminated body can be manufactured as follows, for example. That is, a desired coating film is formed by applying a solution of a chemically amplified positive photoresist composition prepared as described above onto a support and removing the solvent by heating. As a coating method on the support, methods such as a spin coating method, a slit coating method, a roll coating method, a screen printing method, and an applicator method can be employed. The pre-baking conditions of the coating film of the composition of the present invention vary depending on the type of each component in the composition, the blending ratio, the coating film thickness, etc., but are usually 70 to 150 ° C., preferably 80 to 140 ° C. What is necessary is just about 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 film thickness of the photoresist layer is usually 5 to 150 μm, preferably 10 to 120 μm, 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。 In order to form a resist pattern using the thus-obtained photoresist laminate, light or radiation, for example, having a wavelength of 300 to 500 nm is applied to the obtained photoresist layer through a mask having a predetermined pattern. Irradiation (exposure) with ultraviolet rays or visible rays may be performed selectively.
ここに、「光」は、酸を発生するために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, the “light” may be light that activates the acid generator to generate an acid, and includes ultraviolet rays, visible rays, and far ultraviolet rays, and “radiation” means X-rays, electron beams, It means an ion beam. As a light or radiation source, a low-pressure mercury lamp, a high-pressure mercury lamp, an ultrahigh-pressure mercury lamp, a metal halide lamp, an argon gas laser, an LED lamp, or the like can be used. Moreover, although the amount of radiation irradiation changes with kinds of each component in a composition, a compounding quantity, the film thickness of a coating film, etc., when using an ultrahigh pressure mercury lamp, it is 50-10,000 mJ / cm < 2 >, for example.
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。 Then, after the exposure, the diffusion of the acid is promoted by heating using a known method to change the alkali solubility of the exposed photoresist layer. Next, for example, using a predetermined alkaline aqueous solution as a developer, unnecessary portions are dissolved and removed to obtain a predetermined 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 of each component of the composition, the blending ratio, and the dry film thickness of the composition, but it is usually 1 to 30 minutes. Any of these may be used. After the development, washing with running water is performed for 30 to 90 seconds and dried using an air gun or an 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。 Forming connection terminals such as metal posts and bumps by embedding a conductor such as metal in the non-resist portion (the portion removed with the alkali developer) of the resist pattern thus obtained, for example, by plating. Can do. The plating method is not particularly limited, and various conventionally known methods can be employed. As the plating solution, solder plating, copper plating, gold plating, or nickel plating solution is particularly preferably used. The remaining resist pattern is finally removed using a stripping solution or the like according to a conventional method.
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 made of the chemically amplified positive photoresist composition of the present invention. The thickness of the layer made of the chemically amplified positive photoresist composition is usually 10 to 150 μm, preferably 20 to 120 μm, more preferably 20 to 80 μm. Moreover, a protective film is not specifically limited, The resin film conventionally used for the dry film can be used. As an example, one may be a polyethylene terephthalate film and the other may be one selected from the group consisting of a polyethylene terephthalate film, a polypropylene film, and a 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 chemical amplification type positive dry film as described above can be produced, for example, as follows. That is, a solution of a chemically amplified positive photoresist composition prepared as described above is applied onto one protective film, and the solvent is removed by heating to form a desired coating film. The drying conditions vary depending on the type of each component in the composition, the blending ratio, the coating film thickness and the like, but are usually 60 to 100 ° C. and 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。 In order to form a resist pattern using the thus obtained chemically amplified dry film, one protective film of the chemically amplified positive dry film is peeled off and the exposed surface is directed to the support side described above. Then, after laminating on the support to obtain a photoresist layer, after prebaking to dry the resist, the other protective film may be 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。 In the photoresist layer thus obtained on the support, a resist pattern can be formed in the same manner as described above with respect to the photoresist layer formed by coating directly on 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 an alkali-soluble resin having a component (E) comprising the acid generator of the present invention, which is a compound that generates an acid upon irradiation with light or radiation, and a phenolic hydroxyl group. (F) and a crosslinking agent (G) are contained.
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、従来公知の他の酸発生剤と併用してもよい。他の酸発生剤としては、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, the component (E) may be used in combination with other conventionally known acid generators. Examples of other acid generators include onium salt compounds, sulfone compounds, sulfonic acid ester compounds, sulfonimide compounds, disulfonyldiazomethane compounds, disulfonylmethane compounds, oxime sulfonate compounds, hydrazine sulfonate compounds, triazine compounds, and nitrobenzyl compounds. In addition, organic halides, disulfone and the like can be mentioned.
従来公知の他の酸発生剤として、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。 As other conventionally known acid generators, one or more selected from the group of onium compounds, sulfonimide compounds, diazomethane compounds and oxime sulfonate compounds are preferable.
そのような従来公知の他の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、本発明の酸発生剤の合計重量100重量部に対し、他の酸発生剤は10〜900重量部、好ましくは25〜400重量部である。 When such other conventionally known acid generators are used in combination, the ratio of use may be arbitrary, but the other acid generators are usually 10 to 10 parts by weight based on the total weight of the acid generator of the present invention. 900 parts by weight, preferably 25 to 400 parts by weight.
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 component (E) is preferably 0.01 to 10% by weight in the solid 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 (F) having phenolic hydroxyl group
Examples of the “alkali-soluble resin having a phenolic hydroxyl group” in the present invention (hereinafter referred to as “phenol resin (F)”) include, for example, novolak resin, polyhydroxystyrene, a copolymer of polyhydroxystyrene, hydroxystyrene and styrene. Copolymer of hydroxystyrene, styrene and (meth) acrylic acid derivative, phenol-xylylene glycol condensation resin, cresol-xylylene glycol condensation resin, phenol-dicyclopentadiene condensation resin, and the like. Among these, novolac resin, polyhydroxystyrene, copolymer of polyhydroxystyrene, copolymer of hydroxystyrene and styrene, copolymer of hydroxystyrene, styrene and (meth) acrylic acid derivative, phenol-xylylene glycol Condensed resins are preferred. In addition, these phenol resin (F) may be used individually by 1 type, and may mix and use 2 or more types.
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。
Moreover, the phenolic resin (F) may contain a phenolic low molecular weight compound as a part of the component.
Examples of the phenolic low molecular weight compound include 4,4′-dihydroxydiphenylmethane, 4,4′-dihydroxydiphenyl ether, and the like.
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。
Cross-linking 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 phenol resin (F). Examples of the crosslinking agent (G) include a compound having at least two or more alkyl etherified amino groups in the molecule, a compound having at least two or more alkyl etherified benzenes in the molecule as a skeleton, An oxirane ring-containing compound, a thiirane ring-containing compound, an oxetanyl group-containing compound, an isocyanate group-containing compound (including a blocked one), and the like can be given.
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。 Of 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 more preferable 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 blending 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 with respect to 100 parts by weight of the phenol 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 good pattern shape with high resolution, heat resistance and electrical insulation. It is preferable because of its excellent properties.
When the compound having an alkyl etherified amino group and the oxirane ring-containing compound are used in combination, the content ratio of the oxirane ring-containing compound is the sum of the compound having an alkyl etherified amino group and the oxirane ring-containing compound being 100. In the case of weight%, it is preferably 50% by weight or less, more preferably 5 to 40% by weight, and particularly preferably 5 to 30% by weight.
In this case, the obtained cured film is preferable because it is excellent in 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。
Cross-linked fine particles (H)
The chemically amplified negative photoresist composition of the present invention further contains 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. Can be made.
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, more preferably 50 to 120 nm.
The method for controlling the particle size of the crosslinked fine particles (H) is not particularly limited. For example, when the crosslinked fine particles are synthesized by emulsion polymerization, the number of micelles during emulsion polymerization is controlled by the amount of the emulsifier used, and the particle size is controlled. Can be controlled.
The average particle diameter of the crosslinked fine particles (H) is a value measured by diluting a dispersion of crosslinked fine particles according to a conventional method 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 the crosslinked fine particles (H) is preferably 0.5 to 50 parts by weight, more preferably 1 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the phenol resin (F). When the blended amount of the crosslinked fine particles (H) is 0.5 to 50 parts by weight, the compatibility or dispersibility with other components is excellent, and the thermal shock resistance and heat resistance of the resulting cured film are improved. be able to.
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 In addition, the chemically amplified negative photoresist composition of the present invention may contain an adhesion aid in order to improve the adhesion to the substrate.
Examples of the adhesion assistant include a functional silane coupling agent having a reactive substituent such as a carboxyl group, a methacryloyl group, an isocyanate group, and 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 compounding amount of the adhesion assistant is preferably 0.2 to 10 parts by weight, more preferably 0.5 to 8 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the phenol resin (F). A blending amount of the adhesion aid of 0.2 to 10 parts by weight is preferable because it is excellent in storage stability and good adhesion can be obtained.
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 Further, the chemically amplified negative photoresist composition of the present invention may contain a solvent for improving the handleability of the resin composition and adjusting 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 In addition, the chemically amplified negative photoresist composition of the present invention can contain other additives as necessary so as not to impair the characteristics of the present invention. Examples of such other additives include inorganic fillers, sensitizers, quenchers, leveling agents and surfactants.
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 can be prepared by a known method. It can also be prepared by stirring a sample bottle with each component in it and completely plugged on the 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 in the present invention is obtained by curing the chemically amplified negative photoresist composition.
The above-mentioned chemically amplified negative photoresist composition according to the present invention has a high residual film ratio and excellent resolution, and its cured product is excellent in electrical insulation, thermal shock, etc. The cured product can be suitably used as a surface protective film, planarizing film, 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。 In order to form the cured product of the present invention, first, the chemically amplified negative photoresist composition according to the present invention is used as a support (a silicon wafer with a resin-coated copper foil, a copper-clad laminate, a metal sputtered film, Coating onto an alumina substrate and the like, and drying to volatilize the solvent and the like to form a coating film. Then, it exposes through a desired mask pattern, heat processing (henceforth this heat processing is called "PEB") is performed, and reaction with a phenol resin (F) and a crosslinking agent (G) is accelerated | stimulated. Subsequently, it develops with an alkaline developing solution, A desired pattern can be obtained by melt | dissolving and removing an unexposed part. Furthermore, a cured film can be obtained by performing a heat treatment in order to develop insulating film characteristics.
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。
As a method of applying the resin composition to the support, for example, a coating method such as a dipping method, a spray method, a bar coating method, a roll coating method, or a spin coating method can be used. The thickness of the coating film can be appropriately controlled by adjusting the coating means and the solid content concentration and viscosity of the composition solution.
Examples of radiation used for exposure include ultraviolet rays such as low-pressure mercury lamps, high-pressure mercury lamps, metal halide lamps, g-line steppers, h-line steppers, i-line steppers, gh-line steppers, and ghi-line steppers, electron beams, and laser beams. . The exposure amount is appropriately selected depending on the light source used, the resin film thickness, and the like. For example, in the case of ultraviolet irradiation from a high-pressure mercury lamp, the resin film thickness is about 100 to 50000 J / m 2 when the resin film thickness is 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 the exposure, the PEB treatment is performed to promote the curing reaction of the phenol resin (F) and the crosslinking agent (G) by the generated acid. The PEB condition varies depending on the blending amount of the resin composition, the used film thickness, etc., but is usually 70 to 150 ° C., preferably 80 to 120 ° C., and about 1 to 60 minutes. Thereafter, development is performed with an alkaline developer, and a desired pattern is formed by dissolving and removing unexposed portions. Examples of the developing method in this case include a shower developing method, a spray developing method, an immersion developing method, and a paddle developing method. The development conditions are usually 20 to 40 ° C. and about 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, in order to sufficiently develop the characteristics as an insulating film after development, the film can be sufficiently cured by heat treatment. Such curing conditions are not particularly limited, but the composition can be cured by heating at a temperature of 50 to 250 ° C. for about 30 minutes to 10 hours depending on the use of the cured product. Moreover, in order to fully advance hardening and to prevent the deformation | transformation of the obtained pattern shape, it can also heat in two steps, for example, at the temperature of 50-120 degreeC in a 1st step, 5 minutes-2 It can also be cured by heating for about an hour and further heating for about 10 minutes to 10 hours at a temperature of 80 to 250 ° C. Under such curing conditions, a general oven, an infrared furnace, or the like can be used as a heating facility.
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。なお、各例中の部は重量部を示す。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated concretely, this invention is not limited by this. In addition, the part in each example shows a weight part.
〔製造例1〕
チオジ−p−フェニレンビス(ジフェニルスルホニウム)ビス(ヘキサフルオロホスファート)(1−1)(下記構造式)とジフェニル[4−(フェニルチオ)フェニル]スルホニウムヘキサフルオロホスファート(2−1)の合成
[Production Example 1]
Synthesis of thiodi-p-phenylenebis (diphenylsulfonium) bis (hexafluorophosphate) (1-1) (the following structural formula) and diphenyl [4- (phenylthio) phenyl] sulfonium hexafluorophosphate (2-1)
ジフェニルスルホキシド101部を硫酸200部に溶解させ氷浴にて0℃に冷却した。そこへジフェニルスルフィド18.6部を、10℃を超えないように滴下した。反応溶液を蒸留水300部中に投入し,そこへヘキサフルオロリン酸カリウム40.5部を投入した。3時間攪拌後酢酸エチル600部で抽出し,水層のpHが中性になるまで水で洗浄した。有機層をロータリーエバポレーターに移して,溶媒を留去し,淡黄色固状の生成物を得た。これをメタノール100部にて2回繰り返し洗浄し、乾燥することで白色固体38.1g(収率45%)を得た。H−NMRによりこの白色固体がチオジ−p−フェニレンビス(ジフェニルスルホニウム)ビス(ヘキサフルオロホスファート)(1−1)とジフェニル[4−(フェニルチオ)フェニル]スルホニウムヘキサフルオロホスファート(2−1)の混合物であり、そのモル比が99.1:0.9であることを確認した。 101 parts of diphenyl sulfoxide was dissolved in 200 parts of sulfuric acid and cooled to 0 ° C. in an ice bath. Thereto, 18.6 parts of diphenyl sulfide was added dropwise so as not to exceed 10 ° C. The reaction solution was added to 300 parts of distilled water, and 40.5 parts of potassium hexafluorophosphate was added thereto. After stirring for 3 hours, the mixture was extracted with 600 parts of ethyl acetate and washed with water until the pH of the aqueous layer became neutral. The organic layer was transferred to a rotary evaporator and the solvent was distilled off to obtain a light yellow solid product. This was washed twice with 100 parts of methanol and dried to obtain 38.1 g (yield 45%) of a white solid. According to 1 H-NMR, this white solid was converted into thiodi-p-phenylenebis (diphenylsulfonium) bis (hexafluorophosphate) (1-1) and diphenyl [4- (phenylthio) phenyl] sulfonium hexafluorophosphate (2-1). It was confirmed that the molar ratio was 99.1: 0.9.
〔製造例2〕
チオジ−p−フェニレンビス(ジフェニルスルホニウム)ビス(ヘキサフルオロホスファート)(1−1)の合成
製造例1で得られた白色固体20.0部を酢酸エチル100部にて溶解させ、この溶液をジエチルエーテル600部で再結晶を行い、18.0gの白色固体(収率90%)を得た。H−NMRによりこの白色固体がチオジ−p−フェニレンビス(ジフェニルスルホニウム)ビス(ヘキサフルオロホスファート)(1−1)であることを確認した。
[Production Example 2]
Synthesis of thiodi-p-phenylenebis (diphenylsulfonium) bis (hexafluorophosphate) (1-1) 20.0 parts of the white solid obtained in Production Example 1 was dissolved in 100 parts of ethyl acetate. Recrystallization was performed with 600 parts of diethyl ether to obtain 18.0 g of a white solid (yield 90%). This white solid was confirmed to be thiodi-p-phenylenebis (diphenylsulfonium) bis (hexafluorophosphate) (1-1) by 1 H-NMR.
〔製造例3〕
チオジ−p−フェニレンビス(ジ−p−クロロフェニルスルホニウム)ビス(ヘキサフルオロホスファート)(1−2)(下記構造式)とジ(p−クロロフェニル)(4−フェニルチオ)フェニルスルホニウムヘキサフルオロホスファート(2−2)の合成
[Production Example 3]
Thiodi-p-phenylenebis (di-p-chlorophenylsulfonium) bis (hexafluorophosphate) (1-2) (the following structural formula) and di (p-chlorophenyl) (4-phenylthio) phenylsulfonium hexafluorophosphate ( Synthesis of 2-2)
製造例1においてジフェニルスルホキシド101部部をジ−p−クロロフェニルスルホキシド135.6部に変更したこと以外、製造例1と同様にして、白色固体41.4g(収率42%)gを得た。H−NMRによりこの白色固体がチオジ−p−フェニレンビス(ジ−p−クロロフェニルスルホニウム)ビス(ヘキサフルオロホスファート)(1−2)とジ(p−クロロフェニル)[4−(フェニルチオ)フェニル]スルホニウムヘキサフルオロホスファート(2−2)の混合物であり、そのモル比が99.2:0.8であることを確認した。 In the same manner as in Production Example 1, except that 101 parts of diphenyl sulfoxide was changed to 135.6 parts of di-p-chlorophenyl sulfoxide in Production Example 1, 41.4 g (yield 42%) g of a white solid was obtained. According to 1 H-NMR, this white solid was converted to thiodi-p-phenylenebis (di-p-chlorophenylsulfonium) bis (hexafluorophosphate) (1-2) and di (p-chlorophenyl) [4- (phenylthio) phenyl] sulfonium. It was a mixture of hexafluorophosphate (2-2), and it was confirmed that the molar ratio was 99.2: 0.8.
〔製造例4〕
チオジ−p−フェニレンビス(ジ−p−クロロフェニルスルホニウム)ビス(ヘキサフルオロホスファート)(1−2)の合成
製造例2において製造例1で得られた白色固体20.0部を製造例3で得られた白色固体20.0部に変更したこと以外、製造例2と同様にして、白色固体17.1g(収率86%)で得た。H−NMRによりこの白色固体がチオジ−p−フェニレンビス(ジ−p−クロロフェニルスルホニウム)ビス(ヘキサフルオロホスファート)(1−2)であることを確認した。
[Production Example 4]
Synthesis of thiodi-p-phenylenebis (di-p-chlorophenylsulfonium) bis (hexafluorophosphate) (1-2) In Production Example 2, 20.0 parts of the white solid obtained in Production Example 1 was obtained in Production Example 3. The white solid was obtained in 17.1 g (yield 86%) in the same manner as in Production Example 2, except that the white solid was changed to 20.0 parts. This white solid was confirmed by 1 H-NMR to be thiodi-p-phenylenebis (di-p-chlorophenylsulfonium) bis (hexafluorophosphate) (1-2).
〔製造例5〕
チオジ−p−フェニレンビス(ジ−tert−ブチルフェニルフェニルスルホニウム)ビス(ヘキサフルオロホスファート)(1−3)(下記構造式)と(p−tert−ブチルフェニル)(p−フェニルチオフェニル)フェニルスルホニウムヘキサフルオロホスファート(2−3)の合成
[Production Example 5]
Thiodi-p-phenylenebis (di-tert-butylphenylphenylsulfonium) bis (hexafluorophosphate) (1-3) (the following structural formula) and (p-tert-butylphenyl) (p-phenylthiophenyl) phenyl Synthesis of sulfonium hexafluorophosphate (2-3)
製造例1においてジフェニルスルホキシド101部をp−tert−ブチルジフェニルスルホキシド129.2部に変更したこと以外、製造例1と同様にして、白色固体43.8g(収率46%)を得た。H−NMRによりこの白色固体がチオジ−p−フェニレンビス(ジ−tert−ブチルフェニルフェニルスルホニウム)ビス(ヘキサフルオロホスファート)(1−3)と(p−tert−ブチルフェニル)(p−フェニルチオフェニル)フェニルスルホニウムヘキサフルオロホスファート(2−3)の混合物であり、そのモル比が99.1:0.9であることを確認した。 In the same manner as in Production Example 1, except that 101 parts of diphenyl sulfoxide was changed to 129.2 parts of p-tert-butyldiphenyl sulfoxide in Production Example 1, 43.8 g (yield 46%) of a white solid was obtained. According to 1 H-NMR, this white solid was converted into thiodi-p-phenylenebis (di-tert-butylphenylphenylsulfonium) bis (hexafluorophosphate) (1-3) and (p-tert-butylphenyl) (p-phenylthio). Phenyl) phenylsulfonium hexafluorophosphate (2-3) mixture, the molar ratio of which was 99.1: 0.9.
〔製造例6〕
チオジ−p−フェニレンビス(ジ−tert−ブチルフェニルフェニルスルホニウム)ビス(ヘキサフルオロホスファート)(1−3)の合成
製造例2において製造例1で得られた白色固体20.0部を製造例5で得られた白色固体20.0部に変更したこと以外、製造例2と同様にして、白色固体18.1g(収率91%)で得た。H−NMRによりこの白色固体がチオジ−p−フェニレンビス(ジ−tert−ブチルフェニルフェニルスルホニウム)ビス(ヘキサフルオロホスファート)(1−3)であることを確認した。
[Production Example 6]
Synthesis of thiodi-p-phenylenebis (di-tert-butylphenylphenylsulfonium) bis (hexafluorophosphate) (1-3) In Production Example 2, 20.0 parts of the white solid obtained in Production Example 1 was produced. The white solid was obtained in 18.1 g (yield 91%) in the same manner as in Production Example 2, except that the white solid obtained in 5 was changed to 20.0 parts. This white solid was confirmed by 1 H-NMR to be thiodi-p-phenylenebis (di-tert-butylphenylphenylsulfonium) bis (hexafluorophosphate) (1-3).
〔製造例7〕
チオジ−p−フェニレンビス(4−ビフェニリルフェニルスルホニウム)ビス(ヘキサフルオロホスファート)(1−4)(下記構造式)と(4−ビフェニリル)(4−フェニルチオフェニル)フェニルスルホニウムヘキサフルオロホスファート(2−4)の合成
[Production Example 7]
Thiodi-p-phenylenebis (4-biphenylylphenylsulfonium) bis (hexafluorophosphate) (1-4) (the following structural formula) and (4-biphenylyl) (4-phenylthiophenyl) phenylsulfonium hexafluorophosphate Synthesis of (2-4)
製造例1においてジフェニルスルホキシド101部を4−ビフェニリルフェニルスルホキシド139.2部に変更したこと以外、製造例1と同様にして、黄白色固体43.9g(収率44%)を得た。H−NMRによりこの固体がチオジ−p−フェニレンビス(4−ビフェニリルフェニルスルホニウム)ビス(ヘキサフルオロホスファート)(1−4)と(4−ビフェニリル)(4−フェニルチオフェニル)フェニルスルホニウムヘキサフルオロホスファート(2−4)の混合物であり、そのモル比が99.3:0.7であることを確認した。 In the same manner as in Production Example 1 except that 101 parts of diphenyl sulfoxide was changed to 139.2 parts of 4-biphenylylphenyl sulfoxide in Production Example 1, 43.9 g (yield 44%) of a yellowish white solid was obtained. According to 1 H-NMR, this solid was converted into thiodi-p-phenylenebis (4-biphenylylphenylsulfonium) bis (hexafluorophosphate) (1-4) and (4-biphenylyl) (4-phenylthiophenyl) phenylsulfonium hexafluoro. It was a mixture of phosphate (2-4), and it was confirmed that the molar ratio was 99.3: 0.7.
〔製造例8〕
チオジ−p−フェニレンビス(4−ビフェニリルフェニルスルホニウム)ビス(ヘキサフルオロホスファート)(1−4)の合成
製造例2において製造例1で得られた白色固体20.0部を製造例7で得られた黄白色固体20.0部に変更したこと以外、製造例2と同様にして、黄白色固体18.0g(収率90%)で得た。H−NMRによりこの黄白色固体がチオジ−p−フェニレンビス(4−ビフェニリルフェニルスルホニウム)ビス(ヘキサフルオロホスファート)(1−4)であることを確認した。
[Production Example 8]
Synthesis of thiodi-p-phenylenebis (4-biphenylylphenylsulfonium) bis (hexafluorophosphate) (1-4) In Production Example 2, 20.0 parts of the white solid obtained in Production Example 1 was obtained in Production Example 7. The product was obtained in 18.0 g (yield 90%) as a yellowish white solid in the same manner as in Production Example 2 except that the obtained yellowish white solid was changed to 20.0 parts. This yellowish white solid was confirmed by 1 H-NMR to be thiodi-p-phenylenebis (4-biphenylylphenylsulfonium) bis (hexafluorophosphate) (1-4).
〔製造例9〕
チオジ−p−フェニレンビス(4−メトキシフェニルスルホニウム)ビス(ヘキサフルオロホスファート)(1−5)(下記構造式)とジ(4−メトキシフェニル)(4−フェニルチオフェニル)スルホニウムヘキサフルオロホスファート(2−5)の合成
[Production Example 9]
Thiodi-p-phenylenebis (4-methoxyphenylsulfonium) bis (hexafluorophosphate) (1-5) (the following structural formula) and di (4-methoxyphenyl) (4-phenylthiophenyl) sulfonium hexafluorophosphate Synthesis of (2-5)
製造例1においてジフェニルスルホキシド101部をジ(4−メトキシフェニル)スルホキシド131.2部に変更したこと以外、製造例1と同様にして、黄白色固体43.5g(収率45%)を得た。H−NMRによりこの黄白色固体がチオジ−p−フェニレンビス(4−メトキシフェニルスルホニウム)ビス(ヘキサフルオロホスファート)(1−5)とジ(4−メトキシフェニル)(4−フェニルチオフェニル)スルホニウムヘキサフルオロホスファート(2−5)の混合物であり、そのモル比が99.2:0.8であることを確認した。 In the same manner as in Production Example 1 except that 101 parts of diphenyl sulfoxide was changed to 131.2 parts of di (4-methoxyphenyl) sulfoxide in Production Example 1, 43.5 g of a yellowish white solid (45% yield) was obtained. . According to 1 H-NMR, this yellowish white solid was thiodi-p-phenylenebis (4-methoxyphenylsulfonium) bis (hexafluorophosphate) (1-5) and di (4-methoxyphenyl) (4-phenylthiophenyl) sulfonium. It was a mixture of hexafluorophosphate (2-5), and it was confirmed that the molar ratio was 99.2: 0.8.
〔製造例10〕
チオジ−p−フェニレンビス(4−メトキシフェニルスルホニウム)ビス(ヘキサフルオロホスファート)(1−5)の合成
製造例2において製造例1で得られた白色固体20.0部を製造例9で得られた黄白色固体20.0部に変更したこと以外、製造例2と同様にして、黄白色固体18.0g(収率90%)で得た。H−NMRによりこの黄白色固体がチオジ−p−フェニレンビス(4−メトキシフェニルスルホニウム)ビス(ヘキサフルオロホスファート)(1−5)であることを確認した。
[Production Example 10]
Synthesis of thiodi-p-phenylenebis (4-methoxyphenylsulfonium) bis (hexafluorophosphate) (1-5) In Production Example 2, 20.0 parts of the white solid obtained in Production Example 1 was obtained in Production Example 9. The product was obtained in 18.0 g (yield 90%) as a yellowish white solid in the same manner as in Production Example 2 except that the obtained yellowish white solid was changed to 20.0 parts. This yellowish white solid was confirmed by 1 H-NMR to be thiodi-p-phenylenebis (4-methoxyphenylsulfonium) bis (hexafluorophosphate) (1-5).
〔製造例11〕
チオジ−p−フェニレンビス(ジフェニルスルホニウム)ビス(ヘキサフルオロアンチモナート)(1−6)(下記構造式)とジフェニル[4−(フェニルチオ)フェニル]スルホニウムヘキサフルオロアンチモナート(2−6)の合成
[Production Example 11]
Synthesis of thiodi-p-phenylenebis (diphenylsulfonium) bis (hexafluoroantimonate) (1-6) (the following structural formula) and diphenyl [4- (phenylthio) phenyl] sulfonium hexafluoroantimonate (2-6)
製造例1においてヘキサフルオロリン酸カリウム40.5部をヘキサフルオロアンチモン酸カリウム60.5部に変更したこと以外、製造例1と同様にして、白色固体51.5g(収率50%)を得た。H−NMR、F−NMRによりこの白色固体がチオジ−p−フェニレンビス(ジフェニルスルホニウム)ビス(ヘキサフルオロアンチモナート)(1−6)とジフェニル[4−(フェニルチオ)フェニル]スルホニウムヘキサフルオロアンチモナート(2−6)の混合物であり、そのモル比が99.1:0.9であることを確認した。 51.5 g (yield 50%) of a white solid was obtained in the same manner as in Production Example 1 except that 40.5 parts of potassium hexafluorophosphate in Production Example 1 was changed to 60.5 parts of potassium hexafluoroantimonate. It was. According to H-NMR and F-NMR, this white solid was converted into thiodi-p-phenylenebis (diphenylsulfonium) bis (hexafluoroantimonate) (1-6) and diphenyl [4- (phenylthio) phenyl] sulfonium hexafluoroantimonate ( It was confirmed that the molar ratio was 99.1: 0.9.
〔製造例12〕
チオジ−p−フェニレンビス(ジフェニルスルホニウム)ビス[トリス(ヘプタフルオロプロピル)トリフルオロホスファート](1−7)(下記構造式)とジフェニル[4−(フェニルチオ)フェニル]スルホニウムトリス(ヘプタフルオロプロピル)トリフルオロホスファート(2−7)の合成
[Production Example 12]
Thiodi-p-phenylenebis (diphenylsulfonium) bis [tris (heptafluoropropyl) trifluorophosphate] (1-7) (the following structural formula) and diphenyl [4- (phenylthio) phenyl] sulfonium tris (heptafluoropropyl) Synthesis of trifluorophosphate (2-7)
製造例1においてヘキサフルオロリン酸カリウム40.5部をトリス(ヘプタフルオロプロピル)トリフルオロリン酸ナトリウム136部に変更したこと以外、製造例1と同様にして、白色固体90.8g(収率52%)を得た。H−NMR、F−NMRによりこの白色固体がチオジ−p−フェニレンビス(ジフェニルスルホニウム)ビス[トリス(ヘプタフルオロプロピル)トリフルオロホスファート](1−7)とジフェニル[4−(フェニルチオ)フェニル]スルホニウムトリス(ヘプタフルオロプロピル)トリフルオロホスファート(2−7)の混合物であり、そのモル比が99.1:0.9であることを確認した。 In the same manner as in Production Example 1 except that 40.5 parts of potassium hexafluorophosphate in Production Example 1 was changed to 136 parts of sodium tris (heptafluoropropyl) trifluorophosphate, 90.8 g of a white solid (52% yield) ) According to H-NMR and F-NMR, this white solid was converted into thiodi-p-phenylenebis (diphenylsulfonium) bis [tris (heptafluoropropyl) trifluorophosphate] (1-7) and diphenyl [4- (phenylthio) phenyl]. It was a mixture of sulfonium tris (heptafluoropropyl) trifluorophosphate (2-7), and it was confirmed that the molar ratio was 99.1: 0.9.
〔製造例13〕
チオジ−p−フェニレンビス(ジフェニルスルホニウム)ビス[テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート](1−8)(下記構造式)とジフェニル[4−(フェニルチオ)フェニル]スルホニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート(2−8)の合成
[Production Example 13]
Thiodi-p-phenylenebis (diphenylsulfonium) bis [tetrakis (pentafluorophenyl) borate] (1-8) (the following structural formula) and diphenyl [4- (phenylthio) phenyl] sulfonium tetrakis (pentafluorophenyl) borate (2 Synthesis of -8)
製造例1においてヘキサフルオロリン酸カリウム40.5部をテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸リチウム10%水溶液1500部に変更したこと以外、製造例1と同様にして、白色固体78.6g(収率41%)を得た。H−NMR、F−NMRによりこの白色固体がチオジ−p−フェニレンビス(ジフェニルスルホニウム)ビス[テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート](1−8)とジフェニル[4−(フェニルチオ)フェニル]スルホニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート(2−8)の混合物であり、そのモル比が99.1:0.9であることを確認した。 In the same manner as in Production Example 1, except that 40.5 parts of potassium hexafluorophosphate in Production Example 1 was changed to 1500 parts of a 10% aqueous solution of lithium tetrakis (pentafluorophenyl) borate, 78.6 g (yield) 41%). According to H-NMR and F-NMR, this white solid was converted into thiodi-p-phenylenebis (diphenylsulfonium) bis [tetrakis (pentafluorophenyl) borate] (1-8) and diphenyl [4- (phenylthio) phenyl] sulfoniumtetrakis ( Pentafluorophenyl) borate (2-8), and the molar ratio was 99.1: 0.9.
〔製造例14〕
チオジ−p−フェニレンビス(ジフェニルスルホニウム)ビス(ノナフルオロブタンスルホナート)(1−9)(下記構造式)とジフェニル[4−(フェニルチオ)フェニル]スルホニウムノナフルオロブタンスルホナート(2−9)の合成
[Production Example 14]
Of thiodi-p-phenylenebis (diphenylsulfonium) bis (nonafluorobutanesulfonate) (1-9) (the following structural formula) and diphenyl [4- (phenylthio) phenyl] sulfonium nonafluorobutanesulfonate (2-9) Composition
製造例1においてヘキサフルオロリン酸カリウム40.5部をノナフルオロブタンスルホン酸カリウム74.6部に変更したこと以外、製造例1と同様にして、白色固体54.5g(47%)を得た。H−NMR、F−NMRによりこの白色固体がチオジ−p−フェニレンビス(ジフェニルスルホニウム)ビス(ノナフルオロブタンスルホナート)(1−9)とジフェニル[4−(フェニルチオ)フェニル]スルホニウムノナフルオロブタンスルホナート(2−9)の混合物であり、そのモル比が99.1:0.9であることを確認した。 54.5 g (47%) of a white solid was obtained in the same manner as in Production Example 1 except that 40.5 parts of potassium hexafluorophosphate in Production Example 1 was changed to 74.6 parts of potassium nonafluorobutanesulfonate. . According to H-NMR and F-NMR, this white solid was converted to thiodi-p-phenylenebis (diphenylsulfonium) bis (nonafluorobutanesulfonate) (1-9) and diphenyl [4- (phenylthio) phenyl] sulfonium nonafluorobutanesulfone. It was a mixture of natto (2-9) and the molar ratio was 99.1: 0.9.
<活性エネルギー線硬化性組成物の調製及びその評価>
本発明の酸発生剤を、表1に示した配合量で溶媒−1(プロピレンカーボネート)に溶解させ、カチオン重合性化合物であるエポキシド(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、ダイセル化学工業株式会社製、セロキサイド2021P)に、表1に示した配合量で均一混合して、活性エネルギー線硬化性組成物(実施例1〜13および比較例1〜2)を調製した。これらの組成物について、以下の方法にてUV硬化性(カチオン重合性能)評価と耐熱性(黄変)試験を行った。その結果を表1に示す。
なお、比較例1の酸発生剤には、ジフェニル[4−(フェニルチオ)フェニル]スルホニウムヘキサフルオロホスファート(R−1)[商品名:CPI−110P、サンアプロ株式会社製]を用い、比較例2の酸発生剤には、ジフェニル[4−(フェニルチオ)フェニル]スルホニウムヘキサフルオロアンチモナート(R−2)[商品名:CPI−110A、サンアプロ株式会社製]を用いた。
<Preparation of active energy ray-curable composition and its evaluation>
The acid generator of the present invention is dissolved in solvent-1 (propylene carbonate) in the blending amounts shown in Table 1, and an epoxide (3,4-epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexanecarboxy) which is a cationic polymerizable compound. The active energy ray-curable compositions (Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 and 2) were prepared by uniformly mixing with the rate, Daicel Chemical Industries, Ltd., Celoxide 2021P) in the blending amounts shown in Table 1. . These compositions were subjected to UV curability (cationic polymerization performance) evaluation and heat resistance (yellowing) test by the following methods. The results are shown in Table 1.
In addition, as an acid generator of Comparative Example 1, diphenyl [4- (phenylthio) phenyl] sulfonium hexafluorophosphate (R-1) [trade name: CPI-110P, manufactured by San Apro Co., Ltd.] was used, and Comparative Example 2 was used. As the acid generator, diphenyl [4- (phenylthio) phenyl] sulfonium hexafluoroantimonate (R-2) [trade name: CPI-110A, manufactured by San Apro Co., Ltd.] was used.
<UV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40μm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紫外光を照射した。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1に示す。鉛筆硬度が高いほど、エネルギー線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。
<Evaluation of UV curability (cationic polymerization performance)>
The composition obtained above was applied to a polyethylene terephthalate (PET) film with a film thickness of 40 μm using an applicator. The PET film after the application was irradiated with ultraviolet light having a wavelength limited by a filter using an ultraviolet irradiation device. The filter used was an IRCF02 filter (manufactured by Eye Graphics Co., Ltd., a filter that cuts light of less than 340 nm). Table 1 shows the results of measuring the coating film hardness after 40 minutes after irradiation with pencil hardness (JIS K5600-5-4: 1999) and evaluating according to the following criteria. It shows that the sensitivity (cationic polymerization curability) of an energy beam curable composition is so favorable that pencil hardness is high.
(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
(Triangle | delta): Pencil hardness is 2B-4B
×: There is liquid to tack, and pencil hardness cannot be measured
(紫外光の照射条件)
・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):145mW/cm2
(Ultraviolet light irradiation conditions)
・ Ultraviolet irradiation device: Belt conveyor type UV irradiation device (manufactured by Eye Graphics Co., Ltd.)
・ Lamp: 1.5kW high pressure mercury lamp ・ Filter: IRCF02 filter (manufactured by Eye Graphics Co., Ltd.)
Illuminance (measured with a 365 nm head illuminometer): 145 mW / cm 2
・積算光量(365nmヘッド照度計で測定):
条件−1:140mJ/cm2
条件−2:170mJ/cm2
-Integrated light quantity (measured with 365nm head illuminometer):
Condition-1: 140 mJ / cm 2
Condition-2: 170 mJ / cm 2
<耐熱性(黄変)試験>
上記で得た組成物をアプリケーターにてスライドガラス上に膜厚40μmで塗布した。上記塗布後のスライドガラスに紫外線照射装置を用いて、紫外線を照射した。
(紫外光の照射条件)
・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
・照度(365nmヘッド照度計で測定):190mW/cm2
・積算光量(365nmヘッド照度計で測定):800mJ/cm2
照射後30分間室温で硬化させた後、ホットプレートにて120℃×30分間アフターキュアーして耐熱試験用のサンプルを作成した。
このサンプルを240℃に温調したホットプレートにて15分間加熱し、塗膜の色相を目視で評価した。評価基準は下記の通り。
<Heat resistance (yellowing) test>
The composition obtained above was applied with a film thickness of 40 μm onto a slide glass with an applicator. The slide glass after the application was irradiated with ultraviolet rays using an ultraviolet irradiation device.
(Ultraviolet light irradiation conditions)
・ Ultraviolet irradiation device: Belt conveyor type UV irradiation device (manufactured by Eye Graphics Co., Ltd.)
Lamp: 1.5 kW high-pressure mercury lamp Illuminance (measured with a 365 nm head illuminometer): 190 mW / cm 2
Integrated light quantity (measured with a 365 nm head illuminometer): 800 mJ / cm 2
After curing for 30 minutes at room temperature, after-curing at 120 ° C. for 30 minutes on a hot plate, a sample for a heat resistance test was prepared.
This sample was heated on a hot plate adjusted to 240 ° C. for 15 minutes, and the hue of the coating film was visually evaluated. The evaluation criteria are as follows.
(評価基準)
◎:無色(塗膜の黄変なし)
○:淡黄色〜黄色
×:褐色
(Evaluation criteria)
A: Colorless (no yellowing of the coating film)
○: Light yellow to yellow ×: Brown
表1より、本発明の酸発生剤は比較の酸発生剤に比べカチオン重合性化合物の硬化性に優れ、また耐熱試験後の硬化物の透明性が高い(黄変し難い)ことがわかる。 From Table 1, it can be seen that the acid generator of the present invention is superior in curability of the cationically polymerizable compound as compared with the comparative acid generator, and that the cured product after the heat test is highly transparent (not easily yellowed).
<ポジ型フォトレジスト組成物の評価>
(評価用試料の調製)
酸発生剤である成分(A)1重量部、樹脂成分(B)として、下記化学式(Resin-1)で示される樹脂40重量部、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重量部を、溶媒−2(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)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14〜19)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3〜5)を調製した。また、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った。その結果を表2に示す。
なお、比較例3の酸発生剤には、上記(R−1)を用い、比較例4の酸発生剤には、上記(R−2)を用い、比較例5の酸発生剤には、トリフェニルスルホニウムトリフラート(R−3)[和光純薬製]を用いた。
<Evaluation of positive photoresist composition>
(Preparation of sample for evaluation)
1 part by weight of component (A) as an acid generator, 40 parts by weight of resin represented by the following chemical formula (Resin-1) as resin component (B), and m-cresol and p-cresol as resin component (C) 60 parts by weight of a novolak resin obtained by addition condensation in the presence of formaldehyde and an acid catalyst is uniformly dissolved in solvent-2 (propylene glycol monomethyl ether acetate), and filtered through a membrane filter having a pore size of 1 μm to obtain a solid content. A positive photoresist composition (Examples 14 to 19) having a concentration of 40% by weight was prepared. Comparative examples were also carried out in the same manner as in the above examples, and positive photoresist compositions (Comparative Examples 3 to 5) were prepared. The positive photoresist composition was evaluated by the following method. The results are shown in Table 2.
In addition, (R-1) is used for the acid generator of Comparative Example 3, (R-2) is used for the acid generator of Comparative Example 4, and the acid generator of Comparative Example 5 is Triphenylsulfonium triflate (R-3) [manufactured by Wako Pure Chemical Industries] was used.
<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 on a silicon wafer substrate and dried to obtain a photoresist layer having a thickness of about 20 μm. This resist layer was pre-baked at 130 ° C. for 6 minutes using a hot plate. After pre-baking, pattern exposure (i-line) was performed using TME-150RSC (manufactured by Topcon Corporation), and post-exposure heating (PEB) was performed at 75 ° C. for 5 minutes using a hot plate. Thereafter, a development process for 5 minutes was performed by an immersion method using a 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution, washed with running water, and blown with nitrogen to obtain a 10 μm line and space (L & S) pattern. Further, below that, the minimum exposure amount at which no residue of this pattern was observed, that is, the minimum essential exposure amount (corresponding to the sensitivity) necessary for forming the 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。
◎:0.90≦Lb/La≦1
○:0.85≦Lb/La<0.90
×:Lb/La<0.85
<Pattern shape evaluation>
By the above operation, the lower side dimension La and the upper side dimension Lb of the cross section of the 10 μm L & S pattern formed on the silicon wafer substrate were measured using a scanning electron microscope, and the pattern shape was judged according to the following criteria.
A: 0.90 ≦ Lb / La ≦ 1
○: 0.85 ≦ Lb / La <0.90
X: Lb / La <0.85
*パターン形成されず、測定不可。 * No pattern is formed and measurement is not possible.
表2に示される通り、実施例14〜19の化学増幅型ポジ型フォトレジスト組成物は、比較例3〜5のような従来の酸発生剤を用いた場合よりも高感度でかつパターン形状に優れることが分かる。 As shown in Table 2, the chemically amplified positive photoresist compositions of Examples 14 to 19 are more sensitive and have a pattern shape than the conventional acid generators as in Comparative Examples 3 to 5. It turns out that it is excellent.
<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)
酸発生剤である成分(E)1重量部、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重量部、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重量部、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重量部、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重量部を溶媒−3(乳酸エチル)145重量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20〜25、比較例6〜8)を調製した。また、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った。その結果を表3に示す。
なお、比較例6の酸発生剤には、上記(R−1)を用い、比較例7の酸発生剤には、上記(R−2)を用い、比較例8の酸発生剤には、トリフェニルスルホニウムトリフラート(R−3)[和光純薬製]を用いた。
<Preparation of negative photoresist composition and its evaluation>
(Preparation of sample for evaluation)
As a component (E) 1 part by weight as an acid generator and a component (F) as a phenol resin, a copolymer (Mw = 10,000) composed of p-hydroxystyrene / styrene = 80/20 (molar ratio) is used. 100 parts by weight, 20 parts by weight of hexamethoxymethylmelamine (manufactured by Sanwa Chemical Co., Ltd., trade name “Nicalak MW-390”) as component (G) which is a crosslinking agent, and butadiene as component (H) which is crosslinked fine particles 10 parts by weight of a copolymer (average particle size = 65 nm, Tg = −38 ° C.) composed of / acrylonitrile / hydroxybutyl methacrylate / methacrylic acid / divinylbenzene = 64/20/8/6/2 (wt%) As component (J) as an auxiliary agent, 5 parts by weight of γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane (trade name “S510”, manufactured by Chisso Corporation) was added to solvent-3 (lactic acid ester). Le) was uniformly dissolved in 145 parts by weight, the negative photoresist composition of the present invention (Examples 20-25 and Comparative Examples 6-8) were prepared. Moreover, the negative photoresist composition was evaluated by the following method. The results are shown in Table 3.
In addition, (R-1) is used for the acid generator of Comparative Example 6, (R-2) is used for the acid generator of Comparative Example 7, and the acid generator of Comparative Example 8 is Triphenylsulfonium triflate (R-3) [manufactured by Wako Pure Chemical Industries] was used.
<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。
<Sensitivity evaluation>
Each composition was spin-coated on a silicon wafer substrate, and then heat-dried at 110 ° C. for 3 minutes using a hot plate to obtain a resin coating film having a thickness of about 20 μm. Then, pattern exposure (i line | wire) was performed using TME-150RSC (made by Topcon Corporation), and the post-exposure heating (PEB) for 3 minutes was performed at 110 degreeC with the hotplate. Thereafter, a development process for 2 minutes was performed by an immersion method using a 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution, washed with running water, and blown with nitrogen to obtain a 10 μm line and space pattern. Further, the minimum essential exposure amount (corresponding to the sensitivity) necessary for forming a pattern having a remaining film ratio of 95% or more indicating the ratio of the remaining 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。
◎:0.90≦La/Lb≦1
○:0.85≦La/Lb<0.90
×:La/Lb<0.85
<Pattern shape evaluation>
By the above operation, the lower side dimension La and the upper side dimension Lb of the cross section of the 20 μm L & S pattern formed on the silicon wafer substrate were measured using a scanning electron microscope, and the pattern shape was judged according to the following criteria.
A: 0.90 ≦ La / Lb ≦ 1
○: 0.85 ≦ La / Lb <0.90
X: La / Lb <0.85
<耐熱性(黄変)試験>
上記感度評価で得られたパターン付きシリコン基板を200℃に温調したホットプレートにて15分間加熱し、パターン部分の色相を目視で評価した。評価基準は下記の通り。
(評価基準)
◎:無色(塗膜の黄変なし)
○:淡黄色〜黄色
×:褐色
<Heat resistance (yellowing) test>
The patterned silicon substrate obtained by the sensitivity evaluation was heated for 15 minutes on a hot plate adjusted to 200 ° C., and the hue of the pattern portion was visually evaluated. The evaluation criteria are as follows.
(Evaluation criteria)
A: Colorless (no yellowing of the coating film)
○: Light yellow to yellow ×: Brown
**パターン形成されず、測定不可。 ** No pattern is formed and measurement is not possible.
表3に示される通り、実施例20〜25の化学増幅型ネガ型フォトレジスト組成物は、比較例6〜8のように従来の酸発生剤を用いた場合よりも高感度であり、パターン形状に優れることが分かる。また耐熱試験後の硬化物の透明性が高い(黄変し難い)ことから、ディスプレイ、光導波路や光学レンズ等の光学特性が求められる部材として有用であることが分かる。 As shown in Table 3, the chemically amplified negative photoresist compositions of Examples 20 to 25 are more sensitive than those using conventional acid generators as in Comparative Examples 6 to 8, and have a pattern shape. It is understood that it is excellent. Moreover, since the transparency of the hardened | cured material after a heat test is high (it is hard to yellow), it turns out that it is useful as a member by which optical characteristics, such as a display, an optical waveguide, and an optical lens, are calculated | required.
本発明の酸発生剤を使用した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、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に好適に用いられる。
The energy ray curable composition using the acid generator of the present invention is composed of paint, coating agent, various coating materials (hard coat, anti-stain coating, anti-fogging coating, touch-resistant coating, optical fiber, etc.), adhesive tape Back coating agent, Release coating material for adhesive labels (release paper, release plastic film, release metal foil, etc.), printing plate, dental material (dental compound, dental composite) ink, inkjet ink, positive Type resist (connecting terminals and wiring pattern formation for manufacturing electronic components such as circuit boards, CSPs, MEMS elements, etc.), resist films, liquid resists, negative resists (surface protective films for semiconductor elements, interlayer insulating films, planarization films) Permanent film materials, etc.), MEMS resists, positive photosensitive materials, negative photosensitive materials, various adhesives (various adhesives for electronic components, H D adhesive, pickup lens adhesive, FPD functional film (deflection plate, antireflection film, etc. adhesive), holographic resin, FPD material (color filter, black matrix, partition material, photospacer, Ribs, alignment films for liquid crystals, sealants for FPD, etc.), optical members, molding materials (for building materials, optical components, lenses), casting materials, putty, glass fiber impregnating agents, sealing materials, sealing materials, sealing It is suitably used for materials, optical semiconductor (LED) sealing materials, optical waveguide materials, nanoimprint materials, photofabrication materials, and micro stereolithography materials.
Claims (12)
A cured product obtained by curing the chemically amplified negative photoresist composition according to claim 10 or 11.
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