JP4568667B2 - Positive resist composition and pattern forming method using the same - Google Patents

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Description

本発明は、超LSIや高容量マイクロチップの製造などの超マイクロリソグラフィプロセスやその他のフォトパブリケーションプロセスに好適に用いられるポジ型レジスト組成物に関するものである。さらに詳しくは、特に電子線、X線、EUV光(Extreme Ultra-violet:波長13nm付近)等を使用して高精細化したパターン形成し得るポジ型レジストに関するものであり、電子線、X線、EUV光等を用いる半導体素子の微細加工に好適に用いることができるポジ型レジスト組成物に関する。   The present invention relates to a positive resist composition suitably used in an ultramicrolithography process such as the manufacture of VLSI and high-capacity microchips and other photo-publishing processes. More specifically, the present invention relates to a positive resist that can form a highly refined pattern using electron beam, X-ray, EUV light (Extreme Ultra-violet: wavelength of around 13 nm), etc. The present invention relates to a positive resist composition that can be suitably used for fine processing of a semiconductor element using EUV light or the like.

従来、ICやLSIなどの半導体デバイスの製造プロセスにおいては、レジスト組成物を用いたリソグラフィによる微細加工が行われている。近年、集積回路の高集積化に伴い、サブミクロン領域やクオーターミクロン領域の超微細パターン形成が要求されるようになってきている。それに伴い、露光波長もg線からi線に、さらにKrFエキシマレーザー光に、というように短波長化の傾向が見られる。さらには、現在では、エキシマレーザー光以外にも、電子線やX線、あるいはEUV光を用いたリソグラフィも開発が進んでいる。   Conventionally, in the manufacturing process of semiconductor devices such as IC and LSI, fine processing by lithography using a resist composition has been performed. In recent years, with the high integration of integrated circuits, the formation of ultrafine patterns in the submicron region and the quarter micron region has been required. Along with this, there is a tendency for the exposure wavelength to be shortened from g-line to i-line, and further to KrF excimer laser light. In addition to the excimer laser light, lithography using electron beams, X-rays, or EUV light is also being developed.

かかる電子線、X線あるいはEUV光を用いたリソグラフィープロセスに適したレジストとしては高感度化の観点から主に酸触媒反応を利用した化学増幅型レジストが用いられており、ポジ型レジストに対しては主成分として、アルカリ水溶液には不溶又は難溶性で、酸の作用によりアルカリ水溶液には可溶となる性質を有するポリマー(以下、酸分解性樹脂と略すことがある)、及び酸発生剤からなる化学増幅型組成物が有効に使用されている。   As a resist suitable for a lithography process using such an electron beam, X-ray or EUV light, a chemically amplified resist using an acid catalyst reaction is mainly used from the viewpoint of high sensitivity. Is a polymer having a property of being insoluble or hardly soluble in an alkaline aqueous solution and soluble in an alkaline aqueous solution by the action of an acid (hereinafter sometimes abbreviated as an acid-decomposable resin), and an acid generator. The chemically amplified composition is effectively used.

電子線又はX線用のポジ型レジストに関しては、例えば特許文献1(特開平4−219757号公報)には、ポリ(p−ヒドロキシスチレン)のフェノール性ヒドロキシ基の20〜70%がアセタール基で置換されたポリマーを含有するレジスト組成物が開示されている。   Regarding a positive resist for electron beam or X-ray, for example, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 4-219757) discloses that 20 to 70% of the phenolic hydroxy group of poly (p-hydroxystyrene) is an acetal group. Resist compositions containing substituted polymers are disclosed.

また、特許文献2(特開2000-66382号)には、p−ヒドロキシスチレンと(
メタ)アクリル酸エステルの共重合体を含有する感放射線性樹脂組成物が開示されている。
また、特許文献3(特開2001−33970号)には、特定の構造を有する(メタ)アクリル酸エステルの共重合体を含有する感放射線性樹脂組成物が開示されている。
また、特許文献4(特開2002−55457号)には、酸発生剤を5質量%以上含む
フォトレジスト組成物を用いて短波長(約160nm未満)の放射線あるいは電子線によりパターンを形成する方法が開示されている。
Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-66382) discloses p-hydroxystyrene and (
A radiation sensitive resin composition containing a copolymer of (meth) acrylic acid ester is disclosed.
Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-33970) discloses a radiation-sensitive resin composition containing a copolymer of (meth) acrylic acid ester having a specific structure.
Patent Document 4 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-55457) discloses a method of forming a pattern by radiation or electron beam having a short wavelength (less than about 160 nm) using a photoresist composition containing 5% by mass or more of an acid generator. Is disclosed.

また、特許文献5(特開2002−323768号)には、特定のアセタール構造を有する樹脂を含むポジ型電子線、X線又はEUV用レジスト組成物が開示されている。
また、特許文献6(特開2003−177537号)には、エーテル連結基を有するアセタール構造を有する樹脂を含むポジ型電子線、X線又はEUV用レジスト組成物が開示されている。
また、特許文献7(特開2003−57819号)には、重合性末端基を有する分岐ポリマーを含有するフォトレジスト組成物が開示されている。
また、特許文献8(特開2000−347412号)には、ヒドロキシスチレン誘導体のデンポリマーまたはハイパーブランチポリマーを含有するレジスト材料が開示されてい
る。
Patent Document 5 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-323768) discloses a resist composition for positive electron beam, X-ray or EUV containing a resin having a specific acetal structure.
Patent Document 6 (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-177537) discloses a resist composition for positive electron beam, X-ray or EUV containing a resin having an acetal structure having an ether linking group.
Patent Document 7 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-57819) discloses a photoresist composition containing a branched polymer having a polymerizable terminal group.
Patent Document 8 (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-347412) discloses a resist material containing a denstyrene polymer or a hyperbranched polymer of a hydroxystyrene derivative.

しかしながら、上記技術でも、解像力、ラインエッジラフネス、感度およびパターン形状は同時に満足できていないのが現状である。
ラインエッジラフネスとは、レジスト組成物の特性に起因して、レジスト組成物のラインパターンと基板界面のエッジが、ライン方向と垂直な方向に不規則に変動した形状を呈することを言う。このパターンを真上から観察するとエッジが凸凹(±数十nm程度)に見える。この凸凹は、エッチング工程により基板に転写されるため、凸凹が大きいと電気特性不良を引き起こし、歩留まりを低下させる原因となっている。レジストパターンサイズがクオーターミクロン以下になるに伴い、ラインエッジラフネスの改善要求が高まってきている。
However, even with the above technology, the present situation is that the resolution, line edge roughness, sensitivity, and pattern shape are not satisfied at the same time.
Line edge roughness means that due to the characteristics of the resist composition, the line pattern of the resist composition and the edge of the substrate interface exhibit a shape that varies irregularly in a direction perpendicular to the line direction. When this pattern is observed from directly above, the edges appear to be uneven (approximately ± several tens of nm). Since the unevenness is transferred to the substrate by the etching process, if the unevenness is large, an electrical characteristic defect is caused and the yield is reduced. As the resist pattern size becomes less than quarter micron, there is an increasing demand for improving line edge roughness.

パターン形状とは、作成したパターンの矩形性であり、パターン断面を横から観察した場合、パターン上部のみが出っ張る形状(T−top)や、パターン上面が丸くなる形状(ラウンドトップ)、パターン幅が上部から下部に行くにつれ広がる形状(テーパー)およびパターン幅が上部から下部につれ狭まる形状(逆テーパー形状)が見られると、エッチングによるパターン転写が忠実に行われなくなってしまう。   The pattern shape is the rectangularity of the created pattern. When the pattern cross section is observed from the side, only the upper part of the pattern protrudes (T-top), the upper surface of the pattern becomes round (round top), and the pattern width is If a shape (taper) that widens from the top to the bottom and a shape that narrows the pattern width from the top to the bottom (reverse taper) are seen, pattern transfer by etching cannot be performed faithfully.

また、EUVを光源とする場合、光の波長が極紫外領域に属し、高エネルギーを有するため、EUV光に起因するネガ化等の光化学反応が協奏することによるコントラスト低下等の問題があった。
従来知られている技術の組合せにおいては、電子線又はX線照射下で充分良好なラインエッジラフネスと良好なパターン形状を併せ持つことは困難であり、これらの両立が望まれていた。また、EUV照射下においても、充分良好な感度とコントラストを併せ持つことが望まれていた。
Further, when EUV is used as a light source, the wavelength of light belongs to the extreme ultraviolet region and has high energy, and thus there has been a problem such as a decrease in contrast due to concerted photochemical reactions such as negation due to EUV light.
In the combination of conventionally known techniques, it is difficult to have both a sufficiently good line edge roughness and a good pattern shape under electron beam or X-ray irradiation, and both of these are desired. Further, it has been desired to have sufficiently good sensitivity and contrast even under EUV irradiation.

特開平4−219757号公報JP-A-4-219757 特開2000-66382号公報JP 2000-66382 A 特開2001−33970号公報JP 2001-33970 A 特開2002−55457号公報JP 2002-55457 A 特開2002−323768号公報JP 2002-323768 A 特開2003−177537号公報JP 2003-177537 A 特開2003−57819号公報JP 2003-57819 A 特開2000−347412号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-347412

本発明の目的は、高エネルギー線、特にKrFエキシマレーザー、電子線、X線あるいはEUV光を使用する半導体素子の微細加工における性能向上技術の課題を解決することであり、特に電子線使用時におけるラインエッジラフネスおよびパターン形状を同時に満足し、またEUV光使用時における感度、溶解コントラストに優れたポジ型レジスト組成物を提供することにある。   An object of the present invention is to solve the problem of performance improvement technology in microfabrication of a semiconductor device using a high energy beam, particularly a KrF excimer laser, an electron beam, an X-ray or EUV light. Another object is to provide a positive resist composition that satisfies both line edge roughness and pattern shape at the same time, and is excellent in sensitivity and dissolution contrast when using EUV light.

即ち、本発明に係わるポジ型レジスト組成物は下記構成である。
(1)(A)少なくとも1つの分岐部を介してポリマー鎖を3つ以上有する、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解度が増大するポリマー、及び、
(B)一般式(I)で表されるカチオンを有するスルホニウム塩
を含有することを特徴とするポジ型レジスト組成物。
That is, the positive resist composition according to the present invention has the following constitution.
(1) (A) a polymer having three or more polymer chains via at least one branch, and having increased solubility in an alkali developer by the action of an acid; and
(B) A positive resist composition comprising a sulfonium salt having a cation represented by formula (I).

Figure 0004568667
Figure 0004568667

一般式(I)中、
〜R13は、各々独立に水素原子又は置換基を表し、互いに結合して環を形成してもよい。
Zは、−CO−、又は、−SO である。
In general formula (I),
R 1 to R 13 each independently represent a hydrogen atom or a substituent, and may be bonded to each other to form a ring.
Z is —CO— or —SO 2 .

(2)ポリマー(A)が、くし型ポリマーであることを特徴とする上記(1)に記載のポジ型レジスト組成物。   (2) The positive resist composition as described in (1) above, wherein the polymer (A) is a comb polymer.

(3)ポリマー(A)が、星型ポリマーであることを特徴とする上記(1)に記載のポジ型レジスト組成物。
(4)ポリマー(A)が、ハイパーブランチドポリマーであることを特徴とする上記(1)に記載のポジ型レジスト組成物。
(3) The positive resist composition as described in (1) above, wherein the polymer (A) is a star polymer.
(4) The positive resist composition as described in (1) above, wherein the polymer (A) is a hyperbranched polymer.

(5)ポリマー(A)を形成するポリマー鎖のうち少なくとも1つが、ビニル型の繰り返し単位からなることを特徴とする上記(1)〜(4)のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物。
(6)該ビニル型繰り返し単位として、スチレン誘導体に由来する繰り返し単位または/および(メタ)アクリル酸誘導体に由来する繰り返し単位を含有することを特徴とする上記(5)に記載のポジ型レジスト組成物。
(5) The positive resist composition as described in any one of (1) to (4) above, wherein at least one of the polymer chains forming the polymer (A) comprises a vinyl-type repeating unit.
(6) The positive resist composition as described in (5) above, wherein the vinyl-type repeating unit contains a repeating unit derived from a styrene derivative and / or a repeating unit derived from a (meth) acrylic acid derivative. object.

更に好ましい態様として、以下の構成を挙げることができる。
(7)(D)界面活性剤の量が、該組成物中の固形分100質量%当たり0.0001質量%〜2質量%であることを特徴とする上記(1)〜(6)のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物。
(8)ポリマー(A)が、酸の作用により分解し、脂環及び芳香環の少なくともいずれかを有する基が脱離し、アルカリ可溶性基を生じる基を有する繰り返し単位を含有することを特徴とする上記(1)〜(7)のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物。
(9)電子線、X線又はEUVにより露光されることを特徴とする上記(1)〜(8)のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物。
(10)活性光線又は放射線が、波長100〜300nmの紫外線であることを特徴とする(1)〜(8)のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物。
(11)活性光線又は放射線が、波長200〜300nmの紫外線であることを特徴とする(1)〜(8)のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物。
Further preferred embodiments include the following configurations.
(7) Any of (1) to (6) above, wherein the amount of (D) the surfactant is 0.0001% by mass to 2% by mass per 100% by mass of the solid content in the composition A positive resist composition as described above.
(8) The polymer (A) contains a repeating unit having a group that decomposes by the action of an acid, a group having at least one of an alicyclic ring and an aromatic ring is eliminated, and generates an alkali-soluble group. The positive resist composition according to any one of (1) to (7) above.
(9) The positive resist composition as described in any one of (1) to (8) above, which is exposed to an electron beam, an X-ray or EUV.
(10) The positive resist composition as described in any one of (1) to (8), wherein the actinic ray or radiation is an ultraviolet ray having a wavelength of 100 to 300 nm.
(11) The positive resist composition as described in any one of (1) to (8), wherein the actinic ray or radiation is an ultraviolet ray having a wavelength of 200 to 300 nm.

(12)更に(C)有機塩基性化合物を含有することを特徴とする(1)〜(11)のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物。
(13)前記(B)成分として、(B1)活性光線または放射線の作用により有機スル
ホン酸を発生する化合物を含有することを特徴とする(1)〜(12)いずれかに記載のポジ型レジスト組成物。
(14)前記(B)成分として、(B2)活性光線または放射線の作用によりアリールスルホン酸を発生する化合物を含有することを特徴とする(1)〜(12)いずれかに記載のポジ型レジスト組成物。
(15)さらに、溶剤を含有することを特徴とする(1)〜(14)いずれかに記載のポジ型レジスト組成物。
(12) The positive resist composition as described in any one of (1) to (11), further comprising (C) an organic basic compound.
(13) The positive resist according to any one of (1) to (12), wherein the component (B) contains (B1) a compound capable of generating an organic sulfonic acid by the action of actinic rays or radiation. Composition.
(14) The positive resist according to any one of (1) to (12), wherein the component (B) contains (B2) a compound capable of generating arylsulfonic acid by the action of actinic rays or radiation. Composition.
(15) The positive resist composition as described in any one of (1) to (14), further comprising a solvent.

(16)上記溶剤として、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを含有することを特徴とする(1)〜(15)いずれかに記載のポジ型レジスト組成物。
(17)上記溶剤としてさらにプロピレングリコールモノメチルエーテルを含有することを特徴とする(16)記載のポジ型レジスト組成物。
(18)更に、下記一般式(A)で表されるアセタール化合物及び/又は一般式(B)で表されるアセタール化合物を含有することを特徴とする(1)〜(17)いずれかに記載のポジ型レジスト組成物。
(16) The positive resist composition as described in any one of (1) to (15) above, which contains propylene glycol monomethyl ether acetate as the solvent.
(17) The positive resist composition as described in (16), further containing propylene glycol monomethyl ether as the solvent.
(18) Furthermore, the acetal compound represented by the following general formula (A) and / or the acetal compound represented by the general formula (B) is contained, and any one of (1) to (17) A positive resist composition.

Figure 0004568667
Figure 0004568667

一般式(A)及び(B)中、R1’及びR2’は、各々独立に、炭素数1〜30個の有機基を表す。本発明は、上記(1)〜(18)に係る発明であるが、以降、他の事項も含めて記載している。 In general formulas (A) and (B), R 1 ′ and R 2 ′ each independently represents an organic group having 1 to 30 carbon atoms. The present invention is the invention according to the above (1) to (18), but will be described below including other matters.

本発明により、電子線、EUV光によるパターン形成においても、良好な性能を示すポジ型レジスト組成物を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a positive resist composition exhibiting good performance even in pattern formation using an electron beam or EUV light.

以下、本発明のポジ型レジスト組成物について詳細に説明する。
尚、本明細書に於ける基(原子団)の表記に於いて、置換及び無置換を記していない表記は、置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含するものである。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含するものである。
Hereinafter, the positive resist composition of the present invention will be described in detail.
In addition, in the description of the group (atomic group) in this specification, the description which does not describe substitution and non-substitution includes what does not have a substituent and what has a substituent. . For example, the “alkyl group” includes not only an alkyl group having no substituent (unsubstituted alkyl group) but also an alkyl group having a substituent (substituted alkyl group).

〔1〕(A)少なくとも1つの分岐部を介してポリマー鎖を3つ以上有し、酸の作用により分解してアルカリ現像液に対する溶解性が増大するポリマー(以下、「酸分解性ポリマー(A)」ともいう)
酸分解性ポリマー(A)は、少なくとも1つの分岐部を介してポリマー鎖を3つ以上有するとともに、酸の作用により分解してアルカリ現像液に対する溶解度が増大する樹脂(酸分解性樹脂)であり、後述するような酸の作用により分解し、カルボキシ基、水酸基などのアルカリ可溶性基を生じる基(酸分解性基)を有する繰り返し単位を含有する。
[1] (A) A polymer (hereinafter referred to as “acid-decomposable polymer (A) having three or more polymer chains via at least one branch portion”, which is decomposed by the action of an acid to increase the solubility in an alkaline developer. ) ")
The acid-decomposable polymer (A) is a resin (acid-decomposable resin) that has three or more polymer chains via at least one branch part and decomposes by the action of an acid to increase the solubility in an alkali developer. And a repeating unit having a group (acid-decomposable group) that decomposes by the action of an acid as described later and generates an alkali-soluble group such as a carboxy group or a hydroxyl group.

本発明で使用される酸分解性ポリマー(A)は、少なくとも1つの分岐部を介してポリマー鎖を3つ以上有している、いわゆる分岐ポリマーであり、従来用いられている、1つ
のポリマー鎖のみで構成されている直鎖状ポリマーとはその構造が異なる。分岐ポリマーに関しては石津浩二編著「分岐ポリマーのナノテクノロジー」(アイピーシー)第1章、第6章、第7章、および野瀬卓平、中浜精一、宮田清蔵編「大学院 高分子化学」(講談社)p.39に記載されている。一般に分岐ポリマーは枝分かれ(分岐)構造に由来した物性を有するため、通常の直鎖状ポリマーとは、溶液、固体物性が大きく異なることが知られている。
各ポリマー鎖の分子量は、好ましくは50以上、より好ましくは100以上、更に好ましくは200以上である。
なお、ポリマー鎖とは、繰り返し単位を複数持つものである。
The acid-decomposable polymer (A) used in the present invention is a so-called branched polymer having three or more polymer chains via at least one branched part, and one conventionally used polymer chain. The structure is different from that of a linear polymer composed only of Regarding branched polymers, edited by Koji Ishizu, “Nanotechnology of Branched Polymers” (IPC) Chapter 1, Chapter 6, Chapter 7 and Takuhei Nose, Seiichi Nakahama, Kiyozo Miyata “Graduate Polymer Chemistry” ( Kodansha) p. 39. In general, since a branched polymer has physical properties derived from a branched (branched) structure, it is known that a solution and a solid physical property are greatly different from a normal linear polymer.
The molecular weight of each polymer chain is preferably 50 or more, more preferably 100 or more, and still more preferably 200 or more.
The polymer chain has a plurality of repeating units.

上記分岐ポリマーとして、例えば、くし型ポリマー(A1)、星型ポリマー(A2)、ハイパーブランチドポリマー(A3)が挙げられる。くし型ポリマーとは幹に多数の枝が等間隔に出ている分岐ポリマーである。くし型ポリマーのうち、側鎖(枝)が主鎖(幹)とは異なる構成または配置を持つものはグラフトポリマーと呼ばれる。星型ポリマーとは原子あるいは原子団を核とし、3つ以上の複数の分岐鎖が放射状に伸びた構造の分岐ポリマーであり、ハイパーブランチドポリマーとは一分子中に二種類の置換基を合計含む3個以上もつ、いわゆるABx型分子の重合により得られる多重分岐ポリマーである。くし型、グラフト、星型およびハイパーブランチドポリマーに関しては上記「大学院 高分子化学」p.39〜43に記載されている。 Examples of the branched polymer include a comb polymer (A1), a star polymer (A2), and a hyperbranched polymer (A3). The comb polymer is a branched polymer in which a large number of branches appear on the trunk at equal intervals. Among comb polymers, those having a side chain (branch) having a different configuration or arrangement from the main chain (trunk) are called graft polymers. A star-shaped polymer is a branched polymer with a structure in which atoms or atomic groups are the core and a plurality of three or more branched chains extend radially. A hyperbranched polymer is a total of two types of substituents in one molecule. It is a multi-branched polymer obtained by polymerization of so-called AB x type molecules having three or more. For the comb type, graft, star type and hyperbranched polymer, see “Graduate Polymer Chemistry” p. 39-43.

上記分岐ポリマーの分岐鎖の有無を確認する方法としては、GPC(ゲルパーミエーショ
ンクロマトグラフィー)−光散乱測定による方法が挙げられる。すなわち、ポリマーのGPC/MALLS(多角度光散乱)測定を行い、各溶出位置において、散乱光強度の傾きより<R21/2 (半径Rの2乗平均の平方根)を求め、散乱光強度の切片より重量平均分子量Mwを求め、<R21/2 とMwの対数をプロットして最小2乗法によりその傾きαを計算する。あるポリマーXの傾きαxと、該ポリマーXと単量体種が同一で共重合組
成の類似した直鎖ポリマー(例えば、共重合組成の誤差が10%以内、即ち、2種のポリマー各々における最も多く含有する同一の繰り返し単位の含有量(モル%)の差が10モル%以内)の場合の傾きαlを比較すると、(αl /αx )> 1となる場合、ポリマーXに分岐鎖が存在し、(αl /αx )の値が1より大きいほどポリマーXの分子中の分岐の割合が大きく、(αl /αx )≦ 1の場合、ポリマーXは分岐鎖を有していないと評価
する。本発明の分岐ポリマーを用いた場合に上記プロットで得られる傾きをαbとすると
、(αl /αb )の値は、好ましくは1.02以上、より好ましくは1.03以上、更に好ましくは1.04以上、最も好ましくは1.05以上である。
Examples of the method for confirming the presence or absence of the branched chain of the branched polymer include a method by GPC (gel permeation chromatography) -light scattering measurement. That is, GPC / MALLS (multi-angle light scattering) measurement of the polymer is performed, and at each elution position, <R 2 > 1/2 (square root of the mean square of the radius R) is obtained from the slope of the scattered light intensity, and the scattered light The weight average molecular weight Mw is obtained from the intensity intercept, the logarithm of <R 2 > 1/2 and Mw is plotted, and the slope α is calculated by the least square method. A slope α x of a certain polymer X and a linear polymer having the same monomer composition as that of the polymer X and having a similar copolymer composition (for example, an error in the copolymer composition is within 10%, that is, in each of the two polymers When the slope α l in the case of the difference in content (mol%) of the same repeating unit containing the largest amount (within 10 mol%) is compared, when (α l / α x )> 1, the polymer X is branched When a chain is present and the value of (α l / α x ) is larger than 1, the proportion of branching in the polymer X molecule is larger. When (α l / α x ) ≦ 1, the polymer X has a branched chain. Evaluate not. When the slope obtained from the above plot is α b when the branched polymer of the present invention is used, the value of (α l / α b ) is preferably 1.02 or more, more preferably 1.03 or more, still more preferably Is 1.04 or more, most preferably 1.05 or more.

上記分岐ポリマーを形成する各ポリマー鎖(幹部、枝部に限らず)の重合に関しては従来の技術(ラジカル重合、カチオン重合、アニオン重合、またはリビングラジカル重合、リビングカチオン重合、リビングアニオン重合といった連鎖重合や縮合重合)を適用することができるが、連鎖重合が好ましい。すなわち、上記分岐ポリマーを形成する各ポリマー鎖は、ビニル型の繰り返し単位からなることが好ましい。また、重合法としては連鎖重合の中でもラジカル重合およびリビングラジカル重合が特に好ましい。   Regarding polymerization of each polymer chain (not limited to the trunk and branches) forming the branched polymer, conventional techniques (radical polymerization, cationic polymerization, anionic polymerization, or living radical polymerization, living cationic polymerization, living anionic polymerization, chain polymerization) Chain polymerization is preferred. That is, each polymer chain forming the branched polymer is preferably composed of a vinyl-type repeating unit. As the polymerization method, radical polymerization and living radical polymerization are particularly preferable among chain polymerizations.

なお、該ビニル型繰り返し単位としては下記式(I)で示されるスチレン誘導体または下記式(II)で示される(メタ)アクリル酸誘導体が好ましい。   The vinyl-type repeating unit is preferably a styrene derivative represented by the following formula (I) or a (meth) acrylic acid derivative represented by the following formula (II).

Figure 0004568667
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式(I)中、Zは水素原子または(酸分解性または非酸分解性の)有機基を示す。Yは水素原子または(酸分解性または非酸分解性の)有機基を示す。R1は水素原子、ハロゲ
ン原子、アルキル基を示す。a、b、cは整数であり、a≧0、b≧0、c≧0、0≦a+b+c≦5を満たす。
Zの有機基のうち酸分解性基としては、−C(R11)(R12)(R13)、−C(R14)(R15)(OR16)、−〔C(R17)(R18)〕n−CO−OC(R11)(R12)(R13)が好ましい。R11〜R13は、それぞれ独立して、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アラルキル基またはアリール基を表す。R14、R15、R17、R18は、それぞれ独立して、水素原子またはアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アラルキル基またはアリール基を表す。R16は、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アラルキル基またはアリール基を表す。尚、R11、R12、R13のうちの2つ、R14、R15、R16のうちの2つまたはR17、R18の2つが結合して環を形成してもよい。
該アルキル基、該シクロアルキル基、該アルケニル基、該アラルキル基は、それぞれのアルキレン鎖中に−O−、−S−、−CO2−、−CO−、―CONH―、−SO2−、−SO−、又はこれらの組み合わせを有していても良い。
Yの有機基のうち酸分解性基としては、−C(R11)(R12)(R13)、−C(R14)(R15)(OR16)が好ましい。
In the formula (I), Z represents a hydrogen atom or an organic group (acid-decomposable or non-acid-decomposable). Y represents a hydrogen atom or an organic group (acid-decomposable or non-acid-decomposable). R 1 represents a hydrogen atom, a halogen atom or an alkyl group. a, b and c are integers and satisfy a ≧ 0, b ≧ 0, c ≧ 0, and 0 ≦ a + b + c ≦ 5.
Among the organic groups of Z, as the acid-decomposable group, —C (R 11 ) (R 12 ) (R 13 ), —C (R 14 ) (R 15 ) (OR 16 ), — [C (R 17 ) (R 18)] n -CO-OC (R 11) (R 12) (R 13) are preferred. R 11 to R 13 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an aralkyl group or an aryl group. R 14 , R 15 , R 17 and R 18 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an aralkyl group or an aryl group. R 16 represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an aralkyl group or an aryl group. Two of R 11 , R 12 and R 13 , two of R 14 , R 15 and R 16 , or two of R 17 and R 18 may be bonded to form a ring.
The alkyl group, the cycloalkyl group, the alkenyl group, and the aralkyl group each include —O—, —S—, —CO 2 —, —CO—, —CONH—, —SO 2 —, in each alkylene chain. -SO- or a combination thereof may be included.
Of the organic groups of Y, the acid-decomposable group is preferably —C (R 11 ) (R 12 ) (R 13 ) or —C (R 14 ) (R 15 ) (OR 16 ).

Figure 0004568667
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式(II)中、R2は水素原子またはアルキル基を示す。X1は―ORa、―SRbまたは―N(Rc)Rbを示す。Raは水素原子または(酸分解性または非酸分解性の)有機基を
示す。Rbは水素原子または非酸分解性の有機基を示す。Rcは水素原子またはアルキル基を示す。
Raの有機基のうち酸分解性基としては−C(R11)(R12)(R13)、−C(R14)(
15)(OR16)が好ましい。
In formula (II), R 2 represents a hydrogen atom or an alkyl group. X 1 represents —ORa, —SRb or —N (Rc) Rb. Ra represents a hydrogen atom or an organic group (acid-decomposable or non-acid-decomposable). Rb represents a hydrogen atom or a non-acid-decomposable organic group. Rc represents a hydrogen atom or an alkyl group.
Among the organic groups of Ra, the acid-decomposable group includes -C (R 11 ) (R 12 ) (R 13 ), -C (R 14 )
R 15 ) (OR 16 ) is preferred.

Ra またはRbの非酸分解性の有機基とは、酸の作用により分解することのない有機基
であり、例えば、酸の作用により分解することのない、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アミド基、シアノ基等を挙げることができる。アルキル基及びシクロアルキル基は、炭素数1〜10個が好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、ヘキシル基、2−エチルヘキシル基、オクチル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロヘキシル基、アダマンチル基等を挙げることができる。アリール基は、炭素数6〜14のアリール基が好ましく、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基等を挙げることができる。アラルキル基は、炭素数6〜12個のアラルキル基が好ましく、例えば、ベンジル基、フェネチル基、クミル基等を挙げることができる。アルコキシ基及びアルコキシカルボニル基に於けるアルコキシ基は、炭素数1〜5のアルコキシ基が好ましく、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基等を挙げることができる。
2及びRcのアルキル基は、炭素数1〜5のアルキル基が好ましく、具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基等を好ましく挙げることができる。
The non-acid-decomposable organic group for Ra or Rb is an organic group that is not decomposed by the action of an acid, such as an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, that is not decomposed by the action of an acid, Examples thereof include an aralkyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, an amide group, and a cyano group. The alkyl group and cycloalkyl group preferably have 1 to 10 carbon atoms. For example, methyl group, ethyl group, propyl group, n-butyl group, sec-butyl group, hexyl group, 2-ethylhexyl group, octyl group, cyclohexane A propyl group, a cyclobutyl group, a cyclohexyl group, an adamantyl group, etc. can be mentioned. The aryl group is preferably an aryl group having 6 to 14 carbon atoms, and examples thereof include a phenyl group, a naphthyl group, and an anthracenyl group. The aralkyl group is preferably an aralkyl group having 6 to 12 carbon atoms, and examples thereof include a benzyl group, a phenethyl group, and a cumyl group. The alkoxy group in the alkoxy group and the alkoxycarbonyl group is preferably an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, and examples thereof include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, an n-butoxy group, and an isobutoxy group.
The alkyl group of R 2 and Rc is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, specifically, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, a t-butyl group or the like is preferable. Can be mentioned.

上記各基が有してもよい置換基としては、例えば、アミド基、ウレイド基、ウレタン基、ヒドロキシル基、カルボキシル基等の活性水素を有するものや、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子)、アルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等)、チオエーテル基、アシル基(アセチル基、プロパノイル基、ベンゾイル基等)、アシロキシ基(アセトキシ基、プロパノイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基等)、アルコキシカルボニル基(メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基等)、シアノ基、ニトロ基等が挙げられる。   Examples of the substituent that each of the above groups may have include, for example, those having active hydrogen such as amide group, ureido group, urethane group, hydroxyl group, carboxyl group, and halogen atoms (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom). , Iodine atom), alkoxy group (methoxy group, ethoxy group, propoxy group, butoxy group, etc.), thioether group, acyl group (acetyl group, propanoyl group, benzoyl group, etc.), acyloxy group (acetoxy group, propanoyloxy group, Benzoyloxy group etc.), alkoxycarbonyl group (methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group, propoxycarbonyl group etc.), cyano group, nitro group and the like.

式(I)で表される繰り返し単位の具体例を以下に挙げるが、これらに限定されるものではない。   Specific examples of the repeating unit represented by the formula (I) are shown below, but are not limited thereto.

Figure 0004568667
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Figure 0004568667
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式(II)で表される繰り返し単位の具体例を以下に挙げるが、これらに限定されるものではない。   Specific examples of the repeating unit represented by the formula (II) are shown below, but are not limited thereto.

Figure 0004568667
Figure 0004568667

次に、各分岐ポリマーの合成法について説明する。
くし型ポリマー(A1)の合成法は、上記くし型ポリマーの定義に合致した構造のポリマーを合成できるものであれば手段を問わない。具体的には、幹となるポリマーに何らかの方法で重合開始点を発生させ、幹となるモノマーをそこから重合させて枝をつける方法、リビングポリマーのような活性を有するポリマーを幹となるポリマーに反応させる方法、末端に重合可能な官能基を持つポリマー(マクロモノマー)を重合させる方法などが挙げられる。上記合成法の中でマクロモノマー法が好ましい。マクロモノマーの合成とそれを用いたポリマー合成に関しては、山下雄也編著「マクロモノマーの化学と工業」(アイピーシー)第2章、3章に記載されている。
Next, a method for synthesizing each branched polymer will be described.
The method for synthesizing the comb polymer (A1) is not limited as long as it can synthesize a polymer having a structure that matches the definition of the comb polymer. Specifically, a polymerization starting point is generated in some way by a polymer that becomes a trunk, a monomer that is a trunk is polymerized therefrom, and branches are formed, and a polymer having an activity such as a living polymer is made into a backbone polymer. The method of making it react, the method of polymerizing the polymer (macromonomer) which has a polymerizable functional group at the terminal, etc. are mentioned. Of the above synthesis methods, the macromonomer method is preferred. The synthesis of the macromonomer and the polymer synthesis using it are described in Chapter 2 and Chapter 3 of the “Chemical Monomer Chemistry and Industry” edited by Yuya Yamashita.

星型ポリマーの(A2)の合成法は、先に分岐鎖(枝)となるポリマーを合成した後、核となる原子または原子団(以降コアと呼ぶ)に結合させるarm-first法と、先にコアと
なる多官能開始剤を合成した後、枝となるポリマーを合成するcore-first法の二種に大別できるが、どちらの方法を用いても良い。星型ポリマー(A2)の合成法に関しては石津浩二編著「分岐ポリマーのナノテクノロジー」(アイピーシー)第1章に記載されている。
ハイパーブランチドポリマー(A3)の合成法は、縮合重合を用いる場合、直鎖状ポリマー合成で使われている縮合反応を多官能性分子(ABx型モノマー)に適用する方法、
連鎖重合を用いる場合、二重結合を持つ化合物に開始剤となる反応点を持たせたモノマーのカチオン重合やラジカル重合で合成する方法が挙げられるが、後者が好ましい。ハイパーブランチドポリマー(A3)の合成法に関しては石津浩二編著「分岐ポリマーのナノテクノロジー」(アイピーシー)第6章に記載されている。
なお、通常の直鎖状ポリマーをラジカル重合により合成しようとする際に連鎖移動の影響などで突発的に発生する、一分子中に二つ以上のラジカル活性点を有する生長ラジカルから生成するようなポリマーは、その分岐鎖の構造や分岐鎖が生成する度合いが完全に不規則であり構造が規定できないため、本発明の分岐ポリマーとは全く異なる。そのようなポリマーは本発明の分岐ポリマーには含まない。
The synthesis method of star polymer (A2) includes the arm-first method in which a polymer that becomes a branched chain (branch) is first synthesized and then bonded to a nucleus atom or atomic group (hereinafter referred to as a core), The core-first method of synthesizing a polyfunctional initiator as a core and then synthesizing a polymer as a branch can be roughly divided into two types, and either method may be used. The synthesis method of the star polymer (A2) is described in Chapter 1 of Koji Ishizu, “Nanotechnology of Branched Polymers” (IPC).
The synthesis method of the hyperbranched polymer (A3) is a method of applying a condensation reaction used in the synthesis of a linear polymer to a polyfunctional molecule (AB x type monomer) when using condensation polymerization.
In the case of using chain polymerization, a method of synthesizing by a cationic polymerization or radical polymerization of a monomer in which a compound having a double bond has a reaction point serving as an initiator can be mentioned, and the latter is preferable. The method for synthesizing the hyperbranched polymer (A3) is described in Chapter 6 of Koji Ishizu, “Nanotechnology of Branched Polymers” (IPC).
In addition, when a normal linear polymer is synthesized by radical polymerization, it is generated suddenly due to the influence of chain transfer or the like, and it is generated from a growing radical having two or more radical active sites in one molecule. The polymer is completely different from the branched polymer of the present invention because the structure of the branched chain and the degree of generation of the branched chain are completely irregular and the structure cannot be defined. Such polymers are not included in the branched polymer of the present invention.

また、本発明の酸分解性ポリマー(A)はデンドリマーを含まないものとする。本発明の酸分解性ポリマー(A)は枝分かれ(分岐)単位と線状単位の混合を含むが、デンドリマーは世代を問わず枝分かれ繰り返し単位のみを含む。また本発明の酸分解性ポリマー(A)は多分散性であり、少なくとも1.08以上の分子量分散度を示すが、デンドリマーは単分散型(一般に分散度が約1.02未満)の、極めて明確な輪郭を有している。よって、本発明の酸分解性ポリマー(A)とデンドリマーは区別することができる。   The acid-decomposable polymer (A) of the present invention does not contain a dendrimer. The acid-decomposable polymer (A) of the present invention contains a mixture of branched (branched) units and linear units, but dendrimers contain only branched repeating units regardless of generation. The acid-decomposable polymer (A) of the present invention is polydisperse and exhibits a molecular weight dispersity of at least 1.08, but the dendrimer is a monodisperse type (generally having a dispersity of less than about 1.02). It has a clear outline. Therefore, the acid-decomposable polymer (A) of the present invention and the dendrimer can be distinguished.

以下にくし型ポリマー(A1)、星型ポリマー(A2)、ハイパーブランチドポリマー(A3)の具体例を挙げるが、これらに限定されるものではない。   Specific examples of the comb polymer (A1), star polymer (A2), and hyperbranched polymer (A3) are shown below, but are not limited thereto.

〔くし型ポリマー(A1)〕 [Comb type polymer (A1)]

Figure 0004568667
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Figure 0004568667
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〔星型ポリマー(A2)〕 [Star polymer (A2)]

Figure 0004568667
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Figure 0004568667
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〔ハイパーブランチドポリマー(A3)〕 [Hyperbranched polymer (A3)]

Figure 0004568667
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m1は0より大きい数であり、m2、m、n1、n2、nの各々は0以上の数である。   m1 is a number greater than 0, and each of m2, m, n1, n2, and n is a number greater than or equal to 0.

酸分解性ポリマー(A)は、全繰り返し単位中、一般式(I)または一般式(II)で示される繰り返し単位を5モル%以上含有することが好ましく、より好ましくは10モル%以上、さらに好ましくは20モル%以上である。また、必要に応じて併せて他の繰り返し単位を含有してもよい。該他の繰り返し単位に相当するモノマーとしては、例えば、マレイン酸誘導体、無水マレイン酸誘導体、(メタ)アクリロニトリル、ビニルピロリドン、ビニルピリジン、酢酸ビニル等を挙げることができる。   The acid-decomposable polymer (A) preferably contains 5 mol% or more, more preferably 10 mol% or more of the repeating unit represented by the general formula (I) or the general formula (II) in all repeating units. Preferably it is 20 mol% or more. Moreover, you may contain another repeating unit collectively as needed. Examples of the monomer corresponding to the other repeating unit include maleic acid derivatives, maleic anhydride derivatives, (meth) acrylonitrile, vinyl pyrrolidone, vinyl pyridine, and vinyl acetate.

酸分解性ポリマー(A)は、全繰り返し単位中、酸分解性基を有する繰り返し単位を5〜90モル%含有することが好ましく、より好ましくは7〜80モル%、さらに好ましくは10〜70モル%である。酸分解性基を有する繰り返し単位としては、式(I)でZが−C(R14)(R15)(OR16)の構造、または式(II)でXが―ORaでありさらにRaが−C(R11)(R12)(R13)または−C(R14)(R15)(OR16)の構造が好ましい。 The acid-decomposable polymer (A) preferably contains 5 to 90 mol% of repeating units having an acid-decomposable group in all repeating units, more preferably 7 to 80 mol%, still more preferably 10 to 70 mol%. %. As the repeating unit having an acid-decomposable group, a structure in which Z is —C (R 14 ) (R 15 ) (OR 16 ) in the formula (I), or X in the formula (II) is —ORa, and Ra is A structure of —C (R 11 ) (R 12 ) (R 13 ) or —C (R 14 ) (R 15 ) (OR 16 ) is preferred.

また、酸分解性ポリマー(A)は、酸分解性基を有する繰り返し単位として、酸の作用で脂環及び芳香環の少なくともいずれかを有する基が脱離し、アルカリ可溶性基を生じる基を有する繰り返し単位を有していることが好ましい。
このような繰り返し単位としては、一般式(I)及び(II)で表される繰り返し単位については、一般式(I)におけるY及びZとしての酸分解性の有機基及び一般式(II)におけるRaとしての酸分解性の有機基が、脂環及び芳香環の少なくともいずれかを有する基である場合が挙げられる。
酸分解性ポリマー(A)は、酸の作用により分解し、脂環及び芳香環の少なくともいずれかを有する基が脱離し、アルカリ可溶性基を生じる基を有する繰り返し単位の含有量は、酸分解性ポリマー(A)を構成する全繰り返し単位に対して、通常3〜95モル%、好ましくは5〜80モル%である。
また、一般式(I)におけるY及びZとしての酸分解性の有機基及び一般式(II)におけるRaとしての酸分解性の有機基は、総炭素数が4〜50が好ましく、5〜45がより好ましく、6〜40が特に好ましい。
In addition, the acid-decomposable polymer (A) is a repeating unit having an acid-decomposable group, and a group having an alkali-soluble group by removing a group having at least one of an alicyclic ring and an aromatic ring by the action of an acid. It is preferable to have a unit.
As such a repeating unit, for the repeating units represented by the general formulas (I) and (II), an acid-decomposable organic group as Y and Z in the general formula (I) and the general formula (II) The case where the acid-decomposable organic group as Ra is a group having at least one of an alicyclic ring and an aromatic ring is mentioned.
The acid-decomposable polymer (A) is decomposed by the action of an acid, a group having at least one of an alicyclic ring and an aromatic ring is eliminated, and the content of the repeating unit having a group that generates an alkali-soluble group is acid-decomposable. It is 3-95 mol% normally with respect to all the repeating units which comprise a polymer (A), Preferably it is 5-80 mol%.
Further, the acid-decomposable organic group as Y and Z in the general formula (I) and the acid-decomposable organic group as Ra in the general formula (II) preferably have a total carbon number of 4 to 50, preferably 5 to 45. Is more preferable, and 6 to 40 is particularly preferable.

酸分解性ポリマー(A)中の酸分解性基の導入法としては、フェノール性水酸基やカルボキシル基などのアルカリ可溶性基をあらかじめ酸分解性基で保護したモノマーを共重合して導入する方法と、アルカリ可溶性基を含有するポリマー骨格を構築した後に該アルカリ可溶性基を酸分解基保護して導入する方法があるが、どちらの方法でも良い。後者の方法の例としては、フェノール性水酸基を有するポリマーのそのフェノール性水酸基の一部を、該当するビニルエーテル化合物と酸触媒とを用いてアセタール化反応させることにより得る方法であり、例えば、特開平5−249682、特開平8−123032、特開平10−221854に記載の方法でアセタール基を導入することができる。また、J. Photo Polym. Sci. Tech., 11(3) 431 (1998)に記載された S. Malikのアセタール交換反応を用いて所望のアセタール基を導入することも可能である。   As a method for introducing an acid-decomposable group in the acid-decomposable polymer (A), a method in which a monomer in which an alkali-soluble group such as a phenolic hydroxyl group or a carboxyl group is previously protected with an acid-decomposable group is copolymerized and introduced, There is a method in which a polymer skeleton containing an alkali-soluble group is constructed, and then the alkali-soluble group is introduced after protecting with an acid-decomposable group. Either method may be used. An example of the latter method is a method in which a part of the phenolic hydroxyl group of a polymer having a phenolic hydroxyl group is obtained by an acetalization reaction using a corresponding vinyl ether compound and an acid catalyst. An acetal group can be introduced by the method described in JP-A-5-249682, JP-A-8-123032 and JP-A-10-221854. It is also possible to introduce a desired acetal group using S. Malik's acetal exchange reaction described in J. Photo Polym. Sci. Tech., 11 (3) 431 (1998).

即ち、フェノール性水酸基を有するポリマーと下記一般式(C)で表されるビニルエーテル化合物および下記一般式(D)で表されるアルコール化合物とを酸触媒下反応させる方法である。ここで、酸触媒としては、p−トルエンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸ピリジニウム塩等を用いることができる。この方法は、例えば下記反応式に示すように、フェノール性水酸基を有する樹脂と、下記一般式(C)で示されるビニルエーテル化合物及び下記一般式(D)で示されるアルコール化合物とを酸触媒存在下反応させることによりR3'およびR4'、もしくはR4'のみを下記一般式(F)に示すようにアセタール基として導入することができる。 That is, it is a method in which a polymer having a phenolic hydroxyl group is reacted with a vinyl ether compound represented by the following general formula (C) and an alcohol compound represented by the following general formula (D) in the presence of an acid catalyst. Here, as an acid catalyst, p-toluenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid pyridinium salt, etc. can be used. In this method, for example, as shown in the following reaction formula, a resin having a phenolic hydroxyl group, a vinyl ether compound represented by the following general formula (C) and an alcohol compound represented by the following general formula (D) are present in the presence of an acid catalyst. By reacting, only R 3 ′ and R 4 ′ or R 4 ′ can be introduced as an acetal group as shown in the following general formula (F).

Figure 0004568667
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また、酸分解性ポリマー(A)中の酸分解性基の種類は1種であっても複数であっても良い。   The acid-decomposable polymer (A) may have one or more acid-decomposable groups.

酸分解性ポリマー(A)の重量平均分子量は、好ましくは1000〜200,000であり、1,500〜20,000が特に好ましい。即ち、溶解性、解像力の点から分子量200000以下が好ましい。ここで、重量平均分子量とは、光散乱検出によるゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により求められた値である。
酸分解性ポリマー(A)の分子量分散度(重量平均分子量/数平均分子量)の下限は上記の通り1.1である。上限に関しては、酸分解性ポリマー(A)の分子量分散度が大きいほど、ラインエッジラフネスが悪くなる傾向が見られるため、一般に3.0以下であり、好ましくは2.5以下、より好ましくは2.0以下、さらに好ましくは1.5以下、最も好ましくは1.3以下である。
The weight average molecular weight of the acid-decomposable polymer (A) is preferably 1000 to 200,000, and particularly preferably 1,500 to 20,000. That is, a molecular weight of 200,000 or less is preferable from the viewpoint of solubility and resolving power. Here, the weight average molecular weight is a value obtained by gel permeation chromatography (GPC) by light scattering detection.
The lower limit of the molecular weight dispersity (weight average molecular weight / number average molecular weight) of the acid-decomposable polymer (A) is 1.1 as described above. Regarding the upper limit, the higher the molecular weight dispersibility of the acid-decomposable polymer (A), the more likely the line edge roughness tends to be worse, so it is generally 3.0 or less, preferably 2.5 or less, more preferably 2 0.0 or less, more preferably 1.5 or less, and most preferably 1.3 or less.

このような分子量分散度の小さいポリマーは、ポリマーの合成条件(重合溶媒の量、重合開始剤の量)やポリマーの精製条件(再沈溶剤の種類・量、再沈操作の回数)を種々変更することによって得ることができる。例えば、重合溶剤や開始剤の量を変えることで分子量を調節することができ、また再沈溶剤を変えたり再沈操作の回数を増やすことで樹脂の分散度を減らすことができる。再沈溶剤としては、2種以上の溶剤を混合して用いるか、または再沈操作を2回以上行うことが好ましく、2種以上の溶剤を混合した再沈溶剤を用いて再沈操を2回以上行うことがより好ましい。あるいは、リビングアニオン、リビングラジカル、またはリビングカチオン重合法を経由することによっても分子量分散度の低いポリマーを合成することができる。   For such polymers with low molecular weight dispersibility, the polymer synthesis conditions (amount of polymerization solvent, amount of polymerization initiator) and polymer purification conditions (type / amount of reprecipitation solvent, number of reprecipitation operations) are variously changed. Can be obtained. For example, the molecular weight can be adjusted by changing the amount of the polymerization solvent or initiator, and the degree of dispersion of the resin can be reduced by changing the reprecipitation solvent or increasing the number of reprecipitation operations. As the reprecipitation solvent, it is preferable to use a mixture of two or more solvents, or to perform the reprecipitation operation twice or more, and to perform the reprecipitation operation using a reprecipitation solvent in which two or more solvents are mixed. More preferably, it is performed more than once. Alternatively, a polymer having a low molecular weight dispersity can also be synthesized via a living anion, living radical, or living cation polymerization method.

(A1)くし型ポリマーの場合、幹となる部分(主鎖)の平均重合度をnmとすると、nmはポリマーの重量平均分子量が上記の範囲に収まる限りどの範囲でもよい。また枝分かれ繰り返し単位から伸びる各分岐鎖の平均重合度をnbとすると、nbの下限としてはnb≧3が好ましく、より好ましくはnb≧5、さらに好ましくはnb≧10である。nbが小さすぎると通常の線状ポリマーに近くなり本発明の効果が得られない。nbの上限に関し
ては、ポリマーの重量平均分子量が上記の範囲に収まる限りどの範囲でもよいが、nb≦15nmが好ましく、より好ましくはnb≦13nm、さらに好ましくはnb≦10nmであ
る。nbがnmに対して大きすぎると溶解性が著しく遅くなり本発明の効果が得られない。
また、ポリマー1分子中の分岐点の数の平均をxとすると、xは0.05nm≦x≦0
.8nmが好ましく、より好ましくは0.1nm≦x≦0.7nm、さらに好ましくは0.
15nm≦x≦0.6nmである。xが小さすぎると通常の線状ポリマーとほとんど変わらなくなり、またxが大きすぎると溶解性が著しく遅くなり、どちらも本発明の効果が得られない。
(A1) when the comb polymer and the average degree of polymerization of the partial (backbone) of the stem and n m, n m is the weight average molecular weight of the polymer may be any range as long as within the range described above. Further, when the average polymerization degree of the branched chains extending from the branching repeating units and n b, preferably n b ≧ 3 is the lower limit of n b, more preferably n b ≧ 5, more preferably from n b ≧ 10. When nb is too small, it becomes close to a normal linear polymer, and the effect of the present invention cannot be obtained. The upper limit of n b may be any range as long as the weight average molecular weight of the polymer falls within the above range, but n b ≦ 15 nm is preferable, n b ≦ 13 nm , more preferably n b10 nm. It is. If nb is too large with respect to nm , the solubility is remarkably slow, and the effects of the present invention cannot be obtained.
Moreover, when the average number of branch points in one polymer molecule is x, x is 0.05 nm ≦ x ≦ 0.
. 8 nm is preferable, more preferably 0.1 nm ≤ x ≤ 0.7 nm , and still more preferably 0.8 nm .
It is 15 nm <= x <= 0.6 nm . If x is too small, it becomes almost the same as a normal linear polymer, and if x is too large, the solubility is remarkably slow, and neither of the effects of the present invention can be obtained.

(A2)星型ポリマーの場合、コア部分から伸びる分岐鎖(枝)の数の平均をyとすると、定義上yは3以上である。yの上限としてはy≦20が好ましく、より好ましくはy≦17、さらに好ましくはy≦14である。また、各分岐鎖の平均重合度をnhとすると
、nhはポリマーの重量平均分子量が上記の範囲に収まることを前提に5≦nh≦1000が好ましく、より好ましくは10≦nh≦800、さらに好ましくは15≦nh≦600である。また、コア部分の分子量は2000以下が好ましく、より好ましくは1800以下、さらに好ましくは1500以下である。コア部分の分子量の下限に関しては特に限定されないが、上記yの値が4以上になる場合には、コア部に複数存在する分岐鎖との連結部分が離れていて互いに近づけない構造のものが好ましい。具体的には単環もしくは多環の芳香環を1つあるいは複数有する構造が好ましい。
(A2) In the case of a star polymer, y is 3 or more by definition, where y is the average number of branches (branches) extending from the core portion. The upper limit of y is preferably y ≦ 20, more preferably y ≦ 17, and still more preferably y ≦ 14. Further, assuming that the average degree of polymerization of each branched chain is n h , n h is preferably 5 ≦ n h ≦ 1000, more preferably 10 ≦ n h ≦, assuming that the weight average molecular weight of the polymer falls within the above range. 800, more preferably 15 ≦ n h ≦ 600. The molecular weight of the core portion is preferably 2000 or less, more preferably 1800 or less, and still more preferably 1500 or less. The lower limit of the molecular weight of the core portion is not particularly limited. However, when the value of y is 4 or more, a structure in which the connecting portions with a plurality of branched chains existing in the core portion are separated and are not close to each other is preferable. . Specifically, a structure having one or more monocyclic or polycyclic aromatic rings is preferable.

(A3)ハイパーブランチドポリマーの場合、ポリマー1分子中の分岐点を有する繰り返し単位と分岐点を有さない繰り返し単位とのモル比の平均(例えば、先に例示したハイパーブランチドポリマーの構造においては(m1+m2+....):(n1+n2+....)の平均)は、通常1:99〜99:1、好ましくは5:95〜95:5、さらに好ましくは10:90〜90:10である。   (A3) In the case of a hyperbranched polymer, the average molar ratio of a repeating unit having a branching point and a repeating unit having no branching point in one polymer molecule (for example, in the structure of the hyperbranched polymer exemplified above) Is (average of (m1 + m2 + ...) :( n1 + n2 + ...)) is usually 1:99 to 99: 1, preferably 5:95 to 95: 5, more preferably 10:90 to 90:10. It is.

酸分解性ポリマー(A)の組成物中の含有量としては、該組成物の全固形分の質量に対して通常70〜98質量%であり、好ましくは75〜96質量%であり、より好ましくは80〜96質量%である。   As content in the composition of an acid-decomposable polymer (A), it is 70-98 mass% normally with respect to the mass of the total solid of this composition, Preferably it is 75-96 mass%, More preferably Is 80-96 mass%.

〔2〕一般式(I)で表されるカチオンを有するスルホニウム化合物(B)
本発明の感光性組成物は、活性光線または放射線の照射により酸を発生する化合物(酸発生剤)として一般式(I)で表されるカチオンを有するスルホニウム化合物(以下、単にスルホニウム塩(B)ともいう)を含有する。
[2] A sulfonium compound (B) having a cation represented by the general formula (I)
The photosensitive composition of the present invention comprises a sulfonium compound having a cation represented by the general formula (I) (hereinafter simply referred to as a sulfonium salt (B)) as a compound (acid generator) that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation. (Also called).

Figure 0004568667
Figure 0004568667

一般式(I)中、
〜R13は、各々独立に水素原子又は置換基を表し、互いに結合して環を形成してもよい。
Zは単結合または2価の連結基である。
In general formula (I),
R 1 to R 13 each independently represent a hydrogen atom or a substituent, and may be bonded to each other to form a ring.
Z is a single bond or a divalent linking group.

〜R13としては各々独立に水素原子または置換基であり、置換基としては、いかなるものでも良く、特に制限は無いが、例えば、ハロゲン原子、アルキル基(シクロアルキル基、ビシクロアルキル基、トリシクロアルキル基を含む)、アルケニル基(シクロアルケニル基、ビシクロアルケニル基を含む)、アルキニル基、アリール基、複素環基(ヘテロ環基と言っても良い)、シアノ基、ヒドロキシル基、ニトロ基、カルボキシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、シリルオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アシルオキシ基、カルバモイルオキシ基、アルコキシカルボニルオキシ基、アリールオキシカルボニルオキシ基、アミノ基(アニリノ基を含む)、アンモニオ基、アシルアミノ基、アミノカルボニルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、スルファモイルアミノ基、アルキル及びアリールスルホニルアミノ基、メルカプト基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基、スルファモイル基、スルホ基、アルキル及びアリールスルフィニル基、アルキル及びアリールスルホニル基、アシル基、アリールオキシカルボニル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、アリール及びヘテロ環アゾ基、イミド基、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ホスフィニルオキシ基、ホスフィニルアミノ基、ホスホノ基、シリル基、ヒドラジノ基、ウレイド基、ボロン酸基(-B(OH)2)、ホスファト基(-OPO(OH)2)、スルファト基(-OSO3H)、その他の公知の置換基、が例として挙げられる。 R 1 to R 13 are each independently a hydrogen atom or a substituent, and the substituent may be any, and is not particularly limited. For example, a halogen atom, an alkyl group (a cycloalkyl group, a bicycloalkyl group, Including tricycloalkyl groups), alkenyl groups (including cycloalkenyl groups and bicycloalkenyl groups), alkynyl groups, aryl groups, heterocyclic groups (also referred to as heterocyclic groups), cyano groups, hydroxyl groups, nitro groups , Carboxyl group, alkoxy group, aryloxy group, silyloxy group, heterocyclic oxy group, acyloxy group, carbamoyloxy group, alkoxycarbonyloxy group, aryloxycarbonyloxy group, amino group (including anilino group), ammonio group, acylamino Group, aminocarbonylamino group, alkoxycal Nylamino group, aryloxycarbonylamino group, sulfamoylamino group, alkyl and arylsulfonylamino group, mercapto group, alkylthio group, arylthio group, heterocyclic thio group, sulfamoyl group, sulfo group, alkyl and arylsulfinyl group, alkyl and Arylsulfonyl group, acyl group, aryloxycarbonyl group, alkoxycarbonyl group, carbamoyl group, aryl and heterocyclic azo group, imide group, phosphino group, phosphinyl group, phosphinyloxy group, phosphinylamino group, phosphono group, Examples include silyl groups, hydrazino groups, ureido groups, boronic acid groups (—B (OH) 2 ), phosphato groups (—OPO (OH) 2 ), sulfato groups (—OSO 3 H), and other known substituents. As mentioned.

また、R〜R13のうちの2つが共同して環(芳香族、又は非芳香族の炭化水素環、又は複素環)を形成してもよい。環形成するR〜R13のうちの2つ以上の組み合わせとしては、例えば、RとR13、RとRが挙げられる。
形成する環は多環縮合環であってもよい。環の具体例としては、例えばベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、フルオレン環、トリフェニレン環、ナフタセン環、ビフェニル環、ピロール環、フラン環、チオフェン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、インドリジン環、インドール環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、イソベンゾフラン環、キノリジン環、キノリン環、フタラジン環、ナフチリジン環、キノキサリン環、キノキサゾリン環、イソキノリン環、カルバゾール環、フェナントリジン環、アクリジン環、フェナントロリン環、チアントレン環、クロメン環、キサンテン環、フェノキサチイン環、フェノチアジン環、フェナジン環、が挙げられる。)を形成することもできる。
Two of R 1 to R 13 may jointly form a ring (aromatic or non-aromatic hydrocarbon ring or heterocyclic ring). Examples of the combination of two or more of R 1 to R 13 that form a ring include R 1 and R 13 , and R 8 and R 9 .
The ring to be formed may be a polycyclic fused ring. Specific examples of the ring include, for example, a benzene ring, naphthalene ring, anthracene ring, phenanthrene ring, fluorene ring, triphenylene ring, naphthacene ring, biphenyl ring, pyrrole ring, furan ring, thiophene ring, imidazole ring, oxazole ring, thiazole ring, Pyridine ring, pyrazine ring, pyrimidine ring, pyridazine ring, indolizine ring, indole ring, benzofuran ring, benzothiophene ring, isobenzofuran ring, quinolidine ring, quinoline ring, phthalazine ring, naphthyridine ring, quinoxaline ring, quinoxazoline ring, isoquinoline ring Carbazole ring, phenanthridine ring, acridine ring, phenanthroline ring, thianthrene ring, chromene ring, xanthene ring, phenoxathiin ring, phenothiazine ring, and phenazine ring. ) Can also be formed.

〜R13として好ましくは水素原子又はハロゲン原子、アルキル基(シクロアルキル基、ビシクロアルキル基、トリシクロアルキル基を含む)、アルケニル基(シクロアルケニル基、ビシクロアルケニル基を含む)、アルキニル基、アリール基、シアノ基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、、アシルオキシ基、カルバモイルオキシ基、アシルアミノ基、アミノカルボニルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、スルファモイルアミノ基、アルキル及びアリールスルホニルアミノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、スルファモイル基、アルキル及びアリールスルホニル基、アリールオキシカルボニル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、イミド基、シリル基、ウレイド基である。 R 1 to R 13 are preferably hydrogen atoms or halogen atoms, alkyl groups (including cycloalkyl groups, bicycloalkyl groups, and tricycloalkyl groups), alkenyl groups (including cycloalkenyl groups and bicycloalkenyl groups), alkynyl groups, Aryl, cyano, hydroxyl, carboxyl, alkoxy, aryloxy, acyloxy, carbamoyloxy, acylamino, aminocarbonylamino, alkoxycarbonylamino, aryloxycarbonylamino, sulfamoylamino Group, alkyl and arylsulfonylamino group, alkylthio group, arylthio group, sulfamoyl group, alkyl and arylsulfonyl group, aryloxycarbonyl group, alkoxycarbonyl group, carbamoyl group, imi Group, a silyl group, a ureido group.

〜R13として更に好ましくは水素原子又はハロゲン原子、アルキル基(シクロアルキル基、ビシクロアルキル基、トリシクロアルキル基を含む)、シアノ基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、アミノカルボニルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、アルキル及びアリールスルホニルアミノ基、アルキルチオ基、スルファモイル基、アルキル及びアリールスルホニル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基である。 More preferably, R 1 to R 13 are a hydrogen atom or a halogen atom, an alkyl group (including a cycloalkyl group, a bicycloalkyl group, and a tricycloalkyl group), a cyano group, a hydroxyl group, an alkoxy group, an acyloxy group, an acylamino group, and amino. A carbonylamino group, an alkoxycarbonylamino group, an alkyl and arylsulfonylamino group, an alkylthio group, a sulfamoyl group, an alkyl and arylsulfonyl group, an alkoxycarbonyl group, and a carbamoyl group.

更に、R〜R13として特に好ましくは水素原子又はアルキル基(シクロアルキル基、ビシクロアルキル基、トリシクロアルキル基を含む)、シアノ基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アルキルスルホニル基である。
〜R13としての置換基は炭素数20以下が好ましく、炭素数15以下がより好ましい。
Furthermore, R 1 to R 13 are particularly preferably a hydrogen atom or an alkyl group (including a cycloalkyl group, a bicycloalkyl group, and a tricycloalkyl group), a cyano group, a hydroxyl group, an alkoxy group, and an alkylsulfonyl group.
The substituent as R 1 to R 13 preferably has 20 or less carbon atoms, and more preferably 15 or less carbon atoms.

Zは単結合または2価の連結基を表し、2価の連結基としては、例えば、単結合、アルキレン基、アリーレン基、カルボニル基、スルホニル基、カルボニルオキシ基、カルボニルアミノ基、スルホニルアミド基、エーテル基、チオエーテル基、アミノ基、ジスルフィド基、アシル基、アルキルスルホニル基、-CH=CH-,-C≡C-、アミノカルボニルアミノ基、アミノスルホニルアミノ基、等であり、置換基を有しても良い。これらの置換基としては上のR1〜R13に示した置換基と同様である。
Zとしての連結は炭素数15以下が好ましく、炭素数10以下がより好ましい。
Z represents a single bond or a divalent linking group, and examples of the divalent linking group include a single bond, an alkylene group, an arylene group, a carbonyl group, a sulfonyl group, a carbonyloxy group, a carbonylamino group, a sulfonylamide group, Ether group, thioether group, amino group, disulfide group, acyl group, alkylsulfonyl group, —CH═CH—, —C≡C—, aminocarbonylamino group, aminosulfonylamino group, etc. May be. These substituents are the same as the substituents shown for R1 to R13 above.
The connection as Z preferably has 15 or less carbon atoms, more preferably 10 or less carbon atoms.

Zとして好ましくは単結合、アルキレン基、カルボニル基、スルホニル基、エステル基、エーテル基又はチオエーテル基であり、特に好ましくは単結合、アルキレン基、カルボニル基又はスルホニル基である。   Z is preferably a single bond, an alkylene group, a carbonyl group, a sulfonyl group, an ester group, an ether group or a thioether group, and particularly preferably a single bond, an alkylene group, a carbonyl group or a sulfonyl group.

一般式(I)で表されるカチオンを有するスルホニウム塩(B)は、対アニオンを有する。アニオンとしては、有機アニオンが望ましい。有機アニオンとは炭素原子を少なくとも1つ含有するアニオンを表す。更に、有機アニオンとしては非求核性アニオンであることが好ましい。非求核性アニオンとは、求核反応を起こす能力が著しく低いアニオンであり、分子内求核反応による経時分解を抑制することができるアニオンである。
非求核性アニオンとしては、例えば、スルホン酸アニオン、カルボン酸アニオン、スルホニルイミドアニオン、ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、トリス(アルキルスルホニル)メチルアニオン等を挙げることができる。
非求核性スルホン酸アニオンとしては、例えば、アルキルスルホン酸アニオン、アリールスルホン酸アニオン、カンファースルホン酸アニオンなどが挙げられる。非求核性カルボン酸アニオンとしては、例えば、アルキルカルボン酸アニオン、アリールカルボン酸アニオン、アラルキルカルボン酸アニオンなどが挙げられる。
The sulfonium salt (B) having a cation represented by the general formula (I) has a counter anion. As an anion, an organic anion is desirable. An organic anion represents an anion containing at least one carbon atom. Furthermore, the organic anion is preferably a non-nucleophilic anion. A non-nucleophilic anion is an anion that has an extremely low ability to cause a nucleophilic reaction, and is an anion that can suppress degradation over time due to an intramolecular nucleophilic reaction.
Examples of the non-nucleophilic anion include a sulfonate anion, a carboxylate anion, a sulfonylimide anion, a bis (alkylsulfonyl) imide anion, and a tris (alkylsulfonyl) methyl anion.
Examples of the non-nucleophilic sulfonate anion include an alkyl sulfonate anion, an aryl sulfonate anion, and a camphor sulfonate anion. Examples of the non-nucleophilic carboxylate anion include an alkylcarboxylate anion, an arylcarboxylate anion, and an aralkylcarboxylate anion.

アルキルスルホン酸アニオンにおけるアルキル部位はアルキル基であってもシクロアルキル基であってもよく、好ましくは炭素数1〜30のアルキル基及び炭素数3〜30のシクロアルキル基、例えば、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、sec−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、エイコシル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、アダマンチル基、ノルボニル基、ボロニル基等を挙げることができる。
アリールスルホン酸アニオンにおけるアリール基としては、好ましくは炭素数6〜14のアリール基、例えば、フェニル基、トリル基、ナフチル基等を挙げることができる。
The alkyl moiety in the alkyl sulfonate anion may be an alkyl group or a cycloalkyl group, and preferably an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms and a cycloalkyl group having 3 to 30 carbon atoms, such as a methyl group or an ethyl group. Group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, pentyl group, neopentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, undecyl group, dodecyl group, tridecyl group Tetradecyl group, pentadecyl group, hexadecyl group, heptadecyl group, octadecyl group, nonadecyl group, eicosyl group, cyclopropyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, adamantyl group, norbornyl group, boronyl group and the like.
The aryl group in the aryl sulfonate anion is preferably an aryl group having 6 to 14 carbon atoms, such as a phenyl group, a tolyl group, and a naphthyl group.

上記アルキルスルホン酸アニオン及びアリールスルホン酸アニオンにおけるアルキル基、シクロアルキル基及びアリール基の置換基としては、例えば、ニトロ基、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子)、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、シアノ基、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜5)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜15)、アリール基(好ましくは炭素数6〜14)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2〜7)、アシル基(好ましくは炭素数2〜12)、アルコキシカルボニルオキシ基(好ましくは炭素数2〜7)等を挙げることができる。各基が有するアリール基及び環構造については、置換基としてさらにアルキル基(好ましくは炭素数1〜15)を挙げることができる。   Examples of the substituent of the alkyl group, cycloalkyl group and aryl group in the alkyl sulfonate anion and aryl sulfonate anion include, for example, a nitro group, a halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom), carboxyl group, Hydroxyl group, amino group, cyano group, alkoxy group (preferably 1 to 5 carbon atoms), cycloalkyl group (preferably 3 to 15 carbon atoms), aryl group (preferably 6 to 14 carbon atoms), alkoxycarbonyl group (preferably May include 2 to 7 carbon atoms, an acyl group (preferably 2 to 12 carbon atoms), an alkoxycarbonyloxy group (preferably 2 to 7 carbon atoms), and the like. About the aryl group and ring structure which each group has, an alkyl group (preferably C1-C15) can further be mentioned as a substituent.

アルキルカルボン酸アニオンにおけるアルキル部位としては、アルキルスルホン酸アニオンおけると同様のアルキル基及びシクロアルキル基を挙げることができる。アリールカルボン酸アニオンにおけるアリール基としては、アリールスルホン酸アニオンおけると同様のアリール基を挙げることができる。アラルキルカルボン酸アニオンにおけるアラルキル基としては、好ましくは炭素数6〜12のアラルキル基、例えば、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基、ナフチルエチル基、ナフチルメチル基等を挙げることができる。
上記アルキルカルボン酸アニオン、アリールカルボン酸アニオン及びアラルキルカルボン酸アニオンにおけるアルキル基、シクロアルキル基、アリール基及びアラルキル基の置換基としては、例えば、アリールスルホン酸アニオンにおけると同様のハロゲン原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基等を挙げることができる。スルホニルイミドアニオンとしては、例えば、サッカリンアニオンを挙げることができる。
Examples of the alkyl moiety in the alkylcarboxylate anion include the same alkyl group and cycloalkyl group as in the alkylsulfonate anion. Examples of the aryl group in the arylcarboxylate anion include the same aryl groups as in the arylsulfonate anion. The aralkyl group in the aralkyl carboxylate anion is preferably an aralkyl group having 6 to 12 carbon atoms, such as a benzyl group, a phenethyl group, a naphthylmethyl group, a naphthylethyl group, and a naphthylmethyl group.
Examples of the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group and aralkyl group substituent in the alkylcarboxylate anion, arylcarboxylate anion and aralkylcarboxylate anion include, for example, the same halogen atom, alkyl group as in the arylsulfonate anion, A cycloalkyl group, an alkoxy group, an alkylthio group, etc. can be mentioned. Examples of the sulfonylimide anion include saccharin anion.

ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、トリス(アルキルスルホニル)メチルアニオンにおけるアルキル基は、炭素数1〜5のアルキル基が好ましく、例えば、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、sec−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基等を挙げることができる。これらのアルキル基の置換基としてはハロゲン原子、ハロゲン原子で置換されたアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基等を挙げることができる。
その他の非求核性アニオンとしては、例えば、弗素化燐、弗素化硼素、弗素化アンチモン等を挙げることができる。
The alkyl group in the bis (alkylsulfonyl) imide anion and tris (alkylsulfonyl) methyl anion is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, An isobutyl group, a sec-butyl group, a pentyl group, a neopentyl group, and the like can be given. Examples of the substituent for these alkyl groups include a halogen atom, an alkyl group substituted with a halogen atom, an alkoxy group, and an alkylthio group.
Examples of other non-nucleophilic anions include fluorinated phosphorus, fluorinated boron, and fluorinated antimony.

一般式(I)で表されるカチオンを有するスルホニウム塩(B)の対アニオンとしてはスルホン酸アニオンが好ましく、更に好ましくはアリールスルホン酸であることが好ましい。
対アニオンとして具体的には、(B2−1)メタンスルホン酸アニオン、(B2−2)トリフロロメタンスルホン酸アニオン、(B2−3)ペンタフロロエタンスルホン酸アニオン、(B2−4)ヘプタフロロプロパンスルホン酸アニオン、(B2−5)パーフロロブタンスルホン酸アニオン、(B2−6)パーフロロヘキサンスルホン酸アニオン、(B2−7)パーフロロオクタンスルホン酸アニオン、(B2−8)ペンタフロロベンゼンスルホン酸アニオン、(B2−9)3,5−ビストリフロロメチルベンゼンスルホ酸アニオン、(B2−10)2,4,6−トリイソプロピルベンゼンスルホン酸アニオン、(B2−11)パーフロロエトキシエタンスルホン酸アニオン、(B2−12)2,3,5,6−テトラフロロ−4−ドデシルオキシベンゼンスルホン酸アニオン、(B2−13)メタンスルホン酸アニオン、(B2−14)p-トルエンスルホン酸アニオン、(B2−15)3,5−ビストリフルオロベンゼンスルホン酸アニオン、(B2−16)ペンタフルオロベンゼンスルホン酸アニオン、(B2−17)2,4,6−トリメチルベンゼンスルホン酸アニオンなどが挙げられる。
As a counter anion of the sulfonium salt (B) having a cation represented by the general formula (I), a sulfonate anion is preferable, and an aryl sulfonic acid is more preferable.
Specific examples of the counter anion include (B2-1) methanesulfonate anion, (B2-2) trifluoromethanesulfonate anion, (B2-3) pentafluoroethanesulfonate anion, and (B2-4) heptafluoropropane. Sulfonate anion, (B2-5) perfluorobutane sulfonate anion, (B2-6) perfluorohexane sulfonate anion, (B2-7) perfluorooctane sulfonate anion, (B2-8) pentafluorobenzene sulfonate Anion, (B2-9) 3,5-bistrifluoromethylbenzenesulfonate anion, (B2-10) 2,4,6-triisopropylbenzenesulfonate anion, (B2-11) perfluoroethoxyethanesulfonate anion, (B2-12) 2,3,5,6-tetrafluoro-4-dodecyl Xylbenzenesulfonate anion, (B2-13) methanesulfonate anion, (B2-14) p-toluenesulfonate anion, (B2-15) 3,5-bistrifluorobenzenesulfonate anion, (B2-16) penta Examples thereof include a fluorobenzenesulfonic acid anion and (B2-17) 2,4,6-trimethylbenzenesulfonic acid anion.

スルホニウム塩(B)が一般式(I)で表されるカチオンとともに有するアニオンは、1価でも2価以上でもよい。アニオンが2価以上の場合、スルホニウム塩(A)は、一般式(I)で表されるカチオンを2個以上有することができる。   The anion which the sulfonium salt (B) has together with the cation represented by the general formula (I) may be monovalent or divalent. When the anion is divalent or more, the sulfonium salt (A) can have two or more cations represented by the general formula (I).

一般式(I)で表されるカチオンを有するスルホニウム塩(B)の分子量は、一般的には250〜1500であり、好ましくは250〜1000である。   The molecular weight of the sulfonium salt (B) having a cation represented by the general formula (I) is generally 250 to 1500, preferably 250 to 1000.

一般式(I)の化合物は環状スルフィド化合物を過酸化水素で酸化してスルホキシドと
し、ジフェニルスルホキシド化合物を酸触媒の存在下反応させ、トリフェニルスルホニウム塩構造を合成した後、所望のアニオンに塩交換することによって合成できる。
The compound of general formula (I) is obtained by oxidizing a cyclic sulfide compound with hydrogen peroxide to form a sulfoxide, reacting the diphenyl sulfoxide compound in the presence of an acid catalyst to synthesize a triphenylsulfonium salt structure, and then exchanging the salt with the desired anion. Can be synthesized.

スルホニウム塩(B)の含量は、組成物の全固形分を基準として、0.1〜20質量%が好ましく、より好ましくは0.5〜15質量%、更に好ましくは1〜10質量%である。   The content of the sulfonium salt (B) is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 0.5 to 15% by mass, and further preferably 1 to 10% by mass based on the total solid content of the composition. .

カチオンの具体例を以下に挙げるが、これらに限定されるものではない。   Specific examples of the cation are listed below, but are not limited thereto.

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活性光線または放射線の照射により酸を発生する化合物(酸発生剤)の具体例を挙げるがこれらに限定されるものではない。   Although the specific example of the compound (acid generator) which generate | occur | produces an acid by irradiation of actinic light or a radiation is given, it is not limited to these.

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(併用酸発生剤)
本発明においては、化合物(A)以外に、活性光線又は放射線の照射により分解して酸を発生する化合物(酸発生剤)を更に併用してもよい。
(Combination acid generator)
In the present invention, in addition to the compound (A), a compound capable of decomposing upon irradiation with actinic rays or radiation to generate an acid (acid generator) may be further used.

併用しうる光酸発生剤の使用量は、モル比(化合物(A)/その他の酸発生剤)で、通常100/0〜20/80、好ましくは100/0〜40/60、更に好ましくは100/0〜50/50である。   The amount of the photoacid generator that can be used in combination is usually 100/0 to 20/80, preferably 100/0 to 40/60, and more preferably in molar ratio (compound (A) / other acid generator). 100/0 to 50/50.

そのような併用可能な光酸発生剤としては、光カチオン重合の光開始剤、光ラジカル重合の光開始剤、色素類の光消色剤、光変色剤、あるいはマイクロレジスト等に使用されている活性光線又は放射線の照射により酸を発生する公知の化合物及びそれらの混合物を適宜に選択して使用することができる。   As such photoacid generators that can be used in combination, they are used in photocationic photoinitiators, photoinitiators of radical photopolymerization, photodecolorants of dyes, photochromic agents, or microresists. Known compounds that generate acids upon irradiation with actinic rays or radiation and mixtures thereof can be appropriately selected and used.

たとえば、ジアゾニウム塩、ホスホニウム塩、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、イミドスルホネート、オキシムスルホネート、ジアゾジスルホン、ジスルホン、o−ニトロベンジルスルホネートを挙げることができる。   Examples thereof include diazonium salts, phosphonium salts, sulfonium salts, iodonium salts, imide sulfonates, oxime sulfonates, diazodisulfones, disulfones, and o-nitrobenzyl sulfonates.

また、これらの活性光線又は放射線の照射により酸を発生する基、あるいは化合物をポリマーの主鎖又は側鎖に導入した化合物、たとえば、米国特許第3,849,137号、独国特許第3914407号、特開昭63−26653号、特開昭55−164824号、特開昭62−69263号、特開昭63−146038号、特開昭63−163452号、特開昭62−153853号、特開昭63−146029号等に記載の化合物を用いることができる。   Further, a group that generates an acid upon irradiation with these actinic rays or radiation, or a compound in which a compound is introduced into the main chain or side chain of the polymer, for example, US Pat. No. 3,849,137, German Patent No. 3914407. JP, 63-26653, JP, 55-164824, JP, 62-69263, JP, 63-146038, JP, 63-163452, JP, 62-153853, The compounds described in JP-A 63-146029 can be used.

さらに米国特許第3,779,778号、欧州特許第126,712号等に記載の光によ
り酸を発生する化合物も使用することができる。
Furthermore, compounds capable of generating an acid by light described in US Pat. No. 3,779,778, European Patent 126,712 and the like can also be used.

併用してもよい活性光線又は放射線の照射により分解して酸を発生する化合物の内で好ましい化合物として、下記一般式(ZI)、(ZII)、(ZIII)で表される化合物を挙げることができる。   Among the compounds capable of decomposing upon irradiation with actinic rays or radiation that may be used in combination, preferred compounds include compounds represented by the following general formulas (ZI), (ZII), and (ZIII). it can.

Figure 0004568667
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上記一般式(ZI)において、R201、R202及びR203は、各々独立に有機基を表す。
201、R202及びR203としての有機基の炭素数は、一般的に1〜30、好ましくは1
〜20である。
また、R201〜R203のうち2つが結合して環構造を形成してもよく、環内に酸素原子、硫黄原子、エステル結合、アミド結合、カルボニル基を含んでいてもよい。
201〜R203の内の2つが結合して形成する基としては、アルキレン基(例えば、ブチレン基、ペンチレン基)を挙げることができる。
-は、非求核性アニオンを表す。
In the above general formula (ZI), R 201 , R 202 and R 203 each independently represents an organic group.
The carbon number of the organic group as R 201 , R 202 and R 203 is generally 1 to 30, preferably 1
~ 20.
Two of R 201 to R 203 may be bonded to form a ring structure, and the ring may contain an oxygen atom, a sulfur atom, an ester bond, an amide bond, or a carbonyl group.
The two of the group formed by bonding of the R 201 to R 203, there can be mentioned an alkylene group (e.g., butylene, pentylene).
Z represents a non-nucleophilic anion.

-としての非求核性アニオンとしては、例えば、スルホン酸アニオン、カルボン酸ア
ニオン、スルホニルイミドアニオン、ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、トリス(アルキルスルホニル)メチルアニオン等を挙げることができる。
Z - The non-nucleophilic anion as examples thereof include sulfonate anion, carboxylate anion, sulfonylimide anion, bis (alkylsulfonyl) imide anion, a tris (alkylsulfonyl) methyl anion.

非求核性アニオンとは、求核反応を起こす能力が著しく低いアニオンであり、分子内求核反応による経時分解を抑制することができるアニオンである。これによりレジストの経時安定性が向上する。   A non-nucleophilic anion is an anion that has an extremely low ability to cause a nucleophilic reaction, and is an anion that can suppress degradation over time due to an intramolecular nucleophilic reaction. This improves the temporal stability of the resist.

スルホン酸アニオンとしては、例えば、アルキルスルホン酸アニオン、アリールスルホン酸アニオン、カンファースルホン酸アニオンなどが挙げられる。   Examples of the sulfonate anion include an alkyl sulfonate anion, an aryl sulfonate anion, and a camphor sulfonate anion.

カルボン酸アニオンとしては、例えば、アルキルカルボン酸アニオン、アリールカルボン酸アニオン、アラルキルカルボン酸アニオンなどが挙げられる。   Examples of the carboxylate anion include an alkylcarboxylate anion, an arylcarboxylate anion, and an aralkylcarboxylate anion.

アルキルスルホン酸アニオンにおけるアルキル部位はアルキル基であってもシクロアルキル基であってもよく、好ましくは炭素数1〜30のアルキル基及び炭素数3〜30のシクロアルキル基、例えば、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、sec−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、エイコシル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、アダマンチル基、ノルボニル基、ボロニル基等を挙げることができる。   The alkyl moiety in the alkyl sulfonate anion may be an alkyl group or a cycloalkyl group, and preferably an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms and a cycloalkyl group having 3 to 30 carbon atoms, such as a methyl group or an ethyl group. Group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, pentyl group, neopentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, undecyl group, dodecyl group, tridecyl group Tetradecyl group, pentadecyl group, hexadecyl group, heptadecyl group, octadecyl group, nonadecyl group, eicosyl group, cyclopropyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, adamantyl group, norbornyl group, boronyl group and the like.

アリールスルホン酸アニオンにおけるアリール基としては、好ましくは炭素数6〜14のアリール基、例えば、フェニル基、トリル基、ナフチル基等を挙げることができる。   The aryl group in the aryl sulfonate anion is preferably an aryl group having 6 to 14 carbon atoms, such as a phenyl group, a tolyl group, and a naphthyl group.

上記アルキルスルホン酸アニオン及びアリールスルホン酸アニオンにおけるアルキル基、シクロアルキル基及びアリール基の置換基としては、例えば、ニトロ基、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子)、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、シアノ基、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜5)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜15)、アリール基(好ましくは炭素数6〜14)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2〜7)、アシル基(好ましくは炭素数2〜12)、アルコキシカルボニルオキシ基(好ましくは炭素数2〜7)等を挙げることができる。各基が有するアリール基及び環構造については、置換基としてさらにアルキル基(好ましくは炭素数1〜15)を挙げることができる。   Examples of the substituent of the alkyl group, cycloalkyl group and aryl group in the alkyl sulfonate anion and aryl sulfonate anion include, for example, a nitro group, a halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom), carboxyl group, Hydroxyl group, amino group, cyano group, alkoxy group (preferably 1 to 5 carbon atoms), cycloalkyl group (preferably 3 to 15 carbon atoms), aryl group (preferably 6 to 14 carbon atoms), alkoxycarbonyl group (preferably May include 2 to 7 carbon atoms, an acyl group (preferably 2 to 12 carbon atoms), an alkoxycarbonyloxy group (preferably 2 to 7 carbon atoms), and the like. About the aryl group and ring structure which each group has, an alkyl group (preferably C1-C15) can further be mentioned as a substituent.

アルキルカルボン酸アニオンにおけるアルキル部位としては、アルキルスルホン酸アニオンおけると同様のアルキル基及びシクロアルキル基を挙げることができる。   Examples of the alkyl moiety in the alkylcarboxylate anion include the same alkyl group and cycloalkyl group as in the alkylsulfonate anion.

アリールカルボン酸アニオンにおけるアリール基としては、アリールスルホン酸アニオンおけると同様のアリール基を挙げることができる。   Examples of the aryl group in the arylcarboxylate anion include the same aryl groups as in the arylsulfonate anion.

アラルキルカルボン酸アニオンにおけるアラルキル基としては、好ましくは炭素数6〜12のアラルキル基、例えば、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基、ナフチルエチル基、ナフチルメチル基等を挙げることができる。   The aralkyl group in the aralkyl carboxylate anion is preferably an aralkyl group having 6 to 12 carbon atoms, such as a benzyl group, a phenethyl group, a naphthylmethyl group, a naphthylethyl group, and a naphthylmethyl group.

上記アルキルカルボン酸アニオン、アリールカルボン酸アニオン及びアラルキルカルボン酸アニオンにおけるアルキル基、シクロアルキル基、アリール基及びアラルキル基の置換基としては、例えば、アリールスルホン酸アニオンにおけると同様のハロゲン原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基等を挙げることができる。   Examples of the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group and aralkyl group substituent in the alkylcarboxylate anion, arylcarboxylate anion and aralkylcarboxylate anion include, for example, the same halogen atom, alkyl group as in the arylsulfonate anion, A cycloalkyl group, an alkoxy group, an alkylthio group, etc. can be mentioned.

スルホニルイミドアニオンとしては、例えば、サッカリンアニオンを挙げることができる。   Examples of the sulfonylimide anion include saccharin anion.

ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、トリス(アルキルスルホニル)メチルアニオンにおけるアルキル基は、炭素数1〜5のアルキル基が好ましく、例えば、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、sec−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基等を挙げることができる。これらのアルキル基の置換基としてはハロゲン原子、ハロゲン原子で置換されたアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基等を挙げることができ、フッ素原子で置換されたアルキル基が好ましい。   The alkyl group in the bis (alkylsulfonyl) imide anion and tris (alkylsulfonyl) methyl anion is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, An isobutyl group, a sec-butyl group, a pentyl group, a neopentyl group, and the like can be given. Examples of the substituent of these alkyl groups include a halogen atom, an alkyl group substituted with a halogen atom, an alkoxy group, and an alkylthio group, and an alkyl group substituted with a fluorine atom is preferable.

その他の非求核性アニオンとしては、例えば、弗素化燐、弗素化硼素、弗素化アンチモン等を挙げることができる。   Examples of other non-nucleophilic anions include fluorinated phosphorus, fluorinated boron, and fluorinated antimony.

-の非求核性アニオンとしては、スルホン酸のα位がフッ素原子で置換されたアルカ
ンスルホン酸アニオン、フッ素原子又はフッ素原子を有する基で置換されたアリールスルホン酸アニオン、アルキル基がフッ素原子で置換されたビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、アルキル基がフッ素原子で置換されたトリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンが好ましい。非求核性アニオンとして、特に好ましくは炭素数4〜8のパーフロロアルカンスルホン酸アニオン、フッ素原子を有するベンゼンスルホン酸アニオン、最も好ましくはノナフロロブタンスルホン酸アニオン、パーフロロオクタンスルホン酸アニオン、ペンタフロロベンゼンスルホン酸アニオン、3,5−ビス(トリフロロメチル)ベンゼンスルホン酸アニオンである。
Examples of the non-nucleophilic anion of Z include an alkanesulfonic acid anion in which the α-position of the sulfonic acid is substituted with a fluorine atom, an arylsulfonic acid anion substituted with a fluorine atom or a group having a fluorine atom, and an alkyl group having a fluorine atom And a tris (alkylsulfonyl) methide anion in which the alkyl group is substituted with a fluorine atom. The non-nucleophilic anion is particularly preferably a perfluoroalkanesulfonic acid anion having 4 to 8 carbon atoms, a benzenesulfonic acid anion having a fluorine atom, most preferably nonafluorobutanesulfonic acid anion, perfluorooctanesulfonic acid anion, penta Fluorobenzenesulfonate anion, 3,5-bis (trifluoromethyl) benzenesulfonate anion.

201、R202及びR203としての有機基としては、例えば、後述する化合物(Z1−1
)、(Z1−2)及び(Z1−3)における対応する基を挙げることができる。
Examples of the organic group as R 201 , R 202 and R 203 include, for example, a compound described later (Z1-1
), (Z1-2) and (Z1-3), the corresponding groups.

尚、一般式(ZI)で表される構造を複数有する化合物であってもよい。例えば、一般
式(ZI)で表される化合物のR201〜R203の少なくともひとつが、一般式(ZI)で表されるもうひとつの化合物のR201〜R203の少なくともひとつと結合した構造を有する化合物であってもよい。
In addition, the compound which has two or more structures represented by general formula (ZI) may be sufficient. For example, the general formula at least one of R 201 to R 203 of a compound represented by (ZI) is, at least one bond with structure of R 201 to R 203 of another compound represented by formula (ZI) It may be a compound.

更に好ましい(ZI)成分として、以下に説明する化合物(Z1−1)、(Z1−2)、及び(Z1−3)を挙げることができる。   More preferable examples of the (ZI) component include compounds (Z1-1), (Z1-2), and (Z1-3) described below.

化合物(Z1−1)は、上記一般式(ZI)のR201〜R203の少なくとも1つがアリール基である、アリールスルホニウム化合物、即ち、アリールスルホニウムをカチオンとする化合物である。 Compound (Z1-1) is at least one of the aryl groups R 201 to R 203 in formula (ZI), arylsulfonium compounds, namely, compounds containing an arylsulfonium as a cation.

アリールスルホニウム化合物は、R201〜R203の全てがアリール基でもよいし、R201
〜R203の一部がアリール基で、残りがアルキル基又はシクロアルキル基でもよい。
In the arylsulfonium compound, all of R 201 to R 203 may be an aryl group, or R 201
Some of to R 203 is an aryl group and the remainder may be an alkyl group or a cycloalkyl group.

アリールスルホニウム化合物としては、例えば、トリアリールスルホニウム化合物、ジアリールアルキルスルホニウム化合物、アリールジアルキルスルホニウム化合物を挙げることができる。   Examples of the arylsulfonium compound include a triarylsulfonium compound, a diarylalkylsulfonium compound, and an aryldialkylsulfonium compound.

アリールスルホニウム化合物のアリール基としてはフェニル基、ナフチル基が好ましく、更に好ましくはフェニル基である。アリールスルホニウム化合物が2つ以上のアリール基を有する場合に、2つ以上あるアリール基は同一であっても異なっていてもよい。   The aryl group of the arylsulfonium compound is preferably a phenyl group or a naphthyl group, and more preferably a phenyl group. When the arylsulfonium compound has two or more aryl groups, the two or more aryl groups may be the same or different.

アリールスルホニウム化合物が必要に応じて有しているアルキル基又はシクロアルキル基は、炭素数1〜15の直鎖又は分岐アルキル基及び炭素数3〜15のシクロアルキル基が好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロヘキシル基等を挙げることができる。   The alkyl group or cycloalkyl group that the arylsulfonium compound has as necessary is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 15 carbon atoms and a cycloalkyl group having 3 to 15 carbon atoms, such as a methyl group, Examples thereof include an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, a t-butyl group, a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, and a cyclohexyl group.

201〜R203のアリール基、アルキル基、シクロアルキル基は、アルキル基(例えば炭素数1〜15)、シクロアルキル基(例えば炭素数3〜15)、アリール基(例えば炭素数6〜14)、アルコキシ基(例えば炭素数1〜15)、ハロゲン原子、水酸基、フェニルチオ基を置換基として有してもよい。好ましい置換基としては炭素数1〜12の直鎖又は分岐アルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、炭素数1〜12の直鎖、分岐又は環状のアルコキシ基であり、最も好ましくは炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基である。置換基は、3つのR201〜R203のうちのいずれか1つに置換していてもよいし、3つ全てに置換していてもよい。また、R201〜R203がアリール基の場合に、置換基はアリール基のp−位に置換していることが好ましい。 Aryl group, alkyl group of R 201 to R 203, cycloalkyl group, an alkyl group (for example, 1 to 15 carbon atoms), a cycloalkyl group (for example, 3 to 15 carbon atoms), an aryl group (for example, 6 to 14 carbon atoms) , An alkoxy group (for example, having 1 to 15 carbon atoms), a halogen atom, a hydroxyl group, or a phenylthio group may be substituted. Preferred substituents are linear or branched alkyl groups having 1 to 12 carbon atoms, cycloalkyl groups having 3 to 12 carbon atoms, and linear, branched or cyclic alkoxy groups having 1 to 12 carbon atoms, most preferably carbon. These are an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms and an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms. The substituent may be substituted with any one of the three R 201 to R 203 , or may be substituted with all three. When R 201 to R 203 are an aryl group, the substituent is preferably substituted at the p-position of the aryl group.

次に、化合物(Z1−2)について説明する。
化合物(Z1−2)は、式(ZI)におけるR201〜R203が、各々独立に、芳香環を含有しない有機基を表す場合の化合物である。ここで芳香環とは、ヘテロ原子を含有する芳香族環も包含するものである。
Next, the compound (Z1-2) will be described.
Compound (Z1-2) is a compound in the case where R 201 to R 203 in formula (ZI) each independently represents an organic group not containing an aromatic ring. Here, the aromatic ring includes an aromatic ring containing a hetero atom.

201〜R203としての芳香環を含有しない有機基は、一般的に炭素数1〜30、好ましくは炭素数1〜20である。 The organic group having no aromatic ring as R 201 to R 203 generally has 1 to 30 carbon atoms, preferably 1 to 20 carbon atoms.

201〜R203は、各々独立に、好ましくはアルキル基、シクロアルキル基、アリル基、
ビニル基であり、更に好ましくは直鎖又は分岐の2−オキソアルキル基、2−オキソシクロアルキル基、アルコキシカルボニルメチル基、最も好ましくは直鎖又は分岐2−オキソアルキル基である。
R 201 to R 203 are preferably each independently an alkyl group, a cycloalkyl group, an allyl group,
A vinyl group, more preferably a linear or branched 2-oxoalkyl group, a 2-oxocycloalkyl group, an alkoxycarbonylmethyl group, and most preferably a linear or branched 2-oxoalkyl group.

201〜R203のアルキル基及びシクロアルキル基としては、好ましくは、炭素数1〜10の直鎖又は分岐アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基)、炭素数3〜10のシクロアルキル基(シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボニル基)を挙げることができる。アルキル基として、より好ましくは2−オキソアルキル基、アルコキシカルボニルメチル基を挙げることができる。シクロアルキル基として、より好ましくは、2−オキソシクロアルキル基を挙げることができる。 The alkyl group and cycloalkyl group of R 201 to R 203, preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (e.g., methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group), carbon Examples thereof include cycloalkyl groups of several 3 to 10 (cyclopentyl group, cyclohexyl group, norbornyl group). More preferred examples of the alkyl group include a 2-oxoalkyl group and an alkoxycarbonylmethyl group. More preferred examples of the cycloalkyl group include a 2-oxocycloalkyl group.

2−オキソアルキル基は、直鎖又は分岐のいずれであってもよく、好ましくは、上記のアルキル基の2位に>C=Oを有する基を挙げることができる。
2−オキソシクロアルキル基は、好ましくは、上記のシクロアルキル基の2位に>C=Oを有する基を挙げることができる。
The 2-oxoalkyl group may be either linear or branched, and a group having> C = O at the 2-position of the above alkyl group is preferable.
The 2-oxocycloalkyl group is preferably a group having> C═O at the 2-position of the cycloalkyl group.

アルコキシカルボニルメチル基におけるアルコキシ基としては、好ましくは炭素数1〜5のアルキル基(メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基)を挙げることができる。   The alkoxy group in the alkoxycarbonylmethyl group is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms (methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group).

201〜R203は、ハロゲン原子、アルコキシ基(例えば炭素数1〜5)、水酸基、シアノ基、ニトロ基によって更に置換されていてもよい。 R 201 to R 203 may be further substituted with a halogen atom, an alkoxy group (for example, having 1 to 5 carbon atoms), a hydroxyl group, a cyano group, or a nitro group.

201〜R203のうち2つが結合して環構造を形成してもよく、環内に酸素原子、硫黄原子、エステル結合、アミド結合、カルボニル基を含んでいてもよい。R201〜R203の内の2つが結合して形成する基としては、アルキレン基(例えば、ブチレン基、ペンチレン基)を挙げることができる。 Two members out of R 201 to R 203 may combine to form a ring structure, and the ring may contain an oxygen atom, a sulfur atom, an ester bond, an amide bond, or a carbonyl group. The two of the group formed by bonding of the R 201 to R 203, there can be mentioned an alkylene group (e.g., butylene, pentylene).

化合物(Z1−3)とは、以下の一般式(Z1−3)で表される化合物であり、フェナシルスルフォニウム塩構造を有する化合物である。   The compound (Z1-3) is a compound represented by the following general formula (Z1-3), and is a compound having a phenacylsulfonium salt structure.

Figure 0004568667
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1c〜R5cは、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基又はハロゲン原子を表す。
6c及びR7cは、水素原子、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
x及びRyは、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリル基又はビニル基を表す。
R 1c to R 5c each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group or a halogen atom.
R 6c and R 7c represent a hydrogen atom, an alkyl group, or a cycloalkyl group.
R x and R y independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an allyl group or a vinyl group.

1c〜R5c中のいずれか2つ以上、及びRxとRyは、それぞれ結合して環構造を形成しても良く、この環構造は、酸素原子、硫黄原子、エステル結合、アミド結合を含んでいてもよい。 Any two or more of R 1c to R 5c , and R x and R y may be bonded to each other to form a ring structure, and this ring structure includes an oxygen atom, a sulfur atom, an ester bond, and an amide bond. May be included.

Zc-は、非求核性アニオンを表し、一般式(ZI)に於けるX-と同様の非求核性アニ
オンを挙げることができる。
Zc represents a non-nucleophilic anion, and examples thereof include the same non-nucleophilic anion as X in the general formula (ZI).

1c〜R5cとしてのアルキル基は、直鎖又は分岐のいずれであってもよく、例えば炭素数1〜20個のアルキル基、好ましくは炭素数1〜12個の直鎖及び分岐アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、直鎖又は分岐プロピル基、直鎖又は分岐ブチル基、直鎖又は分岐ペンチル基)を挙げることができ、シクロアルキル基としては、例えば炭素数3〜8個の環状アルキル基(例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基)を挙げることができる。 The alkyl group as R 1c to R 5c may be either linear or branched, for example, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms ( Examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a linear or branched propyl group, a linear or branched butyl group, and a linear or branched pentyl group. The cycloalkyl group is, for example, a cyclic group having 3 to 8 carbon atoms. An alkyl group (for example, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group) can be mentioned.

1c〜R5cとしてのアルコキシ基は、直鎖、分岐、環状のいずれであってもよく、例えば炭素数1〜10のアルコキシ基、好ましくは、炭素数1〜5の直鎖及び分岐アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、直鎖又は分岐プロポキシ基、直鎖又は分岐ブトキシ基、直鎖又は分岐ペントキシ基)、炭素数3〜8の環状アルコキシ基(例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基)を挙げることができる。 The alkoxy group as R 1c to R 5c may be linear, branched or cyclic, for example, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, preferably a linear or branched alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms. (For example, methoxy group, ethoxy group, linear or branched propoxy group, linear or branched butoxy group, linear or branched pentoxy group), C3-C8 cyclic alkoxy group (for example, cyclopentyloxy group, cyclohexyloxy group) ).

好ましくはR1c〜R5cのうちいずれかが直鎖又は分岐アルキル基、シクロアルキル基又は直鎖、分岐もしくは環状アルコキシ基であり、更に好ましくはR1cからR5cの炭素数の和が2〜15である。これにより、より溶剤溶解性が向上し、保存時にパーティクルの発生が抑制される。 Preferably, any one of R 1c to R 5c is a linear or branched alkyl group, a cycloalkyl group, or a linear, branched or cyclic alkoxy group, and more preferably the sum of the carbon number of R 1c to R 5c is 2 to 2. 15. Thereby, solvent solubility improves more and generation | occurrence | production of a particle is suppressed at the time of a preservation | save.

x及びRyとしてのアルキル基及びシクロアルキル基は、R1c〜R5cおけると同様のアルキル基及びシクロアルキル基を挙げることができ、2−オキソアルキル基、2−オキソシクロアルキル基、アルコキシカルボニルメチル基がより好ましい。 Examples of the alkyl group and cycloalkyl group as R x and R y include the same alkyl group and cycloalkyl group as in R 1c to R 5c, and include a 2-oxoalkyl group, a 2-oxocycloalkyl group, an alkoxy group. A carbonylmethyl group is more preferred.

2−オキソアルキル基及び2−オキソシクロアルキル基は、R1c〜R5cとしてのアルキル基及びシクロアルキル基の2位に>C=Oを有する基を挙げることができる。 Examples of the 2-oxoalkyl group and 2-oxocycloalkyl group include a group having> C═O at the 2-position of the alkyl group or cycloalkyl group as R 1c to R 5c .

アルコキシカルボニルメチル基におけるアルコキシ基については、R1c〜R5cおけると同様のアルコキシ基を挙げることができる。 Examples of the alkoxy group in the alkoxycarbonylmethyl group include the same alkoxy groups as in R 1c to R 5c .

x及びRyが結合して形成する基としては、ブチレン基、ペンチレン基等を挙げることができる。 Examples of the group formed by combining R x and R y include a butylene group and a pentylene group.

x及びRyは、好ましくは炭素数4個以上のアルキル基又はシクロアルキル基であり、より好ましくは6個以上、更に好ましくは8個以上のアルキル基又はシクロアルキル基である。 R x and R y are preferably an alkyl group or cycloalkyl group having 4 or more carbon atoms, more preferably 6 or more, and still more preferably 8 or more alkyl groups or cycloalkyl groups.

一般式(ZII)及び(ZIII)中、R204〜R207は、各々独立に、アリール基、アルキ
ル基又はシクロアルキル基を表す。
In formula (ZII) and (ZIII), R 204 ~R 207 each independently represents an aryl group, an alkyl group or a cycloalkyl group.

204〜R207のアリール基としてはフェニル基、ナフチル基が好ましく、更に好ましくはフェニル基である。 Phenyl group and a naphthyl group are preferred as the aryl group of R 204 to R 207, more preferably a phenyl group.

204〜R207におけるアルキル基及びシクロアルキル基としては、好ましくは、炭素数1〜10の直鎖又は分岐アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基)、炭素数3〜10のシクロアルキル基(シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボニル基)を挙げることができる。 The alkyl group and cycloalkyl group in R 204 to R 207 are preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (for example, methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group), carbon Examples thereof include cycloalkyl groups of several 3 to 10 (cyclopentyl group, cyclohexyl group, norbornyl group).

204〜R207が有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基(例えば炭素数1〜15)、シクロアルキル基(例えば炭素数3〜15)、アリール基(例えば炭素数6
〜15)、アルコキシ基(例えば炭素数1〜15)、ハロゲン原子、水酸基、フェニルチオ基等を挙げることができる。
Examples of the substituent that R 204 to R 207 may have include an alkyl group (for example, 1 to 15 carbon atoms), a cycloalkyl group (for example, 3 to 15 carbon atoms), and an aryl group (for example, 6 carbon atoms).
To 15), alkoxy groups (for example, having 1 to 15 carbon atoms), halogen atoms, hydroxyl groups, phenylthio groups, and the like.

-は、非求核性アニオンを表し、一般式(ZI)に於けるZ-の非求核性アニオンと同
様のものを挙げることができる。
Z represents a non-nucleophilic anion, and examples thereof include the same as the non-nucleophilic anion of Z − in formula (ZI).

併用してもよい活性光線又は放射線の照射により分解して酸を発生する化合物の内で好ましい化合物として、更に、下記一般式(ZIV)、(ZV)、(ZVI)で表される化合物を挙げることができる。   Of the compounds that decompose upon irradiation with actinic rays or radiation that may be used in combination, preferred compounds further include compounds represented by the following general formulas (ZIV), (ZV), and (ZVI). be able to.

Figure 0004568667
Figure 0004568667

一般式(ZIV)〜(ZVI)中、Ar3及びAr4は、各々独立に、アリール基を表す。 In general formulas (ZIV) to (ZVI), Ar 3 and Ar 4 each independently represents an aryl group.

206、R207及びR208は、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基を表す。
Aは、アルキレン基、アルケニレン基又はアリーレン基を表す。
R 206 , R 207 and R 208 each represents an alkyl group, a cycloalkyl group or an aryl group.
A represents an alkylene group, an alkenylene group or an arylene group.

併用してもよい活性光線又は放射線の照射により分解して酸を発生する化合物の内でより好ましくは、一般式(ZI)〜(ZIII)で表される化合物である。
また、併用してもよい活性光線又は放射線の照射により分解して酸を発生する化合物として、スルホン酸基を1つ有するスルホン酸を発生する化合物が好ましく、さらに好ましくは1価のパーフルオロアルカンスルホン酸を発生する化合物、またはフッ素原子またはフッ素原子を含有する基で置換された芳香族スルホン酸を発生する化合物であり、特に好ましくは1価のパーフルオロアルカンスルホン酸のスルホニウム塩である。
Among the compounds that may be used in combination and decompose upon irradiation with actinic rays or radiation to generate an acid, compounds represented by general formulas (ZI) to (ZIII) are more preferable.
Further, as a compound that decomposes upon irradiation with actinic rays or radiation that may be used in combination, a compound that generates a sulfonic acid having one sulfonic acid group is preferable, and a monovalent perfluoroalkanesulfone is more preferable. A compound that generates an acid, or a compound that generates an aromatic sulfonic acid substituted with a fluorine atom or a group containing a fluorine atom, particularly preferably a sulfonium salt of monovalent perfluoroalkanesulfonic acid.

併用してもよい活性光線又は放射線の照射により分解して酸を発生する化合物の中で、特に好ましい例を以下に挙げる。   Of the compounds that decompose upon irradiation with actinic rays or radiation that may be used in combination, particularly preferred examples are listed below.

Figure 0004568667
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〔3〕アルカリ可溶性樹脂
本発明のレジスト組成物には、樹脂成分として前記酸分解性ポリマー(A)以外に酸分解性基を含有していないアルカリ可溶性樹脂を配合することができ、これにより感度が向上する。
[3] Alkali-soluble resin In addition to the acid-decomposable polymer (A), the resist composition of the present invention can contain an alkali-soluble resin that does not contain an acid-decomposable group. Will improve.

酸分解基を含有していないアルカリ可溶性樹脂(以下単に「アルカリ可溶性樹脂」という)は、アルカリ現像液に可溶な樹脂であり、本発明の酸分解性ポリマー(A)中の酸分
解性基が形式上全て脱保護された樹脂を初め、ポリヒドロキシスチレン、ノボラック樹脂及びこれらの誘導体を好ましくあげることができる。またこれら以外にp−ヒドロキシスチレン単位を含有する共重合樹脂もアルカリ可溶性であれば用いることができる。
An alkali-soluble resin that does not contain an acid-decomposable group (hereinafter simply referred to as “alkali-soluble resin”) is a resin that is soluble in an alkali developer, and is an acid-decomposable group in the acid-decomposable polymer (A) of the present invention. In addition to resins that are all deprotected in terms of form, polyhydroxystyrene, novolak resins and derivatives thereof can be preferably exemplified. In addition to these, a copolymer resin containing a p-hydroxystyrene unit can also be used if it is alkali-soluble.

本発明において、上記酸分解性基を含有しないアルカリ可溶性樹脂の組成物中の添加量としては、組成物の固形分の全質量に対して、好ましくは2〜60質量%であり、より好ましくは5〜30質量%である。   In the present invention, the addition amount in the composition of the alkali-soluble resin not containing the acid-decomposable group is preferably 2 to 60% by mass, more preferably, based on the total mass of the solid content of the composition. It is 5-30 mass%.

〔4〕(C)有機塩基性化合物
本発明のポジ型レジスト組成物は、露光から加熱までの経時による性能変化を低減するために、(C)塩基性化合物を含有することが好ましい。
好ましい構造として、下記式(A)〜(E)で示される構造を挙げることができる。
[4] (C) Organic Basic Compound The positive resist composition of the present invention preferably contains (C) a basic compound in order to reduce a change in performance over time from exposure to heating.
Preferable structures include structures represented by the following formulas (A) to (E).

Figure 0004568667
Figure 0004568667

式(A)〜(E)中、R250、R251及びR252は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数3〜20のシクロアルキル基又は炭素数6〜20のアリール基であり、ここでR250とR251は互いに結合して環を形成してもよい。置換基を有するアルキル基、シクロアルキル基としては、炭素数1〜20のアミノアルキル基、炭素数3〜20のアミノシクロアルキル基、炭素数1〜20のヒドロキシアルキル基、炭素数3〜20のヒドロキシシクロアルキル基が好ましい。
また、これらはアルキル鎖中に酸素原子、硫黄原子、窒素原子を含んでも良い。
253、R254、R255及びR256は、各々独立に、炭素数1〜20のアルキル基又はシクロアルキル基を示す。
In formulas (A) to (E), R 250 , R 251 and R 252 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, or 6 to 6 carbon atoms. 20 aryl groups, wherein R 250 and R 251 may combine with each other to form a ring. Examples of the alkyl group and cycloalkyl group having a substituent include an aminoalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aminocycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, a hydroxyalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and a 3 to 20 carbon atom. A hydroxycycloalkyl group is preferred.
These may contain an oxygen atom, a sulfur atom, or a nitrogen atom in the alkyl chain.
R 253 , R 254 , R 255 and R 256 each independently represent an alkyl group or cycloalkyl group having 1 to 20 carbon atoms.

好ましい化合物として、グアニジン、アミノピロリジン、ピラゾール、ピラゾリン、ピペラジン、アミノモルホリン、アミノアルキルモルホリン、ピペリジンを挙げることができ、更に好ましい化合物として、イミダゾール構造、ジアザビシクロ構造、オニウムヒドロキシド構造、オニウムカルボキシレート構造、トリアルキルアミン構造、アニリン構造又はピリジン構造を有する化合物、水酸基及び/又はエーテル結合を有するアルキルアミン誘導体、水酸基及び/又はエーテル結合を有するアニリン誘導体等を挙げることができる。これらの化合物は置換基を有していてもよい。   Preferred compounds include guanidine, aminopyrrolidine, pyrazole, pyrazoline, piperazine, aminomorpholine, aminoalkylmorpholine, piperidine, and more preferred compounds include imidazole structure, diazabicyclo structure, onium hydroxide structure, onium carboxylate structure, Examples thereof include a compound having a trialkylamine structure, an aniline structure or a pyridine structure, an alkylamine derivative having a hydroxyl group and / or an ether bond, and an aniline derivative having a hydroxyl group and / or an ether bond. These compounds may have a substituent.

イミダゾール構造を有する化合物としてはイミダゾール、2、4、5−トリフェニルイミダゾール、ベンズイミダゾール等があげられる。ジアザビシクロ構造を有する化合物としては1、4−ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン、1、5−ジアザビシクロ[4,3,0]ノナー5−エン、1、8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデカー7−エンなどがあげられる。オニウムヒドロキシド構造を有する化合物としてはトリアリールスルホ
ニウムヒドロキシド、フェナシルスルホニウムヒドロキシド、2−オキソアルキル基を有するスルホニウムヒドロキシド、具体的にはトリフェニルスルホニウムヒドロキシド、トリス(t−ブチルフェニル)スルホニウムヒドロキシド、ビス(t−ブチルフェニル)ヨードニウムヒドロキシド、フェナシルチオフェニウムヒドロキシド、2−オキソプロピルチオフェニウムヒドロキシドなどがあげられる。オニウムカルボキシレート構造を有する化合物としてはオニウムヒドロキシド構造を有する化合物のアニオン部がカルボキシレートになったものであり、例えばアセテート、アダマンタンー1−カルボキシレート、パーフロロアルキルカルボキシレート等があげられる。トリアルキルアミン構造を有する化合物としては、トリ(n−ブチル)アミン、トリ(n−オクチル)アミン等を挙げることができる。アニリン化合物としては、2,6−ジイソプロピルアニリン、N,N−ジメチルアニリン等を挙げることができる。水酸基及び/又はエーテル結合を有するアルキルアミン誘導体としては、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリス(メトキシエトキシエチル)アミン等を挙げることができる。水酸基及び/又はエーテル結合を有するアニリン誘導体としては、N,N−ビス(ヒドロキシエチル)アニリン等を挙げることができる。
Examples of the compound having an imidazole structure include imidazole, 2,4,5-triphenylimidazole, benzimidazole, and the like. The compound having a diazabicyclo structure is 1,4-diazabicyclo [2,2,2] octane, 1,5-diazabicyclo [4,3,0] noner-5-ene, 1,8-diazabicyclo [5,4,0]. Undecar 7-ene. Examples of the compound having an onium hydroxide structure include triarylsulfonium hydroxide, phenacylsulfonium hydroxide, sulfonium hydroxide having a 2-oxoalkyl group, specifically triphenylsulfonium hydroxide, tris (t-butylphenyl) sulfonium. Examples thereof include hydroxide, bis (t-butylphenyl) iodonium hydroxide, phenacylthiophenium hydroxide, and 2-oxopropylthiophenium hydroxide. The compound having an onium carboxylate structure is a compound having an onium hydroxide structure in which the anion moiety is converted to a carboxylate, and examples thereof include acetate, adamantane-1-carboxylate, and perfluoroalkylcarboxylate. Examples of the compound having a trialkylamine structure include tri (n-butyl) amine and tri (n-octyl) amine. Examples of aniline compounds include 2,6-diisopropylaniline and N, N-dimethylaniline. Examples of the alkylamine derivative having a hydroxyl group and / or an ether bond include ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, and tris (methoxyethoxyethyl) amine. Examples of aniline derivatives having a hydroxyl group and / or an ether bond include N, N-bis (hydroxyethyl) aniline.

これらの塩基性化合物は、単独であるいは2種以上で用いられる。塩基性化合物の使用量は、ポジ型レジスト組成物の固形分を基準として、通常0.001〜10質量%、好ましくは0.01〜5質量%である。十分な添加効果を得る上で0.001質量%以上が好ましく、感度や非露光部の現像性の点で10質量%以下が好ましい。   These basic compounds are used alone or in combination of two or more. The usage-amount of a basic compound is 0.001-10 mass% normally on the basis of solid content of a positive resist composition, Preferably it is 0.01-5 mass%. In order to obtain a sufficient addition effect, 0.001% by mass or more is preferable, and 10% by mass or less is preferable in terms of sensitivity and developability of the non-exposed area.

〔5〕(D)フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤
本発明のポジ型レジスト組成物は、更に(D)フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤(フッ素系界面活性剤及びシリコン系界面活性剤、フッ素原子と珪素原子の両方を含有する界面活性剤)のいずれか、あるいは2種以上を含有することが好ましい。
本発明のポジ型レジスト組成物が上記(D)界面活性剤を含有することにより、250nm以下、特に220nm以下の露光光源の使用時に、良好な感度及び解像度で、密着性及び現像欠陥の少ないレジストパターンを与えることが可能となる。
[5] (D) Fluorine-based and / or silicon-based surfactant The positive resist composition of the present invention further comprises (D) a fluorine-based and / or silicon-based surfactant (fluorine-based surfactant and silicon-based interface). It is preferable to contain any one or two or more of activators and surfactants containing both fluorine atoms and silicon atoms.
When the positive resist composition of the present invention contains the surfactant (D), a resist having good sensitivity and resolution and less adhesion and development defects when using an exposure light source of 250 nm or less, particularly 220 nm or less. A pattern can be given.

これらの(D)界面活性剤として、例えば特開昭62−36663号公報、特開昭61−226746号公報、特開昭61−226745号公報、特開昭62−170950号公報、特開昭63−34540号公報、特開平7−230165号公報、特開平8−62834号公報、特開平9−54432号公報、特開平9−5988号公報、特開2002−277862号公報、米国特許第5405720号明細書、同5360692号明細書、同5529881号明細書、同5296330号明細書、同5436098号明細書、同5576143号明細書、同5294511号明細書、同5824451号明細書記載の界面活性剤を挙げることができ、下記市販の界面活性剤をそのまま用いることもできる。
使用できる市販の界面活性剤として、例えばエフトップEF301、EF303、(新
秋田化成(株)製)、フロラードFC430、431(住友スリーエム(株)製)、メガファッ
クF171、F173、F176、F189、R08(大日本インキ化学工業(株)製)、サーフロンS−382、SC101、102、103、104、105、106(旭硝子(株)製)、トロイゾルS−366(トロイケミカル(株)製)等のフッ素系界面活性剤又はシリコン系界面活性剤を挙げることができる。またポリシロキサンポリマーKP−341(信越化学工業(株)製)もシリコン系界面活性剤として用いることができる。
As these (D) surfactants, for example, JP-A-62-36663, JP-A-61-226746, JP-A-61-226745, JP-A-62-170950, JP-A-62-170950 are disclosed. No. 63-34540, JP-A-7-230165, JP-A-8-62834, JP-A-9-54432, JP-A-9-5988, JP-A 2002-277862, US Pat. No. 5,405,720 , No. 5,360,692, No. 5,529,881, No. 5,296,330, No. 5,436,098, No. 5,576,143, No. 5,294,511, No. 5,824,451 The following commercially available surfactants can also be used as they are.
Examples of commercially available surfactants that can be used include EFTOP EF301 and EF303 (manufactured by Shin-Akita Kasei Co., Ltd.), Florard FC430 and 431 (manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.), MegaFuck F171, F173, F176, F189, and R08. (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.), Surflon S-382, SC101, 102, 103, 104, 105, 106 (Asahi Glass Co., Ltd.), Troisol S-366 (Troy Chemical Co., Ltd.), etc. Fluorine type surfactant or silicon type surfactant can be mentioned. Polysiloxane polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) can also be used as a silicon-based surfactant.

また、界面活性剤としては、上記に示すような公知のものの他に、テロメリゼーション法(テロマー法ともいわれる)もしくはオリゴメリゼーション法(オリゴマー法ともいわれる)により製造されたフルオロ脂肪族化合物から導かれたフルオロ脂肪族基を有する重合体を用いた界面活性剤を用いることが出来る。フルオロ脂肪族化合物は、特開2002
−90991号公報に記載された方法によって合成することが出来る。
フルオロ脂肪族基を有する重合体としては、フルオロ脂肪族基を有するモノマーと(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート及び/又は(ポリ(オキシアルキレン))メタクリレートとの共重合体が好ましく、不規則に分布しているものでも、ブロック共重合していてもよい。また、ポリ(オキシアルキレン)基としては、ポリ(オキシエチレン)基、ポリ(オキシプロピレン)基、ポリ(オキシブチレン)基などが挙げられ、また、ポリ(オキシエチレンとオキシプロピレンとオキシエチレンとのブロック連結体)やポリ(オキシエチレンとオキシプロピレンとのブロック連結体)など同じ鎖長内に異なる鎖長のアルキレンを有するようなユニットでもよい。さらに、フルオロ脂肪族基を有するモノマーと(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体は2元共重合体ばかりでなく、異なる2種以上のフルオロ脂肪族基を有するモノマーや、異なる2種以上の(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)などを同時に共重合した3元系以上の共重合体でもよい。
In addition to the known surfactants described above, the surfactant is derived from a fluoroaliphatic compound produced by a telomerization method (also called telomer method) or an oligomerization method (also called oligomer method). A surfactant using a polymer having a fluoroaliphatic group can be used. Fluoroaliphatic compounds are disclosed in JP-A-2002.
It can be synthesized by the method described in Japanese Patent No. -90991.
As the polymer having a fluoroaliphatic group, a copolymer of a monomer having a fluoroaliphatic group and (poly (oxyalkylene)) acrylate and / or (poly (oxyalkylene)) methacrylate is preferable and distributed irregularly. Or may be block copolymerized. Examples of the poly (oxyalkylene) group include a poly (oxyethylene) group, a poly (oxypropylene) group, a poly (oxybutylene) group, and the like, and a poly (oxyethylene, oxypropylene, and oxyethylene group). A unit having different chain lengths in the same chain length, such as a block link) or poly (block link of oxyethylene and oxypropylene) may be used. Furthermore, a copolymer of a monomer having a fluoroaliphatic group and (poly (oxyalkylene)) acrylate (or methacrylate) is not only a binary copolymer but also a monomer having two or more different fluoroaliphatic groups, Further, it may be a ternary or higher copolymer obtained by simultaneously copolymerizing two or more different (poly (oxyalkylene)) acrylates (or methacrylates).

例えば、市販の界面活性剤として、メガファックF178、F−470、F−473、F−475、F−476、F−472(大日本インキ化学工業(株)製)を挙げることができる。さらに、C613基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オ
キシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体、C613基を有
するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシエチレン))アクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシプロピレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体、C817基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体、C817基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシエチレン))アクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシプロピレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体、などを挙げることができる。
(D)界面活性剤の使用量は、ポジ型レジスト組成物全量(溶剤を除く)に対して、好ましくは0.0001〜2質量%、より好ましくは0.001〜1質量%である。
Examples of commercially available surfactants include Megafac F178, F-470, F-473, F-475, F-476, and F-472 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.). Further, a copolymer of an acrylate (or methacrylate) having a C 6 F 13 group and (poly (oxyalkylene)) acrylate (or methacrylate), an acrylate (or methacrylate) having a C 6 F 13 group and (poly (oxy) (Ethylene)) acrylate (or methacrylate) and (poly (oxypropylene)) acrylate (or methacrylate) copolymer, acrylate (or methacrylate) and (poly (oxyalkylene)) acrylate having C 8 F 17 groups (or Copolymer of acrylate (or methacrylate), (poly (oxyethylene)) acrylate (or methacrylate), and (poly (oxypropylene)) acrylate (or methacrylate) having a C 8 F 17 group Coalesce, etc. Can.
(D) The amount of the surfactant used is preferably 0.0001 to 2% by mass, more preferably 0.001 to 1% by mass, based on the total amount of the positive resist composition (excluding the solvent).

〔6〕溶剤
本発明の組成物は、上記各成分及び後述する成分を溶解する溶剤に溶かして支持体上に塗布する。ここで使用する溶剤としては、エチレンジクロライド、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、2−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、メチルエチルケトン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、2−メトキシエチルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トルエン、酢酸エチル、乳酸メチル、乳酸エチル、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、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドン、テトラヒドロフラン等が好ましい。これらの有機溶剤は、1種単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
[6] Solvent The composition of the present invention is dissolved in a solvent that dissolves the above-described components and the components described later, and is applied onto a support. Solvents used here include ethylene dichloride, cyclohexanone, cyclopentanone, 2-heptanone, γ-butyrolactone, methyl ethyl ketone, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, 2-methoxyethyl acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate , Propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, toluene, ethyl acetate, methyl lactate, ethyl lactate, methyl methoxypropionate, ethyl ethoxypropionate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, propyl pyruvate, N, N-dimethyl Formamide, dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone, tetrahydrofuran and the like are preferable. These organic solvents can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

上記の中でも、好ましい有機溶剤としては2−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、乳酸メチル、乳酸エチル、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、N−メチルピロリドン、テトラヒドロフランを挙げることができる。   Among these, preferable organic solvents include 2-heptanone, γ-butyrolactone, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl. Examples include ether acetate, methyl lactate, ethyl lactate, methyl methoxypropionate, ethyl ethoxypropionate, N-methylpyrrolidone, and tetrahydrofuran.

上記の中でも、溶剤としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを含有
することがより好ましい。また、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加えさらにプロピレングリコールモノメチルエーテルを含有することがラインエッジラフネス、真空中PEDによる性能変化低減の点で好ましい。
Among the above, it is more preferable to contain propylene glycol monomethyl ether acetate as a solvent. In addition to propylene glycol monomethyl ether acetate, it is preferable to further contain propylene glycol monomethyl ether from the viewpoint of line edge roughness and performance change reduction due to PED in vacuum.

〔7〕パターン形成方法
本発明に係わるポジ型レジスト組成物を精密集積回路素子の製造に使用されるような基板(例:シリコン/二酸化シリコン被覆)上にスピナー、コーター等の適当な塗布方法により塗布した後、乾燥又はプリベークを行いレジスト膜を形成し、所定のマスクを通して、露光し、好ましくはポストベークを行い、現像することにより良好なレジストパターンを得ることができる。なお、基板上に予め反射防止膜を設けてもよい。
ここで露光光としては、例えば、250nm以下の波長の遠紫外線、具体的には、KrFエキシマレーザー(248nm)、ArFエキシマレーザー(193nm)、F2エキ
シマレーザー(157nm)、EUV(13nm)、X線、電子ビーム等が挙げられ、特に好ましくは、KrFエキシマレーザー、電子線、X線又はEUVが挙げられる。
[7] Pattern Forming Method The positive resist composition according to the present invention is applied to a substrate (eg, silicon / silicon dioxide coating) used for manufacturing a precision integrated circuit element by an appropriate coating method such as a spinner or a coater. After coating, a resist film is formed by drying or pre-baking, exposing through a predetermined mask, preferably post-baking, and developing to obtain a good resist pattern. An antireflection film may be provided on the substrate in advance.
Here, as the exposure light, for example, far ultraviolet light having a wavelength of 250 nm or less, specifically, KrF excimer laser (248 nm), ArF excimer laser (193 nm), F 2 excimer laser (157 nm), EUV (13 nm), X And KrF excimer laser, electron beam, X-ray and EUV are particularly preferable.

本発明のポジ型レジスト組成物によるパターン形成において、現像に使用するアルカリ現像液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア水等の無機アルカリ類、エチルアミン、n−プロピルアミン等の第一アミン類、ジエチルアミン、ジ−n−ブチルアミン等の第二アミン類、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン等の第三アミン類、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルコールアミン類、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド等の第四級アンモニウム塩、ピロール、ピヘリジン等の環状アミン類等のアルカリ性水溶液を使用することができる。   In the pattern formation by the positive resist composition of the present invention, as an alkaline developer used for development, inorganic alkalis such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, aqueous ammonia, Primary amines such as ethylamine and n-propylamine, secondary amines such as diethylamine and di-n-butylamine, tertiary amines such as triethylamine and methyldiethylamine, alcohol amines such as dimethylethanolamine and triethanolamine Alkaline aqueous solutions such as quaternary ammonium salts such as tetramethylammonium hydroxide and tetraethylammonium hydroxide, and cyclic amines such as pyrrole and pihelidine can be used.

更に、上記アルカリ性水溶液にアルコール類、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
アルカリ現像液のアルカリ濃度は、通常0.1〜20質量%である。
アルカリ現像液のpHは、通常10.0〜15.0である。
Furthermore, an appropriate amount of alcohol or surfactant may be added to the alkaline aqueous solution.
The alkali concentration of the alkali developer is usually from 0.1 to 20% by mass.
The pH of the alkali developer is usually from 10.0 to 15.0.

以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further more concretely, this invention is not limited to a following example.

(合成例1)マクロモノマー1の合成 Synthesis Example 1 Synthesis of Macromonomer 1

Figure 0004568667
Figure 0004568667

反応容器中でp−(1−エトキシエチル)スチレン(東ソー製)76.9g(0.4mol)、t−ブチルアクリレート76.9g(0.6mol)をテトラヒドロフラン250mlに溶解し、攪拌しながら系中に窒素ガスを流した。そこに3−メルカプト酢酸18.42g(0.2mol)、重合開始剤V−65(和光純薬工業製)を12.42g(0.05mol)添加し、反応溶液を60℃に加熱した。10時間過熱攪拌した後反応溶液を室温まで放冷し、蒸留水3L中に滴下しポリマーを沈殿させた。ろ過した固体をアセトン150mlに溶解し、再度蒸留水3L中に滴下、ろ過した固体を減圧乾燥して中間体を135.3g得た。
反応容器中に上記で得られた中間体100g、トリエチルアミン9.41g、グリシジルアクリレート8.94g、ヒドロキノン0.1g、メチルエチルケトン200mlを加え、60℃に加熱して2時間攪拌した。反応溶液を室温まで放冷し、蒸留水3L中に滴下
した。ろ過した固体をアセトン150mlに溶解し、再度蒸留水3L中に滴下、ろ過した固体を減圧乾燥してマクロモノマー1を120.3g得た。GPC/MALLS(多角度光散乱)による重量平均分子量は4300であった。1H−NMR解析から、p−(1−エトキシエチル)スチレン/t−ブチルアクリレートの比が43/57、二重結合存在比が0.215mmol/gであった。よって、上述したnb(分岐鎖となる部分の平均重
合度)は27.6である。
In a reaction vessel, 76.9 g (0.4 mol) of p- (1-ethoxyethyl) styrene (manufactured by Tosoh Corporation) and 76.9 g (0.6 mol) of t-butyl acrylate were dissolved in 250 ml of tetrahydrofuran, and the system was stirred. Nitrogen gas was allowed to flow through. Thereto were added 18.42 g (0.2 mol) of 3-mercaptoacetic acid and 12.42 g (0.05 mol) of a polymerization initiator V-65 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and the reaction solution was heated to 60 ° C. After stirring with heating for 10 hours, the reaction solution was allowed to cool to room temperature and dropped into 3 L of distilled water to precipitate the polymer. The filtered solid was dissolved in 150 ml of acetone, dropped again into 3 L of distilled water, and the filtered solid was dried under reduced pressure to obtain 135.3 g of an intermediate.
100 g of the intermediate obtained above, 9.41 g of triethylamine, 8.94 g of glycidyl acrylate, 0.1 g of hydroquinone and 200 ml of methyl ethyl ketone were added to the reaction vessel, and the mixture was heated to 60 ° C. and stirred for 2 hours. The reaction solution was allowed to cool to room temperature and dropped into 3 L of distilled water. The filtered solid was dissolved in 150 ml of acetone, dropped again into 3 L of distilled water, and the filtered solid was dried under reduced pressure to obtain 120.3 g of macromonomer 1. The weight average molecular weight by GPC / MALLS (multi-angle light scattering) was 4300. From the 1H-NMR analysis, it was found that the ratio of p- (1-ethoxyethyl) styrene / t-butyl acrylate was 43/57, and the double bond abundance ratio was 0.215 mmol / g. Therefore, the above-described n b (average degree of polymerization of the portion to be a branched chain) is 27.6.

(合成例2)ポリマーA−1の合成 (Synthesis Example 2) Synthesis of Polymer A-1

Figure 0004568667
Figure 0004568667

反応容器中でp−(1−エトキシエチル)スチレン(東ソー製)2.98g(0.016mol)、t−ブチルアクリレート2.63g(0.021mol)、マクロモノマー1を65.12g(平均二重結合モル数0.014mol)をテトラヒドロフラン150mlに溶解し、攪拌しながら系中に窒素ガスを流した。そこに重合開始剤V−65(和光純薬工業製)を0.89g(0.0036mol)添加し、反応溶液を60℃に加熱した。10時間過熱攪拌した後反応溶液を室温まで放冷し、蒸留水3L中に滴下しポリマーを沈殿させた。ろ過した固体をアセトン150mlに溶解し、再度蒸留水3L中に滴下、ろ過して固体を得た。この固体を反応容器に添加し、メタノール200ml、蒸留水20ml、p−トルエンスルホン酸1.0gを加え60℃に加熱して3時間攪拌した。その後反応溶液を蒸留水3Lに滴下し、ろ過した固体をアセトン150mlに溶解し、再度蒸留水3L中に滴下、ろ過した固体を減圧乾燥してポリマー38.4gを得た。その後、このポリマーをPGMEAに溶解させ、30質量%の溶液を得た。このポリマーをA−1とする。GPC/MALLSによる重量平均分子量は32000であった。また1H−NMR解析から、p−ヒドロキシスチレン/t−ブチルアクリレート/マクロモノマー1の比が31/41/28、全体のp−ヒドロキシスチレン/t−ブチルアクリレートの比が41/59であった。よって、上述したnm(幹となる部分(主鎖)の平均重合度)は、38.0、x(ポリマー1分子中の分岐点の数の平均)は10.6である。 2.98 g (0.016 mol) of p- (1-ethoxyethyl) styrene (Tosoh), 2.63 g (0.021 mol) of t-butyl acrylate, 65.12 g of macromonomer 1 (average double) 0.014 mol) was dissolved in 150 ml of tetrahydrofuran, and nitrogen gas was allowed to flow through the system while stirring. 0.89 g (0.0036 mol) of polymerization initiator V-65 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added thereto, and the reaction solution was heated to 60 ° C. After stirring with heating for 10 hours, the reaction solution was allowed to cool to room temperature and dropped into 3 L of distilled water to precipitate the polymer. The filtered solid was dissolved in 150 ml of acetone, dropped again into 3 L of distilled water and filtered to obtain a solid. This solid was added to a reaction vessel, 200 ml of methanol, 20 ml of distilled water and 1.0 g of p-toluenesulfonic acid were added, heated to 60 ° C. and stirred for 3 hours. Thereafter, the reaction solution was dropped into 3 L of distilled water, the filtered solid was dissolved in 150 ml of acetone, and the filtered solid was dropped again into 3 L of distilled water and dried under reduced pressure to obtain 38.4 g of a polymer. Thereafter, this polymer was dissolved in PGMEA to obtain a 30% by mass solution. This polymer is designated as A-1. The weight average molecular weight by GPC / MALLS was 32000. From 1H-NMR analysis, the ratio of p-hydroxystyrene / t-butyl acrylate / macromonomer 1 was 31/41/28, and the overall ratio of p-hydroxystyrene / t-butyl acrylate was 41/59. Therefore, the above-mentioned n m (average degree of polymerization of the main portion (main chain)) is 38.0, and x (average number of branch points in one polymer molecule) is 10.6.

(合成例3)多官能開始剤1の合成 Synthesis Example 3 Synthesis of Multifunctional Initiator 1

Figure 0004568667
Figure 0004568667

反応容器中に2,2−6,6−テトラメチル−1−(2−ヒドロキシ−1−フェニルエトキシ)−ピペリジン73.10g(0.2mol)、テトラヒドロフランmlを加え、攪拌しながら系中に窒素ガスを流し、溶液を−40℃に冷却した。そこに水素化ナトリウム4.8g(0.2mol)を添加し、さらに20分攪拌した。その後1,2,4,5−テトラキス(ブロモメチル)ベンゼン20.24g(0.045mol)を添加し、反応溶液を徐々に室温まで昇温した。その後飽和塩化アンモニウム水溶液を加えて反応を停止・中和し、酢酸エチル300mlと蒸留水100mlで抽出操作を行った。酢酸エチル層に硫酸マグネシウムを加えて脱水し、溶媒を留去した後シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製を行い多官能開始剤1を185.3g得た。
なお、上記の2,2−6,6−テトラメチル−1−(2−ヒドロキシ−1−フェニルエトキシ)−ピペリジンは、原料をスチレンからp−(1−エトキシエチル)スチレンに変更する以外は Journal of American Chemical Society 1994, Vol. 116, p.11185と同様の方法で合成できる。
In a reaction vessel, 73.10 g (0.2 mol) of 2,2-6,6-tetramethyl-1- (2-hydroxy-1-phenylethoxy) -piperidine and ml of tetrahydrofuran were added, and nitrogen was added to the system while stirring. Gas was flowed and the solution was cooled to -40 ° C. Thereto was added 4.8 g (0.2 mol) of sodium hydride, and the mixture was further stirred for 20 minutes. Thereafter, 20.24 g (0.045 mol) of 1,2,4,5-tetrakis (bromomethyl) benzene was added, and the reaction solution was gradually warmed to room temperature. Thereafter, a saturated aqueous ammonium chloride solution was added to stop and neutralize the reaction, and extraction was performed with 300 ml of ethyl acetate and 100 ml of distilled water. Magnesium sulfate was added to the ethyl acetate layer for dehydration, the solvent was distilled off, and the residue was purified by silica gel column chromatography to obtain 185.3 g of polyfunctional initiator 1.
The 2,2-6,6-tetramethyl-1- (2-hydroxy-1-phenylethoxy) -piperidine described above is journaled except that the raw material is changed from styrene to p- (1-ethoxyethyl) styrene. of American Chemical Society 1994, Vol. 116, p.11185.

2,2−6,6−テトラメチル−1−(2−ヒドロキシ−1−フェニルエトキシ)−ピペリジンの構造は以下の通りである。   The structure of 2,2-6,6-tetramethyl-1- (2-hydroxy-1-phenylethoxy) -piperidine is as follows:

Figure 0004568667
Figure 0004568667

(合成例4)ポリマーA−2の合成 (Synthesis Example 4) Synthesis of Polymer A-2

Figure 0004568667
Figure 0004568667

反応容器中に多官能開始剤1を3.18g(0.002mol)、p−(1−エトキシエチル)スチレン(東ソー製)38.45g(0.2mol)を添加し、攪拌しながら系中に窒素ガスを流し、反応溶液を130℃に加熱した。10時間加熱攪拌した後反応溶液を室温まで放冷し、さらに酢酸エチル100ml、メタノール20ml、蒸留水5ml、p−トルエンスルホン酸0.5gを加え反応溶液を60℃に加熱し2時間攪拌した。その後反応溶液を蒸留水2L中に滴下しポリマーを沈殿させた。ろ過した固体をアセトン100mlに溶解し、再度蒸留水2L中に滴下、ろ過した後減圧乾燥して粉体を23.7g得た。この粉体65.1gをPGMEA300gに溶解し、この溶液を60℃、20mmHgまで減圧して約60gの溶剤を系中に残存している水と共に留去した。20℃まで冷却し、2−シクロヘキサンエタノール16.03g、t−ブトキシビニルエーテル12.52g、p−トルエンスルホン酸ピリジニウム塩0.5gを添加し、室温にて4時間撹拌した。その後、トリエチルアミン0.4gを添加して中和し、酢酸エチル100g、水100gにより洗浄操作を3回行った。その後、溶媒量を調整して30質量%のポリマー溶液を得た。このポリマーをA−2とする。GPC/MALLS(多角度光散乱)測定による重量平均分子量は18000、1Hおよび13C−NMR解析から、フェノール性OHのアセタール保護率が14.5%であった。よって、上述のy(コア部分から伸びる分岐鎖(枝)の数の平均)は4、nh(各分岐鎖の平均重合度)は、31.3、コア部分の分子量は194である。 3.18 g (0.002 mol) of polyfunctional initiator 1 and 38.45 g (0.2 mol) of p- (1-ethoxyethyl) styrene (manufactured by Tosoh) were added to the reaction vessel, and the system was stirred. Nitrogen gas was flowed and the reaction solution was heated to 130 ° C. After 10 hours of heating and stirring, the reaction solution was allowed to cool to room temperature. Further, 100 ml of ethyl acetate, 20 ml of methanol, 5 ml of distilled water and 0.5 g of p-toluenesulfonic acid were added, and the reaction solution was heated to 60 ° C. and stirred for 2 hours. Thereafter, the reaction solution was dropped into 2 L of distilled water to precipitate the polymer. The filtered solid was dissolved in 100 ml of acetone, dropped again into 2 L of distilled water, filtered, and dried under reduced pressure to obtain 23.7 g of a powder. 65.1 g of this powder was dissolved in 300 g of PGMEA, this solution was depressurized to 60 mm and 20 mmHg, and about 60 g of the solvent was distilled off together with water remaining in the system. After cooling to 20 ° C., 16.03 g of 2-cyclohexaneethanol, 12.52 g of t-butoxyvinyl ether and 0.5 g of p-toluenesulfonic acid pyridinium salt were added, and the mixture was stirred at room temperature for 4 hours. Thereafter, 0.4 g of triethylamine was added for neutralization, and the washing operation was performed 3 times with 100 g of ethyl acetate and 100 g of water. Thereafter, the amount of the solvent was adjusted to obtain a 30% by mass polymer solution. This polymer is designated as A-2. The weight average molecular weight measured by GPC / MALLS (multi-angle light scattering) was 18000, 1H and 13C-NMR analysis showed that the acetal protection rate of phenolic OH was 14.5%. Therefore, y (average of the number of branched chains (branches) extending from the core portion) is 4, n h (average degree of polymerization of each branched chain) is 31.3, and the molecular weight of the core portion is 194.

(合成例5)中間体1の合成 Synthesis Example 5 Synthesis of Intermediate 1

Figure 0004568667
Figure 0004568667

反応容器中で5−ブロモ−2−ヒドロキシベンジルアルコール203.0g(1.0mol)を四塩化炭素500mlに溶解し、さらにトリフェニルホスフィン314.75g(1.2mol)を加えて時間加熱還流を行った。反応溶液を室温まで放冷した後、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、蒸留水を用いて洗浄・分液操作を行った。有機層に硫酸マグネシウムを加えて脱水した後溶媒を留去し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製を行い中間体1を197.6g得た。   In a reaction vessel, 203.0 g (1.0 mol) of 5-bromo-2-hydroxybenzyl alcohol was dissolved in 500 ml of carbon tetrachloride, and 314.75 g (1.2 mol) of triphenylphosphine was added, followed by heating under reflux for a period of time. It was. The reaction solution was allowed to cool to room temperature, and then washed and separated using a saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution and distilled water. Magnesium sulfate was added to the organic layer for dehydration, the solvent was distilled off, and purification was performed by silica gel column chromatography to obtain 197.6 g of Intermediate 1.

(合成例6)中間体2の合成 Synthesis Example 6 Synthesis of Intermediate 2

Figure 0004568667
Figure 0004568667

反応容器中に合成例5で得られた中間体1を177.18g(0.8mol)、ピリジン200mlを加え、さらに無水酢酸163.34g(1.6mol)を1時間かけて滴下した。滴下後さらに2時間攪拌した後、さらに酢酸エチル500mlを加え、0.1N−HCl水溶液で2回洗浄を行い、有機層をさらに飽和炭酸水素ナトリウム水溶液と蒸留水で洗浄・分液を行った。有機層に硫酸マグネシウムを加えて脱水した後溶媒を留去し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製を行い中間体2を202.38g得た。   177.18 g (0.8 mol) of Intermediate 1 obtained in Synthesis Example 5 and 200 ml of pyridine were added to the reaction vessel, and 163.34 g (1.6 mol) of acetic anhydride was added dropwise over 1 hour. After the dropwise addition, the mixture was further stirred for 2 hours, further added with 500 ml of ethyl acetate, washed twice with a 0.1N HCl aqueous solution, and the organic layer was further washed with a saturated aqueous sodium bicarbonate solution and distilled water and separated. Magnesium sulfate was added to the organic layer for dehydration, the solvent was distilled off, and purification was performed by silica gel column chromatography to obtain 202.38 g of Intermediate 2.

(合成例7)モノマー1の合成 Synthesis Example 7 Synthesis of Monomer 1

Figure 0004568667
Figure 0004568667

反応容器中で、合成例6で得られた中間体2を131.76g(0.5mol)を脱水テトラヒドロフラン250mlに溶解させ、系中を窒素置換した。中間体2に対しそれぞれ5モル%、10モル%のニッケル(II)クロリド、トリフェニルホスフィンを加えて撹拌し、さらにビニルマグネシウムブロミド(1.0Mテトラヒドロフラン溶液)を500ml加え、60℃に加熱して4時間撹拌した。室温まで戻した後、酢酸エチル-水で洗浄、
抽出を行った。有機層を無水硫酸ナトリウムgを用いて脱水し、溶媒を留去した後、生成物をシリカゲルクロマトグラフィーにより精製し、モノマー1を84.26g得た。
In a reaction vessel, 131.76 g (0.5 mol) of Intermediate 2 obtained in Synthesis Example 6 was dissolved in 250 ml of dehydrated tetrahydrofuran, and the system was purged with nitrogen. 5 mol% and 10 mol% of nickel (II) chloride and triphenylphosphine were added to the intermediate 2 and stirred, and 500 ml of vinylmagnesium bromide (1.0 M tetrahydrofuran solution) was added and heated to 60 ° C. Stir for 4 hours. After returning to room temperature, washing with ethyl acetate-water,
Extraction was performed. The organic layer was dehydrated with anhydrous sodium sulfate g and the solvent was distilled off. Then, the product was purified by silica gel chromatography to obtain 84.26 g of monomer 1.

(合成例8)ポリマーA−3の合成 (Synthesis Example 8) Synthesis of Polymer A-3

Figure 0004568667
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反応容器中で合成例7で得られたモノマー1を42.13g(0.2mol)をクロロベンゼン100mlに溶解し、攪拌しながら系中に窒素ガスを流した。そこに、モノマー1に対してそれぞれ0.2当量、0.1当量の2,2’−ビピリジル、CuClを加え、115℃に加熱して4時間攪拌した。反応溶液を室温まで放冷した後、テトラヒドロフラン100mlを加えさらに2時間攪拌した。その後反応溶液をアルミナを通してろ過し、ろ液をメタノール3L中に滴下しポリマーを沈殿させた。ろ過した固体をアセトン100
mlに溶解し、再度メタノール3L中に滴下、ろ過した後減圧乾燥して粉体を27.81g得た。この粉体を反応容器に加え、さらにメタノール100ml、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド0.91g(0.01mol)を加えて3時間加熱還流を行った。その後1N−HCl水溶液を加え中和し、蒸留水2L中に滴下しポリマーを沈殿させた。ろ過した固体をアセトン50mlに溶解し、再度蒸留水2L中に滴下、ろ過した後減圧乾燥
して粉体を19.37g得た。この粉体をPGMEA100gに溶解し、この溶液を60℃、20mmHgまで減圧して約20gの溶剤を系中に残存している水と共に留去した。
20℃まで冷却し、2−フェノキシエチルビニルエーテル3.77g、p−トルエンスルホン酸1.0gを添加し、室温にて1時間撹拌した。その後、トリエチルアミン1.16gを添加して中和し、酢酸エチル40g、水40gにより洗浄操作を3回行った。その後、溶媒量を調整して30質量%のポリマー溶液を得た。このポリマーをA−3とする。GPC/MALLS(多角度光散乱)測定による重量平均分子量は26000であった。また、1Hおよび13C−NMR解析から、ポリマー1分子中の分岐点を有する繰り返し単位と分岐点を有さない繰り返し単位とのモル比の平均は76:24であった。また、フェノール性OHのアセタール保護率が21.5%であった。
In a reaction vessel, 42.13 g (0.2 mol) of monomer 1 obtained in Synthesis Example 7 was dissolved in 100 ml of chlorobenzene, and nitrogen gas was allowed to flow through the system while stirring. Thereto, 0.2 equivalent and 0.1 equivalent of 2,2′-bipyridyl and CuCl were added to monomer 1, respectively, heated to 115 ° C. and stirred for 4 hours. The reaction solution was allowed to cool to room temperature, 100 ml of tetrahydrofuran was added, and the mixture was further stirred for 2 hours. Thereafter, the reaction solution was filtered through alumina, and the filtrate was dropped into 3 L of methanol to precipitate a polymer. The filtered solid was acetone 100
It was dissolved in ml, dropped again into 3 L of methanol, filtered, and dried under reduced pressure to obtain 27.81 g of powder. This powder was added to the reaction vessel, and further 100 ml of methanol and 0.91 g (0.01 mol) of tetramethylammonium hydroxide were added, followed by heating under reflux for 3 hours. Thereafter, 1N-HCl aqueous solution was added for neutralization, and the resulting solution was dropped into 2 L of distilled water to precipitate the polymer. The filtered solid was dissolved in 50 ml of acetone, dropped again in 2 L of distilled water, filtered, and dried under reduced pressure to obtain 19.37 g of powder. This powder was dissolved in 100 g of PGMEA, this solution was decompressed to 60 mm and 20 mmHg, and about 20 g of the solvent was distilled off with water remaining in the system.
The mixture was cooled to 20 ° C., 3.77 g of 2-phenoxyethyl vinyl ether and 1.0 g of p-toluenesulfonic acid were added, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour. Thereafter, 1.16 g of triethylamine was added for neutralization, and the washing operation was performed 3 times with 40 g of ethyl acetate and 40 g of water. Thereafter, the amount of the solvent was adjusted to obtain a 30% by mass polymer solution. This polymer is designated as A-3. The weight average molecular weight measured by GPC / MALLS (multi-angle light scattering) was 26000. From 1H and 13C-NMR analysis, the average molar ratio of the repeating unit having a branch point and the repeating unit having no branch point in one molecule of the polymer was 76:24. Moreover, the acetal protection rate of phenolic OH was 21.5%.

(合成例8)ポリマーA−4の合成
下記構造のポリマーA−4を、合成例4におけるビニルエーテルを変更する以外は同様の方法で合成した。重量平均分子量は15000、フェノール性水酸基の保護率は37.6%であった。y=4、nh=25.5、コア部の分子量は194であった。
(Synthesis Example 8) Synthesis of Polymer A-4 Polymer A-4 having the following structure was synthesized in the same manner except that the vinyl ether in Synthesis Example 4 was changed. The weight average molecular weight was 15000, and the protection ratio of phenolic hydroxyl group was 37.6%. y = 4, n h = 25.5, and the molecular weight of the core part was 194.

Figure 0004568667
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(合成例9)直鎖状ポリマーT−1〜T−4及びKの合成
既存の方法を用いて、本発明のポリマーA−1〜A−4とモノマー組成・重量平均分子量が同等である、下記に示す直鎖状ポリマーT−1〜T−4を合成し、30質量%のPGMEA溶液を得た。また、別途、ポリマーKを得た。
T−4:重量平均分子量15000、フェノール性水酸基の保護率:37.5%
(Synthesis Example 9) Synthesis of linear polymers T-1 to T-4 and K Using existing methods, the polymers A-1 to A-4 of the present invention and the monomer composition / weight average molecular weight are equivalent. The linear polymers T-1 to T-4 shown below were synthesized to obtain a 30% by mass PGMEA solution. Separately, polymer K was obtained.
T-4: Weight average molecular weight 15000, protection ratio of phenolic hydroxyl group: 37.5%

Figure 0004568667
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(分岐度の確認)
ポリマーA−1〜A−4およびT−1〜T−4のGPC/MALLS(多角度光散乱)測定による重量平均分子量(Mw)と、αl /αx の値を表1に示す。ここでαx 、αl
は以下の定義で求められる。
αx:本発明のポリマーA−1〜A−4のGPC/MALLSから求められる<R21/2 (半径Rの2乗平均の平方根)とMwの対数とのプロットから最小2乗法で求めた傾き
αl:A−1〜A−4それぞれに対応する直鎖状ポリマーT−1〜T−4について、上
記αxと同様の要領で求めた傾き
(Confirmation of branching degree)
Table 1 shows the weight average molecular weight (Mw) of the polymers A-1 to A-4 and T-1 to T-4 as measured by GPC / MALLS (multi-angle light scattering), and the values of α 1 / α x . Where α x , α l
Is obtained by the following definition.
α x : <L 2 > 1/2 (square root of the root mean square of radius R) obtained from GPC / MALLS of the polymers A-1 to A-4 of the present invention and a logarithm of Mw by a least square method Slope α l : Slope obtained in the same manner as α x for linear polymers T-1 to T-4 corresponding to A-1 to A-4, respectively.

Figure 0004568667
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表1の結果から、本発明のポリマーA−1〜A−4はいずれも(αl /αx )> 1となり、ポリマーに分岐鎖が存在していることがわかる。 From the results in Table 1, it can be seen that the polymers A-1 to A-4 of the present invention all have (α 1 / α x )> 1, and a branched chain exists in the polymer.

(合成例10)10−トリル−9−オキソチオキサンテニウム ノナフルオロブタンスルホン酸塩(A1)の合成
チオキサンテン−9−オン10gをトリフルオロ酢酸40ml中で攪拌し、氷冷下、30%過酸化水素水5.4mlとトリフルオロ酢酸10.8mlを混合した溶液をゆっくり添加した。その後、氷冷下30分攪拌後、室温で1時間攪拌を行った。さらに、反応液を水にあけ、析出した結晶をろ取した。得られた結晶をアセトニトリルで再結晶し、スルホキシド体4.6gを得た。スルホキシド体3gをトルエン20ml中で攪拌し、氷冷下、トリフルオロ酢酸無水物3.7mlとノナフルオロブタンスルホン酸2.2mlを添加した。反応液を徐々に室温まで昇温し、1時間攪拌した。反応液にジイソプロピルエーテルを添加し結晶を析出させ、酢酸エチルとジイソプロピルエーテルの混合溶媒で再結晶することにより、10−トリル−9−オキソチオキサンテニウム ノナフルオロブタンスルホン酸塩(A1)を3.9g得た。
1H-NMR(400MHz、CDCl3)σ2.38(s,3H),7.34(d,2H),7.72(m,2H),7.95(m,4H),8.28(m, 2H),8.63(d,2H)
(Synthesis Example 10) Synthesis of 10-tolyl-9-oxothioxanthenium nonafluorobutanesulfonate (A1) 10 g of thioxanthen-9-one was stirred in 40 ml of trifluoroacetic acid, and 30% under ice cooling. A solution obtained by mixing 5.4 ml of hydrogen peroxide and 10.8 ml of trifluoroacetic acid was slowly added. Thereafter, the mixture was stirred for 30 minutes under ice cooling, and then stirred at room temperature for 1 hour. Further, the reaction solution was poured into water, and the precipitated crystals were collected by filtration. The obtained crystals were recrystallized from acetonitrile to obtain 4.6 g of a sulfoxide form. 3 g of the sulfoxide compound was stirred in 20 ml of toluene, and 3.7 ml of trifluoroacetic anhydride and 2.2 ml of nonafluorobutanesulfonic acid were added under ice cooling. The reaction was gradually warmed to room temperature and stirred for 1 hour. Diisopropyl ether was added to the reaction solution to precipitate crystals, which were recrystallized with a mixed solvent of ethyl acetate and diisopropyl ether to give 10-tolyl-9-oxothioxanthenium nonafluorobutanesulfonate (A1) 3 .9 g was obtained.
1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ) σ2.38 (s, 3H), 7.34 (d, 2H), 7.72 (m, 2H), 7.95 (m, 4H), 8.28 (m, 2H), 8.63 (d , 2H)

(合成例11) 10−トリル−9−オキソチオキサンテニウム 3,5−ビストリフロロメチルベンゼンスルホン酸塩(A2)の合成
合成例1で得られた10−トリル−9−オキソチオキサンテニウム ノナフルオロブタンスルホン酸塩(A1)1.5gをメタノール/水=1/1溶液に溶解し、イオン交換樹脂(アンバーライトIRA402ClをNaOH水でアニオンをOHに置換したもの)に通し、3,5−ビストリフロロメチルベンゼンスルホン酸1gを加え、クロロホルムで抽出することで対塩が変更した10−トリル−9−オキソチオキサンテニウム 3,5−ビストリフロロメチルベンゼンスルホン酸塩(A2)1.7gを得た。
1H-NMR(400MHz、CDCl3)σ2.37(s,3H),7.34(d,2H),7.79(m,3H),7.93(m,4H),8.34(m, 4
H),8.62(d,2H)
Synthesis Example 11 Synthesis of 10-tolyl-9-oxothioxanthenium 3,5-bistrifluoromethylbenzenesulfonate (A2) 10-tolyl-9-oxothioxanthenium obtained in Synthesis Example 1 1.5 g of nonafluorobutane sulfonate (A1) is dissolved in a methanol / water = 1/1 solution and passed through an ion exchange resin (amberlite IRA402Cl in which NaOH has been replaced with OH) and 3,5 -1.7 g of 10-tolyl-9-oxothioxanthenium 3,5-bistrifluoromethylbenzenesulfonate (A2) whose salt was changed by adding 1 g of bistrifluoromethylbenzenesulfonic acid and extracting with chloroform Got.
1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ) σ2.37 (s, 3H), 7.34 (d, 2H), 7.79 (m, 3H), 7.93 (m, 4H), 8.34 (m, 4
H), 8.62 (d, 2H)

(合成例12) 2−アセチル−10−トリル−9−オキソチオキサンテニウム ノナフルオロブタンスルホン酸塩 (A8)の合成
チオサリチル酸15gと4-ブロモアセトフェノン20gを炭酸ナトリウム12gと銅触媒0.2gの存在下、ジメチルホルムアミド200ml中、170℃で6時間攪拌した後、反応液を塩酸水溶液にあけ、ろ取した。得られた結晶をアセトニトリルで再結晶を行い、16gのスルフィドを得た。得られたスルフィド10gをポリリン酸100g中、60℃で5時間攪拌後、氷水にあけた。結晶をろ取し、炭酸水素ナトリウム水溶液及び水で結晶を洗い、エタノールで再結晶を行うことで、2−アセチル−9H−チオキサン−9−オン5gを得た。更に得られた2−アセチル−9H−チオキサン−9−オン3gをトリフルオロ酢酸12ml中で氷冷下攪拌し、30%過酸化水素水1.4mlとトリフルオロ酢酸2.7mlの混合溶液をゆっくり加えた。添加後、氷冷下30分攪拌し、続いて室温で1時間攪拌し反応を終結させた。反応液を水にあけ、酢酸エチルと水酸化ナトリウム水溶液で分液し、有機層を減圧留去することでスルホキシド体3.6gを得た。それをトルエン15g中で攪拌し、氷冷下、トリフルオロ酢酸無水物3.3ml、ノナフルオロブタンスルホン酸1.9mlを添加し、氷冷下30分、室温で1時間攪拌した。反応液にジイソプロピルエーテルを加え結晶化させ、得られた結晶を酢酸エチルとジイソプロピルエーテルの混合溶媒で再結晶することにより2-アセチル-10-トリル-9-オキソチオキサンテニウムノナフルオロブタンスルホン酸塩(A8)1gを得た。
1H-NMR(400MHz、CDCl3)σ2.39(s,3H),2.74(s,3H),7.37(d,2H),7.72(m,2H),7.97(m, 2H),8.19(m,1H),8.39(m,2H),8.67(d,1H),9.09(s,1H)
Synthesis Example 12 Synthesis of 2-acetyl-10-tolyl-9-oxothioxanthenium nonafluorobutanesulfonate (A8) 15 g of thiosalicylic acid, 20 g of 4-bromoacetophenone, 12 g of sodium carbonate, and 0.2 g of a copper catalyst Was stirred in 170 ml of dimethylformamide at 200 ° C. for 6 hours, and the reaction solution was poured into an aqueous hydrochloric acid solution and collected by filtration. The obtained crystals were recrystallized from acetonitrile to obtain 16 g of sulfide. 10 g of the obtained sulfide was stirred in 60 g of polyphosphoric acid at 60 ° C. for 5 hours and then poured into ice water. The crystals were collected by filtration, washed with an aqueous sodium hydrogen carbonate solution and water, and recrystallized with ethanol to obtain 5 g of 2-acetyl-9H-thioxan-9-one. Further, 3 g of the obtained 2-acetyl-9H-thioxan-9-one was stirred in 12 ml of trifluoroacetic acid under ice-cooling, and a mixed solution of 1.4 ml of 30% hydrogen peroxide and 2.7 ml of trifluoroacetic acid was slowly added. added. After the addition, the mixture was stirred for 30 minutes under ice cooling, followed by stirring at room temperature for 1 hour to complete the reaction. The reaction solution was poured into water, and separated with ethyl acetate and an aqueous sodium hydroxide solution, and the organic layer was distilled off under reduced pressure to obtain 3.6 g of a sulfoxide form. It was stirred in 15 g of toluene, 3.3 ml of trifluoroacetic anhydride and 1.9 ml of nonafluorobutanesulfonic acid were added under ice cooling, and the mixture was stirred for 30 minutes under ice cooling and at room temperature for 1 hour. Diisopropyl ether was added to the reaction solution to crystallize, and the resulting crystals were recrystallized with a mixed solvent of ethyl acetate and diisopropyl ether to give 2-acetyl-10-tolyl-9-oxothioxanthenium nonafluorobutanesulfonic acid 1 g of salt (A8) was obtained.
1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ) σ2.39 (s, 3H), 2.74 (s, 3H), 7.37 (d, 2H), 7.72 (m, 2H), 7.97 (m, 2H), 8.19 (m , 1H), 8.39 (m, 2H), 8.67 (d, 1H), 9.09 (s, 1H)

他のスルホニウム塩(A)も同様に合成した。   Other sulfonium salts (A) were synthesized in the same manner.

〔実施例1〜12及び比較例1〜6〕
(i)ポジ型レジストの調製および塗設
下記表2に示すように、酸分解性樹脂、酸発生剤、塩基性化合物及び界面活性剤を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溶解させ、固形分濃度8.5質量%の溶液を調製した後、得られた溶液を0.1μm口径のメンブレンフィルターで精密ろ過し
て、レジスト溶液を得た。このレジスト溶液を6インチシリコンウェハー上に東京エレクトロン製スピンコーターMark8を用いて塗布し、110℃で、90秒間ベークして膜厚0.30μmのレジスト膜を得た。
[Examples 1-12 and Comparative Examples 1-6]
(I) Preparation and coating of positive resist As shown in Table 2 below, an acid-decomposable resin, an acid generator, a basic compound and a surfactant are dissolved in propylene glycol monomethyl ether acetate, and the solid content concentration is 8. After preparing a 5 mass% solution, the obtained solution was microfiltered with a membrane filter having a 0.1 μm aperture to obtain a resist solution. This resist solution was applied onto a 6-inch silicon wafer using a spin coater Mark8 manufactured by Tokyo Electron, and baked at 110 ° C. for 90 seconds to obtain a resist film having a thickness of 0.30 μm.

(ii)ポジ型レジストパターンの形成及び評価
このレジスト膜に、電子線描画装置((株)日立製作所製 HL750、加速電圧50KeV)を用いて電子線照射を行った。照射後に、110℃で、90秒間ベークし、2.3
8質量%テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(TMAH)水溶液に60秒間浸漬した後、30秒間、水でリンスして乾燥した。得られたパターンを下記の方法で評価した。
(Ii) Formation and Evaluation of Positive Resist Pattern This resist film was irradiated with an electron beam using an electron beam drawing apparatus (HL750 manufactured by Hitachi, Ltd., acceleration voltage 50 KeV). After irradiation, bake at 110 ° C for 90 seconds, 2.3
After immersing in an 8% by mass tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution for 60 seconds, it was rinsed with water for 30 seconds and dried. The obtained pattern was evaluated by the following method.

〔感度〕
得られたパターンの断面形状を走査型電子顕微鏡((株)日立製作所製 S−4300)
を用いて観察した。0.15μmライン(ライン:スペース=1:1)を解像する時の最小照射エネルギーを感度とした。
〔解像力〕
上記の感度を示す照射量における限界解像力(ラインとスペースが分離解像)を解像力とした。
〔パターン形状〕
上記の感度を示す照射量における0.15μmラインパターンの断面形状を走査型電子
顕微鏡((株)日立製作所製S−4300)を用いて観察し、矩形、ややテーパー、テーパーの3段階評価を行った。
〔ラインエッジラフネス(LER)〕
上記の感度を示す照射量における0.15μmラインパターンの長さ方向50μmにお
ける任意の30点について線幅を測定し、そのバラツキを3σで評価した。
評価結果を表2に示す。
〔sensitivity〕
Scanning electron microscope (S-4300, manufactured by Hitachi, Ltd.) was used for the cross-sectional shape of the obtained pattern.
Was observed. Sensitivity was defined as the minimum irradiation energy when resolving a 0.15 μm line (line: space = 1: 1).
[Resolution]
The resolving power was defined as the limiting resolving power (line and space were separated and resolving) at the irradiation dose showing the above sensitivity.
[Pattern shape]
Using a scanning electron microscope (S-4300, manufactured by Hitachi, Ltd.), observe the cross-sectional shape of the 0.15 μm line pattern at the irradiation dose showing the above sensitivity, and perform a three-step evaluation of rectangular, slightly tapered, and tapered. It was.
[Line edge roughness (LER)]
The line width was measured at any 30 points in the length direction of 50 μm of the 0.15 μm line pattern at the irradiation dose showing the above sensitivity, and the variation was evaluated by 3σ.
The evaluation results are shown in Table 2.

表2における各成分の略号は以下のとおりである。
ポリマー、酸発生剤は先に記載のもの。
〔塩基性化合物〕
E−1: トリ−n−ヘキシルアミン
E−2: 2,4,6−トリフェニルイミダゾール
E−3: テトラ-(n-ブチル)アンモニウムヒドロキシド
〔界面活性剤〕
W−1:フッ素系界面活性剤、メガファックF−176(大日本インキ化学工業製)
W−2:フッ素/シリコン系界面活性剤、メガファックR08(大日本インキ化学工業製)
W−3:シリコン系界面活性剤、ポリシロキサンポリマーKP341(信越化学工業製)
Abbreviations for each component in Table 2 are as follows.
Polymers and acid generators are as described above.
[Basic compounds]
E-1: Tri-n-hexylamine E-2: 2,4,6-triphenylimidazole E-3: Tetra- (n-butyl) ammonium hydroxide [surfactant]
W-1: Fluorosurfactant, MegaFuck F-176 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.)
W-2: Fluorine / silicone surfactant, MegaFac R08 (Dainippon Ink and Chemicals)
W-3: Silicone surfactant, polysiloxane polymer KP341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)

Figure 0004568667
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表2から、本発明のポジ型レジスト組成物は、電子線の照射によるパターン形成に関して、高感度で高解像力であり、パターン形状、ラインエッジラフネスも優れていることがわかる。   From Table 2, it can be seen that the positive resist composition of the present invention has high sensitivity and high resolution in pattern formation by electron beam irradiation, and is excellent in pattern shape and line edge roughness.

〔実施例13〜17及び比較例7、8〕
上記実施例1、4、5、9、11及び比較例1、4の各レジスト組成物を用い、実施例1と同様の方法でレジスト膜を得た。ただし、レジスト膜厚は0.15μmとした。得られたレジスト膜にEUV光(波長13.5nm、リソテックジャパン社)を用いて、露光量を0〜5.0mJづつ変えながら面露光を行ない、さらに110℃で、90秒間ベークした。その後2.38質量%テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(TMAH)水溶液を用いて、各露光量での溶解速度を測定し、感度を求めた。
次に上記実験にて求めた感度の1/2にあたる露光量のEUV光を照射したサンプルを準備、2.38質量%テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(TMAH)水溶液で60秒現像した後のレジスト膜表面をAFM(原子間力顕微鏡)にて観察した。結果を表3に示す。
[Examples 13 to 17 and Comparative Examples 7 and 8]
Using the resist compositions of Examples 1, 4, 5, 9, 11 and Comparative Examples 1 and 4, resist films were obtained in the same manner as in Example 1. However, the resist film thickness was 0.15 μm. The obtained resist film was subjected to surface exposure using EUV light (wavelength: 13.5 nm, RISOTEC Japan) while changing the exposure amount by 0 to 5.0 mJ, and further baked at 110 ° C. for 90 seconds. Thereafter, using a 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution, the dissolution rate at each exposure amount was measured to determine the sensitivity.
Next, a sample irradiated with EUV light having an exposure amount equivalent to 1/2 of the sensitivity obtained in the above experiment was prepared, and the resist film surface after 60 seconds development with an aqueous 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) solution Was observed with an AFM (atomic force microscope). The results are shown in Table 3.

Figure 0004568667
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表3から、本発明のポジ型レジスト組成物は、EUV光の照射による特性評価において、感度、表面ラフネスが優れていることがわかる。   From Table 3, it can be seen that the positive resist composition of the present invention is excellent in sensitivity and surface roughness in property evaluation by irradiation with EUV light.

〔実施例18〜22及び比較例9、10〕
実施例1、4、5、9、11及び比較例1、4の各レジスト組成物を用い、実施例1と同様の方法でレジスト膜を得た。ただし、レジスト膜厚は、0.40μmとした。得られたレジスト膜に、KrFエキシマレーザーステッパー(キャノン(株)製FPA3000EX−5、波長248nm)を用いて、パターン露光した。露光後の処理は、実施例1と同様に行った。結果を下記表4に示す。
[Examples 18 to 22 and Comparative Examples 9 and 10]
Using the resist compositions of Examples 1, 4, 5, 9, 11 and Comparative Examples 1 and 4, resist films were obtained in the same manner as in Example 1. However, the resist film thickness was 0.40 μm. The obtained resist film was subjected to pattern exposure using a KrF excimer laser stepper (FPA3000EX-5 manufactured by Canon Inc., wavelength 248 nm). The post-exposure processing was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 4 below.

Figure 0004568667
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表4から、本発明のポジ型レジスト組成物は、KrFエキシマレーザー露光によるパターン形成に関して、比較例に比べて、高感度、高解像力であり、パターン形状、ラインエッジラフネスも優れていることがわかる。   From Table 4, it can be seen that the positive resist composition of the present invention is higher in sensitivity and resolution than the comparative example in terms of pattern formation by KrF excimer laser exposure, and is excellent in pattern shape and line edge roughness. .

Claims (7)

(A)少なくとも1つの分岐部を介してポリマー鎖を3つ以上有する、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解度が増大するポリマー、及び、
(B)一般式(I)で表されるカチオンを有するスルホニウム塩
を含有することを特徴とするポジ型レジスト組成物。
Figure 0004568667
一般式(I)中、
1〜R13は、各々独立に水素原子又は置換基を表し、互いに結合して環を形成しても
よい。
Zは、−CO−、又は、−SO である。
(A) a polymer having three or more polymer chains via at least one branch, and having increased solubility in an alkali developer by the action of an acid; and
(B) A positive resist composition comprising a sulfonium salt having a cation represented by formula (I).
Figure 0004568667
In general formula (I),
R 1 to R 13 each independently represent a hydrogen atom or a substituent, and may be bonded to each other to form a ring.
Z is —CO— or —SO 2 .
ポリマー(A)が、くし型ポリマーであることを特徴とする請求項1に記載のポジ型レジスト組成物。   The positive resist composition according to claim 1, wherein the polymer (A) is a comb polymer. ポリマー(A)が、星型ポリマーであることを特徴とする請求項1に記載のポジ型レジスト組成物。   The positive resist composition according to claim 1, wherein the polymer (A) is a star polymer. ポリマー(A)が、ハイパーブランチドポリマーであることを特徴とする請求項1に記載のポジ型レジスト組成物。   The positive resist composition according to claim 1, wherein the polymer (A) is a hyperbranched polymer. ポリマー(A)を形成するポリマー鎖のうち少なくとも1つが、ビニル型の繰り返し単位からなることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物。   5. The positive resist composition according to claim 1, wherein at least one of the polymer chains forming the polymer (A) comprises a vinyl-type repeating unit. 該ビニル型繰り返し単位として、スチレン誘導体に由来する繰り返し単位または/および(メタ)アクリル酸誘導体に由来する繰り返し単位を含有することを特徴とする請求項5に記載のポジ型レジスト組成物。   6. The positive resist composition according to claim 5, wherein the vinyl-type repeating unit contains a repeating unit derived from a styrene derivative and / or a repeating unit derived from a (meth) acrylic acid derivative. 請求項1〜6のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物によりレジスト膜を形成し、該レジスト膜を露光、現像することを特徴とするパターン形成方法。   A pattern forming method comprising: forming a resist film from the positive resist composition according to claim 1; and exposing and developing the resist film.
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