JP7472917B2 - Pattern forming method, radiation-sensitive composition and inclusion compound - Google Patents

Pattern forming method, radiation-sensitive composition and inclusion compound Download PDF

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Description

本発明は、パターン形成方法、感放射線性組成物及び包摂化合物に関する。The present invention relates to a pattern forming method, a radiation-sensitive composition and an inclusion compound.

表示素子形成材料、半導体レジスト等として用いられるネガ型のパターン形成材料として、重合性基を有する重合体、架橋剤及び重合開始剤を含有する感放射線性組成物が広く知られている(特許文献1~3参照)。このような感放射線性組成物においては、架橋により三次元網目構造を有する架橋高分子が形成され、耐熱性、耐溶剤性、耐エッチング性等に優れるパターンを得ることができるとされている。しかし、上記のような従来の感放射線性組成物は、形成される架橋高分子が現像時に膨潤してパターン欠陥の原因となること、架橋硬化後にパターンが収縮することなどといった不都合も有する。その他、パターン形成用材料及び形成されるパターンには、用途等に応じた各種特性が求められる。従って、従来とは異なる物性、性能等を有するパターンが形成可能な新規なパターン形成用材料及びパターン形成方法の開発が望まれている。Radiation-sensitive compositions containing a polymer having a polymerizable group, a crosslinking agent, and a polymerization initiator are widely known as negative pattern-forming materials used as display element forming materials, semiconductor resists, etc. (see Patent Documents 1 to 3). In such radiation-sensitive compositions, a crosslinked polymer having a three-dimensional network structure is formed by crosslinking, and it is said that a pattern excellent in heat resistance, solvent resistance, etching resistance, etc. can be obtained. However, conventional radiation-sensitive compositions such as those described above have the disadvantage that the crosslinked polymer formed swells during development, causing pattern defects, and the pattern shrinks after crosslinking and hardening. In addition, various characteristics are required for the pattern-forming material and the pattern formed according to the application, etc. Therefore, there is a demand for the development of a new pattern-forming material and a pattern-forming method that can form a pattern with physical properties, performance, etc. different from conventional ones.

特開2014-48428号公報JP 2014-48428 A 特開2013-200431号公報JP 2013-200431 A 特開2012-150180号公報JP 2012-150180 A

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、新規なパターン形成材料を用いたパターン形成方法、新規なパターン形成材料として用いることができる感放射線性組成物、及びこのような感放射線性組成物の成分として好適な包摂化合物を提供することを目的とする。The present invention has been made based on the above circumstances, and aims to provide a pattern formation method using a novel pattern formation material, a radiation-sensitive composition that can be used as a novel pattern formation material, and an inclusion compound that is suitable as a component of such a radiation-sensitive composition.

上記課題を解決するためになされた発明の一態様は、ホスト基を有する重合体と第1のゲスト化合物とを含有する感放射線性組成物により、基板上に塗膜を形成する工程、上記塗膜を露光する工程、及び露光後の上記塗膜を現像する工程を備え、上記ホスト基が、シクロデキストリン誘導体から1個の水素原子又は水酸基が除された1価の基であるパターン形成方法である。One aspect of the invention made to solve the above problem is a pattern formation method comprising the steps of forming a coating film on a substrate from a radiation-sensitive composition containing a polymer having a host group and a first guest compound, exposing the coating film to light, and developing the coating film after exposure, wherein the host group is a monovalent group in which one hydrogen atom or hydroxyl group has been removed from a cyclodextrin derivative.

本発明の他の一態様は、ホスト基を有する重合体と第1のゲスト化合物とを含有し、上記ホスト基が、シクロデキストリン誘導体から1個の水素原子又は水酸基が除された1価の基であるパターン形成用の感放射線性組成物である。Another aspect of the present invention is a radiation-sensitive composition for pattern formation, which contains a polymer having a host group and a first guest compound, and the host group is a monovalent group obtained by removing one hydrogen atom or hydroxyl group from a cyclodextrin derivative.

本発明の他の一態様は、ホスト基を有する重合体の上記ホスト基に第1のゲスト化合物の少なくとも一部が包摂された包摂化合物であって、上記ホスト基が、シクロデキストリン誘導体から1個の水素原子又は水酸基が除された1価の基であり、上記シクロデキストリン誘導体は、シクロデキストリンが有する少なくとも1個の水酸基の水素原子が、炭素数1~12の1価の炭化水素基、炭素数1~12のアシル基及び-CONHRからなる群より選ばれる少なくとも1種の基で置換された構造を有し、上記Rはメチル基又はエチル基であり、上記第1のゲスト化合物が、架橋性基と、炭素数6~30の炭化水素基とを有する包摂化合物である。Another aspect of the present invention is an inclusion compound in which at least a portion of a first guest compound is included in the host group of a polymer having a host group, the host group being a monovalent group in which one hydrogen atom or hydroxyl group has been removed from a cyclodextrin derivative, the cyclodextrin derivative having a structure in which the hydrogen atom of at least one hydroxyl group in the cyclodextrin is substituted with at least one group selected from the group consisting of a monovalent hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, an acyl group having 1 to 12 carbon atoms, and -CONHR, where R is a methyl group or an ethyl group, and the first guest compound is an inclusion compound having a crosslinkable group and a hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms.

本発明に係るいずれかの態様によれば、新規なパターン形成材料を用いたパターン形成方法、新規なパターン形成材料として用いることができる感放射線性組成物、及びこのような感放射線性組成物の成分として好適な包摂化合物を提供することができる。According to any of the aspects of the present invention, it is possible to provide a pattern formation method using a novel pattern formation material, a radiation-sensitive composition that can be used as a novel pattern formation material, and an inclusion compound that is suitable as a component of such a radiation-sensitive composition.

以下、本発明に係る好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は、以下に記載された実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形例も含むものとして理解されるべきである。A preferred embodiment of the present invention will be described in detail below. Note that the present invention is not limited to the embodiment described below, and should be understood to include various modifications that are implemented within the scope of the present invention.

<感放射線性組成物>
本発明の一実施形態に係る感放射線性組成物は、ホスト基を有する重合体([A]重合体)と、第1のゲスト化合物([G1]ゲスト化合物)とを含有する。当該感放射線性組成物は、パターン形成用の組成物である。当該感放射線性組成物の好適な態様において、[G1]ゲスト化合物の少なくとも一部は、[A]重合体のホスト基に包摂されている。このとき、[A]重合体のホスト基に包摂されていない遊離の[G1]ゲスト化合物が存在していてもよい。[G1]ゲスト化合物はゲスト基を有し、このゲスト基が[A]重合体のホスト基に包摂されていてよい。[G1]ゲスト化合物全体が、[A]重合体のホスト基に包摂されていてもよい。
<Radiation-sensitive composition>
A radiation-sensitive composition according to one embodiment of the present invention contains a polymer having a host group (polymer [A]) and a first guest compound (guest compound [G1]). The radiation-sensitive composition is a composition for forming a pattern. In a preferred embodiment of the radiation-sensitive composition, at least a part of the guest compound [G1] is encapsulated in the host group of the polymer [A]. In this case, a free guest compound [G1] that is not encapsulated in the host group of the polymer [A] may be present. The guest compound [G1] may have a guest group, and this guest group may be encapsulated in the host group of the polymer [A]. The entire guest compound [G1] may be encapsulated in the host group of the polymer [A].

[G1]ゲスト化合物は、第一の好適形態として架橋性基を有する化合物([G1-1]架橋性化合物)又は第二の好適形態として光反応性化合物([G1-2]光反応性化合物)であることが好ましい。It is preferable that the [G1] guest compound is, in its first preferred form, a compound having a crosslinkable group ([G1-1] crosslinkable compound) or, in its second preferred form, a photoreactive compound ([G1-2] photoreactive compound).

第一の好適形態として[G1]ゲスト化合物が[G1-1]架橋性化合物である場合、[A]重合体と[G1-1]架橋性化合物とにおいて、[G1-1]架橋性化合物の一部(通常、架橋性基以外の一部)が[A]重合体のホスト基に包摂された状態の包摂化合物を形成することができる。このような包摂化合物は、架橋性基を有する重合体として機能し、例えば[C]感放射線性重合開始剤と組み合わせて用いることで光硬化性を示す。このため、露光及び現像によりパターンを形成することができる。 In a first preferred embodiment, when the guest compound [G1] is a crosslinkable compound [G1-1], the polymer [A] and the crosslinkable compound [G1-1] can form an inclusion compound in which a part of the crosslinkable compound [G1-1] (usually a part other than the crosslinkable group) is included in the host group of the polymer [A]. Such an inclusion compound functions as a polymer having a crosslinkable group, and exhibits photocurability when used in combination with, for example, a radiation-sensitive polymerization initiator [C]. For this reason, a pattern can be formed by exposure and development.

すなわち、第一の好適形態において、当該感放射線性組成物は、[A]重合体、包摂されている[G1-1]架橋性化合物である[G1]ゲスト化合物、及び[C]感放射線性重合開始剤を含有することが好ましく、[B]重合性化合物をさらに含むことがより好ましい。第一の好適形態の一例を以下のスキーム図に示す。以下の例においては、[A]重合体のホスト基(αCD)に[G1-1]架橋性化合物であるアダマンチルアクリレートのアダマンチル基が包摂され、包摂化合物が形成される。[C]感放射線性重合開始剤(以下のスキーム図においては表記しない)の存在下において放射線が照射されることにより、包摂化合物を構成する[G1-1]架橋性化合物であるアダマンチルアクリレートのアクリロイル基と[B]重合性化合物である1,2-ジビニルシクロブタンのビニル基との間の化学反応による架橋構造が形成され、硬化が生じる。なお、[B]重合性化合物が存在せず、包摂化合物を構成する[G1-1]架橋性化合物であるアダマンチルアクリレートのアクリロイル基同士が作用し、化学反応による架橋構造が形成され、硬化が生じるような組成であってもよい。That is, in the first preferred embodiment, the radiation-sensitive composition preferably contains the polymer [A], the guest compound [G1] which is the included crosslinkable compound [G1-1], and the radiation-sensitive polymerization initiator [C], and more preferably further contains the polymerizable compound [B]. An example of the first preferred embodiment is shown in the following scheme. In the following example, the adamantyl group of the adamantyl acrylate which is the crosslinkable compound [G1-1] is included in the host group (αCD) of the polymer [A] to form an inclusion compound. By irradiating with radiation in the presence of the radiation-sensitive polymerization initiator [C] (not shown in the following scheme), a crosslinked structure is formed by a chemical reaction between the acryloyl group of the adamantyl acrylate which is the crosslinkable compound [G1-1] constituting the inclusion compound and the vinyl group of the 1,2-divinylcyclobutane which is the polymerizable compound [B], and hardening occurs. Alternatively, the composition may be one in which the polymerizable compound [B] is not present, and the acryloyl groups of the adamantyl acrylate, which is the crosslinkable compound [G1-1] constituting the inclusion compound, react with each other to form a crosslinked structure through a chemical reaction, thereby causing hardening.

Figure 0007472917000001
Figure 0007472917000001

第二の好適形態として[G1]ゲスト化合物が[G1-2]光反応性化合物である場合、[A]重合体と[G1-2]光反応性化合物とを含む感放射線性組成物の塗膜に放射線が照射されることで、[G1-2]光反応性化合物が反応し、放射線照射部分の現像液に対する溶解性が変化する。このため、露光及び現像によりパターンを形成することができる。例えば、[G1-2]光反応性化合物が光異性化化合物である場合、[A]重合体と[G1-2]光反応性化合物(光異性化化合物)とにおいて、[G1-2]光反応性化合物の少なくとも一部が[A]重合体のホスト基に包摂された状態の包摂化合物を形成することができる。このような包摂化合物中の[G1-2]光反応性化合物(光異性化化合物)に放射線が照射された場合、[G1-2]光反応性化合物(光異性化化合物)が異性化し、ホスト基から放出され得る。当該感放射線組成物において、さらに第2のゲスト化合物([G2]ゲスト化合物)として、ゲスト基を有する重合体([G2]重合体)が包摂されていない状態で含有されている場合、ホスト基からの[G1-2]光反応性化合物(光異性化化合物)の放出と共に、上記ホスト基に[G2]重合体のゲスト基が包摂され、[A]重合体と[G2]重合体とがホスト-ゲスト相互作用による架橋構造を形成する。このように、例えば[A]重合体、[G1-2]光反応性化合物及び[G2]重合体を含む感放射線性組成物は光硬化性を示し、露光及び現像によりパターンを形成することができる。In a second preferred embodiment, when the guest compound [G1] is a photoreactive compound [G1-2], radiation is irradiated to a coating of a radiation-sensitive composition containing a polymer [A] and a photoreactive compound [G1-2], causing the photoreactive compound [G1-2] to react and changing the solubility of the radiation-irradiated portion in a developer. This allows a pattern to be formed by exposure and development. For example, when the photoreactive compound [G1-2] is a photoisomerizable compound, the polymer [A] and the photoreactive compound [G1-2] (photoisomerizable compound) can form an inclusion compound in which at least a part of the photoreactive compound [G1-2] is included in the host group of the polymer [A]. When the photoreactive compound [G1-2] (photoisomerizable compound) in such an inclusion compound is irradiated with radiation, the photoreactive compound [G1-2] (photoisomerizable compound) is isomerized and released from the host group. In the radiation-sensitive composition, when a polymer having a guest group (the [G2] polymer) is further contained as a second guest compound (the [G2] guest compound) in a state where it is not encapsulated, the host group encapsulates the guest group of the [G2] polymer while the [G1-2] photoreactive compound (photoisomerizable compound) is released from the host group, and the [A] polymer and the [G2] polymer form a crosslinked structure due to host-guest interaction. In this way, for example, a radiation-sensitive composition containing the [A] polymer, the [G1-2] photoreactive compound, and the [G2] polymer exhibits photocurability and can form a pattern by exposure and development.

すなわち、第二の好適形態において、当該感放射線性組成物は、[A]重合体、包摂されている[G1-2]光反応性化合物である[G1]ゲスト化合物、及び包摂されていない[G2]重合体である[G2]ゲスト化合物を含有することが好ましい。第二の好適形態の一例を以下のスキーム図に示す。以下の例においては、[A]重合体のホスト基に[G1-2]光反応性化合物であるアゾベンゼン(トランス体)が包摂され、包摂化合物が形成されている。このような包摂化合物に放射線が照射されることにより、[G1-2]光反応性化合物であるアゾベンゼンがシス体に異性化し、ホスト基から放出されると共に、ホスト基に[G2]重合体のゲスト基(アダマンチル基)が包摂され、[A]重合体と[G2]重合体とがホスト-ゲスト相互作用による架橋構造を形成する。That is, in the second preferred embodiment, the radiation-sensitive composition preferably contains the polymer [A], the guest compound [G1] which is the encapsulated photoreactive compound [G1-2], and the guest compound [G2] which is the unencapsulated polymer [G2]. An example of the second preferred embodiment is shown in the following schematic diagram. In the following example, the host group of the polymer [A] encapsulates the photoreactive compound [G1-2] azobenzene (trans form) to form an inclusion compound. When such an inclusion compound is irradiated with radiation, the photoreactive compound [G1-2] azobenzene is isomerized to a cis form and released from the host group, and the guest group (adamantyl group) of the polymer [G2] is encapsulated in the host group, and the polymer [A] and the polymer [G2] form a crosslinked structure due to host-guest interaction.

Figure 0007472917000002
Figure 0007472917000002

このように、当該感放射線性組成物は、好適には[A]重合体のホスト基と[G1]ゲスト化合物又は[G2]ゲスト化合物とを利用し、放射線照射に伴う化学反応又はホスト-ゲスト相互作用による架橋構造を形成するものであり、パターン形成材料として用いることができる。また、後述するように、[G1]ゲスト化合物及び[G2]ゲスト化合物の種類、並びにこれらが有するゲスト基を選択することなどにより、感度、露光余裕度、焦点深度、LWR(Line Width Roughness)、膜べり量、及び耐熱性といったパターン形成材料に求められる特性が高まる。当該感放射線性組成物は、特にネガ型のパターン形成材料として有用である。以下、各成分等について詳説する。In this way, the radiation-sensitive composition preferably utilizes the host group of the polymer [A] and the guest compound [G1] or the guest compound [G2] to form a crosslinked structure by a chemical reaction or a host-guest interaction accompanying radiation exposure, and can be used as a pattern-forming material. In addition, as described below, by selecting the type of the guest compound [G1] and the guest compound [G2], and the guest group they have, the properties required of a pattern-forming material, such as sensitivity, exposure margin, depth of focus, LWR (Line Width Roughness), film loss, and heat resistance, are improved. The radiation-sensitive composition is particularly useful as a negative pattern-forming material. Each component will be described in detail below.

<[A]重合体>
[A]重合体は、ホスト基を有する。
<Polymer (A)>
The polymer (A) has a host group.

(構造単位(I))
[A]重合体は、ホスト基を有する構造単位(I)含むことが好ましい。ホスト基は、[G1]ゲスト化合物の少なくとも一部を包摂可能な構造を有するものである。
(Structural Unit (I))
The polymer (A) preferably contains a structural unit (I) having a host group. The host group has a structure capable of encapsulating at least a part of the guest compound (G1).

ホスト基は、シクロデキストリン誘導体から1個の水素原子又は水酸基が除された1価の基であり、シクロデキストリン誘導体から1個の水酸基が除された基が好ましい。The host group is a monovalent group in which one hydrogen atom or hydroxyl group has been removed from a cyclodextrin derivative, and a group in which one hydroxyl group has been removed from a cyclodextrin derivative is preferred.

シクロデキストリン誘導体は、シクロデキストリンが有する水酸基の水素原子が置換基で置換されたものである。上記置換基としては、炭素数1~12の1価の炭化水素基、炭素数1~12のアシル基、-CONHR等を挙げることができる。但し、Rはメチル基又はエチル基である。すなわち、シクロデキストリン誘導体としては、シクロデキストリンが有する水酸基の水素原子が、炭素数1~12の1価の炭化水素基、アシル基及び-CONHRからなる群より選ばれる少なくとも1種の基(置換基)で置換された構造を有するものが好ましい。A cyclodextrin derivative is one in which the hydrogen atom of a hydroxyl group of cyclodextrin is replaced with a substituent. Examples of the substituent include a monovalent hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, an acyl group having 1 to 12 carbon atoms, -CONHR, etc., where R is a methyl group or an ethyl group. In other words, the cyclodextrin derivative is preferably one having a structure in which the hydrogen atom of a hydroxyl group of cyclodextrin is replaced with at least one group (substituent) selected from the group consisting of a monovalent hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, an acyl group, and -CONHR.

炭素数1~12の1価の炭化水素基としては、例えば炭素数1~12の1価の鎖状炭化水素基、炭素数3~12の1価の脂環式炭化水素基、炭素数6~12の1価の芳香族炭化水素基等が挙げられる。Examples of monovalent hydrocarbon groups having 1 to 12 carbon atoms include monovalent linear hydrocarbon groups having 1 to 12 carbon atoms, monovalent alicyclic hydrocarbon groups having 3 to 12 carbon atoms, and monovalent aromatic hydrocarbon groups having 6 to 12 carbon atoms.

炭素数1~12の1価の鎖状炭化水素基としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基、エテニル基、プロペニル基、ブテニル基等のアルケニル基、エチニル基、プロピニル基、ブチニル基等のアルキニル基などが挙げられる。Examples of monovalent chain hydrocarbon groups having 1 to 12 carbon atoms include alkyl groups such as methyl, ethyl, propyl, and butyl groups, alkenyl groups such as ethenyl, propenyl, and butenyl groups, and alkynyl groups such as ethynyl, propynyl, and butynyl groups.

炭素数3~12の1価の脂環式炭化水素基としては、例えばシクロペンチル基、シクロヘキシル基等の1価の単環の脂環式飽和炭化水素基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基等の1価の単環の脂環式不飽和炭化水素基、ノルボルニル基、アダマンチル基等の1価の多環の脂環式飽和炭化水素基、ノルボルネニル基等の1価の多環の脂環式不飽和炭化水素基などが挙げられる。Examples of monovalent alicyclic hydrocarbon groups having 3 to 12 carbon atoms include monovalent monocyclic alicyclic saturated hydrocarbon groups such as cyclopentyl and cyclohexyl groups, monovalent monocyclic unsaturated hydrocarbon groups such as cyclopentenyl and cyclohexenyl groups, monovalent polycyclic saturated alicyclic hydrocarbon groups such as norbornyl and adamantyl groups, and monovalent polycyclic unsaturated alicyclic hydrocarbon groups such as norbornenyl groups.

炭素数6~12の1価の芳香族炭化水素基としては、例えばフェニル基、トリル基、ナフチル基等が挙げられる。Examples of monovalent aromatic hydrocarbon groups having 6 to 12 carbon atoms include phenyl groups, tolyl groups, and naphthyl groups.

炭素数1~12のアシル基としては、ホルミル基、アセチル基、プロピオニル基、ベンゾイル基等が挙げられる。アシル基としては、炭素数1~8のアシル基が好ましい。Examples of acyl groups having 1 to 12 carbon atoms include a formyl group, an acetyl group, a propionyl group, and a benzoyl group. As the acyl group, an acyl group having 1 to 8 carbon atoms is preferred.

これらの置換基の中でも、炭素数1~12の1価の炭化水素基が好ましく、炭素数1~4の1価の炭化水素基がより好ましい。Among these substituents, monovalent hydrocarbon groups having 1 to 12 carbon atoms are preferred, and monovalent hydrocarbon groups having 1 to 4 carbon atoms are more preferred.

ホスト基(シクロデキストリン誘導体から1個の水素原子又は水酸基が除された1価の基)においては、水酸基と水酸基の水素原子が置換基で置換された基との合計数に対する水酸基の水素原子が置換基で置換された基の数が70%以上、より好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上であることが好ましい。このような場合、ホスト基が特に疎水性の[G1]ゲスト化合物又は疎水性のゲスト基に対して優れた親和性(包摂性)を示すことができる。In the host group (a monovalent group obtained by removing one hydrogen atom or hydroxyl group from a cyclodextrin derivative), the number of groups in which the hydrogen atoms of hydroxyl groups are replaced with substituents relative to the total number of hydroxyl groups and groups in which the hydrogen atoms of hydroxyl groups are replaced with substituents is preferably 70% or more, more preferably 80% or more, and even more preferably 90% or more. In such a case, the host group can exhibit excellent affinity (inclusion ability) particularly for the hydrophobic [G1] guest compound or hydrophobic guest group.

シクロデキストリンとしては、複数のD-グルコースが、α-1,4グリコシド結合によって結合し、環状構造を形成した環状オリゴ糖であれば特に限定されない。シクロデキストリンの中でも、α-シクロデキストリン、β-シクロデキストリン及びγ-シクロデキストリンからなる群より選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。このようなシクロデキストリンを用いることで、適当な[G1]ゲスト化合物に対する良好な包摂性、[G1-2]光反応性化合物(光異性化化合物)を包摂した状態における光照射に伴う効果的な放出性等を発揮することができる。The cyclodextrin is not particularly limited as long as it is a cyclic oligosaccharide in which multiple D-glucose units are linked by α-1,4 glycosidic bonds to form a cyclic structure. Of the cyclodextrins, at least one selected from the group consisting of α-cyclodextrin, β-cyclodextrin, and γ-cyclodextrin is preferred. By using such a cyclodextrin, it is possible to exhibit good inclusion properties for an appropriate [G1] guest compound, and effective release properties upon light irradiation in a state in which a [G1-2] photoreactive compound (photoisomerizable compound) is encapsulated.

すなわち、好適なホスト基としては、下記式(H)で表される基が挙げられる。この式(H)で表される基は、シクロデキストリン誘導体から1個の水酸基が除された基の一例である。That is, a suitable host group is a group represented by the following formula (H). The group represented by formula (H) is an example of a group in which one hydroxyl group has been removed from a cyclodextrin derivative.

Figure 0007472917000003
Figure 0007472917000003

式(H)中、複数のRは、それぞれ独立して、水素原子又は置換基である。上記置換基は、炭素数1~12の1価の炭化水素基、炭素数1~12のアシル基又は-CONHRである。但し、Rはメチル基又はエチル基である。また、複数のRのうちの少なくとも1つは、上記置換基である。pは、5、6又は7である。*は、結合部位を表す。 In formula (H), each of the multiple R a's is independently a hydrogen atom or a substituent. The substituent is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, an acyl group having 1 to 12 carbon atoms, or -CONHR. Here, R is a methyl group or an ethyl group. At least one of the multiple R a 's is the above-mentioned substituent. p is 5, 6, or 7. * represents a bonding site.

構造単位(I)としては、例えば下記式(1)で表される構造単位を挙げることができる。An example of structural unit (I) is a structural unit represented by the following formula (1):

Figure 0007472917000004
Figure 0007472917000004

式(1)中、Rは、水素原子又はメチル基である。Rは、2価の連結基である。Rは、-O-又は-NR-(Rは、水素原子又は炭素数1~10の1価の炭化水素基である。)で表される基である。Rは、ホスト基である。 In formula (1), R 1 is a hydrogen atom or a methyl group. R 2 is a divalent linking group. R 3 is a group represented by -O- or -NR 4 - (R 4 is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms). R H is a host group.

で表される2価の連結基としては、例えば-O-、-S-、-CO-、-CS-、-SO-、-SO-、-NR-、置換又は非置換の2価の炭化水素基、これらの2種以上を組み合わせた2価の基等が挙げられる。Rは、水素原子又は炭素数1~10の1価の炭化水素基である。Rとしては、水素原子又は炭素数1~4のアルキル基が好ましく、水素原子又はメチル基がより好ましい。 Examples of the divalent linking group represented by R2 include -O-, -S-, -CO-, -CS-, -SO-, -SO 2 -, -NR b -, substituted or unsubstituted divalent hydrocarbon groups, and divalent groups combining two or more of these. R b is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. R b is preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and more preferably a hydrogen atom or a methyl group.

2価の炭化水素基としては、炭素数1~20の2価の炭化水素基が挙げられる。炭素数1~20の2価の炭化水素基としては、例えば炭素数1~20の2価の鎖状炭化水素基、炭素数3~20の2価の脂環式炭化水素基、炭素数6~20の2価の芳香族炭化水素基等が挙げられる。 Examples of divalent hydrocarbon groups include divalent hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms. Examples of divalent hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms include divalent linear hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms, divalent alicyclic hydrocarbon groups having 3 to 20 carbon atoms, and divalent aromatic hydrocarbon groups having 6 to 20 carbon atoms.

炭素数1~20の2価の鎖状炭化水素基としては、例えばメタンジイル基、エタンジイル基、プロパンジイル基、ブタンジイル基等のアルカンジイル基、エテンジイル基、プロペンジイル基、ブテンジイル基等のアルケンジイル基、エチンジイル基、プロピンジイル基、ブチンジイル基等のアルキンジイル基などが挙げられる。Examples of divalent linear hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms include alkanediyl groups such as methanediyl, ethanediyl, propanediyl, and butanediyl groups, alkenediyl groups such as ethenediyl, propenediyl, and butenediyl groups, and alkynediyl groups such as ethynediyl, propynediyl, and butynediyl groups.

炭素数3~20の2価の脂環式炭化水素基としては、例えばシクロペンタンジイル基、シクロヘキサンジイル基等の2価の単環の脂環式飽和炭化水素基、シクロペンテンジイル基、シクロヘキセンジイル基等の2価の単環の脂環式不飽和炭化水素基、ノルボルナンジイル基、アダマンタンジイル基、トリシクロデカンジイル基等の2価の多環の脂環式飽和炭化水素基、ノルボルネンジイル基、トリシクロデセンジイル基等の2価の多環の脂環式不飽和炭化水素基などが挙げられる。Examples of divalent alicyclic hydrocarbon groups having 3 to 20 carbon atoms include divalent monocyclic alicyclic saturated hydrocarbon groups such as cyclopentanediyl groups and cyclohexanediyl groups, divalent monocyclic unsaturated hydrocarbon groups such as cyclopentenediyl groups and cyclohexenediyl groups, divalent polycyclic alicyclic saturated hydrocarbon groups such as norbornanediyl groups, adamantanediyl groups and tricyclodecanediyl groups, and divalent polycyclic alicyclic unsaturated hydrocarbon groups such as norbornenediyl groups and tricyclodecenediyl groups.

炭素数6~20の2価の芳香族炭化水素基としては、例えばベンゼンジイル基、トルエンジイル基、キシレンジイル基、ナフタレンジイル基、アントラセンジイル基等のアレーンジイル基、ベンゼンジイルメタンジイル基、ベンゼンジイルエタンジイル基、ナフタレンジイルメタンジイル基、アントラセンジイルメタンジイル基等のアレーンジイルアルカンジイル基などが挙げられる。Examples of divalent aromatic hydrocarbon groups having 6 to 20 carbon atoms include arenediyl groups such as benzenediyl, toluenediyl, xylylenediyl, naphthalenediyl, and anthracenediyl groups, and arenediylalkanediyl groups such as benzenediylmethanediyl, benzenediylethanediyl, naphthalenediylmethanediyl, and anthracenediylmethanediyl groups.

2価の炭化水素基の置換基としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、ヒドロキシ基、アミノ基、カルボキシ基などが挙げられる。 Examples of substituents on divalent hydrocarbon groups include halogen atoms such as fluorine atoms, chlorine atoms, bromine atoms, and iodine atoms, hydroxy groups, amino groups, and carboxy groups.

で表される2価の連結基の炭素数は、0~30が好ましく、1~20がより好ましい。 The divalent linking group represented by R2 preferably has 0 to 30 carbon atoms, and more preferably has 1 to 20 carbon atoms.

で表される2価の連結基の好適な形態としては、下記式(2a)~(2f)で表される基を挙げることができる。
-CO- (2a)
-COO-R”- (2b)
-CONR’-R”- (2c)
-COO-R”-NR’-CO- (2d)
-CONR’-R”-NR’-CO- (2e)
-R”- (2f)
Preferred examples of the divalent linking group represented by R2 include groups represented by the following formulas (2a) to (2f).
-CO- (2a)
-COO-R"- (2b)
-CONR'-R"- (2c)
—COO-R″-NR′-CO- (2d)
-CONR'-R"-NR'-CO- (2e)
-R"- (2f)

上記式(2a)~(2f)中、R’は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1~10の1価の炭化水素基である。R”は、それぞれ独立して、炭素数1~20の2価の炭化水素基である。In the above formulas (2a) to (2f), each R' is independently a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. Each R" is independently a divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms.

R’としては、水素原子又は炭素数1~4のアルキル基が好ましく、水素原子又はメチル基がより好ましい。R' is preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, more preferably a hydrogen atom or a methyl group.

R”で表される炭素数1~20の2価の炭化水素基としては、Rで表される2価の連結基として例示した炭素数1~20の2価の炭化水素基と同様のものが例示される。R”の好適形態としては、-Ph-(CH-(Phは、フェニレン基である。nは、0又は1である。mは、0~4の整数である。但し、n及びmのいずれかは1以上の整数である。)で表される2価の炭化水素基が挙げられる。 Examples of the divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R" include the same divalent hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms exemplified as the divalent linking group represented by R2 . A preferred form of R" is a divalent hydrocarbon group represented by -Ph n -(CH 2 ) m - (Ph is a phenylene group, n is 0 or 1, and m is an integer of 0 to 4, with the proviso that either n or m is an integer of 1 or greater).

で表されるホスト基としては、上記式(H)で表される基等、上述したものが挙げられる。 Examples of the host group represented by R 1 H include those described above, such as the group represented by formula (H).

[A]重合体は、構造単位(I)を与える単量体(I)を含む単量体を公知の方法により重合することにより得ることができる。単量体(I)は、1種又は2種以上を用いることができる。[A] The polymer can be obtained by polymerizing a monomer containing a monomer (I) that gives the structural unit (I) by a known method. One or more types of monomer (I) can be used.

構造単位(I)を与える単量体(I)としては、下記式(3)で表される単量体を挙げることができる。 An example of the monomer (I) that provides the structural unit (I) is a monomer represented by the following formula (3).

Figure 0007472917000005
Figure 0007472917000005

上記式(3)中、R、R、R及びRは、上記式(1)のR、R、R及びRとそれぞれ同義である。 In the above formula (3), R 1 , R 2 , R 3 and R H have the same meanings as R 1 , R 2 , R 3 and R H in the above formula (1), respectively.

上記式(3)におけるRがシクロデキストリン誘導体から1個の水酸基が除された1価の基である場合、上記式(3)で表される単量体は、例えば以下の(i)又は(ii)の方法により合成することができる。
(i)下記式(4)で表される化合物とシクロデキストリンとを脱水縮合させ、得られた縮合物における水酸基の水素原子を置換基に置換する方法
(ii)シクロデキストリンにおける水酸基の水素原子を置換基に置換し、下記式(4)で表される化合物と、得られたシクロデキストリン誘導体とを脱水縮合させる方法
When R H in the above formula (3) is a monovalent group obtained by removing one hydroxyl group from a cyclodextrin derivative, the monomer represented by the above formula (3) can be synthesized, for example, by the following method (i) or (ii).
(i) A method of dehydrating and condensing a compound represented by the following formula (4) with cyclodextrin, and substituting the hydrogen atoms of the hydroxyl groups in the resulting condensate with substituents. (ii) A method of substituting the hydrogen atoms of the hydroxyl groups in cyclodextrin with substituents, and dehydrating and condensing the compound represented by the following formula (4) with the resulting cyclodextrin derivative.

Figure 0007472917000006
Figure 0007472917000006

上記式(4)中、R及びRは、上記式(1)中のR及びRとそれぞれ同義である。Rは、-OH又は-NHR(Rは、水素原子又は炭素数1~10の1価の炭化水素基である。)で表される基である。 In the above formula (4), R1 and R2 are the same as R1 and R2 in the above formula (1), respectively. R5 is a group represented by -OH or -NHR4 ( R4 is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms).

上記(i)の方法においては、上記式(4)で表される化合物が有する基R(-OH又は-NHR)とシクロデキストリンが有する水酸基との間で脱水縮合が生じる。この脱水縮合は、必要に応じて酸触媒の存在下、溶媒中にて行うことができる。 In the above method (i), dehydration condensation occurs between the group R 5 (—OH or —NHR 4 ) of the compound represented by formula (4) and the hydroxyl group of cyclodextrin. This dehydration condensation can be carried out in a solvent, if necessary, in the presence of an acid catalyst.

上記酸触媒としては特に限定されず、公知の触媒を広く使用でき、例えばp-トルエンスルホン酸、塩化アルミニウム、塩酸等が挙げられる。酸触媒の使用量は、例えば、シクロデキストリンに対して0.01mol%以上20mol%以下とすることができる。The acid catalyst is not particularly limited, and a wide variety of known catalysts can be used, such as p-toluenesulfonic acid, aluminum chloride, hydrochloric acid, etc. The amount of the acid catalyst used can be, for example, 0.01 mol % or more and 20 mol % or less relative to the cyclodextrin.

上記脱水縮合反応における溶媒も特に限定されず、例えばジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N-メチルピロリドン等が挙げられる。脱水縮合の反応温度及び反応時間も限定されず、適宜の条件で行うことができる。反応をより速やかに進めるという観点から、反応温度は25~100℃、反応時間は1分~3時間であることが好ましい。The solvent used in the above dehydration condensation reaction is not particularly limited, and examples thereof include dimethylformamide, dimethylsulfoxide, and N-methylpyrrolidone. The reaction temperature and reaction time of the dehydration condensation are also not limited, and the reaction can be carried out under appropriate conditions. From the viewpoint of proceeding with the reaction more quickly, the reaction temperature is preferably 25 to 100°C, and the reaction time is preferably 1 minute to 3 hours.

得られた縮合物における水酸基の水素原子を置換基に置換する方法としては、公知の方法を採用することができる。A known method can be used to replace the hydrogen atom of the hydroxyl group in the obtained condensation product with a substituent.

縮合物(シクロデキストリン)に存在する水酸基の水素原子を、置換基としての炭化水素基に置換する方法は、例えば、公知のアルキル化反応を広く採用することができる。例えば、炭化水素基への置換は、水素化ナトリウムの存在下でハロゲン化アルキルを、上記縮合物に反応させる方法等により行うことができる。ハロゲン化アルキルとしては、ヨウ化メチル、ヨウ化エチル、ヨウ化プロピル等が例示される。 The hydrogen atoms of the hydroxyl groups present in the condensate (cyclodextrin) can be replaced with hydrocarbon groups as substituents by, for example, any of the well-known alkylation reactions. For example, the replacement with a hydrocarbon group can be carried out by reacting an alkyl halide with the condensate in the presence of sodium hydride. Examples of alkyl halides include methyl iodide, ethyl iodide, and propyl iodide.

縮合物(シクロデキストリン)に存在する水酸基の水素原子を、アセチル基等のアシル基に置換する方法は、例えば、公知のアシル化反応を広く採用することができる。例えば、アセチル基への置換は、水素化ナトリウムの存在下でハロゲン化アセチルを、上記縮合物に反応させる方法等により行うことができる。ハロゲン化アセチルとしては、臭化アセチル、ヨウ化アセチル等が例示される。The hydrogen atom of the hydroxyl group present in the condensate (cyclodextrin) can be replaced with an acyl group such as an acetyl group by, for example, any of the known acylation reactions. For example, the replacement with an acetyl group can be carried out by reacting an acetyl halide with the condensate in the presence of sodium hydride. Examples of acetyl halides include acetyl bromide and acetyl iodide.

縮合物(シクロデキストリン)に存在する水酸基の水素原子を、-CONHR(Rはメチル基又はエチル基である。)に置換する方法は、例えば、公知のアルキルカルバメート化反応を広く採用することができる。アルキルカルバメート化反応に用いられるアルキルカルバメート剤としては、メチルイソシアネート、エチルイソシアネート等のアルキルイソシアネートが例示される。 The hydrogen atom of the hydroxyl group present in the condensate (cyclodextrin) can be replaced with -CONHR (R is a methyl group or an ethyl group) by, for example, a widely known alkyl carbamate reaction. Examples of alkyl carbamate agents used in alkyl carbamate reactions include alkyl isocyanates such as methyl isocyanate and ethyl isocyanate.

上記(ii)の方法におけるシクロデキストリンにおける水酸基の水素原子を置換基に置換する方法は、上述した(i)の方法における各置換反応に準じた公知のアルキル化反応、アシル化反応、アルキルカルバメート化反応等により行うことができる。また、上記(ii)の方法における脱水縮合も、上述した(i)の方法における脱水縮合等、公知の方法により行うことができる。The method of substituting the hydrogen atom of the hydroxyl group in the cyclodextrin with a substituent in the above method (ii) can be carried out by known alkylation reactions, acylation reactions, alkyl carbamate reactions, etc., similar to the respective substitution reactions in the above method (i). In addition, the dehydration condensation in the above method (ii) can also be carried out by known methods, such as the dehydration condensation in the above method (i).

その他、単量体(I)は、WO2018/159791号及びWO2017/159346号に記載の方法に準じて合成することができる。In addition, monomer (I) can be synthesized in accordance with the methods described in WO2018/159791 and WO2017/159346.

[A]重合体における構造単位(I)の含有割合の下限としては、1質量%が好ましく、2質量%がより好ましく、3質量%がさらに好ましく、5質量%がよりさらに好ましい。一方、構造単位(I)の含有割合の上限としては、80質量%が好ましく、50質量%がより好ましく、30質量%がさらに好ましく、20質量%がよりさらに好ましい。構造単位(I)の含有割合を上記下限以上とすることで、構造単位(I)に基づく当該感放射線性組成物の性能がより向上する。一方、構造単位(I)の含有割合を上記上限以下とすることで、他の構造単位を十分な量含有させることができ、現像性等の他の性能を十分に高めることができる。[A] The lower limit of the content of the structural unit (I) in the polymer is preferably 1% by mass, more preferably 2% by mass, even more preferably 3% by mass, and even more preferably 5% by mass. On the other hand, the upper limit of the content of the structural unit (I) is preferably 80% by mass, more preferably 50% by mass, even more preferably 30% by mass, and even more preferably 20% by mass. By making the content of the structural unit (I) equal to or higher than the above lower limit, the performance of the radiation-sensitive composition based on the structural unit (I) is further improved. On the other hand, by making the content of the structural unit (I) equal to or lower than the above upper limit, other structural units can be contained in sufficient amounts, and other performances such as developability can be sufficiently improved.

(構造単位(II))
[A]重合体は、カルボキシ基又はフェノール性水酸基を有する構造単位(II)をさらに含むことが好ましい。[A]重合体が構造単位(II)を含むことで、塗布性、現像性、得られる硬化膜のパターン形状等を改善することなどができる。構造単位(II)としては、カルボキシ基を有する構造単位がより好ましい。
(Structural Unit (II))
The polymer [A] preferably further contains a structural unit (II) having a carboxy group or a phenolic hydroxyl group. The polymer [A] contains the structural unit (II), which can improve the coatability, developability, pattern shape of the obtained cured film, etc. As the structural unit (II), a structural unit having a carboxy group is more preferable.

構造単位(II)を与える単量体としては、例えばアクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、4-ビニル安息香酸等の不飽和モノカルボン酸;
マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸、イタコン酸等の不飽和ジカルボン酸;
上記不飽和ジカルボン酸の無水物;
4-ヒドロキシフェニル(メタ)アクリレート等のフェノール性水酸基を有する(メタ)アクリル酸エステル等を挙げることができる。これらの単量体は、1種又は2種以上を用いることができる。
Examples of monomers which provide the structural unit (II) include unsaturated monocarboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, and 4-vinylbenzoic acid;
Unsaturated dicarboxylic acids such as maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, mesaconic acid, and itaconic acid;
Anhydrides of the above unsaturated dicarboxylic acids;
Examples of the monomer include (meth)acrylic acid esters having a phenolic hydroxyl group such as 4-hydroxyphenyl (meth)acrylate, etc. These monomers can be used alone or in combination of two or more.

[A]重合体における構造単位(II)の含有割合の下限としては、1質量%が好ましく、3質量%がより好ましく、5質量%がさらに好ましい。一方、構造単位(II)の含有割合の上限としては、50質量%が好ましく、40質量%がより好ましく、30質量%がさらに好ましい。[A] The lower limit of the content of structural unit (II) in the polymer is preferably 1% by mass, more preferably 3% by mass, and even more preferably 5% by mass. On the other hand, the upper limit of the content of structural unit (II) is preferably 50% by mass, more preferably 40% by mass, and even more preferably 30% by mass.

(構造単位(III))
[A]重合体は、炭素数1~20の1価の炭化水素基を有する構造単位(III)を含むことが好ましい。[A]重合体が構造単位(III)を含むことで、[A]重合体の溶解性が好適化することなどにより、LWR等の特性がより良好になる。
(Structural unit (III))
The polymer [A] preferably contains a structural unit (III) having a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. When the polymer [A] contains the structural unit (III), the solubility of the polymer [A] is optimized, and thus the properties such as LWR become more excellent.

炭素数1~20の1価の炭化水素基としては、炭素数1~20の脂肪族炭化水素基、及び炭素数6~20の芳香族炭化水素基が挙げられる。 Examples of monovalent hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms include aliphatic hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms and aromatic hydrocarbon groups having 6 to 20 carbon atoms.

炭素数1~20の脂肪族炭化水素基としては、脂肪族鎖状炭化水素基が好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、ペンタデシル基、オクタデシル基等のアルキル基、エテニル基、プロペニル基、ブテニル基、ヘキセニル基、オクテニル基、デセニル基、オクタデセニル基等のアルケニル基、エチニル基、プロピニル基、ブチニル基、ヘキシニル基、オクチニル基、デシニル基、オクタデシニル基等のアルキニル基などを挙げることができる。As the aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, an aliphatic chain hydrocarbon group is preferable, and specific examples include alkyl groups such as methyl, ethyl, propyl, butyl, hexyl, octyl, nonyl, decyl, dodecyl, pentadecyl, and octadecyl groups, alkenyl groups such as ethenyl, propenyl, butenyl, hexenyl, octenyl, decenyl, and octadecenyl groups, and alkynyl groups such as ethynyl, propynyl, butynyl, hexynyl, octynyl, decynyl, and octadecenyl groups.

炭素数6~20の芳香族炭化水素基としては、フェニル基、ベンジル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントラセニル基等を挙げることができる。Examples of aromatic hydrocarbon groups having 6 to 20 carbon atoms include phenyl groups, benzyl groups, tolyl groups, xylyl groups, naphthyl groups, and anthracenyl groups.

この1価の炭化水素基の炭素数の下限としては、2が好ましく、3がより好ましく、4がさらに好ましい。一方、この炭素数の上限としては、15が好ましく、10がより好ましい。The lower limit of the number of carbon atoms in this monovalent hydrocarbon group is preferably 2, more preferably 3, and even more preferably 4. On the other hand, the upper limit of the number of carbon atoms is preferably 15, and more preferably 10.

構造単位(III)を与える単量体としては、例えばメチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、i-ブチル(メタ)アクリレート、t-ブチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、ナフチル(メタ)アクリレート、スチレン、フェニルビニルエーテル等を挙げることができる。構造単位(III)を与える単量体は、(メタ)アクリル酸エステルが好ましい。これらの単量体は、1種又は2種以上を用いることができる。 Examples of monomers that give structural unit (III) include methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, n-butyl (meth)acrylate, i-butyl (meth)acrylate, t-butyl (meth)acrylate, hexyl (meth)acrylate, octyl (meth)acrylate, benzyl (meth)acrylate, naphthyl (meth)acrylate, styrene, and phenyl vinyl ether. The monomer that gives structural unit (III) is preferably a (meth)acrylic acid ester. These monomers can be used alone or in combination.

[A]重合体における構造単位(III)の含有割合の下限としては、10質量%が好ましく、30質量%がより好ましく、50質量%がさらに好ましく、70質量%がよりさらに好ましい。一方、構造単位(III)の含有割合の上限としては、95質量%が好ましく、90質量%がより好ましく、85質量%がさらに好ましく、80質量%がよりさらに好ましい。[A] The lower limit of the content of structural unit (III) in the polymer is preferably 10% by mass, more preferably 30% by mass, even more preferably 50% by mass, and even more preferably 70% by mass. On the other hand, the upper limit of the content of structural unit (III) is preferably 95% by mass, more preferably 90% by mass, even more preferably 85% by mass, and even more preferably 80% by mass.

(構造単位(IV))
[A]重合体は、構造単位(I)~(III)以外の構造単位(IV)をさらに含んでいてもよい。
(Structural Unit (IV))
The polymer (A) may further contain a structural unit (IV) other than the structural units (I) to (III).

構造単位(IV)を与える単量体としては、例えば2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールメチルエーテル(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールメチルエーテル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート等を挙げることができる。これらの単量体は、1種又は2種以上を用いることができる。 Examples of monomers that provide structural unit (IV) include 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, polyethylene glycol methyl ether (meth)acrylate, polypropylene glycol methyl ether (meth)acrylate, polyethylene glycol mono(meth)acrylate, polypropylene glycol mono(meth)acrylate, etc. These monomers can be used alone or in combination of two or more.

[A]重合体における構造単位(IV)の含有割合の上限は、30質量%が好ましく、10質量%がより好ましく、3質量%がさらに好ましく、1質量%が特に好ましい。[A] The upper limit of the content of structural unit (IV) in the polymer is preferably 30% by mass, more preferably 10% by mass, even more preferably 3% by mass, and particularly preferably 1% by mass.

[A]重合体は、炭素数6~30の脂環式炭化水素基を有する構造単位(V)を実質的に含まないことが好ましい。炭素数6~30の脂環式炭化水素基は、シクロデキストリン誘導体から1個の水素原子又は水酸基が除された1価の基であるホスト基に包摂されやすい。このため[A]重合体がこのような構造単位(V)を実質的に含まない場合、[A]重合体間でホスト-ゲスト相互作用が生じることが抑制され、[A]重合体と[G1]ゲスト化合物又は[G2]ゲスト化合物との間でのホスト-ゲスト相互作用が生じやすくなる。[A]重合体における構造単位(V)の含有割合の上限は、10質量%が好ましく、3質量%がより好ましく、1質量%がさらに好ましく、0.1質量%がよりさらに好ましく、0質量%が特に好ましい。但し、[A]重合体が有するホスト基の構造等によっては、炭素数6~30の脂環式炭化水素基を有する構造単位(V)を含む[A]重合体を好適に用いることもできる。It is preferable that the [A] polymer does not substantially contain a structural unit (V) having an alicyclic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms. An alicyclic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms is easily included in a host group, which is a monovalent group obtained by removing one hydrogen atom or hydroxyl group from a cyclodextrin derivative. For this reason, when the [A] polymer does not substantially contain such a structural unit (V), the occurrence of host-guest interactions between the [A] polymers is suppressed, and host-guest interactions between the [A] polymer and the [G1] guest compound or the [G2] guest compound are likely to occur. The upper limit of the content ratio of the structural unit (V) in the [A] polymer is preferably 10% by mass, more preferably 3% by mass, even more preferably 1% by mass, even more preferably 0.1% by mass, and particularly preferably 0% by mass. However, depending on the structure of the host group possessed by the [A] polymer, an [A] polymer containing a structural unit (V) having an alicyclic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms can also be preferably used.

[A]重合体は、例えば上記各単量体をラジカル重合等の公知の方法により重合することにより得ることができる。[A] The polymer can be obtained, for example, by polymerizing each of the above monomers by a known method such as radical polymerization.

[A]重合体の重量平均分子量(Mw)は、通常は1,000~100,000、好ましくは3,000~30,000である。Mwは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定したポリスチレン換算の重量平均分子量をいう。[A] The weight average molecular weight (Mw) of the polymer is usually 1,000 to 100,000, preferably 3,000 to 30,000. Mw refers to the weight average molecular weight in terms of polystyrene measured by gel permeation chromatography.

当該感放射線性組成物における固形分中の[A]重合体の含有量の下限としては、10質量%が好ましく、30質量%がより好ましく、50質量%がさらに好ましいこともある。一方、この含有量の上限としては、90質量%が好ましく、80質量%がより好ましく、70質量%がさらに好ましく、60質量%又は50質量%がよりさらに好ましいこともある。[A]重合体の含有量を上記範囲とすることで、他の成分との含有比率が好適化され、パターン形成材料に求められる特性がより向上する。なお、固形分とは、溶媒以外の全成分をいう。The lower limit of the content of the polymer [A] in the solid content of the radiation-sensitive composition is preferably 10% by mass, more preferably 30% by mass, and even more preferably 50% by mass. On the other hand, the upper limit of this content is preferably 90% by mass, more preferably 80% by mass, more preferably 70% by mass, and even more preferably 60% by mass or 50% by mass. By setting the content of the polymer [A] in the above range, the content ratio with other components is optimized, and the characteristics required for the pattern forming material are further improved. The solid content refers to all components other than the solvent.

<[G1-1]架橋性化合物>
[G1-1]架橋性化合物を含有する当該感放射線性組成物は、感度、露光余裕度、焦点深度、LWR、膜べり量、及び耐熱性といったパターン形成材料に求められる特性が特に良好である。[G1-1]架橋性化合物は、1又は複数のゲスト基と1又は複数の架橋性基とを有することが好ましい。一実施形態として、[G1-1]架橋性化合物は、1のゲスト基と1の架橋性基とを有する化合物であってよい。
<[G1-1] Crosslinkable compound>
The radiation-sensitive composition containing the crosslinkable compound [G1-1] is particularly excellent in the properties required for a pattern-forming material, such as sensitivity, exposure latitude, depth of focus, LWR, film loss, and heat resistance. The crosslinkable compound [G1-1] preferably has one or more guest groups and one or more crosslinkable groups. In one embodiment, the crosslinkable compound [G1-1] may be a compound having one guest group and one crosslinkable group.

ゲスト基としては、[A]重合体のホスト基に包摂可能な基であれば特に限定されないが、炭素数6~30の炭化水素基が好ましい。The guest group is not particularly limited as long as it is a group that can be included in the host group of the polymer [A], but a hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms is preferred.

炭素数6~30の炭化水素基は、通常、1価の基である。炭素数6~30の炭化水素基としては、例えば炭素数6~30の鎖状炭化水素基、炭素数6~30の脂環式炭化水素基、炭素数6~30の芳香族炭化水素基等が挙げられる。
炭素数6~30の鎖状炭化水素基としては、ヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、ペンタデシル基、オクタデシル基等のアルキル基、ヘキセニル基、オクテニル基、デセニル基、オクタデセニル基等のアルケニル基、ヘキシニル基、オクチニル基、デシニル基、オクタデシニル基等のアルキニル基等が挙げられる。
炭素数6~30の脂環式炭化水素基としては、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロデシル基、シクロドデシル基等の1価の単環の脂環式飽和炭化水素基、シクロヘキセニル基、シクロオクテニル基、シクロデセニル基等の1価の単環の脂環式不飽和炭化水素基、ノルボルニル基、イソボルニル基、アダマンチル基、トリシクロデシル基、テトラシクロドデシル基等の1価の多環の脂環式飽和炭化水素基、ノルボルネニル基、トリシクロデセニル基、テトラシクロドデセニル基等の1価の多環の脂環式不飽和炭化水素基等が挙げられる。
炭素数6~30の芳香族炭化水素基としては、フェニル基、ベンジル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントラセニル基等が挙げられる。
The hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms is usually a monovalent group. Examples of the hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms include a chain hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms, an alicyclic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms, and an aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms.
Examples of the chain hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms include alkyl groups such as a hexyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, dodecyl group, pentadecyl group, and octadecyl group; alkenyl groups such as a hexenyl group, octenyl group, decenyl group, and octadecenyl group; and alkynyl groups such as a hexynyl group, octynyl group, decynyl group, and octadecynyl group.
Examples of the alicyclic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms include monovalent monocyclic alicyclic saturated hydrocarbon groups such as a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, a cyclooctyl group, a cyclodecyl group, and a cyclododecyl group; monovalent monocyclic alicyclic unsaturated hydrocarbon groups such as a cyclohexenyl group, a cyclooctenyl group, and a cyclodecenyl group; monovalent polycyclic alicyclic saturated hydrocarbon groups such as a norbornyl group, an isobornyl group, an adamantyl group, a tricyclodecyl group, and a tetracyclododecyl group; and monovalent polycyclic alicyclic unsaturated hydrocarbon groups such as a norbornenyl group, a tricyclodecenyl group, and a tetracyclododecenyl group.
Examples of the aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms include a phenyl group, a benzyl group, a tolyl group, a xylyl group, a naphthyl group, and an anthracenyl group.

炭素数6~30の炭化水素基の中でも、炭素数6~30の脂環式炭化水素基及び炭素数6~30の芳香族炭化水素基が好ましく、炭素数6~30の脂環式炭化水素基がより好ましい。このような炭化水素基は、特にシクロデキストリン誘導体に由来する基に効果的に包摂されることができる。上記脂環式炭化水素基としては、多環の基が好ましく、多環の脂環式飽和炭化水素基がより好ましい。上記炭化水素基の炭素数の下限は、8が好ましい。一方、この上限は、20が好ましく、15がより好ましい。Among the hydrocarbon groups having 6 to 30 carbon atoms, alicyclic hydrocarbon groups having 6 to 30 carbon atoms and aromatic hydrocarbon groups having 6 to 30 carbon atoms are preferred, and alicyclic hydrocarbon groups having 6 to 30 carbon atoms are more preferred. Such hydrocarbon groups can be effectively encapsulated in groups derived from cyclodextrin derivatives. As the alicyclic hydrocarbon group, a polycyclic group is preferred, and a polycyclic alicyclic saturated hydrocarbon group is more preferred. The lower limit of the number of carbon atoms in the hydrocarbon group is preferably 8. On the other hand, the upper limit is preferably 20, and more preferably 15.

架橋性基は、化学反応により架橋構造を形成できる基である。架橋性基としては、エポキシ基、環状カーボネート基、メチロール基(ヒドロキシメチル構造)、(メタ)アクリロイル基、ビニル基等が挙げられる。なお、エポキシ基とは、環状エーテル基をいい、オキシラニル基(1,2-エポキシ構造)、オキセタニル基(1,3-エポキシ構造)等が挙げられる。架橋性基としては、(メタ)アクリロイル基及びビニル基が好ましく、(メタ)アクリロイル基がより好ましい。 A crosslinkable group is a group that can form a crosslinked structure by chemical reaction. Examples of crosslinkable groups include epoxy groups, cyclic carbonate groups, methylol groups (hydroxymethyl structure), (meth)acryloyl groups, and vinyl groups. Note that an epoxy group refers to a cyclic ether group, and examples of such groups include an oxiranyl group (1,2-epoxy structure) and an oxetanyl group (1,3-epoxy structure). As crosslinkable groups, (meth)acryloyl groups and vinyl groups are preferred, and (meth)acryloyl groups are more preferred.

[G1-1]架橋性化合物としては、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、シクロオクチル(メタ)アクリレート、ノルボルニル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート、エチルアダマンチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシルアダマンチル(メタ)アクリレート、N-シクロヘキシル(メタ)アクリルアミド、N-シクロオクチル(メタ)アクリルアミド、N-ノルボルニル(メタ)アクリルアミド、N-イソボルニル(メタ)アクリルアミド、N-アダマンチル(メタ)アクリルアミド、シクロヘキシルビニルエーテル、シクロオクチルビニルエーテル、ノルボルニルビニルエーテル、イソボルニルビニルエーテル、アダマンチルビニルエーテル、シクロヘキシルアリルエーテル、シクロオクチルアリルエーテル、ノルボルニルビニルエーテル、イソボルニルビニルエーテル、アダマンチルビニルエーテル、ヘキシル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、ナフチル(メタ)アクリレート、スチレン等が挙げられる。[G1-1] Examples of crosslinkable compounds include cyclohexyl (meth)acrylate, cyclooctyl (meth)acrylate, norbornyl (meth)acrylate, isobornyl (meth)acrylate, adamantyl (meth)acrylate, ethyl adamantyl (meth)acrylate, cyclohexyl adamantyl (meth)acrylate, N-cyclohexyl (meth)acrylamide, N-cyclooctyl (meth)acrylamide, N-norbornyl (meth)acrylamide, N-isobornyl (meth)acrylamide, N- Examples of the vinyl ether include adamantyl (meth)acrylamide, cyclohexyl vinyl ether, cyclooctyl vinyl ether, norbornyl vinyl ether, isobornyl vinyl ether, adamantyl vinyl ether, cyclohexyl allyl ether, cyclooctyl allyl ether, norbornyl vinyl ether, isobornyl vinyl ether, adamantyl vinyl ether, hexyl (meth)acrylate, decyl (meth)acrylate, benzyl (meth)acrylate, naphthyl (meth)acrylate, and styrene.

当該感放射線性組成物において、[G1-1]架橋性化合物の少なくとも一部は、通常、ゲスト基が[A]重合体のホスト基に包摂された状態で存在する。すなわち、[A]重合体と[G1-1]架橋性化合物の少なくとも一部とは、包摂化合物を形成している。In the radiation-sensitive composition, at least a portion of the crosslinkable compound [G1-1] is usually present in a state in which the guest group is included in the host group of the polymer [A]. In other words, the polymer [A] and at least a portion of the crosslinkable compound [G1-1] form an inclusion compound.

[A]重合体と[G1-1]架橋性化合物とから形成される包摂化合物(重合体)の重量平均分子量(Mw)は、通常は1,000~100,000、好ましくは3,000~30,000である。The weight average molecular weight (Mw) of the inclusion compound (polymer) formed from the polymer [A] and the crosslinkable compound [G1-1] is typically 1,000 to 100,000, preferably 3,000 to 30,000.

[G1-1]架橋性化合物の含有量の下限としては、[A]重合体100質量部に対して1質量部が好ましく、10質量部がより好ましく、20質量部がさらに好ましい。一方、この含有量の上限としては、200質量部が好ましく、100質量部がより好ましく、60質量部がさらに好ましい。[G1-1]架橋性化合物の含有量が上記範囲であることで、化学反応による架橋構造が特に十分に形成できるなど、パターン形成材料に求められる諸特性がより向上する。 The lower limit of the content of the crosslinkable compound [G1-1] is preferably 1 part by mass, more preferably 10 parts by mass, and even more preferably 20 parts by mass, per 100 parts by mass of the polymer [A]. On the other hand, the upper limit of this content is preferably 200 parts by mass, more preferably 100 parts by mass, and even more preferably 60 parts by mass. By having the content of the crosslinkable compound [G1-1] within the above range, the properties required of a pattern forming material are further improved, such as the crosslinked structure being able to be particularly satisfactorily formed by chemical reaction.

<[G1-2]光反応性化合物>
[G1-2]光反応性化合物は、光又はその他の放射線により反応して構造が変化する化合物である。[G1-2]光反応性化合物が起こす光反応としては、異性化反応、2分子環化反応、閉環反応、開環反応、付加反応、脱離反応、縮合反応、加溶媒反応、求核反応、求電子反応、ラジカル反応、錯体化反応等が挙げられ、異性化反応、2分子環化反応、閉環反応及び開環反応が好ましく、異性化反応がより好ましい。
<[G1-2] Photoreactive compound>
The photoreactive compound [G1-2] is a compound whose structure changes upon reaction with light or other radiation. Examples of photoreactions caused by the photoreactive compound [G1-2] include isomerization reactions, bimolecular cyclization reactions, ring-closing reactions, ring-opening reactions, addition reactions, elimination reactions, condensation reactions, solvolysis reactions, nucleophilic reactions, electrophilic reactions, radical reactions, and complexation reactions. Among these, isomerization reactions, bimolecular cyclization reactions, ring-closing reactions, and ring-opening reactions are preferred, and isomerization reactions are more preferred.

異性化反応する化合物としては、アゾベンゼン系化合物、スチルベン系化合物等が挙げられる。2分子環化反応する化合物としては、桂皮酸系化合物、クマリン系化合物、カルコン系化合物等が挙げられる。閉環反応する化合物としては、ジアリールエテン系化合物、フルギド系化合物、フルギミド系化合物等が挙げられる。開環反応する化合物としては、スピロピラン系化合物、スピロオキサジン系化合物等が挙げられる。 Compounds that undergo isomerization reactions include azobenzene compounds and stilbene compounds. Compounds that undergo bimolecular cyclization reactions include cinnamic acid compounds, coumarin compounds, and chalcone compounds. Compounds that undergo ring-closing reactions include diarylethene compounds, fulgide compounds, and fulgimide compounds. Compounds that undergo ring-opening reactions include spiropyran compounds and spirooxazine compounds.

[G1-2]光反応性化合物は、低分子化合物であっても高分子化合物であっても良いが、高分子化合物の際は光反応性部位をペンダントした高分子化合物であることが好ましい。 [G1-2] The photoreactive compound may be a low molecular weight compound or a high molecular weight compound, but in the case of a high molecular weight compound, it is preferable that the compound is a high molecular weight compound having a pendant photoreactive moiety.

[G1-2]光反応性化合物としては、光異性化化合物が好ましく、アゾベンゼン系化合物及びスチルベン系化合物がより好ましい。アゾベンゼン系化合物とは、アゾベンゼン、及びアゾベンゼンが有する少なくとも1個の水素原子を炭素数1~12の1価の炭化水素基又は炭素数1~12のアルコキシ基で置換した化合物をいう。スチルベン系化合物とは、スチルベン、及びスチルベンが有する少なくとも1個の水素原子を炭素数1~12の1価の炭化水素基又は炭素数1~12のアルコキシ基で置換した化合物をいう。すなわち、[G1-2]光反応性化合物としての光異性化化合物は、アゾベンゼン、スチルベン、又はこれらが有する少なくとも1個の水素原子を炭素数1~12の1価の炭化水素基若しくは炭素数1~12のアルコキシ基で置換した化合物であることが好ましい。このような光異性化化合物においては、トランス体の場合はシクロデキストリン誘導体に容易に包摂される一方、光異性化してシス体になると、シクロデキストリン誘導体から放出しやすい。このため、このような[G1-2]光反応性化合物と、シクロデキストリン誘導体から1個の水素原子又は水酸基が除された1価の基をホスト基として有する[A]重合体と、ゲスト基を有する重合体としての[G2]ゲスト化合物とを組み合わせて用いた場合、上述した、光照射の際のホスト-ゲスト相互作用による架橋構造の形成が特に効果的に生じる。[G1-2] As the photoreactive compound, a photoisomerizable compound is preferred, and an azobenzene-based compound and a stilbene-based compound are more preferred. The azobenzene-based compound refers to azobenzene and a compound in which at least one hydrogen atom of the azobenzene is substituted with a monovalent hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms. The stilbene-based compound refers to stilbene and a compound in which at least one hydrogen atom of the stilbene is substituted with a monovalent hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms. In other words, the photoisomerizable compound as the photoreactive compound [G1-2] is preferably azobenzene, stilbene, or a compound in which at least one hydrogen atom of these is substituted with a monovalent hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms. In such photoisomerizable compounds, when they are in the trans form, they are easily included in the cyclodextrin derivative, while when they are photoisomerized to become a cis form, they are easily released from the cyclodextrin derivative. For this reason, when such a photoreactive compound [G1-2] is used in combination with a polymer [A] having, as a host group, a monovalent group obtained by removing one hydrogen atom or hydroxyl group from a cyclodextrin derivative, and a guest compound [G2] as a polymer having a guest group, the formation of a crosslinked structure due to the host-guest interaction upon irradiation with light as described above occurs particularly effectively.

炭素数1~12の1価の炭化水素基の具体例は上述したとおりであり、鎖状炭化水素基が好ましく、炭素数1~4の鎖状炭化水素基がより好ましい。 Specific examples of monovalent hydrocarbon groups having 1 to 12 carbon atoms are as described above, with linear hydrocarbon groups being preferred, and linear hydrocarbon groups having 1 to 4 carbon atoms being more preferred.

炭素数1~12のアルコキシ基は、炭素数1~12の1価の炭化水素基と酸素原子(-O-)とが結合した基をいう。炭素数1~12のアルコキシ基の中でも、鎖状炭化水素基と酸素原子とが結合した基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基等、炭素数1~4の鎖状炭化水素基と酸素原子とが結合した基がより好ましい。An alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms refers to a group in which a monovalent hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms is bonded to an oxygen atom (-O-). Among alkoxy groups having 1 to 12 carbon atoms, groups in which a chain hydrocarbon group is bonded to an oxygen atom are preferred, and groups in which a chain hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms is bonded to an oxygen atom, such as a methoxy group or an ethoxy group, are more preferred.

当該感放射線性組成物において、[G1-2]光反応性化合物の少なくとも一部は、通常、分子全体又は分子の一部が[A]重合体のホスト基に包摂された状態で存在する。すなわち、[A]重合体と[G1-2]光反応性化合物の少なくとも一部は、包摂化合物を形成している。また、[G1-2]光反応性化合物がシス-トランス異性体である場合、通常、トランス体の状態で[A]重合体のホスト基に包摂されている。In the radiation-sensitive composition, at least a portion of the photoreactive compound [G1-2] is usually present in a state where the whole molecule or a portion of the molecule is included in the host group of the polymer [A]. In other words, the polymer [A] and at least a portion of the photoreactive compound [G1-2] form an inclusion compound. In addition, when the photoreactive compound [G1-2] is a cis-trans isomer, it is usually included in the host group of the polymer [A] in the trans form.

[A]重合体と[G1-2]光反応性化合物とから形成される包摂化合物(重合体)の重量平均分子量(Mw)は、通常は1,000~100,000、好ましくは3,000~30,000である。The weight average molecular weight (Mw) of the inclusion compound (polymer) formed from the polymer [A] and the photoreactive compound [G1-2] is typically 1,000 to 100,000, preferably 3,000 to 30,000.

[G1-2]光反応性化合物の含有量の下限としては、[A]重合体のホスト基の含有量に対して50モル%が好ましく、100モル%がより好ましい。一方、この含有量の上限としては、200モル%が好ましく、150モル%がより好ましい。[G1-2]光反応性化合物の含有量が上記範囲であることで、パターン形成材料に求められる諸特性がより向上する。 The lower limit of the content of the photoreactive compound [G1-2] is preferably 50 mol %, and more preferably 100 mol %, relative to the content of the host group in the polymer [A]. On the other hand, the upper limit of this content is preferably 200 mol %, and more preferably 150 mol %. By having the content of the photoreactive compound [G1-2] within the above range, the properties required of the pattern forming material are further improved.

当該感放射線性組成物における固形分中の[A]重合体と[G1-2]光反応性化合物とから形成される包摂化合物(重合体)の含有量の下限としては、10質量%が好ましく、30質量%がより好ましく、40質量%がさらに好ましい。一方、この含有量の上限としては、90質量%が好ましく、70質量%がより好ましく、60質量%がさらに好ましい。上記包摂化合物の含有量が上記範囲であることで、パターン形成材料に求められる諸特性がより向上する。The lower limit of the content of the inclusion compound (polymer) formed from the polymer [A] and the photoreactive compound [G1-2] in the solid content of the radiation-sensitive composition is preferably 10% by mass, more preferably 30% by mass, and even more preferably 40% by mass. On the other hand, the upper limit of this content is preferably 90% by mass, more preferably 70% by mass, and even more preferably 60% by mass. By having the content of the inclusion compound in the above range, the properties required of the pattern forming material are further improved.

<[G2]ゲスト化合物>
[G1]ゲスト化合物が[G1-2]光反応性化合物の場合、当該感放射線性組成物は[G2]ゲスト化合物をさらに含有することが好ましい。[G2]ゲスト化合物は、[G1-2]光反応性化合物以外のゲスト基を有する化合物である。[G1-2]光反応性化合物と[G2]ゲスト化合物とを含有する感放射線性組成物においては、通常[G1-2]光反応性化合物の少なくとも一部は[A]重合体のホスト基に包摂されている。一方、[G2]ゲスト化合物は、通常、[A]重合体のホスト基に包摂されず、遊離の状態で存在する。このような感放射線性組成物の塗膜を露光することにより、[G1-2]光反応性化合物の少なくとも一部がホスト基から放出され、これに入れ替わって[G2]ゲスト化合物の少なくとも一部がホスト基に包摂される。これにより、[A]重合体と[G2]ゲスト化合物とがホスト-ゲスト相互作用により結合し、[G2]ゲスト化合物がゲスト基を有する重合体([G2]重合体)である場合、[A]重合体と[G2]ゲスト化合物([G2]重合体)との間にホスト-ゲスト相互作用による架橋構造が形成される。
<[G2] Guest compound>
When the [G1] guest compound is a [G1-2] photoreactive compound, the radiation-sensitive composition preferably further contains a [G2] guest compound. The [G2] guest compound is a compound having a guest group other than the [G1-2] photoreactive compound. In a radiation-sensitive composition containing a [G1-2] photoreactive compound and a [G2] guest compound, usually at least a part of the [G1-2] photoreactive compound is included in the host group of the [A] polymer. On the other hand, the [G2] guest compound is usually not included in the host group of the [A] polymer and exists in a free state. By exposing a coating film of such a radiation-sensitive composition, at least a part of the [G1-2] photoreactive compound is released from the host group, and in its place, at least a part of the [G2] guest compound is included in the host group. As a result, the [A] polymer and the [G2] guest compound are bonded by host-guest interaction, and when the [G2] guest compound is a polymer having a guest group (a [G2] polymer), a crosslinked structure is formed between the [A] polymer and the [G2] guest compound (a [G2] polymer) by the host-guest interaction.

[G2]ゲスト化合物が有するゲスト基としては、[A]重合体のホスト基に包摂可能な基であれば特に限定されないが、炭素数6~30の炭化水素基が好ましく、炭素数6~30の脂環式炭化水素基及び炭素数6~30の芳香族炭化水素基がより好ましく、炭素数6~30の脂環式炭化水素基がさらに好ましい。このような炭化水素基は、[G1-2]光反応性化合物がホスト基から放出された際、このホスト基、特にシクロデキストリン誘導体に由来する基に効果的に包摂されることができる。このため、このような炭化水素基を有する[G2]ゲスト化合物を用いた場合、感度、露光余裕度、焦点深度、LWR、膜べり量、及び耐熱性といったパターン形成材料に求められる特性が特に良好になる。The guest group of the [G2] guest compound is not particularly limited as long as it can be included in the host group of the [A] polymer, but is preferably a hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms, more preferably an alicyclic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms and an aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms, and even more preferably an alicyclic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms. When the [G1-2] photoreactive compound is released from the host group, such a hydrocarbon group can be effectively included in the host group, particularly a group derived from a cyclodextrin derivative. For this reason, when a [G2] guest compound having such a hydrocarbon group is used, the properties required for a pattern forming material, such as sensitivity, exposure margin, depth of focus, LWR, film loss, and heat resistance, become particularly good.

<[G2]重合体>
[G2]ゲスト化合物は、ゲスト基を有する構造単位(i)を含む重合体(以下、[G2]重合体ともいう。)であることが好ましい。
<Polymer [G2]>
The guest compound (G2) is preferably a polymer containing a structural unit (i) having a guest group (hereinafter also referred to as the polymer (G2)).

(構造単位(i))
構造単位(i)が有するゲスト基としては、炭素数6~30の炭化水素基であることが好ましい。構造単位(i)が有するゲスト基としての炭素数6~30の炭化水素基の具体例及び好適例は、[G1-1]架橋性化合物において説明したものと同様である。すなわち、上記炭化水素基の炭素数の下限は、8が好ましい。一方、この上限は、20が好ましく、15がより好ましい。また、炭化水素基の中でも、脂環式炭化水素基及び芳香族炭化水素基が好ましく、脂環式炭化水素基がより好ましい。脂環式炭化水素基としては、ノルボルニル基、イソボルニル基、アダマンチル基等、多環の基が好ましく、多環の脂環式飽和炭化水素基がより好ましい。また、構造単位(i)は、炭素数6~30の脂環式炭化水素基を有する構造単位と、炭素数6~30の芳香族炭化水素基を有する構造単位とを含むものであってもよい。
(Structural unit (i))
The guest group in the structural unit (i) is preferably a hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms. Specific examples and suitable examples of the hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms as the guest group in the structural unit (i) are the same as those explained in the crosslinkable compound [G1-1]. That is, the lower limit of the number of carbon atoms in the hydrocarbon group is preferably 8. On the other hand, the upper limit is preferably 20, more preferably 15. Among the hydrocarbon groups, alicyclic hydrocarbon groups and aromatic hydrocarbon groups are preferred, and alicyclic hydrocarbon groups are more preferred. As the alicyclic hydrocarbon group, a polycyclic group such as a norbornyl group, an isobornyl group, or an adamantyl group is preferred, and a polycyclic alicyclic saturated hydrocarbon group is more preferred. The structural unit (i) may also include a structural unit having an alicyclic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms and a structural unit having an aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms.

構造単位(i)を与える単量体としては、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、シクロオクチル(メタ)アクリレート、ノルボルニル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート、エチルアダマンチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシルアダマンチル(メタ)アクリレート、N-シクロヘキシル(メタ)アクリルアミド、N-シクロオクチル(メタ)アクリルアミド、N-ノルボルニル(メタ)アクリルアミド、N-イソボルニル(メタ)アクリルアミド、N-アダマンチル(メタ)アクリルアミド、シクロヘキシルビニルエーテル、シクロオクチルビニルエーテル、ノルボルニルビニルエーテル、イソボルニルビニルエーテル、アダマンチルビニルエーテル、シクロヘキシルアリルエーテル、シクロオクチルアリルエーテル、ノルボルニルビニルエーテル、イソボルニルビニルエーテル、アダマンチルビニルエーテル、スチレン、ベンジル(メタ)アクリレート、ナフチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート等が挙げられる。 Monomers that give structural unit (i) include cyclohexyl (meth)acrylate, cyclooctyl (meth)acrylate, norbornyl (meth)acrylate, isobornyl (meth)acrylate, adamantyl (meth)acrylate, ethyl adamantyl (meth)acrylate, cyclohexyl adamantyl (meth)acrylate, N-cyclohexyl (meth)acrylamide, N-cyclooctyl (meth)acrylamide, N-norbornyl (meth)acrylamide, N-isobornyl (meth)acrylamide, N Adamantyl (meth)acrylamide, cyclohexyl vinyl ether, cyclooctyl vinyl ether, norbornyl vinyl ether, isobornyl vinyl ether, adamantyl vinyl ether, cyclohexyl allyl ether, cyclooctyl allyl ether, norbornyl vinyl ether, isobornyl vinyl ether, adamantyl vinyl ether, styrene, benzyl (meth)acrylate, naphthyl (meth)acrylate, hexyl (meth)acrylate, decyl (meth)acrylate, and the like.

[G2]重合体における構造単位(i)の含有割合の下限としては、10質量%が好ましく、20質量%がより好ましく、30質量%がさらに好ましい。一方、構造単位(i)の含有割合の上限としては、95質量%が好ましく、90質量%がより好ましく、80質量%がさらに好ましく、70質量%又は60質量%がよりさらに好ましい場合もある。構造単位(i)の含有割合を上記範囲とすることで、ホスト-ゲスト相互作用による十分な架橋構造を形成することなどができる。また、ホスト-ゲスト相互作用による架橋構造がさらに十分に形成できるなどの点から、構造単位(i)中の炭素数6~30の脂環式炭化水素基を有する構造単位の含有割合は、50質量%以上であることが好ましく、60質量%以上であることがより好ましい。[G2] The lower limit of the content of structural unit (i) in the polymer is preferably 10% by mass, more preferably 20% by mass, and even more preferably 30% by mass. On the other hand, the upper limit of the content of structural unit (i) is preferably 95% by mass, more preferably 90% by mass, even more preferably 80% by mass, and in some cases even more preferably 70% by mass or 60% by mass. By setting the content of structural unit (i) within the above range, it is possible to form a sufficient crosslinked structure due to host-guest interaction. In addition, from the viewpoint of being able to form a crosslinked structure due to host-guest interaction more sufficiently, the content of structural units having an alicyclic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms in structural unit (i) is preferably 50% by mass or more, and more preferably 60% by mass or more.

(構造単位(ii))
[G2]重合体は、架橋性基を有する構造単位(ii)をさらに含むことが好ましい。構造単位(ii)が有する架橋性基は、化学反応により架橋構造を形成できる基である。[G2]重合体が構造単位(ii)をさらに含むことで、ホスト-ゲスト相互作用による架橋構造に加えて、化学反応による架橋構造を形成することができ、硬化性、得られるパターン(硬化膜)の耐熱性等が高まる。構造単位(ii)が有する架橋性基としては、[G1-1]架橋性化合物が有する架橋性基として例示したものと同様のものを挙げることができるが、(メタ)アクリロイル基及びエポキシ基が好ましい。
(Structural unit (ii))
It is preferable that the polymer [G2] further contains a structural unit (ii) having a crosslinkable group. The crosslinkable group of the structural unit (ii) is a group capable of forming a crosslinked structure by chemical reaction. By further containing the structural unit (ii) of the polymer [G2], a crosslinked structure by chemical reaction can be formed in addition to the crosslinked structure by host-guest interaction, and the curability and heat resistance of the resulting pattern (cured film) are improved. Examples of the crosslinkable group of the structural unit (ii) include the same ones as those exemplified as the crosslinkable group of the crosslinkable compound [G1-1], but (meth)acryloyl group and epoxy group are preferred.

(メタ)アクリロイル基を有する構造単位は、例えばカルボキシ基を有する構造単位を含む重合体中のカルボキシ基にエポキシ基を有する(メタ)アクリル酸エステルを反応させる方法等により形成することができる。A structural unit having a (meth)acryloyl group can be formed, for example, by reacting a carboxy group in a polymer containing a structural unit having a carboxy group with a (meth)acrylic acid ester having an epoxy group.

カルボキシ基を有する構造単位を与える単量体としては、[A]重合体の構造単位(II)を与える単量体の一例と同様であり、中でも、アクリル酸、メタクリル酸及び無水マレイン酸が好ましい。これらの単量体は、1種又は2種以上を混合して使用することができる。The monomer that gives the structural unit having a carboxy group is the same as the example of the monomer that gives the structural unit (II) of the polymer [A], and among them, acrylic acid, methacrylic acid and maleic anhydride are preferred. These monomers can be used alone or in combination of two or more.

エポキシ基を有する(メタ)アクリル酸エステルとしては、(メタ)アクリル酸グリシジル、3-(メタ)アクリロイルオキシメチル-3-エチルオキセタン、3,4-エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、3,4-エポキシトリシクロ[5.2.1.02.6]デシル(メタ)アクリレート、トリス(4-ヒドロキシフェニル)エタントリグリシジルエーテル等が挙げられる。 Examples of (meth)acrylic acid esters having an epoxy group include glycidyl (meth)acrylate, 3-(meth)acryloyloxymethyl-3-ethyloxetane, 3,4-epoxycyclohexylmethyl (meth)acrylate, 3,4-epoxytricyclo[5.2.1.0 2.6 ]decyl (meth)acrylate, and tris(4-hydroxyphenyl)ethane triglycidyl ether.

カルボキシ基を有する構造単位のカルボキシ基にエポキシ基を有する(メタ)アクリル酸エステルを反応させて得られた、(メタ)アクリロイル基を有する構造単位は、下記式(5)で表されるものであってよい。The structural unit having a (meth)acryloyl group obtained by reacting a (meth)acrylic acid ester having an epoxy group with the carboxy group of a structural unit having a carboxy group may be represented by the following formula (5).

Figure 0007472917000007
Figure 0007472917000007

式(5)中、R30及びR31は、それぞれ独立して、水素原子又はメチル基である。aは、1~6の整数である。R32は、下記式(5-1)又は式(5-2)で表される2価の基である。 In formula (5), R 30 and R 31 are each independently a hydrogen atom or a methyl group, a is an integer of 1 to 6, and R 32 is a divalent group represented by the following formula (5-1) or formula (5-2).

Figure 0007472917000008
Figure 0007472917000008

式(5-1)中、R33は、水素原子又はメチル基である。式(5-1)及び式(5-2)中、*は、酸素原子と結合する部位を示す。 In formula (5-1), R 33 is a hydrogen atom or a methyl group. In formulas (5-1) and (5-2), * indicates the site of bonding to an oxygen atom.

式(5)で表される構造単位について、例えば、カルボキシ基を有する構造単位を含む重合体に、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸2-メチルグリシジル等の化合物を反応させた場合、式(5)中のR32は、式(5-1)で表される基となる。一方、メタクリル酸3,4-エポキシシクロヘキシルメチル等の化合物を反応させた場合、式(5)中のR32は、式(5-2)で表される基となる。 Regarding the structural unit represented by formula (5), for example, when a polymer containing a structural unit having a carboxy group is reacted with a compound such as glycidyl methacrylate or 2-methylglycidyl methacrylate, R 32 in formula (5) becomes a group represented by formula (5-1). On the other hand, when a compound such as 3,4-epoxycyclohexylmethyl methacrylate is reacted, R 32 in formula (5) becomes a group represented by formula (5-2).

その他、(メタ)アクリロイル基を有する構造単位は、エポキシ基を有する構造単位を含む重合体中のエポキシ基に(メタ)アクリル酸を反応させる方法、水酸基を有する構造単位を含む重合体中の水酸基にイソシアネート基を有する(メタ)アクリル酸エステルを反応させる方法等により形成することができる。In addition, structural units having a (meth)acryloyl group can be formed by a method of reacting (meth)acrylic acid with an epoxy group in a polymer containing a structural unit having an epoxy group, or by a method of reacting a (meth)acrylic acid ester having an isocyanate group with a hydroxyl group in a polymer containing a structural unit having a hydroxyl group.

エポキシ基を有する構造単位を与える単量体としては、例えばオキシラニル基(1,2-エポキシ構造)、オキセタニル基(1,3-エポキシ構造)等を含有する不飽和化合物などが挙げられる。 Examples of monomers that provide structural units having epoxy groups include unsaturated compounds containing oxiranyl groups (1,2-epoxy structure), oxetanyl groups (1,3-epoxy structure), etc.

オキシラニル基を有する不飽和化合物としては、例えばアクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸2-メチルグリシジル、アクリル酸3,4-エポキシブチル、メタクリル酸3,4-エポキシブチル、アクリル酸6,7-エポキシヘプチル、メタクリル酸6,7-エポキシヘプチル、α-エチルアクリル酸-6,7-エポキシヘプチル、メタクリル酸3,4-エポキシシクロへキシル、o-ビニルベンジルグリシジルエーテル、m-ビニルベンジルグリシジルエーテル、p-ビニルベンジルグリシジルエーテル等が挙げられる。Examples of unsaturated compounds having an oxiranyl group include glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, 2-methylglycidyl methacrylate, 3,4-epoxybutyl acrylate, 3,4-epoxybutyl methacrylate, 6,7-epoxyheptyl acrylate, 6,7-epoxyheptyl methacrylate, α-ethyl-6,7-epoxyheptyl acrylate, 3,4-epoxycyclohexyl methacrylate, o-vinylbenzyl glycidyl ether, m-vinylbenzyl glycidyl ether, and p-vinylbenzyl glycidyl ether.

オキセタニル基を有する不飽和化合物としては、例えば3-(メタクリロイルオキシメチル)オキセタン、3-(メタクリロイルオキシメチル)-2-メチルオキセタン、3-(メタクリロイルオキシメチル)-3-エチルオキセタン、3-(メタクリロイルオキシメチル)-2-フェニルオキセタン、3-(2-メタクリロイルオキシエチル)オキセタン、3-(2-メタクリロイルオキシエチル)-2-エチルオキセタン、3-(2-メタクリロイルオキシエチル)-3-エチルオキセタン、3-(2-メタクリロイルオキシエチル)-2-フェニルオキセタン、3-(2-メタクリロイルオキシエチル)-2,2-ジフルオロオキセタン等が挙げられる。Examples of unsaturated compounds having an oxetanyl group include 3-(methacryloyloxymethyl)oxetane, 3-(methacryloyloxymethyl)-2-methyloxetane, 3-(methacryloyloxymethyl)-3-ethyloxetane, 3-(methacryloyloxymethyl)-2-phenyloxetane, 3-(2-methacryloyloxyethyl)oxetane, 3-(2-methacryloyloxyethyl)-2-ethyloxetane, 3-(2-methacryloyloxyethyl)-3-ethyloxetane, 3-(2-methacryloyloxyethyl)-2-phenyloxetane, and 3-(2-methacryloyloxyethyl)-2,2-difluorooxetane.

[G2]重合体における構造単位(ii)の含有割合の下限としては、5質量%が好ましく、20質量%がより好ましい。一方、構造単位(ii)の含有割合の上限としては、60質量%が好ましく、50質量%がより好ましい。[G2] The lower limit of the content of structural unit (ii) in the polymer is preferably 5% by mass, more preferably 20% by mass. On the other hand, the upper limit of the content of structural unit (ii) is preferably 60% by mass, more preferably 50% by mass.

(構造単位(iii))
[G2]重合体は、炭素数1~5の1価の炭化水素基を有する構造単位を含むことが好ましい。[G2]重合体が構造単位(iii)を含むことで、[G2]重合体の溶解性が好適化することなどにより、LWR等の特性がより良好になる。
(Structural unit (iii))
The polymer [G2] preferably contains a structural unit having a monovalent hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms. When the polymer [G2] contains the structural unit (iii), the solubility of the polymer [G2] is optimized, and thus the properties such as LWR become more excellent.

構造単位(iii)を与える単量体としては、上述した[A]重合体の構造単位(III)を与える単量体の中で、炭素数1~5の1価の炭化水素基を有するものなどが例示される。このような単量体の中でも、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エステルが好ましい。Examples of monomers that provide structural unit (iii) include those that have a monovalent hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms among the monomers that provide structural unit (III) of the polymer [A] described above. Among such monomers, (meth)acrylic acid esters such as methyl (meth)acrylate and ethyl (meth)acrylate are preferred.

[G2]重合体における構造単位(iii)の含有割合の下限としては、5質量%が好ましく、10質量%がより好ましい。一方、構造単位(iii)の含有割合の上限としては、60質量%が好ましく、40質量%がより好ましい。[G2] The lower limit of the content of structural unit (iii) in the polymer is preferably 5% by mass, more preferably 10% by mass. On the other hand, the upper limit of the content of structural unit (iii) is preferably 60% by mass, more preferably 40% by mass.

(構造単位(iv))
[G2]重合体は、カルボキシ基又はフェノール性水酸基を有する構造単位(iv)をさらに含むことが好ましい。[G2]重合体が構造単位(iv)を含むことで、塗布性、現像性、得られる硬化膜のパターン形状等を改善することなどができる。構造単位(iv)としては、カルボキシ基を有する構造単位がより好ましい。構造単位(iv)を与える単量体としては、上述した構造単位(II)を与える単量体と同様のものが例示される。
(Structural unit (iv))
The polymer [G2] preferably further contains a structural unit (iv) having a carboxy group or a phenolic hydroxyl group. The polymer [G2] contains the structural unit (iv), and thus the coating property, developability, and pattern shape of the obtained cured film can be improved. The structural unit (iv) is more preferably a structural unit having a carboxy group. Examples of the monomer that gives the structural unit (iv) include the same monomers that give the structural unit (II) described above.

[G2]重合体における構造単位(iv)の含有割合の下限としては、5質量%が好ましく、10質量%がより好ましい。一方、この構造単位(iv)の含有割合の上限としては、40質量%が好ましく、30質量%がより好ましい。[G2] The lower limit of the content of structural unit (iv) in the polymer is preferably 5% by mass, more preferably 10% by mass. On the other hand, the upper limit of the content of structural unit (iv) is preferably 40% by mass, more preferably 30% by mass.

(構造単位(v))
[G2]重合体は、構造単位(i)~(iv)以外の構造単位(v)をさらに含んでいてもよい。構造単位(v)を与える単量体としては、上述した構造単位(IV)を与える単量体と同様のものが例示される。
(Structural Unit (v))
The polymer [G2] may further contain a structural unit (v) other than the structural units (i) to (iv). Examples of the monomer that provides the structural unit (v) include the same monomers as those that provide the structural unit (IV) described above.

[G2]重合体における構造単位(v)の含有割合の上限は、30質量%が好ましく、10質量%がより好ましく、3質量%がさらに好ましく、1質量%がよりさらに好ましい。 [G2] The upper limit of the content of structural unit (v) in the polymer is preferably 30% by mass, more preferably 10% by mass, even more preferably 3% by mass, and even more preferably 1% by mass.

[G2]重合体は、例えば上記各単量体をラジカル重合等の公知の方法により重合することにより得ることができる。[G2] The polymer can be obtained, for example, by polymerizing each of the above monomers by a known method such as radical polymerization.

[G2]重合体の重量平均分子量(Mw)は、通常は1,000~100,000、好ましくは3,000~50,000である。[G2] The weight average molecular weight (Mw) of the polymer is typically 1,000 to 100,000, preferably 3,000 to 50,000.

当該感放射線性組成物における[G2]ゲスト化合物([G2]重合体)の含有量の下限としては、[A]重合体及び[G1-2]光反応性化合物の合計100質量部に対して、40質量部が好ましく、60質量部がより好ましい。一方、この含有量の上限としては、200質量部が好ましく、150質量部がより好ましい。[G2]ゲスト化合物([G2]重合体)の含有量が上記範囲であることで、パターン形成材料に求められる諸特性がより向上する。The lower limit of the content of the [G2] guest compound ([G2] polymer) in the radiation-sensitive composition is preferably 40 parts by mass, and more preferably 60 parts by mass, per 100 parts by mass of the total of the [A] polymer and the [G1-2] photoreactive compound. On the other hand, the upper limit of this content is preferably 200 parts by mass, and more preferably 150 parts by mass. By having the content of the [G2] guest compound ([G2] polymer) within the above range, the properties required of a pattern-forming material are further improved.

<[B]重合性化合物>
当該感放射線性組成物は、[G1-1]架橋性化合物、及び構造単位(ii)を含む[G2]重合体以外の他の重合性化合物([B]重合性化合物)をさらに含有することが好ましい。[B]重合性化合物により、感度、膜べり量、耐熱性等の諸特性がより高まる。[B]重合性化合物は、上述したような架橋性基(重合性基)を有する化合物である。[B]重合性化合物は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
<[B] Polymerizable compound>
It is preferable that the radiation-sensitive composition further contains another polymerizable compound (polymerizable compound [B]) other than the crosslinkable compound [G1-1] and the polymer [G2] containing the structural unit (ii). The polymerizable compound [B] further improves various properties such as sensitivity, film loss, and heat resistance. The polymerizable compound [B] is a compound having a crosslinkable group (polymerizable group) as described above. The polymerizable compound [B] may be used alone or in combination of two or more kinds.

[B]重合性化合物としては、エチレン性不飽和結合を有する重合性化合物が好適に用いられる。[B]重合性化合物としては、例えばω-カルボキシポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート、2-(2’-ビニロキシエトキシ)エチル(メタ)アクリレート等の単官能(メタ)アクリレート化合物;エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9-ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノキシエタノールフルオレンジ(メタ)アクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジ(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-3-(メタ)アクリロイロキシプロピルメタクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリ(2-(メタ)アクリロイロキシエチル)フォスフェート、エチレンオキサイド変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、コハク酸変性ペンタエリスリトールトリアクリレート、直鎖アルキレン基及び脂環式構造を有し、かつ2個以上のイソシアネート基を有する化合物と、分子内に1個以上の水酸基を有し、かつ3個~5個の(メタ)アクリロイロキシ基を有する化合物とを反応させて得られるウレタン(メタ)アクリレート化合物等の多官能(メタ)アクリレート化合物;1,2-ジビニルシクロブタン、ジビニルベンゼン等のビニル化合物等が挙げられる。[B] As the polymerizable compound, a polymerizable compound having an ethylenically unsaturated bond is preferably used. [B] As the polymerizable compound, for example, monofunctional (meth)acrylate compounds such as ω-carboxypolycaprolactone mono(meth)acrylate and 2-(2'-vinyloxyethoxy)ethyl (meth)acrylate; ethylene glycol di(meth)acrylate, 1,6-hexanediol di(meth)acrylate, 1,9-nonanediol di(meth)acrylate, tetraethylene glycol di(meth)acrylate, polyethylene glycol di(meth)acrylate, polypropylene glycol di(meth)acrylate, bisphenoxyethanol fluorene di(meth)acrylate, dimethylol tricyclodecane di(meth)acrylate, 2-hydroxy-3-(meth)acryloyloxypropyl methacrylate, trimethylolpropane tri(meth)acrylate, pentaerythritol acrylate, tetramethylolpropane tri(meth) ... Examples of the polyfunctional (meth)acrylate compounds include urethane (meth)acrylate compounds obtained by reacting a compound having a linear alkylene group and an alicyclic structure and having two or more isocyanate groups with a compound having one or more hydroxyl groups in the molecule and having 3 to 5 (meth)acryloyloxy groups; and vinyl compounds such as 1,2-divinylcyclobutane and divinylbenzene.

当該感放射線性組成物における固形分中の[B]重合性化合物の含有量の下限としては、0.1質量%が好ましく、5質量%がより好ましい。一方、この含有量の上限としては、50質量%が好ましく、30質量%がより好ましい。また、[B]重合性化合物の含有量の下限としては、[A]重合体100質量部に対して、1質量部が好ましく、5質量部がより好ましい。一方、この含有量の上限としては、100質量部が好ましく、50質量部がより好ましい。The lower limit of the content of the polymerizable compound [B] in the solid content of the radiation-sensitive composition is preferably 0.1% by mass, more preferably 5% by mass. Meanwhile, the upper limit of this content is preferably 50% by mass, more preferably 30% by mass. Also, the lower limit of the content of the polymerizable compound [B] is preferably 1 part by mass, more preferably 5 parts by mass, relative to 100 parts by mass of the polymer [A]. Meanwhile, the upper limit of this content is preferably 100 parts by mass, more preferably 50 parts by mass.

<[C]感放射線性重合開始剤>
当該感放射線性組成物は、[C]感放射線性重合開始剤を含有することが好ましい場合がある。[C]感放射線性重合開始剤は、放射線に感応して架橋性基を有する成分の重合(架橋反応)を開始し得る活性種を生じる成分である。架橋性基を有する成分としては、[G1-1]架橋性化合物、構造単位(ii)を含む[G2]重合体、[B]重合性化合物等が挙げられる。
<[C] Radiation-sensitive polymerization initiator>
The radiation-sensitive composition may preferably contain a radiation-sensitive polymerization initiator [C]. The radiation-sensitive polymerization initiator [C] is a component that generates an active species capable of initiating polymerization (crosslinking reaction) of a component having a crosslinkable group in response to radiation. Examples of the component having a crosslinkable group include a crosslinkable compound [G1-1], a polymer [G2] containing a structural unit (ii), and a polymerizable compound [B].

[C]感放射線性重合開始剤としては、ラジカル重合開始剤が挙げられる。[C]感放射線性重合開始剤としては、例えばオキシムエステル化合物、アセトフェノン化合物、ビイミダゾール化合物等が挙げられる。[C]感放射線性重合開始剤は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。[C] Examples of the radiation-sensitive polymerization initiator include radical polymerization initiators. [C] Examples of the radiation-sensitive polymerization initiator include oxime ester compounds, acetophenone compounds, biimidazole compounds, etc. [C] The radiation-sensitive polymerization initiators may be used alone or in combination of two or more.

オキシムエステル化合物としては、例えばエタノン-1-〔9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル〕-1-(O-アセチルオキシム)、1,2-オクタンジオン-1-[4-(フェニルチオ)-2-(O-ベンゾイルオキシム)]、1-〔9-エチル-6-ベンゾイル-9H-カルバゾール-3-イル〕-オクタン-1-オンオキシム-O-アセテート、1-〔9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル〕-エタン-1-オンオキシム-O-ベンゾエート、1-〔9-n-ブチル-6-(2-エチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル〕-エタン-1-オンオキシム-O-ベンゾエート、エタノン-1-[9-エチル-6-(2-メチル-4-テトラヒドロフラニルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル]-1-(O-アセチルオキシム)、エタノン-1-〔9-エチル-6-(2-メチル-4-テトラヒドロピラニルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル〕-1-(O-アセチルオキシム)、エタノン-1-〔9-エチル-6-(2-メチル-5-テトラヒドロフラニルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル〕-1-(O-アセチルオキシム)、エタノン-1-〔9-エチル-6-{2-メチル-4-(2,2-ジメチル-1,3-ジオキソラニル)メトキシベンゾイル}-9H-カルバゾール-3-イル〕-1-(O-アセチルオキシム)などのO-アシルオキシム化合物等が挙げられる。Examples of oxime ester compounds include ethanone-1-[9-ethyl-6-(2-methylbenzoyl)-9H-carbazol-3-yl]-1-(O-acetyloxime), 1,2-octanedione-1-[4-(phenylthio)-2-(O-benzoyloxime)], 1-[9-ethyl-6-benzoyl-9H-carbazol-3-yl]-octan-1-one oxime-O-acetate, 1-[9-ethyl-6-(2-methylbenzoyl)-9H-carbazol-3-yl]-ethane-1-one oxime-O-benzoate, 1-[9-n-butyl-6-(2-ethylbenzoyl)-9H-carbazol-3-yl]-ethane-1-one oxime-O-benzoate, ethanone-1-[9-ethyl and O-acyloxime compounds such as ethanone-1-[9-ethyl-6-(2-methyl-4-tetrahydrofuranylbenzoyl)-9H-carbazol-3-yl]-1-(O-acetyloxime), ethanone-1-[9-ethyl-6-(2-methyl-5-tetrahydrofuranylbenzoyl)-9H-carbazol-3-yl]-1-(O-acetyloxime), ethanone-1-[9-ethyl-6-(2-methyl-5-tetrahydrofuranylbenzoyl)-9H-carbazol-3-yl]-1-(O-acetyloxime), and ethanone-1-[9-ethyl-6-{2-methyl-4-(2,2-dimethyl-1,3-dioxolanyl)methoxybenzoyl}-9H-carbazol-3-yl]-1-(O-acetyloxime).

アセトフェノン化合物としては、例えばα-アミノケトン化合物、α-ヒドロキシケトン化合物等が挙げられる。 Examples of acetophenone compounds include α-aminoketone compounds, α-hydroxyketone compounds, etc.

α-アミノケトン化合物としては、例えば2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルホリノフェニル)-ブタン-1-オン、2-ジメチルアミノ-2-(4-メチルベンジル)-1-(4-モルフォリン-4-イル-フェニル)-ブタン-1-オン、2-メチル-1-(4-メチルチオフェニル)-2-モルフォリノプロパン-1-オン等が挙げられる。Examples of α-aminoketone compounds include 2-benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-butan-1-one, 2-dimethylamino-2-(4-methylbenzyl)-1-(4-morpholin-4-yl-phenyl)-butan-1-one, and 2-methyl-1-(4-methylthiophenyl)-2-morpholinopropan-1-one.

α-ヒドロキシケトン化合物としては、例えば1-フェニル-2-ヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-オン、1-(4-i-プロピルフェニル)-2-ヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-オン、4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル-(2-ヒドロキシ-2-プロピル)ケトン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン等が挙げられる。Examples of α-hydroxyketone compounds include 1-phenyl-2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, 1-(4-i-propylphenyl)-2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, 4-(2-hydroxyethoxy)phenyl-(2-hydroxy-2-propyl)ketone, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, etc.

ビイミダゾール化合物としては、例えば2,2’-ビス(2-クロロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラキス(4-エトキシカルボニルフェニル)-1,2’-ビイミダゾール、2,2’-ビス(2-クロロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラフェニル-1,2’-ビイミダゾール、2,2’-ビス(2,4-ジクロロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラフェニル-1,2’-ビイミダゾール、2,2’-ビス(2,4,6-トリクロロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラフェニル-1,2’-ビイミダゾール等が挙げられる。Examples of biimidazole compounds include 2,2'-bis(2-chlorophenyl)-4,4',5,5'-tetrakis(4-ethoxycarbonylphenyl)-1,2'-biimidazole, 2,2'-bis(2-chlorophenyl)-4,4',5,5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazole, 2,2'-bis(2,4-dichlorophenyl)-4,4',5,5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazole, and 2,2'-bis(2,4,6-trichlorophenyl)-4,4',5,5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazole.

当該感放射線性組成物が、架橋性基としてエポキシ基等を有する成分を含む場合、[C]感放射線性重合開始剤としては、感放射線性酸発生剤を用いることもできる。感放射線性酸発生剤としては、スルホンイミド化合物、テトラヒドロチオフェニウム塩等が挙げられる。When the radiation-sensitive composition contains a component having an epoxy group or the like as a crosslinkable group, a radiation-sensitive acid generator can also be used as the radiation-sensitive polymerization initiator [C]. Examples of radiation-sensitive acid generators include sulfonimide compounds and tetrahydrothiophenium salts.

スルホンイミド化合物としては、例えばN-(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)-1,8-ナフタレンジカルボイミド、N-(カンファスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシルイミド等が挙げられる。Examples of sulfonimide compounds include N-(trifluoromethylsulfonyloxy)-1,8-naphthalene dicarboimide, N-(camphorsulfonyloxy)naphthyldicarboxylimide, etc.

テトラヒドロチオフェニウム塩としては、例えば1-(4-n-ブトキシナフタレン-1-イル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1-(4,7-ジブトキシ-1-ナフタレニル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホナート等のテトラヒドロチオフェニウム塩が挙げられる。Examples of tetrahydrothiophenium salts include 1-(4-n-butoxynaphthalen-1-yl)tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate and 1-(4,7-dibutoxy-1-naphthalenyl)tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate.

その他、感放射線性酸発生剤としては、オニウム塩、オキシムスルホネート化合物、チアントレン系化合物等が挙げられる。これらの感放射線性酸発生剤は市販品を用いることができる。Other examples of radiation-sensitive acid generators include onium salts, oxime sulfonate compounds, thianthrene compounds, etc. Commercially available products can be used as these radiation-sensitive acid generators.

当該感放射線性組成物における固形分中の[C]感放射線性重合開始剤の含有量の下限としては、0.1質量%が好ましく、1質量%がより好ましい。一方、この含有量の上限としては、20質量%が好ましく、10質量%がより好ましい。また、[C]感放射線性重合開始剤の含有量の下限としては、架橋性基を有する成分100質量部に対して、1質量部が好ましく、3質量部がより好ましい。一方、この含有量の上限としては、50質量部が好ましく、30質量部がより好ましい。The lower limit of the content of the radiation-sensitive polymerization initiator [C] in the solid content of the radiation-sensitive composition is preferably 0.1% by mass, more preferably 1% by mass. On the other hand, the upper limit of this content is preferably 20% by mass, more preferably 10% by mass. In addition, the lower limit of the content of the radiation-sensitive polymerization initiator [C] is preferably 1 part by mass, more preferably 3 parts by mass, per 100 parts by mass of the component having a crosslinkable group. On the other hand, the upper limit of this content is preferably 50 parts by mass, more preferably 30 parts by mass.

<その他の成分>
当該感放射線性組成物は、必要に応じて酸化防止剤、界面活性剤、密着助剤、溶媒等を含有していてよい。
<Other ingredients>
The radiation-sensitive composition may contain, as necessary, an antioxidant, a surfactant, an adhesion aid, a solvent, and the like.

酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール系、ヒンダードアミン系、リン系、チオール系、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、ヒドロキシルアミン系、サルチル酸エステル系、トリアジン系の化合物が挙げられる。酸化防止剤は、公知の酸化防止剤を使用することができる。当該感放射線性組成物における固形分中の酸化防止剤の含有量としては、例えば0.01質量%以上5質量%以下とすることができる。 Examples of the antioxidant include hindered phenol-based, hindered amine-based, phosphorus-based, thiol-based, benzotriazole-based, benzophenone-based, hydroxylamine-based, salicylic acid ester-based, and triazine-based compounds. Known antioxidants can be used as the antioxidant. The content of the antioxidant in the solid content of the radiation-sensitive composition can be, for example, 0.01% by mass or more and 5% by mass or less.

界面活性剤としては、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤等が挙げられる。当該感放射線性組成物における固形分中の界面活性剤の含有量としては、例えば0.001質量%以上1質量%以下とすることができる。Examples of the surfactant include a fluorine-based surfactant and a silicone-based surfactant. The content of the surfactant in the solid content of the radiation-sensitive composition can be, for example, 0.001% by mass or more and 1% by mass or less.

密着助剤としては、カルボキシル基、メタクリロイル基、ビニル基、イソシアネート基、オキシラニル基等の反応性官能基を有するシランカップリング剤が好ましく用いられ、例えば、トリメトキシシリル安息香酸、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ-イソシアナートプロピルトリエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等が挙げられる。当該感放射線性組成物における固形分中の密着助剤の含有量としては、例えば0.01質量%以上5質量%以下とすることができる。As the adhesion aid, a silane coupling agent having a reactive functional group such as a carboxyl group, a methacryloyl group, a vinyl group, an isocyanate group, or an oxiranyl group is preferably used, and examples thereof include trimethoxysilylbenzoic acid, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, vinyltriacetoxysilane, vinyltrimethoxysilane, γ-isocyanatopropyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, and β-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane. The content of the adhesion aid in the solid content of the radiation-sensitive composition can be, for example, 0.01% by mass or more and 5% by mass or less.

溶媒としては、例えば
メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、オクタノール等のアルコール類;
酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、γ-ブチロラクトン、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、3-メトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸エチル等のエステル類;
エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレンジグリコールモノメチルエーテル、エチレンジグリコールエチルメチルエーテル等のエーテル類;
ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン等のアミド類;
アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類等
を用いることができる。
Examples of the solvent include alcohols such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, butanol, and octanol;
Esters such as ethyl acetate, butyl acetate, ethyl lactate, γ-butyrolactone, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, methyl 3-methoxypropionate, and ethyl 3-ethoxypropionate;
Ethers such as ethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, ethylene diglycol monomethyl ether, and ethylene diglycol ethyl methyl ether;
Amides such as dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, and N-methylpyrrolidone;
Ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and cyclohexanone can be used.

溶媒は、1種又は2種以上を混合して用いることができる。 Solvents can be used alone or in a mixture of two or more.

当該感放射線性組成物の固形分濃度としては、例えば10質量%以上80質量%以下である。The solids concentration of the radiation-sensitive composition is, for example, 10% by mass or more and 80% by mass or less.

<感放射線性組成物の調製方法>
当該感放射線性組成物は、[A]重合体、[G1]ゲスト化合物、及び必要に応じてその他の成分を所定の割合で混合し、好ましくは適当な溶媒に溶解又は分散させて調製できる。調製した感放射線性組成物は、例えば孔径0.2μm程度のフィルタでろ過することが好ましい。
<Method of Preparing Radiation-Sensitive Composition>
The radiation-sensitive composition can be prepared by mixing the polymer [A], the guest compound [G1], and other components as necessary in a predetermined ratio, and dissolving or dispersing the mixture in a suitable solvent. The prepared radiation-sensitive composition is preferably filtered through a filter having a pore size of about 0.2 μm.

なお、当該感放射線性組成物が[G1]ゲスト化合物と[G2]ゲスト化合物とを併用する場合、以下の手順で調製することが好ましい。まず、[A]重合体と[G1]ゲスト化合物とを混合し、[A]重合体と[G1]ゲスト化合物との包摂化合物を得る。この包摂化合物と[G2]ゲスト化合物及び必要に応じてその他の成分とを混合し、感放射線性組成物を得る。このように調製することで、[G1]ゲスト化合物は[A]重合体のホスト基に包摂され、[G2]ゲスト化合物は包摂されていない状態の感放射線性組成物を得ることができる。When the radiation-sensitive composition uses a combination of a [G1] guest compound and a [G2] guest compound, it is preferable to prepare the radiation-sensitive composition in the following manner. First, the [A] polymer and the [G1] guest compound are mixed to obtain an inclusion compound of the [A] polymer and the [G1] guest compound. This inclusion compound is mixed with the [G2] guest compound and, if necessary, other components to obtain a radiation-sensitive composition. By preparing the radiation-sensitive composition in this manner, a radiation-sensitive composition can be obtained in which the [G1] guest compound is included in the host group of the [A] polymer and the [G2] guest compound is not included.

[G2]ゲスト化合物を用いない場合は、予め[A]重合体と[G1]ゲスト化合物とを混合して包摂化合物を得てから他の成分と混合してもよいし、[A]重合体及び[G1]ゲスト化合物を他の成分と一度に混合してもよい。いずれの場合であっても、[A]重合体のホスト基に[G1]ゲスト化合物が包摂された状態の感放射線性組成物を得ることができる。When the [G2] guest compound is not used, the [A] polymer and the [G1] guest compound may be mixed in advance to obtain an inclusion compound, which is then mixed with other components, or the [A] polymer and the [G1] guest compound may be mixed with other components at the same time. In either case, a radiation-sensitive composition can be obtained in which the [G1] guest compound is encapsulated in the host group of the [A] polymer.

<包摂化合物>
本発明の一実施形態に係る包摂化合物は、
ホスト基を有する含む重合体([A]重合体)の上記ホスト基に第1のゲスト化合物([G1]ゲスト化合物)の少なくとも一部が包摂された包摂化合物であって、
上記ホスト基が、シクロデキストリン誘導体から1個の水素原子又は水酸基が除された1価の基であり、
上記シクロデキストリン誘導体は、シクロデキストリンが有する少なくとも1個の水酸基の水素原子が、炭素数1~12の1価の炭化水素基、炭素数1~12のアシル基及び-CONHRからなる群より選ばれる少なくとも1種の基で置換された構造を有し、上記Rはメチル基又はエチル基であり、
上記第1のゲスト化合物([G1]ゲスト化合物)が、架橋性基と、炭素数6~30の炭化水素基とを有する包摂化合物である。
<Inclusion compounds>
The inclusion compound according to one embodiment of the present invention comprises
An inclusion compound in which at least a part of a first guest compound (guest compound [G1]) is included in a host group of a polymer (polymer [A]) having a host group,
the host group is a monovalent group obtained by removing one hydrogen atom or one hydroxyl group from a cyclodextrin derivative,
The cyclodextrin derivative has a structure in which a hydrogen atom of at least one hydroxyl group of cyclodextrin is substituted with at least one group selected from the group consisting of a monovalent hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, an acyl group having 1 to 12 carbon atoms, and -CONHR, wherein R is a methyl group or an ethyl group;
The first guest compound (guest compound [G1]) is an inclusion compound having a crosslinkable group and a hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms.

当該包摂化合物は、本発明の一実施形態に係る感放射線性組成物において[A]重合体と[G1-1]架橋性化合物とから形成される包摂化合物として上記したものである。従って、当該包摂化合物の具体的態様及び好適態様は上記と同様である。The inclusion compound is the one described above as the inclusion compound formed from the polymer [A] and the crosslinkable compound [G1-1] in the radiation-sensitive composition according to one embodiment of the present invention. Therefore, the specific and preferred aspects of the inclusion compound are the same as those described above.

<パターン形成方法>
本発明の一実施形態に係るパターン形成方法は、
(1)本発明の一実施形態に係る感放射線性組成物により、基板上に塗膜を形成する工程、
(2)上記塗膜を露光する工程、及び
(3)露光後の上記塗膜を現像する工程
を備える。
<Pattern Formation Method>
A pattern forming method according to one embodiment of the present invention includes the steps of:
(1) forming a coating film on a substrate using a radiation-sensitive composition according to one embodiment of the present invention;
(2) a step of exposing the coating film to light; and (3) a step of developing the coating film after exposure.

[工程(1)]
工程(1)では、当該感放射線性組成物を基板上に塗布し、必要に応じてプレベークを行うことにより塗膜を形成する。工程(1)で使用する基板としては、例えばガラス基板、シリコンウエハー、プラスチック基板、及びこれらの表面に窒化珪素等の各種無機膜が形成された基板が挙げられる。プラスチック基板としては、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリイミド等のプラスチックを主成分とする基板などが挙げられる。基板には、反射防止膜等の下層膜が設けられていてもよい。
[Step (1)]
In step (1), the radiation-sensitive composition is applied onto a substrate, and prebaked as necessary to form a coating film. Examples of the substrate used in step (1) include glass substrates, silicon wafers, plastic substrates, and substrates having various inorganic films such as silicon nitride formed on their surfaces. Examples of the plastic substrate include substrates mainly made of plastics such as polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate, polyethersulfone, polycarbonate, and polyimide. The substrate may be provided with an underlayer film such as an anti-reflection film.

当該感放射線性組成物の塗布方法としては、例えばスプレー法、ロールコート法、回転塗布法(スピンコート法)、スリットダイ塗布法、バー塗布法、インクジェット法等の適宜の方法を採用することができる。The radiation-sensitive composition can be applied by any suitable method, such as spraying, roll coating, rotary coating (spin coating), slit die coating, bar coating, or inkjet coating.

プレベークの条件としては、当該感放射線性組成物の含有成分の種類、含有量等によっても異なるが、例えば60℃以上100℃以下で20秒間以上10分間以下程度とすることができる。The pre-baking conditions vary depending on the type and amount of components contained in the radiation-sensitive composition, but can be, for example, at 60°C or higher and 100°C or lower for 20 seconds or higher and 10 minutes or lower.

上記塗膜の平均膜厚は、プレベーク後の下限として、0.1μmが好ましく、0.5μmがより好ましい。また、この上限としては、15μmが好ましく、10μmがより好ましく、5μmがさらに好ましい。The average thickness of the coating film after prebaking is preferably 0.1 μm, more preferably 0.5 μm, and more preferably 15 μm, more preferably 10 μm, and even more preferably 5 μm.

[工程(2)]
工程(2)では、例えば、工程(1)で形成した塗膜に所定のパターンを有するマスクを介して放射線を照射する。このときの放射線としては、例えば紫外線、遠紫外線、X線、荷電粒子線等が挙げられる。
[Step (2)]
In step (2), for example, the coating film formed in step (1) is irradiated with radiation through a mask having a predetermined pattern. Examples of the radiation include ultraviolet light, far ultraviolet light, X-rays, and charged particle beams.

特に、[G1-2]光反応性化合物としてアゾベンゼン系化合物又はスチルベン系化合物を含む感放射線性組成物を用いる場合、放射線としては、246nm及び365nmの少なくとも一方の波長を含む放射線が好ましい。アゾベンゼン系化合物は365nmの波長(i線等)で、トランス体からシス体へ異性化する。また、スチルベン系化合物は246nmの波長(KrFエキシマレーザー光等)で、トランス体からシス体へ異性化する。従って、感放射線性組成物が[A]重合体、[G1-2]光反応性化合物としてのアゾベンゼン系化合物又はスチルベン系化合物、及び[G2]ゲスト化合物としての[G2]重合体を含む場合、このような波長の放射線で露光を行うことで、[G1-2]反応性化合物が[A]重合体のホスト基から放出されると共に、[G2]重合体のゲスト基が[A]重合体のホスト基に包摂され、[A]重合体と[G2]重合体との架橋構造が効果的に形成される。In particular, when a radiation-sensitive composition containing an azobenzene-based compound or a stilbene-based compound as the [G1-2] photoreactive compound is used, radiation having at least one of the wavelengths of 246 nm and 365 nm is preferred. Azobenzene-based compounds are isomerized from trans to cis at a wavelength of 365 nm (such as i-line). Stilbene-based compounds are isomerized from trans to cis at a wavelength of 246 nm (such as KrF excimer laser light). Therefore, when a radiation-sensitive composition contains an [A] polymer, an azobenzene-based compound or a stilbene-based compound as the [G1-2] photoreactive compound, and a [G2] polymer as the [G2] guest compound, exposure to radiation of such a wavelength causes the [G1-2] reactive compound to be released from the host group of the [A] polymer, and the guest group of the [G2] polymer to be included in the host group of the [A] polymer, effectively forming a crosslinked structure between the [A] polymer and the [G2] polymer.

なお、その他の組成の感放射線性組成物の場合は、放射線は特に限定されず、その他の波長の放射線も使用することができる。In addition, in the case of radiation-sensitive compositions of other compositions, the radiation is not particularly limited, and radiation of other wavelengths can also be used.

放射線の露光量としては、例えば10J/m以上100,000J/m以下が好ましく、1,000J/m以上がより好ましい。 The radiation exposure amount is, for example, preferably from 10 J/m 2 to 100,000 J/m 2 , and more preferably 1,000 J/m 2 or more.

露光後、現像前に塗膜をホットプレート等で再度加熱してもよい。加熱条件としては、例えば60℃以上150℃以下で20秒間以上10分間以下程度とすることができる。After exposure, the coating film may be heated again on a hot plate or the like before development. Heating conditions may be, for example, at 60°C or higher and 150°C or lower for 20 seconds or longer and 10 minutes or shorter.

[工程(3)]
工程(3)では、工程(2)で露光した後の上記塗膜を現像する。具体的には、通常、工程(2)で放射線が照射された塗膜に対し、現像液により現像を行って放射線の非照射部分を除去する。
[Step (3)]
In step (3), the coating film after exposure in step (2) is developed. Specifically, the coating film irradiated in step (2) is usually developed with a developer to remove the non-irradiated areas.

現像液としては、例えば水酸化ナトリウム、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、エチルアミン、n-プロピルアミン、ジエチルアミン、ジエチルアミノエタノール、ジ-n-プロピルアミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、ピロール、ピペリジン、1,8-ジアザビシクロ〔5,4,0〕-7-ウンデセン、1,5-ジアザビシクロ〔4,3,0〕-5-ノナンなどのアルカリ(塩基性化合物)の水溶液等が挙げられる。上記アルカリの水溶液にメタノール、エタノール等の水溶性有機溶媒や界面活性剤を適当量添加した水溶液、その他の各種有機溶媒を少量含むアルカリ水溶液を現像液として用いてもよい。 Examples of developing solutions include aqueous solutions of alkalis (basic compounds) such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, ammonia, ethylamine, n-propylamine, diethylamine, diethylaminoethanol, di-n-propylamine, triethylamine, methyldiethylamine, dimethylethanolamine, triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide (TMAH), tetraethylammonium hydroxide, pyrrole, piperidine, 1,8-diazabicyclo[5,4,0]-7-undecene, and 1,5-diazabicyclo[4,3,0]-5-nonane. Aqueous solutions in which an appropriate amount of a water-soluble organic solvent such as methanol or ethanol or a surfactant has been added to the aqueous solutions of the above alkalis, or aqueous alkali solutions containing small amounts of various other organic solvents may also be used as developing solutions.

また、例えば炭素数6以上のアルキル基等の疎水性の高い基を有する化合物は、有機溶媒に対する溶解性が高い。従って、このような化合物を[G1]ゲスト化合物又は[G2]ゲスト化合物として用いた場合、非露光部と露光部との間で有機溶媒に対する溶解コントラストが高まるため、有機溶媒現像における現像性が向上する。このようなことから、現像液として、有機溶媒を含む現像液を用いることもできる。この有機溶媒としては、当該感放射線性組成物の任意成分として挙げた各溶媒等を挙げることができる。本発明の一実施形態において、現像液中の有機溶媒の含有量は、50質量%以上が好ましく、90質量%以上がより好ましく、99質量%以上がさらに好ましい。この有機溶媒系の現像液には、水等の無機溶媒その他の添加剤が含有されていてもよい。In addition, compounds having a highly hydrophobic group, such as an alkyl group having 6 or more carbon atoms, have high solubility in organic solvents. Therefore, when such a compound is used as the [G1] guest compound or the [G2] guest compound, the dissolution contrast in the organic solvent between the non-exposed and exposed parts is increased, and the developability in organic solvent development is improved. For this reason, a developer containing an organic solvent can also be used as the developer. Examples of this organic solvent include the various solvents listed as optional components of the radiation-sensitive composition. In one embodiment of the present invention, the content of the organic solvent in the developer is preferably 50% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, and even more preferably 99% by mass or more. This organic solvent-based developer may contain an inorganic solvent such as water and other additives.

現像方法としては、例えば液盛り法、ディッピング法、揺動浸漬法、シャワー法、パドル法等の適宜の方法を採用することができる。現像時間としては、例えば20秒以上120秒以下とすることができる。As the developing method, for example, a suitable method such as a puddle method, a dipping method, a rocking immersion method, a shower method, a paddle method, etc. can be used. The developing time can be, for example, 20 seconds or more and 120 seconds or less.

現像後、パターニングされた塗膜に対して流水洗浄等によるリンス処理を行ってもよい。After development, the patterned coating film may be rinsed with running water or the like.

その後、必要に応じて塗膜を加熱・焼成処理(ポストベーク処理)することによって塗膜の硬化を促進する処理を行うこともできる。 If necessary, the coating can then be heated and baked (post-baked) to promote hardening of the coating.

当該パターン形成方法によれば、当該感放射線性組成物の感放射線性を利用した露光及び現像によって、良好なパターンを形成することができる。当該パターン形成方法は、フォトリソグラフィーにおけるレジストパターンの形成に用いることができる。また、当該パターン形成方法は、層間絶縁膜、スペーサー、保護膜、カラーフィルタ用着色パターン等の素子部材の各種パターン等の形成にも用いることができる。According to the pattern forming method, a good pattern can be formed by exposure and development utilizing the radiation sensitivity of the radiation-sensitive composition. The pattern forming method can be used to form a resist pattern in photolithography. The pattern forming method can also be used to form various patterns of element components such as interlayer insulating films, spacers, protective films, and colored patterns for color filters.

以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例の態様に限定されるものではない。The present invention will be explained in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to the aspects of these examples.

化合物の構造同定のためのH-NMR測定及び13C-NMR測定には、核磁気共鳴装置(ブルカー製「AVANCE700型」)を用いた。単量体の分子量の測定は、液体クロマトグラフ質量分析計(島津製作所製「LCMS-8045」)を用いて行った。
重合体の分子量(重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn))は下記条件によるゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した。また、Mw/Mnは得られたMw及びMnより算出した。
装置:GPC-101(昭和電工製)
カラム:GPC-KF-801、GPC-KF-802、GPC-KF-803及びGPC-KF-804(いずれも昭和電工製)を結合
移動相:テトラヒドロフラン
カラム温度:40℃
流速:1.0mL/分
試料濃度:0.1質量%
試料注入量:100μL
検出器:示差屈折計
標準物質:単分散ポリスチレン
以上の分析を行い、目的の化合物が得られていることを確認した。
また、以下の各重合体の合成例においては、使用した各単量体の質量比が、得られた重合体における対応する構造単位の含有割合(質量比)と実質的に等しいものであった。
A nuclear magnetic resonance apparatus (AVANCE700, manufactured by Bruker) was used for 1 H-NMR and 13 C-NMR measurements for identifying the structure of the compound. The molecular weight of the monomer was measured using a liquid chromatograph mass spectrometer (LCMS-8045, manufactured by Shimadzu Corporation).
The molecular weights of the polymers (weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn)) were measured by gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions. Mw/Mn was calculated from the obtained Mw and Mn.
Apparatus: GPC-101 (manufactured by Showa Denko)
Column: GPC-KF-801, GPC-KF-802, GPC-KF-803 and GPC-KF-804 (all manufactured by Showa Denko) Mobile phase: Tetrahydrofuran Column temperature: 40°C
Flow rate: 1.0 mL/min Sample concentration: 0.1% by mass
Sample injection volume: 100 μL
Detector: differential refractometer Standard material: monodisperse polystyrene The above analyses were performed and it was confirmed that the target compound had been obtained.
In the following synthesis examples of each polymer, the mass ratio of each monomer used was substantially equal to the content (mass ratio) of the corresponding structural unit in the resulting polymer.

[合成例1]アクリルアミドメチルα-シクロデキストリン(αCDAAmMe)の合成
WO2017/159346号に記載に従いアクリルアミドメチルα-シクロデキストリン(αCDAAmMe)の合成を行った。具体的には、以下の手順で行った。
300mL丸底フラスコにα-シクロデキストリン(αCD)20g(20mmol)、N-ヒドロキシメチルアクリルアミド2g(20mmol)及びp-トルエンスルホン酸一水和物190mgを秤量し、これらを50mLのN,N-ジメチルホルムアミド(DMF)に加えて反応液を調製した。この反応液をオイルバスで90℃に加熱撹拌した。1時間攪拌後、反応液を室温で放冷し、アセトン500mLに注ぎこんだ。生じた沈殿をろ別した後、アセトンで洗浄し、減圧乾燥することで反応物を得た。
次いで、該反応物を蒸留水500mLに溶解し、分取型高圧液体クロマトグラフィーを用いて分離精製を行い、未反応のα-シクロデキストリンとαCDAAmMeとを分離した。
αCDAAmMeを含む水溶液から有機溶剤で抽出し、有機溶剤を減圧除去することで、目的物であるαCDAAmMeを得た(白色粉末1.8g)。
目的物の構造は、H-NMR測定及び13C-NMR測定、LC-MS測定を行い、目的物のαCDAAmMeであることを確認した。
Synthesis Example 1 Synthesis of acrylamidomethyl α-cyclodextrin (αCDAAmMe) Acrylamidomethyl α-cyclodextrin (αCDAAmMe) was synthesized according to the method described in WO2017/159346. Specifically, the synthesis was carried out according to the following procedure.
20 g (20 mmol) of α-cyclodextrin (αCD), 2 g (20 mmol) of N-hydroxymethylacrylamide, and 190 mg of p-toluenesulfonic acid monohydrate were weighed into a 300 mL round-bottom flask, and these were added to 50 mL of N,N-dimethylformamide (DMF) to prepare a reaction solution. This reaction solution was heated to 90°C in an oil bath and stirred. After stirring for 1 hour, the reaction solution was allowed to cool at room temperature and poured into 500 mL of acetone. The resulting precipitate was filtered off, washed with acetone, and dried under reduced pressure to obtain the reaction product.
Next, the reaction product was dissolved in 500 mL of distilled water and separated and purified by preparative high pressure liquid chromatography to separate unreacted α-cyclodextrin and αCDAAmMe.
The aqueous solution containing αCDAAmMe was extracted with an organic solvent, and the organic solvent was removed under reduced pressure to obtain the target product, αCDAAmMe (1.8 g of white powder).
The structure of the target substance was confirmed to be αCDAAmMe by 1 H-NMR measurement, 13 C-NMR measurement and LC-MS measurement.

[合成例2]アクリルアミドメチルα-シクロデキストリン(αCDAAmMe)のメトキシ化
300mL丸底フラスコに、合成例1で得られたαCDAAmMeをN,N-ジメチルホルムアミド(DMF)に溶解させ、次いで水素化ナトリウムを加え、1時間攪拌した。ヨウ化メチルを滴下ロートより滴下し、1時間反応させた。αCDAAmMeの水酸基をメトキシ化した。
その後、DMFを減圧下で除去し、希塩酸及び水で処理し、有機溶剤での抽出を繰り返すことで精製を行った。メトキシ化されたアクリルアミドメチルα-シクロデキストリン(MeO-αCDAAmMe)を得た。
[Synthesis Example 2] Methoxylation of acrylamidomethyl α-cyclodextrin (αCDAAmMe) In a 300 mL round-bottom flask, αCDAAmMe obtained in Synthesis Example 1 was dissolved in N,N-dimethylformamide (DMF), and then sodium hydride was added and stirred for 1 hour. Methyl iodide was added dropwise from a dropping funnel and allowed to react for 1 hour. The hydroxyl group of αCDAAmMe was methoxylated.
Then, DMF was removed under reduced pressure, and the residue was purified by treating with dilute hydrochloric acid and water and repeatedly extracting with an organic solvent to obtain methoxylated acrylamidomethyl α-cyclodextrin (MeO-αCDAAmMe).

Figure 0007472917000009
Figure 0007472917000009

[合成例3]アクリルアミドメチルβ-シクロデキストリン(βCDAAmMe)の合成及びそのメトキシ化
合成例1で用いたα-シクロデキストリンをβ-シクロデキストリンに変えた以外は、合成例1と同様な操作を行い、アクリルアミドメチルβ-シクロデキストリン(βCDAAmMe)を得た。アクリルアミドメチルβ-シクロデキストリン(βCDAAmMe)のメトキシ化も合成例2と同様な操作を行い、メトキシ化されたアクリルアミドメチルβ-シクロデキストリン(MeO-βCDAAmMe)を得た。
[Synthesis Example 3] Synthesis of acrylamidomethyl-β-cyclodextrin (βCDAAmMe) and its methoxylation Acrylamidemethyl-β-cyclodextrin (βCDAAmMe) was obtained by the same procedure as in Synthesis Example 1, except that α-cyclodextrin used in Synthesis Example 1 was replaced with β-cyclodextrin. Methoxylation of acrylamidomethyl-β-cyclodextrin (βCDAAmMe) was also performed by the same procedure as in Synthesis Example 2, to obtain methoxylated acrylamidomethyl-β-cyclodextrin (MeO-βCDAAmMe).

[合成例4]アクリルアミドメチルγ-シクロデキストリン(γCDAAmMe)の合成及びそのメトキシ化
合成例1で用いたα-シクロデキストリンをγ-シクロデキストリンに変えた以外は、合成例1と同様な操作を行い、アクリルアミドメチルγ-シクロデキストリン(γCDAAmMe)を得た。アクリルアミドメチルγ-シクロデキストリン(γCDAAmMe)のメトキシ化も合成例2と同様な操作を行い、メトキシ化されたアクリルアミドメチルγ-シクロデキストリン(MeO-γCDAAmMe)を得た。
Synthesis Example 4 Synthesis of acrylamidomethyl γ-cyclodextrin (γCDAAmMe) and its methoxylation Acrylamidemethyl γ-cyclodextrin (γCDAAmMe) was obtained by the same procedure as in Synthesis Example 1, except that α-cyclodextrin used in Synthesis Example 1 was replaced with γ-cyclodextrin. Methoxylation of acrylamidomethyl γ-cyclodextrin (γCDAAmMe) was also performed by the same procedure as in Synthesis Example 2, to obtain methoxylated acrylamidomethyl γ-cyclodextrin (MeO-γCDAAmMe).

[合成例5]4-ビニルベンジルアミンα-シクロデキストリン(αCDVBA)の合成及びそのメトキシ化
300mL丸底フラスコにα-シクロデキストリン20g(20mmol)、4-ビニルベンジルアミン2.7g(20mmol)及びp-トルエンスルホン酸一水和物190mgを秤量し、これらを50mLのN,N-ジメチルホルムアミドに加えて反応液を調製した。この反応液をオイルバスで90℃に加熱撹拌した。1時間攪拌後、反応液を室温で放冷し、アセトン500mLに注ぎこんだ。生じた沈殿をろ別した後、アセトンで洗浄し、減圧乾燥することで反応物を得た。
次いで、該反応物を蒸留水500mLに溶解し、分取型高圧液体クロマトグラフィーを用いて分離精製を行い、未反応のα-シクロデキストリンとαCDVBAを分離した。
αCDVBAを含む水溶液から有機溶剤で抽出し、有機溶剤を減圧除去することで、目的物であるαCDVBAを得た(白色粉末2.2g)。
目的物の構造は、H-NMR測定、13C-NMR測定及びLC-MS測定を行い、目的物のαCDVBAであることを確認した。
次いで、合成例2と同様にして、αCDVBAのメトキシ化を行った。メトキシ化された4-ビニルベンジルアミンα-シクロデキストリン(MeO-αCDVBA)が得られたことを確認した。
Synthesis Example 5 Synthesis of 4-vinylbenzylamine α-cyclodextrin (αCDVBA) and its methoxylation 20 g (20 mmol) of α-cyclodextrin, 2.7 g (20 mmol) of 4-vinylbenzylamine, and 190 mg of p-toluenesulfonic acid monohydrate were weighed into a 300 mL round-bottom flask, and these were added to 50 mL of N,N-dimethylformamide to prepare a reaction solution. This reaction solution was heated and stirred at 90° C. in an oil bath. After stirring for 1 hour, the reaction solution was allowed to cool at room temperature and poured into 500 mL of acetone. The resulting precipitate was filtered off, washed with acetone, and dried under reduced pressure to obtain a reaction product.
Next, the reaction product was dissolved in 500 mL of distilled water and separated and purified using preparative high pressure liquid chromatography to separate unreacted α-cyclodextrin and αCDVBA.
The aqueous solution containing α-CDVBA was extracted with an organic solvent, and the organic solvent was removed under reduced pressure to obtain the target product, α-CDVBA (2.2 g of white powder).
The structure of the target substance was confirmed to be the target αCDVBA by 1 H-NMR measurement, 13 C-NMR measurement and LC-MS measurement.
Next, αCDVBA was methoxylated in the same manner as in Synthesis Example 2. It was confirmed that methoxylated 4-vinylbenzylamine α-cyclodextrin (MeO-αCDVBA) was obtained.

Figure 0007472917000010
Figure 0007472917000010

[合成例6]MeO-αCDAAmMe/n-ブチルアクリレート/アクリル酸/スチレン共重合体の合成
冷却管及び撹拌機を備えたフラスコに、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)8質量部及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)200質量部を仕込んだ。次いで、合成例2で得られたMeO-αCDAAmMe10質量部、n-ブチルアクリレート70質量部、アクリル酸15質量部及びスチレン5質量部を仕込み、窒素置換した後、緩やかに攪拌しつつ、溶液の温度を90℃に上昇させ、この温度を5時間保持して重合した。これにより、MeO-αCDAAmMe/n-ブチルアクリレート/アクリル酸/スチレン(MeO-αCDAAmMe/BA/AA/ST)共重合体を含有する重合体溶液を得た。この共重合体を重合体(A-1)とする。重合体(A-1)の重量平均分子量(Mw)は5,000で、Mw/Mnは2.1であった。
重合体(A-1)中の各成分由来の構造単位の含有割合は、MeO-αCDAAmMe/BA/AA/ST=10/70/15/5質量%であった。
[Synthesis Example 6] Synthesis of MeO-αCDAAmMe/n-butyl acrylate/acrylic acid/styrene copolymer 8 parts by mass of azobisisobutyronitrile (AIBN) and 200 parts by mass of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) were charged into a flask equipped with a cooling tube and a stirrer. Next, 10 parts by mass of MeO-αCDAAmMe obtained in Synthesis Example 2, 70 parts by mass of n-butyl acrylate, 15 parts by mass of acrylic acid, and 5 parts by mass of styrene were charged, and after nitrogen replacement, the temperature of the solution was raised to 90°C while gently stirring, and this temperature was maintained for 5 hours to polymerize. As a result, a polymer solution containing MeO-αCDAAmMe/n-butyl acrylate/acrylic acid/styrene (MeO-αCDAAmMe/BA/AA/ST) copolymer was obtained. This copolymer is referred to as polymer (A-1). The weight average molecular weight (Mw) of the polymer (A-1) was 5,000, and the Mw/Mn was 2.1.
The content ratio of the structural units derived from each component in the polymer (A-1) was MeO-αCDAAmMe/BA/AA/ST=10/70/15/5% by mass.

Figure 0007472917000011
Figure 0007472917000011

[合成例7]ゲスト化合物としてアゾベンゼンを包摂したMeO-αCDAAmMe/n-ブチルアクリレート/アクリル酸/スチレン共重合体の合成
合成例6で得られた重合体(A-1)溶液に、重合体(A-1)のαCDと当量のモル数となるようにアゾベンゼン(トランス体)を溶解させ、1時間室温で攪拌した。これにより、ゲスト化合物としてアゾベンゼンを包摂したMeO-αCDAAmMe/n-ブチルアクリレート/アクリル酸/スチレン(AzB MeO-αCDAAmMe/BA/AA/ST)共重合体を得た。この共重合体を重合体(AG-1)とする。
[Synthesis Example 7] Synthesis of MeO-αCDAAmMe/n-butyl acrylate/acrylic acid/styrene copolymer containing azobenzene as a guest compound Azobenzene (trans form) was dissolved in the polymer (A-1) solution obtained in Synthesis Example 6 so that the molar amount was equivalent to that of αCD in polymer (A-1), and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour. As a result, a MeO-αCDAAmMe/n-butyl acrylate/acrylic acid/styrene (AzB MeO-αCDAAmMe/BA/AA/ST) copolymer containing azobenzene as a guest compound was obtained. This copolymer is referred to as polymer (AG-1).

Figure 0007472917000012
Figure 0007472917000012

[合成例8]ゲスト化合物としてスチルベンを包摂したMeO-αCDAAmMe/n-ブチルアクリレート/アクリル酸/スチレン共重合体の合成
ゲスト分子として、スチルベン(トランス体)を用いた以外は、合成例7と同様にして行い、ゲスト化合物としてスチルベンを包摂したMeO-αCDAAmMe/n-ブチルアクリレート/アクリル酸/スチレン(StB MeO-αCDAAmMe/BA/AA/ST)共重合体を得た。この共重合体を重合体(AG-2)とする。
Synthesis Example 8 Synthesis of MeO-αCDAAmMe/n-butyl acrylate/acrylic acid/styrene copolymer containing stilbene as guest compound Except for using stilbene (trans form) as the guest molecule, the same procedure as in Synthesis Example 7 was carried out to obtain a MeO-αCDAAmMe/n-butyl acrylate/acrylic acid/styrene (StB MeO-αCDAAmMe/BA/AA/ST) copolymer containing stilbene as the guest compound. This copolymer is referred to as polymer (AG-2).

Figure 0007472917000013
Figure 0007472917000013

[合成例9]ゲスト化合物として4-メトキシアゾベンゼンを包摂したMeO-γCDAAmMe/n-ブチルアクリレート/アクリル酸/スチレン共重合体の合成
(1)MeO-αCDAAmMeに替えて合成例4で得られたMeO-γCDAAmMeを用いたこと以外は合成例6と同様に行い、MeO-γCDAAmMe/n-ブチルアクリレート/アクリル酸/スチレン(MeO-γCDAAmMe/BA/AA/ST)共重合体を含有する重合体溶液を得た。この共重合体を重合体(A-3a)とする。重合体(A-3a)中の各成分由来の構造単位の含有割合は、MeO-γCDAAmMe/BA/AA/ST=10/70/15/5質量%であった。
さらに、合成例7と同様にして、ゲスト分子として4-メトキシアゾベンゼン(トランス体)を包摂したMeO-γCDAAmMe/n-ブチルアクリレート/アクリル酸/スチレン(4-MeOAzB MeO-γCDAAmMe/BA/AA/ST)共重合体を得た。得られた共重合体を重合体(AG-3a)とする。
(2)MeO-αCDAAmMeに替えて合成例3で得られたMeO-βCDAAmMeを用いたこと以外は合成例6と同様に行い、MeO-βCDAAmMe/n-ブチルアクリレート/アクリル酸/スチレン(MeO-βCDAAmMe/BA/AA/ST)共重合体を含有する重合体溶液を得た。この共重合体を重合体(A-3b)とする。重合体(A-3b)中の各成分由来の構造単位の含有割合は、MeO-βCDAAmMe/BA/AA/ST=10/70/15/5質量%であった。
さらに、合成例7と同様にして、ゲスト分子として4-メトキシアゾベンゼン(トランス体)を包摂したMeO-βCDAAmMe/n-ブチルアクリレート/アクリル酸/スチレン(4-MeOAzB MeO-βCDAAmMe/BA/AA/ST)共重合体を得た。得られた共重合体を重合体(AG-3b)とする。
[Synthesis Example 9] Synthesis of MeO-γCDAAmMe/n-butyl acrylate/acrylic acid/styrene copolymer containing 4-methoxyazobenzene as a guest compound (1) The same procedure as in Synthesis Example 6 was carried out except that MeO-γCDAAmMe obtained in Synthesis Example 4 was used instead of MeO-αCDAAmMe, and a polymer solution containing MeO-γCDAAmMe/n-butyl acrylate/acrylic acid/styrene (MeO-γCDAAmMe/BA/AA/ST) copolymer was obtained. This copolymer is referred to as polymer (A-3a). The content ratio of the structural units derived from each component in polymer (A-3a) was MeO-γCDAAmMe/BA/AA/ST=10/70/15/5% by mass.
Furthermore, a MeO-γCDAAmMe/n-butyl acrylate/acrylic acid/styrene (4-MeOAzB MeO-γCDAAmMe/BA/AA/ST) copolymer containing 4-methoxyazobenzene (trans form) as a guest molecule was obtained in the same manner as in Synthesis Example 7. The obtained copolymer is designated polymer (AG-3a).
(2) The same procedure as in Synthesis Example 6 was carried out except that MeO-βCDAAmMe obtained in Synthesis Example 3 was used instead of MeO-αCDAAmMe, and a polymer solution containing a MeO-βCDAAmMe/n-butyl acrylate/acrylic acid/styrene (MeO-βCDAAmMe/BA/AA/ST) copolymer was obtained. This copolymer is designated as polymer (A-3b). The content ratio of the structural units derived from each component in polymer (A-3b) was MeO-βCDAAmMe/BA/AA/ST=10/70/15/5% by mass.
Furthermore, a MeO-βCDAAmMe/n-butyl acrylate/acrylic acid/styrene (4-MeOAzB MeO-βCDAAmMe/BA/AA/ST) copolymer containing 4-methoxyazobenzene (trans form) as a guest molecule was obtained in the same manner as in Synthesis Example 7. The obtained copolymer is designated polymer (AG-3b).

[合成例10]MeO-αCDVBA/ベンジルアクリレート/アクリル酸/スチレン共重合体の合成]
冷却管及び撹拌機を備えたフラスコに、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)8質量部及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)200質量部を仕込んだ。次いで、合成例5で得られたMeO-αCDVBA10質量部、ベンジルアクリレート(BzA)70質量部、アクリル酸(AA)15質量部及びスチレン(ST)5質量部を仕込み、窒素置換した後、緩やかに攪拌しつつ、溶液の温度を90℃に上昇させ、この温度を5時間保持して重合した。これによりMeO-αCDVBA/ベンジルアクリレート/アクリル酸/スチレン(MeO-αCDVBA/BzA/AA/ST)共重合体を含有する重合体溶液を得た。この共重合体を重合体(A-4)とする。重合体(A-4)の重量平均分子量(Mw)は4,000で、Mw/Mnは2.3であった。重合体(A-4)中の各成分由来の構造単位の含有割合は、MeO-αCDVBA/BzA/AA/ST=10/70/15/5質量%であった。
[Synthesis Example 10] Synthesis of MeO-αCDVBA/benzyl acrylate/acrylic acid/styrene copolymer]
A flask equipped with a cooling tube and a stirrer was charged with 8 parts by mass of azobisisobutyronitrile (AIBN) and 200 parts by mass of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA). Next, 10 parts by mass of MeO-αCDVBA obtained in Synthesis Example 5, 70 parts by mass of benzyl acrylate (BzA), 15 parts by mass of acrylic acid (AA) and 5 parts by mass of styrene (ST) were charged, and after nitrogen replacement, the temperature of the solution was raised to 90°C while gently stirring, and this temperature was maintained for 5 hours to polymerize. As a result, a polymer solution containing MeO-αCDVBA/benzyl acrylate/acrylic acid/styrene (MeO-αCDVBA/BzA/AA/ST) copolymer was obtained. This copolymer was designated polymer (A-4). The weight average molecular weight (Mw) of polymer (A-4) was 4,000, and Mw/Mn was 2.3. The content ratio of the structural units derived from each component in the polymer (A-4) was MeO-αCDVBA/BzA/AA/ST=10/70/15/5% by mass.

Figure 0007472917000014
Figure 0007472917000014

[合成例11]ゲスト化合物としてアゾベンゼンを包摂したMeO-αCDVBA/ベンジルアクリレート/アクリル酸/スチレン共重合体の合成
合成例10で得られた重合体(A-4)について、合成例7と同様にして、ゲスト分子としてアゾベンゼン(トランス体)を包摂したMeO-αCDVBA/ベンジルアクリレート/アクリル酸/スチレン(AzB MeO-αCDVBA/BzA/AA/ST)共重合体を得た。得られた共重合体を重合体(AG-4)とする。
Synthesis Example 11 Synthesis of MeO-αCDVBA/benzyl acrylate/acrylic acid/styrene copolymer containing azobenzene as a guest compound A MeO-αCDVBA/benzyl acrylate/acrylic acid/styrene (AzB MeO-αCDVBA/BzA/AA/ST) copolymer containing azobenzene (trans form) as a guest molecule was obtained from polymer (A-4) obtained in Synthesis Example 10 in the same manner as in Synthesis Example 7. The obtained copolymer is referred to as polymer (AG-4).

Figure 0007472917000015
Figure 0007472917000015

[合成例12]ゲスト化合物としてスチルベンを包摂したMeO-αCDVBA/ベンジルアクリレート/アクリル酸/スチレン共重合体の合成
ゲスト分子として、スチルベン(トランス体)を用いた以外は、合成例11と同様にして行い、ゲスト化合物としてスチルベンを包摂したMeO-αCDVBA/ベンジルアクリレート/アクリル酸/スチレン(StB MeO-αCDVBA/BzA/AA/ST)共重合体を得た。この共重合体を重合体(AG-5)とする。
Synthesis Example 12 Synthesis of MeO-αCDVBA/benzyl acrylate/acrylic acid/styrene copolymer containing stilbene as guest compound Except for using stilbene (trans form) as the guest molecule, the same procedure as in Synthesis Example 11 was carried out to obtain a MeO-αCDVBA/benzyl acrylate/acrylic acid/styrene (StB MeO-αCDVBA/BzA/AA/ST) copolymer containing stilbene as the guest compound. This copolymer is referred to as polymer (AG-5).

Figure 0007472917000016
Figure 0007472917000016

[合成例13]アダマンチルアクリレート/ベンジルアクリレート/メチルアクリレート共重合体の合成
冷却管及び撹拌機を備えたフラスコに、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)8質量部及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)200質量部を仕込んだ。次いで、アダマンチルアクリレート(AdA)60質量部、ベンジルアクリレート(BzA)20質量部及びメチルアクリレート(MeA)20質量部を仕込み、窒素置換した後、緩やかに攪拌しつつ、溶液の温度を90℃に上昇させ、この温度を5時間保持して重合した。これによりAdA/BzA/MA共重合体を含有する重合体溶液を得た。この共重合体を重合体(G-1)とする。重合体(G-1)の重量平均分子量(Mw)は10,000で、Mw/Mnは1.8であった。重合体(G-1)中の各成分由来の構造単位の含有割合は、AdA/BzA/MeA=60/20/20質量%であった。
[Synthesis Example 13] Synthesis of adamantyl acrylate / benzyl acrylate / methyl acrylate copolymer 8 parts by mass of azobisisobutyronitrile (AIBN) and 200 parts by mass of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) were charged into a flask equipped with a cooling tube and a stirrer. Next, 60 parts by mass of adamantyl acrylate (AdA), 20 parts by mass of benzyl acrylate (BzA) and 20 parts by mass of methyl acrylate (MeA) were charged, and after nitrogen replacement, the temperature of the solution was raised to 90 ° C. while stirring gently, and this temperature was maintained for 5 hours to polymerize. As a result, a polymer solution containing AdA / BzA / MA copolymer was obtained. This copolymer is polymer (G-1). The weight average molecular weight (Mw) of polymer (G-1) was 10,000, and Mw / Mn was 1.8. The content ratio of the structural units derived from each component in the polymer (G-1) was AdA/BzA/MeA=60/20/20% by mass.

Figure 0007472917000017
Figure 0007472917000017

[合成例14]アダマンチルメタアクリレート/メチルメタアクリレート/メタクリル酸共重合体にグリシジルメタクリレートを反応させた共重合体の合成
冷却管及び撹拌機を備えたフラスコに、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル4質量部及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート190質量部を仕込み、引き続きアダマンチルメタアクリレート(AdMA)35質量部、メチルメタアクリレート(MeMA)15質量部及びメタクリル酸(MA)50質量部を仕込み、緩やかに攪拌しつつ、溶液の温度を80℃に上昇し、この温度を4時間保持した後、100℃に上昇させ、この温度を1時間保持して重合することにより共重合体を含有する溶液を得た。次いで、この共重合体を含む溶液に、テトラブチルアンモニウムブロミド1.1質量部、及び重合禁止剤としての4-メトキシフェノール0.05質量部を加え、空気雰囲気下90℃で30分間攪拌後、メタクリル酸グリシジル35質量部を入れて90℃のまま10時間反応させることにより、アダマンチルメタアクリレート/メチルメタアクリレート/メタクリル酸共重合体にグリシジルメタクリレート(GMA)を反応させた共重合体を含有する重合体溶液を得た。この共重合体を重合体(G-2)とする。重合体(G-2)の重量平均分子量(Mw)は12,000で、Mw/Mnは1.9であった。重合体(G-2)中の各成分由来の構造単位の含有割合は、AdMA/MeMA/MA/MA-GMA=26/11/11/52質量%であった。
Synthesis Example 14 Synthesis of Copolymer Obtained by Reacting Adamantyl Methacrylate/Methyl Methacrylate/Methacrylic Acid Copolymer with Glycidyl Methacrylate A flask equipped with a cooling tube and a stirrer was charged with 4 parts by mass of 2,2'-azobisisobutyronitrile and 190 parts by mass of propylene glycol monomethyl ether acetate, followed by 35 parts by mass of adamantyl methacrylate (AdMA), 15 parts by mass of methyl methacrylate (MeMA), and 50 parts by mass of methacrylic acid (MA). With gentle stirring, the temperature of the solution was raised to 80°C, maintained at this temperature for 4 hours, and then raised to 100°C and maintained at this temperature for 1 hour to polymerize, thereby obtaining a solution containing a copolymer. Next, 1.1 parts by mass of tetrabutylammonium bromide and 0.05 parts by mass of 4-methoxyphenol as a polymerization inhibitor were added to the solution containing this copolymer, and the mixture was stirred at 90° C. for 30 minutes under an air atmosphere, and then 35 parts by mass of glycidyl methacrylate was added and reacted at 90° C. for 10 hours to obtain a polymer solution containing a copolymer in which glycidyl methacrylate (GMA) was reacted with an adamantyl methacrylate/methyl methacrylate/methacrylic acid copolymer. This copolymer is designated as polymer (G-2). The weight average molecular weight (Mw) of polymer (G-2) was 12,000, and Mw/Mn was 1.9. The content ratio of structural units derived from each component in polymer (G-2) was AdMA/MeMA/MA/MA-GMA=26/11/11/52% by mass.

Figure 0007472917000018
Figure 0007472917000018

[合成例15]アダマンチルメタアクリレート/グリシジルメタアクリレート/メタクリル酸共重合体の合成
冷却管及び攪拌機を備えたフラスコに、2,2’-アゾビス-(2,4-ジメチルバレロニトリル)5.3質量部及びジエチレングリコールメチルエチルエーテル200質量部を仕込んだ。引き続き、アダマンチメタアクリレート(AdMA)52質量部、グリシジルメタアクリレート(GMA)30質量部、メタアクリル酸(MA)18質量部、及びα-メチルスチレンダイマー0.5質量部を仕込んで窒素置換した後、ゆるやかに撹拌を始めた。溶液の温度を70℃に上昇させ、この温度を5時間保持することにより、アダマンチルメタアクリレート/グリシジルメタアクリレート/メタクリル酸共重合体を含有する重合体溶液を得た。この共重合体を重合体(G-3)とする。重合体(G-3)の重量平均分子量(Mw)は10,000で、Mw/Mnは2.3であった。重合体(G-3)中の各成分由来の構造単位の含有割合は、AdMA/GMA/MA=52/30/18質量%であった。
[Synthesis Example 15] Synthesis of adamantyl methacrylate / glycidyl methacrylate / methacrylic acid copolymer 5.3 parts by mass of 2,2'-azobis-(2,4-dimethylvaleronitrile) and 200 parts by mass of diethylene glycol methyl ethyl ether were charged into a flask equipped with a cooling tube and a stirrer. Subsequently, 52 parts by mass of adamantyl methacrylate (AdMA), 30 parts by mass of glycidyl methacrylate (GMA), 18 parts by mass of methacrylic acid (MA), and 0.5 parts by mass of α-methylstyrene dimer were charged and substituted with nitrogen, and then gentle stirring was started. The temperature of the solution was raised to 70 ° C. and maintained at this temperature for 5 hours to obtain a polymer solution containing adamantyl methacrylate / glycidyl methacrylate / methacrylic acid copolymer. This copolymer is referred to as polymer (G-3). The weight average molecular weight (Mw) of polymer (G-3) was 10,000, and Mw / Mn was 2.3. The content ratio of the structural units derived from each component in the polymer (G-3) was AdMA/GMA/MA=52/30/18% by mass.

Figure 0007472917000019
Figure 0007472917000019

[合成例16]エチルアダマンチルアクリレート/ベンジルアクリレート/メチルアクリレート共重合体の合成
冷却管及び撹拌機を備えたフラスコに、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)8質量部及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)200質量部を仕込んだ。次いで、エチルアダマンチルアクリレート(EtAdA)50質量部、ベンジルアクリレート(BzA)20質量部及びメチルアクリレート(MeA)30質量部を仕込み、窒素置換した後、緩やかに攪拌しつつ、溶液の温度を90℃に上昇させ、この温度を5時間保持して重合した。これによりエチルアダマンチルアクリレート/ベンジルアクリレート/メチルアクリレート共重合体を含有する重合体溶液を得た。この共重合体を(G-4)とする。重合体(G-4)の重量平均分子量(Mw)は9,000で、Mw/Mnは2.1であった。重合体(G-4)中の各成分由来の構造単位の含有割合は、EtAdA/BzA/MeA=50/20/30質量%であった。
[Synthesis Example 16] Synthesis of ethyl adamantyl acrylate / benzyl acrylate / methyl acrylate copolymer 8 parts by mass of azobisisobutyronitrile (AIBN) and 200 parts by mass of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) were charged into a flask equipped with a cooling tube and a stirrer. Next, 50 parts by mass of ethyl adamantyl acrylate (EtAdA), 20 parts by mass of benzyl acrylate (BzA) and 30 parts by mass of methyl acrylate (MeA) were charged, and after nitrogen replacement, the temperature of the solution was raised to 90 ° C. while stirring gently, and this temperature was maintained for 5 hours to polymerize. As a result, a polymer solution containing an ethyl adamantyl acrylate / benzyl acrylate / methyl acrylate copolymer was obtained. This copolymer is called (G-4). The weight average molecular weight (Mw) of the polymer (G-4) was 9,000, and Mw / Mn was 2.1. The content ratio of the structural units derived from each component in the polymer (G-4) was EtAdA/BzA/MeA=50/20/30% by mass.

Figure 0007472917000020
Figure 0007472917000020

[合成例17]シクロヘキシルアダマンチルアクリレート/ベンジルアクリレート/メチルアクリレート共重合体の合成
冷却管及び撹拌機を備えたフラスコに、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)8質量部及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)200質量部を仕込んだ。次いで、シクロヘキシルアダマンチルアクリレート(HeAdA)50質量部、ベンジルアクリレート(BzA)20質量部及びメチルアクリレート(MeA)30質量部を仕込み、窒素置換した後、緩やかに攪拌しつつ、溶液の温度を90℃に上昇させ、この温度を5時間保持して重合した。これによりシクロヘキシルアダマンチルアクリレート/ベンジルアクリレート/メチルアクリレート共重合体を含有する重合体溶液を得た。この共重合体を重合体(G-5)とする。重合体(G-5)の重量平均分子量(Mw)は8,000で、Mw/Mnは2.2であった。重合体(G-5)中の各成分由来の構造単位の含有割合は、HeAdA/BzA/MeA=50/20/30質量%であった。
[Synthesis Example 17] Synthesis of cyclohexyl adamantyl acrylate / benzyl acrylate / methyl acrylate copolymer A flask equipped with a cooling tube and a stirrer was charged with 8 parts by mass of azobisisobutyronitrile (AIBN) and 200 parts by mass of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA). Next, 50 parts by mass of cyclohexyl adamantyl acrylate (HeAdA), 20 parts by mass of benzyl acrylate (BzA) and 30 parts by mass of methyl acrylate (MeA) were charged, and after nitrogen replacement, the temperature of the solution was raised to 90 ° C. while stirring gently, and this temperature was maintained for 5 hours to polymerize. As a result, a polymer solution containing cyclohexyl adamantyl acrylate / benzyl acrylate / methyl acrylate copolymer was obtained. This copolymer is polymer (G-5). The weight average molecular weight (Mw) of polymer (G-5) was 8,000, and Mw / Mn was 2.2. The content ratio of the structural units derived from each component in the polymer (G-5) was HeAdA/BzA/MeA=50/20/30% by mass.

Figure 0007472917000021
Figure 0007472917000021

[合成例18]ベンジルアクリレート/メチルアクリレート/n-ブチルアクリレート共重合体の合成
冷却管及び撹拌機を備えたフラスコに、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)8質量部及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)200質量部を仕込んだ。次いで、ベンジルアクリレート(BzA)60質量部、メチルアクリレート(MeA)20質量部及びn-ブチルアクリレート(BA)20質量部を仕込み、窒素置換した後、緩やかに攪拌しつつ、溶液の温度を90℃に上昇させ、この温度を5時間保持して重合した。これによりベンジルアクリレート/メチルアクリレート/n-ブチルアクリレート共重合体を含有する重合体溶液を得た。この共重合体を重合体(G-6)とする。重合体(G-6)の重量平均分子量(Mw)は7,000で、Mw/Mnは2.0であった。重合体(G-6)中の各成分由来の構造単位の含有割合は、BzA/MeA/BA=60/20/20質量%であった。
[Synthesis Example 18] Synthesis of benzyl acrylate / methyl acrylate / n-butyl acrylate copolymer A flask equipped with a cooling tube and a stirrer was charged with 8 parts by mass of azobisisobutyronitrile (AIBN) and 200 parts by mass of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA). Next, 60 parts by mass of benzyl acrylate (BzA), 20 parts by mass of methyl acrylate (MeA) and 20 parts by mass of n-butyl acrylate (BA) were charged, and after nitrogen replacement, the temperature of the solution was raised to 90 ° C. while stirring gently, and this temperature was maintained for 5 hours to polymerize. This resulted in a polymer solution containing a benzyl acrylate / methyl acrylate / n-butyl acrylate copolymer. This copolymer was polymer (G-6). The weight average molecular weight (Mw) of polymer (G-6) was 7,000, and Mw / Mn was 2.0. The content ratio of the structural units derived from each component in the polymer (G-6) was BzA/MeA/BA=60/20/20% by mass.

[比較合成例1]メチルメタアクリレート/メタアクリル酸/エチルメタアクリレート共重合体の合成
冷却管及び撹拌機を備えたフラスコに、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)8質量部及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)200質量部を仕込んだ。次いで、メチルメタアクリレート(MeMA)20質量部、メタアクリル酸(MA)20質量部及びエチルメタアクリレート(EtMA)60質量部を仕込み、窒素置換した後、緩やかに攪拌しつつ、溶液の温度を90℃に上昇させ、この温度を5時間保持して重合した。これによりメチルメタアクリレート/メタアクリル酸/エチルメタアクリレート共重合体を含有する重合体溶液を得た。この共重合体を重合体(g-1)とする。重合体(g-1)の重量平均分子量(Mw)は8,000で、Mw/Mnは1.8であった。重合体(g-1)中の各成分由来の構造単位の含有割合は、MeMA/MA/EtMA=20/20/60質量%であった。
Comparative Synthesis Example 1: Synthesis of methyl methacrylate/methacrylic acid/ethyl methacrylate copolymer A flask equipped with a cooling tube and a stirrer was charged with 8 parts by mass of azobisisobutyronitrile (AIBN) and 200 parts by mass of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA). Next, 20 parts by mass of methyl methacrylate (MeMA), 20 parts by mass of methacrylic acid (MA) and 60 parts by mass of ethyl methacrylate (EtMA) were charged, and after nitrogen replacement, the temperature of the solution was raised to 90° C. while gently stirring, and this temperature was maintained for 5 hours to polymerize. This resulted in a polymer solution containing a methyl methacrylate/methacrylic acid/ethyl methacrylate copolymer. This copolymer was designated polymer (g-1). The weight average molecular weight (Mw) of polymer (g-1) was 8,000, and Mw/Mn was 1.8. The content ratio of the structural units derived from each component in the polymer (g-1) was MeMA/MA/EtMA=20/20/60% by mass.

<感放射線性組成物の調製>
以下、感放射線性組成物の調製に用いた各成分を示す。
[A]重合体
(A-1)合成例6で得られた重合体
MeO-αCDAAmMe/BA/AA/ST共重合体
(A-4)合成例10で得られた重合体
MeO-αCDVBA/BzA/AA/ST共重合体
<Preparation of Radiation-Sensitive Composition>
The components used in preparing the radiation-sensitive composition are shown below.
[A] Polymer (A-1) Polymer obtained in Synthesis Example 6 MeO-αCDAAmMe/BA/AA/ST copolymer (A-4) Polymer obtained in Synthesis Example 10 MeO-αCDVBA/BzA/AA/ST copolymer

[A]重合体と[G1-2]光反応性化合物との包摂化合物
(AG-1)合成例7で得られた重合体
AzB MeO-αCDAAmMe/BA/AA/ST共重合体
(AG-2)合成例8で得られた重合体
StB MeO-αCDAAmMe/BA/AA/ST共重合体
(AG-3a)合成例9(1)で得られた重合体
4-MeOAzB MeO-γCDAAmMe/BA/AA/ST共重合体
(AG-3b)合成例9(2)で得られた重合体
4-MeOAzB MeO-βCDAAmMe/BA/AA/ST共重合体
(AG-4)合成例11で得られた重合体
AzB MeO-αCDVBA/BzA/AA/ST共重合体
(AG-5)合成例12で得られた重合体
StB MeO-αCDVBA/BzA/AA/ST共重合体
Inclusion compound of polymer [A] and photoreactive compound [G1-2] (AG-1) Polymer obtained in Synthesis Example 7 AzB MeO-αCDAAmMe/BA/AA/ST copolymer (AG-2) Polymer obtained in Synthesis Example 8 StB MeO-αCDAAmMe/BA/AA/ST copolymer (AG-3a) Polymer obtained in Synthesis Example 9 (1) 4-MeOAzB MeO-γCDAAmMe/BA/AA/ST copolymer (AG-3b) Polymer obtained in Synthesis Example 9 (2) 4-MeOAzB MeO-βCDAAmMe/BA/AA/ST copolymer (AG-4) Polymer obtained in Synthesis Example 11 AzB MeO-αCDVBA/BzA/AA/ST copolymer (AG-5) Polymer obtained in Synthesis Example 12 StB MeO-αCDVBA/BzA/AA/ST copolymer

[G2]重合体又は比較重合体
(G-1)合成例13で得られた重合体
アダマンチルアクリレート/ベンジルアクリレート/メチルアクリレート(AdA/BzA/MeA)共重合体
(G-2)合成例14で得られた重合体
アダマンチルメタアクリレート/メチルメタアクリレート/メタクリル酸共重合体にグリシジルメタクリレートを反応させた(AdMA/MeMA/MA/MA-GMA)共重合体
(G-3)合成例15で得られた重合体
アダマンチルメタアクリレート/グリシジルメタアクリレート/メタクリル酸(AdMA/GMA/MA)共重合体
(G-4)合成例16で得られた重合体
エチルアダマンチルアクリレート/ベンジルアクリレート/メチルアクリレート(EtAdA/BzA/MeA)共重合体
(G-5)合成例17で得られた重合体
シクロヘキシルアダマンチルアクリレート/ベンジルアクリレート/メチルアクリレート(HeAdA/BzA/MeA)共重合体
(G-6)合成例18で得られた重合体
ベンジルアクリレート/メチルアクリレート/n-ブチルアクリレート(BzA/MeA/BA)共重合体
(g-1)比較合成例1で得られた重合体
メチルメタアクリレート/メタクリル酸/エチルメタアクリレート(MeMA/MA/EtMA)共重合体
[G2] Polymer or Comparative Polymer (G-1) Polymer obtained in Synthesis Example 13 Adamantyl acrylate/benzyl acrylate/methyl acrylate (AdA/BzA/MeA) copolymer (G-2) Polymer obtained in Synthesis Example 14 Adamantyl methacrylate/methyl methacrylate/methacrylic acid copolymer reacted with glycidyl methacrylate (AdMA/MeMA/MA/MA-GMA) copolymer (G-3) Polymer obtained in Synthesis Example 15 Adamantyl methacrylate/glycidyl methacrylate/methacrylic acid (AdMA/GMA/MA) copolymer (G-4) Polymer obtained in Synthesis Example 16 Ethyl adamantyl acrylate/benzyl acrylate/methyl acrylate (EtAdA/BzA/MeA) copolymer (G-5) Polymer obtained in Synthesis Example 17 Cyclohexyladamantyl acrylate/benzyl acrylate/methyl acrylate (HeAdA/BzA/MeA) copolymer (G-6) Polymer obtained in Synthesis Example 18 Benzyl acrylate/methyl acrylate/n-butyl acrylate (BzA/MeA/BA) copolymer (g-1) Polymer obtained in Comparative Synthesis Example 1 Methyl methacrylate/methacrylic acid/ethyl methacrylate (MeMA/MA/EtMA) copolymer

[G1-1]架橋性化合物
(G1-1)アダマンチルアクリレート
[G1-1] Crosslinkable compound (G1-1) Adamantyl acrylate

[B]重合性化合物
(B-1)1,6-ヘキサンジオールジアクリレート
(B-2)ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとジペンタエリスリトールペンタアクリレートの混合物(日本化薬社の「KAYARAD DPHA」)
[B] Polymerizable compound (B-1): 1,6-hexanediol diacrylate (B-2): Mixture of dipentaerythritol hexaacrylate and dipentaerythritol pentaacrylate ("KAYARAD DPHA" from Nippon Kayaku Co., Ltd.)

[C]感放射線性重合開始剤(重合開始剤)
(C-1)エタノン-1-〔9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル〕-1-(O-アセチルオキシム)(BASF社「イルガキュア OXE-02」)
(C-2)(N-(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)-1,8-ナフタレンジカルボイミド(みどり化学社製「NAI-105」)
[C] Radiation-sensitive polymerization initiator (polymerization initiator)
(C-1) Ethanone-1-[9-ethyl-6-(2-methylbenzoyl)-9H-carbazol-3-yl]-1-(O-acetyloxime) (BASF "Irgacure OXE-02")
(C-2) (N-(trifluoromethylsulfonyloxy)-1,8-naphthalene dicarbimide ("NAI-105" manufactured by Midori Chemical Industry Co., Ltd.)

[実施例1]
[A]重合体としての重合体(A-1)100質量部及び[G1-1]架橋性化合物としての(G1-1)アダマンチルアクリレート30質量部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、界面活性剤としてSH 190(東レ・ダウコーニング・シリコーン製)0.01質量部を加え、30分室温で混合攪拌した。その後、[B]重合性化合物としての(B-1)1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート30質量部及び[C]重合開始剤としての(C-1)エタノン-1-〔9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル〕-1-(O-アセチルオキシム)5質量部を加え、溶解後、孔径0.2μmのフィルタを用いてろ過を行い、実施例1の組成物(T-1)を調製した。
[Example 1]
100 parts by mass of polymer (A-1) as the polymer [A] and 30 parts by mass of adamantyl acrylate (G1-1) as the crosslinkable compound [G1-1] were dissolved in propylene glycol monomethyl ether acetate, 0.01 parts by mass of SH 190 (manufactured by Toray Dow Corning Silicone) as a surfactant was added, and the mixture was mixed and stirred at room temperature for 30 minutes. Then, 30 parts by mass of 1,6-hexanediol di(meth)acrylate (B-1) as the polymerizable compound [B] and 5 parts by mass of ethanone-1-[9-ethyl-6-(2-methylbenzoyl)-9H-carbazol-3-yl]-1-(O-acetyloxime) as the polymerization initiator [C] were added, dissolved, and filtered using a filter with a pore size of 0.2 μm to prepare the composition (T-1) of Example 1.

[実施例2~3、比較例1]
[A]重合体、[G1-1]架橋性化合物、[B]重合性化合物及び[C]重合開始剤の種類及び使用量を表1に示す通りとしたこと以外は実施例1と同様にして、実施例2~3の組成物(T-2)~(T-3)及び比較例1の組成物(t-1)を調製した。表1中、「-」は添加しなかったことを示す。
[Examples 2 to 3, Comparative Example 1]
Compositions (T-2) to (T-3) of Examples 2 and 3 and composition (t-1) of Comparative Example 1 were prepared in the same manner as in Example 1, except that the types and amounts of the polymer [A], the crosslinkable compound [G1-1], the polymerizable compound [B], and the polymerization initiator [C] were as shown in Table 1. In Table 1, "-" indicates that no addition was made.

[実施例4]
[A]重合体と[G1-2]光反応性化合物との包摂化合物としての重合体(AG-1)50質量部、及び[G2]重合体としての重合体(G-1)50質量部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、界面活性剤としてSH 190(東レ・ダウコーニング・シリコーン製)0.01質量部を加え、混合攪拌した後、孔径0.2μmのフィルタを用いてろ過を行い、実施例4の組成物(T-4)を調製した。
[Example 4]
50 parts by mass of polymer (AG-1) as an inclusion compound of polymer [A] and photoreactive compound [G1-2], and 50 parts by mass of polymer (G-1) as polymer [G2] were dissolved in propylene glycol monomethyl ether acetate, 0.01 parts by mass of SH 190 (manufactured by Toray Dow Corning Silicone) was added as a surfactant, and the mixture was mixed and stirred, and then filtered using a filter with a pore size of 0.2 μm, to prepare composition (T-4) of Example 4.

[実施例5]
[A]重合体と[G1-2]光反応性化合物との包摂化合物としての重合体(AG-1)50質量部、[G2]重合体としての重合体(G-2)50質量部、及び[C]重合開始剤としての(C-1)エタノン-1-〔9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル〕-1-(O-アセチルオキシム)5質量部を加え、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た。さらに、界面活性剤としてSH 190(東レ・ダウコーニング・シリコーン製)0.01質量部を加え、混合攪拌した後、孔径0.2μmのフィルタを用いてろ過を行い、実施例5の組成物(T-5)を調製した。
[Example 5]
50 parts by mass of polymer (AG-1) as an inclusion compound of the polymer [A] and the photoreactive compound [G1-2], 50 parts by mass of polymer (G-2) as the polymer [G2], and 5 parts by mass of (C-1) ethanone-1-[9-ethyl-6-(2-methylbenzoyl)-9H-carbazol-3-yl]-1-(O-acetyloxime) as the polymerization initiator [C] were added and dissolved in propylene glycol monomethyl ether acetate. Furthermore, 0.01 parts by mass of SH 190 (manufactured by Toray Dow Corning Silicone) was added as a surfactant, mixed and stirred, and then filtered using a filter with a pore size of 0.2 μm to prepare the composition (T-5) of Example 5.

[実施例6~13、比較例2]
[A]重合体と[G1-2]光反応性化合物との包摂化合物又は[A]重合体、[G2]重合体又は比較重合体、及び[C]重合開始剤の種類及び使用量を表2に示す通りとしたこと以外は実施例5と同様にして、実施例6~13の組成物(T-6)~(T-13)及び比較例2の組成物(t-2)を調製した。表2中、「-」は添加しなかったことを示す。
[Examples 6 to 13, Comparative Example 2]
Compositions (T-6) to (T-13) of Examples 6 to 13 and composition (t-2) of Comparative Example 2 were prepared in the same manner as in Example 5, except that the types and amounts of the inclusion compound of the polymer [A] and the photoreactive compound [G1-2] or the polymer [A], the polymer [G2] or the comparative polymer, and the polymerization initiator [C] were as shown in Table 2. In Table 2, "-" indicates that no addition was made.

<レジストパターンの形成>
8インチシリコンウェハ上に、下層反射防止膜(「ARC66」ブルワーサイエンス社製)をスピンコーター(「CLEAN TRACK Lithius Pro i」東京エレクトロン社製)を使用して塗布した後、205℃で60秒間加熱することにより膜厚0.15μmの下層反射防止膜を形成した。
次いで、上記スピンコーターを使用して、表1、2に記載の各組成物を塗布し、90℃で60秒間PBを行った。その後23℃で30秒間冷却し、膜厚2.0μmの塗膜を形成した。
次いで、i線露光装置(ニコン精機カンパニー社製)又はKrF露光装置(ニコン精機カンパニー社製)を使用し塗膜を露光した。その後、ホットプレートにて、120℃の温度で60秒間加熱し、その後23℃で30秒間冷却した。
その後、所定の現像液で塗膜を30秒間パドル現像した。現像後、塗膜を純水でリンスすることにより、パターンを得た。なお、測長には走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社製、CG4000)を用いた。
なお、露光工程において、使用するゲスト化合物によって、i線露光装置とKrF露光装置とを使い分けて露光した。具体的には、ゲスト化合物としてアゾベンゼン系化合物を含む組成物においては、i線露光装置を使用した。その他の組成物においては、KrF露光装置を使用した。
<Formation of Resist Pattern>
A bottom antireflection film ("ARC66" manufactured by Brewer Science) was applied onto an 8-inch silicon wafer using a spin coater ("CLEAN TRACK Lithius Pro i" manufactured by Tokyo Electron Ltd.), and then heated at 205°C for 60 seconds to form a bottom antireflection film with a thickness of 0.15 µm.
Next, using the spin coater, each composition shown in Tables 1 and 2 was applied, and PB was carried out at 90° C. for 60 seconds, followed by cooling at 23° C. for 30 seconds to form a coating film having a thickness of 2.0 μm.
Next, the coating film was exposed to light using an i-line exposure device (manufactured by Nikon Seiki Co., Ltd.) or a KrF exposure device (manufactured by Nikon Seiki Co., Ltd.) Thereafter, the coating film was heated on a hot plate at a temperature of 120° C. for 60 seconds, and then cooled at 23° C. for 30 seconds.
The coating was then paddle-developed for 30 seconds with a given developer. After development, the coating was rinsed with pure water to obtain a pattern. The length was measured using a scanning electron microscope (CG4000, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation).
In the exposure step, an i-line exposure device and a KrF exposure device were used depending on the guest compound used. Specifically, an i-line exposure device was used for the composition containing an azobenzene compound as the guest compound. A KrF exposure device was used for the other compositions.

<評価>
上記のように形成したレジストパターンについて、以下の各種評価をした。評価結果を表1、2に示す。なお、比較例2の組成物は、感放射線性を示さず、上記の方法にてレジストパターンを形成することができなかった。
<Evaluation>
The resist patterns formed as described above were subjected to the following various evaluations. The evaluation results are shown in Tables 1 and 2. It should be noted that the composition of Comparative Example 2 did not exhibit radiation sensitivity, and a resist pattern could not be formed by the above method.

[感度]
上記パターン形成方法により形成されるラインパターンが1μmライン/2μmピッチとなるような露光量を最適露光量とし、この最適露光量を感度(mJ/cm)とした。感度が160mJ/cm以下である場合を感放射線性のパターン形成材料として十分に使用可能と判断し、100mJ/cm以下である場合を特に良好であると判断した。
[sensitivity]
The optimum exposure amount was determined as the exposure amount at which the line pattern formed by the above pattern forming method had a line of 1 μm/pitch of 2 μm , and this optimum exposure amount was determined as the sensitivity (mJ/ cm2 ). A sensitivity of 160 mJ/cm2 or less was determined to be sufficiently usable as a radiation-sensitive pattern forming material, and a sensitivity of 100 mJ/cm2 or less was determined to be particularly good.

[露光余裕度(EL)]
縮小投影露光後のラインパターンが1μmライン/2μmピッチとなるようなマスクを介して露光し、形成されるラインパターンのライン幅が1μmラインの±15%以内となる場合の露光量の範囲の、最適露光量に対する割合を露光余裕度(EL(%))とした。ELの値が4%以上である場合を感放射線性のパターン形成材料として十分に使用可能と判断し、15%以上である場合を、露光量変化に対するパターニング性能の変量が小さく特に良好であると判断した。
[Exposure latitude (EL)]
Exposure was performed through a mask that would result in a line pattern of 1 μm line/2 μm pitch after reduced projection exposure, and the ratio of the range of exposure dose when the line width of the formed line pattern was within ±15% of the 1 μm line to the optimal exposure dose was defined as the exposure latitude (EL (%)). An EL value of 4% or more was determined to be sufficiently usable as a radiation-sensitive pattern forming material, and an EL value of 15% or more was determined to be particularly good, with small variation in patterning performance relative to changes in exposure dose.

[焦点深度(Depth Of Focus:DOF)]
縮小投影露光後のラインパターンが1μmライン/2μmピッチとなるようなマスクを介して露光し、形成されるラインパターンのライン幅が1μmラインの±10%以内となる場合のフォーカスの振れ幅を焦点深度(DOF(μm))とした。DOFの値が0.3μm以上である場合、フォーカス変化に対するパターニング性能の変量が小さく良好であると判断した。
[Depth Of Focus (DOF)]
The exposure was performed through a mask that would result in a line pattern of 1 μm line/2 μm pitch after reduced projection exposure, and the focus deviation when the line width of the formed line pattern was within ±10% of the 1 μm line was defined as the depth of focus (DOF (μm)). When the DOF value was 0.3 μm or more, it was determined that the variation in patterning performance with respect to focus change was small and good.

[LWR(Line Width Roughness]
上記最適露光量にて解像した1μmライン/2μmピッチのラインパターンを、走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ製、CG4000)を用い、パターン上部から観察した。そして、ライン幅を任意のポイントで計50点測定し、その測定ばらつきを3シグマとして算出した値をLWRとした。LWRの値が0.1μm以下である場合を良好と判断した。
[LWR (Line Width Roughness)]
The 1 μm line/2 μm pitch line pattern resolved with the above optimal exposure dose was observed from above the pattern using a scanning electron microscope (CG4000, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation). The line width was measured at 50 arbitrary points in total, and the measurement variation was calculated as 3 sigma to obtain the LWR. A value of 0.1 μm or less was judged to be good.

[膜減り量]
上記感度評価の場合と同様にして、1μmライン/2μmピッチのラインパターンを形成した。2.38%TMAH現像液により23℃で60秒間現像し、乾燥を行った。一連のプロセス完了後、残存するレジスト膜の膜厚を測定し、初期膜厚から残存膜厚を引いた値を膜減り量とした。なお、膜厚測定には光干渉式膜厚測定装置(ラムダエース、大日本スクリーン製造社製)を用いた。初期膜厚は基板に塗布後の露光前の膜厚である。測定された膜減り量が0.8μm以下の場合を膜べり量は十分に小さいと判断し、0.3μm以下の場合を特に良好と判断した。
[Film loss amount]
In the same manner as in the above sensitivity evaluation, a line pattern of 1 μm line/2 μm pitch was formed. The resist was developed with 2.38% TMAH developer at 23° C. for 60 seconds and dried. After the series of processes were completed, the thickness of the remaining resist film was measured, and the value obtained by subtracting the remaining film thickness from the initial film thickness was taken as the film loss amount. The film thickness was measured using an optical interference film thickness measuring device (Lambda Ace, manufactured by Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd.). The initial film thickness is the film thickness before exposure after coating on the substrate. When the measured film loss amount was 0.8 μm or less, the film loss amount was judged to be sufficiently small, and when it was 0.3 μm or less, it was judged to be particularly good.

[耐熱性評価]
組成物を基板上に塗布したのち乾燥して、塗膜を形成した。得られた塗膜にパターンマスクを介さずに露光した。ここで得られた硬化膜の膜厚(T1)を測定した。その後、この硬化膜が形成された基板をクリーンオーブン内にて200℃で30分加熱して、その後の硬化膜の膜厚(t1)を測定した。当該硬化膜の膜厚変化率{|t1-T1|/T1}×100〔%〕を算出した。この値が12%以下の場合を耐熱性は十分であると判断し、5%以下の場合を耐熱性は特に良好と判断した。
[Heat resistance evaluation]
The composition was applied onto a substrate and then dried to form a coating film. The resulting coating film was exposed to light without a pattern mask. The thickness (T1) of the resulting cured film was measured. The substrate on which the cured film was formed was then heated in a clean oven at 200°C for 30 minutes, and the thickness (t1) of the cured film was then measured. The thickness change rate of the cured film {|t1-T1|/T1} x 100 [%] was calculated. When this value was 12% or less, the heat resistance was judged to be sufficient, and when it was 5% or less, the heat resistance was judged to be particularly good.

Figure 0007472917000022
Figure 0007472917000022

Figure 0007472917000023
Figure 0007472917000023

表1、2に示されるように、実施例1~13の各組成物は、感放射線性を有するパターン形成材料として用いることができることがわかる。これらの中でも、実施例1~12の各組成物は、感度、露光余裕度、焦点深度、LWR、膜べり量及び耐熱性の評価がいずれも良好であり、パターン形成材料として特に好ましいことがわかる。
また、実施例1~3の組成物は、比較例1の組成物と比べて高い感度、耐熱性等を発揮していることから、[A]重合体間で架橋構造が形成されていると推測される。すなわち、下記式のような(G1-1)アダマンチルアクリレートが[A]重合体のホスト基に包摂された包摂化合物が形成されており、露光により上記包摂化合物中の(G1-1)アダマンチルアクリレートの架橋性基が反応することで、包摂化合物間で架橋構造が形成されたものと推測される。
As shown in Tables 1 and 2, it is understood that each of the compositions of Examples 1 to 13 can be used as a pattern-forming material having radiation sensitivity. Among these, each of the compositions of Examples 1 to 12 was found to be particularly preferable as a pattern-forming material, since it was evaluated to be favorable in terms of sensitivity, exposure latitude, depth of focus, LWR, film loss amount, and heat resistance.
In addition, since the compositions of Examples 1 to 3 exhibit higher sensitivity, heat resistance, etc. than the composition of Comparative Example 1, it is presumed that a crosslinked structure is formed between the polymers [A]. That is, it is presumed that an inclusion compound is formed in which adamantyl acrylate (G1-1) as shown in the following formula is included in the host group of the polymer [A], and that a crosslinked structure is formed between the inclusion compounds as a result of the crosslinkable group of adamantyl acrylate (G1-1) in the inclusion compound reacting upon exposure to light.

Figure 0007472917000024
Figure 0007472917000024

本発明の感放射線性組成物は、レジストパターン等のパターン形成材料として好適に用いることができる。
The radiation-sensitive composition of the present invention can be suitably used as a pattern-forming material for forming a resist pattern or the like.

Claims (23)

ホスト基を有する重合体と第1のゲスト化合物とを含有する感放射線性組成物により、基板上に塗膜を形成する工程、
上記塗膜を露光する工程、及び
露光後の上記塗膜を現像する工程
を備え、
上記ホスト基が、シクロデキストリン誘導体から1個の水素原子又は水酸基が除された1価の基であるパターン形成方法。
forming a coating film on a substrate using a radiation-sensitive composition containing a polymer having a host group and a first guest compound;
The method includes a step of exposing the coating film to light, and a step of developing the coating film after exposure,
The pattern forming method, wherein the host group is a monovalent group obtained by removing one hydrogen atom or hydroxyl group from a cyclodextrin derivative.
上記シクロデキストリン誘導体は、シクロデキストリンが有する水酸基の水素原子が、炭素数1~12の1価の炭化水素基、炭素数1~12のアシル基及び-CONHRからなる群より選ばれる少なくとも1種の基で置換された構造を有し、上記Rはメチル基又はエチル基である請求項1に記載のパターン形成方法。The pattern formation method according to claim 1, wherein the cyclodextrin derivative has a structure in which the hydrogen atom of the hydroxyl group of the cyclodextrin is substituted with at least one group selected from the group consisting of a monovalent hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, an acyl group having 1 to 12 carbon atoms, and -CONHR, wherein R is a methyl group or an ethyl group. 上記シクロデキストリンが、α-シクロデキストリン、β-シクロデキストリン及びγ-シクロデキストリンからなる群より選ばれる少なくとも1種である請求項2に記載のパターン形成方法。 The pattern forming method according to claim 2, wherein the cyclodextrin is at least one selected from the group consisting of α-cyclodextrin, β-cyclodextrin and γ-cyclodextrin. 上記第1のゲスト化合物の少なくとも一部が上記ホスト基に包摂されている請求項1、請求項2又は請求項3に記載のパターン形成方法。 A pattern forming method according to claim 1, claim 2 or claim 3, wherein at least a portion of the first guest compound is encapsulated in the host group. 上記第1のゲスト化合物が、架橋性基を有する化合物又は光反応性化合物である請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のパターン形成方法。 A pattern forming method according to any one of claims 1 to 4, wherein the first guest compound is a compound having a crosslinkable group or a photoreactive compound. 上記第1のゲスト化合物が上記架橋性基を有する化合物であり、
上記架橋性基を有する化合物が、炭素数6~30の炭化水素基をさらに有する請求項5に記載のパターン形成方法。
the first guest compound is a compound having the crosslinkable group,
6. The pattern forming method according to claim 5, wherein the compound having a crosslinkable group further has a hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms.
上記第1のゲスト化合物が上記光反応性化合物である光異性化化合物であり、
上記光異性化化合物が、アゾベンゼン、スチルベン、又はこれらが有する少なくとも1個の水素原子を炭素数1~12の1価の炭化水素基若しくは炭素数1~12のアルコキシ基で置換した化合物である請求項5に記載のパターン形成方法。
the first guest compound is a photoisomerizable compound that is the photoreactive compound,
6. The pattern formation method according to claim 5, wherein the photoisomerizable compound is an azobenzene, a stilbene, or a compound in which at least one hydrogen atom of these is substituted with a monovalent hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms.
上記第1のゲスト化合物が、少なくとも一部が上記ホスト基に包摂されている光反応性化合物であり、
上記感放射線性組成物が、上記ホスト基に包摂されていない第2のゲスト化合物をさらに含有する請求項4、請求項5又は請求項7に記載のパターン形成方法。
the first guest compound is a photoreactive compound at least a portion of which is included in the host group;
8. The method for forming a pattern according to claim 4, wherein the radiation-sensitive composition further contains a second guest compound that is not encapsulated in the host group.
上記露光により、上記第1のゲスト化合物の少なくとも一部が上記ホスト基から放出され、上記第2のゲスト化合物の少なくとも一部が上記ホスト基に包摂される請求項8に記載のパターン形成方法。 The pattern formation method according to claim 8, wherein the exposure causes at least a portion of the first guest compound to be released from the host group and at least a portion of the second guest compound to be included in the host group. 上記第2のゲスト化合物が、炭素数6~30の炭化水素基を有する構造単位を含む重合体である請求項8又は請求項9に記載のパターン形成方法。 A pattern forming method as described in claim 8 or claim 9, wherein the second guest compound is a polymer containing a structural unit having a hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms. 上記露光する工程を、246nm及び365nmの少なくとも一方の波長を含む放射線により行う請求項1から請求項10のいずれか1項に記載のパターン形成方法。 The pattern formation method according to any one of claims 1 to 10, wherein the exposure step is carried out with radiation having at least one of the wavelengths of 246 nm and 365 nm. ホスト基を有する重合体と第1のゲスト化合物とを含有し、
上記ホスト基が、シクロデキストリン誘導体から1個の水素原子又は水酸基が除された1価の基であるパターン形成用の感放射線性組成物。
The composition comprises a polymer having a host group and a first guest compound,
The radiation-sensitive composition for pattern formation, wherein the host group is a monovalent group formed by removing one hydrogen atom or hydroxyl group from a cyclodextrin derivative.
上記シクロデキストリン誘導体は、シクロデキストリンが有する水酸基の水素原子が、炭素数1~12の1価の炭化水素基、炭素数1~12のアシル基及び-CONHRからなる群より選ばれる少なくとも1種の基で置換された構造を有し、上記Rはメチル基又はエチル基である請求項12に記載の感放射線性組成物。The radiation-sensitive composition according to claim 12, wherein the cyclodextrin derivative has a structure in which the hydrogen atom of a hydroxyl group of cyclodextrin is substituted with at least one group selected from the group consisting of a monovalent hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, an acyl group having 1 to 12 carbon atoms, and -CONHR, and the R is a methyl group or an ethyl group. 上記シクロデキストリンが、α-シクロデキストリン、β-シクロデキストリン及びγ-シクロデキストリンからなる群より選ばれる少なくとも1種である請求項13に記載の感放射線性組成物。 The radiation-sensitive composition according to claim 13, wherein the cyclodextrin is at least one selected from the group consisting of α-cyclodextrin, β-cyclodextrin and γ-cyclodextrin. 上記第1のゲスト化合物の少なくとも一部が上記ホスト基に包摂されている請求項12、請求項13又は請求項14に記載の感放射線性組成物。The radiation-sensitive composition according to claim 12, claim 13 or claim 14, wherein at least a portion of the first guest compound is encapsulated in the host group. 上記第1のゲスト化合物が、架橋性基を有する化合物又は光反応性化合物である請求項12から請求項15のいずれか1項に記載の感放射線性組成物。The radiation-sensitive composition according to any one of claims 12 to 15, wherein the first guest compound is a compound having a crosslinkable group or a photoreactive compound. 上記第1のゲスト化合物が上記架橋性基を有する化合物であり、
上記架橋性基を有する化合物が、炭素数6~30の炭化水素基をさらに有する請求項16に記載の感放射線性組成物。
the first guest compound is a compound having the crosslinkable group,
17. The radiation-sensitive composition according to claim 16, wherein the compound having a crosslinkable group further has a hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms.
上記第1のゲスト化合物が上記光反応性化合物である光異性化化合物であり、
上記光異性化化合物が、アゾベンゼン、スチルベン、又はこれらが有する少なくとも1個の水素原子を炭素数1~12の1価の炭化水素基若しくは炭素数1~12のアルコキシ基で置換した化合物である請求項16に記載の感放射線性組成物。
the first guest compound is a photoisomerizable compound that is the photoreactive compound,
17. The radiation-sensitive composition according to claim 16, wherein the photoisomerizable compound is an azobenzene, a stilbene, or a compound in which at least one hydrogen atom of these is substituted with a monovalent hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms.
上記第1のゲスト化合物が、少なくとも一部が上記ホスト基に包摂されている光反応性化合物であり、
上記ホスト基に包摂されていない第2のゲスト化合物をさらに含有する請求項15、請求項16又は請求項18に記載の感放射線性組成物。
the first guest compound is a photoreactive compound at least a portion of which is included in the host group;
19. The radiation-sensitive composition according to claim 15, further comprising a second guest compound that is not included in the host group.
上記第2のゲスト化合物が、炭素数6~30の炭化水素基を有する構造単位を含む重合体である請求項19に記載の感放射線性組成物。 The radiation-sensitive composition described in claim 19, wherein the second guest compound is a polymer containing a structural unit having a hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms. ホスト基を有する重合体の上記ホスト基に第1のゲスト化合物の少なくとも一部が包摂された包摂化合物であって、
上記ホスト基が、シクロデキストリン誘導体から1個の水素原子又は水酸基が除された1価の基であり、
上記シクロデキストリン誘導体は、シクロデキストリンが有する少なくとも1個の水酸基の水素原子が、炭素数1~12の1価の炭化水素基、炭素数1~12のアシル基及び-CONHRからなる群より選ばれる少なくとも1種の基で置換された構造を有し、上記Rはメチル基又はエチル基であり、
上記第1のゲスト化合物が、架橋性基と、炭素数6~30の炭化水素基とを有する包摂化合物。
An inclusion compound in which at least a part of a first guest compound is included in a host group of a polymer having a host group,
the host group is a monovalent group obtained by removing one hydrogen atom or one hydroxyl group from a cyclodextrin derivative,
The cyclodextrin derivative has a structure in which a hydrogen atom of at least one hydroxyl group of cyclodextrin is substituted with at least one group selected from the group consisting of a monovalent hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, an acyl group having 1 to 12 carbon atoms, and -CONHR, wherein R is a methyl group or an ethyl group;
The first guest compound is an inclusion compound having a crosslinkable group and a hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms.
上記重合体が下記式(1)で表される構造単位を含む請求項21に記載の包摂化合物。
Figure 0007472917000025
式(1)中、Rは、水素原子又はメチル基である。Rは、2価の連結基である。Rは、-O-又は-NR-で表される基である。Rは、水素原子又は炭素数1~10の1価の炭化水素基である。Rは、上記ホスト基である。
22. The inclusion compound of claim 21, wherein the polymer comprises a structural unit represented by the following formula (1):
Figure 0007472917000025
In formula (1), R 1 is a hydrogen atom or a methyl group. R 2 is a divalent linking group. R 3 is a group represented by -O- or -NR 4 -. R 4 is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. R H is the above-mentioned host group.
上記第1のゲスト化合物がアダマンチル(メタ)アクリレートである請求項21又は請求項22に記載の包摂化合物。

23. The inclusion compound of claim 21 or claim 22, wherein the first guest compound is adamantyl (meth)acrylate.

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