JPWO2016133073A1 - COMPOUND, COMPOSITION CONTAINING THE COMPOUND AND DEVICE MANUFACTURING METHOD USING THE SAME - Google Patents

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Abstract

ハメット置換基定数σが−0.05以下である、下記一般式(1)で表される化合物。[化1](前記式(1)中、Ar1及びAr2は、独立して各々に、置換基を有していてもよいフェニレン基であり、R1は、置換基を有していてもよいチオアルコキシ基、アリールチオ基、アルコキシフェニル基及びチオアルコキシフェニル基からなる群より選択されるいずれかであり、Xは、硫黄原子、酸素原子及び直接結合からなる群より選択されるいずれかであり、R2は、置換基を有していてもよいアルキル基及びフェニル基のいずれかであり、Yは、独立して各々に、酸素原子及び硫黄原子のいずれかであり、R3及びR4は、独立して各々に、置換基を有してもよい直鎖状、分岐鎖状又は環状のアルキル基、アルケニル基及びアルキニル基からなる群より選択されるいずれかであり、前記R3及びR4は、互いに結合して式中の2つのYと環構造を形成していてもよい。)A compound represented by the following general formula (1) having a Hammett substituent constant σ of −0.05 or less. [In the formula (1), Ar1 and Ar2 are each independently a phenylene group optionally having substituent (s), and R1 is a thio optionally having substituent (s)). Any one selected from the group consisting of an alkoxy group, an arylthio group, an alkoxyphenyl group and a thioalkoxyphenyl group, and X is any one selected from the group consisting of a sulfur atom, an oxygen atom and a direct bond; Is either an optionally substituted alkyl group or a phenyl group, Y is independently an oxygen atom or a sulfur atom, and R3 and R4 are independently Each of them is any one selected from the group consisting of a linear, branched or cyclic alkyl group, alkenyl group and alkynyl group which may have a substituent, and R3 and R4 are bonded to each other. 2 in the ceremony Y and the ring structure may also be formed.)

Description

本発明のいくつかの態様は、レジストパターン形成に用いることのできる化合物、該化合物を含有する組成物及びそれを用いたデバイスの製造方法に関する。   Some embodiments of the present invention relate to a compound that can be used for forming a resist pattern, a composition containing the compound, and a device manufacturing method using the compound.

半導体デバイス、例えば、DRAM等に代表される高集積回路素子では、一層の高密度化、高集積化、及び高速化等の要望が高い。それに伴い、各種電子デバイス製造分野では、ハーフミクロンオーダーの微細加工技術の確立、例えば、微細パターン形成のためのフォトリソグラフィ技術開発に対する要求がますます厳しくなっている。フォトリソグラフィ技術において微細パターンを形成するためには、解像度を向上させる必要がある。ここで、縮小投影露光装置の解像度(R)は、レイリーの式R=k・λ/NA(ここでλは露光光の波長、NAはレンズの開口数、kはプロセスファクター)で表されるため、レジストのパターン形成の際に用いる活性エネルギー線(露光光)の波長λを短波長化することにより解像度を向上させることができる。   In a highly integrated circuit element typified by a semiconductor device, for example, a DRAM, there is a high demand for higher density, higher integration, and higher speed. Accordingly, in various electronic device manufacturing fields, there is an increasing demand for the establishment of microfabrication technology on the order of half a micron, for example, the development of photolithography technology for forming fine patterns. In order to form a fine pattern in the photolithography technique, it is necessary to improve the resolution. Here, the resolution (R) of the reduction projection exposure apparatus is expressed by the Rayleigh equation R = k · λ / NA (where λ is the wavelength of exposure light, NA is the numerical aperture of the lens, and k is a process factor). Therefore, the resolution can be improved by shortening the wavelength λ of the active energy ray (exposure light) used in forming the resist pattern.

短波長に適したフォトレジストとして、化学増幅型のものが提案されている(特許文献1〜3)。化学増幅型フォトレジストの特徴は、露光光の照射により含有成分である光酸発生剤からプロトン酸が発生し、このプロトン酸が露光後の加熱処理によりレジスト化合物等と酸触媒反応を起こすことである。
半導体デバイスの微細化に伴い、波長が13.5nmのEUV(Extreme Ultra Violet)光を露光光として利用したEUVリソグラフィー技術に対する要求が高まっている。しかしながら、EUVリソグラフィーの最大の欠点は、EUV光源の出力不足である。そのため、高感度なフォトレジストが求められるが、感度、解像度及びLWR(Line Width Roughness)の間にトレードオフの関係があることから、感度を上げると解像度の低下やラフネスが増大する問題がある。
Chemically amplified photoresists have been proposed as photoresists suitable for short wavelengths (Patent Documents 1 to 3). A characteristic of chemically amplified photoresists is that proton acid is generated from the photoacid generator that is a component when exposed to exposure light, and this proton acid undergoes an acid-catalyzed reaction with the resist compound and the like by heat treatment after exposure. is there.
With the miniaturization of semiconductor devices, there is an increasing demand for EUV lithography technology that uses EUV (Extreme Ultra Violet) light having a wavelength of 13.5 nm as exposure light. However, the biggest drawback of EUV lithography is the lack of output of the EUV light source. For this reason, a highly sensitive photoresist is required, but there is a trade-off relationship among sensitivity, resolution, and LWR (Line Width Roughness). Therefore, there is a problem that increasing the sensitivity lowers resolution and increases roughness.

上記問題を解決するために、フォトレジストにおいていかにプロトン酸の発生効率を向上させるかが実用化に向けた重要な課題となっている。   In order to solve the above problems, how to improve the generation efficiency of protonic acid in a photoresist is an important issue for practical use.

特開平10−7650号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-7650 特開2003−327572号公報JP 2003-327572 A 特開2008−7410号公報JP 2008-7410 A

本発明のいくつかの態様の一つの課題は、プロトン酸の発生効率を向上させ得る化合物を提供することである。また本発明のいくつかの態様の他の課題は、高感度、高解像度及び高いLWR特性を満たすフォトレジストとして好適に用いられる、上記化合物を含む組成物及び該組成物を用いたデバイスの製造方法を提供することである。   One object of some embodiments of the present invention is to provide a compound capable of improving the generation efficiency of protonic acid. In addition, another object of some aspects of the present invention is to provide a composition containing the above compound, which is preferably used as a photoresist satisfying high sensitivity, high resolution, and high LWR characteristics, and a device manufacturing method using the composition Is to provide.

本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、フォトレジストにおいて酸により酸解離する特定の化合物を用いることで、プロトン酸の発生効率を向上させることができることを見出した。
より詳しくは、光酸発生剤を含む化学増幅型フォトレジストを用いたパターン形成において、特定の化合物を含む組成物を化学増幅型フォトレジストとして用い、例えばEUV光又は電子線(EB)等による第1照射によって光酸発生剤から発生した酸により上記化合物を酸解離させ、該酸解離した化合物に対しさらにUV光等により第2照射することで、光酸発生剤への電子移動が起き、酸発生効率が向上することを見出した。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that the generation efficiency of protonic acid can be improved by using a specific compound that is acid-dissociated by an acid in a photoresist.
More specifically, in pattern formation using a chemically amplified photoresist containing a photoacid generator, a composition containing a specific compound is used as the chemically amplified photoresist. For example, the composition can be obtained by using EUV light, electron beam (EB), or the like. The compound is acid-dissociated with an acid generated from the photoacid generator by 1 irradiation, and the acid-dissociated compound is further irradiated with UV light or the like to cause electron transfer to the photoacid generator. It has been found that the generation efficiency is improved.

本発明の一つの態様は、ハメット置換基定数σが−0.05以下である、下記一般式(1)で表される化合物である。   One embodiment of the present invention is a compound represented by the following general formula (1) having a Hammett substituent constant σ of −0.05 or less.

Figure 2016133073
(上記式(1)中、Ar及びArは、独立して各々に、置換基を有していてもよいフェニレン基であり、
は、置換基を有していてもよいチオアルコキシ基、アリールチオ基、アルコキシフェニル基及びチオアルコキシフェニル基からなる群より選択されるいずれかであり、
Xは、硫黄原子、酸素原子及び直接結合からなる群より選択されるいずれかであり、
2は、置換基を有していてもよいアルキル基及びフェニル基のいずれかであり、
Yは、独立して各々に、酸素原子及び硫黄原子のいずれかであり、
及びRは、独立して各々に、置換基を有してもよい、直鎖状、分岐鎖状又は環状のアルキル基、アルケニル基及びアルキニル基からなる群より選択されるいずれかであり、
上記R及びRは、互いに結合して式中の2つのYと環構造を形成していてもよい。)
Figure 2016133073
(In the above formula (1), Ar 1 and Ar 2 are each independently a phenylene group optionally having a substituent,
R 1 is any one selected from the group consisting of an optionally substituted thioalkoxy group, arylthio group, alkoxyphenyl group and thioalkoxyphenyl group;
X is any selected from the group consisting of a sulfur atom, an oxygen atom and a direct bond;
R 2 is either an alkyl group which may have a substituent or a phenyl group,
Y is each independently one of an oxygen atom and a sulfur atom,
R 3 and R 4 are each independently selected from the group consisting of a linear, branched or cyclic alkyl group, alkenyl group, and alkynyl group, each of which may have a substituent. Yes,
R 3 and R 4 may be bonded to each other to form a ring structure with two Ys in the formula. )

本発明の一つの態様である化合物は、光酸発生剤の酸発生効率を向上させ、高感度、高解像度及び高いLWR特性であるフォトレジストとするための光増感剤の前駆体として好ましく用いられる。   The compound which is one aspect of the present invention is preferably used as a precursor of a photosensitizer for improving the acid generation efficiency of a photoacid generator and forming a photoresist having high sensitivity, high resolution and high LWR characteristics. It is done.

以下、本発明について詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

<1>化合物
本発明の一つの態様である化合物は、ハメット置換基定数σが−0.05以下であり、下記一般式(1)で表されることを特徴とする。
<1> Compound A compound according to one embodiment of the present invention has a Hammett substituent constant σ of −0.05 or less, and is represented by the following general formula (1).

Figure 2016133073
Figure 2016133073

上記式(1)中、Ar及びArは、独立して各々に、置換基を有していてもよいフェニレン基であり、
は、置換基を有していてもよいチオアルコキシ基、アリールチオ基、アルコキシフェニル基及びチオアルコキシフェニル基からなる群より選択されるいずれかであり、
Xは、硫黄原子、酸素原子及び直接結合からなる群より選択されるいずれかであり、
2は、置換基を有していてもよいアルキル基及びフェニル基のいずれかであり、
Yは、独立して各々に、酸素原子及び硫黄原子のいずれかであり、
及びRは、独立して各々に、置換基を有してもよい直鎖状、分岐鎖状又は環状のアルキル基、アルケニル基及びアルキニル基からなる群より選択されるいずれかであり、
上記R及びRは、互いに結合して式中の2つのYと環構造を形成していてもよい。
In the above formula (1), Ar 1 and Ar 2 are each independently a phenylene group optionally having a substituent,
R 1 is any one selected from the group consisting of an optionally substituted thioalkoxy group, arylthio group, alkoxyphenyl group and thioalkoxyphenyl group;
X is any selected from the group consisting of a sulfur atom, an oxygen atom and a direct bond;
R 2 is either an alkyl group which may have a substituent or a phenyl group,
Y is each independently one of an oxygen atom and a sulfur atom,
R 3 and R 4 are each independently selected from the group consisting of a linear, branched or cyclic alkyl group, alkenyl group and alkynyl group which may have a substituent. ,
R 3 and R 4 may be bonded to each other to form a ring structure with two Ys in the formula.

本発明において、ハメット置換基定数σとは、ベンゼン誘導体の反応または平衡に及ぼす置換基の影響を定量的に論ずるために1935年 L.P.Hammettにより提唱された経験則により求められる値(σp値とσm値とσo値との合計)である。
ハメット則に求められた置換基定数のうちσp値とσm値の値は、例えば、J.A.Dean編、「Lange’s Handbook of Chemistry」第12版、1979年(McGraw−Hill)や「化学の領域」増刊、122号、96〜103頁、1979年(南光堂)に詳しく開示される。
さらに立体障害の影響に関して考察されたσo値は例えばNuclear magnetic resonance studies of ortho―substituted phenols in dimethyl sulfoxide solutions. Electronic effects of ortho substituents J. Am. Chem. Soc., 1969, 91 (2), pp 379-388, M.Thomas and James G. Traynham著 に詳しく開示される。
In the present invention, the Hammett substituent constant σ is defined in 1935 in order to quantitatively discuss the influence of substituents on the reaction or equilibrium of benzene derivatives. P. It is a value (total of σp value, σm value, and σo value) obtained by an empirical rule proposed by Hammett.
Among the substituent constants determined by Hammett's rule, the values of σp value and σm value are, for example, J. A. It is disclosed in detail in the Dean edition, “Lange's Handbook of Chemistry”, 12th edition, 1979 (McGraw-Hill) and “Area of Chemistry”, 122, 96-103, 1979 (Nankodo).
Further, the σo value discussed regarding the influence of steric hindrance is, for example, Nuclear magnetic resonance studies of ortho-substituted phenols in dimethyl sulfoxide solutions. Electronic effects of orthostitutants J.E. Am. Chem. Soc. , 1969, 91 (2), pp 379-388, M .; Thomas and James G. It is disclosed in detail by Traynham.

上記化合物のハメット置換基定数は、−0.05以下であり、−3.00以上であることが好ましい。
上記化合物のハメット置換基定数σが上記範囲内であると、電子供与性となり増感剤として光酸発生剤の酸発生効率を向上させることが出来る。ハメット置換基定数σを−0.05以下とするには、上記に開示されるハメット置換基定数に従い、上記Ar及びArに電子供与性基又は電子吸引性置換基を適宜選択して導入し、且つ、適切な位置に電子供与性基を導入することでハメット置換基定数を調整すれば良い。
The Hammett substituent constant of the above compound is −0.05 or less, and preferably −3.00 or more.
When the Hammett substituent constant σ of the above compound is within the above range, electron donating property is obtained, and the acid generation efficiency of the photoacid generator can be improved as a sensitizer. In order to set the Hammett substituent constant σ to −0.05 or less, according to the Hammett substituent constant disclosed above, an electron donating group or an electron withdrawing substituent is appropriately selected and introduced into Ar 1 and Ar 2. In addition, the Hammett substituent constant may be adjusted by introducing an electron donating group at an appropriate position.

上記式(1)中のAr及びArは、それぞれフェニレン基であり、それぞれ置換基(以下、Ar及びArの置換基を「第1の置換基」という)を有していてもよい。
上記第1の置換基としては電子供与性基が挙げられ、該電子供与性基として具体的には、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基及びチオアルコキシ基等が挙げられる。第1の置換基として、ポリエチレングリコール鎖(−(CO−)を有する長鎖アルコキシ基も挙げられる。また、第1の置換基がAr又はArのパラ位に結合する場合、OH基を第1の置換基として有していてもよい。
なお、本発明において、Ar又はAr2の「パラ位」等の置換位置は、Ar又はAr2としてのフェニレン基のベンゼン環上にある上記式(1)中の2つのYとArとArと結合する4級炭素と結合する基に対する位置をいう。第1の置換基だけでなく、他の基についても、「パラ位」等の置換位置の基準は上記4級炭素と結合する基に対する位置とする。
第1の置換基としてのアルキル基としては特に制限はないが、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、イソプロピル基、t−ブチル基、シクロヘキシル基、アダマンチル基等の炭素数1〜20の直鎖状、分岐状及び環状アルキル基が挙げられる。第1の置換基としてのアルコキシ基としては特に制限はないが、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等の炭素数1〜20のアルコキシ基が挙げられる。第1の置換基としてのアルケニル基としては上記第1の置換基としてのアルキル基の一部の炭素−炭素一重結合が不飽和結合(二重結合)となったものが挙げられる。第1の置換基としてのチオアルコキシ基として、チオメトキシ基、チオエトキシ基、チオプロポキシ基、チオブトキシ基等の炭素数1〜20のチオアルコキシ基が挙げられる。
Ar 1 and Ar 2 in the above formula (1) are each a phenylene group, and each may have a substituent (hereinafter, the substituents of Ar 1 and Ar 2 are referred to as “first substituent”). Good.
Examples of the first substituent include an electron donating group, and specific examples of the electron donating group include an alkyl group, an alkenyl group, an alkoxy group, and a thioalkoxy group. Examples of the first substituent include a long-chain alkoxy group having a polyethylene glycol chain (— (CO 2 H 4 ) n —). Further, when the first substituent is bonded to the para position of Ar 1 or Ar 2 , an OH group may be included as the first substituent.
In the present invention, the substitution position of such "para" of Ar 1 or Ar 2 are, Ar 1 or two Y and Ar 1 in the formula (1) located on the benzene ring of the phenylene group as Ar 2 And the position with respect to the group bonded to the quaternary carbon bonded to Ar 2 . For not only the first substituent but also other groups, the criterion for the substitution position such as “para-position” is the position with respect to the group bonded to the quaternary carbon.
The alkyl group as the first substituent is not particularly limited, but includes methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, isopropyl group, t-butyl group, cyclohexyl group, adamantyl group, and the like. Examples thereof include linear, branched and cyclic alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms. Although there is no restriction | limiting in particular as an alkoxy group as a 1st substituent, C1-C20 alkoxy groups, such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, a butoxy group, are mentioned. Examples of the alkenyl group as the first substituent include those in which part of the carbon-carbon single bond of the alkyl group as the first substituent is an unsaturated bond (double bond). Examples of the thioalkoxy group as the first substituent include thioalkoxy groups having 1 to 20 carbon atoms such as a thiomethoxy group, a thioethoxy group, a thiopropoxy group, and a thiobutoxy group.

第1の置換基における上記アルキル基の任意のメチレン基が−C(=O)−基又は−O−C(=O)−基で置換された基であってもよい。ただし、−C(=O)−基及び−O−C(=O)−基は、上記第1の置換基において、Ar及びArに直接結合しないことが好ましい。また、上記第1の置換基において、−O−O−及び−S−S−等のヘテロ原子の連続した繋がりを有しないことが好ましい。
第1の置換基が、アルコキシ基のときは、Ar及びArであるフェニレン基のオルト位及び/又はパラ位に結合していることが好ましい。その際、置換基の数は3つ以下であることが好ましい。
A group in which any methylene group of the alkyl group in the first substituent is substituted with a —C (═O) — group or a —O—C (═O) — group may be used. However, it is preferable that the —C (═O) — group and the —O—C (═O) — group are not directly bonded to Ar 1 and Ar 2 in the first substituent. The first substituent preferably does not have a continuous chain of heteroatoms such as —O—O— and —S—S—.
When the first substituent is an alkoxy group, it is preferably bonded to the ortho position and / or the para position of the phenylene group that is Ar 1 and Ar 2 . At that time, the number of substituents is preferably 3 or less.

上記式(1)中のRとしては、置換基を有していてもよいチオアルコキシ基、アリールチオ基、アルコキシフェニル基及びチオアルコキシフェニル基からなる群より選択されるいずれかである。
のチオアルコキシ基として具体的には、チオメトキシ基、チオエトキシ基、チオn−プロポキシ基、チオn−ブトキシ基等の炭素数1〜20のチオアルコキシ基が好ましく、炭素数1〜20のチオアルコキシ基がより好ましい。
のアリールチオ基として具体的には、フェニルチオ基、ナフチルチオ基等が挙げられる。
R 1 in the above formula (1) is any selected from the group consisting of a thioalkoxy group, arylthio group, alkoxyphenyl group and thioalkoxyphenyl group which may have a substituent.
Specifically, the thioalkoxy group for R 1 is preferably a thioalkoxy group having 1 to 20 carbon atoms such as a thiomethoxy group, a thioethoxy group, a thio n-propoxy group, or a thio n-butoxy group. An alkoxy group is more preferable.
Specific examples of the arylthio group for R 1 include a phenylthio group and a naphthylthio group.

のアルコキシフェニル基として具体的には、メトキシフェニル基、エトキシフェニル基、プロポキシフェニル基、ブトキシ基フェニル等の炭素数1〜20のアルコキシ基が結合したフェニル基が好ましく挙げられる。Rにおいてフェニレン基に結合するアルコキシ基の置換位置としては特に制限はないが、パラ位であることが電子供与性を高める点から好ましい。Specific examples of the alkoxyphenyl group represented by R 1 include a phenyl group to which an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms such as a methoxyphenyl group, an ethoxyphenyl group, a propoxyphenyl group, and a butoxy group phenyl is bonded. There is no particular restriction on the substitution position of alkoxy group bonded to the phenylene group at R 1, it is the para position is preferred from the viewpoint of increasing the electron donating property.

のチオアルコキシフェニル基として具体的には、チオメトキシフェニル基、チオエトキシフェニル基、チオプロポキシフェニル基、チオブトキシ基フェニル等の炭素数1〜20のチオアルコキシ基が結合したフェニル基が好ましく挙げられる。Rにおいてフェニレン基に結合するチオアルコキシ基の置換位置としては特に制限はないが、パラ位であることが電子供与性と365nmのモル吸光係数を高める点から好ましい。
上記Rは、Arであるフェニレン基のオルト位又はパラ位に結合していることが好ましい。
Specific examples of the thioalkoxyphenyl group represented by R 1 include a phenyl group to which a thioalkoxy group having 1 to 20 carbon atoms such as a thiomethoxyphenyl group, a thioethoxyphenyl group, a thiopropoxyphenyl group, and a thiobutoxy group phenyl is bonded. It is done. No particular restriction on the substitution position of thioalkoxy group attached to the phenylene group in R 1, but it is the para position is preferred from the viewpoint of increasing the molar extinction coefficient of the electron-donating and 365 nm.
R 1 is preferably bonded to the ortho or para position of the phenylene group that is Ar 1 .

上記式(1)中のRとしては、置換基を有していてもよいアルキル基及びフェニル基のいずれかである。
のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、イソプロピル基、t−ブチル基、シクロヘキシル基等の炭素数1〜20の直鎖状、分岐状及び環状アルキル基が挙げられる。
R 2 in the above formula (1) is either an alkyl group which may have a substituent or a phenyl group.
Examples of the alkyl group for R 2 include a straight chain or branched chain having 1 to 20 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, an isopropyl group, a t-butyl group, and a cyclohexyl group. And cyclic alkyl groups.

上記式(1)中のR及びRは置換基を有していてもよく、該置換基(以下、R及びRの置換基を「第2の置換基」という)としては、特に制限されないが、上記第1の置換基に加え、電子吸引性基及び重合性基等が挙げられる。電子吸引性基としては、ニトロ基、スルホニル基等が挙げられる。
この中でも、第2の置換基として、R及びRが少なくとも1つの重合性基を有すると、ポリマーに増感作用を付与することができることから好ましい。上記重合性基としては、(メタ)アクリロイルオキシ基、エポキシ基、ビニル基等が挙げられる。
なお、第2の置換基が−C(=O)−基及び−O−C(=O)−基のいずれかを有するとき、第1の置換基と同様に、−C(=O)−基及び−O−C(=O)−基は、上記Ar及びAr直接結合しないことが好ましい。また、上記第2の置換基において、−O−O−及び−S−S−等のヘテロ原子の連続した繋がりを有しないことが好ましい。
R 1 and R 2 in the above formula (1) may have a substituent, and as the substituent (hereinafter, the substituents of R 1 and R 2 are referred to as “second substituent”), Although not particularly limited, in addition to the first substituent, an electron withdrawing group, a polymerizable group, and the like can be given. Examples of the electron withdrawing group include a nitro group and a sulfonyl group.
Among these, it is preferable that R 1 and R 2 have at least one polymerizable group as the second substituent because a sensitizing action can be imparted to the polymer. Examples of the polymerizable group include a (meth) acryloyloxy group, an epoxy group, and a vinyl group.
In addition, when the second substituent has either a —C (═O) — group or an —O—C (═O) — group, like the first substituent, —C (═O) — The group and —O—C (═O) — group are preferably not directly bonded to the Ar 1 and Ar 2 . In the second substituent, it is preferable that the hetero substituents such as —O—O— and —S—S— are not continuously connected.

上記式(1)のXが酸素原子又は硫黄原子であるとき、上記XがArのオルト位又はパラ位であることが好ましい。上記Xが直接結合であるときは、上記XがArのオルト位又はパラ位であることが好ましい。When X in the formula (1) is an oxygen atom or a sulfur atom, it is preferable that the X is an ortho position or a para position of Ar 2 . When X is a direct bond, it is preferable that X is an ortho or para position of Ar 2 .

上記式(1)中のR1の総炭素数は特に制限はなく、上記化合物がポリマーの構成成分であってもよいが、R1が置換基を有する場合、総炭素数1〜20であることが好ましい。上記式(1)中のRの総炭素数は特に制限はなく、上記化合物がポリマーの構成成分であってもよいが、Rが置換基を有する場合、総炭素数1〜20であることが好ましい。
なお、上記化合物がR1又はRを介してポリマーの構成成分となっている場合、ポリマーを構成する部分を除いたR1及びRの総炭素数が1〜20であることが好ましい。
The total carbon number of R 1 in the above formula (1) is not particularly limited, and the compound may be a constituent component of the polymer. When R 1 has a substituent, the total carbon number is 1 to 20. It is preferable. The total carbon number of R 2 in the above formula (1) is not particularly limited, and the compound may be a constituent component of the polymer, but when R 2 has a substituent, the total carbon number is 1 to 20. It is preferable.
The above compounds may have been a component of the via R 1 or R 2 polymer, it is preferable that the total number of carbon atoms of R 1 and R 2 except the portion constituting the polymer is 1 to 20.

Yは、独立して各々に、酸素原子及び硫黄原子のいずれかである。
及びRは、独立して各々に、置換基を有してもよい、直鎖、分岐鎖又は環状のアルキル基、アルケニル基及びアルキニル基、並びに、アラルキル基からなる群より選択されるいずれかである。R及びRのアルキル基として、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、イソプロピル基、t−ブチル基、シクロヘキシル基等の炭素数1〜20の直鎖状、分岐状及び環状アルキル基が挙げられる。R及びRのアルケニル基としては上記R及びRのアルキル基の一部の炭素−炭素一重結合が不飽和結合(二重結合)となったものが挙げられ、R及びRのアルキニル基としては上記R及びRのアルキル基の一部が三重結合になったものが挙げられる。R及びRのアラルキル基としては、上記R及びRのアルキル基の水素の一部が、フェニル基、ナフチル基等のアリール基で置換されているものが挙げられる。
合成の点から、上記R及びRは同じであることが好ましい。
なお、本発明において、R及びRを上記に示す基とすることで、上記化合物は酸により脱保護されてカルボニル基を有し得る。
Y is each independently either an oxygen atom or a sulfur atom.
R 3 and R 4 are each independently selected from the group consisting of a linear, branched, or cyclic alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, and aralkyl group that may have a substituent. Either. As the alkyl group of R 3 and R 4 , a straight chain having 1 to 20 carbon atoms such as methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, isopropyl group, t-butyl group, cyclohexyl group, Examples include branched and cyclic alkyl groups. R 3 and Examples of the alkenyl group of R 4 a part of carbon atoms in the alkyl group of the R 3 and R 4 - those carbon single bonds becomes unsaturated bond (double bond) can be mentioned, R 3 and R 4 Examples of the alkynyl group include those in which part of the alkyl groups of R 3 and R 4 is a triple bond. The aralkyl group of R 3 and R 4, part of the hydrogen of the above-described alkyl group and R 3 and R 4 is a phenyl group include those substituted with an aryl group such as phenyl or naphthyl.
From the viewpoint of synthesis, R 3 and R 4 are preferably the same.
In the present invention, when R 3 and R 4 are the groups shown above, the compound can be deprotected with an acid to have a carbonyl group.

上記R及びRは、互いに結合して式中の2つのYと環構造を形成していてもよい。すなわち、本発明の一つの態様の化合物は下記式(2)で示される。下記式(2)において−R5−R6−は、−(CH−であることが好ましく、nは2以上の整数である。nは2以上であれば特に制限はないが、合成のしやすさから8以下であることが好ましい。R5及びR6は、上記式(1)におけるR3及びR4が互いに結合して環を形成したものに対応するものとする。R 3 and R 4 may be bonded to each other to form a ring structure with two Ys in the formula. That is, the compound of one embodiment of the present invention is represented by the following formula (2). In the following formula (2), —R 5 —R 6 — is preferably — (CH 2 ) n —, and n is an integer of 2 or more. Although n is not particularly limited as long as it is 2 or more, it is preferably 8 or less for ease of synthesis. R 5 and R 6 correspond to those in which R 3 and R 4 in the above formula (1) are bonded to each other to form a ring.

Figure 2016133073
Figure 2016133073

上記式(1)中のR及びRは置換基を有していてもよく、該置換基(以下、R及びRの置換基を「第3の置換基」という)としては、特に制限されないが、上記第2の置換基に加え、フェニル基、ナフチル基等のアリール基等も挙げられる。R 3 and R 4 in the above formula (1) may have a substituent, and the substituent (hereinafter, the substituent of R 3 and R 4 is referred to as “third substituent”) Although not particularly limited, in addition to the second substituent, aryl groups such as a phenyl group and a naphthyl group are also exemplified.

上記式(1)中のR及びRの総炭素数は特に制限はなく、上記化合物がポリマーの構成成分であってもよいが、R又はRが置換基を有する場合、それぞれ総炭素数1〜20であることが好ましい。上記式(2)において、R5及びR6は、上記R及びRと同様の上記第3の置換基を有していても良い。
なお、上記化合物がR又はRを介してポリマーの構成成分となっている場合、ポリマーを構成する部分を除いたR及びRの総炭素数が1〜20であることが好ましい。
The total number of carbon atoms of R 3 and R 4 in the above formula (1) is not particularly limited, and the compound may be a component of the polymer, but when R 3 or R 4 has a substituent, It is preferable that it is C1-C20. In the above formula (2), R 5 and R 6 may have the same third substituent as R 3 and R 4 .
Incidentally, when the compound has a structure component through the R 3 or R 4 polymer, it is preferable that the total number of carbon atoms of R 3 and R 4 except the portion constituting the polymer is 1 to 20.

上記化合物の酸処理後のもの、すなわち上記化合物が酸により脱保護された際に生成するカルボニル基を有する化合物は、365nmにおけるモル吸光係数が1.0×10cm/mol以上であることが好ましい。365nmにおけるモル吸光係数は高い方が好ましいが、1.0×1010cm/mol以下が現実的な値である。モル吸光係数を上記範囲とするには、化合物において、例えば、一つ以上のチオアルコキシ基、アリールチオ基、アルコキシフェニル基、チオアルコキシフェニル基、又は2つ以上のアルコキシ基もしくはアリールオキシ基を含む構成とすることが挙げられる。
本発明においてモル吸光係数は、溶媒としてクロロホルムを用い、UV−VIS吸光高度計により測定された365nmにおけるものである。
なお、本発明の一つの態様の化合物は、合成のしやすさ及び吸光特性の点から、化合物全体において、−Y−R及び−Y−R、又は、−Y−R−R−Y−以外のチオアルコキシ基、アリールチオ基、アルコキシフェニル基、チオアルコキシフェニル基、アルコキシ基及びアリールオキシ基からなる群から選ばれる基が4つ以下であることが好ましい。
The compound after acid treatment of the compound, that is, the compound having a carbonyl group that is generated when the compound is deprotected with an acid, has a molar extinction coefficient at 365 nm of 1.0 × 10 5 cm 2 / mol or more. Is preferred. A higher molar extinction coefficient at 365 nm is preferable, but a practical value is 1.0 × 10 10 cm 2 / mol or less. In order to make the molar extinction coefficient within the above range, the compound contains, for example, one or more thioalkoxy groups, arylthio groups, alkoxyphenyl groups, thioalkoxyphenyl groups, or two or more alkoxy groups or aryloxy groups. And so on.
In the present invention, the molar extinction coefficient is at 365 nm measured with a UV-VIS absorption altimeter using chloroform as a solvent.
In addition, the compound of one aspect of the present invention includes -YR 3 and -YR 4 , or -YR 3 -R 4 in the whole compound from the viewpoint of ease of synthesis and light absorption characteristics. It is preferable that the number of groups selected from the group consisting of thioalkoxy groups other than -Y-, arylthio groups, alkoxyphenyl groups, thioalkoxyphenyl groups, alkoxy groups and aryloxy groups is 4 or less.

上記式(1)で表される化合物としての、好ましい例として、例えば下記化合物が例示できる。本発明のいくつかの態様の化合物はこれに限定されない。   As a preferable example as a compound represented by the said Formula (1), the following compound can be illustrated, for example. The compounds of some aspects of the invention are not limited thereto.

Figure 2016133073
Figure 2016133073

Figure 2016133073
Figure 2016133073

<2>化合物の合成方法
本発明の一つの態様の化合物の合成方法について説明する。
本発明の一つの態様が下記式(3)に示される構造の場合、例えば下記の方法により合成可能である。まず、−X−R基を有するアルコキシベンゾイルクロリド又はチオアルコキシベンゾイルクロリドと、R基を有するハロゲン化ベンゼンとを用いて、グリニャール反応により反応させ、ベンゾフェノン誘導体を得る。次いで、該ベンゾフェノン誘導体と、オルトギ酸トリアルキル(R、R=アルキル基)等のオルトエステルとを、0〜還流温度で1〜120時間反応させることにより、下記式(3)に示される誘導体を得ることができる。
<2> Compound Synthesis Method A compound synthesis method according to one embodiment of the present invention will be described.
When one embodiment of the present invention has a structure represented by the following formula (3), for example, it can be synthesized by the following method. First, an alkoxybenzoyl chloride or thioalkoxybenzoyl chloride having a -X-R 2 group is reacted with a halogenated benzene having an R 1 group by a Grignard reaction to obtain a benzophenone derivative. Next, the benzophenone derivative and an ortho ester such as trialkyl orthoformate (R 3 , R 4 = alkyl group) are reacted at 0 to reflux temperature for 1 to 120 hours, thereby being represented by the following formula (3). Derivatives can be obtained.

Figure 2016133073
Figure 2016133073

本発明の一つの態様が下記式(4)で示される構造の場合、上記で得られた上記式(3)に示される誘導体とエチレングリコールとを、カンファースルホン酸等の酸存在下、0〜100℃で1〜120時間反応させることで得ることができる。   In the case where one embodiment of the present invention has a structure represented by the following formula (4), the derivative represented by the above formula (3) obtained above and ethylene glycol are added in the presence of an acid such as camphorsulfonic acid in the presence of 0 to 0. It can be obtained by reacting at 100 ° C. for 1 to 120 hours.

Figure 2016133073
Figure 2016133073

本発明の一つの態様が下記式(5)で示される構造の場合、上記で得られた上記式(3)に示される誘導体とメタンチオールとを三塩化ホウ素等のルイス酸存在下、−78℃〜0℃で1〜120時間反応させることで得ることができる。   When one embodiment of the present invention has a structure represented by the following formula (5), the derivative represented by the above formula (3) obtained above and methanethiol are -78 in the presence of a Lewis acid such as boron trichloride. It can obtain by making it react for 1 to 120 hours at deg.

Figure 2016133073
Figure 2016133073

本発明の一つの態様が下記式(6)で示される構造の場合、上記で得られた上記式(3)に示される誘導体と2−メルカプトエタノールとを、塩化ジルコニウム(IV)等のルイス酸存在下、0〜100℃で1〜120時間反応させることで得ることができる。   In the case where one embodiment of the present invention has a structure represented by the following formula (6), a derivative represented by the above formula (3) obtained above and 2-mercaptoethanol are converted to a Lewis acid such as zirconium chloride (IV). It can obtain by making it react at 0-100 degreeC for 1 to 120 hours in presence.

Figure 2016133073
Figure 2016133073

本発明の一つの態様が下記式(7)で示される構造の場合、上記で得られた上記式(3)に示される誘導体とメタンチオールとを、三塩化ホウ素等のルイス酸存在下、0〜100℃で1〜120時間反応させることで得ることができる。   In the case where one embodiment of the present invention has a structure represented by the following formula (7), the derivative represented by the above formula (3) obtained above and methanethiol are reduced to 0 in the presence of a Lewis acid such as boron trichloride. It can be obtained by reacting at ~ 100 ° C for 1 to 120 hours.

Figure 2016133073
Figure 2016133073

本発明の一つの態様が下記式(8)で示される構造の場合、上記で得られた上記式(3)に示される誘導体と1,2−エタンジチオールとを、三塩化ホウ素等のルイス酸存在下、0〜100℃で1〜120時間反応させることで得ることができる。   In the case where one embodiment of the present invention has a structure represented by the following formula (8), a derivative represented by the above formula (3) obtained above and 1,2-ethanedithiol are converted to a Lewis acid such as boron trichloride. It can obtain by making it react at 0-100 degreeC for 1 to 120 hours in presence.

Figure 2016133073
Figure 2016133073

本発明の一つの態様の化合物は、特定の構造を有することにより、アセタール化反応を効率的に進めることができる。Ar1とAr2とが直接又は2価の基及び上記4級炭素を介して環構造を有していてもよい。しかし、Ar1及びAr2とが直接又は2価の基及び上記4級炭素を介して環構造を有する場合、例えば、チオキサントン等の骨格を有する場合、アセタール化反応を効率的に進めることが難しい場合がある。そのため、Ar1とAr2とが直接又は2価の基及び上記4級炭素を介して環構造を有しない方が合成上、好ましい。The compound according to one embodiment of the present invention has a specific structure, so that the acetalization reaction can be efficiently advanced. Ar 1 and Ar 2 may have a ring structure directly or via a divalent group and the quaternary carbon. However, when Ar 1 and Ar 2 have a ring structure directly or via a divalent group and the quaternary carbon, for example, when having a skeleton such as thioxanthone, it is difficult to efficiently advance the acetalization reaction. There is a case. Therefore, it is preferable in the synthesis that Ar 1 and Ar 2 do not have a ring structure directly or via a divalent group and the quaternary carbon.

<3>化合物を含む組成物
本発明の一つの態様は、上記化合物と、光酸発生剤と、酸により反応する酸反応化合物と、を含有する組成物である。
本発明のいくつかの態様の化合物の一つの態様は、上記組成物において、活性エネルギー線等の照射により光酸発生剤が酸を発生し、該酸により脱保護し、光増感剤となり得る。
本発明においては、活性エネルギー線等の第1照射により光酸発生剤が酸を発生し、該酸により上記化合物が脱保護して光増感剤となり、かつ、該光増感剤が光を吸収する波長の第2照射を行うことにより、光増感剤の作用により第1照射を行った部分のみに再び光酸発生剤が酸を発生し得ることが好ましい。それにより、上記酸がさらに光増感剤を発生させると共に、酸により反応する酸反応化合物を反応させ得る。
<3> Composition Containing Compound One aspect of the present invention is a composition containing the above compound, a photoacid generator, and an acid reaction compound that reacts with an acid.
In one embodiment of the compound according to some embodiments of the present invention, in the above composition, the photoacid generator generates an acid by irradiation with active energy rays or the like, and can be deprotected by the acid to become a photosensitizer. .
In the present invention, the photoacid generator generates an acid by the first irradiation of active energy rays or the like, the compound is deprotected by the acid to become a photosensitizer, and the photosensitizer emits light. It is preferable that the photoacid generator can generate an acid again only in the portion where the first irradiation is performed by the action of the photosensitizer by performing the second irradiation of the wavelength to be absorbed. Thereby, while the said acid generates a photosensitizer further, the acid reaction compound which reacts with an acid can be made to react.

上記酸反応化合物としては、酸により脱保護する保護基を有する化合物、酸により重合する重合性基を有する化合物、及び、酸により架橋作用を有する架橋剤等が挙げられる。
光酸発生剤としては特に制限はなく、スルホニウム及びヨードニウム塩等のイオン型光酸発生剤;イミドスルホネート及びオキシムスルホネート等のノニオン型の光酸発生剤;等が挙げられる。具体的には、フェニルジベンゾチオニウム−ノナフルオロブタンスルホネート、ジフェニルヨードニウム−ノナフルオロブタンスルホネート、N−ノナフルオロブタンスルホニルオキシ−1,8−ナフタルイミド等が好ましく挙げられる。光酸発生剤は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
Examples of the acid reaction compound include a compound having a protecting group that is deprotected with an acid, a compound having a polymerizable group that is polymerized with an acid, and a crosslinking agent having a crosslinking action with an acid.
There is no restriction | limiting in particular as a photo-acid generator, Ion type photo-acid generators, such as a sulfonium and an iodonium salt; Nonionic type photo-acid generators, such as an imide sulfonate and an oxime sulfonate; Specifically, phenyl dibenzothionium-nonafluorobutane sulfonate, diphenyl iodonium-nonafluorobutane sulfonate, N-nonafluorobutanesulfonyloxy-1,8-naphthalimide and the like are preferable. A photo-acid generator can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

酸により脱保護する保護基を有する化合物とは、例えば、組成物をレジスト組成物として用いる場合は、酸によって保護基が脱保護して極性基を生じることにより現像液に対する溶解性が変化する化合物である。例えばアルカリ現像液等を用いる水系現像の場合、アルカリ現像液に対して不溶性であるが、露光により上記光酸発生剤から発生する酸によって露光部において保護基が脱保護することにより、アルカリ現像液に対して可溶となる化合物である。   A compound having a protecting group that is deprotected by an acid is, for example, a compound in which the solubility in a developer is changed when a protective group is deprotected by an acid to form a polar group when the composition is used as a resist composition. It is. For example, in the case of aqueous development using an alkaline developer or the like, it is insoluble in an alkaline developer, but the protective group is deprotected in the exposed area by an acid generated from the photoacid generator upon exposure, whereby an alkaline developer. It is a compound that becomes soluble in.

本発明においては、アルカリ現像液に限定されず、中性現像液あるいは有機溶剤現像であってもよい。そのため、有機溶剤現像液を用いる場合は、酸により脱保護する保護基を有する化合物は、露光により上記光酸発生剤から発生する酸によって露光部において脱保護基が脱保護し、有機溶剤現像液に対して溶解性が低下する化合物である。   In the present invention, the developer is not limited to an alkaline developer, and may be a neutral developer or an organic solvent development. Therefore, when an organic solvent developer is used, the compound having a protecting group that is deprotected by an acid is deprotected in the exposed area by the acid generated from the photoacid generator upon exposure, and the organic solvent developer Is a compound whose solubility is reduced.

上記極性基としては、ヒドロキシル基及びカルボキシル基、アミノ基及びスルホ基等が挙げられる。
酸で脱保護する保護基の具体例としては、エステル基、アセタール基、テトラヒドロピラニル基、シロキシ基及びベンジロキシ基等が挙げられる。該保護基を有する化合物として、これら保護基がペンダントしたスチレン骨格、メタクリレート又はアクリレート骨格を有する化合物等が好適に用いられる。
Examples of the polar group include a hydroxyl group, a carboxyl group, an amino group, and a sulfo group.
Specific examples of the protecting group to be deprotected with an acid include an ester group, an acetal group, a tetrahydropyranyl group, a siloxy group, and a benzyloxy group. As the compound having the protecting group, a compound having a styrene skeleton, a methacrylate or an acrylate skeleton pendant with these protecting groups is preferably used.

酸により重合する重合性基を有する化合物とは、例えば、組成物をレジスト組成物として用いる場合は、酸によって重合性基が重合することにより現像液に対する溶解性が変化する化合物である。例えば水系現像の場合、水系現像液に対して可溶であるが、露光により上記光酸発生剤から発生する酸によって露光部において該重合性基が重合して、水系現像液に対し溶解性が低下する化合物である。この場合においても、水系現像液に代えて有機溶剤現像液を用いてもよい。   For example, when the composition is used as a resist composition, the compound having a polymerizable group that is polymerized with an acid is a compound whose solubility in a developer is changed by polymerization of the polymerizable group with an acid. For example, in the case of aqueous development, it is soluble in an aqueous developer, but the polymerizable group is polymerized in the exposed area by the acid generated from the photoacid generator upon exposure, and is soluble in the aqueous developer. It is a compound that decreases. Also in this case, an organic solvent developer may be used instead of the aqueous developer.

酸により重合する重合性基としては、エポキシ基、ビニルオキシ基及びオキセタニル基等が挙げられる。該重合性基を有する化合物として、これらの重合性基を有するスチレン骨格、メタクリレート又はアクリレート骨格を有する化合物等が好適に用いられる。   Examples of the polymerizable group that is polymerized with an acid include an epoxy group, a vinyloxy group, and an oxetanyl group. As the compound having a polymerizable group, a compound having a styrene skeleton, a methacrylate or an acrylate skeleton having these polymerizable groups is preferably used.

酸により架橋作用を有する架橋剤とは、例えば、組成物をレジスト組成物として用いる場合は、酸によって架橋することにより現像液に対する溶解性を変化させる化合物であり、例えば水系現像の場合、水系現像液に対して可溶である化合物に対して作用し、架橋後に該化合物を水系現像液に対して溶解性を低下させるものである。具体的には、2,4,6-トリス[ビス(メトキシメチル)アミノ]-1,3,5-トリアジン等のメチル化メラミン及び1,3,4,6-テトラキス(メトキシメチル)グリコールウリル等のメチル化尿素等が挙げられる。このとき、架橋する相手の化合物としては、フェノール性水酸基やカルボキシル基を有する化合物等が挙げられる。   For example, when the composition is used as a resist composition, the crosslinking agent having a crosslinking action with an acid is a compound that changes the solubility in a developer by crosslinking with an acid. For example, in the case of aqueous development, aqueous development It acts on a compound that is soluble in a liquid and reduces the solubility of the compound in an aqueous developer after crosslinking. Specifically, methylated melamine such as 2,4,6-tris [bis (methoxymethyl) amino] -1,3,5-triazine, 1,3,4,6-tetrakis (methoxymethyl) glycoluril, etc. And methylated urea. At this time, examples of the cross-linking partner compound include compounds having a phenolic hydroxyl group or a carboxyl group.

本発明の一つの態様である組成物として、より具体的には下記が例示できる。
上記化合物と上記酸により脱保護する保護基を有する化合物と光酸発生剤とを含むレジスト組成物;上記化合物と上記酸により重合する重合性基を有する化合物と上記光酸発生剤とを含むレジスト組成物;上記化合物と、酸により架橋作用を有する架橋剤と、該架橋剤と反応して現像液に対する溶解性が変化する化合物と、光酸発生剤と、を含む組成物;等が挙げられる。
本発明の一つの態様の化合物は、ポジ型及びネガ型のレジスト組成物の増感剤として好ましく用いることができる。
Specific examples of the composition according to one embodiment of the present invention include the following.
A resist composition comprising a compound having a protecting group that is deprotected by the acid and a photoacid generator; a resist comprising a compound having a polymerizable group that is polymerized by the compound and the acid, and the photoacid generator A composition comprising the above compound, a crosslinking agent having a crosslinking action by an acid, a compound that reacts with the crosslinking agent to change solubility in a developer, and a photoacid generator; .
The compound of one embodiment of the present invention can be preferably used as a sensitizer for positive and negative resist compositions.

本発明の一つの態様の組成物における上記化合物の含有量は、光酸発生剤100質量部に対し、10〜500質量部が好ましく、100〜200質量部であることがより好ましい。
本発明の一つの態様の組成物中の光酸発生剤の含有量は、該光酸発生剤を除く組成物成分100質量部に対し1〜50質量部であることが好ましく、1〜30質量部であることがより好ましく、1〜15質量部であることがさらに好ましい。上記範囲内で光酸発生剤を組成物中に含有させることで、例えば、組成物を表示体等の絶縁膜等の永久膜として使用する場合でも光の透過率を高くすることができる。
なお、本発明においては、上記化合物と上記酸反応化合物とがポリマーの構成成分であってもよい。つまり、上記化合物が重合性基を有する場合、上記酸反応化合物とポリマーを構成する態様が挙げられる。また、光酸発生剤もポリマーの構成成分である態様も好ましい構成として挙げられる。該構成は、組成物中での上記化合物の分布を均一にする点から好ましい。
10-500 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of photoacid generators, and, as for content of the said compound in the composition of 1 aspect of this invention, it is more preferable that it is 100-200 mass parts.
The content of the photoacid generator in the composition of one embodiment of the present invention is preferably 1 to 50 parts by mass, and 1 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the composition component excluding the photoacid generator. More preferably, it is 1-15 mass parts. By containing the photoacid generator in the composition within the above range, for example, even when the composition is used as a permanent film such as an insulating film such as a display body, the light transmittance can be increased.
In the present invention, the compound and the acid reaction compound may be polymer constituents. That is, when the said compound has a polymeric group, the aspect which comprises the said acid reaction compound and a polymer is mentioned. An embodiment in which the photoacid generator is also a constituent component of the polymer is also mentioned as a preferable configuration. This configuration is preferable from the viewpoint of making the distribution of the compound in the composition uniform.

本発明の一つの態様の組成物には、上記成分以外に必要により任意成分としてさらに、通常のレジスト組成物で用いられる有機溶剤、クエンチャー、酸性化合物、溶解阻止剤、安定剤及び色素、更には他の増感剤等を組み合わせて含んでいてもよい。
本発明の一つの態様の組成物は、上記組成物の各成分を混合することにより得られ、混合方法は特に限定されない。
In the composition of one embodiment of the present invention, the organic solvent, quencher, acidic compound, dissolution inhibitor, stabilizer and dye used in a normal resist composition are further included as optional components in addition to the above components as necessary. May contain other sensitizers in combination.
The composition of one aspect of the present invention is obtained by mixing the components of the above composition, and the mixing method is not particularly limited.

<4>デバイスの製造方法
本発明の一つの態様は、上記組成物を基板上に塗布しレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、上記レジスト膜に第1活性エネルギー線をパターン状に照射する第1照射工程と、上記パターン状に照射されたレジスト膜に第2活性エネルギーを照射する第2照射工程と、上記レジスト膜を現像してフォトレジストパターンを得るパターン形成工程と、を含むデバイスの製造方法である。
<4> Device Manufacturing Method According to one aspect of the present invention, a resist film forming step in which the composition is applied onto a substrate to form a resist film, and the resist film is irradiated with a first active energy ray in a pattern. A device comprising: a first irradiation step; a second irradiation step of irradiating the pattern film-irradiated resist film with second active energy; and a pattern formation step of developing the resist film to obtain a photoresist pattern. It is a manufacturing method.

上述したように、本発明においては、活性エネルギー線等の第1照射により光酸発生剤が酸を発生し、該酸により上記化合物が脱保護して光増感剤となり、かつ、該光増感剤が光を吸収する波長の第2照射を行うことにより、光増感剤の作用により第1照射を行った部分のみに再び光酸発生剤が酸を発生し得ることが好ましい。それにより、上記酸がさらに光増感剤を発生させると共に、酸により反応する酸反応化合物を反応させ得る。
第1照射工程において用いられる第1活性エネルギー線としては、組成物中に含まれる光酸発生剤が活性化して酸を発生させ得る光であればよく、KrFエキシマレーザ光、ArFエキシマレーザ光、F2エキシマレーザ光、電子線、UV、可視光線、X線、イオン線、g線、h線、i線、EUV等を意味する。中でも、電子線、X線、EUV等が好ましい。
第2照射工程に用いられる第2活性エネルギーとしては、上記式(1)で表される化合物のR及びRが脱保護することで生成する光増感剤が吸収する波長を有するものであればよく、例えば、KrFエキシマレーザ光、ArFエキシマレーザ光、F2エキシマレーザ光、UV、可視光線、イオン線、g線、h線、i線等が挙げられる。
As described above, in the present invention, the photoacid generator generates an acid by the first irradiation of active energy rays or the like, the compound is deprotected by the acid to become a photosensitizer, and the photosensitizer is used. It is preferable that the photoacid generator can generate an acid again only in a portion where the first irradiation is performed by the action of the photosensitizer by performing the second irradiation at a wavelength at which the sensitizer absorbs light. Thereby, while the said acid generates a photosensitizer further, the acid reaction compound which reacts with an acid can be made to react.
The first active energy ray used in the first irradiation step may be any light that can activate the photoacid generator contained in the composition to generate an acid, such as KrF excimer laser light, ArF excimer laser light, F 2 excimer laser light, electron beam, UV, visible light, X-ray, ion beam, g-line, h-line, i-line, EUV, etc. Of these, electron beam, X-ray, EUV and the like are preferable.
The second active energy used in the second irradiation step has a wavelength that is absorbed by the photosensitizer produced by deprotection of R 3 and R 4 of the compound represented by the above formula (1). For example, KrF excimer laser light, ArF excimer laser light, F 2 excimer laser light, UV, visible light, ion beam, g-line, h-line, i-line, etc. may be used.

上記化合物を含む組成物を用いる以外は、通常のデバイスの製造方法に従えばよい。   Except using the composition containing the said compound, what is necessary is just to follow the manufacturing method of a normal device.

本発明の一つの形態は、上記組成物を用いて、塗布膜形成工程とフォトリソグラフィ工程とパターン形成工程とを含み、個片化チップを得る前のパターンを有する基板の製造方法であってもよい。   One embodiment of the present invention is a method for manufacturing a substrate having a pattern before obtaining a singulated chip, including a coating film forming step, a photolithography step, and a pattern forming step using the above composition. Good.

以下、本発明を実施例によって、さらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例によって何ら制限されるものではない。なお、以下の合成例において、化合物の酸処理後のモル吸光係数、すなわち化合物を脱保護して得られたベンゾフェノン化合物誘導体の365nmにおけるモル吸光係数は、UV−VIS吸光光度計((株)日立製作所製 U−3300)により溶媒としてクロロホルムを用いて求めた。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not restrict | limited at all by these Examples. In the following synthesis examples, the molar extinction coefficient after acid treatment of a compound, that is, the molar extinction coefficient at 365 nm of a benzophenone compound derivative obtained by deprotecting the compound was measured with a UV-VIS spectrophotometer (Hitachi Co., Ltd.). It was determined using chloroform as a solvent by U-3300).

<化合物1a及び化合物1bの合成>
<1−1>4−メトキシ−4’−メチルチオベンゾフェノンの合成
4−ブロモチオアニソール8.0gをテトラヒドロフランの32gに溶解させ、そこに1mol/LメチルマグネシウムブロミドのTHF溶液39mlを5℃以下で滴下した。滴下後、5℃以下で30分撹拌し、4−メチルチオフェニルマグネシウムブロミドのTHF溶液を得た。4−メトキシベンゾイルクロリド7.5gをTHF15gに溶解した溶液中に、4−メチルチオフェニルマグネシウムブロミドのTHF溶液を10℃以下で滴下し、その後25℃で1時間撹拌した。撹拌後、10質量%塩化アンモニウム水溶液50gを20℃以下で添加してさらに10分撹拌し、有機層を酢酸エチル80gで抽出した。これを水で洗浄後に酢酸エチル及びテトラヒドロフランを留去することで粗結晶を得た。粗結晶をエタノール120gを用いて再結晶させ、4−メトキシ−4’−メチルチオベンゾフェノンを7.0g得た。365nmのモル吸光係数は4.2×10cm/molであった。
<Synthesis of Compound 1a and Compound 1b>
<1-1> Synthesis of 4-methoxy-4′-methylthiobenzophenone 8.0 g of 4-bromothioanisole was dissolved in 32 g of tetrahydrofuran, and 39 ml of 1 mol / L methylmagnesium bromide in THF was added dropwise at 5 ° C. or less. did. After dropping, the mixture was stirred at 5 ° C. or lower for 30 minutes to obtain a THF solution of 4-methylthiophenylmagnesium bromide. To a solution of 7.5 g of 4-methoxybenzoyl chloride in 15 g of THF, a THF solution of 4-methylthiophenylmagnesium bromide was added dropwise at 10 ° C. or lower, and then stirred at 25 ° C. for 1 hour. After stirring, 50 g of a 10% by mass aqueous ammonium chloride solution was added at 20 ° C. or lower and the mixture was further stirred for 10 minutes, and the organic layer was extracted with 80 g of ethyl acetate. After washing with water, ethyl acetate and tetrahydrofuran were distilled off to obtain crude crystals. The crude crystals were recrystallized using 120 g of ethanol to obtain 7.0 g of 4-methoxy-4′-methylthiobenzophenone. The molar extinction coefficient at 365 nm was 4.2 × 10 5 cm 2 / mol.

<1−2>(4−メトキシ)フェニル−(4'−メチルチオ)フェニル−ジメトキシメタン(化合物1a)の合成
4−メトキシ−4'−メチルチオベンゾフェノン5.0gと硫酸47mgとオルトギ酸トリメチル13.5gとをメタノール12.5gに溶解し、これを還流温度で3時間攪拌した。その後室温まで冷却し、これに5質量%炭酸水素ナトリウム水溶液50gを追加した後、10分間さらに撹拌し、析出した結晶をろ過した。結晶を回収して酢酸エチル50gに再溶解後に水で洗浄した。その後、酢酸エチルを留去することで(4−メトキシ)フェニル−(4'−メチルチオ)フェニル−ジメトキシメタン(化合物1a)4.2gを得た。
<1-2> Synthesis of (4-methoxy) phenyl- (4′-methylthio) phenyl-dimethoxymethane (Compound 1a) 5.0 g of 4-methoxy-4′-methylthiobenzophenone, 47 mg of sulfuric acid, and 13.5 g of trimethyl orthoformate Were dissolved in 12.5 g of methanol, and this was stirred at reflux temperature for 3 hours. Thereafter, the mixture was cooled to room temperature, and 50 g of a 5% by mass aqueous sodium hydrogen carbonate solution was added thereto, followed by further stirring for 10 minutes, and the precipitated crystals were filtered. The crystals were collected and redissolved in 50 g of ethyl acetate and washed with water. Then, ethyl acetate was distilled off to obtain 4.2 g of (4-methoxy) phenyl- (4′-methylthio) phenyl-dimethoxymethane (Compound 1a).

<1−3>2−(4−メトキシ)フェニル−2−(4'−メチルチオ)フェニル−1,3−ジオキソラン(化合物1b)の合成
(4−メトキシフェニル)−(4'−メチルチオフェニル)−ジメトキシメタン4.0gと、カンファースルホン酸0.10gと、エチレングリコール2.5gとをTHF12gに溶解させ、25℃で72時間攪拌した。その後、THFを留去した後蒸留し、残留物をジクロロメタンの20gに溶解した。これに5質量%炭酸水素ナトリウム水溶液を添加した後攪拌し、分液後に水で洗浄した。その後、ジクロロメタンを留去し、残留物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル:ヘキサン:トリエチルアミン=10:90:0.01)によって精製することで、2−(4−メトキシ)フェニル−2−(4'−メチルチオ)フェニル−1,3−ジオキソラン(化合物1b)2.5gを得た。ハメット置換基定数は−0.28であった。
<1-3> Synthesis of 2- (4-methoxy) phenyl-2- (4′-methylthio) phenyl-1,3-dioxolane (Compound 1b) (4-methoxyphenyl)-(4′-methylthiophenyl)- 4.0 g of dimethoxymethane, 0.10 g of camphorsulfonic acid, and 2.5 g of ethylene glycol were dissolved in 12 g of THF and stirred at 25 ° C. for 72 hours. Thereafter, THF was distilled off and distilled, and the residue was dissolved in 20 g of dichloromethane. To this was added a 5% by mass aqueous sodium hydrogen carbonate solution, and the mixture was stirred and washed with water after liquid separation. Thereafter, dichloromethane was distilled off, and the residue was purified by silica gel column chromatography (ethyl acetate: hexane: triethylamine = 10: 90: 0.01) to give 2- (4-methoxy) phenyl-2- (4 2.5 g of '-methylthio) phenyl-1,3-dioxolane (compound 1b) was obtained. The Hammett substituent constant was -0.28.

Figure 2016133073
Figure 2016133073

<化合物2の合成>
(2−(2−メトキシフェニル)−2−(4'−メチルチオフェニル)−1,3−ジオキソラン(化合物2)の合成)
実施例1の<1−1>において4−メトキシベンゾイルクロリドの代わりに2−メトキシベンゾイルクロリドを使用することを除いて実施例1と同様にして、2−(2−メトキシフェニル)−2−(4'−メチルチオフェニル)−1,3−ジオキソランを得た。ハメット置換基定数は−0.37であった。また2−メトキシ−4’−メチルチオベンゾフェノンの365nmのモル吸光係数は1.0×10cm/mol以上であった。
<Synthesis of Compound 2>
(Synthesis of 2- (2-methoxyphenyl) -2- (4′-methylthiophenyl) -1,3-dioxolane (Compound 2))
In the same manner as in Example 1 except that 2-methoxybenzoyl chloride is used instead of 4-methoxybenzoyl chloride in <1-1> of Example 1, 2- (2-methoxyphenyl) -2- ( 4'-methylthiophenyl) -1,3-dioxolane was obtained. The Hammett substituent constant was -0.37. The molar extinction coefficient at 365 nm of 2-methoxy-4′-methylthiobenzophenone was 1.0 × 10 5 cm 2 / mol or more.

Figure 2016133073
Figure 2016133073

<化合物3の合成>
(4−(4−メトキシフェニル)−4'−メトキシベンゾフェノンの合成)
4−フェニルアニソール5.4gと塩化アルミニウム4.9gとをジクロロメタン15gに溶解させた。これに4−メトキシベンゾイルクロリド5.0gを5℃以下で30分かけて滴下した。その後5℃で2時間攪拌した後に水15gを25℃以下となるように添加し、さらに10分間撹拌した。有機層を分液回収後に水で洗浄し、ジクロロメタンを留去し、得られた残留物をエタノールの70gを用いた再結晶によって生成することで、4−(4−メトキシフェニル)−4'−メトキシベンゾフェノンを6.5g得た。365nmのモル吸光係数は2.5×10cm/molであった。
<Synthesis of Compound 3>
(Synthesis of 4- (4-methoxyphenyl) -4′-methoxybenzophenone)
5.4 g of 4-phenylanisole and 4.9 g of aluminum chloride were dissolved in 15 g of dichloromethane. 4-methoxybenzoyl chloride 5.0g was dripped at this at 5 degrees C or less over 30 minutes. Thereafter, after stirring at 5 ° C. for 2 hours, 15 g of water was added so as to be 25 ° C. or less, and further stirred for 10 minutes. The organic layer was washed with water after separation and collection, dichloromethane was distilled off, and the resulting residue was produced by recrystallization using 70 g of ethanol to give 4- (4-methoxyphenyl) -4′- 6.5 g of methoxybenzophenone was obtained. The molar extinction coefficient at 365 nm was 2.5 × 10 5 cm 2 / mol.

Figure 2016133073
Figure 2016133073

(2−[(4−メトキシフェニル)−フェニル]−2−(4'−メトキシフェニル)−1,3−ジオキソラン(化合物3)の合成
実施例1の<1−2>において4−メトキシ−4'−メチルチオベンゾフェノンの代わりに4−(4−メトキシフェニル)−4'−メトキシベンゾフェノンを使用することを除いて実施例1と同様にして、2−[(4−メトキシフェニル)−フェニル]−2−(4'−メトキシフェニル)−1,3−ジオキソランを得た。ハメット置換基定数は−0.56であった。
Synthesis of (2-[(4-methoxyphenyl) -phenyl] -2- (4′-methoxyphenyl) -1,3-dioxolane (Compound 3) 4-methoxy-4 in <1-2> of Example 1 2-[(4-Methoxyphenyl) -phenyl] -2 in the same manner as in Example 1 except that 4- (4-methoxyphenyl) -4'-methoxybenzophenone is used instead of '-methylthiobenzophenone. -(4'-methoxyphenyl) -1,3-dioxolane was obtained, and the Hammett substituent constant was -0.56.

Figure 2016133073
Figure 2016133073

<化合物4の合成>
(2−(2',4'−ジメトキシ)フェニル−2−(4−メチルチオ)フェニル−1,3−ジオキソラン(化合物4)の合成)
実施例1の<1−1>において4−メトキシベンゾイルクロリドの代わりに2,4−ジメトキシベンゾイルクロリドを使用することを除いて実施例1と同様にして、2−(2',4'−ジメトキシ)フェニル−2−(4−メチルチオ)フェニル−1,3−ジオキソランを得た。ハメット置換基定数は−0.65であった。また2,4−ジメトキシ−4’−メチルチオベンゾフェノンの365nmのモル吸光係数は1.1×10cm/molであった。
<Synthesis of Compound 4>
(Synthesis of 2- (2 ′, 4′-dimethoxy) phenyl-2- (4-methylthio) phenyl-1,3-dioxolane (Compound 4))
In the same manner as in Example 1 except that 2,4-dimethoxybenzoyl chloride is used in place of 4-methoxybenzoyl chloride in <1-1> of Example 1, 2- (2 ′, 4′-dimethoxy is used. ) Phenyl-2- (4-methylthio) phenyl-1,3-dioxolane was obtained. The Hammett substituent constant was -0.65. The molar extinction coefficient at 365 nm of 2,4-dimethoxy-4′-methylthiobenzophenone was 1.1 × 10 6 cm 2 / mol.

Figure 2016133073
Figure 2016133073

<化合物5の合成>
(2−(4−メトキシフェニル)−2−(4’−フェニルチオフェニル)−1,3−ジオキソラン(化合物5)の合成)
実施例3において4−フェニルアニソールの代わりにジフェニルスルフィドを使用することを除いて実施例1と同様にして、2−(4−メトキシフェニル)−2−(4’−フェニルチオフェニル)−1,3−ジオキソランを得た。ハメット置換基定数は−0.05以上であった。また4−メトキシ−4’−フェニルチオベンゾフェノンの365nmのモル吸光係数は6.5×10cm/molであった。
<Synthesis of Compound 5>
(Synthesis of 2- (4-methoxyphenyl) -2- (4′-phenylthiophenyl) -1,3-dioxolane (Compound 5))
In the same manner as in Example 1 except that diphenyl sulfide is used instead of 4-phenylanisole in Example 3, 2- (4-methoxyphenyl) -2- (4′-phenylthiophenyl) -1, 3-dioxolane was obtained. The Hammett substituent constant was -0.05 or more. The molar extinction coefficient at 365 nm of 4-methoxy-4′-phenylthiobenzophenone was 6.5 × 10 5 cm 2 / mol.

Figure 2016133073
Figure 2016133073

<化合物6(モノマー1)の合成>
(4−(2−ビニルオキシ)エチルチオブロモベンゼンの合成)
4−ブロモチオフェノール5.0gとクロロエチルビニルエーテル5.7gと炭酸カリウム7.3gとをアセトン20gに溶解して還流温度で3時間撹拌した。その後、室温まで冷却し、純水60gを添加して5分間撹拌した。これにトルエン90gを添加して抽出して水で分液洗浄した。その後トルエンを留去することで、4−(2−ビニルオキシ)エチルチオブロモベンゼン6.4gを得た。
<Synthesis of Compound 6 (Monomer 1)>
(Synthesis of 4- (2-vinyloxy) ethylthiobromobenzene)
4-Bromothiophenol 5.0 g, chloroethyl vinyl ether 5.7 g and potassium carbonate 7.3 g were dissolved in acetone 20 g and stirred at reflux temperature for 3 hours. Then, it cooled to room temperature, 60 g of pure waters were added, and it stirred for 5 minutes. To this, 90 g of toluene was added for extraction, followed by separation and washing with water. Thereafter, toluene was distilled off to obtain 6.4 g of 4- (2-vinyloxy) ethylthiobromobenzene.

(4−(2−ビニルオキシ)エチルチオ−2’,4’−ジメトキシベンゾフェノン)
実施例1の<1−1>において4−ブロモチオアニソールの代わりに4−(2−ビニルオキシ)エチルチオブロモベンゼンを使用することを除いて実施例1と同様にして、4−(2−ビニルオキシ)エチルチオ−2’,4’−ジメトキシベンゾフェノンを得た。
(4- (2-vinyloxy) ethylthio-2 ′, 4′-dimethoxybenzophenone)
In the same manner as in Example 1 except that 4- (2-vinyloxy) ethylthiobromobenzene was used instead of 4-bromothioanisole in <1-1> of Example 1, 4- (2-vinyloxy ) Ethylthio-2 ', 4'-dimethoxybenzophenone was obtained.

(4−(2−ヒドロキシ)エチルチオ−2’,4’−ジメトキシベンゾフェノンの合成)
4−(2−ビニルオキシ)エチルチオ−2’,4’−ジメトキシベンゾフェノン5.0gと、純水3.3g、ピリジニウム−p−トルエンスルホン酸0.44gとをアセトン30gに添加して還流温度にて3時間撹拌した。その後室温に冷却し、純水85gを添加して5分間撹拌後に酢酸エチルで抽出した。これを水で分液洗浄後に酢酸エチルを留去することで4−(2−ヒドロキシ)エチルチオ−2’,4’−ジメトキシベンゾフェノン4.6gを得た。
(Synthesis of 4- (2-hydroxy) ethylthio-2 ′, 4′-dimethoxybenzophenone)
4- (2-vinyloxy) ethylthio-2 ′, 4′-dimethoxybenzophenone (5.0 g), pure water (3.3 g) and pyridinium-p-toluenesulfonic acid (0.44 g) were added to acetone (30 g) at reflux temperature. Stir for 3 hours. After cooling to room temperature, 85 g of pure water was added and the mixture was stirred for 5 minutes and extracted with ethyl acetate. This was separated and washed with water, and then ethyl acetate was distilled off to obtain 4.6 g of 4- (2-hydroxy) ethylthio-2 ′, 4′-dimethoxybenzophenone.

(4−(2−メタクリルオキシ)エチルチオ−2’,4’−ジメトキシベンゾフェノンの合成)
4−(2−ヒドロキシ)エチルチオ−2’,4’−ジメトキシベンゾフェノン、メタクリル酸無水物をTHFに溶解し、これに20℃以下になるようにトリエチルアミンを30分で滴下する。滴下後、25℃で3時間撹拌した後に純水を加えてさらに10分撹拌する。これを酢酸エチルで抽出し、純水で分液洗浄する。その後酢酸エチルを留去することで目的の4−(2−メタクリルオキシ) エチルチオ−2’,4’−ジメトキシベンゾフェノンを得た。365nmのモル吸光係数は1.1×10cm/molであった。
(Synthesis of 4- (2-methacryloxy) ethylthio-2 ′, 4′-dimethoxybenzophenone)
4- (2-Hydroxy) ethylthio-2 ′, 4′-dimethoxybenzophenone and methacrylic anhydride are dissolved in THF, and triethylamine is added dropwise over 30 minutes so that the temperature is 20 ° C. or less. After dripping, after stirring at 25 ° C. for 3 hours, pure water is added and the mixture is further stirred for 10 minutes. This is extracted with ethyl acetate and separated and washed with pure water. Thereafter, the target 4- (2-methacryloxy) ethylthio-2 ′, 4′-dimethoxybenzophenone was obtained by distilling off ethyl acetate. The molar extinction coefficient at 365 nm was 1.1 × 10 6 cm 2 / mol.

(2−{4−[(2−メタクリルオキシ)エチルチオ]−フェニル}−2−(2’,4'−ジメトキシフェニル)−1,3−ジオキソラン(モノマー1)の合成
実施例1の<1−1>において4−メトキシ−2’,4’−ジメチルチオベンゾフェノンの代わりに4−(2−メタクリルオキシ)エチルチオ−2’,4’−ジメトキシベンゾフェノンを使用することを除いて実施例1と同様にして、化合物6として2−{4−[(2−メタクリルオキシ)エチルチオ]−フェニル}−2−(2’,4'−ジメトキシフェニル)−1,3−ジオキソラン(モノマー1)を得た。ハメット置換基定数は−0.65であった。
Synthesis of (2- {4-[(2-methacryloxy) ethylthio] -phenyl} -2- (2 ′, 4′-dimethoxyphenyl) -1,3-dioxolane (monomer 1) <1- 1> except that 4- (2-methacryloxy) ethylthio-2 ′, 4′-dimethoxybenzophenone is used instead of 4-methoxy-2 ′, 4′-dimethylthiobenzophenone. Thus, 2- {4-[(2-methacryloxy) ethylthio] -phenyl} -2- (2 ′, 4′-dimethoxyphenyl) -1,3-dioxolane (monomer 1) was obtained as Compound 6. Hammett The substituent constant was -0.65.

Figure 2016133073
Figure 2016133073

<樹脂Aの調製>
α−メタクリロイルオキシ−γ−ブチロラクトン5.0gと、2−メチルアダマンタン−2−メタクリレート6.0gと、3−ヒドロキシアダマンタン−1−メタクリレート4.3gと、ジメチル−2,2'−アゾビス(2−メチルプロピオネート)(製品名V601、和光純薬工業(株)製、(以下「V601」という))0.51gと、をテトラヒドロフラン26gに溶解し、減圧脱気を行った。これをTHF4gを還流させたフラスコ中に4時間かけて滴下する。滴下後2時間撹拌した後に25℃まで冷却した。この溶液をヘキサン160gおよびテトラヒドロフラン18gからなる混合溶媒中に滴下することで再沈殿させた。これを濾過してからヘキサン37gで2回分散洗浄し、濾過後に真空乾燥することで目的の共重合体(樹脂A)を白い粉末として8.5g得た。
<Preparation of Resin A>
α-methacryloyloxy-γ-butyrolactone 5.0 g, 2-methyladamantane-2-methacrylate 6.0 g, 3-hydroxyadamantane-1-methacrylate 4.3 g, dimethyl-2,2′-azobis (2- 0.51 g of methyl propionate (product name V601, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. (hereinafter referred to as “V601”)) was dissolved in 26 g of tetrahydrofuran and degassed under reduced pressure. This is dripped over 4 hours in the flask which refluxed THF4g. After dropping, the mixture was stirred for 2 hours and then cooled to 25 ° C. This solution was reprecipitated by dropping it into a mixed solvent consisting of 160 g of hexane and 18 g of tetrahydrofuran. This was filtered, dispersed and washed twice with 37 g of hexane, and vacuum dried after filtration to obtain 8.5 g of the desired copolymer (resin A) as a white powder.

Figure 2016133073
Figure 2016133073

<樹脂Bの調製>
上記モノマー1を0.80gと、α−メタクリロイルオキシ−γ−ブチロラクトン3.9gと、2−メチルアダマンタン−2−メタクリレート2.9gと、3−ヒドロキシアダマンタン−1−メタクリレート3.0gと、ブチルメルカプタン0.13gと、V601を0.58gと、をテトラヒドロフラン12.5gに溶解し、減圧脱気を行った。脱気後、窒素気流化でTHF4gを還流させたフラスコ中に4時間かけて滴下した。滴下後2時間撹拌した後に25℃まで冷却した。冷却後、ヘキサン107gおよびテトラヒドロフラン11gからなる混合溶媒中に滴下することで再沈殿させた。
これを濾過してからヘキサン37gで2回分散洗浄して濾過後に真空乾燥することで目的の共重合体(樹脂B)を白色粉末として6.2g得た。
<Preparation of resin B>
0.80 g of the monomer 1, 3.9 g of α-methacryloyloxy-γ-butyrolactone, 2.9 g of 2-methyladamantane-2-methacrylate, 3.0 g of 3-hydroxyadamantane-1-methacrylate, and butyl mercaptan 0.13 g and 0.58 g of V601 were dissolved in 12.5 g of tetrahydrofuran, and degassed under reduced pressure. After deaeration, the solution was added dropwise over 4 hours to a flask in which 4 g of THF was refluxed by flowing nitrogen. After dropping, the mixture was stirred for 2 hours and then cooled to 25 ° C. After cooling, it was reprecipitated by dropping it into a mixed solvent consisting of 107 g of hexane and 11 g of tetrahydrofuran.
This was filtered, dispersed and washed twice with 37 g of hexane, filtered, and vacuum-dried to obtain 6.2 g of the desired copolymer (resin B) as a white powder.

Figure 2016133073
Figure 2016133073

<樹脂Cの調製>
上記モノマー1を0.80gと、α−メタクリロイルオキシ−γ−ブチロラクトン3.9gと、2−メチルアダマンタン−2−メタクリレート2.9gと、3−ヒドロキシアダマンタン−1−メタクリレート3.0gと、5−フェニルジベンゾチオフェニウム1,1−ジフルオロ−2−(2−メタクリロイルオキシ)−エタンスルホネート0.49gと、ブチルメルカプタン0.13gとV601を0.56gとそれぞれ秤量してテトラヒドロフラン12.2gに溶解し、減圧脱気を行った。脱気後、窒素気流化でTHF4gを還流させたフラスコ中に4時間かけて滴下した。滴下後2時間撹拌した後に25℃まで冷却した。冷却後、ヘキサン107gおよびテトラヒドロフラン11gからなる混合溶媒中に滴下することで再沈殿させた。これを濾過してからヘキサン37gで2回分散洗浄して濾過後に真空乾燥することで目的の共重合体(樹脂C)を白色粉末として6.6g得た。
<Preparation of Resin C>
0.80 g of the monomer 1, 3.9 g of α-methacryloyloxy-γ-butyrolactone, 2.9 g of 2-methyladamantane-2-methacrylate, 3.0 g of 3-hydroxyadamantane-1-methacrylate, 0.49 g of phenyldibenzothiophenium 1,1-difluoro-2- (2-methacryloyloxy) -ethanesulfonate, 0.13 g of butyl mercaptan and 0.56 g of V601 were weighed and dissolved in 12.2 g of tetrahydrofuran. Then, vacuum degassing was performed. After deaeration, the solution was added dropwise over 4 hours to a flask in which 4 g of THF was refluxed by flowing nitrogen. After dropping, the mixture was stirred for 2 hours and then cooled to 25 ° C. After cooling, it was reprecipitated by dropping it into a mixed solvent consisting of 107 g of hexane and 11 g of tetrahydrofuran. This was filtered, dispersed and washed twice with 37 g of hexane, vacuum-dried after filtration to obtain 6.6 g of the desired copolymer (resin C) as a white powder.

Figure 2016133073
Figure 2016133073

<感度評価(「評価サンプル」)のためのサンプルの調製>
下記のようにして評価サンプル1〜17を調製した。シクロヘキサノン7000mgに、上記樹脂A500mg、樹脂B507mg及び樹脂C497mgから選択されるいずれかの樹脂と、光酸発生剤(PAG)としてジフェニルヨードニウム−ノナフルオロブタンスルホネート(DPI−Nf)又はフェニルジベンゾチオニウム−ノナフルオロブタンスルホネート(PBpS−Nf)0.043mmolと、光増感剤の前駆体として化合物1a、1b及び2〜5及び比較化合物として2,2−ジフェニル−1,3−ジオキソラン(化合物7)(ハメット置換基定数は0.00、365nmのモル吸光係数は6.3×10cm/mol)のいずれかをそれぞれ0.043mmolと、クエンチャーとしてトリオクチルアミンを0.0043mmolと、を添加してサンプルを調整したサンプルの詳細を表1に示す。
<Preparation of sample for sensitivity evaluation ("evaluation sample")>
Evaluation samples 1 to 17 were prepared as follows. 7000 mg of cyclohexanone, any resin selected from 500 mg of the above resin A, 507 mg of resin B and 497 mg of resin C, and diphenyliodonium-nonafluorobutanesulfonate (DPI-Nf) or phenyldibenzothionium-nona as a photoacid generator (PAG) 0.043 mmol of fluorobutane sulfonate (PBpS-Nf), compounds 1a, 1b and 2-5 as precursors of photosensitizers and 2,2-diphenyl-1,3-dioxolane (compound 7) as a comparative compound (hammet) (Substituent constant is 0.0043, molar extinction coefficient at 365 nm is 6.3 × 10 4 cm 2 / mol), and 0.043 mmol each is added as a quencher, and 0.0043 mmol is added as a quencher. Sample with adjusted sample Showing the details of the in Table 1.

Figure 2016133073
Figure 2016133073

Figure 2016133073
Figure 2016133073

<サンプル評価>
あらかじめヘキサメチルジシラザン(HMDS)処理を行ったSiウェハー上に各評価サンプル1〜16を塗布してスピンコートを行い110℃で加熱することで膜厚100nmのレジスト膜を得た。
次に、評価サンプルを30keVのEB描画装置によって線幅のハーフピッチが100nmの1:1のライン及びスペースパターンが形成されるように、露光量を変えて露光した。その後、365nmの輝線を持つUVライトを用いてウェハー全面に紫外線照射を行った。次いで、ホットプレート上で110℃で1分間加熱した。なお、実施例1〜13は、EB描画装置での露光後に、40〜100℃の加熱を行った後、紫外線照射を行うことが好ましい。
加熱後、現像液(製品名NMD−3、水酸化テトラメチルアンモニウム2.38質量%、 東京応化工業(株)製)を用いて1分間現像して現像を行い、純水でリンスすることでパターンを得た。これを顕微鏡で観察してレジストが完全に剥離されている露光量をEサイズ(最小露光量)とした。
EB露光は30keVのEBLシステムJSM−7000Fビームドローシステム(JEOL)を用いた。UV露光はUVライト(製品名FL−6BL、(株)日立製作所製)を用い、UV線量は365nm照度計(USHIO UIT−150UVD−S365、ウシオ電機(株)製)測定により算出した。パターン形状の確認は走査型プローブ顕微鏡SPM9600((株)島津製作所製)を用いた。最少露光量を感度として評価した結果を表2に示す。
<Sample evaluation>
Each evaluation sample 1-16 was apply | coated on the Si wafer which performed the hexamethyldisilazane (HMDS) process previously, spin-coated, and it heated at 110 degreeC, and obtained the resist film with a film thickness of 100 nm.
Next, the evaluation sample was exposed by changing the exposure amount so that a 1: 1 line and space pattern having a line width half pitch of 100 nm was formed by an EB drawing apparatus of 30 keV. Thereafter, the entire surface of the wafer was irradiated with ultraviolet rays using a UV light having an emission line of 365 nm. Subsequently, it heated on the hotplate at 110 degreeC for 1 minute. In Examples 1 to 13, it is preferable to perform ultraviolet irradiation after heating at 40 to 100 ° C. after exposure with the EB drawing apparatus.
After heating, developing is performed for 1 minute using a developer (product name NMD-3, tetramethylammonium hydroxide 2.38 mass%, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.), and rinsed with pure water. Got a pattern. This was observed with a microscope, and the exposure amount at which the resist was completely peeled was defined as E size (minimum exposure amount).
For EB exposure, an EBL system JSM-7000F beam draw system (JEOL) of 30 keV was used. For UV exposure, a UV light (product name FL-6BL, manufactured by Hitachi, Ltd.) was used, and the UV dose was calculated by measuring a 365 nm illuminometer (USHIO UIT-150UVD-S365, manufactured by USHIO INC.). The pattern shape was confirmed using a scanning probe microscope SPM9600 (manufactured by Shimadzu Corporation). Table 2 shows the results of evaluating the minimum exposure amount as sensitivity.

Figure 2016133073
Figure 2016133073

表2に示す通り、本発明のいくつかの態様の化合物を光増感剤前駆体として混合したレジスト組成物を用いた実施例1〜10及び14は、EB照射後のUV照射によりEBの最少露光量が小さくなった。これにより、実施例1〜10及び14のレジスト組成物においては、酸発生が向上し、感度が向上したことがわかる。
UV照射の効果は、化合物の電子供与性とモル吸光係数が大きくなると高感度化する傾向が見られた。
実施例11及び12に示すように、光増感剤前駆体をポリマー中に結合した場合は、UV照射による酸発生の効率が実施例1〜10及び14より高い。これは生成する光増感剤がレジスト中で均一に分散されるために、光増感剤前駆体をレジスト中に混合した場合よりも光増感剤と光酸発生剤の反応確率が上がったためであると考えられる。実施例13に示すように光増感剤前駆体及びPAGをポリマー中に結合した場合は、UV照射による酸発生の効率が実施例11及び12よりも高かった。
比較例3で添加した化合物8は、ハメット置換基定数が−0.05以上で365nmのモル吸光係数が6.3×10cm/molと非常に低いためUVでの増感効率が悪く200mJ/cmのUV照射では酸の発生量が向上せず高感度化しなかった。
以上のことから、化合物において、電子供与性基を付加し、365nmのモル吸光係数を増大することで高感度な光増感剤前駆体とすることが出来ると考えられる。
As shown in Table 2, Examples 1 to 10 and 14 using resist compositions prepared by mixing the compounds of some embodiments of the present invention as photosensitizer precursors showed the lowest EB by UV irradiation after EB irradiation. The exposure amount became small. Thereby, in the resist composition of Examples 1-10 and 14, it turns out that acid generation | occurrence | production improved and the sensitivity improved.
The effect of UV irradiation tended to increase in sensitivity as the electron donating property and molar extinction coefficient of the compound increased.
As shown in Examples 11 and 12, when the photosensitizer precursor is bound in the polymer, the efficiency of acid generation by UV irradiation is higher than in Examples 1-10 and 14. This is because the photosensitizer generated is uniformly dispersed in the resist, and therefore the reaction probability between the photosensitizer and the photoacid generator is higher than when the photosensitizer precursor is mixed in the resist. It is thought that. As shown in Example 13, when the photosensitizer precursor and PAG were combined in the polymer, the efficiency of acid generation by UV irradiation was higher than in Examples 11 and 12.
The compound 8 added in Comparative Example 3 has a low Hamsent's sensitization efficiency because the Hammett substituent constant is -0.05 or more and the molar extinction coefficient at 365 nm is as very low as 6.3 × 10 4 cm 2 / mol. The UV irradiation at 200 mJ / cm 2 did not improve the acid generation amount and did not increase the sensitivity.
From the above, it is considered that a highly sensitive photosensitizer precursor can be obtained by adding an electron-donating group to the compound to increase the molar absorption coefficient at 365 nm.

本発明により、酸発生効率を向上させ、高感度、高解像度及び高いLWR特性であるフォトレジストとするための光増感剤の前駆体として好ましく用いられる化合物を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a compound that is preferably used as a precursor of a photosensitizer for improving the acid generation efficiency and obtaining a photoresist having high sensitivity, high resolution, and high LWR characteristics.

Claims (11)

ハメット置換基定数σが−0.05以下である、下記一般式(1)で表される化合物。
Figure 2016133073
(前記式(1)中、Ar及びArは、独立して各々に、置換基を有していてもよいフェニレン基であり、
は、置換基を有していてもよいチオアルコキシ基、アリールチオ基、アルコキシフェニル基及びチオアルコキシフェニル基からなる群より選択されるいずれかであり、
Xは、硫黄原子、酸素原子及び直接結合からなる群より選択されるいずれかであり、
2は、置換基を有していてもよいアルキル基及びフェニル基のいずれかであり、
Yは、独立して各々に、酸素原子及び硫黄原子のいずれかであり、
及びRは、独立して各々に、置換基を有してもよい、直鎖状、分岐鎖状又は環状のアルキル基、アルケニル基及びアルキニル基からなる群より選択されるいずれかであり、
前記R及びRは、互いに結合して式中の2つのYと環構造を形成していてもよい。)
A compound represented by the following general formula (1) having a Hammett substituent constant σ of −0.05 or less.
Figure 2016133073
(In the formula (1), Ar 1 and Ar 2 are each independently a phenylene group which may have a substituent,
R 1 is any one selected from the group consisting of an optionally substituted thioalkoxy group, arylthio group, alkoxyphenyl group and thioalkoxyphenyl group;
X is any selected from the group consisting of a sulfur atom, an oxygen atom and a direct bond;
R 2 is either an alkyl group which may have a substituent or a phenyl group,
Y is each independently one of an oxygen atom and a sulfur atom,
R 3 and R 4 are each independently selected from the group consisting of a linear, branched or cyclic alkyl group, alkenyl group, and alkynyl group, each of which may have a substituent. Yes,
R 3 and R 4 may be bonded to each other to form a ring structure with two Ys in the formula. )
前記化合物を酸で処理した後の365nmにおけるモル吸光係数が1.0×10cm/mol以上である請求項1に記載の化合物。The compound according to claim 1, wherein a molar extinction coefficient at 365 nm after the compound is treated with an acid is 1.0 × 10 5 cm 2 / mol or more. 前記Ar及び/又は前記Arは、置換基として電子供与性基を有する請求項1又は2に記載の化合物。The compound according to claim 1 or 2, wherein Ar 1 and / or Ar 2 has an electron-donating group as a substituent. 前記電子供与性基は、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基及びチオアルコキシ基からなる群より選択される請求項3に記載の化合物。   The compound according to claim 3, wherein the electron donating group is selected from the group consisting of an alkyl group, an alkenyl group, an alkoxy group, and a thioalkoxy group. 前記R及び/又は前記R2は、前記置換基として少なくとも1つの重合性基を有する請求項1〜4のいずれか一項に記載の化合物。The compound according to any one of claims 1 to 4, wherein R 1 and / or R 2 has at least one polymerizable group as the substituent. 前記Ar及び/又は前記Arは置換基として、アルコキシ基及びチオアルコキシ基からなる群より選択される少なくとも1つを有し、前記置換基は前記Ar及び/又は前記Arのオルト位及び/又はパラ位に結合している請求項1〜5のいずれか一項に記載の化合物。The Ar 1 and / or Ar 2 has at least one selected from the group consisting of an alkoxy group and a thioalkoxy group as a substituent, and the substituent is the ortho position of the Ar 1 and / or Ar 2 And / or a compound according to any one of claims 1 to 5 bonded to the para position. 前記Rが、前記Arのオルト位又はパラ位に結合している請求項1〜6のいずれか一項に記載の化合物。The compound according to any one of claims 1 to 6, wherein R 1 is bonded to the ortho-position or para-position of Ar 1 . 前記Xが硫黄原子又は酸素原子のとき、前記Xは前記Arのオルト位又はパラ位に結合している請求項1〜7のいずれか一項に記載の化合物。The compound according to any one of claims 1 to 7, wherein when X is a sulfur atom or an oxygen atom, X is bonded to the ortho-position or para-position of Ar 2 . 前記化合物のハメット置換基定数δが−3.00以上である請求項1〜8のいずれか一項に記載の化合物。   The Hammett substituent constant (delta) of the said compound is -3.00 or more, The compound as described in any one of Claims 1-8. 請求項1〜9のいずれか一項に記載の化合物と、光酸発生剤と、酸により反応する酸反応化合物と、を含有する組成物。   The composition containing the compound as described in any one of Claims 1-9, a photo-acid generator, and the acid reaction compound which reacts with an acid. 請求項10に記載の組成物を基板上に塗布しレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
前記レジスト膜に第1活性エネルギー線をパターン状に照射する第1照射工程と、
前記パターン状に照射されたレジスト膜に第2活性エネルギーを照射する第2照射工程と、
前記レジスト膜を現像してフォトレジストパターンを得るパターン形成工程と、を含むデバイスの製造方法。
A resist film forming step of applying the composition according to claim 10 on a substrate to form a resist film;
A first irradiation step of irradiating the resist film with a first active energy ray in a pattern;
A second irradiation step of irradiating the resist film irradiated in the pattern with second active energy;
A pattern forming step of developing the resist film to obtain a photoresist pattern.
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