JPWO2020158537A1 - 化合物、酸発生剤、組成物、硬化物、硬化物の製造方法及びパターン塗膜の製造方法 - Google Patents

化合物、酸発生剤、組成物、硬化物、硬化物の製造方法及びパターン塗膜の製造方法 Download PDF

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Abstract

本開示は、酸発生感度と色変化の少ない組成物が得られる効果とのバランスに優れた化合物を提供することを主な課題とする。
本開示は、下記一般式(A)で表される化合物を提供することにより、上記課題を解決する。
Figure 2020158537

(式中のR、R11、R12、R13、R14、R15、R16及びR17、並びにnについては、明細書を参照。)Rが、炭素原子数1〜20の無置換若しくは置換基を有している脂肪族炭化水素基、又は炭素原子数6〜20の無置換若しくは置換基を有している芳香族炭化水素含有基であることが好ましい。

Description

本開示は、酸発生剤として好適に使用される化合物に関するものである。
酸発生剤は、光等のエネルギー線照射や加熱処理等により酸を発生する物質である。
特許文献1及び特許文献2には、酸発生剤として、スルホン酸誘導体化合物からなる光酸発生剤又は熱酸発生剤が開示されている。また、特許文献1及び特許文献2には、酸発生剤から発生する酸により重合又は架橋等の化学結合の形成により現像液に対する溶解性が減少するネガ型レジスト、酸の作用でエステル基或いはアセタール基の化学結合の切断等により現像液に対する溶解性が増加するポジ型レジスト等と共に酸発生剤を用いることが記載されている。また、具体的な用途として、半導体、オーバーコート剤、塗料、接着剤、インク用途等が記載されている。
特開2016−169173号公報 EP3412745(A1)
しかしながら、これらの酸発生剤とネガ型レジスト、ポジ型レジスト等の樹脂とを組み合わせて樹脂組成物として用いた場合、樹脂組成物に色変化が生じる場合があるといった課題があった。
本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであり、酸発生感度と色変化の少ない組成物が得られる効果とのバランスに優れた化合物を提供することを主な課題とする。
本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、ナフタレン環及びオキシムエステル構造を含むスルホン酸誘導体構造を有する化合物が、酸発生剤として機能し、かつ、組成物及びその硬化物の色変化抑制効果に優れることを見出した。
本発明者等は、これらの知見に基づいて、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本開示は、下記一般式(A)で表される化合物(以下、化合物Aと称する場合がある。)を提供する。
Figure 2020158537
(式中、Rは、炭素原子数1〜20の無置換若しくは置換基を有している脂肪族炭化水素基、炭素原子数6〜20の無置換若しくは置換基を有している芳香族炭化水素含有基又は炭素原子数2〜20の無置換若しくは置換基を有している複素環含有基を表すか、或いは、該脂肪族炭化水素基、該芳香族炭化水素含有基又は該複素環含有基中のメチレン基の1つ又は2つ以上が下記群Iから選ばれる二価の基で置き換えられた基を表し、
は、水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、炭素原子数1〜20の無置換若しくは置換基を有している脂肪族炭化水素基、炭素原子数6〜20の無置換若しくは置換基を有している芳香族炭化水素含有基又は炭素原子数2〜20の無置換若しくは置換基を有している複素環含有基を表すか、或いは、該脂肪族炭化水素基、該芳香族炭化水素含有基又は該複素環含有基中のメチレン基の1つ又は2つ以上が下記群Iから選ばれる二価の基で置き換えられた基を表し、
11、R12、R13、R14、R15、R16及びR17は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、水酸基、カルボキシル基、R20、−OR20、−COR20、−OCOR20、−COOR20、−SR20、−SOR20、−SO20、−NR2122、−NR21COR22又は−CONR2122を表し、
20、R21及びR22は、それぞれ独立に、炭素原子数1〜20の無置換若しくは置換基を有している脂肪族炭化水素基、炭素原子数6〜20の無置換若しくは置換基を有している芳香族炭化水素含有基、炭素原子数2〜20の無置換若しくは置換基を有している複素環含有基、又は該脂肪族炭化水素基、該芳香族炭化水素含有基若しくは該複素環含有基中のメチレン基の1つ若しくは2つ以上が下記群Iから選ばれる二価の基で置き換えられた基を表し、
11とR12、R12とR13、R13とR14、R14とR15、R15とR16及びR16とR17並びにR21とR22は、結合して環を形成する場合もあり、
前記脂肪族炭化水素基、前記芳香族炭化水素含有基及び前記複素環含有基中の水素原子の1つ又は2つ以上を置換する置換基が、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、水酸基、チオール基、−COOH、−SOH、イソシアネート基又は炭素原子数1〜4のアルキル基であり、
nは0又は1を表す。)
群I:−O−、−COO−、−OCO−、−CO−、−CS−、−S−、−SO−、−SO−、−NR30−、−NR30−CO−、−CO−NR30−、−NR30−COO−、−OCO−NR30−又は−SiR3031−。
30及びR31は、それぞれ独立に、水素原子又は無置換の炭素原子数1〜20の脂肪族炭化水素基を表す。
本開示によれば、上記構造を有することにより、上記化合物Aは、酸発生感度と色変化の少ない組成物が得られる効果とのバランスに優れたものとなる。
本開示においては、nが1であることが好ましい。nが1であることで上記化合物Aは、透明性に優れたものとなるからである。また、その結果、酸発生感度と色変化の少ない組成物が得られる効果とのバランスにより優れた化合物となるからである。
本開示においては、Rが、炭素原子数1〜20の無置換若しくは置換基を有している脂肪族炭化水素基、又は炭素原子数6〜20の無置換若しくは置換基を有している芳香族炭化水素含有基であることが好ましく、Rが、炭素原子数1〜10のアルキル基中の水素原子の1つ又は2つ以上がハロゲン原子で置換された基、炭素原子数6〜15のアリール基、又は該アリール基の環中の水素原子が無置換若しくは置換基を有している脂肪族炭化水素基で置換された基であることが好ましい。Rが上述の構造を有することで、上記化合物Aは、酸発生感度と色変化の少ない組成物が得られる効果とのバランスにより優れた化合物となるからである。
本開示においては、R11、R12、R13、R14、R15、R16及びR17が、それぞれ独立に、水素原子、−OR20、−COR20、−OCOR20、−COOR20、−SR20、−SOR20、−SO20、−NR2122、−NR21COR22又は−CONR2122であることが好ましい。R11〜R17が上述の構造を有することで、上記化合物Aは、酸発生感度と色変化の少ない組成物が得られる効果とのバランスにより優れた化合物となるからである。
本開示は、上述の一般式(A)で表される化合物を含む酸発生剤を提供する。
本開示によれば、上記酸発生剤が、上記一般式(A)で表される化合物を含むことにより、上記酸発生剤は、色変化の少ない組成物等を容易に得られるものとなる。
本開示は、一般式(A)で表される化合物と、樹脂成分とを含む組成物を提供する。
本開示によれば、上記一般式(A)で表される化合物を含むことで、上記組成物は、色変化の少ないものとなる。
本開示においては、上記樹脂成分が、酸反応性成分であることが好ましい。樹脂成分が酸反応性成分であることで、上記組成物は、化合物Aが有する酸発生感度と色変化の少ない組成物が得られるとの効果をより効果的に得られるからである。また、上記酸反応性成分が、酸硬化性成分又は酸分解性成分であることが好ましい。酸反応性成分が酸硬化性成分である場合には、色変化の少ない硬化物が得られるからである。また、酸反応性成分が酸分解性成分である場合、現像液に対する溶解性変化を生じさせない非現像箇所において色変化の少ない組成物が得られる。また、酸分解性成分について色変化の原因と推測される酸化劣化を抑制し、酸分解性成分の現像液に対する溶解性変化を容易とすることができるからである。
本開示は、上述の組成物の硬化物であり、上記酸反応性成分が上記酸硬化性成分である硬化物を提供する。
本開示によれば、上述の組成物を用いることで、色変化の少ないものとなる。
本開示は、上述の組成物を硬化する硬化工程を有し、上記酸反応性成分が上記酸硬化性成分である、硬化物の製造方法を提供する。
本開示によれば、上述の組成物を用いることで、色変化の少ない硬化物が容易に得られる。
本開示は、上述の組成物を用いて塗膜を形成し、形成された塗膜に含まれる化合物から酸を発生させる工程と、前記化合物から酸を発生させる工程後に前記塗膜の一部を現像し、パターン塗膜を形成する工程とを有し、上記酸反応性成分が上記酸分解性成分である、ことを特徴とするパターン塗膜の製造方法を提供する。
本開示によれば、上述の組成物を用いることで、寸法精度等に優れたパターン塗膜が得られるからである。
本開示は、酸発生感度と色変化の少ない組成物が得られる効果とのバランスに優れた化合物を提供できるという効果を奏する。
本開示は、化合物、酸発生剤、組成物及びその硬化物並びにその硬化物の製造方法並びにパターン塗膜の製造方法に関するものである。
以下、本開示の化合物、酸発生剤、組成物、硬化物、硬化物の製造方法及びパターン塗膜の製造方法について詳細に説明する。
A.化合物
まず、本開示の化合物について説明する。
本開示の化合物は、下記一般式(A)で表されることを特徴とするものである。
Figure 2020158537
(式中、Rは、炭素原子数1〜20の無置換若しくは置換基を有している脂肪族炭化水素基、炭素原子数6〜20の無置換若しくは置換基を有している芳香族炭化水素含有基又は炭素原子数2〜20の無置換若しくは置換基を有している複素環含有基を表すか、或いは、該脂肪族炭化水素基、該芳香族炭化水素含有基又は該複素環含有基中のメチレン基の1つ又は2つ以上が下記群Iから選ばれる二価の基で置き換えられた基を表し、
は、水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、炭素原子数1〜20の無置換若しくは置換基を有している脂肪族炭化水素基、炭素原子数6〜20の無置換若しくは置換基を有している芳香族炭化水素含有基又は炭素原子数2〜20の無置換若しくは置換基を有している複素環含有基を表すか、或いは、該脂肪族炭化水素基、該芳香族炭化水素含有基又は該複素環含有基中のメチレン基の1つ又は2つ以上が下記群Iから選ばれる二価の基で置き換えられた基を表し、
11、R12、R13、R14、R15、R16及びR17は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、水酸基、カルボキシル基、R20、−OR20、−COR20、−OCOR20、−COOR20、−SR20、−SOR20、−SO20、−NR2122、−NR21COR22又は−CONR2122を表し、
20、R21及びR22は、それぞれ独立に、炭素原子数1〜20の無置換若しくは置換基を有している脂肪族炭化水素基、炭素原子数6〜20の無置換若しくは置換基を有している芳香族炭化水素含有基、炭素原子数2〜20の無置換若しくは置換基を有している複素環含有基、又は該脂肪族炭化水素基、該芳香族炭化水素含有基若しくは該複素環含有基中のメチレン基の1つ若しくは2つ以上が下記群Iから選ばれる二価の基で置き換えられた基を表し、
11とR12、R12とR13、R13とR14、R14とR15、R15とR16及びR16とR17並びにR21とR22は、結合して環を形成する場合もあり、
前記脂肪族炭化水素基、前記芳香族炭化水素含有基及び前記複素環含有基中の水素原子の1つ又は2つ以上を置換する置換基が、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、水酸基、チオール基、−COOH、−SOH、イソシアネート基又は炭素原子数1〜4のアルキル基であり、
nは0又は1を表す。)
群I:−O−、−COO−、−OCO−、−CO−、−CS−、−S−、−SO−、−SO−、−NR30−、−NR30−CO−、−CO−NR30−、−NR30−COO−、−OCO−NR30−又は−SiR3031−。
30及びR31は、それぞれ独立に、水素原子又は無置換の炭素原子数1〜20の脂肪族炭化水素基を表す。
本開示によれば、上記構造を有することにより、上記一般式(A)で表される化合物、すなわち、化合物Aは、酸発生感度と色変化の少ない組成物が得られる効果とのバランスに優れたものとなる。
ここで、上記構造を有することにより、上記化合物Aが、酸発生感度と色変化の少ない組成物が得られる効果とのバランスに優れた化合物を提供できる理由については、明確ではないが、以下のように推察される。
すなわち、上記化合物Aは、スルホン酸誘導体構造を有するため、酸の発生効率に優れたものとなる。
また、上記化合物Aは、酸発生後の構造が、樹脂の劣化を引き起こすラジカルを補足する構造となるため、樹脂の酸化劣化を引き起こしにくい。
このようなことから、上記化合物Aは、酸発生感度と色変化の少ない組成物が得られる効果とのバランスに優れたものとなるのである。
以下、本発明の化合物Aについて詳細に説明する。
上記化合物Aは、上記一般式(A)で表されるものである。
上記R、R、R20、R21及びR22並びに上記群I中のR30、R31(以下、R等と称する場合がある。)で表される脂肪族炭化水素基(以下、まとめて「R等で表される脂肪族炭化水素基」と称する場合がある。)は炭素原子数が1〜20のものである。この脂肪族炭化水素基は、無置換であるか、置換基を有している。この脂肪族炭化水素基は、芳香族炭化水素環及び複素環を含まない炭化水素基であればよく、例えば、炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数2〜20のアルケニル基、炭素原子数3〜20のシクロアルキル基、炭素原子数4〜20のシクロアルキルアルキル基及びこれらの基の水素原子の1つ又は2つ以上が後述する置換基により置換された基等が挙げられる。
上記R等で表される炭素原子数1〜20のアルキル基は直鎖状であってもよく、分岐状であってもよい。直鎖のアルキル基としては、メチル、エチル、プロピル、ブチル、iso−アミル、tert−アミル、ヘキシル、ヘプチル及びオクチルが挙げられる。分岐のアルキル基としては、iso−プロピル、sec−ブチル、tert−ブチル、iso−ブチル、iso−ペンチル、tert−ペンチル、2−ヘキシル、3−ヘキシル、2−ヘプチル、3−ヘプチル、iso−ヘプチル、tert−ヘプチル、iso−オクチル、tert−オクチル、2−エチルヘキシル、ノニル、イソノニル、デシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、へブロタデシル、オクタデシル等が挙げられる。
上記R等で表される炭素原子数2〜20のアルケニル基は鎖状でることが好ましい。鎖状アルケニル基は、末端に不飽和結合を有する末端アルケニル基であってもよく、内部に不飽和結合を有する内部アルケニル基であってもよい。炭素数が2〜20である末端アルケニル基としては、例えば、ビニル、アリル、2−メチル−2−プロペニル、3−ブテニル、4−ペンテニル及び5−ヘキセニル等が挙げられる。炭素数が2〜20である内部アルケニル基としては、例えば、2−ブテニル、3−ペンテニル、2−ヘキセニル、3−ヘキセニル、2−ヘプテニル、3−ヘプテニル、4−ヘプテニル、3−オクテニル、3−ノネニル、4−デセニル、3−ウンデセニル、4−ドデセニル及び4,8,12−テトラデカトリエニルアリル等が挙げられる。
上記R等で表される炭素原子数3〜20のシクロアルキル基とは、3〜20の炭素原子を有する、飽和単環式アルキル基又は飽和多環式アルキル基及びこれらの基の環中の水素原子の1つ又は2つ以上が、アルキル基で置換された基が挙げられる。上記炭素原子数3〜20の飽和単環式アルキル基としては、例えば、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニル及びシクロデシル等が挙げられる。上記炭素原子数3〜20の飽和多環式アルキル基としては、アダマンチル、デカハイドロナフチル、オクタヒドロペンタレン及びビシクロ[1.1.1]ペンタニル等が挙げられる。飽和単環式又は飽和多環式アルキル基の環中の水素原子を置換するアルキル基としては、上記のR等で表される炭素原子数1〜20のアルキル基として例示したものと同様の基が挙げられる。飽和多環式アルキル基の環中の水素原子の1つ又は2つ以上が、アルキル基で置換された基としては、例えば、ボルニル基等が挙げられる。
上記R等で表される炭素原子数4〜20のシクロアルキルアルキル基とは、アルキル基の水素原子が、シクロアルキル基で置換された炭素原子数4〜20の基を意味する。該シクロアルキルアルキル基中のシクロアルキル基は単環であってもよく、多環であってもよい。シクロアルキル基が単環である炭素原子数4〜20のシクロアルキルアルキル基としては、例えば、シクロプロピルメチル、2−シクロブチルエチル、3−シクロペンチルプロピル、4−シクロヘキシルブチル、シクロヘプチルメチル、シクロオクチルメチル、2−シクロノニルエチル及び2−シクロデシルエチル等が挙げられる。シクロアルキル基が多環である炭素原子数4〜20のシクロアルキルアルキル基としては、3−3−アダマンチルプロピル及びデカハイドロナフチルプロピル等が挙げられる。
本発明において、基の炭素原子数は、基中の水素原子が置換基で置換されている場合、その置換後の基の炭素原子数を規定する。例えば、上記炭素原子数1〜20のアルキル基の水素原子が置換されている場合、炭素原子数1〜20とは、水素原子が置換された後の炭素原子数を指し、水素原子が置換される前の炭素原子数を指すのではない。
また、本発明において所定の炭素原子数の基中のメチレン基が二価の基で置き換えられた基に係る炭素原子数の規定は、その置換前の基の炭素原子数の規定と同じものとする。例えば、本明細書中、炭素原子数1〜20のアルキル基中のメチレン基が二価の基で置き換えられた基の炭素原子数は、1〜20とする。
上記R、R、R20、R21及びR22で表される芳香族炭化水素含有基は炭素原子数が6〜20のものである。この芳香族炭化水素含有基は、無置換であるか、置換基を有している。該芳香族炭化水素含有基は、芳香族炭化水素環を含み、複素環を含まない炭化水素基であればよく、例えば、炭素原子数6〜20のアリール基、炭素原子数7〜20のアリールアルキル基、不飽和脂肪族炭化水素基がアリール基で置換された基及びこれらの基の水素原子の1つ又は2つ以上が後述する置換基により置換された基等が挙げられる。
上記R、R、R20、R21及びR22で表される炭素原子数6〜20のアリール基は、芳香族性を有する基とすることができる。単環構造を有するものであってもよく、縮環構造を有するものであってもよい。更に、上記アリール基は、単環構造のアリール基と単環構造のアリール基とを連結したものであってもよく、単環構造のアリール基と縮合構造のアリール基とを連結したものであってもよく、或いは縮合構造のアリール基と縮合構造のアリール基とを連結したものであってもよい。2つのアリール基を連結する連結基としては、単結合及びカルボニル基等が挙げられる。単結合単環構造を有するアリール基としては、例えば、フェニル、ビフェニル及びベンゾフェノン等が挙げられる。縮環構造を有するアリール基としては、例えば、ナフチル、アントラセニル、フェナントリル及びピレニル等が挙げられる。上記アリール基中の水素原子は無置換若しくは置換基を有している脂肪族炭化水素基で置換されていてもよい。R又はRで表されるアリール基の炭素数は6〜15であることが好ましい。上記アリール基は単環構造のアリール基であることが好ましく、フェニル基であることがより好ましい。
上記アリール基中の水素原子を置換する無置換若しくは置換基を有している脂肪族炭化水素基としては、上記のR等で表される無置換若しくは置換基を有している炭素原子数1〜20の脂肪族炭化水素基として例示したものと同様の基が挙げられる。該脂肪族炭化水素基としては、例えば、炭素原子数1〜4の無置換のアルキル基、炭素原子数1〜4のアルキル基中の水素原子の全てがハロゲン原子で置換された基等が好ましい。
上記R、R、R20、R21及びR22で表される炭素原子数7〜20のアリールアルキル基とは、上述のアルキル基中の水素原子の1つ又は2つ以上が上述のアリール基で置換された基とすることができる。炭素原子数7〜20のアリールアルキル基としては、例えば、ベンジル、フルオレニル、インデニル、9−フルオレニルメチル、α−メチルベンジル、α,α−ジメチルベンジル、フェニルエチル及びナフチルプロピル基やこれらの環中の水素原子が無置換若しくは置換基を有している脂肪族炭化水素基で置換された基等が挙げられる。アリールアルキル基におけるアルキル基及びアリールアルキル基中の水素原子を置換する無置換若しくは置換基を有している脂肪族炭化水素基としては、上記のR等で表される炭素原子数1〜20の無置換若しくは置換基を有している脂肪族炭化水素基として例示したものと同様の基が挙げられる。
上記R、R、R20、R21及びR22で表される複素環含有基は炭素原子数が2〜20のものである。この複素環含有基は、無置換であるか、置換基を有している。この複素環含有基としては、エポキシ基、オキセタン基、ピリジル基、キノリル基、チアゾリル基、テトラヒドロフラン基、ジオキソラニル基、テトラヒドロピラニル基、モルホリルフラン基、チオフェン基、メチルチオフェン基、ヘキシルチオフェン基、ベンゾチオフェン基、ピロール基、ピロリジン基、イミダゾール基、イミダゾリジン基、イミダゾリン基、ピラゾール基、ピラゾリジン基、ピペリジン基及びピペラジン基等の複素環、並びに脂肪族炭化水素基の水素原子の1つ又は2つ以上が複素環で置換された基のほか、これらの基の水素原子の1つ又は2つ以上が後述する置換基により置換された基等が挙げられる。当該脂肪族炭化水素基としては、上記のR等で表される炭素原子数1〜20の無置換若しくは置換基を有している脂肪族炭化水素基として例示したものが挙げられる。なお、本明細書において、「炭素原子数2〜20の複素環含有基」における「2〜20」は、「複素環」ではなく「複素環含有基」の炭素原子数を規定する。
、R11、R12、R13、R14、R15、R16及びR17(以下、R等と称する場合がある。)で表されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
上記脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素含有基又は複素環含有基のメチレン基の2以上が上記群Iから選ばれる二価の基で置き換えられた基において、複数の当該二価の基は互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。複数の二価の基は互いに隣り合わないものとする。
上記脂肪族炭化水素基のメチレン基の1つ又は2つ以上が、上記群Iから選ばれる二価の基で置き換えられた基としては、例えば、脂肪族炭化水素基がボルニル基である場合には、その環中のメチレン基が−CO−に置き換えられた基、すなわち、10−カンファーイル基等も用いることができる。
11とR12、R12とR13、R13とR14、R14とR15、R15とR16及びR16とR17並びにR21とR22が結合して形成する環は5〜7員環の単環であってもよく、縮合環であってもよい。単環としては、例えば、シクロペンタン、シクロヘキサン及びシクロペンテン等の単環のシクロアルカン、ベンゼン等の単環の芳香族環、ピロリジン、ピロール、ピペラジン、モルホリン、チオモルホリン、テトラヒドロピリジン、ラクトン環及びラクタム環等の単環の複素環が挙げられる。縮合環としては、ナフタレン及びアントラセン等が挙げられる。
一般式(1)等で説明した脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素含有基及び複素環含有基並びにこれらの基中のメチレン基の1つ又は2以上が上記群Iから選ばれる二価の基で置き換えられた基における水素原子を置換する置換基としては、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、水酸基、チオール基、−COOH、−SOH、イソシアネート基又は炭素原子数1〜4のアルキル基が挙げられ、ハロゲン原子又は炭素原子数1〜4のアルキル基であることが好ましい。該炭素原子数1〜4のアルキル基の1つ又は2以上の水素原子はハロゲン原子で置換されていてもよい。該ハロゲン原子及び炭素原子数1〜4のアルキル基としては、上述のR、R等で使用可能な基として挙げたものが挙げられる。
なお、置換基として用いられるハロゲン原子については、上記R等に用いられるハロゲン原子と同様の原子を用いることができる。
上記脂肪族炭化水素基中の水素原子の1つ又は2つ以上がハロゲン原子で置換された基、すなわち、ハロゲン化アルキル基としては、例えば、トリフルオロメチル、ペンタフルオロエチル、2−クロロエチル、2−ブロモエチル、へプタフルオロプロピル、3−ブロモプロピル、ノナフルオロブチル、トリデカフルオロヘキシル、へプタデカフルオロオクチル、2,2,2−トリフルオロエチル、1,1−ジフルオロエチル、1,1−ジフルオロプロピル、1,1,2,2−テトラフルオロプロピル、3,3,3−トリプルオロプロピル、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル、ノルボルニル−1,1−ジフルオロエチル、ノルボルニルテトラフルオロエチル、アダマンタン−1,1,2,2−テトラフルオロプロピル、ビシクロ[2.2.1]へプタン−テトラフルオロメチル等が挙げられる。
上記一般式(A)におけるRは、炭素原子数1〜20の無置換若しくは置換基を有している脂肪族炭化水素基又は炭素原子数6〜20の無置換若しくは置換基を有している芳香族炭化水素含有基であることが好ましい。
で表される炭素原子数1〜20の無置換若しくは置換基を有している脂肪族炭化水素基は、炭素原子数1〜10の無置換若しくは置換基を有しているアルキル基が好ましく、炭素原子数1〜10のアルキル基中の水素原子の1つ又は2つ以上がハロゲン原子で置換された基であることがより好ましく、炭素原子数1〜5のアルキル基中の水素原子の全てがハロゲン原子で置換されている基、すなわち炭素原子数1〜5のパーハロアルキル基が更に好ましく、炭素原子数1〜5のアルキル基中の水素原子の全てがフッ素原子で置換されている基、すなわち炭素原子数1〜5のパーフルオロアルキル基が特に好ましい。
で表される炭素原子数6〜20の無置換若しくは置換基を有している芳香族炭化水素含有基としては、炭素原子数6〜15のアリール基又は該アリール基中の水素原子の1つ又は2つ以上が無置換若しくは置換基を有している脂肪族炭化水素基で置換された基であることが好ましく、炭素原子数7〜10のフェニル基の環中の水素原子の1つ又は2つ以上が無置換若しくは置換基を有している炭素原子数1〜4のアルキル基で置換された基であることがより好ましく、トリル基等の炭素原子数7〜10のフェニル基の環中の水素原子の1つが炭素原子数1〜4の無置換のアルキル基で置換された基であることが特に好ましい。Rが炭素原子数7〜10のフェニル基の環中の水素原子の1つが炭素原子数1〜4の無置換のアルキル基で置換された基である場合、炭素原子数1〜4の無置換のアルキル基は、硫黄原子との結合位置に対してパラ位に位置することが好ましい。
上記Rが上述の構造を有することで、上記化合物Aは、酸発生感度と色変化の少ない組成物が得られる効果とのバランスにより優れた化合物となるからである。
上記一般式(A)におけるRは、炭素原子数1〜20の無置換若しくは置換基を有している脂肪族炭化水素基又は炭素原子数6〜20の無置換若しくは置換基を有している芳香族炭化水素含有基であることが好ましい。
で表される炭素原子数1〜20の無置換若しくは置換基を有している脂肪族炭化水素基は、炭素原子数1〜10のアルキル基であることが好ましく、炭素原子数1〜4のアルキルであることがより好ましく、炭素原子数1〜2のアルキル基であることが更に好ましい。
で表される炭素原子数6〜20の無置換若しくは置換基を有している芳香族炭化水素含有基は、炭素原子数6〜15のアリール基又はアリール基の環中の水素原子の1つ又は2つ以上が無置換若しくは置換基を有している脂肪族炭化水素基で置換された基であることが好ましく、フェニル基又はナフチル基であることが好ましく、フェニル基であることが更に好ましい。
が上述の構造を有することで、上記化合物Aは、酸発生感度と色変化の少ない組成物が得られる効果とのバランスにより優れた化合物となるからである。
上記一般式(A)におけるR11、R12、R13、R14、R15、R16及びR17はそれぞれ独立に、水素原子、−OR20、−COR20、−OCOR20、−COOR20、−SR20、−SOR20、−SO20、−NR2122、−NR21COR22又は−CONR2122であることが好ましい。R11〜R17が上述の構造を有することで、上記化合物Aは、酸発生感度と色変化の少ない組成物が得られる効果とのバランスにより優れた化合物となるからである。
本開示においては、R20、R21及びR22は、炭素原子数1〜20の無置換若しくは置換基を有している脂肪族炭化水素基であることが好ましく、炭素原子数1〜10の無置換の脂肪族炭化水素基であることがより好ましく、炭素原子数1〜5の無置換の脂肪族炭化水素基であることが更に好ましく、炭素原子数1〜5の無置換のアルキル基であることが特に好ましい。上記化合物Aは、酸発生感度と色変化の少ない組成物が得られる効果とのバランスにより優れた化合物となるからである。
本開示においては、R11、R12、R13、R14、R16及びR17が、水素原子であることが好ましい。R11、R12、R13、R14、R16及びR17が上述の構造を有することで、上記化合物Aは、酸発生感度と色変化の少ない組成物が得られる効果とのバランスにより優れた化合物となるからである。
本開示においては、R15が、水素原子、−OR20、−COR20、−OCOR20、−COOR20、−SR20、−SOR20、−SO20、−NR2122、−NR21COR22又は−CONR2122であることが好ましく、水素原子又はOR20であることがより好ましい。R15がOR20である場合、R20は炭素原子数1〜5の無置換の脂肪族炭化水素基であることが好ましく、炭素原子数1〜5の無置換のアルキル基であることが好ましい。R15が上述の構造を有することで、上記化合物Aは、酸発生感度と色変化の少ない組成物が得られる効果とのバランスにより優れた化合物となるからである。また、R15が水素原子又はOR20である場合、R11、R12、R13、R14、R16及びR17が水素原子であることが好ましい。
上記一般式(A)におけるnは1であることが好ましい。nが1であることで上記化合物Aは透明性に優れたものとなるからである。また、その結果、酸発生感度と色変化の少ない組成物が得られる効果とのバランスにより優れた化合物となるからである。
上記化合物Aの具体例としては、下記No.1〜No.164で表される化合物を挙げることができる。
Figure 2020158537
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Figure 2020158537
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上記化合物Aの製造方法としては、所望の構造の化合物が得られる方法であればよく、周知の化学反応を応用して合成することができる。例えば、下記スキームで表される方法が挙げられる。例えば、公知であり、市販されているナフタレン化合物と酸クロリドと反応させることによりケトン化合物を得、得られたケトン化合物と亜硝酸イソブチルとを反応させることにより、オキシム化合物を得る。続いて、オキシム化合物に塩化スルホニル化合物を反応させることにより、化合物Aを得る方法が挙げられる。製造方法における反応温度、反応時間及び原料の使用量等の反応条件には特に制限はなく、公知の条件を採用すればよい。
Figure 2020158537
上記化合物Aは、酸を発生する機能を有するものである。
上記化合物Aから酸を発生させる方法としては、酸発生剤に一般的に用いられる方法を用いることがでる。具体的には、エネルギー線を照射する方法、加熱処理する方法、これらの方法を同時に又は順に行う方法等を挙げることができる。
上記エネルギー線としては、g線(436nm)、h線(405nm)、i線(365nm)、可視光線、紫外線、遠紫外線、X線及び荷電粒子線等が挙げられる。
また、光源としては、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、キセノンランプ、メタルハロゲンランプ、電子線照射装置、X線照射装置、レーザー(アルゴンレーザー、色素レーザー、窒素レーザー、LED、ヘリウムカドミウムレーザー等)が挙げられる。
上記加熱処理における加熱温度としては、例えば、70℃以上450℃以下であることが好ましく、なかでも、150℃以上300℃以下であることが好ましい。また、加熱処理における加熱時間としては、例えば、1分以上100分以下であることが好ましい。上記加熱処理条件であることで、色変化の少ない組成物が得られるとの効果を効果的に発揮可能だからである。
上記化合物Aの用途としては、酸発生剤を挙げることができ、より具体的にはエネルギー線照射により酸を発生する光酸発生剤、加熱処理により酸を発生する熱酸発生剤等を挙げることができる。
また、酸発生剤の用途としては、樹脂成分を含む組成物への添加用途を挙げることができる。
上記組成物の用途としては、例えば、光学フィルタ、塗料、コーティング剤、ライニング剤、接着剤、印刷版、絶縁ワニス、絶縁シート、積層板、プリント基板、半導体装置用・LEDパッケージ用・液晶注入口用・有機EL用・光素子用・電気絶縁用・電子部品用・分離膜用等の封止剤、成形材料、パテ、ガラス繊維含浸剤、目止め剤、半導体用・太陽電池用等のパッシベーション膜、薄膜トランジスタ(TFT)・液晶表示装置・有機EL表示装置・プリント基板等に用いられる層間絶縁膜、表面保護膜、プリント基板、或いはカラーテレビ、PCモニタ、携帯情報端末、CCDイメージセンサのカラーフィルタ、プラズマ表示パネル用の電極材料、印刷インク、歯科用組成物、光造形用樹脂、液状及び乾燥膜の双方、微小機械部品、ガラス繊維ケーブルコーティング、ホログラフィ記録用材料、磁気記録材料、光スイッチ、めっき用マスク、エッチングマスク、スクリーン印刷用ステンシル、透明導電膜等のタッチパネル、MEMS素子、ナノインプリント材料、半導体パッケージの二次元及び三次元高密度実装等のフォトファブリケーション、加飾シート、人口爪、ガラス代替光学フィルム、電子ペーパー、光ディスク、プロジェクター・光通信用レーザー等に用いられるマイクロレンズアレイ、液晶表示装置のバックライトに使用されるプリズムレンズシート、プロジェクションテレビ等のスクリーンに使用されるフレネルレンズシート、レンチキュラーレンズシート等のレンズシートのレンズ部、又はこのようなシートを用いたバックライト等、マイクロレンズ・撮像用レンズ等の光学レンズ、光学素子、光コネクター、光導波路、絶縁用パッキング、熱収縮ゴムチューブ、O−リング、表示デバイス用シール剤、保護材、光ファイバー保護材、粘着剤、ダイボンディング剤、高放熱性材料、高耐熱シール材、太陽電池・燃料電池・二次電池用部材、電池用固体電解質、絶縁被覆材、複写機用感光ドラム、ガス分離膜、コンクリート保護材・ライニング・土壌注入剤・シーリング剤・蓄冷熱材・ガラスコーティング・発泡体等の土木・建築材料、チューブ・シール材・コーティング材料・滅菌処理装置用シール材・コンタクトレンズ・酸素富化膜、バイオチップ等の医療用材料、自動車部品、各種機械部品等の各種の用途に使用することができ、その用途に特に制限はない。
本開示の色変化が少ない組成物が得られるとの効果をより効果的に発揮する観点からは、上記用途が、透明性が要求される部材形成用であることが好ましく、具体的には、光学フィルタ、光学フィルタ用のコーティング剤、光学レンズ、光学素子、光コネクター、光導波路、透明性が要求される電子回路に用いられる透明絶縁層等の形成用であることが好ましい。
B.酸発生剤
次に、本開示の酸発生剤について説明する。
本開示の酸発生剤は、上述の化合物Aを含むことを特徴とするものである。
本開示によれば、上記酸発生剤が、上記構造の化合物Aを含むことにより、上記酸発生剤は、色変化の少ない組成物等を容易に得られるものとなる。
1.化合物A
本発明の酸発生剤に用いる上記化合物Aの種類としては、色変化の少ない組成物等を容易に得られるものであればよく、酸発生剤中に1種類のみであってもよく、2種類以上であってもよい。
本発明の酸発生剤における上記化合物Aの含有量は、色変化の少ない組成物等を容易に得られる量であればよく、酸発生剤の種類等に応じて適宜設定されるものである。本発明の酸発生剤における上記化合物Aの含有量としては、例えば、上記酸発生剤の固形分100質量部中に100質量部、すなわち、上記酸発生剤の固形分が上記化合物Aのみであるものとすることができる。本発明の酸発生剤における上記化合物Aの含有量は、酸発生剤の固形分100質量部中に100質量部未満、すなわち、酸発生剤が上記化合物A及びその他の成分を含む組成物であってもよく、例えば、20質量部超99.99質量部以下とすることができる。化合物Aの含有量が上述の範囲であることで、色変化の少ない組成物等を容易に得られるからである。
本発明の酸発生剤が上記化合物A以外のその他の成分を含有する場合、色変化の少ない組成物がより容易に得られるとの観点からは、本発明の酸発生剤における化合物Aの含有量の下限が、酸発生剤の固形分100質量部中に50質量部以上であることが好ましく、70質量部以上であることがより好ましく、90質量部以上であることが更に好ましい。上記化合物Aの含有量の上限値を上述の範囲であることで、色変化の少ない組成物等を容易に得られるからである。また、酸発生剤の粒径制御等が容易になるとの観点等からは、本発明の酸発生剤における化合物Aの含有量の上限は、酸発生剤の固形分100質量部中に99質量部以下であることが好ましく、95質量部以下であることがより好ましく、90質量部以下であることが更に好ましい。化合物Aの含有量が上述の範囲であることで、色変化の少ない組成物等を容易に得られるからである。
なお、固形分とは、溶剤以外の全ての成分を含むものである。
また、上記化合物Aの含有量は、化合物Aとして2種類以上を含む場合には、化合物Aの合計量を示すものである。
上記化合物Aについては、上記「A.化合物」の項に記載の内容と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。
2.その他の成分
上記酸発生剤は、上記化合物A以外のその他の成分を含むものであってもよい。このようなその他の成分としては、例えば、溶剤を挙げることができる。
上記溶剤は、酸発生剤中の各成分を分散又は溶解可能なものである。したがって、常温(25℃)大気圧下で液状であっても、上記化合物Aは溶剤には含まれない。上記溶剤としては、水、有機溶剤の何れも用いることができる。本開示においては、上記溶剤が有機溶剤であることが好ましい。上記化合物Aの溶解又は分散が容易だからである。
有機溶剤としては、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネート等のカーボネート類;アセトン、2−ヘプタノン等のケトン類;エチレングリコール、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノアセテート、ジプロピレングリコール及びジプロピレングリコールモノアセテートのモノメチルエーテル又はモノフェニルエーテル等の多価アルコール類及びその誘導体;ジオキサンのような環式エーテル類;蟻酸エチル、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート等のエステル類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;γ−カプロラクトン、δ−カプロラクトン、等のラクトン類等が挙げられる。
上記酸発生剤における上記溶剤の含有量は、酸発生剤100質量部中に、1質量部以上99質量部以下とすることができる。
上記溶剤以外のその他の成分としては、後述する「C.組成物」の「2.樹脂成分」及び「3.その他の成分」の項に記載の内容を挙げることができる。
上記その他の成分の含有量は、上記酸発生剤の用途等に応じて適宜設定することができるが、例えば、酸発生剤100質量部中に50質量部以下とすることができ、10質量部以下であることが好ましい。上記酸発生剤は、化合物Aの含有割合を大きいものとすることが容易となり、色変化の少ない組成物等をより容易に得られるものとなるからである。
3.その他
上記酸発生剤の製造方法としては、上記化合物Aを所望の配合量で含むものとすることができる方法であればよい。
上記酸発生剤が、化合物A及びその他の成分を含む場合には、公知の混合手段を用いる方法を挙げることができる。
上記酸発生剤の用途としては、樹脂成分を含む組成物への添加用途を挙げることができ、具体的には、上記「A.化合物」の項に記載の内容と同様とすることができる。
C.組成物
次に、本開示の組成物について説明する。
本開示の組成物は、上述の化合物Aと樹脂成分とを含むことを特徴とするものである。
本開示によれば、上記化合物を含むことで、上記組成物は、色変化の少ないものとなる。
1.化合物A
本発明の組成物に用いる上記化合物Aの種類としては、色変化の少ないものとなればよく、組成物中に1種類のみであってもよく、2種類以上であってもよい。
本発明の組成物における上記化合物Aの含有量としては、色変化の少ないものとなればよく、用いる樹脂成分の種類等に応じて適宜設定されるものである。
本発明の組成物における化合物Aの含有量は、例えば、上記樹脂成分100質量部に対して0.05質量部以上100質量部以下であることが好ましく、0.05質量部以上20質量部以下であることがより好ましい。色変化の少ない組成物が得られるとの効果を容易に得られるものとなるからである。
本発明の組成物における化合物Aの含有量は、例えば、上記組成物の固形分100質量部中に0.001質量部以上20質量部以下であることが好ましい。感度に優れた、かつ色変化の少ない組成物が得られるとの効果を容易に得られるものとなるからである。
本発明の組成物における上記化合物Aの含有量としては、例えば、上記組成物100質量部中に0.001質量部以上20質量部以下であることが好ましい。感度に優れ、かつ色変化の少ない組成物が得られるとの効果を容易に得られるものとなるからである。
上記化合物Aの含有量は、化合物Aとして2種類以上を含む場合には、化合物Aの合計量を示すものである。
なお、上記化合物Aについては、上記「A.化合物」の項に記載の内容と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。
2.樹脂成分
上記樹脂成分は、高分子又は高分子となり得る成分を用いることができる。
また、上記樹脂成分は、上記化合物A以外の成分として含まれるものである。
また、上記樹脂成分は、化合物Aから発生した酸と反応可能な構造を有する酸反応性成分であってもよく、化合物Aから発生した酸と反応しない非酸反応性成分であってもよいが、上記樹脂成分が酸反応性成分であることが好ましい。樹脂成分が酸反応性成分であることで、上記組成物は、化合物Aが有する酸発生感度と色変化の少ない組成物が得られるとの効果をより効果的に得られるからである。
このような酸反応性成分としては、化合物Aから発生した酸により重合又は架橋し硬化する酸硬化性成分、化合物Aから発生した酸により現像液の溶解性が増加する酸分解性成分等を用いることが好ましい。
本開示においては、樹脂成分が酸硬化性成分である場合には、色変化の少ない硬化物が得られるからである。また、樹脂成分が酸分解性成分である場合には、現像液に対する溶解性変化を生じさせない非現像箇所において色変化の少ない組成物が得られる。具体的には、上記組成物の用途により、酸発生以外の工程として加熱処理工程、光照射工程等が実施されることがある。その際に、一部の化合物Aから酸が発生し、その酸発生後の化合物Aにより、色変化の原因と推測される酸化劣化の抑制効果が得られる。このようなことから、非現像箇所の色変化の少ないものとなるのである。また、酸分解性成分について色変化の原因と推測される酸化劣化を抑制し、酸分解性成分の現像液に対する溶解性変化を容易とすることができるからである。
上記酸硬化性成分としては、カチオン重合性化合物を挙げることができる。
上記カチオン重合性化合物としては、エポキシ化合物、オキセタン化合物等の環状エーテル化合物、ビニルエーテル化合物、ビニル化合物、スチレン類、スピロオルソエステル類、ビシクロオルソエステル類、スピロオルソカーボナート類、ラクトン類、オキサゾリン類、アジリジン類、シクロシロキサン類、ケタール類、環状酸無水物類、ラクタム類、アリールジアルデヒド類等のほか、これらの重合性基を側鎖に有する重合性或いは架橋性ポリマー及びオリゴマーが挙げられる。これらは単独又は2種類以上で混合してもよい。
このようなカチオン重合性化合物の具体例としては、例えば、国際公開2017/130896号に記載の酸反応性有機物質、国際公開2014/084269号、国際公開2016/132413号等に記載のカチオン重合性化合物として記載された化合物を用いることができる。
上記酸硬化性成分としては、架橋性樹脂及び架橋剤の混合物も用いることができる。
上記架橋性樹脂としては、例えば、ポリヒドロキシスチレン及びその誘導体;ポリアクリル酸及びその誘導体;ポリメタクリル酸及びその誘導体;ヒドロキシスチレン、アクリル酸、メタクリル酸及びそれらの誘導体から選ばれ形成される2以上の共重合体;ヒドロキシスチレン、スチレン及びそれらの誘導体から選ばれ形成される2以上の共重合体;シクロオレフィン及びその誘導体、無水マレイン酸、並びに、アクリル酸及びその誘導体から選ばれる3以上の共重合体;シクロオレフィン及びその誘導体、マレイミド、並びに、アクリル酸及びその誘導体から選ばれる3以上の共重合体;ポリノルボルネン;メタセシス開環重合体からなる群から選択される1種類以上の高分子重合体;これら高分子重合体にアルカリ溶解制御能を有する酸不安定基を部分的に置換した高分子重合体等が挙げられる。
上記ポリヒドロキシスチレン等のヒドロキシスチレンに由来する構成単位を含む重合体としては、例えば、特開2018−112670号公報に記載のフェノール性水酸基含有樹脂(QN)等も挙げることができる。
上記架橋性樹脂としては、例えば、国際公開2017/130896号に記載のレジストベース樹脂、特開2003−192665号公報に記載の(A)成分の酸の作用でアルカリ現像液に対する溶解性が変化する樹脂、特開2004−323704号公報の請求項3、特開平10−10733号公報に記載のアルカリ可溶性樹脂等として記載される樹脂も用いることができる。
上記架橋剤としては、酸の存在下で、上記架橋性樹脂同士を架橋可能なものであればよい。このような架橋剤としては、エポキシ基含有化合物、水酸基含有化合物、アルコキシ基含有化合物、メチロール基含有化合物、カルボキシメチル基含有化合物等の、上記樹脂に含まれるフェノール性水酸基、カルボキシル基等の酸性基と、酸の存在下で反応可能な化合物を用いることができる。
上記架橋剤としては、より具体的には、特開2016−169173号公報、特開2018−112670号公報に記載の架橋剤等を挙げることができる。
上記酸分解性成分としては、化合物Aから発生した酸により現像液への溶解性が増加するものであればよく、例えば、フェノール性水酸基、カルボキシル基、スルホニル基等の酸性基を有する樹脂中の酸性基の水素原子の一部又は全てを保護基で保護した樹脂を挙げることができる。
このような酸性基を有する樹脂としては、例えば、上述した酸硬化性成分として架橋剤と共に用いられる架橋性樹脂を挙げることができる。特開2018−112670号公報に記載のポジ型化学増幅樹脂も用いることができる。
上記保護基としては、上記酸性基を保護できるものであればよく、例えば、特開2016−169173号公報に記載の保護基、国際公開2017/130896号に記載の酸不安定基、特開2018−112670号公報に記載の酸解離性基等を挙げることができる。
また、上記現像液としては、後述する「F.パターン塗膜の製造方法」の項に記載の現像液が挙げられる。
上記酸反応性成分は、酸硬化性成分及び酸分解性成分以外にも、酸で反応する成分を用いることができ、例えば、アルカリ可溶性の基を有する樹脂が、酸により不溶化する樹脂も用いることができる。具体的には、ヒドロキシル基とカルボキシル基、下記に例示するようなカルボキシル基とカルボキシル基の酸触媒脱水縮合による分子内又は分子間の架橋反応等を生じる酸不溶化樹脂を挙げることができる。カルボキシル基とカルボキシル基の酸触媒脱水縮合を生じる酸不溶化樹脂としては、例えば、下記に示すように、酸によりカルボキシル基同士が脱水縮合するフタル酸構造を有する樹脂等が挙げられる。
Figure 2020158537
上記非酸反応性成分としては、化合物Aから発生した酸と反応しないもの、より具体的には、化合物Aから発生した酸により硬化、分解、アルカリ現像液に対する溶解性の変化等を生じないものを用いることができ、例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリブタジエン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリスチレン・ブタジエン系樹脂、ポリスチレン・オレフィン系樹脂等の熱可塑性樹脂等が挙げられる。
本発明の組成物における上記樹脂成分の含有量は、色変化の少ないものとなるとの効果を得られるものであればよく、用いる樹脂成分の種類等に応じて適宜設定されるものである。
本発明の組成物における上記樹脂成分の含有量は、例えば、上記組成物の固形分100質量部中に10質量部以上とすることができ、30質量部以上99.9質量部以下であることが好ましく、50質量部以上99.9質量部以下であることがより好ましい。色変化の少ない組成物が得られるとの効果を効果的に得られるからである。
本発明の組成物における上記樹脂成分の含有量は、例えば、上記組成物100質量部中に10質量部以上とすることができ、30質量部以上99.9質量部以下であることが好ましく、50質量部以上99.9質量部以下であることがより好ましい。色変化の少ない組成物が得られるとの効果を効果的に得られるからである。
3.溶剤
上記組成物は溶剤を含むことができる。
上記溶剤は、組成物中の各成分を分散又は溶解可能なものである。したがって、常温(25℃)大気圧下で液状であっても、上記化合物A及び樹脂成分は溶剤には含まれない。
上記溶剤としては、水、有機溶剤の何れも用いることができる。
本開示においては、上記溶剤が有機溶剤であることが好ましい。上記化合物Aの溶解又は分散が容易だからである。
上記有機溶剤としては、上記「B.酸発生剤」の項に記載の内容と同様とすることができる。
また、本発明の組成物における上記溶剤の含有量は、上記組成物の用途等に応じ適宜設定されるものであり、例えば、上記組成物100質量部中に1質量部以上99質量部以下とすることができる。
4.その他の成分
上記組成物は、必要に応じてその他の成分を含むことができる。
このようなその他の成分としては、組成物の用途等に応じて選択することができ、例えば、ベンゾトリアゾール系、トリアジン系、ベンゾエート系の紫外線吸収剤;フェノール系、リン系、硫黄系酸化防止剤;カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、両性界面活性剤等からなる帯電防止剤;ハロゲン系化合物、リン酸エステル系化合物、リン酸アミド系化合物、メラミン系化合物、フッ素樹脂又は金属酸化物、(ポリ)リン酸メラミン、(ポリ)リン酸ピペラジン等の難燃剤;炭化水素系、脂肪酸系、脂肪族アルコール系、脂肪族エステル系、脂肪族アマイド系又は金属石けん系の滑剤;染料、顔料、カーボンブラック等の着色剤;フュームドシリカ、微粒子シリカ、けい石、珪藻土類、クレー、カオリン、珪藻土、シリカゲル、珪酸カルシウム、セリサイト、カオリナイト、フリント、長石粉、蛭石、アタパルジャイト、タルク、マイカ、ミネソタイト、パイロフィライト、シリカ等の珪酸系無機添加剤;ガラス繊維、炭酸カルシウム等の充填剤;造核剤、結晶促進剤等の結晶化剤、シランカップリング剤、可撓性ポリマー等のゴム弾性付与剤、増感剤等が挙げられる。
また、上記その他の成分は、アミン化合物、アミド基含有化合物、ウレア化合物、含窒素複素環化合物等の酸拡散制御剤も含むことができる。
上記増感剤としては、例えば、特表2008−506749号公報に分光増感剤として記載される化合物が挙げられる。
上記酸拡散制御剤としては、例えば、特開2019−8300号公報に「[D]酸拡散制御体」として記載される化合物が挙げられる。
本発明の組成物におけるこれらのその他の成分の含有量は、上記組成物100質量部中に50質量部以下とすることができる。
5.その他
上記組成物の製造方法としては、上記各成分を所望の配合量で混合できる方法であればよく、公知の方法を用いることができる。
例えば、上記化合物Aを溶剤に溶解又は分散した後、上記溶剤に対して、樹脂成分を添加する方法等を挙げることができる。
D.硬化物
次に、本開示の硬化物について説明する。
本開示の硬化物は、上述の組成物の硬化物である。
また、上記組成物に含まれる樹脂成分が酸硬化性成分である。
本開示によれば、上述の組成物を用いることで、色変化の少ない硬化物となる。
本発明の硬化物は上述の組成物を用いるものである。また、樹脂成分が酸硬化性成分である。上記硬化物は、酸硬化性成分が硬化したものであり、酸硬化性成分同士が重合した重合体又は架橋した架橋体を含むものである。
このような組成物の内容については、上記「C.組成物」の項に記載の内容と同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。
上記硬化物の平面視形状については、上記硬化物の用途等に応じて適宜設定することができ、例えば、ドット状、ライン状等のパターン状とすることができる。
上記硬化物の用途等については、上記「A.化合物」の項に記載の内容と同様とすることができる。
上記硬化物の製造方法としては、上記組成物の硬化物を所望の形状となるように形成できる方法であれば特に限定されるものではない。
このような製造方法としては、例えば、後述する「E.硬化物の製造方法」の項に記載の製造方法を用いることができる。
E.硬化物の製造方法
次に、本開示の硬化物の製造方法について説明する。
本開示の硬化物の製造方法は、上述の組成物を硬化する硬化工程を有することを特徴とするものである。
また、上記組成物に含まれる樹脂成分は酸硬化性成分である。
本開示によれば、上述の組成物を用いることで、色変化の少ない硬化物が容易に得られる。
1.硬化工程
本開示における硬化工程は、上述の組成物を硬化する工程である。
上記組成物を硬化する方法としては、酸硬化性成分を硬化させることができる方法であればよく、化合物Aから酸を発生させる方法を用いることができる。
化合物Aから酸を発生させる方法としては、化合物Aから所望量の酸を発生させる方法であればよく、例えば、エネルギー線を照射する方法、加熱処理する方法及びこれらを同時に又は順に行う方法を挙げることができる。このようなエネルギー線を照射する方法、加熱処理する方法等については、上記「A.化合物」の項に記載の方法と同様の方法を挙げることができる。
なお、上記組成物は樹脂成分として酸硬化性成分を含むものである。このような組成物の内容については、上記「C.組成物」の項に記載の内容と同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。
2.その他の工程
本開示の硬化物の製造方法は、上記硬化工程以外に、必要に応じてその他の工程を含むものであってもよい。
上記その他の工程としては、上記硬化工程後に、組成物の塗膜中の未重合部分を除去してパターン状硬化物を得る現像工程、上記硬化工程後に、硬化物を加熱処理するポストベーク工程、上記硬化工程前に、組成物を加熱処理して上記組成物中の溶剤を除去するプリベーク工程、上記硬化工程前に、上記組成物の塗膜を形成する工程等を挙げることができる。
上記現像工程における未重合部分を除去する方法としては、例えば、アルカリ現像液等の現像液を未重合部分に塗布する方法を挙げることができる。
上記アルカリ現像液としては、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液や、水酸化カリウム水溶液、炭酸カリウム水溶液等のアルカリ現像液として一般的に使用されているものを用いることができる。
また、現像液としては、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PEGMEA)やシクロヘキサノンなどの溶剤現像液として一般的に使用されているものを用いることができる。
上記現像液を用いた現像方法としては、現像したい部位と現像液とを接触させることができる方法であればよく、シャワー法、スプレー法、浸漬法等公知の方法を用いることができる。
上記現像工程の実施タイミングとしては、上記硬化工程後であればよい。
上記ポストベーク工程における加熱条件としては、硬化工程により得られた硬化物の強度等を向上できるものであればよく、例えば、200℃以上250℃以下で20分間〜90分間とすることができる。
上記プリベーク工程における加熱条件としては、組成物中の溶剤を除去できるものであればよく、例えば、70℃以上150℃以下で30秒〜300秒間とすることができる。
上記塗膜を形成する工程で、組成物を塗布する方法としては、スピンコーター、ロールコーター、バーコーター、ダイコーター、カーテンコーター、各種の印刷、浸漬等の公知の方法を用いることができる。
上記塗膜は、基材上に形成することができる。
上記基材としては、硬化物の用途等に応じて適宜設定することができ、ソーダガラス、石英ガラス、半導体基板、配線基板、金属、紙、プラスチック等を含むものを挙げることができる。
また、上記硬化物は、基材上で形成された後、基材から剥離して用いても、基材から他の被着体に転写して用いてもよい。
F.パターン塗膜の製造方法
次に、本開示のパターン塗膜の製造方法について説明する。
本開示のパターン塗膜の製造方法は、上述の組成物を用いて塗膜を形成し、形成された塗膜に含まれる化合物Aから酸を発生させる工程と、前記化合物Aから酸を発生させる工程後に前記塗膜の一部を現像し、パターン塗膜を形成する工程とを有するものである。上記組成物に含まれる樹脂成分は酸分解性成分である。
本開示によれば、上述の組成物を用いることで、寸法精度等に優れたパターン塗膜が得られる。
1.酸を発生させる工程
本開示における酸を発生させる工程は、上述の組成物を用いて形成された塗膜に含まれる上記化合物Aから酸を発生させる工程である。
本工程において、上記化合物Aから酸を発生させる方法としては、化合物Aから所望量の酸を発生できる方法であればよく、例えば、エネルギー線を照射する方法、加熱処理する方法及びこれらを同時に又は順に行う方法を挙げることができる。このようなエネルギー線を照射する方法、加熱処理する方法等については、上記「A.化合物」の項に記載の方法と同様の方法を挙げることができる。
また、本工程においては、塗膜中の酸を発生させる箇所については、平面視上塗膜の一部であることが好ましい。後述するパターン塗膜を形成する工程の実施が容易となるからである。
上記塗膜の平面視形状及び厚みについては、パターン塗膜の用途等に応じて適宜設定されるものである。
なお、上記組成物は、樹脂成分として酸分解性成分を含むものである。このような組成物の内容については、上記「C.組成物」の項に記載の内容と同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。
2.パターン塗膜を形成する工程
本開示におけるパターン塗膜を形成する工程は、上記化合物から酸を発生させる工程後に、上記塗膜の一部を現像し、パターン塗膜を形成する工程である。
本工程における現像する方法としては、現像液を用いて、現像する方法を挙げることができる。
このような現像液及び現像方法については、上記「E.硬化物の製造方法」の項に記載の内容と同様とすることができる。
3.その他の工程
本開示のパターン塗膜の製造方法としては、上記酸を発生させる工程及びパターン塗膜を形成する工程を有するものであるが、必要に応じてその他の工程を有することもできる。
このようなその他の工程としては、上記酸を発生させる工程前に、上記組成物の塗膜を形成する工程、上記塗膜を形成する工程後に、加熱処理して上記塗膜中の溶剤を除去するプリベーク工程等を挙げることができる。
上記塗膜を形成する工程、プリベークする工程については、上記「E.硬化物の製造方法」の項に記載の内容と同様とすることができる。
4.その他
上記製造方法により製造されるパターン塗膜及びその用途等については、上記「A.組成物」の項に記載の内容と同様とすることができる。
本開示は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本開示の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本開示の技術的範囲に包含される。
以下、実施例等を挙げて本開示を更に詳細に説明するが、本開示はこれらの実施例に限定されるものではない。
[実施例1]
窒素雰囲気下、200mL四つ口フラスコに1−メトキシナフタレンを10.0g(63.2mmol)、EDCを110g、塩化亜鉛を9.5g(69.5mmol)を加え撹拌した。次いでフェニルアセチルクロライドを11.7g(75.9mmol)滴下し、室温で2時間撹拌し、反応液を得た。反応終了後、得られた反応液に酢酸エチルとイオン交換水とを入れて油水分離した。分離した油分に対し、水洗、脱水、ろ過、脱溶媒の順に処理を行った。その後、シリカゲルでカラムクロマトし中間体1−Aを得た。
Figure 2020158537
<ステップ2>
窒素雰囲気下、200mL四つ口フラスコに中間体1−Aを10.7g(38.7mmol)、DMFを25.0g加え、撹拌溶解させて冷却した。35%塩酸を4.4g(42.6mmol)、亜硝酸イソブチルを6.0g(58.1mmol)各々滴下し、2時間撹拌し、反応液を得た。反応終了後、得られた反応液に酢酸エチルとイオン交換水とを入れて、油水分離した。分離した油分に対し、水洗を行った後、トルエンを加えて析出させ、ろ過、乾燥を行い、中間体1−Bを得た。
Figure 2020158537
<ステップ3>
窒素雰囲気下、100mL四つ口フラスコに中間体1−Bを6.9g(22.6mmol)、ジクロロメタンを21g、塩化パラトルエンスルホニルを5.2g(27.1mmol)加え、撹拌し冷却した。次いで、10℃以下でトリエチルアミンを2.5g(24.9mmol)滴下して加え2時間撹拌し、反応液を得た。反応終了後、反応液にイオン交換水を入れて油水分離した。分離した油分に対し、水洗を実施し、メタノールを加えて結晶を析出させ、ろ過、乾燥を行い、目的物である下記式(A1)で表される化合物A1得た。
得られた固体が目的物であることは、H−NMR及びIRにて確認した。
得られた化合物のH−NMR及びIR測定結果を下記表1及び表2に示す。
Figure 2020158537
[実施例2]化合物A2の合成
p−トルエンスルホン酸クロライドの代わりにトリフルオロメタンスルホン酸無水物を用いた以外は化合物A1と同様の方法で、下記式(A2)で表される化合物A2を合成した。
得られた固体が目的物であることは、H−NMR及びIRにて確認した。
[実施例3]化合物A3の合成
トリフルオロメタンスルホン酸の代わりにノナフルオロメタンスルホン酸を用いた以外は化合物A2の合成と同様の方法で、下記式(A3)で表される化合物A3を合成した。
得られた固体が目的物であることは、H−NMR及びIRにて確認した。
[実施例4]化合物A4の合成
1−メトキシナフタレンの代わりにナフタレンを用いた以外は化合物A2と同様の方法で、下記式(A4)で表される化合物A4を合成した。
得られた固体が目的物であることは、H−NMR及びIRにて確認した。
[実施例5]化合物A5の合成
1−メトキシナフタレンの代わりにナフタレンを用い、フェニルアセチルクロライドの代わりにプロピオニルクロライドを用いた以外は化合物A1と同様の方法で、下記式(A5)で表される化合物A5を合成した。
得られた固体が目的物であることは、H−NMR及びIRにて確認した。
[実施例6]化合物A6の合成
<ステップ1>
フェニルアセチルクロライドの代わりに塩化ベンゾイルを用いた以外は中間体1−Aと同様の方法で中間体6−Aを合成した。
Figure 2020158537
<ステップ2>
窒素雰囲気下、200mL四つ口フラスコに中間体6−Aを5.4g(20.6mmol)、ピリジンを17.1g、塩酸ヒドロキシアミン塩酸塩を2.1g加えて撹拌し、反応液を得た。得られた反応液に酢酸とイオン交換水を加え油水分離した。分離した油分に対し、水洗行い、脱水、ろ過、脱溶媒の順に処理を行い、次の反応に用いた。
Figure 2020158537
<ステップ3>
中間体1−Bの代わりに中間体6−Bを用いた以外は化合物A1のステップ3と同様の方法で、下記式(A6)で表される化合物A6を合成した。
得られた固体が目的物であることは、H−NMR及びIRにて確認した。
Figure 2020158537
Figure 2020158537
Figure 2020158537
[実施例7〜12及び比較例1〜4]
下記の表3に記載の配合にしたがって、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PEGMEA)中に、エポキシ化合物、ノボラック樹脂、酸発生剤及び界面活性剤を添加し、25℃で1時間撹拌して組成物(固形分25質量%のPEGMEA溶液)を得た。
また、各成分は以下の材料を用いた。
なお、表中の配合量は、各成分の質量部を表すものである。
エポキシ化合物:日本化薬社製EPPN−201(酸硬化性成分の架橋剤)
ノボラック樹脂:昭和電工株式会社製BRG−558(酸硬化性成分の架橋性樹脂)
界面活性剤:東レ・ダウコーニング社製FZ2122
化合物A1〜A6:上述の実施例1〜6で製造した化合物A1〜A6
化合物B1〜B3:下記式(B1)〜(B3)で表される化合物
Figure 2020158537
1.酸発生能評価
実施例及び比較例で得た組成物をスピンコーターでガラス基板に回転塗布し、90℃120sプリベークして5μmの膜を作製した後、250℃3minでポストベークした。
その後、23℃のPGMEA溶液で現像し、以下の基準で酸発生能を評価した。結果を下記表3に示す。
+:膜が残った。
−:膜が残らなかった。
なお、膜が残ったものは酸発生感度に優れることを示す。
2.色変化評価
「1.酸発生能評価」でポストベーク後の膜の黄色度(YI)を測定し、比較例1を基準とした黄色度の差(ΔYI)(実施例及び比較例で得た膜のYI値−比較例1で得た膜のYI値)を測定し、下記基準で評価した。結果を下記表3に示す。
++:黄色度の差(ΔYI)が−1未満である。
+:黄色度の差(ΔYI)が−1以上1未満である。
−:黄色度の差(ΔYI)が1以上である。
黄色度の差(ΔYI)が小さい程、色変化の抑制効果に優れることを示す。
Figure 2020158537
[まとめ]
表3より、化合物Aは、酸発生感度と色変化の少ない組成物が得られる効果とのバランスに優れることが確認できた。

Claims (14)

  1. 下記一般式(A)で表される化合物。
    Figure 2020158537
    (式中、Rは、炭素原子数1〜20の無置換若しくは置換基を有している脂肪族炭化水素基、炭素原子数6〜20の無置換若しくは置換基を有している芳香族炭化水素含有基又は炭素原子数2〜20の無置換若しくは置換基を有している複素環含有基を表すか、或いは、該脂肪族炭化水素基、該芳香族炭化水素含有基又は該複素環含有基中のメチレン基の1つ又は2つ以上が下記群Iから選ばれる二価の基で置き換えられた基を表し、
    は、水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、炭素原子数1〜20の無置換若しくは置換基を有している脂肪族炭化水素基、炭素原子数6〜20の無置換若しくは置換基を有している芳香族炭化水素含有基又は炭素原子数2〜20の無置換若しくは置換基を有している複素環含有基を表すか、或いは、該脂肪族炭化水素基、該芳香族炭化水素含有基又は該複素環含有基中のメチレン基の1つ又は2つ以上が下記群Iから選ばれる二価の基で置き換えられた基を表し、
    11、R12、R13、R14、R15、R16及びR17は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、水酸基、カルボキシル基、R20、−OR20、−COR20、−OCOR20、−COOR20、−SR20、−SOR20、−SO20、−NR2122、−NR21COR22又は−CONR2122を表し、
    20、R21及びR22は、それぞれ独立に、炭素原子数1〜20の無置換若しくは置換基を有している脂肪族炭化水素基、炭素原子数6〜20の無置換若しくは置換基を有している芳香族炭化水素含有基、炭素原子数2〜20の無置換若しくは置換基を有している複素環含有基、又は該脂肪族炭化水素基、該芳香族炭化水素含有基若しくは該複素環含有基中のメチレン基の1つ若しくは2つ以上が下記群Iから選ばれる二価の基で置き換えられた基を表し、
    11とR12、R12とR13、R13とR14、R14とR15、R15とR16及びR16とR17並びにR21とR22は、結合して環を形成する場合もあり、
    前記脂肪族炭化水素基、前記芳香族炭化水素含有基及び前記複素環含有基中の水素原子の1つ又は2つ以上を置換する置換基が、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、水酸基、チオール基、−COOH、−SOH、イソシアネート基又は炭素原子数1〜4のアルキル基であり、
    nは0又は1を表す。)
    群I:−O−、−COO−、−OCO−、−CO−、−CS−、−S−、−SO−、−SO−、−NR30−、−NR30−CO−、−CO−NR30−、−NR30−COO−、−OCO−NR30−又は−SiR3031−。
    30及びR31は、それぞれ独立に、水素原子又は無置換の炭素原子数1〜20の脂肪族炭化水素基を表す。
  2. nが1である、請求項1に記載の化合物。
  3. が、炭素原子数1〜20の無置換若しくは置換基を有している脂肪族炭化水素基、又は炭素原子数6〜20の無置換若しくは置換基を有している芳香族炭化水素含有基である、請求項1又は2に記載の化合物。
  4. が、炭素原子数1〜10のアルキル基中の水素原子の1つ又は2つ以上がハロゲン原子で置換された基、炭素原子数6〜15のアリール基、又は該アリール基の環中の水素原子が無置換若しくは置換基を有している脂肪族炭化水素基で置換された基である、請求項3に記載の化合物。
  5. 11、R12、R13、R14、R15、R16及びR17が、それぞれ独立に、水素原子、−OR20、−COR20、−OCOR20、−COOR20、−SR20、−SOR20、−SO20、−NR2122、−NR21COR22又は−CONR2122である、請求項1〜4の何れか1項に記載の化合物。
  6. 11、R12、R13、R14、R16及びR17が水素原子である、請求項1〜5の何れか1項に記載の化合物。
  7. 15が水素原子又は−OR20である、請求項1〜6の何れか1項に記載の化合物。
  8. が、炭素原子数1〜10のアルキル基又は炭素原子数6〜15のアリール基である、請求項1〜7の何れか1項に記載の化合物。
  9. 請求項1〜8の何れか1項に記載の化合物を含む、酸発生剤。
  10. 請求項1〜8の何れか1項に記載の化合物と、
    樹脂成分と、
    を含む、組成物。
  11. 前記樹脂成分が酸反応性成分であり、
    前記酸反応性成分が、酸硬化性成分又は酸分解性成分である、請求項10に記載の組成物。
  12. 請求項11に記載の組成物の硬化物であり、
    前記酸反応性成分が前記酸硬化性成分である、硬化物。
  13. 請求項11に記載の組成物を硬化する硬化工程を有し、
    前記酸反応性成分が前記酸硬化性成分である、硬化物の製造方法。
  14. 請求項11に記載の組成物を用いて塗膜を形成し、形成された塗膜に含まれる化合物から酸を発生させる工程と、
    前記化合物から酸を発生させる工程後に前記塗膜の一部を現像し、パターン塗膜を形成する工程と、
    を有し、
    前記酸反応性成分が前記酸分解性成分である、パターン塗膜の製造方法。
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