TW202202476A - 鹽、酸產生劑、抗蝕劑組成物及抗蝕劑圖案的製造方法 - Google Patents

鹽、酸產生劑、抗蝕劑組成物及抗蝕劑圖案的製造方法 Download PDF

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Abstract

本發明的目的在於提供一種可製造具有良好的CD均勻性(CDU)的抗蝕劑圖案的鹽、酸產生劑及包含其的抗蝕劑組成物。一種式(I)所表示的鹽、包含該鹽的酸產生劑及抗蝕劑組成物。
Figure 110115910-A0101-11-0001-1
[式中,R1 及R2 分別獨立地表示羥基、-O-L1 -CO-O-R10 等。L1 表示烷二基。R4 、R5 、R7 及R8 分別獨立地表示鹵素原子、氟化烷基或烴基,該烴基可具有取代基,該烴基中包含的-CH2 -可被-O-或-CO-等取代。R10 表示酸不穩定基。X1 及X2 分別獨立地表示氧原子或硫原子。m1表示1~5的整數,m2及m8表示0~5的整數,m4、m5及m7表示0~4的整數。AI- 表示有機陰離子。]

Description

鹽、酸產生劑、抗蝕劑組成物及抗蝕劑圖案的製造方法
本發明是有關於一種鹽、酸產生劑、抗蝕劑組成物及抗蝕劑圖案的製造方法。
於專利文獻1中記載有一種含有下述式所表示的鹽作為酸產生劑的抗蝕劑組成物。
Figure 02_image003
於非專利文獻1中記載有一種下述式所表示的鹽。
Figure 02_image005
於專利文獻2中記載有一種下述式所表示的鹽。
Figure 02_image007
於專利文獻3中記載有一種下述式所表示的鹽。
Figure 02_image009
於專利文獻4中記載有一種下述式所表示的鹽。
Figure 02_image011
[現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2011-006400號公報 [專利文獻2]日本專利特開2017-155036號公報 [專利文獻3]日本專利特開平06-118651號公報 [專利文獻4]日本專利特開平08-160620號公報 [非專利文獻]
[非專利文獻1]「有機化學通訊(Org. Lett.)」2018,20,4458-4461
[發明所欲解決之課題]
本發明的課題在於提供一種相較於由含有所述鹽的抗蝕劑組成物所形成的抗蝕劑圖案,形成CD均勻性(critical dimension uniformity,CDU)更良好的抗蝕劑圖案的鹽。 [解決課題之手段]
本發明包含以下發明。 [1]一種鹽,由式(I)所表示。
Figure 02_image013
[式(I)中, R1 及R2 分別獨立地表示羥基、-O-R10 、-O-CO-O-R10 、-O-L1 -CO-O-R10 。 L1 表示碳數1~6的烷二基。 R4 、R5 、R7 及R8 分別獨立地表示鹵素原子、碳數1~12的氟化烷基或碳數1~18的烴基,該烴基可具有取代基,該烴基中包含的-CH2 -可被-O-、-CO-、-S-或-SO2 -取代。 R10 表示酸不穩定基。 X1 及X2 分別獨立地表示氧原子或硫原子。 m1表示1~5的任一整數,於m1為2以上時,多個括弧內的基相互可相同亦可不同。 m2表示0~5的任一整數,於m2為2以上時,多個括弧內的基相互可相同亦可不同。 m4表示0~4的任一整數,於m4為2以上時,多個R4 相互可相同亦可不同。 m5表示0~4的任一整數,於m5為2以上時,多個R5 相互可相同亦可不同。 m7表示0~4的任一整數,於m7為2以上時,多個R7 相互可相同亦可不同。 m8表示0~5的任一整數,於m8為2以上時,多個R8 相互可相同亦可不同。 其中,1≦m1+m7≦5,0≦m2+m8≦5。 AI- 表示有機陰離子。] [2]如[1]所述的鹽,其中X1 及X2 為氧原子。 [3]如[1]或[2]所述的鹽,其中R10 的酸不穩定基為式(1a)所表示的基或式(2a)所表示的基。
Figure 02_image015
[式(1a)中,Raa1 、Raa2 及Raa3 分別獨立地表示可具有取代基的碳數1~8的烷基、可具有取代基的碳數2~8的烯基、可具有取代基的碳數3~20的脂環式烴基、或可具有取代基的碳數6~18的芳香族烴基,或者Raa1 及Raa2 相互鍵結並與該些所鍵結的碳原子一同形成碳數3~20的脂環式烴基。 *表示結合鍵。]
Figure 02_image017
[式(2a)中,Raa1' 及Raa2' 分別獨立地表示氫原子或碳數1~12的烴基,Raa3' 表示碳數1~20的烴基,或者Raa2' 及Raa3' 相互鍵結並與該些所鍵結的-C-Xa -一同形成碳數3~20的雜環基,該烴基及該雜環基中包含的-CH2 -可被-O-或-S-取代。 Xa 表示氧原子或硫原子。 *表示結合鍵。] [4]如[1]至[3]中任一項所述的鹽,其中R1 及R2 分別獨立地表示羥基、-O-R10 、-O-L1 -CO-O-R10 。 [5]如[1]至[4]中任一項所述的鹽,其中m2為0,m8為1,R8 為分支狀的碳數3或4的烷基。 [6]如[1]至[5]中任一項所述的鹽,其中R1 的鍵結位置相對於X1 的鍵結位而鍵結於對位。 [7]如[1]至[6]中任一項所述的鹽,其中AI- 為磺酸根陰離子、磺醯基醯亞胺陰離子、磺醯基甲基化物陰離子或羧酸根陰離子。 [8]如[1]至[7]中任一項所述的鹽,其中AI- 為磺酸根陰離子,磺酸根陰離子為式(I-A)所表示的陰離子。
Figure 02_image019
[式(I-A)中, Q1 及Q2 分別獨立地表示氟原子或碳數1~6的全氟烷基。 L1 表示碳數1~24的飽和烴基,該飽和烴基中包含的-CH2 -可被取代為-O-或-CO-,該飽和烴基中包含的氫原子可被氟原子或羥基取代。 Y1 表示可具有取代基的甲基或可具有取代基的碳數3~24的脂環式烴基,該脂環式烴基中包含的-CH2 -可被取代為-O-、-SO2 -或-CO-。] [9]一種酸產生劑,含有如[1]至[8]中任一項所述的鹽。 [10]一種抗蝕劑組成物,含有如[9]所述的酸產生劑與具有酸不穩定基的樹脂。 [11]如[10]所述的抗蝕劑組成物,其中具有酸不穩定基的樹脂包含選自由式(a1-1)所表示的結構單元及式(a1-2)所表示的結構單元所組成的群組中的至少一種。
Figure 02_image021
[式(a1-1)及式(a1-2)中, La1 及La2 分別獨立地表示-O-或*-O-(CH2 )k1 -CO-O-,k1表示1~7的任一整數,*表示與-CO-的結合鍵。 Ra4 及Ra5 分別獨立地表示氫原子、鹵素原子或可具有鹵素原子的碳數1~6的烷基。 Ra6 及Ra7 分別獨立地表示碳數1~8的烷基、碳數2~8的烯基、碳數3~18的脂環式烴基、碳數6~18的芳香族烴基或將該些組合而成的基。 m1表示0~14的任一整數。 n1表示0~10的任一整數。 n1'表示0~3的任一整數。] [12]如[10]或[11]所述的抗蝕劑組成物,其中具有酸不穩定基的樹脂包含式(a2-A)所表示的結構單元。
Figure 02_image023
[式(a2-A)中, Ra50 表示氫原子、鹵素原子或可具有鹵素原子的碳數1~6的烷基。 Ra51 表示鹵素原子、羥基、碳數1~6的烷基、碳數1~6的烷氧基、碳數2~12的烷氧基烷基、碳數2~12的烷氧基烷氧基、碳數2~4的烷基羰基、碳數2~4的烷基羰氧基、丙烯醯氧基或甲基丙烯醯氧基。 Aa50 表示單鍵或*-Xa51 -(Aa52 -Xa52 )nb -,*表示與-Ra50 所鍵結的碳原子的結合鍵。 Aa52 表示碳數1~6的烷二基。 Xa51 及Xa52 分別獨立地表示-O-、-CO-O-或-O-CO-。 nb表示0或1。 mb表示0~4的任一整數。於mb為2以上的任一整數的情況下,多個Ra51 相互可相同亦可不同。] [13]如[10]至[12]中任一項所述的抗蝕劑組成物,進而含有產生較自酸產生劑所產生的酸而言酸性度更弱的酸的鹽。 [14]一種抗蝕劑圖案的製造方法,包括: (1)將如[10]至[13]中任一項所述的抗蝕劑組成物塗佈於基板上的步驟; (2)使塗佈後的組成物乾燥而形成組成物層的步驟; (3)對組成物層進行曝光的步驟; (4)將曝光後的組成物層加熱的步驟;以及 (5)將加熱後的組成物層顯影的步驟。 [發明的效果]
藉由使用含有本發明的鹽的抗蝕劑組成物,可以良好的CD均勻性(CDU)製造抗蝕劑圖案。
本說明書中,所謂「(甲基)丙烯酸系單體」是指「丙烯酸系單體及甲基丙烯酸系單體中的至少一種」。「(甲基)丙烯酸酯」及「(甲基)丙烯酸」等的表述亦表示相同的含義。就本說明書中記載的基而言,關於可成為直鏈結構與分支結構的兩者的基,可為其任一者。於烴基等中包含的-CH2 -被-O-、-S-、-CO-或-SO2 -取代的情況下,設為於各基中適用相同的例子。所謂「組合而成的基」是指使例示的基鍵結兩種以上而成的基,該些基的價數可根據鍵結形態而適宜變更。「源自」或「衍生」是指其分子中包含的聚合性C=C鍵藉由聚合而成為-C-C-基。於存在立體異構物的情況下,包含全部的立體異構物。
〔式(I)所表示的鹽〕 本發明是有關於一種式(I)所表示的鹽(以下有時稱為「鹽(I)」)。 鹽(I)中,有時將具有負電荷之側稱為「陰離子(I)」,將具有正電荷之側稱為「陽離子(I)」。
Figure 02_image025
[式中,所有符號分別表示與所述相同的含義。]
式(I)中,作為R1 及R2 中包含的L1 中的烷二基,可列舉:亞甲基、伸乙基、丙烷-1,3-二基、丁烷-1,4-二基、戊烷-1,5-二基、己烷-1,6-二基等直鏈狀烷二基;及 乙烷-1,1-二基、丙烷-1,1-二基、丙烷-1,2-二基、丙烷-2,2-二基、戊烷-2,4-二基、2-甲基丙烷-1,3-二基、2-甲基丙烷-1,2-二基、戊烷-1,4-二基、2-甲基丁烷-1,4-二基等分支狀烷二基。 L1 較佳為碳數1~3的烷二基,更佳為亞甲基。
R1 及R2 中包含的R10 的酸不穩定基是指與酸(例如三氟甲磺酸)接觸時R10 所表示的基脫離而形成羧基或羥基的基。 作為酸不穩定基,較佳為式(1a)所表示的基(以下,視情況而稱為「酸不穩定基(1a)」)、式(2a)所表示的基(以下,視情況而稱為「酸不穩定基(2a)」)。
Figure 02_image027
[式(1a)中,Raa1 、Raa2 及Raa3 分別獨立地表示可具有取代基的碳數1~8的烷基、可具有取代基的碳數2~8的烯基、可具有取代基的碳數3~20的脂環式烴基、或可具有取代基的碳數6~18的芳香族烴基,或者Raa1 及Raa2 相互鍵結並與該些所鍵結的碳原子一同形成碳數3~20的脂環式烴基。 *表示結合鍵。]
Figure 02_image029
[式(2a)中,Raa1' 及Raa2' 分別獨立地表示氫原子或碳數1~12的烴基,Raa3' 表示碳數1~20的烴基,或者Raa2' 及Raa3' 相互鍵結並與該些所鍵結的-C-Xa -一同形成碳數3~20的雜環基,該烴基及該雜環基中包含的-CH2 -可被-O-或-S-取代。 Xa 表示氧原子或硫原子。 *表示結合鍵。]
作為Raa1 、Raa2 及Raa3 中的烷基,可列舉:甲基、乙基、丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基等。Raa1 、Raa2 及Raa3 中的烷基的碳數較佳為1~6,更佳為1~3。 作為Raa1 、Raa2 及Raa3 中的烯基,可列舉:乙烯基、丙烯基、異丙烯基、丁烯基、異丁烯基、第三丁烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基、辛炔基、異辛炔基、壬烯基。 Raa1 、Raa2 及Raa3 中的脂環式烴基可為單環式及多環式的任一種。作為單環式的脂環式烴基,可列舉:環戊基、環己基、環庚基、環辛基等環烷基。作為多環式的脂環式烴基,例如可列舉:十氫萘基、金剛烷基、降冰片基及下述基(*表示結合鍵)等。Raa1 、Raa2 及Raa3 中的脂環式烴基的碳數較佳為3~16,更佳為3~12。
Figure 02_image031
作為Raa1 、Raa2 及Raa3 中的芳香族烴基,可列舉:苯基、萘基、蒽基、聯苯基、菲基等芳基。Raa1 、Raa2 及Raa3 中的芳香族烴基的碳數較佳為6~14,更佳為6~10。
作為可具有取代基的碳數1~8的烷基的取代基,可列舉:碳數2~8的烯基、碳數3~20的脂環式烴基、碳數6~18的芳香族烴基。作為可具有取代基的碳數2~8的烯基的取代基,可列舉:碳數1~8的烷基、碳數3~20的脂環式烴基、碳數6~18的芳香族烴基。作為可具有取代基的碳數3~20的脂環式烴基的取代基,可列舉:碳數1~8的烷基、碳數2~8的烯基、碳數6~18的芳香族烴基。作為可具有取代基的碳數6~18的芳香族烴基的取代基,可列舉:碳數1~8的烷基、碳數2~8的烯基、碳數3~20的脂環式烴基。更具體而言,可列舉:將所述烷基與脂環式烴基組合而成的基(例如,甲基環己基、二甲基環己基、甲基降冰片基、環己基甲基、金剛烷基甲基、金剛烷基二甲基、降冰片基乙基等烷基環烷基或環烷基烷基)、苄基等芳烷基、具有烷基的芳香族烴基(對甲基苯基、對第三丁基苯基、甲苯基、二甲苯基、枯烯基、均三甲苯基、2,6-二乙基苯基、2-甲基-6-乙基苯基等)、具有脂環式烴基的芳香族烴基(對環己基苯基、對金剛烷基苯基等)、苯基環己基等芳基-環烷基等。
作為Raa1 及Raa2 相互鍵結並與碳原子一同形成脂環式烴基時的-C(Raa1 )(Raa2 )(Raa3 ),可列舉下述基。脂環式烴基較佳為3~16,更佳為碳數3~12。*表示與-O-的結合鍵。
Figure 02_image033
作為式(1a)所表示的基,可列舉:1,1,1-三烷基(式(1a)中Raa1 、Raa2 及Raa3 為烷基的基,較佳為第三丁氧基羰基)、2-烷基金剛烷-2-基(式(1a)中,Raa1 、Raa2 及該些所鍵結的碳原子形成金剛烷基、且Raa3 為烷基的基)及1-(金剛烷-1-基)-1,1-二烷基(式(1a)中,Raa1 及Raa2 為烷基、且Raa3 為金剛烷基的基)等。
作為Raa1' 、Raa2' 及Raa3' 中的烴基,可列舉:烷基、脂環式烴基、芳香族烴基及藉由將該些組合而形成的基等。 烷基及脂環式烴基可列舉與Raa1 、Raa2 及Raa3 中列舉的基相同者。 作為芳香族烴基,可列舉:苯基、萘基、蒽基、聯苯基、菲基等芳基等。 作為組合而成的基,可列舉:將所述烷基與脂環式烴基組合而成的基(例如,甲基環己基、二甲基環己基、甲基降冰片基、環己基甲基、金剛烷基甲基、金剛烷基二甲基、降冰片基乙基等環烷基烷基或烷基環烷基)、苄基等芳烷基、具有烷基的芳香族烴基(對甲基苯基、對第三丁基苯基、甲苯基、二甲苯基、枯烯基、均三甲苯基、2,6-二乙基苯基、2-甲基-6-乙基苯基等)、具有脂環式烴基的芳香族烴基(對環己基苯基、對金剛烷基苯基等)、苯基環己基等芳基-環烷基等。 於Raa2' 及Raa3' 相互鍵結並與該些所鍵結的碳原子及Xa 一同形成雜環基的情況下,作為-C(Raa1' )(Raa2' )-Xa -(Raa3' ),可列舉下述基。*表示結合鍵。
Figure 02_image035
Raa1' 及Raa2' 中,較佳為至少一個為氫原子。
作為酸不穩定基(1a)的具體例,可列舉以下的基。*表示結合鍵。
Figure 02_image037
作為酸不穩定基(2a)的具體例,可列舉以下的基。*表示結合鍵。
Figure 02_image039
R1 及R2 的鍵結位置可分別相對於X1 及X2 的鍵結位置而為鄰位、間位、對位的任一種。其中,較佳為相對於X1 及X2 的鍵結位置而鍵結於對位。 R1 及R2 較佳為分別獨立地為羥基、-O-R10 或-O-L1 -CO-O-R10 ,更佳為分別獨立地為-O-R10 或-O-L1 -CO-O-R10
作為R4 、R5 、R7 及R8 中的鹵素原子,可列舉:氟原子、氯原子、溴原子及碘原子等。 所謂R4 、R5 、R7 及R8 中的碳數1~6的氟化烷基,表示具有氟原子的碳數1~6的烷基,可列舉:碳數1~6的全氟烷基(三氟甲基、五氟乙基、七氟丙基、九氟丁基)、以及2,2,2-三氟乙基、3,3,3-三氟丙基、4,4,4-三氟丁基、及3,3,4,4,4-五氟丁基等。氟化烷基的碳數較佳為1~4,更佳為1~3。 作為R4 、R5 、R7 及R8 中的碳數1~18的烴基,可列舉:烷基等鏈式烴基、脂環式烴基、芳香族烴基及藉由將該些組合而形成的基。 作為烷基,可列舉:甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、第二丁基、第三丁基、戊基、己基、庚基、2-乙基己基、辛基、壬基、癸基、十一烷基及十二烷基等。烷基的碳數較佳為1~12,更佳為1~9,進而佳為1~6,進一步更佳為1~4。 作為脂環式烴基,可為單環式或多環式的任一種,可列舉以下所表示的基等。鍵結部位可設為任意的位置。
Figure 02_image041
具體而言,作為單環式的脂環式烴基,可列舉:環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基、環辛基、環癸基等環烷基。作為多環式的脂環式烴基,可列舉:十氫萘基、金剛烷基、降冰片基等。脂環式烴基的碳數較佳為3~18,更佳為3~16,進而佳為3~12。 作為芳香族烴基,可列舉:苯基、萘基、聯苯基、蒽基、菲基、聯萘基等。芳香族烴基的碳數較佳為6~18,更佳為6~14,進而佳為6~10。
作為藉由組合而形成的基,可列舉:將芳香族烴基與鏈式烴基組合而成的基(例如,芳香族烴基-烷二基-*、烷基-芳香族烴基-*,該烷二基及烷基中包含的-CH2 -可被取代為-O-、-CO-、-S-或-SO2 -)、將脂環式烴基與鏈式烴基組合而成的基(例如,脂環式烴基-烷二基-*、烷基-脂環式烴基-*,該烷二基及烷基中包含的-CH2 -可被取代為-O-、-CO-、-S-或-SO2 -)、將芳香族烴基與脂環式烴基組合而成的基(例如,芳香族烴基-脂環式烴基-*、脂環式烴基-芳香族烴基-*)。*表示鍵結部位。 作為芳香族烴基-烷二基-*,可列舉苄基、苯乙基等芳烷基。 作為烷基-芳香族烴基-*,可列舉:甲苯基、二甲苯基、枯烯基等。 作為脂環式烴基-烷二基-*,可列舉:環己基甲基、環己基乙基、1-(金剛烷-1-基)甲基、1-(金剛烷-1-基)-1-甲基乙基等環烷基烷基等。 作為烷基-脂環式烴基-*,可列舉:甲基環己基、二甲基環己基、2-烷基金剛烷-2-基等具有烷基的環烷基等。 作為芳香族烴基-脂環式烴基-*,可列舉苯基環己基等。 作為脂環式烴基-芳香族烴基-*,可列舉環己基苯基等。 再者,於組合中,脂環式烴基、芳香族烴基、鏈式烴基可分別組合兩種以上。另外,任一基可鍵結於苯環。
作為烴基中包含的-CH2 -被取代為-O-、-CO-、-S-或-SO2 -的基,可列舉:羥基(甲基中包含的-CH2 -被取代為-O-的基)、羧基(乙基中包含的-CH2 -CH2 -被取代為-O-CO-的基)、烷氧基(烷基中包含的任意位置的-CH2 -被取代為-O-的基)、硫醇基(甲基中包含的-CH2 -被取代為-S-的基)、烷氧基羰基(烷基中包含的任意位置的-CH2 -CH2 -被取代為-O-CO-的基)、烷基羰基(烷基中包含的任意位置的-CH2 -被取代為-CO-的基)、烷硫基(烷基中包含的任意位置的-CH2 -被取代為-S-的基)、烷基磺醯基(烷基中包含的任意位置的-CH2 -被取代為-SO2 -的基)、烷基羰氧基(烷基中包含的任意位置的-CH2 -CH2 -被取代為-CO-O-的基)、環烷氧基、環烷基烷氧基、烷氧基羰氧基、芳香族烴基-羰氧基、將該些基中的兩種以上組合而成的基等。 作為烷氧基,可列舉碳數1~17的烷氧基,例如可列舉:甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基、辛氧基、2-乙基己氧基、壬氧基、癸氧基、十一烷氧基等。烷氧基的碳數較佳為1~11,更佳為1~6,進而佳為1~4。 作為烷硫基,可列舉碳數1~12的烷硫基,例如可列舉:甲硫基、乙硫基、丙硫基、丁硫基等。烷硫基的碳數較佳為1~6,進而佳為1~4。 作為烷基磺醯基,可列舉碳數1~12的烷基磺醯基,例如可列舉:甲基磺醯基、乙基磺醯基、丙基磺醯基等。烷基磺醯基的碳數較佳為1~11,更佳為1~6,進而佳為1~4。 烷氧基羰基、烷基羰基及烷基羰氧基表示羰基或羰氧基與所述烷基或烷氧基鍵結而成的基。 作為烷氧基羰基,可列舉碳數2~17的烷氧基羰基,例如可列舉:甲氧基羰基、乙氧基羰基、丁氧基羰基等。作為烷基羰基,可列舉碳數2~18的烷基羰基,例如可列舉:乙醯基、丙醯基及丁醯基等。作為烷基羰氧基,可列舉碳數2~17的烷基羰氧基,例如可列舉:乙醯基氧基、丙醯基氧基、丁醯基氧基等。烷氧基羰基的碳數較佳為2~11,更佳為2~6,進而佳為2~4。烷基羰基的碳數較佳為2~12,更佳為2~6,進而佳為2~4。烷基羰氧基的碳數較佳為2~11,更佳為2~6,進而佳為2~4。 作為環烷氧基,可列舉碳數3~17的環烷氧基,例如可列舉環己氧基等。作為環烷基烷氧基,可列舉碳數4~17的環烷基烷氧基,例如可列舉環己基甲氧基等。作為烷氧基羰氧基,可列舉碳數2~16的烷氧基羰氧基,例如可列舉丁氧基羰氧基等。作為芳香族烴基-羰氧基,可列舉碳數7~17的芳香族烴基-羰氧基,例如可列舉苯甲醯氧基等。
另外,作為脂環式烴基中包含的-CH2 -被-O-、-CO-、-S-或-SO2 -取代的基,可列舉以下所表示的基等。鍵結部位可設為任意的位置。以下所表示的基中-O-的位置可被取代為-S-,-CO-的位置可被取代為-SO2 -。
Figure 02_image043
於烴基中包含的-CH2 -被-O-或-CO-等取代的情況下,將取代之前的碳數設為該烴基的總碳數。另外,其個數可為一個,亦可為兩個以上。
作為R4 、R5 、R7 及R8 的烴基可具有的取代基,可列舉:鹵素原子、氰基、碳數1~12的烷基(該烷基中包含的-CH2 -可被取代為-O-或-CO-)。 作為鹵素原子,可列舉與所述基相同的基。 作為碳數1~12的烷基,可列舉與所述基相同的基。 作為取代基,於烷基中包含的-CH2 -被取代為-O-或-CO-的情況下,將取代之前的碳數設為該烷基的總碳數。作為被取代的基,可列舉:羥基(甲基中包含的-CH2 -被取代為-O-的基)、羧基(乙基中包含的-CH2 -CH2 -被取代為-O-CO-的基)、烷氧基(烷基中包含的任意位置的-CH2 -被取代為-O-的基)、烷氧基羰基(烷基中包含的任意位置的-CH2 -CH2 -被取代為-O-CO-的基)、烷基羰基(烷基中包含的任意位置的-CH2 -被取代為-CO-的基)、烷基羰氧基(烷基中包含的任意位置的-CH2 -CH2 -被取代為-CO-O-的基)等。 烷氧基、烷氧基羰基、烷基羰基及烷基羰氧基例如可列舉:碳數1~11的烷氧基、碳數2~11的烷氧基羰基、碳數2~12的烷基羰基及碳數2~11的烷基羰氧基,可列舉與所述基相同的基。 烴基可具有一個取代基或多個取代基。
X1 較佳為氧原子。 X2 較佳為氧原子。 X1 及X2 的鍵結位置相對於I+ 的鍵結位置而可為鄰位、間位、對位的任一種。其中,較佳為相對於I+ 的鍵結位置而鍵結於間位或對位,更佳為鍵結於對位。 m1較佳為1或2,更佳為1。 m2較佳為0、1或2。 m4較佳為0、1、2或4,更佳為0。 m5較佳為0或1。 m7較佳為0、1或2,更佳為0或1。 m8較佳為0或1。 R4 及R5 較佳為分別獨立地為鹵素原子、碳數1~4的氟化烷基或碳數1~6的烷基(該烷基中包含的-CH2 -可被-O-或-CO-取代),更佳為鹵素原子、碳數1~4的氟化烷基或碳數1~4的烷基(該烷基中包含的-CH2 -可被-O-或-CO-取代),進而佳為氟原子、碘原子、三氟甲基、碳數1~4的烷基。 R7 及R8 較佳為分別獨立地為鹵素原子、碳數1~4的氟化烷基或碳數1~6的烷基(該烷基中包含的-CH2 -可被-O-或-CO-取代),更佳為鹵素原子、碳數1~4的氟化烷基或碳數1~4的烷基(該烷基中包含的-CH2 -可被-O-或-CO-取代),進而佳為氟原子、碘原子、碳數1~4的全氟烷基或碳數1~4的烷基(該烷基中包含的-CH2 -可被-O-或-CO-取代),進一步更佳為氟原子、碘原子、三氟甲基、甲基、第三丁基、羥基或甲氧基。 於m2為0的情況下,較佳為m8為1,R8 為分支狀的碳數3或4的烷基。 於m4為2的情況下,較佳為R1 相對於X1 的鍵結位置而為對位,且較佳為兩個R4 中的一個相對於X1 的鍵結位置(1位)而為間位,另一個為鄰位,更佳為其中一個為3位的鍵結位置,另一個為6位的鍵結位置。
作為鹽(I)的陽離子,可列舉以下的式(I-c-1)~式(I-c-54)所表示的陽離子等。
Figure 02_image045
Figure 02_image047
Figure 02_image049
Figure 02_image051
Figure 02_image053
作為AI- 所表示的有機陰離子,可列舉:磺酸根陰離子、磺醯基醯亞胺陰離子、磺醯基甲基化物陰離子及羧酸根陰離子等。AI- 所表示的有機陰離子較佳為磺酸根陰離子,更佳為式(I-A)所表示的陰離子。
Figure 02_image055
[式(I-A)中, Q1 及Q2 分別獨立地表示氟原子或碳數1~6的全氟烷基。 L1 表示碳數1~24的飽和烴基,該飽和烴基中包含的-CH2 -可被取代為-O-或-CO-,該飽和烴基中包含的氫原子可被氟原子或羥基取代。 Y1 表示可具有取代基的甲基或可具有取代基的碳數3~24的脂環式烴基,該脂環式烴基中包含的-CH2 -可被取代為-O-、-SO2 -或-CO-。]
式(I-A)中,於飽和烴基中包含的-CH2 -被取代為-O-或-C(=O)-的情況下,將取代之前的碳數設為該飽和烴基的碳數。另外,於脂環式烴基中包含的-CH2 -被取代為-O-、-SO2 -或-C(=O)-的情況下,將取代之前的碳數設為該脂環式烴基的碳數。
作為Q1 及Q2 中的碳數1~6的全氟烷基,可列舉:三氟甲基、全氟乙基、全氟丙基、全氟異丙基、全氟丁基、全氟第二丁基、全氟第三丁基、全氟戊基及全氟己基等。 Q1 及Q2 較佳為分別獨立地為氟原子或三氟甲基,更佳為均為氟原子。
作為L1 中的二價飽和烴基,可列舉:直鏈狀烷二基、分支狀烷二基、單環式或多環式的二價脂環式飽和烴基,亦可為藉由將該些基中的兩種以上組合而形成的基。 具體而言,可列舉:亞甲基、伸乙基、丙烷-1,3-二基、丁烷-1,4-二基、戊烷-1,5-二基、己烷-1,6-二基、庚烷-1,7-二基、辛烷-1,8-二基、壬烷-1,9-二基、癸烷-1,10-二基、十一烷-1,11-二基、十二烷-1,12-二基、十三烷-1,13-二基、十四烷-1,14-二基、十五烷-1,15-二基、十六烷-1,16-二基及十七烷-1,17-二基等直鏈狀烷二基; 乙烷-1,1-二基、丙烷-1,1-二基、丙烷-1,2-二基、丙烷-2,2-二基、戊烷-2,4-二基、2-甲基丙烷-1,3-二基、2-甲基丙烷-1,2-二基、戊烷-1,4-二基、2-甲基丁烷-1,4-二基等分支狀烷二基; 環丁烷-1,3-二基、環戊烷-1,3-二基、環己烷-1,4-二基、環辛烷-1,5-二基等為環烷二基的單環式的二價脂環式飽和烴基; 降冰片烷-1,4-二基、降冰片烷-2,5-二基、金剛烷-1,5-二基、金剛烷-2,6-二基等多環式的二價脂環式飽和烴基等。 作為L1 所表示的二價飽和烴基中包含的-CH2 -被-O-或-CO-取代的基,例如可列舉式(b1-1)~式(b1-3)的任一者所表示的基。再者,式(b1-1)~式(b1-3)所表示的基及作為該些的具體例的式(b1-4)~式(b1-11)所表示的基中,*及**表示鍵結部位,*表示與-Y1 的鍵結部位。
Figure 02_image057
[式(b1-1)中, Lb2 表示單鍵或碳數1~22的二價飽和烴基,該飽和烴基中包含的氫原子可被取代為氟原子。 Lb3 表示單鍵或碳數1~22的二價飽和烴基,該飽和烴基中包含的氫原子可被取代為氟原子或羥基,該飽和烴基中包含的-CH2 -可被取代為-O-或-CO-。 其中,Lb2 與Lb3 的碳數合計為22以下。 式(b1-2)中, Lb4 表示單鍵或碳數1~22的二價飽和烴基,該飽和烴基中包含的氫原子可被取代為氟原子。 Lb5 表示單鍵或碳數1~22的二價飽和烴基,該飽和烴基中包含的氫原子可被取代為氟原子或羥基,該飽和烴基中包含的-CH2 -可被取代為-O-或-CO-。 其中,Lb4 與Lb5 的碳數合計為22以下。 式(b1-3)中, Lb6 表示單鍵或碳數1~23的二價飽和烴基,該飽和烴基中包含的氫原子可被取代為氟原子或羥基。 Lb7 表示單鍵或碳數1~23的二價飽和烴基,該飽和烴基中包含的氫原子可被取代為氟原子或羥基,該飽和烴基中包含的-CH2 -可被取代為-O-或-CO-。 其中,Lb6 與Lb7 的碳數合計為23以下。]
關於式(b1-1)~式(b1-3)所表示的基,於飽和烴基中包含的-CH2 -被取代為-O-或-CO-的情況下,將取代之前的碳數設為該飽和烴基的碳數。 作為二價飽和烴基,可列舉與Lb1 的二價飽和烴基相同者。 Lb2 較佳為單鍵。 Lb3 較佳為碳數1~4的二價飽和烴基。 Lb4 較佳為碳數1~8的二價飽和烴基,該二價飽和烴基中包含的氫原子可被取代為氟原子。 Lb5 較佳為單鍵或碳數1~8的二價飽和烴基。 Lb6 較佳為單鍵或碳數1~4的二價飽和烴基,該飽和烴基中包含的氫原子可被取代為氟原子。 Lb7 較佳為單鍵或碳數1~18的二價飽和烴基,該飽和烴基中包含的氫原子可被取代為氟原子或羥基,該二價飽和烴基中包含的-CH2 -可被取代為-O-或-CO-。 作為L1 所表示的二價飽和烴基中包含的-CH2 -被-O-或-CO-取代的基,較佳為式(b1-1)或式(b1-3)所表示的基。
作為式(b1-1)所表示的基,可列舉式(b1-4)~式(b1-8)分別所表示的基。
Figure 02_image059
[式(b1-4)中, Lb8 表示單鍵或碳數1~22的二價飽和烴基,該飽和烴基中包含的氫原子可被取代為氟原子或羥基。 式(b1-5)中, Lb9 表示碳數1~20的二價飽和烴基,該二價飽和烴基中包含的-CH2 -可被取代為-O-或-CO-。 Lb10 表示單鍵或碳數1~19的二價飽和烴基,該二價飽和烴基中包含的氫原子可被取代為氟原子或羥基。 其中,Lb9 及Lb10 的合計碳數為20以下。 式(b1-6)中, Lb11 表示碳數1~21的二價飽和烴基。 Lb12 表示單鍵或碳數1~20的二價飽和烴基,該二價飽和烴基中包含的氫原子可被取代為氟原子或羥基。 其中,Lb11 及Lb12 的合計碳數為21以下。 式(b1-7)中, Lb13 表示碳數1~19的二價飽和烴基。 Lb14 表示單鍵或碳數1~18的二價飽和烴基,該二價飽和烴基中包含的-CH2 -可被取代為-O-或-CO-。 Lb15 表示單鍵或碳數1~18的二價飽和烴基,該二價飽和烴基中包含的氫原子可被取代為氟原子或羥基。 其中,Lb13 ~Lb15 的合計碳數為19以下。 式(b1-8)中, Lb16 表示碳數1~18的二價飽和烴基,該二價飽和烴基中包含的-CH2 -可被取代為-O-或-CO-。 Lb17 表示碳數1~18的二價飽和烴基。 Lb18 表示單鍵或碳數1~17的二價飽和烴基,該二價飽和烴基中包含的氫原子可被取代為氟原子或羥基。 其中,Lb16 ~Lb18 的合計碳數為19以下。] Lb8 較佳為碳數1~4的二價飽和烴基。 Lb9 較佳為碳數1~8的二價飽和烴基。 Lb10 較佳為單鍵或碳數1~19的二價飽和烴基,更佳為單鍵或碳數1~8的二價飽和烴基。 Lb11 較佳為碳數1~8的二價飽和烴基。 Lb12 較佳為單鍵或碳數1~8的二價飽和烴基。 Lb13 較佳為碳數1~12的二價飽和烴基。 Lb14 較佳為單鍵或碳數1~6的二價飽和烴基。 Lb15 較佳為單鍵或碳數1~18的二價飽和烴基,更佳為單鍵或碳數1~8的二價飽和烴基。 Lb16 較佳為碳數1~12的二價飽和烴基。 Lb17 較佳為碳數1~6的二價飽和烴基。 Lb18 較佳為單鍵或碳數1~17的二價飽和烴基,更佳為單鍵或碳數1~4的二價飽和烴基。
作為式(b1-3)所表示的基,可列舉式(b1-9)~式(b1-11)分別所表示的基。
Figure 02_image061
[式(b1-9)中, Lb19 表示單鍵或碳數1~23的二價飽和烴基,該飽和烴基中包含的氫原子可被取代為氟原子。 Lb20 表示單鍵或碳數1~23的二價飽和烴基,該飽和烴基中包含的氫原子可被取代為氟原子、羥基或烷基羰氧基。該烷基羰氧基中包含的-CH2 -可被取代為-O-或-CO-,該烷基羰氧基中包含的氫原子可被取代為羥基。 其中,Lb19 及Lb20 的合計碳數為23以下。 式(b1-10)中, Lb21 表示單鍵或碳數1~21的二價飽和烴基,該飽和烴基中包含的氫原子可被取代為氟原子。 Lb22 表示單鍵或碳數1~21的二價飽和烴基。 Lb23 表示單鍵或碳數1~21的二價飽和烴基,該飽和烴基中包含的氫原子可被取代為氟原子、羥基或烷基羰氧基。該烷基羰氧基中包含的-CH2 -可被取代為-O-或-CO-,該烷基羰氧基中包含的氫原子可被取代為羥基。 其中,Lb21 、Lb22 及Lb23 的合計碳數為21以下。 式(b1-11)中, Lb24 表示單鍵或碳數1~20的二價飽和烴基,該飽和烴基中包含的氫原子可被取代為氟原子。 Lb25 表示碳數1~21的二價飽和烴基。 Lb26 表示單鍵或碳數1~20的二價飽和烴基,該飽和烴基中包含的氫原子可被取代為氟原子、羥基或烷基羰氧基。該烷基羰氧基中包含的-CH2 -可被取代為-O-或-CO-,該烷基羰氧基中包含的氫原子可被取代為羥基。 其中,Lb24 、Lb25 及Lb26 的合計碳數為21以下。] 再者,關於式(b1-9)所表示的基至式(b1-11)所表示的基,於飽和烴基中包含的氫原子被取代為烷基羰氧基的情況下,將取代之前的碳數設為該飽和烴基的碳數。 作為烷基羰氧基,可列舉:乙醯基氧基、丙醯基氧基、丁醯基氧基、環己基羰氧基、金剛烷基羰氧基等。
作為式(b1-4)所表示的基,可列舉以下者。
Figure 02_image063
作為式(b1-5)所表示的基,可列舉以下者。
Figure 02_image065
作為式(b1-6)所表示的基,可列舉以下者。
Figure 02_image067
作為式(b1-7)所表示的基,可列舉以下者。
Figure 02_image069
作為式(b1-8)所表示的基,可列舉以下者。
Figure 02_image071
作為式(b1-2)所表示的基,可列舉以下者。
Figure 02_image073
作為式(b1-9)所表示的基,可列舉以下者。
Figure 02_image075
作為式(b1-10)所表示的基,可列舉以下者。
Figure 02_image077
作為式(b1-11)所表示的基,可列舉以下者。
Figure 02_image079
作為Y1 所表示的脂環式烴基,可列舉式(Y1)~式(Y11)、式(Y36)~式(Y38)所表示的基。 於Y1 所表示的脂環式烴基中包含的-CH2 -被-O-、-SO2 -或-CO-取代的情況下,其個數可為一個,亦可為兩個以上。作為此種基,可列舉式(Y12)~式(Y35)、式(Y39)~式(Y43)所表示的基。*表示與L1 的鍵結部位。
Figure 02_image081
作為Y1 所表示的脂環式烴基,較佳為式(Y1)~式(Y20)、式(Y26)、式(Y27)、式(Y30)、式(Y31)、式(Y39)~式(Y43)的任一者所表示的基,更佳為式(Y11)、式(Y15)、式(Y16)、式(Y20)、式(Y26)、式(Y27)、式(Y30)、式(Y31)、式(Y39)、式(Y40)、式(Y42)或式(Y43)所表示的基,進而佳為式(Y11)、式(Y15)、式(Y20)、式(Y26)、式(Y27)、式(Y30)、式(Y31)、式(Y39)、式(Y40)、式(Y42)或式(Y43)所表示的基。 於Y1 所表示的脂環式烴基為式(Y28)~式(Y35)、式(Y39)、式(Y40)、式(Y42)或式(Y43)等具有氧原子的螺環的情況下,兩個氧原子間的烷二基較佳為具有一個以上的氟原子。另外,縮酮結構中包含的烷二基中與氧原子鄰接的亞甲基中,較佳為未取代有氟原子。
作為Y1 所表示的甲基的取代基,可列舉:鹵素原子、羥基、碳數3~16的脂環式烴基、碳數6~18的芳香族烴基、縮水甘油氧基、-(CH2 )ja -CO-O-Rb1 基或-(CH2 )ja -O-CO-Rb1 基(式中,Rb1 表示碳數1~16的烷基、碳數3~16的脂環式烴基、碳數6~18的芳香族烴基或將該些組合而成的基。ja表示0~4的任一整數。該烷基及該脂環式烴基中包含的-CH2 -可被-O-、-SO2 -或-CO-取代,該烷基、該脂環式烴基及該芳香族烴基中包含的氫原子可被取代為羥基或氟原子)等。 作為Y1 所表示的脂環式烴基的取代基,可列舉:鹵素原子、羥基、可被羥基取代的碳數1~16的烷基(該烷基中包含的-CH2 -可被-O-或-CO-取代)、碳數3~16的脂環式烴基、碳數6~18的芳香族烴基、碳數7~21的芳烷基、縮水甘油氧基、-(CH2 )ja -CO-O-Rb1 基或-(CH2 )ja -O-CO-Rb1 基(式中,Rb1 表示碳數1~16的烷基、碳數3~16的脂環式烴基或碳數6~18的芳香族烴基或將該些組合而成的基。ja表示0~4的任一整數。該烷基及該脂環式烴基中包含的-CH2 -可被-O-、-SO2 -或-CO-取代,該烷基、該脂環式烴基及該芳香族烴基中包含的氫原子可被取代為羥基或氟原子)等。
作為鹵素原子,可列舉:氟原子、氯原子、溴原子及碘原子等。 作為脂環式烴基,例如可列舉:環戊基、環己基、甲基環己基、二甲基環己基、環庚基、環辛基、降冰片基、金剛烷基等。脂環式烴基可具有鏈式烴基,可列舉甲基環己基、二甲基環己基等。脂環式烴基的碳數較佳為3~12,更佳為3~10。 作為芳香族烴基,例如可列舉:苯基、萘基、蒽基、聯苯基、菲基等芳基等。芳香族烴基可具有鏈式烴基或脂環式烴基,可列舉:具有碳數1~18的鏈式烴基的芳香族烴基(甲苯基、二甲苯基、枯烯基、均三甲苯基、對甲基苯基、對乙基苯基、對第三丁基苯基、2,6-二乙基苯基、2-甲基-6-乙基苯基等)、及具有碳數3~18的脂環式烴基的芳香族烴基(對環己基苯基、對金剛烷基苯基等)等。芳香族烴基的碳數較佳為6~14,更佳為6~10。 作為烷基,例如可列舉:甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、第二丁基、第三丁基、戊基、己基、庚基、2-乙基己基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基等。烷基的碳數較佳為1~12,更佳為1~6,進而佳為1~4。 作為被羥基取代的烷基,可列舉羥基甲基、羥基乙基等羥基烷基。 作為芳烷基,可列舉:苄基、苯乙基、苯基丙基、萘基甲基及萘基乙基等。 作為烷基中包含的-CH2 -被-O-、-SO2 -或-CO-等取代的基,可列舉:烷氧基、烷基磺醯基、烷氧基羰基、烷基羰基、烷基羰氧基或將該些組合而成的基等。 作為烷氧基,可列舉:甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基、庚氧基、辛氧基、癸氧基及十二烷氧基等。烷氧基的碳數較佳為1~12,更佳為1~6,進而佳為1~4。 作為烷基磺醯基,可列舉:甲基磺醯基、乙基磺醯基、丙基磺醯基等。烷基磺醯基的碳數較佳為1~12,更佳為1~6,進而佳為1~4。 作為烷氧基羰基,例如可列舉:甲氧基羰基、乙氧基羰基、丁氧基羰基等。烷氧基羰基的碳數較佳為2~12,更佳為2~6,進而佳為2~4。 作為烷基羰基,例如可列舉:乙醯基、丙醯基及丁醯基等。烷基羰基的碳數較佳為2~12,更佳為2~6,進而佳為2~4。 作為烷基羰氧基,例如可列舉:乙醯基氧基、丙醯基氧基、丁醯基氧基等。烷基羰氧基的碳數較佳為2~12,更佳為2~6,進而佳為2~4。 作為組合而成的基,例如可列舉:將烷氧基與烷基組合而成的基、將烷氧基與烷氧基組合而成的基、將烷氧基與烷基羰基組合而成的基、將烷氧基與烷基羰氧基組合而成的基等。 作為將烷氧基與烷基組合而成的基,例如可列舉:甲氧基甲基、甲氧基乙基、乙氧基乙基、乙氧基甲基等烷氧基烷基等。烷氧基烷基的碳數較佳為2~12,更佳為2~6,進而佳為2~4。 作為將烷氧基與烷氧基組合而成的基,可列舉:甲氧基甲氧基、甲氧基乙氧基、乙氧基甲氧基、乙氧基乙氧基等烷氧基烷氧基等。烷氧基烷氧基的碳數較佳為2~12,更佳為2~6,進而佳為2~4。 作為將烷氧基與烷基羰基組合而成的基,可列舉:甲氧基乙醯基、甲氧基丙醯基、乙氧基乙醯基、乙氧基丙醯基等烷氧基烷基羰基等。烷氧基烷基羰基的碳數較佳為3~13,更佳為3~7,進而佳為3~5。 作為將烷氧基與烷基羰氧基組合而成的基,可列舉:甲氧基乙醯基氧基、甲氧基丙醯基氧基、乙氧基乙醯基氧基、乙氧基丙醯基氧基等烷氧基烷基羰氧基等。烷氧基烷基羰氧基的碳數較佳為3~13,更佳為3~7,進而佳為3~5。 作為脂環式烴基中包含的-CH2 -被-O-、-SO2 -或-CO-等取代的基,可列舉式(Y12)~式(Y35)、式(Y39)~式(Y43)所表示的基等。
作為Y1 ,可列舉以下者。
Figure 02_image083
Y1 較佳為可具有取代基的碳數3~24的脂環式烴基,更佳為可具有取代基的碳數3~20的脂環式烴基,進而佳為可具有取代基的碳數3~18的脂環式烴基,進而更佳為被羥基取代的脂環式烴基,特佳為可具有取代基的金剛烷基,構成該脂環式烴基或金剛烷基的-CH2 -可被取代為-CO-、-SO2 -或-CO-。Y1 具體而言較佳為金剛烷基、羥基金剛烷基、氧代金剛烷基或式(Y42)、式(Y100)~式(Y114)所表示的基,特佳為羥基金剛烷基、氧代金剛烷基、包含該些的基或式(Y42)、式(Y100)~式(Y114)所表示的基。
作為式(I-A)所表示的陰離子,較佳為式(I-A-1)~式(I-A-59)所表示的陰離子〔以下,有時對應於式編號而稱為「陰離子(I-A-1)」等〕,更佳為式(I-A-1)~式(I-A-4)、式(I-A-9)、式(I-A-10)、式(I-A-24)~式(I-A-33)、式(I-A-36)~式(I-A-40)、式(I-A-47)~式(I-A-59)的任一者所表示的陰離子。
Figure 02_image085
Figure 02_image087
Figure 02_image089
Figure 02_image091
Figure 02_image093
Figure 02_image095
Figure 02_image097
Figure 02_image099
此處Ri2 ~Ri7 分別獨立地例如為碳數1~4的烷基,較佳為甲基或乙基。Ri8 例如為碳數1~12的鏈式烴基,較佳為碳數1~4的烷基、碳數5~12的脂環式烴基或藉由將該些組合而形成的基,更佳為甲基、乙基、環己基或金剛烷基。LA41 為單鍵或碳數1~4的烷二基。Q1 及Q2 表示與所述相同的含義。 作為式(I-A)所表示的陰離子,具體而言可列舉日本專利特開2010-204646號公報中所記載的陰離子。
作為式(I-A)所表示的陰離子,較佳為可列舉式(I-a-1)~式(I-a-38)分別所表示的陰離子。
Figure 02_image101
Figure 02_image103
Figure 02_image105
Figure 02_image107
其中,較佳為式(I-a-1)~式(I-a-3)、式(I-a-7)~式(I-a-19)、式(I-a-22)~式(I-a-38)的任一者所表示的陰離子。
作為AI- 所表示的磺醯基醯亞胺陰離子,可列舉以下者。
Figure 02_image109
作為磺醯基甲基化物陰離子,可列舉以下者。
Figure 02_image111
作為羧酸根陰離子,可列舉以下者。
Figure 02_image113
作為鹽(I)的具體例,可列舉將所述陽離子與陰離子任意組合而成的鹽。將鹽(I)的具體例示於下述表。 下述表中,各符號表示於表示所述陰離子或陽離子的結構上附加的符號,「~」表示鹽(I)與陰離子(I)各自對應。例如,鹽(I-1)表示包含式(I-a-1)所表示的陰離子與式(I-c-1)所表示的陽離子的鹽,鹽(I-2)表示包含式(I-a-2)所表示的陰離子與式(I-c-1)所表示的陽離子的鹽,鹽(I-39)表示包含式(I-a-1)所表示的陰離子與式(I-c-2)所表示的陽離子的鹽。
Figure 02_image115
[表1]
鹽(I) 陰離子(I) 陽離子(I)
(I-1)~(I-38) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-1)
(I-39)~(I-76) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-2)
(I-77)~(I-114) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-3)
(I-115)~(I-152) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-4)
(I-153)~(I-190) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-5)
(I-191)~(I-228) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-6)
(I-229)~(I-266) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-7)
(I-267)~(I-304) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-8)
(I-305)~(I-342) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-9)
(I-343)~(I-380) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-10)
(I-381)~(I-418) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-11)
(I-419)~(I-456) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-12)
(I-457)~(I-494) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-13)
(I-495)~(I-532) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-14)
(I-533)~(I-570) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-15)
(I-571)~(I-608) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-16)
(I-609)~(I-646) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-17)
(I-647)~(I-684) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-18)
(I-685)~(I-722) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-19)
(I-723)~(I-760) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-20)
(I-761)~(I-798) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-21)
(I-799)~(I-836) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-22)
(I-837)~(I-874) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-23)
(I-875)~(I-912) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-24)
(I-913)~(I-950) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-25)
(I-951)~(I-988) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-26)
(I-989)~(I-1026) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-27)
(I-1027)~(I-1064) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-28)
(I-1065)~(I-1102) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-29)
(I-1103)~(I-1140) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-30)
(I-1141)~(I-1178) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-31)
(I-1179)~(I-1216) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-32)
(I-1217)~(I-1254) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-33)
(I-1255)~(I-1292) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-34)
(I-1293)~(I-1330) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-35)
(I-1331)~(I-1368) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-36)
(I-1369)~(I-1406) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-37)
(I-1407)~(I-1444) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-38)
(I-1445)~(I-1482) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-39)
(I-1483)~(I-1520) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-40)
(I-1521)~(I-1558) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-41)
(I-1559)~(I-1596) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-42)
(I-1597)~(I-1634) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-43)
(I-1635)~(I-1672) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-44)
(I-1673)~(I-1710) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-45)
(I-1711)~(I-1748) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-46)
(I-1749)~(I-1786) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-47)
(I-1787)~(I-1824) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-48)
(I-1825)~(I-1862) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-49)
(I-1863)~(I-1900) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-50)
(I-1901)~(I-1938) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-51)
(I-1939)~(I-1976) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-52)
(I-1977)~(I-2014) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-53)
(I-2015)~(I-2052) (I-a-1)~(I-a-38) (I-c-54)
其中,鹽(I)較佳為將式(I-a-1)~式(I-a-4)、式(I-a-7)~式(I-a-11)、式(I-a-14)~式(I-a-30)及式(I-a-35)~式(I-a-38)的任一者所表示的陰離子與式(I-c-1)~式(I-c-54)的任一者所表示的陽離子組合而成的鹽,具體而言,較佳為鹽(I-1)~鹽(I-4)、鹽(I-7)~鹽(I-11)、鹽(I-14)~鹽(I-30)、鹽(I-35)~鹽(I-38)、鹽(I-39)~鹽(I-42)、鹽(I-45)~鹽(I-49)、鹽(I-52)~鹽(I-68)、鹽(I-73)~鹽(I-76)、鹽(I-77)~鹽(I-80)、鹽(I-83)~鹽(I-87)、鹽(I-90)~鹽(I-106)、鹽(I-111)~鹽(I-114)、鹽(I-115)~鹽(I-118)、鹽(I-121)~鹽(I-125)、鹽(I-128)~鹽(I-144)、鹽(I-149)~鹽(I-152)、鹽(I-153)~鹽(I-156)、鹽(I-159)~鹽(I-163)、鹽(I-166)~鹽(I-182)、鹽(I-187)~鹽(I-190)、鹽(I-191)~鹽(I-194)、鹽(I-197)~鹽(I-201)、鹽(I-204)~鹽(I-220)、鹽(I-225)~鹽(I-228)、鹽(I-229)~鹽(I-232)、鹽(I-235)~鹽(I-239)、鹽(I-242)~鹽(I-258)、鹽(I-263)~鹽(I-266)、鹽(I-267)~鹽(I-270)、鹽(I-273)~鹽(I-277)、鹽(I-280)~鹽(I-296)、鹽(I-301)~鹽(I-304)、鹽(I-305)~鹽(I-308)、鹽(I-311)~鹽(I-315)、鹽(I-318)~鹽(I-334)、鹽(I-339)~鹽(I-342)、鹽(I-343)~鹽(I-346)、鹽(I-349)~鹽(I-353)、鹽(I-356)~鹽(I-372)、鹽(I-377)~鹽(I-380)、鹽(I-381)~鹽(I-384)、鹽(I-387)~鹽(I-391)、鹽(I-394)~鹽(I-410)、鹽(I-415)~鹽(I-418)、鹽(I-419)~鹽(I-422)、鹽(I-425)~鹽(I-429)、鹽(I-432)~鹽(I-448)、鹽(I-453)~鹽(I-456)、鹽(I-457)~鹽(I-460)、鹽(I-463)~鹽(I-467)、鹽(I-470)~鹽(I-486)、鹽(I-491)~鹽(I-494)、鹽(I-495)~鹽(I-498)、鹽(I-501)~鹽(I-505)、鹽(I-508)~鹽(I-524)、鹽(I-529)~鹽(I-532)、鹽(I-533)~鹽(I-536)、鹽(I-539)~鹽(I-543)、鹽(I-546)~鹽(I-562)、鹽(I-567)~鹽(I-570)、鹽(I-571)~鹽(I-574)、鹽(I-577)~鹽(I-581)、鹽(I-584)~鹽(I-600)、鹽(I-605)~鹽(I-608)、鹽(I-609)~鹽(I-612)、鹽(I-615)~鹽(I-619)、鹽(I-622)~鹽(I-638)、鹽(I-643)~鹽(I-646)、鹽(I-647)~鹽(I-650)、鹽(I-653)~鹽(I-657)、鹽(I-660)~鹽(I-676)、鹽(I-681)~鹽(I-684)、鹽(I-685)~鹽(I-688)、鹽(I-691)~鹽(I-695)、鹽(I-698)~鹽(I-714)、鹽(I-719)~鹽(I-722)、鹽(I-723)~鹽(I-726)、鹽(I-729)~鹽(I-733)、鹽(I-736)~鹽(I-752)、鹽(I-757)~鹽(I-760)、鹽(I-761)~鹽(I-764)、鹽(I-767)~鹽(I-771)、鹽(I-774)~鹽(I-790)、鹽(I-795)~鹽(I-798)、鹽(I-799)~鹽(I-802)、鹽(I-805)~鹽(I-809)、鹽(I-812)~鹽(I-828)、鹽(I-833)~鹽(I-836)、鹽(I-837)~鹽(I-840)、鹽(I-843)~鹽(I-847)、鹽(I-850)~鹽(I-866)、鹽(I-871)~鹽(I-874)、鹽(I-875)~鹽(I-878)、鹽(I-881)~鹽(I-885)、鹽(I-888)~鹽(I-904)、鹽(I-909)~鹽(I-912)、鹽(I-913)~鹽(I-916)、鹽(I-919)~鹽(I-923)、鹽(I-926)~鹽(I-942)、鹽(I-947)~鹽(I-950)、鹽(I-951)~鹽(I-954)、鹽(I-957)~鹽(I-961)、鹽(I-964)~鹽(I-980)、鹽(I-985)~鹽(I-988)、鹽(I-989)~鹽(I-992)、鹽(I-995)~鹽(I-999)、鹽(I-1002)~鹽(I-1018)、鹽(I-1023)~鹽(I-1026)、鹽(I-1027)~鹽(I-1030)、鹽(I-1033)~鹽(I-1037)、鹽(I-1040)~鹽(I-1056)、鹽(I-1061)~鹽(I-1064)、鹽(I-1065)~鹽(I-1068)、鹽(I-1071)~鹽(I-1075)、鹽(I-1078)~鹽(I-1094)、鹽(I-1099)~鹽(I-1102)、鹽(I-1103)~鹽(I-1106)、鹽(I-1109)~鹽(I-1113)、鹽(I-1116)~鹽(I-1132)、鹽(I-1137)~鹽(I-1140)、鹽(I-1141)~鹽(I-1144)、鹽(I-1147)~鹽(I-1151)、鹽(I-1154)~鹽(I-1170)、鹽(I-1175)~鹽(I-1178)、鹽(I-1179)~鹽(I-1182)、鹽(I-1185)~鹽(I-1189)、鹽(I-1192)~鹽(I-1208)、鹽(I-1213)~鹽(I-1216)、鹽(I-1217)~鹽(I-1220)、鹽(I-1223)~鹽(I-1227)、鹽(I-1230)~鹽(I-1246)、鹽(I-1251)~鹽(I-1254)、鹽(I-1255)~鹽(I-1258)、鹽(I-1261)~鹽(I-1265)、鹽(I-1268)~鹽(I-1284)、鹽(I-1289)~鹽(I-1292)、鹽(I-1293)~鹽(I-1296)、鹽(I-1299)~鹽(I-1303)、鹽(I-1306)~鹽(I-1322)、鹽(I-1327)~鹽(I-1330)、鹽(I-1331)~鹽(I-1334)、鹽(I-1337)~鹽(I-1341)、鹽(I-1344)~鹽(I-1360)、鹽(I-1365)~鹽(I-1368)、鹽(I-1369)~鹽(I-1372)、鹽(I-1375)~鹽(I-1379)、鹽(I-1382)~鹽(I-1398)、鹽(I-1403)~鹽(I-1406)、鹽(I-1407)~鹽(I-1410)、鹽(I-1413)~鹽(I-1417)、鹽(I-1420)~鹽(I-1436)、鹽(I-1441)~鹽(I-1444)、鹽(I-1445)~鹽(I-1448)、鹽(I-1451)~鹽(I-1455)、鹽(I-1458)~鹽(I-1474)、鹽(I-1479)~鹽(I-1482)、鹽(I-1483)~鹽(I-1486)、鹽(I-1489)~鹽(I-1493)、鹽(I-1496)~鹽(I-1512)、鹽(I-1517)~鹽(I-1520)、鹽(I-1521)~鹽(I-1524)、鹽(I-1527)~鹽(I-1531)、鹽(I-1534)~鹽(I-1550)、鹽(I-1555)~鹽(I-1558)、鹽(I-1559)~鹽(I-1562)、鹽(I-1565)~鹽(I-1569)、鹽(I-1572)~鹽(I-1588)、鹽(I-1593)~鹽(I-1596)、鹽(I-1597)~鹽(I-1600)、鹽(I-1603)~鹽(I-1607)、鹽(I-1610)~鹽(I-1626)、鹽(I-1631)~鹽(I-1634)、鹽(I-1635)~鹽(I-1638)、鹽(I-1641)~鹽(I-1645)、鹽(I-1648)~鹽(I-1664)、鹽(I-1669)~鹽(I-1672)、鹽(I-1673)~鹽(I-1676)、鹽(I-1679)~鹽(I-1683)、鹽(I-1686)~鹽(I-1702)、鹽(I-1707)~鹽(I-1710)、鹽(I-1711)~鹽(I-1714)、鹽(I-1717)~鹽(I-1721)、鹽(I-1724)~鹽(I-1740)、鹽(I-1745)~鹽(I-1748)、鹽(I-1749)~鹽(I-1752)、鹽(I-1755)~鹽(I-1759)、鹽(I-1762)~鹽(I-1778)、鹽(I-1783)~鹽(I-1786)、鹽(I-1787)~鹽(I-1790)、鹽(I-1793)~鹽(I-1797)、鹽(I-1800)~鹽(I-1816)、鹽(I-1821)~鹽(I-1824)、鹽(I-1825)~鹽(I-1828)、鹽(I-1831)~鹽(I-1835)、鹽(I-1838)~鹽(I-1854)、鹽(I-1859)~鹽(I-1862)、鹽(I-1863)~鹽(I-1866)、鹽(I-1869)~鹽(I-1873)、鹽(I-1876)~鹽(I-1892)、鹽(I-1897)~鹽(I-1900)、鹽(I-1901)~鹽(I-1904)、鹽(I-1907)~鹽(I-1911)、鹽(I-1914)~鹽(I-1930)、鹽(I-1935)~鹽(I-1938)、鹽(I-1939)~鹽(I-1942)、鹽(I-1945)~鹽(I-1949)、鹽(I-1952)~鹽(I-1968)、鹽(I-1973)~鹽(I-1976)、鹽(I-1977)~鹽(I-1980)、鹽(I-1983)~鹽(I-1987)、鹽(I-1990)~鹽(I-2006)、鹽(I-2011)~鹽(I-2014)、鹽(I-2015)~鹽(I-2018)、鹽(I-2021)~鹽(I-2025)、鹽(I-2028)~鹽(I-2044)、鹽(I-2049)~鹽(I-2052)。
<鹽(I)的製造方法> 鹽(I)可藉由使式(I-a)所表示的鹽與式(I-b)所表示的鹽於溶劑中發生反應來製造。
Figure 02_image117
[式中,所有符號分別表示與所述相同的含義。RA 、RB 及RC 分別獨立地表示碳數1~12的烴基,或者RA 、RB 及RC 可一起形成芳香環。RD 表示氫原子或碳數1~12的烴基。] 作為溶劑,可列舉:氯仿、單氯苯、乙腈、水等。 反應溫度通常為15℃~80℃,反應時間通常為0.5小時~24小時。
作為式(I-b)所表示的鹽,可列舉下述式所表示的鹽等。該些鹽可藉由與日本專利特開2011-116747號公報、日本專利特開2016-047815號公報中記載的方法相同的方法、或公知的製法而容易地製造。
Figure 02_image119
式(I-a)所表示的鹽中,R1 及R2 為-O-L1 -CO-O-R10 的鹽(式(I-a1)所表示的鹽)可藉由使式(I-c)所表示的鹽與式(I-d)所表示的化合物於鹼觸媒存在下、溶劑中發生反應來製造。
Figure 02_image121
[式中,所有符號分別表示與所述相同的含義。] 作為鹼,可列舉:碳酸鉀、碘化鉀、吡啶、三乙胺等。 作為溶劑,可列舉:氯仿、單氯苯、二甲基甲醯胺、乙腈、乙酸乙酯、水等。 反應溫度通常為15℃~80℃,反應時間通常為0.5小時~24小時。
式(I-d)所表示的化合物例如可列舉以下所表示的化合物等,可自市場容易地獲取,另外亦可藉由公知的製法來容易地製造。
Figure 02_image123
式(I-c)所表示的鹽可藉由使式(I-e)所表示的鹽、式(I-f1)所表示的化合物、式(I-f2)所表示的化合物於觸媒存在下、溶劑中發生反應來製造。
Figure 02_image125
[式中,所有符號分別表示與所述相同的含義。] 作為觸媒,可列舉碳酸鉀、氫化鈉等。 作為溶劑,可列舉:氯仿、單氯苯、乙腈、水等。 反應溫度通常為15℃~100℃,反應時間通常為0.5小時~24小時。
作為式(I-e)所表示的鹽,可列舉下述式所表示的鹽等,可自市場容易地獲取,另外可藉由公知的製法來容易地製造。
Figure 02_image127
作為式(I-f1)所表示的化合物及式(I-f2)所表示的化合物,可列舉以下所表示的化合物等,可自市場容易地獲取。
Figure 02_image129
式(I-c)所表示的鹽亦可藉由使式(I-e)所表示的鹽、式(I-f4)所表示的化合物、式(I-f5)所表示的化合物於碳酸鉀的存在下、溶劑中發生反應後,並進行酸處理來製造。
Figure 02_image131
[式中,所有符號分別表示與所述相同的含義。 Rac 表示酸不穩定基。] 作為溶劑,可列舉:氯仿、單氯苯、乙腈、水等。 反應溫度通常為15℃~100℃,反應時間通常為0.5小時~24小時。 作為酸,可列舉對甲苯磺酸、鹽酸等。
作為式(I-f4)所表示的化合物及式(I-f5)所表示的化合物,可列舉以下所表示的化合物等,可自市場容易地獲取。
Figure 02_image133
式(I-a)所表示的鹽中,R1 及R2 為-O-R10 的鹽(式(I-a2)所表示的鹽)可藉由使式(I-c)所表示的鹽與式(I-d2)所表示的化合物於鹼觸媒存在下、溶劑中發生反應來製造。
Figure 02_image135
[式中,所有符號分別表示與所述相同的含義。] 作為鹼,可列舉氫氧化鈉、氫氧化鉀等。 作為溶劑,可列舉:氯仿、單氯苯、二甲基甲醯胺、乙腈、乙酸乙酯、水等。 反應溫度通常為15℃~80℃,反應時間通常為0.5小時~24小時。
式(I-d2)所表示的化合物例如可列舉以下所表示的化合物等,可自市場容易地獲取,另外亦可藉由公知的製法來容易地製造。
Figure 02_image137
式(I-a)所表示的鹽中,R1 及R2 為-O-CO-O-R10 的鹽(式(I-a3)所表示的鹽)可藉由使式(I-c)所表示的鹽與式(I-d2)所表示的化合物於羰基二咪唑存在下、溶劑中發生反應來製造。
Figure 02_image139
[式中,所有符號分別表示與所述相同的含義。] 作為溶劑,可列舉:氯仿、單氯苯、二甲基甲醯胺、乙腈、乙酸乙酯、水等。 反應溫度通常為15℃~80℃,反應時間通常為0.5小時~24小時。
〔酸產生劑〕 本發明的酸產生劑為含有鹽(I)的酸產生劑。可包含一種鹽(I),亦可包含兩種以上的鹽(I)。 本發明的酸產生劑除含有鹽(I)以外,亦可含有抗蝕劑領域中公知的酸產生劑(以下有時稱為「酸產生劑(B)」)。酸產生劑(B)可單獨使用,亦可組合使用兩種以上。
酸產生劑(B)可使用非離子系或離子系的任一者。作為非離子系酸產生劑,可列舉:磺酸酯類(例如2-硝基苄基酯、芳香族磺酸酯、肟磺酸酯、N-磺醯氧基醯亞胺、磺醯氧基酮、重氮萘醌4-磺酸酯)、碸類(例如二碸、酮碸、磺醯基重氮甲烷)等。作為離子系酸產生劑,代表性者為包含鎓陽離子的鎓鹽(例如重氮鎓鹽、鏻鹽、鋶鹽、錪鹽)。作為鎓鹽的陰離子,可列舉:磺酸根陰離子、磺醯基醯亞胺陰離子、磺醯基甲基化物陰離子等。
作為酸產生劑(B),可使用日本專利特開昭63-26653號、日本專利特開昭55-164824號、日本專利特開昭62-69263號、日本專利特開昭63-146038號、日本專利特開昭63-163452號、日本專利特開昭62-153853號、日本專利特開昭63-146029號、美國專利第3,779,778號、美國專利第3,849,137號、德國專利第3914407號、歐洲專利第126,712號等中記載的藉由放射線而產生酸的化合物。另外,亦可使用藉由公知的方法而製造的化合物。酸產生劑(B)可組合使用兩種以上。
酸產生劑(B)較佳為含氟酸產生劑,更佳為式(B1)所表示的鹽(以下有時稱為「酸產生劑(B1)」。其中,鹽(I)除外)。
Figure 02_image141
[式(B1)中, Qb1 及Qb2 分別獨立地表示氟原子或碳數1~6的全氟烷基。 Lb1 表示碳數1~24的二價飽和烴基,該二價飽和烴基中包含的-CH2 -可被取代為-O-或-CO-,該二價飽和烴基中包含的氫原子可被氟原子或羥基取代。 Y表示可具有取代基的甲基或可具有取代基的碳數3~24的脂環式烴基,該脂環式烴基中包含的-CH2 -可被取代為-O-、-SO2 -或-CO-。 Z1+ 表示有機陽離子。]
式(B1)中的Qb1 、Qb2 、Lb1 及Y分別可列舉與所述式(I-A)中的Q1 、Q2 、L1 及Y1 相同者。 作為式(B1)中的磺酸根陰離子,可列舉與式(I-A)所表示的陰離子相同者。
作為Z1+ 的有機陽離子,可列舉:有機鎓陽離子、有機鋶陽離子、有機錪陽離子、有機銨陽離子、苯並噻唑鎓陽離子及有機鏻陽離子等。該些中,較佳為有機鋶陽離子及有機錪陽離子,更佳為芳基鋶陽離子。
作為Z+ 的有機陽離子,可列舉:有機鎓陽離子、有機鋶陽離子、有機錪陽離子、有機銨陽離子、苯並噻唑鎓陽離子及有機鏻陽離子等。該些中,較佳為有機鋶陽離子及有機錪陽離子,更佳為芳基鋶陽離子。具體而言,可列舉式(b2-1)~式(b2-4)的任一者所表示的陽離子(以下,有時對應於式編號而稱為「陽離子(b2-1)」等)。
Figure 02_image143
式(b2-1)~式(b2-4)中, Rb4 ~Rb6 分別獨立地表示碳數1~30的鏈式烴基、碳數3~36的脂環式烴基或碳數6~36的芳香族烴基,該鏈式烴基中包含的氫原子可被羥基、碳數1~12的烷氧基、碳數3~12的脂環式烴基或碳數6~18的芳香族烴基取代,該脂環式烴基中包含的氫原子可被鹵素原子、碳數1~18的脂肪族烴基、碳數2~4的烷基羰基或縮水甘油氧基取代,該芳香族烴基中包含的氫原子可被鹵素原子、羥基、碳數1~18的脂肪族烴基、碳數1~12的氟化烷基或碳數1~12的烷氧基取代。 Rb4 與Rb5 可相互鍵結並與該些所鍵結的硫原子一起形成環,該環中包含的-CH2 -可被取代為-O-、-S-或-CO-。 Rb7 及Rb8 分別獨立地表示鹵素原子、羥基、碳數1~12的脂肪族烴基或碳數1~12的烷氧基。 m2及n2分別獨立地表示0~5的任一整數。 於m2為2以上時,多個Rb7 可相同亦可不同,於n2為2以上時,多個Rb8 可相同亦可不同。 Rb9 及Rb10 分別獨立地表示碳數1~36的鏈式烴基或碳數3~36的脂環式烴基。 Rb9 與Rb10 可相互鍵結並與該些所鍵結的硫原子一起形成環,該環中包含的-CH2 -可被取代為-O-、-S-或-CO-。 Rb11 表示氫原子、碳數1~36的鏈式烴基、碳數3~36的脂環式烴基或碳數6~18的芳香族烴基。 Rb12 表示碳數1~12的鏈式烴基、碳數3~18的脂環式烴基或碳數6~18的芳香族烴基,該鏈式烴基中包含的氫原子可被碳數6~18的芳香族烴基取代,該芳香族烴基中包含的氫原子可被碳數1~12的烷氧基或碳數1~12的烷基羰氧基取代。 Rb11 與Rb12 可相互鍵結並包含該些所鍵結的-CH-CO-而形成環,該環中包含的-CH2 -可被取代為-O-、-S-或-CO-。 Rb13 ~Rb18 分別獨立地表示鹵素原子、羥基、碳數1~12的脂肪族烴基、碳數1~12的氟化烷基或碳數1~12的烷氧基。 Lb31 表示硫原子或氧原子。 o2、p2、s2、及t2分別獨立地表示0~5的任一整數。 q2及r2分別獨立地表示0~4的任一整數。 u2表示0或1。 於o2為2以上時,多個Rb13 相同或不同,於p2為2以上時,多個Rb14 相同或不同,於q2為2以上時,多個Rb15 相同或不同,於r2為2以上時,多個Rb16 相同或不同,於s2為2以上時,多個Rb17 相同或不同,於t2為2以上時,多個Rb18 相同或不同。 所謂脂肪族烴基,表示鏈式烴基及脂環式烴基。 作為鏈式烴基,可列舉:甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、第二丁基、第三丁基、戊基、己基、辛基及2-乙基己基等的烷基。 特別是Rb9 ~Rb12 的鏈式烴基較佳為碳數1~12。 作為脂環式烴基,可為單環式或多環式的任一種,作為單環式的脂環式烴基,可列舉:環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基、環辛基、環癸基等環烷基。作為多環式的脂環式烴基,可列舉:十氫萘基、金剛烷基、降冰片基及下述基等。
Figure 02_image145
特別是Rb9 ~Rb12 的脂環式烴基較佳為碳數3~18,更佳為碳數4~12。 作為氫原子被脂肪族烴基取代的脂環式烴基,可列舉:甲基環己基、二甲基環己基、2-甲基金剛烷-2-基、2-乙基金剛烷-2-基、2-異丙基金剛烷-2-基、甲基降冰片基、異冰片基等。關於氫原子被脂肪族烴基取代的脂環式烴基,脂環式烴基與脂肪族烴基的合計碳數較佳為20以下。 所謂氟化烷基,表示具有氟原子的碳數1~12的烷基,可列舉:氟甲基、二氟甲基、三氟甲基、全氟丁基等。氟化烷基的碳數較佳為1~9,更佳為1~6,進而佳為1~4。
作為芳香族烴基,可列舉:苯基、聯苯基、萘基、菲基等芳基。芳香族烴基可具有鏈式烴基或脂環式烴基,可列舉:具有碳數1~18的鏈式烴基的芳香族烴基(甲苯基、二甲苯基、枯烯基、均三甲苯基、對乙基苯基、對第三丁基苯基、2,6-二乙基苯基、2-甲基-6-乙基苯基等)、及具有碳數3~18的脂環式烴基的芳香族烴基(對環己基苯基、對金剛烷基苯基等)等。再者,於芳香族烴基具有鏈式烴基或脂環式烴基的情況下,較佳為碳數1~18的鏈式烴基及碳數3~18的脂環式烴基。 作為氫原子被烷氧基取代的芳香族烴基,可列舉對甲氧基苯基等。 作為氫原子被芳香族烴基取代的鏈式烴基,可列舉:苄基、苯乙基、苯基丙基、三苯甲基(trityl)、萘基甲基、萘基乙基等芳烷基。 作為烷氧基,可列舉:甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基、庚氧基、辛氧基、癸氧基及十二烷氧基等。 作為烷基羰基,可列舉:乙醯基、丙醯基及丁醯基等。 作為鹵素原子,可列舉:氟原子、氯原子、溴原子及碘原子等。 作為烷基羰氧基,可列舉:甲基羰氧基、乙基羰氧基、丙基羰氧基、異丙基羰氧基、丁基羰氧基、第二丁基羰氧基、第三丁基羰氧基、戊基羰氧基、己基羰氧基、辛基羰氧基及2-乙基己基羰氧基等。 Rb4 與Rb5 相互鍵結並與該些所鍵結的硫原子一起形成的環可為單環式、多環式、芳香族性、非芳香族性、飽和及不飽和的任一種環。該環可列舉碳數3~18的環,較佳為碳數4~18的環。另外,包含硫原子的環可列舉3員環~12員環,較佳為3員環~7員環,例如可列舉下述環。*表示結合鍵。
Figure 02_image147
Rb9 與Rb10 一起形成的環可為單環式、多環式、芳香族性、非芳香族性、飽和及不飽和的任一種環。該環可列舉3員環~12員環,較佳為3員環~7員環。例如可列舉:硫雜環戊烷-1-環(四氫噻吩環)、硫雜環己烷-1-環、1,4-氧代硫雜環己烷-4-環等。 Rb11 與Rb12 一起形成的環可為單環式、多環式、芳香族性、非芳香族性、飽和及不飽和的任一種環。該環可列舉3員環~12員環,較佳為3員環~7員環。可列舉:氧代環庚烷環、氧代環己烷環、氧代降冰片烷環、氧代金剛烷環等。
陽離子(b2-1)~陽離子(b2-4)中,較佳為陽離子(b2-1)。 作為陽離子(b2-1),可列舉以下的陽離子。
Figure 02_image149
Figure 02_image151
作為陽離子(b2-2),可列舉以下的陽離子。
Figure 02_image153
作為陽離子(b2-3),可列舉以下的陽離子。
Figure 02_image155
作為陽離子(b2-4),可列舉以下的陽離子。
Figure 02_image157
Figure 02_image159
酸產生劑(B)為所述陰離子及所述有機陽離子的組合,該些可任意地組合。作為酸產生劑(B),較佳為可列舉式(B1a-1)~式(B1a-3)、式(B1a-7)~式(B1a-16)、式(B1a-18)、式(B1a-19)、式(B1a-22)~式(B1a-38)的任一者所表示的陰離子與陽離子(b2-1)、陽離子(b2-3)或陽離子(b2-4)的組合。
作為酸產生劑(B),較佳為可列舉式(B1-1)~式(B1-56)分別所表示者。其中,較佳為包含芳基鋶陽離子者,尤佳為式(B1-1)~式(B1-3)、式(B1-5)~式(B1-7)、式(B1-11)~式(B1-14)、式(B1-20)~式(B1-26)、式(B1-29)、式(B1-31)~式(B1-56)所表示者。
Figure 02_image161
Figure 02_image163
Figure 02_image165
Figure 02_image167
Figure 02_image169
於含有鹽(I)及酸產生劑(B)作為酸產生劑的情況下,鹽(I)與酸產生劑(B)的含量之比(質量比;鹽(I):酸產生劑(B))通常為1:99~99:1,較佳為2:98~98:2,更佳為5:95~95:5,進而佳為10:90~90:10,特佳為15:85~85:15。
〔抗蝕劑組成物〕 本發明的抗蝕劑組成物含有包含鹽(I)的酸產生劑、與具有酸不穩定基的樹脂(以下有時稱為「樹脂(A)」)。此處,「酸不穩定基」是指具有脫離基,且藉由與酸的接觸而脫離基脫離,結構單元變換為具有親水性基(例如,羥基或羧基)的結構單元的基。 本發明的抗蝕劑組成物較佳為含有產生較自酸產生劑所產生的酸而言酸性度更弱的酸的鹽等淬滅劑(以下有時稱為「淬滅劑(C)」),且較佳為含有溶劑(以下有時稱為「溶劑(E)」)。
<酸產生劑> 於本發明的抗蝕劑組成物中,相對於後述的樹脂(A)100質量份,酸產生劑的合計的含有率較佳為1質量份以上且45質量份以下,更佳為1質量份以上且40質量份以下,進而佳為3質量份以上且40質量份以下。
<樹脂(A)> 樹脂(A)含有具有酸不穩定基的結構單元(以下有時稱為「結構單元(a1)」)。樹脂(A)較佳為進而包含結構單元(a1)以外的結構單元。作為結構單元(a1)以外的結構單元,可列舉:不具有酸不穩定基的結構單元(以下有時稱為「結構單元(s)」)、結構單元(a1)及結構單元(s)以外的結構單元(例如,後述的具有鹵素原子的結構單元(以下有時稱為「結構單元(a4)」)、後述的具有非脫離烴基的結構單元(以下有時稱為「結構單元(a5)」))及其他的源自該領域中公知的單體的結構單元等。
〈結構單元(a1)〉 結構單元(a1)是自具有酸不穩定基的單體(以下有時稱為「單體(a1)」)導出。 樹脂(A)中包含的酸不穩定基較佳為式(1)所表示的基(以下,亦記為基(1))及/或式(2)所表示的基(以下,亦記為基(2))。
Figure 02_image171
[式(1)中,Ra1 、Ra2 及Ra3 分別獨立地表示碳數1~8的烷基、碳數2~8的烯基、碳數3~20的脂環式烴基、碳數6~18的芳香族烴基或將該些組合而成的基,或者Ra1 及Ra2 相互鍵結並與該些所鍵結的碳原子一同形成碳數3~20的脂環式烴基。 ma及na分別獨立地表示0或1,ma及na的至少一者表示1。 *表示結合鍵。]
Figure 02_image173
[式(2)中,Ra1' 及Ra2' 分別獨立地表示氫原子或碳數1~12的烴基,Ra3' 表示碳數1~20的烴基,或者Ra2' 及Ra3' 相互鍵結並與該些所鍵結的碳原子及X一同形成碳數3~20的雜環基,該烴基及該雜環基中包含的-CH2 -可被-O-或-S-取代。 X表示氧原子或硫原子。 na'表示0或1。 *表示結合鍵。]
作為Ra1 、Ra2 及Ra3 中的烷基,可列舉:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基等。 作為Ra1 、Ra2 及Ra3 中的烯基,可列舉:乙烯基、丙烯基、異丙烯基、丁烯基、異丁烯基、第三丁烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基、辛炔基、異辛炔基、壬烯基。 Ra1 、Ra2 及Ra3 中的脂環式烴基可為單環式及多環式的任一種。作為單環式的脂環式烴基,可列舉:環戊基、環己基、環庚基、環辛基等環烷基。作為多環式的脂環式烴基,可列舉:十氫萘基、金剛烷基、降冰片基及下述基(*表示結合鍵)等。Ra1 、Ra2 及Ra3 中的脂環式烴基的碳數較佳為3~16。
Figure 02_image175
作為Ra1 、Ra2 及Ra3 中的芳香族烴基,可列舉:苯基、萘基、蒽基、聯苯基、菲基等芳基。 作為組合而成的基,可列舉:將所述烷基與脂環式烴基組合而成的基(例如烷基環烷基或環烷基烷基)、苄基等芳烷基、具有烷基的芳香族烴基(對甲基苯基、對第三丁基苯基、甲苯基、二甲苯基、枯烯基、均三甲苯基、2,6-二乙基苯基、2-甲基-6-乙基苯基等)、具有脂環式烴基的芳香族烴基(對環己基苯基、對金剛烷基苯基等)、苯基環己基等芳基-環烷基等。 較佳為ma為0,na為1。 作為Ra1 及Ra2 相互鍵結而形成脂環式烴基時的-C(Ra1 )(Ra2 )(Ra3 ),可列舉下述基。脂環式烴基較佳為碳數3~12。*表示與-O-的結合鍵。
Figure 02_image177
作為Ra1' 、Ra2' 及Ra3' 中的烴基,可列舉:烷基、脂環式烴基、芳香族烴基及藉由將該些組合而形成的基等。 烷基及脂環式烴基可列舉與Ra1 、Ra2 及Ra3 中列舉的基相同者。 作為芳香族烴基,可列舉:苯基、萘基、蒽基、聯苯基、菲基等芳基等。 作為組合而成的基,可列舉:將所述烷基與脂環式烴基組合而成的基(例如烷基環烷基或環烷基烷基)、苄基等芳烷基、具有烷基的芳香族烴基(對甲基苯基、對第三丁基苯基、甲苯基、二甲苯基、枯烯基、均三甲苯基、2,6-二乙基苯基、2-甲基-6-乙基苯基等)、具有脂環式烴基的芳香族烴基(對環己基苯基、對金剛烷基苯基等)、苯基環己基等芳基-環烷基等。 於Ra2' 及Ra3' 相互鍵結並與該些所鍵結的碳原子及X一同形成雜環的情況下,作為-C(Ra1' )(Ra2' )-X-Ra3' ,可列舉下述基。*表示結合鍵。
Figure 02_image179
Ra1' 及Ra2' 中,較佳為至少一個為氫原子。 na'較佳為0。
作為基(1),可列舉以下的基。 式(1)中,Ra1 、Ra2 及Ra3 為烷基、ma=0、na=1的基。作為該基,較佳為第三丁氧基羰基。 式(1)中,Ra1 、Ra2 與該些所鍵結的碳原子一起形成金剛烷基、Ra3 為烷基、ma=0、na=1的基。 式(1)中,Ra1 及Ra2 分別獨立地為烷基、Ra3 為金剛烷基、ma=0、na=1的基。 作為基(1),具體而言可列舉以下的基。*表示結合鍵。
Figure 02_image181
作為基(2)的具體例,可列舉以下的基。*表示結合鍵。
Figure 02_image183
單體(a1)較佳為具有酸不穩定基與乙烯性不飽和鍵的單體,更佳為具有酸不穩定基的(甲基)丙烯酸系單體。
具有酸不穩定基的(甲基)丙烯酸系單體中,較佳為可列舉具有碳數5~20的脂環式烴基者。若將具有如下結構單元的樹脂(A)用於抗蝕劑組成物,則可提高抗蝕劑圖案的解析度,所述結構單元源自具有如脂環式烴基般的大體積結構的單體(a1)。
作為源自具有基(1)的(甲基)丙烯酸系單體的結構單元,較佳為可列舉式(a1-0)所表示的結構單元(以下,有時稱為「結構單元(a1-0)」)、式(a1-1)所表示的結構單元(以下,有時稱為「結構單元(a1-1)」)或式(a1-2)所表示的結構單元(以下,有時稱為「結構單元(a1-2)」)。更佳為選自由結構單元(a1-1)及結構單元(a1-2)所組成的群組中的至少一種或兩種結構單元。該些可單獨使用,亦可併用兩種以上。
Figure 02_image185
[式(a1-0)、式(a1-1)及式(a1-2)中, La01 、La1 及La2 分別獨立地表示-O-或*-O-(CH2 )k1 -CO-O-,k1表示1~7的任一整數,*表示與-CO-的結合鍵。 Ra01 、Ra4 及Ra5 分別獨立地表示氫原子、鹵素原子或可具有鹵素原子的碳數1~6的烷基。 Ra02 、Ra03 及Ra04 分別獨立地表示碳數1~8的烷基、碳數3~18的脂環式烴基、碳數6~18的芳香族烴基或將該些組合而成的基。 Ra6 及Ra7 分別獨立地表示碳數1~8的烷基、碳數2~8的烯基、碳數3~18的脂環式烴基、碳數6~18的芳香族烴基或藉由將該些組合而形成的基。 m1表示0~14的任一整數。 n1表示0~10的任一整數。 n1'表示0~3的任一整數。]
Ra01 、Ra4 及Ra5 較佳為氫原子或甲基,更佳為甲基。 La01 、La1 及La2 較佳為氧原子或*-O-(CH2 )k01 -CO-O-(其中,k01較佳為1~4的任一整數,更佳為1),更佳為氧原子。 作為Ra02 、Ra03 、Ra04 、Ra6 及Ra7 中的烷基、烯基、脂環式烴基、芳香族烴基及將該些組合而成的基,可列舉與式(1)的Ra1 、Ra2 及Ra3 中列舉的基相同的基。 Ra02 、Ra03 、及Ra04 中的烷基較佳為碳數1~6的烷基,更佳為甲基或乙基,進而佳為甲基。 Ra6 及Ra7 中的烷基較佳為碳數1~6的烷基,更佳為甲基、乙基、異丙基或第三丁基,進而佳為乙基、異丙基或第三丁基。 Ra6 及Ra7 中的烯基較佳為碳數2~6的烯基,更佳為乙烯基、丙烯基、異丙烯基或丁烯基。 Ra02 、Ra03 、Ra04 、Ra6 及Ra7 的脂環式烴基的碳數較佳為5~12,更佳為5~10。 Ra02 、Ra03 、Ra04 、Ra6 及Ra7 的芳香族烴基的碳數較佳為6~12,更佳為6~10。 關於將烷基與脂環式烴基組合而成的基,組合該些烷基與脂環式烴基的合計碳數較佳為18以下。 關於將烷基與芳香族烴基組合而成的基,組合該些烷基與芳香族烴基的合計碳數較佳為18以下。 Ra02 及Ra03 較佳為碳數1~6的烷基或碳數6~12的芳香族烴基,更佳為甲基、乙基、苯基或萘基。 Ra04 較佳為碳數1~6的烷基或碳數5~12的脂環式烴基,更佳為甲基、乙基、環己基或金剛烷基。 Ra6 及Ra7 較佳為碳數1~6的烷基、碳數2~6的烯基或碳數6~12的芳香族烴基,更佳為甲基、乙基、異丙基、第三丁基、乙烯基、苯基或萘基,進而佳為乙基、異丙基、第三丁基、乙烯基或苯基。 m1較佳為0~3的任一整數,更佳為0或1。 n1較佳為0~3的任一整數,更佳為0或1。 n1'較佳為0或1。
作為結構單元(a1-0),例如可列舉式(a1-0-1)~式(a1-0-18)的任一者所表示的結構單元及將相當於結構單元(a1-0)中的Ra01 的甲基取代為氫原子、鹵素原子、鹵代烷基(具有鹵素原子的烷基)或其他烷基的結構單元,較佳為式(a1-0-1)~式(a1-0-10)、式(a1-0-13)、式(a1-0-14)的任一者所表示的結構單元。
Figure 02_image187
作為結構單元(a1-1),例如可列舉源自日本專利特開2010-204646號公報中所記載的單體的結構單元。其中,較佳為式(a1-1-1)~式(a1-1-7)的任一者所表示的結構單元及將相當於結構單元(a1-1)中的Ra4 的甲基取代為氫原子的結構單元,更佳為式(a1-1-1)~式(a1-1-4)的任一者所表示的結構單元。
Figure 02_image189
作為結構單元(a1-2),可列舉式(a1-2-1)~式(a1-2-14)的任一者所表示的結構單元及將相當於結構單元(a1-2)中的Ra5 的甲基取代為氫原子、鹵素原子、鹵代烷基或其他烷基的結構單元,較佳為式(a1-2-2)、式(a1-2-5)、式(a1-2-6)及式(a1-2-10)~式(a1-2-14)的任一者所表示的結構單元。
Figure 02_image191
於樹脂(A)包含結構單元(a1-0)的情況下,相對於樹脂(A)的所有結構單元,其含有率通常為5莫耳%~60莫耳%,較佳為5莫耳%~50莫耳%,更佳為10莫耳%~40莫耳%。 於樹脂(A)包含結構單元(a1-1)及/或結構單元(a1-2)的情況下,相對於樹脂(A)的所有結構單元,該些的合計含有率通常為10莫耳%~95莫耳%,較佳為15莫耳%~90莫耳%,更佳為20莫耳%~85莫耳%,進而佳為25莫耳%~75莫耳%,進而更佳為30莫耳%~75莫耳%。
作為結構單元(a1)中具有基(2)的結構單元,可列舉式(a1-4)所表示的結構單元(以下,有時稱為「結構單元(a1-4)」)。
Figure 02_image193
[式(a1-4)中, Ra32 表示氫原子、鹵素原子、或可具有鹵素原子的碳數1~6的烷基。 Ra33 表示鹵素原子、羥基、碳數1~6的烷基、碳數1~6的烷氧基、碳數2~12的烷氧基烷基、碳數2~12的烷氧基烷氧基、碳數2~4的烷基羰基、碳數2~4的烷基羰氧基、丙烯醯氧基或甲基丙烯醯氧基。 Aa30 表示單鍵或*-Xa31 -(Aa32 -Xa32 )nc -,*表示與-Ra32 所鍵結的碳原子的鍵結部位。 Aa32 表示碳數1~6的烷二基。 Xa31 及Xa32 分別獨立地表示-O-、-CO-O-或-O-CO-。 nc表示0或1。 la表示0~4的任一整數。於la為2以上的任一整數的情況下,多個Ra33 相互可相同亦可不同。 Ra34 及Ra35 分別獨立地表示氫原子或碳數1~12的烴基,Ra36 表示碳數1~20的烴基,或者Ra35 及Ra36 相互鍵結並與該些所鍵結的-C-O-一同形成碳數2~20的二價烴基,該烴基及該二價烴基中包含的-CH2 -可被-O-或-S-取代。]
作為Ra32 及Ra33 中的鹵素原子,可列舉:氟原子、氯原子及溴原子等。 作為Ra32 中的可具有鹵素原子的碳數1~6的烷基,可列舉:三氟甲基、二氟甲基、甲基、全氟乙基、2,2,2-三氟乙基、1,1,2,2-四氟乙基、乙基、全氟丙基、2,2,3,3,3-五氟丙基、丙基、全氟丁基、1,1,2,2,3,3,4,4-八氟丁基、丁基、全氟戊基、2,2,3,3,4,4,5,5,5-九氟戊基、戊基、己基及全氟己基。 Ra32 較佳為氫原子或碳數1~4的烷基,更佳為氫原子、甲基或乙基,進而佳為氫原子或甲基。 作為Ra33 中的烷基,可列舉:甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、第二丁基、第三丁基、戊基、己基。 作為Ra33 中的烷氧基,可列舉:甲氧基、乙氧基、丙氧基、異丙氧基、丁氧基、第二丁氧基、第三丁氧基、戊氧基、己氧基。烷氧基較佳為碳數1~4的烷氧基,更佳為甲氧基或乙氧基,進而佳為甲氧基。 作為Ra33 中的烷氧基烷基,可列舉:甲氧基甲基、乙氧基乙基、丙氧基甲基、異丙氧基甲基、丁氧基甲基、第二丁氧基甲基、第三丁氧基甲基。烷氧基烷基較佳為碳數2~8的烷氧基烷基,更佳為甲氧基甲基或乙氧基乙基,進而佳為甲氧基甲基。 作為Ra33 中的烷氧基烷氧基,可列舉:甲氧基甲氧基、甲氧基乙氧基、乙氧基甲氧基、乙氧基乙氧基、丙氧基甲氧基、異丙氧基甲氧基、丁氧基甲氧基、第二丁氧基甲氧基、第三丁氧基甲氧基。烷氧基烷氧基較佳為碳數2~8的烷氧基烷氧基,更佳為甲氧基乙基或乙氧基乙基。 作為Ra33 中的烷基羰基,可列舉:乙醯基、丙醯基及丁醯基等。烷基羰基較佳為碳數2~3的烷基羰基,更佳為乙醯基。 作為Ra33 中的烷基羰氧基,可列舉:乙醯基氧基、丙醯基氧基及丁醯基氧基。烷基羰氧基較佳為碳數2~3的烷基羰氧基,更佳為乙醯基氧基。 Ra33 較佳為鹵素原子、羥基、碳數1~4的烷基、碳數1~4的烷氧基或碳數2~8的烷氧基烷氧基,更佳為氟原子、碘原子、羥基、甲基、甲氧基、乙氧基、乙氧基乙氧基或乙氧基甲氧基,進而佳為氟原子、碘原子、羥基、甲基、甲氧基或乙氧基乙氧基。
作為*-Xa31 -(Aa32 -Xa32 )nc -,可列舉:*-O-、*-CO-O-、*-O-CO-、*-CO-O-Aa32 -CO-O-、*-O-CO-Aa32 -O-、*-O-Aa32 -CO-O-、*-CO-O-Aa32 -O-CO-、*-O-CO-Aa32 -O-CO-。其中,較佳為*-CO-O-、*-CO-O-Aa32 -CO-O-或*-O-Aa32 -CO-O-。
作為烷二基,可列舉:亞甲基、伸乙基、丙烷-1,3-二基、丙烷-1,2-二基、丁烷-1,4-二基、戊烷-1,5-二基、己烷-1,6-二基、丁烷-1,3-二基、2-甲基丙烷-1,3-二基、2-甲基丙烷-1,2-二基、戊烷-1,4-二基及2-甲基丁烷-1,4-二基等。 Aa32 較佳為亞甲基或伸乙基。
Aa30 較佳為單鍵、*-CO-O-或*-CO-O-Aa32 -CO-O-,更佳為單鍵、*-CO-O-或*-CO-O-CH2 -CO-O-,進而佳為單鍵或*-CO-O-。
la較佳為0、1或2,更佳為0或1,進而佳為0。 作為Ra34 、Ra35 及Ra36 中的烴基,可列舉:烷基、脂環式烴基、芳香族烴基及將該些組合而成的基。 作為烷基,可列舉:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基等。 脂環式烴基可為單環式及多環式的任一種。作為單環式的脂環式烴基,可列舉:環戊基、環己基、環庚基、環辛基等環烷基。作為多環式的脂環式烴基,可列舉:十氫萘基、金剛烷基、降冰片基及下述基(*表示鍵結部位)等。
Figure 02_image195
作為芳香族烴基,可列舉:苯基、萘基、蒽基、聯苯基、菲基等芳基等。 作為組合而成的基,可列舉:將所述烷基與脂環式烴基組合而成的基(例如烷基環烷基或環烷基烷基)、苄基等芳烷基、具有烷基的芳香族烴基(對甲基苯基、對第三丁基苯基、甲苯基、二甲苯基、枯烯基、均三甲苯基、2,6-二乙基苯基、2-甲基-6-乙基苯基等)、具有脂環式烴基的芳香族烴基(對環己基苯基、對金剛烷基苯基等)、苯基環己基等芳基-環烷基等。特別是作為Ra36 ,可列舉:碳數1~18的烷基、碳數3~18的脂環式烴基、碳數6~18的芳香族烴基或藉由將該些組合而形成的基。
Ra34 較佳為氫原子。 Ra35 較佳為氫原子、碳數1~12的烷基或碳數3~12的脂環式烴基,更佳為甲基或乙基。 Ra36 中的烴基較佳為碳數1~18的烷基、碳數3~18的脂環式烴基、碳數6~18的芳香族烴基或藉由將該些組合而形成的基,更佳為碳數1~18的烷基、碳數3~18的脂環式脂肪族烴基或碳數7~18的芳烷基。Ra36 中的烷基及所述脂環式烴基較佳為未被取代。Ra36 中的芳香族烴基較佳為具有碳數6~10的芳氧基的芳香環。
結構單元(a1-4)中的-OC(Ra34 )(Ra35 )-O-Ra36 與酸(例如對甲苯磺酸)接觸而脫離,形成羥基。 -OC(Ra34 )(Ra35 )-O-Ra36 較佳為鍵結於苯環的鄰位或對位,更佳為鍵結於對位。
作為結構單元(a1-4),例如可列舉源自日本專利特開2010-204646號公報中所記載的單體的結構單元。較佳為可列舉式(a1-4-1)~式(a1-4-18)分別所表示的結構單元及將相當於結構單元(a1-4)中的Ra32 的氫原子取代為鹵素原子、鹵代烷基或烷基的結構單元,更佳為可列舉式(a1-4-1)~式(a1-4-5)、式(a1-4-10)、式(a1-4-13)、式(a1-4-14)分別所表示的結構單元。
Figure 02_image197
於樹脂(A)具有結構單元(a1-4)的情況下,相對於樹脂(A)的所有結構單元的合計,其含有率較佳為10莫耳%~95莫耳%,更佳為15莫耳%~90莫耳%,進而佳為20莫耳%~85莫耳%,進而更佳為20莫耳%~70莫耳%,特佳為20莫耳%~60莫耳%。
作為源自具有基(2)的(甲基)丙烯酸系單體的結構單元,亦可列舉式(a1-5)所表示的結構單元(以下有時稱為「結構單元(a1-5)」)。
Figure 02_image199
式(a1-5)中, Ra8 表示可具有鹵素原子的碳數1~6的烷基、氫原子或鹵素原子。 Za1 表示單鍵或*-(CH2 )h3 -CO-L54 -,h3表示1~4的任一整數,*表示與L51 的結合鍵。 L51 、L52 、L53 及L54 分別獨立地表示-O-或-S-。 s1表示1~3的任一整數。 s1'表示0~3的任一整數。
作為鹵素原子,可列舉氟原子及氯原子,較佳為氟原子。作為可具有鹵素原子的碳數1~6的烷基,可列舉:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、氟甲基及三氟甲基。 式(a1-5)中,Ra8 較佳為氫原子、甲基或三氟甲基。 L51 較佳為氧原子。 L52 及L53 中,較佳為一者為-O-,另一者為-S-。 s1較佳為1。 s1'較佳為0~2的任一整數。 Za1 較佳為單鍵或*-CH2 -CO-O-。
作為結構單元(a1-5),例如可列舉源自日本專利特開2010-61117號公報中所記載的單體的結構單元。其中,較佳為式(a1-5-1)~式(a1-5-4)分別所表示的結構單元,更佳為式(a1-5-1)或式(a1-5-2)所表示的結構單元。
Figure 02_image201
於樹脂(A)具有結構單元(a1-5)的情況下,相對於樹脂(A)的所有結構單元,其含有率較佳為1莫耳%~50莫耳%,更佳為3莫耳%~45莫耳%,進而佳為5莫耳%~40莫耳%,進而更佳為5莫耳%~30莫耳%。
另外,作為結構單元(a1),亦可列舉以下的結構單元。
Figure 02_image203
於樹脂(A)包含所述(a1-3-1)~(a1-3-7)般的結構單元的情況下,相對於樹脂(A)的所有結構單元,其含有率較佳為10莫耳%~95莫耳%,更佳為15莫耳%~90莫耳%,進而佳為20莫耳%~85莫耳%,進而更佳為20莫耳%~70莫耳%,特佳為20莫耳%~60莫耳%。
〈結構單元(s)〉 結構單元(s)是自不具有酸不穩定基的單體(以下有時稱為「單體(s)」)導出。導出結構單元(s)的單體可使用抗蝕劑領域中公知的不具有酸不穩定基的單體。 作為結構單元(s),較佳為具有羥基或內酯環。若將包含具有羥基且不具有酸不穩定基的結構單元(以下有時稱為「結構單元(a2)」)及/或具有內酯環且不具有酸不穩定基的結構單元(以下有時稱為「結構單元(a3)」)的樹脂用於本發明的抗蝕劑組成物,則可提高抗蝕劑圖案的解析度及與基板的密接性。
〈結構單元(a2)〉 結構單元(a2)具有的羥基可為醇性羥基,亦可為酚性羥基。 於由本發明的抗蝕劑組成物製造抗蝕劑圖案時,於使用KrF準分子雷射(248 nm)、電子束或EUV(超紫外光)等高能量射線作為曝光光源的情況下,作為結構單元(a2),較佳為具有酚性羥基的結構單元(a2),更佳為使用後述的結構單元(a2-A)。另外,於使用ArF準分子雷射(193 nm)等的情況下,作為結構單元(a2),較佳為具有醇性羥基的結構單元(a2),更佳為使用後述的結構單元(a2-1)。作為結構單元(a2),可單獨包含一種,亦可包含兩種以上。
作為結構單元(a2)中具有酚性羥基的結構單元,可列舉式(a2-A)所表示的結構單元(以下有時稱為「結構單元(a2-A)」)。
Figure 02_image205
[式(a2-A)中, Ra50 表示氫原子、鹵素原子或可具有鹵素原子的碳數1~6的烷基。 Ra51 表示鹵素原子、羥基、碳數1~6的烷基、碳數1~6的烷氧基、碳數2~12的烷氧基烷基、碳數2~12的烷氧基烷氧基、碳數2~4的烷基羰基、碳數2~4的烷基羰氧基、丙烯醯氧基或甲基丙烯醯氧基。 Aa50 表示單鍵或*-Xa51 -(Aa52 -Xa52 )nb -,*表示與-Ra50 所鍵結的碳原子的結合鍵。 Aa52 表示碳數1~6的烷二基。 Xa51 及Xa52 分別獨立地表示-O-、-CO-O-或-O-CO-。 nb表示0或1。 mb表示0~4的任一整數。於mb為2以上的任一整數的情況下,多個Ra51 相互可相同亦可不同。]
作為Ra50 及Ra51 中的鹵素原子,可列舉:氟原子、氯原子及溴原子等。 作為Ra50 中的可具有鹵素原子的碳數1~6的烷基,可列舉:三氟甲基、二氟甲基、甲基、全氟乙基、2,2,2-三氟乙基、1,1,2,2-四氟乙基、乙基、全氟丙基、2,2,3,3,3-五氟丙基、丙基、全氟丁基、1,1,2,2,3,3,4,4-八氟丁基、丁基、全氟戊基、2,2,3,3,4,4,5,5,5-九氟戊基、戊基、己基及全氟己基。 Ra50 較佳為氫原子或碳數1~4的烷基,更佳為氫原子、甲基或乙基,進而佳為氫原子或甲基。 作為Ra51 中的烷基,可列舉:甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、第二丁基、第三丁基、戊基、己基。烷基較佳為碳數1~4的烷基,更佳為甲基或乙基,進而佳為甲基。 作為Ra51 中的烷氧基,可列舉:甲氧基、乙氧基、丙氧基、異丙氧基、丁氧基、第二丁氧基、第三丁氧基。烷氧基較佳為碳數1~4的烷氧基,更佳為甲氧基或乙氧基,進而佳為甲氧基。 作為Ra51 中的烷氧基烷基,可列舉:甲氧基甲基、乙氧基乙基、丙氧基甲基、異丙氧基甲基、丁氧基甲基、第二丁氧基甲基、第三丁氧基甲基。烷氧基烷基較佳為碳數2~8的烷氧基烷基,更佳為甲氧基甲基或乙氧基乙基,進而佳為甲氧基甲基。 作為Ra51 中的烷氧基烷氧基,可列舉:甲氧基甲氧基、甲氧基乙氧基、乙氧基甲氧基、乙氧基乙氧基、丙氧基甲氧基、異丙氧基甲氧基、丁氧基甲氧基、第二丁氧基甲氧基、第三丁氧基甲氧基。烷氧基烷氧基較佳為碳數2~8的烷氧基烷氧基,更佳為甲氧基乙氧基或乙氧基乙氧基。 作為Ra51 中的烷基羰基,可列舉:乙醯基、丙醯基及丁醯基等。烷基羰基較佳為碳數2~3的烷基羰基,更佳為乙醯基。 作為Ra51 中的烷基羰氧基,可列舉:乙醯基氧基、丙醯基氧基及丁醯基氧基。烷基羰氧基較佳為碳數2~3的烷基羰氧基,更佳為乙醯基氧基。 Ra51 較佳為鹵素原子、羥基、碳數1~4的烷基、碳數1~4的烷氧基或碳數2~8的烷氧基烷氧基,更佳為氟原子、碘原子、羥基、甲基、甲氧基、乙氧基、乙氧基乙氧基或乙氧基甲氧基,進而佳為氟原子、碘原子、羥基、甲基、甲氧基或乙氧基乙氧基。
作為*-Xa51 -(Aa52 -Xa52 )nb -,可列舉:*-O-、*-CO-O-、*-O-CO-、*-CO-O-Aa52 -CO-O-、*-O-CO-Aa52 -O-、*-O-Aa52 -CO-O-、*-CO-O-Aa52 -O-CO-、*-O-CO-Aa52 -O-CO-。其中,較佳為*-CO-O-、*-CO-O-Aa52 -CO-O-或*-O-Aa52 -CO-O-。
作為烷二基,可列舉:亞甲基、伸乙基、丙烷-1,3-二基、丙烷-1,2-二基、丁烷-1,4-二基、戊烷-1,5-二基、己烷-1,6-二基、丁烷-1,3-二基、2-甲基丙烷-1,3-二基、2-甲基丙烷-1,2-二基、戊烷-1,4-二基及2-甲基丁烷-1,4-二基等。 Aa52 較佳為亞甲基或伸乙基。
Aa50 較佳為單鍵、*-CO-O-或*-CO-O-Aa52 -CO-O-,更佳為單鍵、*-CO-O-或*-CO-O-CH2 -CO-O-,進而佳為單鍵或*-CO-O-。
mb較佳為0、1或2,更佳為0或1,特佳為0。 羥基較佳為鍵結於苯環的鄰位或對位,更佳為鍵結於對位。
作為結構單元(a2-A),可列舉源自日本專利特開2010-204634號公報、日本專利特開2012-12577號公報中所記載的單體的結構單元。 作為結構單元(a2-A),可列舉式(a2-2-1)~式(a2-2-16)所表示的結構單元及式(a2-2-1)~式(a2-2-16)所表示的結構單元中將相當於結構單元(a2-A)中的Ra50 的甲基取代為氫原子、鹵素原子、鹵代烷基或其他烷基的結構單元。結構單元(a2-A)較佳為式(a2-2-1)所表示的結構單元、式(a2-2-3)所表示的結構單元、式(a2-2-6)所表示的結構單元、式(a2-2-8)所表示的結構單元、式(a2-2-12)~式(a2-2-14)所表示的結構單元及式(a2-2-1)所表示的結構單元、式(a2-2-3)所表示的結構單元、式(a2-2-6)所表示的結構單元、式(a2-2-8)所表示的結構單元、式(a2-2-12)~式(a2-2-14)所表示的結構單元中將相當於結構單元(a2-A)中的Ra50 的甲基取代為氫原子的結構單元,更佳為式(a2-2-3)所表示的結構單元、式(a2-2-8)所表示的結構單元、式(a2-2-12)~式(a2-2-14)所表示的結構單元及式(a2-2-3)所表示的結構單元或式(a2-2-8)所表示的結構單元、式(a2-2-12)~式(a2-2-14)所表示的結構單元中將相當於結構單元(a2-A)中的Ra50 的甲基取代為氫原子的結構單元,進而佳為式(a2-2-8)所表示的結構單元及式(a2-2-8)所表示的結構單元中將相當於結構單元(a2-A)中的Ra50 的甲基取代為氫原子的結構單元。
Figure 02_image207
相對於所有結構單元,樹脂(A)中包含結構單元(a2-A)時的結構單元(a2-A)的含有率較佳為5莫耳%~80莫耳%,更佳為10莫耳%~70莫耳%,進而佳為15莫耳%~65莫耳%,進而更佳為20莫耳%~65莫耳%。 結構單元(a2-A)例如可藉由於使用結構單元(a1-4)進行聚合後,利用對甲苯磺酸等酸進行處理而包含於樹脂(A)中。另外,可藉由於使用乙醯氧基苯乙烯等進行聚合後,利用四甲基氫氧化銨等鹼進行處理,而使結構單元(a2-A)包含於樹脂(A)中。
作為結構單元(a2)中具有醇性羥基的結構單元,可列舉式(a2-1)所表示的結構單元(以下有時稱為「結構單元(a2-1)」)。
Figure 02_image209
式(a2-1)中, La3 表示-O-或*-O-(CH2 )k2 -CO-O-, k2表示1~7的任一整數。*表示與-CO-的結合鍵。 Ra14 表示氫原子或甲基。 Ra15 及Ra16 分別獨立地表示氫原子、甲基或羥基。 o1表示0~10的任一整數。
式(a2-1)中,La3 較佳為-O-、-O-(CH2 )f1 -CO-O-(所述f1表示1~4的任一整數),更佳為-O-。 Ra14 較佳為甲基。 Ra15 較佳為氫原子。 Ra16 較佳為氫原子或羥基。 o1較佳為0~3的任一整數,更佳為0或1。
作為結構單元(a2-1),例如可列舉源自日本專利特開2010-204646號公報中所記載的單體的結構單元。較佳為式(a2-1-1)~式(a2-1-6)的任一者所表示的結構單元,更佳為式(a2-1-1)~式(a2-1-4)的任一者所表示的結構單元,進而佳為式(a2-1-1)或式(a2-1-3)所表示的結構單元。
Figure 02_image211
於樹脂(A)包含結構單元(a2-1)的情況下,相對於樹脂(A)的所有結構單元,其含有率通常為1莫耳%~45莫耳%,較佳為1莫耳%~40莫耳%,更佳為1莫耳%~35莫耳%,進而佳為1莫耳%~20莫耳%,進而更佳為1莫耳%~10莫耳%。
〈結構單元(a3)〉 結構單元(a3)具有的內酯環可為β-丙內酯環、γ-丁內酯環、δ-戊內酯環般的單環,亦可為單環式的內酯環與其他環的稠環。較佳為可列舉γ-丁內酯環、金剛烷內酯環、或包含γ-丁內酯環結構的橋接環(例如下式(a3-2)所表示的結構單元)。
結構單元(a3)較佳為式(a3-1)、式(a3-2)、式(a3-3)或式(a3-4)所表示的結構單元。可單獨含有該些的一種,亦可含有兩種以上。
Figure 02_image213
[式(a3-1)、式(a3-2)、式(a3-3)及式(a3-4)中, La4 、La5 及La6 分別獨立地表示-O-或*-O-(CH2 )k3 -CO-O-(k3表示1~7的任一整數)所表示的基。 La7 表示-O-、*-O-La8 -O-、*-O-La8 -CO-O-、*-O-La8 -CO-O-La9 -CO-O-或*-O-La8 -O-CO-La9 -O-。 La8 及La9 分別獨立地表示碳數1~6的烷二基。 *表示與羰基的鍵結部位。 Ra18 、Ra19 及Ra20 分別獨立地表示氫原子或甲基。 Ra24 表示可具有鹵素原子的碳數1~6的烷基、氫原子或鹵素原子。 Xa3 表示-CH2 -或氧原子。 Ra21 表示碳數1~4的脂肪族烴基。 Ra22 、Ra23 及Ra25 分別獨立地表示羧基、氰基或碳數1~4的脂肪族烴基。 p1表示0~5的任一整數。 q1表示0~3的任一整數。 r1表示0~3的任一整數。 w1表示0~8的任一整數。 於p1、q1、r1及/或w1為2以上時,多個Ra21 、Ra22 、Ra23 及/或Ra25 相互可相同,亦可不同。]
作為Ra21 、Ra22 、Ra23 及Ra25 中的脂肪族烴基,可列舉:甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、第二丁基及第三丁基等烷基。 作為Ra24 中的鹵素原子,可列舉:氟原子、氯原子、溴原子及碘原子。 作為Ra24 中的烷基,可列舉:甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、第二丁基、第三丁基、戊基及己基等,較佳為可列舉碳數1~4的烷基,更佳為可列舉甲基或乙基。 作為Ra24 中的具有鹵素原子的烷基,可列舉:三氟甲基、全氟乙基、全氟丙基、全氟異丙基、全氟丁基、全氟第二丁基、全氟第三丁基、全氟戊基、全氟己基、三氯甲基、三溴甲基、三碘甲基等。 作為La8 及La9 中的烷二基,可列舉:亞甲基、伸乙基、丙烷-1,3-二基、丙烷-1,2-二基、丁烷-1,4-二基、戊烷-1,5-二基、己烷-1,6-二基、丁烷-1,3-二基、2-甲基丙烷-1,3-二基、2-甲基丙烷-1,2-二基、戊烷-1,4-二基及2-甲基丁烷-1,4-二基等。
式(a3-1)~式(a3-3)中,La4 ~La6 分別獨立地較佳為-O-或*-O-(CH2 )k3 -CO-O-中k3為1~4的任一整數的基,更佳為-O-及*-O-CH2 -CO-O-,進而佳為氧原子。 Ra18 ~Ra21 較佳為甲基。 Ra22 及Ra23 分別獨立地較佳為羧基、氰基或甲基。 p1、q1及r1分別獨立地較佳為0~2的任一整數,更佳為0或1。
式(a3-4)中,Ra24 較佳為氫原子或碳數1~4的烷基,更佳為氫原子、甲基或乙基,進而佳為氫原子或甲基。 Ra25 較佳為羧基、氰基或甲基。 La7 較佳為-O-或*-O-La8 -CO-O-,更佳為-O-、-O-CH2 -CO-O-或-O-C2 H4 -CO-O-。 w1較佳為0~2的任一整數,更佳為0或1。 特別是式(a3-4)較佳為式(a3-4)'。
Figure 02_image215
(式中,Ra24 、La7 表示與所述相同的含義)
作為結構單元(a3),可列舉源自日本專利特開2010-204646號公報中所記載的單體、日本專利特開2000-122294號公報中所記載的單體、日本專利特開2012-41274號公報中所記載的單體的結構單元。作為結構單元(a3),較佳為式(a3-1-1)、式(a3-1-2)、式(a3-2-1)、式(a3-2-2)、式(a3-3-1)、式(a3-3-2)及式(a3-4-1)~式(a3-4-12)的任一者所表示的結構單元及所述結構單元中將相當於式(a3-1)~式(a3-4)中的Ra18 、Ra19 、Ra20 及Ra24 的甲基取代為氫原子的結構單元。
Figure 02_image217
於樹脂(A)包含結構單元(a3)的情況下,相對於樹脂(A)的所有結構單元,其合計含有率通常為5莫耳%~70莫耳%,較佳為10莫耳%~65莫耳%,更佳為10莫耳%~60莫耳%。 另外,相對於樹脂(A)的所有結構單元,結構單元(a3-1)、結構單元(a3-2)、結構單元(a3-3)或結構單元(a3-4)的含有率分別較佳為5莫耳%~60莫耳%,更佳為5莫耳%~50莫耳%,進而佳為10莫耳%~50莫耳%。
〈結構單元(a4)〉 作為結構單元(a4),可列舉以下結構單元。
Figure 02_image219
[式(a4)中, R41 表示氫原子或甲基。 R42 表示碳數1~24的具有氟原子的飽和烴基,該飽和烴基中包含的-CH2 -可被取代為-O-或-CO-。] R42 所表示的飽和烴基可列舉鏈式烴基及單環或多環的脂環式烴基、以及藉由將該些組合而形成的基等。
作為鏈式烴基,可列舉:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、癸基、十二烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基及十八烷基。作為單環或多環的脂環式烴基,可列舉:環戊基、環己基、環庚基、環辛基等環烷基;十氫萘基、金剛烷基、降冰片基及下述基(*表示結合鍵)等多環式的脂環式烴基。
Figure 02_image221
作為藉由組合而形成的基,可列舉藉由將一個以上的烷基或一個以上的烷二基、與一個以上的脂環式烴基組合而形成的基,可列舉:-烷二基-脂環式烴基、-脂環式烴基-烷基、-烷二基-脂環式烴基-烷基等。
作為結構單元(a4),可列舉選自由式(a4-0)、式(a4-1)、式(a4-2)、式(a4-3)及式(a4-4)所組成的群組中的至少一種所表示的結構單元。
Figure 02_image223
[式(a4-0)中, R5 表示氫原子或甲基。 L4a 表示單鍵或碳數1~4的二價脂肪族飽和烴基。 L3a 表示碳數1~8的全氟烷二基或碳數3~12的全氟環烷二基。 R6 表示氫原子或氟原子。]
作為L4a 中的二價脂肪族飽和烴基,可列舉:亞甲基、伸乙基、丙烷-1,3-二基、丁烷-1,4-二基等直鏈狀烷二基;乙烷-1,1-二基、丙烷-1,2-二基、丁烷-1,3-二基、2-甲基丙烷-1,3-二基及2-甲基丙烷-1,2-二基等分支狀烷二基。 作為L3a 中的全氟烷二基,可列舉:二氟亞甲基、全氟伸乙基、全氟丙烷-1,1-二基、全氟丙烷-1,3-二基、全氟丙烷-1,2-二基、全氟丙烷-2,2-二基、全氟丁烷-1,4-二基、全氟丁烷-2,2-二基、全氟丁烷-1,2-二基、全氟戊烷-1,5-二基、全氟戊烷-2,2-二基、全氟戊烷-3,3-二基、全氟己烷-1,6-二基、全氟己烷-2,2-二基、全氟己烷-3,3-二基、全氟庚烷-1,7-二基、全氟庚烷-2,2-二基、全氟庚烷-3,4-二基、全氟庚烷-4,4-二基、全氟辛烷-1,8-二基、全氟辛烷-2,2-二基、全氟辛烷-3,3-二基、全氟辛烷-4,4-二基等。 作為L3a 中的全氟環烷二基,可列舉:全氟環己二基、全氟環戊二基、全氟環庚二基、全氟金剛烷二基等。
L4a 較佳為單鍵、亞甲基或伸乙基,更佳為單鍵、亞甲基。 L3a 較佳為碳數1~6的全氟烷二基,更佳為碳數1~3的全氟烷二基。
作為結構單元(a4-0),可列舉以下所示的結構單元及下述結構單元中的將相當於結構單元(a4-0)中的R5 的甲基取代為氫原子的結構單元。
Figure 02_image225
Figure 02_image227
[式(a4-1)中, Ra41 表示氫原子或甲基。 Ra42 表示可具有取代基的碳數1~20的飽和烴基,該飽和烴基中包含的-CH2 -可被取代為-O-或-CO-。 Aa41 表示可具有取代基的碳數1~6的烷二基或式(a-g1)所表示的基。其中,Aa41 及Ra42 中至少一者具有鹵素原子(較佳為氟原子)作為取代基。
Figure 02_image229
〔式(a-g1)中, s表示0或1。 Aa42 及Aa44 分別獨立地表示可具有取代基的碳數1~5的二價飽和烴基。 Aa43 表示單鍵或可具有取代基的碳數1~5的二價脂肪族烴基。 Xa41 及Xa42 分別獨立地表示-O-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-。 其中,Aa42 、Aa43 、Aa44 、Xa41 及Xa42 的碳數的合計為7以下。〕 *為結合鍵,右側的*為與-O-CO-Ra42 的結合鍵。]
作為Ra42 中的飽和烴基,可列舉鏈式飽和烴基及單環或多環的脂環式飽和烴基、以及藉由將該些組合而形成的基等。 作為鏈式飽和烴基,可列舉:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、癸基、十二烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基及十八烷基。 作為單環或多環的脂環式烴基,可列舉:環戊基、環己基、環庚基、環辛基等環烷基;十氫萘基、金剛烷基、降冰片基及下述基(*表示結合鍵)等多環式的脂環式飽和烴基。
Figure 02_image231
作為藉由組合而形成的基,可列舉藉由將一個以上的烷基或一個以上的烷二基、與一個以上的脂環式飽和烴基組合而形成的基,可列舉:-烷二基-脂環式飽和烴基、-脂環式飽和烴基-烷基、-烷二基-脂環式飽和烴基-烷基等。
作為Ra42 可具有的取代基,可列舉選自鹵素原子及式(a-g3)所表示的基中的至少一種。作為鹵素原子,可列舉:氟原子、氯原子、溴原子及碘原子,較佳為氟原子。
Figure 02_image233
[式(a-g3)中, Xa43 表示氧原子、羰基、*-O-CO-或*-CO-O-。 Aa45 表示可具有鹵素原子的碳數1~17的脂肪族烴基。*表示與Ra42 的結合鍵。] 其中,於Ra42 -Xa43 -Aa45 中Ra42 不具有鹵素原子的情況下,Aa45 表示具有至少一個鹵素原子的碳數1~17的脂肪族烴基。
作為Aa45 中的脂肪族烴基,可列舉:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、癸基、十二烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基及十八烷基等烷基; 環戊基、環己基、環庚基、環辛基等單環式的脂環式烴基;以及十氫萘基、金剛烷基、降冰片基及下述基(*表示結合鍵)等多環式的脂環式烴基。
Figure 02_image235
作為藉由組合而形成的基,可列舉藉由將一個以上的烷基或一個以上的烷二基、與一個以上的脂環式烴基組合而形成的基,可列舉:-烷二基-脂環式烴基、-脂環式烴基-烷基、-烷二基-脂環式烴基-烷基等。
Ra42 較佳為可具有鹵素原子的脂肪族烴基,更佳為具有鹵素原子的烷基及/或具有式(a-g3)所表示的基的脂肪族烴基。 於Ra42 為具有鹵素原子的脂肪族烴基的情況下,較佳為具有氟原子的脂肪族烴基,更佳為全氟烷基或全氟環烷基,進而佳為碳數為1~6的全氟烷基,特佳為碳數1~3的全氟烷基。作為全氟烷基,可列舉:全氟甲基、全氟乙基、全氟丙基、全氟丁基、全氟戊基、全氟己基、全氟庚基及全氟辛基等。作為全氟環烷基,可列舉全氟環己基等。 於Ra42 為具有式(a-g3)所表示的基的脂肪族烴基的情況下,包括式(a-g3)所表示的基中包含的碳數在內,Ra42 的總碳數較佳為15以下,更佳為12以下。於具有式(a-g3)所表示的基作為取代基的情況下,其個數較佳為一個。
於Ra42 為具有式(a-g3)所表示的基的脂肪族烴的情況下,Ra42 進而佳為式(a-g2)所表示的基。
Figure 02_image237
[式(a-g2)中, Aa46 表示可具有鹵素原子的碳數1~17的二價脂肪族烴基。 Xa44 表示**-O-CO-或**-CO-O-(**表示與Aa46 的結合鍵)。 Aa47 表示可具有鹵素原子的碳數1~17的脂肪族烴基。 其中,Aa46 、Aa47 及Xa44 的碳數的合計為18以下,Aa46 及Aa47 中,至少一者具有至少一個鹵素原子。 *表示與羰基的結合鍵。]
Aa46 的脂肪族烴基的碳數較佳為1~6,更佳為1~3。 Aa47 的脂肪族烴基的碳數較佳為4~15,更佳為5~12,Aa47 進而佳為環己基或金剛烷基。
式(a-g2)所表示的基的較佳結構為以下結構(*為與羰基的結合鍵)。
Figure 02_image239
作為Aa41 中的烷二基,可列舉:亞甲基、伸乙基、丙烷-1,3-二基、丁烷-1,4-二基、戊烷-1,5-二基、己烷-1,6-二基等直鏈狀烷二基;丙烷-1,2-二基、丁烷-1,3-二基、2-甲基丙烷-1,2-二基、1-甲基丁烷-1,4-二基、2-甲基丁烷-1,4-二基等分支狀烷二基。 作為Aa41 的烷二基中的取代基,可列舉羥基及碳數1~6的烷氧基等。 Aa41 較佳為碳數1~4的烷二基,更佳為碳數2~4的烷二基,進而佳為伸乙基。
作為式(a-g1)所表示的基中的Aa42 、Aa43 及Aa44 表示的二價飽和烴基,可列舉直鏈或分支的烷二基及單環的二價脂環式烴基、以及藉由將烷二基及二價脂環式烴基組合而形成的基等。具體而言,可列舉:亞甲基、伸乙基、丙烷-1,3-二基、丙烷-1,2-二基、丁烷-1,4-二基、1-甲基丙烷-1,3-二基、2-甲基丙烷-1,3-二基、2-甲基丙烷-1,2-二基等。 作為Aa42 、Aa43 及Aa44 表示的二價飽和烴基的取代基,可列舉羥基及碳數1~6的烷氧基等。 s較佳為0。
式(a-g1)所表示的基中,作為Xa42 為-O-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-的基,可列舉以下基等。以下的例示中,*及**分別表示結合鍵,**為與-O-CO-Ra42 的結合鍵。
Figure 02_image241
作為式(a4-1)所表示的結構單元,可列舉以下所示的結構單元及下述結構單元中的將相當於式(a4-1)所表示的結構單元中的Ra41 的甲基取代為氫原子的結構單元。
Figure 02_image243
Figure 02_image245
作為式(a4-1)所表示的結構單元,較佳為式(a4-2)所表示的結構單元。
Figure 02_image247
[式(a4-2)中, Rf5 表示氫原子或甲基。 L44 表示碳數1~6的烷二基,該烷二基中包含的-CH2 -可被取代為-O-或-CO-。 Rf6 表示碳數1~20的具有氟原子的飽和烴基。 其中,L44 及Rf6 的合計碳數的上限為21。]
L44 中的碳數1~6的烷二基可列舉與Aa41 中的烷二基中例示者相同的基。 Rf6 中的飽和烴基可列舉與Ra42 中例示者相同的基。 作為L44 中的碳數1~6的烷二基,較佳為碳數2~4的烷二基,更佳為伸乙基。
作為式(a4-2)所表示的結構單元,例如可列舉式(a4-1-1)~式(a4-1-11)分別所表示的結構單元。將相當於結構單元(a4-2)中的Rf5 的甲基取代為氫原子的結構單元亦可列舉為式(a4-2)所表示的結構單元。
作為結構單元(a4),可列舉式(a4-3)所表示的結構單元。
Figure 02_image249
[式(a4-3)中, Rf7 表示氫原子或甲基。 L5 表示碳數1~6的烷二基。 Af13 表示可具有氟原子的碳數1~18的二價飽和烴基。 Xf12 表示*-O-CO-或*-CO-O-(*表示與Af13 的結合鍵)。 Af14 表示可具有氟原子的碳數1~17的飽和烴基。 其中,Af13 及Af14 的至少一者具有氟原子,L5 、Af13 及Af14 的合計碳數的上限為20。]
作為L5 中的烷二基,可列舉與Aa41 的二價飽和烴基中的烷二基中例示者相同的基。 作為Af13 中的可具有氟原子的二價飽和烴基,較佳為可具有氟原子的二價脂肪族飽和烴基及可具有氟原子的二價脂環式飽和烴基,更佳為全氟烷二基。 作為可具有氟原子的二價脂肪族烴基,可列舉:亞甲基、伸乙基、丙二基、丁二基及戊二基等烷二基;二氟亞甲基、全氟伸乙基、全氟丙二基、全氟丁二基及全氟戊二基等全氟烷二基等。 可具有氟原子的二價脂環式烴基可為單環式及多環式的任一種。作為單環式的基,可列舉環己二基及全氟環己二基等。作為多環式的基,可列舉:金剛烷二基、降冰片烷二基、全氟金剛烷二基等。 Af14 中的飽和烴基及可具有氟原子的飽和烴基可列舉與Ra42 中例示者相同的基。其中,較佳為:三氟甲基、二氟甲基、甲基、全氟乙基、2,2,2-三氟乙基、1,1,2,2-四氟乙基、乙基、全氟丙基、2,2,3,3,3-五氟丙基、丙基、全氟丁基、1,1,2,2,3,3,4,4-八氟丁基、丁基、全氟戊基、2,2,3,3,4,4,5,5,5-九氟戊基、戊基、己基、全氟己基、庚基、全氟庚基、辛基及全氟辛基等氟化烷基、環丙基甲基、環丙基、環丁基甲基、環戊基、環己基、全氟環己基、金剛烷基、金剛烷基甲基、金剛烷基二甲基、降冰片基、降冰片基甲基、全氟金剛烷基、全氟金剛烷基甲基等。
式(a4-3)中,L5 較佳為伸乙基。 Af13 中的二價飽和烴基較佳為包含碳數1~6的二價鏈式烴基及碳數3~12的二價脂環式烴基的基,進而佳為碳數2~3的二價鏈式烴基。 Af14 中的飽和烴基較佳為包含碳數3~12的鏈式烴基及碳數3~12的脂環式烴基的基,進而佳為包含碳數3~10的鏈式烴基及碳數3~10的脂環式烴基的基。其中,Af14 較佳為包含碳數3~12的脂環式烴基的基,更佳為環丙基甲基、環戊基、環己基、降冰片基及金剛烷基。
作為式(a4-3)所表示的結構單元,例如可列舉式(a4-1'-1)~式(a4-1'-11)分別所表示的結構單元。將相當於結構單元(a4-3)中的Rf7 的甲基取代為氫原子的結構單元亦可列舉為式(a4-3)所表示的結構單元。
作為結構單元(a4),亦可列舉式(a4-4)所表示的結構單元。
Figure 02_image251
[式(a4-4)中, Rf21 表示氫原子或甲基。 Af21 表示-(CH2 )j1 -、-(CH2 )j2 -O-(CH2 )j3 -或-(CH2 )j4 -CO-O-(CH2 )j5 -。 j1~j5分別獨立地表示1~6的任一整數。 Rf22 表示具有氟原子的碳數1~10的飽和烴基。]
Rf22 中的飽和烴基可列舉與Ra42 所表示的飽和烴基相同者。Rf22 較佳為具有氟原子的碳數1~10的烷基或具有氟原子的碳數1~10的脂環式烴基,更佳為具有氟原子的碳數1~10的烷基,進而佳為具有氟原子的碳數1~6的烷基。
式(a4-4)中,作為Af21 ,較佳為-(CH2 )j1 -,更佳為伸乙基或亞甲基,進而佳為亞甲基。
作為式(a4-4)所表示的結構單元,例如可列舉以下結構單元及由以下式子所表示的結構單元中,將相當於結構單元(a4-4)中的Rf21 的甲基取代為氫原子的結構單元。
Figure 02_image253
於樹脂(A)具有結構單元(a4)的情況下,相對於樹脂(A)的所有結構單元,其含有率較佳為1莫耳%~20莫耳%,更佳為2莫耳%~15莫耳%,進而佳為3莫耳%~10莫耳%。
〈結構單元(a5)〉 作為結構單元(a5)具有的非脫離烴基,可列舉具有直鏈、分支或環狀的烴基的基。其中,結構單元(a5)較佳為具有脂環式烴基的基。 作為結構單元(a5),例如可列舉式(a5-1)所表示的結構單元。
Figure 02_image255
[式(a5-1)中, R51 表示氫原子或甲基。 R52 表示碳數3~18的脂環式烴基,該脂環式烴基中包含的氫原子可被碳數1~8的脂肪族烴基取代。 L55 表示單鍵或碳數1~18的二價飽和烴基,該飽和烴基中包含的-CH2 -可被取代為-O-或-CO-。]
作為R52 中的脂環式烴基,可為單環式及多環式的任一種。作為單環式的脂環式烴基,例如可列舉:環丙基、環丁基、環戊基及環己基。作為多環式的脂環式烴基,例如可列舉金剛烷基及降冰片基等。 碳數1~8的脂肪族烴基例如可列舉:甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、第二丁基、第三丁基、戊基、己基、辛基及2-乙基己基等烷基。 作為具有取代基的脂環式烴基,可列舉3-甲基金剛烷基等。 R52 較佳為未被取代的碳數3~18的脂環式烴基,更佳為金剛烷基、降冰片基或環己基。 作為L55 中的二價飽和烴基,可列舉二價鏈式飽和烴基及二價脂環式飽和烴基,較佳為二價鏈式飽和烴基。 作為二價鏈式飽和烴基,例如可列舉:亞甲基、伸乙基、丙二基、丁二基及戊二基等烷二基。 二價脂環式飽和烴基可為單環式及多環式的任一種。作為單環式的脂環式飽和烴基,可列舉環戊二基及環己二基等環烷二基。作為多環式的二價脂環式飽和烴基,可列舉金剛烷二基及降冰片烷二基等。
作為L55 表示的二價飽和烴基中包含的-CH2 -被-O-或-CO-取代的基,例如可列舉式(L1-1)~式(L1-4)所表示的基。下述式中,*及**各自表示結合鍵,*表示與氧原子的結合鍵。
Figure 02_image257
式(L1-1)中, Xx1 表示*-O-CO-或*-CO-O-(*表示與Lx1 的結合鍵)。 Lx1 表示碳數1~16的二價脂肪族飽和烴基。 Lx2 表示單鍵或碳數1~15的二價脂肪族飽和烴基。 其中,Lx1 及Lx2 的合計碳數為16以下。 式(L1-2)中, Lx3 表示碳數1~17的二價脂肪族飽和烴基。 Lx4 表示單鍵或碳數1~16的二價脂肪族飽和烴基。 其中,Lx3 及Lx4 的合計碳數為17以下。 式(L1-3)中, Lx5 表示碳數1~15的二價脂肪族飽和烴基。 Lx6 及Lx7 分別獨立地表示單鍵或碳數1~14的二價脂肪族飽和烴基。 其中,Lx5 、Lx6 及Lx7 的合計碳數為15以下。 式(L1-4)中, Lx8 及Lx9 表示單鍵或碳數1~12的二價脂肪族飽和烴基。 Wx1 表示碳數3~15的二價脂環式飽和烴基。 其中,Lx8 、Lx9 及Wx1 的合計碳數為15以下。
Lx1 較佳為碳數1~8的二價脂肪族飽和烴基,更佳為亞甲基或伸乙基。 Lx2 較佳為單鍵或碳數1~8的二價脂肪族飽和烴基,更佳為單鍵。 Lx3 較佳為碳數1~8的二價脂肪族飽和烴基。 Lx4 較佳為單鍵或碳數1~8的二價脂肪族飽和烴基。 Lx5 較佳為碳數1~8的二價脂肪族飽和烴基,更佳為亞甲基或伸乙基。 Lx6 較佳為單鍵或碳數1~8的二價脂肪族飽和烴基,更佳為亞甲基或伸乙基。 Lx7 較佳為單鍵或碳數1~8的二價脂肪族飽和烴基。 Lx8 較佳為單鍵或碳數1~8的二價脂肪族飽和烴基,更佳為單鍵或亞甲基。 Lx9 較佳為單鍵或碳數1~8的二價脂肪族飽和烴基,更佳為單鍵或亞甲基。 Wx1 較佳為碳數3~10的二價脂環式飽和烴基,更佳為環己二基或金剛烷二基。
作為式(L1-1)所表示的基,例如可列舉以下所示的二價基。
Figure 02_image259
作為式(L1-2)所表示的基,例如可列舉以下所示的二價基。
Figure 02_image261
作為式(L1-3)所表示的基,例如可列舉以下所示的二價基。
Figure 02_image263
作為式(L1-4)所表示的基,例如可列舉以下所示的二價基。
Figure 02_image265
L55 較佳為單鍵或式(L1-1)所表示的基。
作為結構單元(a5-1),可列舉以下所示的結構單元及下述結構單元中的將相當於結構單元(a5-1)中的R51 的甲基取代為氫原子的結構單元。
Figure 02_image267
Figure 02_image269
於樹脂(A)具有結構單元(a5)的情況下,相對於樹脂(A)的所有結構單元,其含有率較佳為1莫耳%~30莫耳%,更佳為2莫耳%~20莫耳%,進而佳為3莫耳%~15莫耳%。
〈結構單元(a6)〉 結構單元(a6)為具有-SO2 -基的結構單元,較佳為於側鏈具有-SO2 -基。 具有-SO2 -基的結構單元可含有具有-SO2 -基的直鏈狀結構,亦可含有具有-SO2 -基的分支狀結構,抑或可含有具有-SO2 -基的環狀結構(單環及多環結構)。較佳為含有具有-SO2 -基的環狀結構的結構單元,更佳為具有包含-SO2 -O-的環狀結構(磺內酯環)的結構單元。
作為磺內酯環,可列舉:下述式(T1 -1)、式(T1 -2)、式(T1 -3)及式(T1 -4)所表示的環。鍵結部位可設為任意的位置。磺內酯環可為單環式,但較佳為多環式。多環式的磺內酯環是指包含-SO2 -O-作為構成環的原子團的橋聯環,可列舉式(T1 -1)及式(T1 -2)所表示的環。磺內酯環如式(T1 -2)所表示的環般,作為構成環的原子團,除包含-SO2 -O-以外亦可進而包含雜原子。作為雜原子,可列舉:氧原子、硫原子或氮原子,較佳為氧原子。
Figure 02_image271
磺內酯環可具有取代基,作為取代基,可列舉:可具有鹵素原子或羥基的碳數1~12的烷基、鹵素原子、羥基、氰基、碳數1~12的烷氧基、碳數6~12的芳基、碳數7~12的芳烷基、縮水甘油氧基、碳數2~12的烷氧基羰基及碳數2~4的烷基羰基等。
作為鹵素原子,可列舉:氟原子、氯原子、溴原子及碘原子。 作為烷基,可列舉:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、辛基及癸基,較佳為碳數1~6的烷基,更佳為甲基。 作為具有鹵素原子的烷基,可列舉:三氟甲基、全氟乙基、全氟丙基、全氟異丙基、全氟丁基、全氟第二丁基、全氟第三丁基、全氟戊基、全氟己基、三氯甲基、三溴甲基及三碘甲基,較佳為可列舉三氟甲基。 作為具有羥基的烷基,可列舉羥基甲基及2-羥基乙基等的羥基烷基。 作為烷氧基,可列舉:甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基、庚氧基、辛氧基、癸氧基及十二烷氧基。 作為芳基,可列舉:苯基、萘基、蒽基、對甲基苯基、對第三丁基苯基、對金剛烷基苯基、甲苯基、二甲苯基、枯烯基、均三甲苯基、聯苯基、菲基、2,6-二乙基苯基及2-甲基-6-乙基苯基。 作為芳烷基,可列舉:苄基、苯乙基、苯基丙基、萘基甲基及萘基乙基。 作為烷氧基羰基,可列舉甲氧基羰基、乙氧基羰基等將烷氧基與羰基鍵結而成的基,較佳為可列舉碳數6以下的烷氧基羰基,更佳為可列舉甲氧基羰基。 作為烷基羰基,可列舉:乙醯基、丙醯基及丁醯基。
就容易製造導出結構單元(a6)的單體的觀點而言,較佳為不具有取代基的磺內酯環。 作為磺內酯環,較佳為以下的式(T1')所表示的環。
Figure 02_image273
[式(T1')中, X11 表示氧原子、硫原子或亞甲基。 R41 表示可具有鹵素原子或羥基的碳數1~12的烷基、鹵素原子、羥基、氰基、碳數1~12的烷氧基、碳數6~12的芳基、碳數7~12的芳烷基、縮水甘油氧基、碳數2~12的烷氧基羰基或碳數2~4的烷基羰基。 ma表示0~9的任一整數。於ma為2以上時,多個R41 可相同亦可不同。 鍵結部位為任意的位置。] X11 較佳為氧原子或亞甲基,更佳為亞甲基。 作為R41 ,可列舉與磺內酯環的取代基相同者,較佳為可具有鹵素原子或羥基的碳數1~12的烷基。
作為磺內酯環,更佳為式(T1)所表示的環。
Figure 02_image275
[式(T1)中, R8 表示可具有鹵素原子或羥基的碳數1~12的烷基、鹵素原子、羥基、氰基、碳數1~12的烷氧基、碳數6~12的芳基、碳數7~12的芳烷基、縮水甘油氧基、碳數2~12的烷氧基羰基或碳數2~4的烷基羰基。 m表示0~9的任一整數。於m為2以上時,多個R8 可相同亦可不同。 鍵結部位為任意的位置。]
R8 可列舉與R41 相同者。 式(T1')中的ma及式(T1)中的m較佳為0或1,更佳為0。
作為式(T1')所表示的環及式(T1)所表示的環,可列舉以下的環。鍵結部位為任意的位置。
Figure 02_image277
具有磺內酯環的結構單元較佳為具有下述基。下述基中的*表示鍵結部位。
Figure 02_image279
具有-SO2 -基的結構單元較佳為進而具有源自聚合性基的基。作為聚合性基,可列舉:乙烯基、丙烯醯基、甲基丙烯醯基、丙烯醯氧基、甲基丙烯醯氧基、丙烯醯基胺基、甲基丙烯醯基胺基、丙烯醯基硫基、甲基丙烯醯基硫基等。 其中,導出結構單元(a6)的單體較佳為具有乙烯性不飽和鍵的單體,更佳為(甲基)丙烯酸系單體。
結構單元(a6)較佳為式(Ix)所表示的結構單元。
Figure 02_image281
[式(Ix)中,Rx 表示可具有鹵素原子的碳數1~6的烷基、氫原子或鹵素原子。 Axx 表示氧原子、-N(Rc )-或硫原子。 Ax 表示碳數1~18的二價飽和烴基,該飽和烴基中包含的-CH2 -可被取代為-O-、-CO-或-N(Rd )-。 X11 表示氧原子、硫原子或亞甲基。 R41 表示可具有鹵素原子或羥基的碳數1~12的烷基、鹵素原子、羥基、氰基、碳數1~12的烷氧基、碳數6~12的芳基、碳數7~12的芳烷基、縮水甘油氧基、碳數2~12的烷氧基羰基或碳數2~4的烷基羰基。 ma表示0~9的任一整數。於ma為2以上時,多個R41 可相同亦可不同。 Rc 及Rd 相互獨立地表示氫原子或碳數1~6的烷基。]
作為Rx 中的鹵素原子,可列舉:氟原子、氯原子、溴原子及碘原子。 作為Rx 中的烷基,例如可列舉:甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、第二丁基、第三丁基、正戊基及正己基等,較佳為碳數1~4的烷基,更佳為甲基或乙基。 作為Rx 中的具有鹵素原子的烷基,例如可列舉:三氟甲基、全氟乙基、全氟丙基、全氟異丙基、全氟丁基、全氟第二丁基、全氟第三丁基、全氟戊基、全氟己基、三氯甲基、三溴甲基及三碘甲基等。 Rx 較佳為氫原子或碳數1~4的烷基,更佳為氫原子、甲基或乙基,進而佳為氫原子或甲基。
作為Ax 中的二價飽和烴基,可列舉:直鏈狀烷二基、分支狀烷二基、單環式或多環式的二價脂環式飽和烴基,亦可為將該些基中的兩種以上組合而成者。 具體而言,可列舉:亞甲基、伸乙基、丙烷-1,3-二基、丙烷-1,2-二基、丁烷-1,4-二基、戊烷-1,5-二基、己烷-1,6-二基、庚烷-1,7-二基、辛烷-1,8-二基、壬烷-1,9-二基、癸烷-1,10-二基、十一烷-1,11-二基、十二烷-1,12-二基、十三烷-1,13-二基、十四烷-1,14-二基、十五烷-1,15-二基、十六烷-1,16-二基、十七烷-1,17-二基、乙烷-1,1-二基、丙烷-1,1-二基及丙烷-2,2-二基等直鏈狀烷二基; 丁烷-1,3-二基、2-甲基丙烷-1,3-二基、2-甲基丙烷-1,2-二基、戊烷-1,4-二基、2-甲基丁烷-1,4-二基等分支狀烷二基; 環丁烷-1,3-二基、環戊烷-1,3-二基、環己烷-1,4-二基、環辛烷-1,5-二基等環烷二基即單環式的二價脂環式飽和烴基; 降冰片烷-1,4-二基、降冰片烷-2,5-二基、金剛烷-1,5-二基、金剛烷-2,6-二基等多環式的二價脂環式飽和烴基等。
R41 、X11 及ma可列舉與式(T1')相同者。 作為磺內酯環,可列舉所述磺內酯環,其中較佳為鍵結位置被確定的所述磺內酯環。
作為結構單元(a6),可列舉以下的結構單元。
Figure 02_image283
其中,較佳為式(a6-1)、式(a6-2)、式(a6-6)、式(a6-7)、式(a6-8)及式(a6-12)所表示的結構單元,更佳為式(a6-1)、式(a6-2)、式(a6-7)及式(a6-8)所表示的結構單元。 於樹脂(A)具有結構單元(a6)的情況下,相對於樹脂(A)的所有結構單元,其含有率較佳為1莫耳%~50莫耳%,更佳為2莫耳%~40莫耳%,進而佳為3莫耳%~30莫耳%。
<結構單元(II)> 樹脂(A)可進而含有藉由曝光而分解並產生酸的結構單元(以下,有時稱為「結構單元(II)」)。作為結構單元(II),具體而言可列舉日本專利特開2016-79235號公報中記載的結構單元,較佳為側鏈具有磺酸酯基或羧酸酯基與有機陽離子的結構單元或者側鏈具有鋶基與有機陰離子的結構單元。
側鏈具有磺酸酯基或羧酸酯基與有機陽離子的結構單元較佳為式(II-2-A')所表示的結構單元。
Figure 02_image285
[式(II-2-A')中, XIII3 表示碳數1~18的二價飽和烴基,該飽和烴基中包含的-CH2 -可被取代為-O-、-S-或-CO-,該飽和烴基中包含的氫原子可被鹵素原子、可具有鹵素原子的碳數1~6的烷基或羥基取代。 Ax1 表示碳數1~8的烷二基,該烷二基中包含的氫原子可被氟原子或碳數1~6的全氟烷基取代。 RA- 表示磺酸酯基或羧酸酯基。 RIII3 表示氫原子、鹵素原子或可具有鹵素原子的碳數1~6的烷基。 ZA+ 表示有機陽離子。]
作為RIII3 所表示的鹵素原子,可列舉:氟原子、氯原子、溴原子及碘原子等。 作為RIII3 所表示的可具有鹵素原子的碳數1~6的烷基,可列舉與Ra8 所表示的可具有鹵素原子的碳數1~6的烷基相同者。 作為Ax1 所表示的碳數1~8的烷二基,可列舉:亞甲基、伸乙基、丙烷-1,3-二基、丁烷-1,4-二基、戊烷-1,5-二基、己烷-1,6-二基、乙烷-1,1-二基、丙烷-1,1-二基、丙烷-1,2-二基、丙烷-2,2-二基、戊烷-2,4-二基、2-甲基丙烷-1,3-二基、2-甲基丙烷-1,2-二基、戊烷-1,4-二基、2-甲基丁烷-1,4-二基等。 作為於Ax1 中可被取代的碳數1~6的全氟烷基,可列舉:三氟甲基、全氟乙基、全氟丙基、全氟異丙基、全氟丁基、全氟第二丁基、全氟第三丁基、全氟戊基、全氟己基等。 作為XIII3 所表示的碳數1~18的二價飽和烴基,可列舉直鏈或分支狀烷二基、單環式或多環式的二價脂環飽和烴基,亦可為該些的組合。 具體而言,可列舉:亞甲基、伸乙基、丙烷-1,3-二基、丙烷-1,2-二基、丁烷-1,4-二基、戊烷-1,5-二基、己烷-1,6-二基、庚烷-1,7-二基、辛烷-1,8-二基、壬烷-1,9-二基、癸烷-1,10-二基、十一烷-1,11-二基、十二烷-1,12-二基等直鏈狀烷二基;丁烷-1,3-二基、2-甲基丙烷-1,3-二基、2-甲基丙烷-1,2-二基、戊烷-1,4-二基、2-甲基丁烷-1,4-二基等分支狀烷二基;環丁烷-1,3-二基、環戊烷-1,3-二基、環己烷-1,4-二基、環辛烷-1,5-二基等環烷二基;降冰片烷-1,4-二基、降冰片烷-2,5-二基、金剛烷-1,5-二基、金剛烷-2,6-二基等二價的多環式脂環式飽和烴基等。 作為飽和烴基中包含的-CH2 -被-O-、-S-或-CO-取代者,例如可列舉式(X1)~式(X53)所表示的二價基。其中,飽和烴基中包含的-CH2 -被-O-、-S-或-CO-取代之前的碳數分別為17以下。下述式中,*及**表示鍵結部位,*表示與Ax1 的結合鍵。
Figure 02_image287
X3 表示二價的碳數1~16的飽和烴基。 X4 表示二價的碳數1~15的飽和烴基。 X5 表示二價的碳數1~13的飽和烴基。 X6 表示二價的碳數1~14的飽和烴基。 X7 表示三價的碳數1~14的飽和烴基。 X8 表示二價的碳數1~13的飽和烴基。
式(II-2-A')中的ZA+ 可列舉與式(B1)所表示的鹽中的陽離子Z1+ 相同者。
式(II-2-A')所表示的結構單元較佳為式(II-2-A)所表示的結構單元。
Figure 02_image289
[式(II-2-A)中, RIII3 、XIII3 及ZA+ 表示與所述相同的含義。 z2A表示0~6的任一整數。 RIII2 及RIII4 分別獨立地表示氫原子、氟原子或碳數1~6的全氟烷基,於z2A為2以上時,多個RIII2 及RIII4 相互可相同,亦可不同。 Qa 及Qb 分別獨立地表示氟原子或碳數1~6的全氟烷基。] 作為RIII2 、RIII4 、Qa 及Qb 所表示的碳數1~6的全氟烷基,可列舉與所述的Qb1 所表示的碳數1~6的全氟烷基相同者。
式(II-2-A)所表示的結構單元較佳為式(II-2-A-1)所表示的結構單元。
Figure 02_image291
[式(II-2-A-1)中, RIII2 、RIII3 、RIII4 、Qa 、Qb 及ZA+ 表示與所述相同的含義。 RIII5 表示碳數1~12的飽和烴基。 z2A1表示0~6的任一整數。 XI2 表示碳數1~11的二價飽和烴基,該飽和烴基中包含的-CH2 -可被取代為-O-、-S-或-CO-,該飽和烴基中包含的氫原子可被鹵素原子或羥基取代。] 作為RIII5 所表示的碳數1~12的飽和烴基,可列舉:甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、第二丁基、第三丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基及十二烷基等直鏈或分支的烷基。 作為XI2 所表示的二價飽和烴基,可列舉與XIII3 所表示的二價飽和烴基相同者。
作為式(II-2-A-1)所表示的結構單元,進而佳為式(II-2-A-2)所表示的結構單元。
Figure 02_image293
[式(II-2-A-2)中, RIII3 、RIII5 及ZA+ 表示與所述相同的含義。 m及nA相互獨立地表示1或2。]
作為式(II-2-A')所表示的結構單元,例如可列舉以下結構單元、將相當於RIII3 的甲基的基取代為氫原子、鹵素原子(例如,氟原子)或可具有鹵素原子的碳數1~6的烷基(例如,三氟甲基等)的結構單元及國際公開第2012/050015號記載的結構單元。ZA+ 表示有機陽離子。
Figure 02_image295
側鏈具有鋶基與有機陰離子的結構單元較佳為式(II-1-1)所表示的結構單元。
Figure 02_image297
[式(II-1-1)中, AII1 表示單鍵或二價連結基。 RII1 表示碳數6~18的二價芳香族烴基。 RII2 及RII3 分別獨立地表示碳數1~18的烴基,RII2 及RII3 可相互鍵結並與該些所鍵結的硫原子一同形成環。 RII4 表示氫原子、鹵素原子或可具有鹵素原子的碳數1~6的烷基。 A- 表示有機陰離子。] 作為RII1 所表示的碳數6~18的二價芳香族烴基,可列舉伸苯基及伸萘基等。 作為RII2 及RII3 所表示的烴基,可列舉:烷基、脂環式烴基、芳香族烴基及藉由將該些組合而形成的基等。 作為RII4 所表示的鹵素原子,可列舉:氟原子、氯原子、溴原子及碘原子等。 作為RII4 所表示的可具有鹵素原子的碳數1~6的烷基,可列舉與Ra8 所表示的可具有鹵素原子的碳數1~6的烷基相同者。 作為AII1 所表示的二價連結基,例如可列舉碳數1~18的二價飽和烴基,該二價飽和烴基中包含的-CH2 -可被-O-、-S-或-CO-取代。具體而言,可列舉與XIII3 所表示的碳數1~18的二價飽和烴基相同者。
作為式(II-1-1)中的包含陽離子的結構單元,可列舉以下所表示的結構單元及將相當於RII4 的甲基的基取代為氫原子、氟原子、三氟甲基等的結構單元等。
Figure 02_image299
作為A- 所表示的有機陰離子,可列舉:磺酸根陰離子、磺醯基醯亞胺陰離子、磺醯基甲基化物陰離子及羧酸根陰離子等。A- 所表示的有機陰離子較佳為磺酸根陰離子,作為磺酸根陰離子,更佳為所述的式(B1)所表示的鹽中包含的陰離子。磺醯基醯亞胺陰離子、磺醯基甲基化物陰離子及羧酸根陰離子更佳為所述式(I)所表示的鹽中包含的陰離子AI-
作為式(II-1-1)所表示的結構單元,可列舉以下所表示的結構單元等。
Figure 02_image301
樹脂(A)中,相對於樹脂(A)的所有結構單元,含有結構單元(II)時的結構單元(II)的含有率較佳為1莫耳%~20莫耳%,更佳為2莫耳%~15莫耳%,進而佳為3莫耳%~10莫耳%。
樹脂(A)可具有所述結構單元以外的結構單元,作為此種結構單元,可列舉該技術領域中周知的結構單元。
樹脂(A)較佳為包含結構單元(a1)與結構單元(s)的樹脂、即單體(a1)與單體(s)的共聚物。 結構單元(a1)較佳為選自由結構單元(a1-0)、結構單元(a1-1)及結構單元(a1-2)(較佳為具有環己基、及環戊基的該結構單元)所組成的群組中的至少一種,更佳為至少兩種,進而佳為選自由結構單元(a1-1)及結構單元(a1-2)所組成的群組中的至少兩種。 結構單元(s)較佳為選自由結構單元(a2)及結構單元(a3)所組成的群組中的至少一種。結構單元(a2)較佳為結構單元(a2-1)或結構單元(a2-A)。結構單元(a3)較佳為選自由式(a3-1)所表示的結構單元、式(a3-2)所表示的結構單元及式(a3-4)所表示的結構單元所組成的群組中的至少一種。 構成樹脂(A)的各結構單元可僅使用一種或組合使用兩種以上,可使用導出該些結構單元的單體,藉由公知的聚合法(例如自由基聚合法)進行製造。樹脂(A)具有的各結構單元的含有率可藉由聚合中使用的單體的使用量來調整。 樹脂(A)的重量平均分子量較佳為2,000以上(更佳為2,500以上,進而佳為3,000以上)且50,000以下(更佳為30,000以下,進而佳為15,000以下)。本說明書中,重量平均分子量為利用凝膠滲透層析法以實施例中記載的條件而求出的值。
<樹脂(A)以外的樹脂> 本發明的抗蝕劑組成物可併用樹脂(A)以外的樹脂。 作為樹脂(A)以外的樹脂,例如可列舉含有結構單元(a4)或結構單元(a5)的樹脂(以下,有時稱為「樹脂(X)」)等。 其中,作為樹脂(X),較佳為包含結構單元(a4)的樹脂。 樹脂(X)中,相對於樹脂(X)的所有結構單元的合計,結構單元(a4)的含有率較佳為30莫耳%以上,更佳為40莫耳%以上,進而佳為45莫耳%以上。 作為樹脂(X)可進而具有的結構單元,可列舉結構單元(a1)、結構單元(a2)、結構單元(a3)及源自其他公知的單體的結構單元。其中,樹脂(X)較佳為僅包含結構單元(a4)及/或結構單元(a5)的樹脂。 構成樹脂(X)的各結構單元可僅使用一種或組合使用兩種以上,可使用衍生出該些結構單元的單體,藉由公知的聚合法(例如自由基聚合法)進行製造。樹脂(X)具有的各結構單元的含有率可藉由聚合中使用的單體的使用量來調整。 樹脂(X)的重量平均分子量較佳為6,000以上(更佳為7,000以上)且80,000以下(更佳為60,000以下)。樹脂(X)的重量平均分子量的測定手段與樹脂(A)的情況相同。
於本發明的抗蝕劑組成物包含樹脂(X)的情況下,相對於樹脂(A)100質量份,其含量較佳為1質量份~60質量份,更佳為1質量份~50質量份,進而佳為1質量份~40質量份,進而更佳為1質量份~30質量份,特佳為1質量份~8質量份。
相對於抗蝕劑組成物的固體成分,抗蝕劑組成物中的樹脂(A)的含有率較佳為80質量%以上且99質量%以下,更佳為90質量%以上且99質量%以下。另外,於包含樹脂(A)以外的樹脂的情況下,相對於抗蝕劑組成物的固體成分,樹脂(A)與樹脂(A)以外的樹脂的合計含有率較佳為80質量%以上且99質量%以下,更佳為90質量%以上且99質量%以下。本說明書中,所謂「抗蝕劑組成物的固體成分」是指自抗蝕劑組成物的總量除後述的溶劑(E)以外的成分的合計。抗蝕劑組成物的固體成分及樹脂相對於其的含有率可藉由液相層析法或氣相層析法等公知的分析手段進行測定。
<溶劑(E)> 於抗蝕劑組成物中,溶劑(E)的含有率通常為90質量%以上且99.9質量%以下,較佳為92質量%以上且99質量%以下,更佳為94質量%以上且99質量%以下。溶劑(E)的含有率例如可藉由液相層析法或氣相層析法等公知的分析手段進行測定。
作為溶劑(E),可列舉:乙基賽璐蘇乙酸酯、甲基賽璐蘇乙酸酯及丙二醇單甲醚乙酸酯等二醇醚酯類;丙二醇單甲醚等二醇醚類;乳酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯及丙酮酸乙酯等酯類;丙酮、甲基異丁基酮、2-庚酮及環己酮等酮類;γ-丁內酯等環狀酯類等。可單獨使用溶劑(E)的一種,亦可使用兩種以上。
<淬滅劑(C)> 作為淬滅劑(C),可列舉鹼性的含氮有機化合物及產生較自酸產生劑(B)所產生的酸而言酸性度更弱的酸的鹽。於抗蝕劑組成物含有淬滅劑(C)的情況下,以抗蝕劑組成物的固體成分量為基準,淬滅劑(C)的含量較佳為0.01質量%~15質量%左右,更佳為0.01質量%~10質量%左右,進而佳為0.1質量%~5質量%左右,進而更佳為0.1質量%~3質量%左右。 作為鹼性的含氮有機化合物,可列舉胺及銨鹽。作為胺,可列舉脂肪族胺及芳香族胺。作為脂肪族胺,可列舉一級胺、二級胺及三級胺。
作為胺,可列舉:1-萘基胺、2-萘基胺、苯胺、二異丙基苯胺、2-甲基苯胺、3-甲基苯胺或4-甲基苯胺、4-硝基苯胺、N-甲基苯胺、N,N-二甲基苯胺、二苯基胺、己胺、庚胺、辛胺、壬胺、癸胺、二丁胺、二戊胺、二己胺、二庚胺、二辛胺、二壬胺、二癸胺、三乙胺、三甲胺、三丙胺、三丁胺、三戊胺、三己胺、三庚胺、三辛胺、三壬胺、三癸胺、甲基二丁胺、甲基二戊胺、甲基二己胺、甲基二環己胺、甲基二庚胺、甲基二辛胺、甲基二壬胺、甲基二癸胺、乙基二丁胺、乙基二戊胺、乙基二己胺、乙基二庚胺、乙基二辛胺、乙基二壬胺、乙基二癸胺、二環己基甲胺、三〔2-(2-甲氧基乙氧基)乙基〕胺、三異丙醇胺、乙二胺、四亞甲基二胺、六亞甲基二胺、4,4'-二胺基-1,2-二苯基乙烷、4,4'-二胺基-3,3'-二甲基二苯基甲烷、4,4'-二胺基-3,3'-二乙基二苯基甲烷、2,2'-亞甲基雙苯胺、咪唑、4-甲基咪唑、吡啶、4-甲基吡啶、1,2-二(2-吡啶基)乙烷、1,2-二(4-吡啶基)乙烷、1,2-二(2-吡啶基)乙烯、1,2-二(4-吡啶基)乙烯、1,3-二(4-吡啶基)丙烷、1,2-二(4-吡啶基氧基)乙烷、二(2-吡啶基)酮、4,4'-二吡啶基硫醚、4,4'-二吡啶基二硫醚、2,2'-二吡啶基胺、2,2'-二甲基吡啶胺、聯吡啶等,較佳為可列舉二異丙基苯胺,更佳為可列舉2,6-二異丙基苯胺。
作為銨鹽,可列舉:四甲基氫氧化銨、四異丙基氫氧化銨、四丁基氫氧化銨、四己基氫氧化銨、四辛基氫氧化銨、苯基三甲基氫氧化銨、3-(三氟甲基)苯基三甲基氫氧化銨、四-正丁基水楊酸銨及膽鹼等。
產生較自酸產生劑(B)所產生的酸而言酸性度更弱的酸的鹽中的酸性度以酸解離常數(pKa)來表示。產生較自酸產生劑(B)所產生的酸而言酸性度更弱的酸的鹽為自該鹽所產生的酸的酸解離常數通常為-3<pKa的鹽,較佳為-1<pKa<7的鹽,更佳為0<pKa<5的鹽。 作為產生較自酸產生劑(B)所產生的酸而言酸性度更弱的酸的鹽,可列舉:下述式所表示的鹽、日本專利特開2015-147926號公報記載的由式(D)所表示的鹽(以下,有時稱為「弱酸分子內鹽(D)」)、以及日本專利特開2012-229206號公報、日本專利特開2012-6908號公報、日本專利特開2012-72109號公報、日本專利特開2011-39502號公報及日本專利特開2011-191745號公報記載的鹽。產生較自酸產生劑(B)所產生的酸而言酸性度更弱的酸的鹽較佳為產生較自酸產生劑(B)所產生的酸而言酸性度更弱的羧酸的鹽(具有羧酸根陰離子的鹽),更佳為弱酸分子內鹽(D)。
Figure 02_image303
作為弱酸分子內鹽(D),可列舉以下鹽。
Figure 02_image305
〈其他成分〉 本發明的抗蝕劑組成物視需要亦可含有所述成分以外的成分(以下有時稱為「其他成分(F)」)。其他成分(F)並無特別限定,可利用抗蝕劑領域中公知的添加劑,例如增感劑、溶解抑制劑、界面活性劑、穩定劑、染料等。
〈抗蝕劑組成物的製備〉 本發明的抗蝕劑組成物可藉由混合鹽(I)、樹脂(A)及酸產生劑(B)、以及視需要混合所使用的樹脂(A)以外的樹脂、溶劑(E)、淬滅劑(C)及其他成分(F)而製備。混合順序為任意,並無特別限定。混合時的溫度可自10℃~40℃,根據樹脂等的種類或樹脂等對溶劑(E)的溶解度等而選擇適當的溫度。混合時間可根據混合溫度,自0.5小時~24小時中選擇適當的時間。再者,混合手段亦無特別限制,可使用攪拌混合等。 於將各成分混合後,較佳為使用孔徑0.003 μm~0.2 μm左右的過濾器進行過濾。
〈抗蝕劑圖案的製造方法〉 本發明的抗蝕劑圖案的製造方法包括: (1)將本發明的抗蝕劑組成物塗佈於基板上的步驟; (2)使塗佈後的組成物乾燥而形成組成物層的步驟; (3)對組成物層進行曝光的步驟; (4)將曝光後的組成物層加熱的步驟;以及 (5)將加熱後的組成物層顯影的步驟。 將抗蝕劑組成物塗佈於基板上時,可藉由旋塗機等通常所使用的裝置來進行。作為基板,可列舉矽晶圓等無機基板。於塗佈抗蝕劑組成物之前,可清洗基板,亦可於基板上形成抗反射膜等。 藉由將塗佈後的組成物乾燥而去除溶劑,形成組成物層。乾燥例如藉由使用加熱板等加熱裝置來使溶劑蒸發(所謂的預烘烤)而進行,或者使用減壓裝置來進行。加熱溫度較佳為50℃~200℃,加熱時間較佳為10秒鐘~180秒鐘。另外,進行減壓乾燥時的壓力較佳為1 Pa~1.0×105 Pa左右。 對於所獲得的組成物層,通常使用曝光機進行曝光。曝光機可為液浸曝光機。作為曝光光源,可使用KrF準分子雷射(波長248 nm)、ArF準分子雷射(波長193 nm)、F2 準分子雷射(波長157 nm)般的放射紫外區域的雷射光者;對來自固體雷射光源(YAG或半導體雷射等)的雷射光進行波長變換而放射遠紫外區域或真空紫外區域的高次諧波雷射光者;照射電子束、或超紫外光(EUV)者等各種曝光光源。再者,本說明書中,有時將照射該些放射線的情況總稱為「曝光」。曝光時,通常介隔相當於所要求的圖案的遮罩來進行曝光。於曝光光源為電子束的情況下,亦可不使用遮罩而藉由直接描繪來進行曝光。 為了促進酸不穩定基的脫保護反應,對曝光後的組成物層進行加熱處理(所謂的曝光後烘烤(post exposure bake))。加熱溫度通常為50℃~200℃左右,較佳為70℃~150℃左右。 通常使用顯影裝置,並利用顯影液來對加熱後的組成物層進行顯影。作為顯影方法,可列舉:浸漬法、覆液法、噴霧法、動態分配(dynamic dispense)法等。顯影溫度例如較佳為5℃~60℃,顯影時間例如較佳為5秒鐘~300秒鐘。藉由如以下般選擇顯影液的種類,可製造正型抗蝕劑圖案或負型抗蝕劑圖案。 於由本發明的抗蝕劑組成物製造正型抗蝕劑圖案的情況下,作為顯影液,使用鹼性顯影液。鹼性顯影液只要為該領域中所使用的各種鹼性水溶液即可。例如,可列舉四甲基氫氧化銨或(2-羥乙基)三甲基氫氧化銨(通稱膽鹼)的水溶液等。鹼性顯影液中亦可包含界面活性劑。 較佳為利用超純水對顯影後的抗蝕劑圖案進行清洗,繼而,將基板及圖案上所殘存的水去除。 於由本發明的抗蝕劑組成物製造負型抗蝕劑圖案的情況下,作為顯影液,使用包含有機溶劑的顯影液(以下有時稱為「有機系顯影液」)。 作為有機系顯影液中包含的有機溶劑,可列舉:2-己酮、2-庚酮等酮溶劑;丙二醇單甲醚乙酸酯等二醇醚酯溶劑;乙酸丁酯等酯溶劑;丙二醇單甲醚等二醇醚溶劑;N,N-二甲基乙醯胺等醯胺溶劑;苯甲醚等芳香族烴溶劑等。 有機系顯影液中,有機溶劑的含有率較佳為90質量%以上且100質量%以下,更佳為95質量%以上且100質量%以下,進而佳為實質上僅為有機溶劑。 其中,作為有機系顯影液,較佳為包含乙酸丁酯及/或2-庚酮的顯影液。有機系顯影液中,乙酸丁酯及2-庚酮的合計含有率較佳為50質量%以上且100質量%以下,更佳為90質量%以上且100質量%以下,進而佳為實質上僅為乙酸丁酯及/或2-庚酮。 有機系顯影液中亦可包含界面活性劑。另外,有機系顯影液中亦可包含微量的水分。 於顯影時,亦可藉由置換為種類與有機系顯影液不同的溶劑而停止顯影。 較佳為利用淋洗液來對顯影後的抗蝕劑圖案進行清洗。作為淋洗液,只要為不溶解抗蝕劑圖案者則並無特別限制,可使用包含一般的有機溶劑的溶液,較佳為醇溶劑或酯溶劑。 於清洗後,較佳為將基板及圖案上所殘存的淋洗液去除。
〈用途〉 本發明的抗蝕劑組成物適合作為KrF準分子雷射曝光用的抗蝕劑組成物、ArF準分子雷射曝光用的抗蝕劑組成物、電子束(electron beam,EB)曝光用的抗蝕劑組成物或EUV曝光用的抗蝕劑組成物,特別適合作為電子束(EB)曝光用的抗蝕劑組成物或EUV曝光用的抗蝕劑組成物,於半導體的微細加工中有用。 [實施例]
列舉實施例來對本發明進行更具體的說明。例中,表示含量或使用量的「%」及「份」只要無特別記載,則為質量基準。 重量平均分子量為藉由凝膠滲透層析法求出的值。再者,凝膠滲透層析法的分析條件如下述般。 管柱:TSK凝膠多孔(TSKgel Multipore)HXL -M × 3+保護管柱(guardcolumn)(東曹公司製造) 溶離液:四氫呋喃 流量:1.0 mL/min 檢測器:RI檢測器 管柱溫度:40℃ 注入量:100 μl 分子量標準:標準聚苯乙烯(東曹公司製造) 化合物的結構是藉由使用質量分析(LC為安捷倫(Agilent)製造的1100型、MASS為安捷倫(Agilent)製造的LC/MSD型),測定分子離子峰值而確認。以下的實施例中,以「MASS」來表示該分子離子峰值的值。
實施例1:式(I-915)所表示的鹽的合成
Figure 02_image307
將式(I-915-a)所表示的化合物20份、式(I-915-c)所表示的化合物2.28份、乙酸乙酯100份及四氫呋喃15份混合,於23℃下攪拌30分鐘。於所獲得的混合溶液中添加式(I-915-b)所表示的化合物6.55份,於23℃下攪拌18小時。於所獲得的反應塊中加入正庚烷20份及離子交換水70份,於23℃下攪拌30分鐘後進行分液並取出有機層。於回收的有機層中加入離子交換水60份,於23℃下攪拌30分鐘後進行分液並取出有機層。將該水洗操作反覆進行四次。將所獲得的有機層加以濃縮,對濃縮塊進行管柱(矽膠60N(球狀、中性)100 μm-210 μm;關東化學(股)製造,展開溶媒:正庚烷/乙酸乙酯=1/1)分取,藉此獲得式(I-915-d)所表示的化合物7.48份。
Figure 02_image309
將式(I-915-d)所表示的化合物0.95份及四氫呋喃10份混合,於23℃下攪拌30分鐘後,冷卻至5℃為止,添加氫化鈉0.14份。於所獲得的混合物中添加式(I-915-e)所表示的鹽1.01份,於5℃下攪拌3小時。於所獲得的混合物中加入1N鹽酸6.30份後升溫至23℃為止,於23℃下攪拌6小時。於所獲得的混合物中添加氯仿30份及離子交換水15份,於23℃下攪拌30分鐘後進行分液並取出有機層。將所獲得的有機層濃縮後,於濃縮殘渣中加入乙腈1份及第三丁基甲醚30份,於23℃下攪拌30分鐘後去除上清液並加以濃縮,藉此獲得式(I-915-f)所表示的鹽1.24份。
Figure 02_image311
添加式(I-915-f)所表示的鹽0.99份、式(I-915-g)所表示的鹽0.80份及氯仿20份,於23℃下攪拌3小時。於所獲得的反應產物中添加離子交換水15份,於23℃下攪拌30分鐘後進行分液並取出有機層。於所獲得的有機層中添加離子交換水15份,於23℃下攪拌30分鐘後進行分液並取出有機層。將該水洗操作反覆進行五次。將所獲得的有機層濃縮後,於濃縮殘渣中加入乙腈1.5份及第三丁基甲醚30份,於23℃下攪拌30分鐘後去除上清液並加以濃縮,藉此獲得式(I-915)所表示的鹽1.31份。 MASS(ESI(+)Spectrum):M+ 497.0 MASS(ESI(-)Spectrum):M- 323.0
實施例2:式(I-920)所表示的鹽的合成
Figure 02_image313
添加式(I-915-f)所表示的鹽0.99份、式(I-920-g)所表示的鹽1.20份及氯仿20份,於23℃下攪拌3小時。於所獲得的反應產物中添加離子交換水15份,於23℃下攪拌30分鐘後進行分液並取出有機層。於所獲得的有機層中添加離子交換水15份,於23℃下攪拌30分鐘後進行分液並取出有機層。將該水洗操作反覆進行五次。將所獲得的有機層濃縮後,於濃縮殘渣中加入乙腈1.5份及第三丁基甲醚30份,於23℃下攪拌30分鐘後去除上清液並加以濃縮,藉此獲得式(I-920)所表示的鹽1.44份。 MASS(ESI(+)Spectrum):M+ 497.0 MASS(ESI(-)Spectrum):M- 517.1
實施例3:式(I-953)所表示的鹽的合成
Figure 02_image315
將式(I-915-f)所表示的鹽0.62份及二甲基甲醯胺30份混合,於23℃下攪拌30分鐘後,添加碳酸鉀0.16份及碘化鉀0.05份,並升溫至75℃為止。於所獲得的混合物中添加式(I-953-a)所表示的化合物1.13份,於75℃下攪拌5小時後冷卻至23℃為止。於所獲得的混合物中加入氯仿50份及5%草酸水溶液20份,於23℃下攪拌30分鐘後進行分液並取出有機層。於所獲得的有機層中添加離子交換水20份,於23℃下攪拌30分鐘後進行分液並取出有機層。將該水洗操作反覆進行五次。將所獲得的有機層加以濃縮,藉此獲得式(I-953-b)所表示的化合物0.88份。
Figure 02_image317
將式(I-953-b)所表示的鹽0.76份、式(I-915-g)所表示的鹽0.34份、氯仿30份及乙酸乙酯15份混合,於23℃下攪拌2小時。於所獲得的混合物中加入離子交換水20份,於23℃下攪拌30分鐘後進行分液並取出有機層。將該水洗操作反覆進行五次。將所獲得的有機層加以濃縮,於濃縮殘渣中加入第三丁基甲醚30份,於23℃下攪拌30分鐘後進行過濾,藉此獲得式(I-953)所表示的鹽0.89份。 MASS(ESI(+)Spectrum):M+ 909.3 MASS(ESI(-)Spectrum):M- 323.0
實施例4:式(I-958)所表示的鹽的合成
Figure 02_image319
將式(I-953-b)所表示的鹽0.76份、式(I-920-g)所表示的鹽0.51份、氯仿30份及乙酸乙酯15份混合,於23℃下攪拌2小時。於所獲得的混合物中加入離子交換水20份,於23℃下攪拌30分鐘後進行分液並取出有機層。將該水洗操作反覆進行五次。將所獲得的有機層加以濃縮,於濃縮殘渣中加入第三丁基甲醚30份,於23℃下攪拌30分鐘後進行過濾,藉此獲得式(I-958)所表示的鹽0.97份。 MASS(ESI(+)Spectrum):M+ 909.3 MASS(ESI(-)Spectrum):M- 517.1
實施例5:式(I-966)所表示的鹽的合成
Figure 02_image321
將式(I-953-b)所表示的鹽0.76份、式(I-966-g)所表示的鹽0.45份、氯仿30份及乙酸乙酯15份混合,於23℃下攪拌2小時。於所獲得的混合物中加入離子交換水20份,於23℃下攪拌30分鐘後進行分液並取出有機層。將該水洗操作反覆進行五次。將所獲得的有機層加以濃縮,於濃縮殘渣中加入第三丁基甲醚30份,於23℃下攪拌30分鐘後進行過濾,藉此獲得式(I-966)所表示的鹽0.92份。 MASS(ESI(+)Spectrum):M+ 909.3 MASS(ESI(-)Spectrum):M- 467.1
實施例6:式(I-236)所表示的鹽的合成
Figure 02_image323
將式(I-236-a)所表示的化合物3.80份及奧庫蘇(Oxone)(註冊商標)6.40份混合,於23℃下攪拌30分鐘後,冷卻至5℃為止。於所獲得的混合物中添加硫酸23.56份後,於5℃下攪拌30分鐘。於所獲得的混合物中添加式(I-236-b)所表示的化合物3.68份及氯仿18.40份的混合溶液,於5℃下攪拌30分鐘後,進而於23℃下攪拌2小時。將所獲得的混合溶液加入至甲醇120份中,於23℃下攪拌30分鐘後進行過濾。將所獲得的濾液濃縮後,於濃縮殘渣中添加氯仿125份及乙腈25份,於23℃下攪拌30分鐘後,加入5%鹽酸60份,於23℃下攪拌30分鐘後進行分液並取出有機層。於所獲得的有機層中加入離子交換水40份,於23℃下攪拌30分鐘後進行分液並取出有機層。將該水洗操作反覆進行三次。將所獲得的有機層加以濃縮,於濃縮混合物中添加第三丁基甲醚45份,於23℃下攪拌30分鐘後進行過濾,藉此獲得式(I-236-c)所表示的鹽2.37份。
Figure 02_image325
將式(I-915-d)所表示的化合物0.95份及四氫呋喃10份混合,於23℃下攪拌30分鐘後,冷卻至5℃為止,添加氫化鈉0.14份。於所獲得的混合物中添加式(I-236-c)所表示的鹽2.32份,於5℃下攪拌3小時。於所獲得的混合物中加入1N鹽酸6.30份後,升溫至23℃為止,於23℃下攪拌6小時。於所獲得的混合物中添加氯仿30份及離子交換水15份,於23℃下攪拌30分鐘後進行分液並取出有機層。將所獲得的有機層濃縮後,於濃縮殘渣中加入乙腈1份及第三丁基甲醚30份,於23℃下攪拌30分鐘後去除上清液並加以濃縮,藉此獲得式(I-236-f)所表示的鹽2.19份。
Figure 02_image327
添加式(I-236-f)所表示的鹽0.93份、式(I-920-g)所表示的鹽1.20份及氯仿20份,於23℃下攪拌3小時。於所獲得的反應產物中添加離子交換水15份,於23℃下攪拌30分鐘後進行分液並取出有機層。於所獲得的有機層中添加離子交換水15份,於23℃下攪拌30分鐘後進行分液並取出有機層。將該水洗操作反覆進行五次。將所獲得的有機層濃縮後,於濃縮殘渣中加入乙腈1.5份及第三丁基甲醚30份,於23℃下攪拌30分鐘後去除上清液並加以濃縮,藉此獲得式(I-236)所表示的鹽1.52份。 MASS(ESI(+)Spectrum):M+ 459.1 MASS(ESI(-)Spectrum):M- 517.1
實施例7:式(I-274)所表示的鹽的合成
Figure 02_image329
將式(I-236-f)所表示的鹽1.37份及二甲基甲醯胺30份混合,於23℃下攪拌30分鐘後,添加碳酸鉀0.16份及碘化鉀0.05份,並升溫至75℃為止。於所獲得的混合物中添加式(I-953-a)所表示的化合物1.13份,於75℃下攪拌5小時後,冷卻至23℃為止。於所獲得的混合物中加入氯仿50份及5%草酸水溶液20份,於23℃下攪拌30分鐘後進行分液並取出有機層。於所獲得的有機層中添加離子交換水20份,於23℃下攪拌30分鐘後進行分液並取出有機層。將該水洗操作反覆進行五次。將所獲得的有機層加以濃縮,藉此獲得式(I-274-b)所表示的化合物1.55份。
Figure 02_image331
將式(I-274-b)所表示的鹽0.56份、式(I-920-g)所表示的鹽0.51份、氯仿30份及乙酸乙酯15份混合,於23℃下攪拌2小時。於所獲得的混合物中加入離子交換水20份,於23℃下攪拌30分鐘後進行分液並取出有機層。將該水洗操作反覆進行五次。將所獲得的有機層加以濃縮,於濃縮殘渣中加入第三丁基甲醚30份,於23℃下攪拌30分鐘後進行過濾,藉此獲得式(I-274)所表示的鹽0.71份。 MASS(ESI(+)Spectrum):M+ 665.2 MASS(ESI(-)Spectrum):M- 517.1
實施例8:式(I-282)所表示的鹽的合成
Figure 02_image333
將式(I-274-b)所表示的鹽0.56份、式(I-966-g)所表示的鹽0.45份、氯仿30份及乙酸乙酯15份混合,於23℃下攪拌2小時。於所獲得的混合物中加入離子交換水20份,於23℃下攪拌30分鐘後進行分液並取出有機層。將該水洗操作反覆進行五次。將所獲得的有機層加以濃縮,於濃縮殘渣中加入第三丁基甲醚30份,於23℃下攪拌30分鐘後進行過濾,藉此獲得式(I-282)所表示的鹽0.68份。 MASS(ESI(+)Spectrum):M+ 665.2 MASS(ESI(-)Spectrum):M- 467.1
實施例9:式(I-1764)所表示的鹽的合成
Figure 02_image335
將式(I-915-d)所表示的化合物0.95份及四氫呋喃10份混合,於23℃下攪拌30分鐘後,冷卻至5℃為止,添加氫化鈉0.14份。於所獲得的混合物中添加式(I-915-e)所表示的鹽1.01份,於5℃下攪拌3小時後,升溫至23℃為止,於23℃下攪拌1小時。於所獲得的混合物中添加氯仿30份及離子交換水15份,於23℃下攪拌30分鐘後進行分液並取出有機層。將所獲得的有機層濃縮後,於濃縮殘渣中加入第三丁基甲醚30份,於23℃下攪拌30分鐘後去除上清液並加以濃縮,藉此獲得式(I-1764-f)所表示的鹽1.52份。
Figure 02_image337
將式(I-1764-b)所表示的鹽0.54份、式(I-966-g)所表示的鹽0.45份、氯仿30份及乙酸乙酯15份混合,於23℃下攪拌2小時。於所獲得的混合物中加入離子交換水20份,於23℃下攪拌30分鐘後進行分液並取出有機層。將該水洗操作反覆進行五次。將所獲得的有機層加以濃縮,於濃縮殘渣中加入第三丁基甲醚30份,於23℃下攪拌30分鐘後進行過濾,藉此獲得式(I-1764)所表示的鹽0.71份。 MASS(ESI(+)Spectrum):M+ 641.1 MASS(ESI(-)Spectrum):M- 467.1
實施例10:式(I-1802)所表示的鹽的合成
Figure 02_image339
將式(I-1802-d)所表示的化合物10.12份、式(I-915-e)所表示的鹽7.77份及二甲基甲醯胺90份混合,於23℃下攪拌30分鐘後,升溫至90℃為止。於所獲得的混合物中添加碳酸鉀14.41份,於90℃下攪拌3小時後冷卻至23℃為止。於所獲得的混合物中添加氯仿200份及離子交換水150份,於23℃下攪拌30分鐘後進行分液並取出有機層。於所獲得的有機層中添加離子交換水150份,於23℃下攪拌30分鐘後進行分液並取出有機層。將該水洗操作反覆進行三次。將所獲得的有機層濃縮後,於濃縮殘渣中加入乙腈5份及第三丁基甲醚150份,於23℃下攪拌30分鐘後去除上清液並加以濃縮,藉此獲得式(I-1802-f)所表示的鹽13.12份。
Figure 02_image341
將式(I-1802-f)所表示的鹽0.56份、式(I-966-g)所表示的鹽0.45份、氯仿30份及乙酸乙酯15份混合,於23℃下攪拌2小時。於所獲得的混合物中加入離子交換水20份,於23℃下攪拌30分鐘後進行分液並取出有機層。將該水洗操作反覆進行五次。將所獲得的有機層加以濃縮,於濃縮殘渣中加入第三丁基甲醚30份,於23℃下攪拌30分鐘後進行過濾,藉此獲得式(I-1802)所表示的鹽0.81份。 MASS(ESI(+)Spectrum):M+ 665.1 MASS(ESI(-)Spectrum):M- 467.1
實施例11:式(I-1460)所表示的鹽的合成
Figure 02_image343
將式(I-915-d)所表示的化合物0.95份及四氫呋喃10份混合,於23℃下攪拌30分鐘後,冷卻至5℃為止,添加氫化鈉0.14份。於所獲得的混合物中添加式(I-236-c)所表示的鹽2.32份,於5℃下攪拌3小時後,升溫至23℃為止,於23℃下攪拌1小時。於所獲得的混合物中添加氯仿30份及離子交換水15份,於23℃下攪拌30分鐘後進行分液並取出有機層。將所獲得的有機層濃縮後,於濃縮殘渣中加入乙腈1份及第三丁基甲醚30份,於23℃下攪拌30分鐘後去除上清液並加以濃縮,藉此獲得式(I-1460-f)所表示的鹽2.74份。
Figure 02_image345
將式(I-1460-f)所表示的鹽0.45份、式(I-966-g)所表示的鹽0.45份、氯仿30份及乙酸乙酯15份混合,於23℃下攪拌2小時。於所獲得的混合物中加入離子交換水20份,於23℃下攪拌30分鐘後進行分液並取出有機層。將該水洗操作反覆進行五次。將所獲得的有機層加以濃縮,於濃縮殘渣中加入第三丁基甲醚30份,於23℃下攪拌30分鐘後進行過濾,藉此獲得式(I-1460)所表示的鹽0.62份。 MASS(ESI(+)Spectrum):M+ 531.1 MASS(ESI(-)Spectrum):M- 467.1
實施例12:式(I-1574)所表示的鹽的合成
Figure 02_image347
將式(I-1802-d)所表示的化合物1.01份、式(I-236-e)所表示的鹽1.78份及二甲基甲醯胺20份混合,於23℃下攪拌30分鐘後,升溫至90℃為止。於所獲得的混合物中添加碳酸鉀1.44份,於90℃下攪拌3小時後冷卻至23℃為止。於所獲得的混合物中添加氯仿30份及離子交換水15份,於23℃下攪拌30分鐘後進行分液並取出有機層。於所獲得的有機層中添加離子交換水15份,於23℃下攪拌30分鐘後進行分液並取出有機層。將該水洗操作反覆進行三次。將所獲得的有機層濃縮後,於濃縮殘渣中加入乙腈1份及第三丁基甲醚30份,於23℃下攪拌30分鐘後去除上清液並加以濃縮,藉此獲得式(I-1574-f)所表示的鹽1.99份。
Figure 02_image349
將式(I-1574-f)所表示的鹽0.46份、式(I-966-g)所表示的鹽0.45份、氯仿30份及乙酸乙酯15份混合,於23℃下攪拌2小時。於所獲得的混合物中加入離子交換水20份,於23℃下攪拌30分鐘後進行分液並取出有機層。將該水洗操作反覆進行五次。將所獲得的有機層加以濃縮,於濃縮殘渣中加入第三丁基甲醚30份,於23℃下攪拌30分鐘後進行過濾,藉此獲得式(I-1574)所表示的鹽0.69份。 MASS(ESI(+)Spectrum):M+ 543.1 MASS(ESI(-)Spectrum):M- 467.1
實施例13:式(I-1536)所表示的鹽的合成
Figure 02_image351
將式(I-1536-a)所表示的化合物6.57份、式(I-915-c)所表示的化合物0.23份、乙酸乙酯30份及四氫呋喃15份混合,於23℃下攪拌30分鐘。於所獲得的混合溶液中添加式(I-915-b)所表示的化合物0.66份,於23℃下攪拌18小時。於所獲得的反應塊中加入正庚烷100份及離子交換水20份,於23℃下攪拌30分鐘後進行分液並取出有機層。於回收的有機層中加入離子交換水20份,於23℃下攪拌30分鐘後進行分液並取出有機層。將該水洗操作反覆進行四次。將所獲得的有機層加以濃縮,對濃縮塊進行管柱(矽膠60N(球狀、中性)100 μm-210 μm;關東化學(股)製造,展開溶媒:正庚烷/乙酸乙酯=1/1)分取,藉此獲得式(I-1536-d)所表示的化合物6.28份。
Figure 02_image353
將式(I-1536-d)所表示的化合物2.26份及四氫呋喃10份混合,於23℃下攪拌30分鐘後,冷卻至5℃為止,添加氫化鈉0.14份。於所獲得的混合物中添加式(I-236-c)所表示的鹽2.32份,於5℃下攪拌3小時後,升溫至23℃為止,於23℃下攪拌1小時。於所獲得的混合物中添加氯仿30份及離子交換水15份,於23℃下攪拌30分鐘後進行分液並取出有機層。將所獲得的有機層濃縮後,於濃縮殘渣中加入乙腈1份及第三丁基甲醚30份,於23℃下攪拌30分鐘後去除上清液並加以濃縮,藉此獲得式(I-1536-f)所表示的鹽1.36份。
Figure 02_image355
將式(I-1536-f)所表示的鹽0.65份、式(I-966-g)所表示的鹽0.45份、氯仿30份及乙酸乙酯15份混合,於23℃下攪拌2小時。於所獲得的混合物中加入離子交換水20份,於23℃下攪拌30分鐘後進行分液並取出有機層。將該水洗操作反覆進行五次。將所獲得的有機層加以濃縮,於濃縮殘渣中加入第三丁基甲醚30份,於23℃下攪拌30分鐘後進行過濾,藉此獲得式(I-1536)所表示的鹽0.76份。 MASS(ESI(+)Spectrum):M+ 782.9 MASS(ESI(-)Spectrum):M- 467.1
實施例14:式(I-1612)所表示的鹽的合成
Figure 02_image357
將式(I-1536-d)所表示的化合物2.26份及四氫呋喃10份混合,於23℃下攪拌30分鐘後,冷卻至5℃為止,添加氫化鈉0.14份。於所獲得的混合物中添加式(I-236-c)所表示的鹽2.32份,於5℃下攪拌3小時。於所獲得的混合物中加入1N鹽酸6.30份後,升溫至23℃為止,於23℃下攪拌6小時。於所獲得的混合物中添加氯仿30份及離子交換水15份,於23℃下攪拌30分鐘後進行分液並取出有機層。將所獲得的有機層濃縮後,於濃縮殘渣中加入乙腈1份及第三丁基甲醚30份,於23℃下攪拌30分鐘後去除上清液並加以濃縮,藉此獲得式(I-1612-f)所表示的鹽1.01份。
Figure 02_image359
將式(I-1612-f)所表示的鹽0.59份、式(I-966-g)所表示的鹽0.45份、氯仿30份及乙酸乙酯15份混合,於23℃下攪拌2小時。於所獲得的混合物中加入離子交換水20份,於23℃下攪拌30分鐘後進行分液並取出有機層。將該水洗操作反覆進行五次。將所獲得的有機層加以濃縮,於濃縮殘渣中加入第三丁基甲醚30份,於23℃下攪拌30分鐘後進行過濾,藉此獲得式(I-1612)所表示的鹽0.58份。 MASS(ESI(+)Spectrum):M+ 710.9 MASS(ESI(-)Spectrum):M- 467.1
實施例15:式(I-1688)所表示的鹽的合成
Figure 02_image361
將式(I-1612-f)所表示的鹽1.00份及二甲基甲醯胺30份混合,於23℃下攪拌30分鐘後,添加碳酸鉀0.08份及碘化鉀0.03份,升溫至75℃為止。於所獲得的混合物中添加式(I-953-a)所表示的化合物0.55份,於75℃下攪拌5小時後冷卻至23℃為止。於所獲得的混合物中加入氯仿50份及5%草酸水溶液20份,於23℃下攪拌30分鐘後進行分液並取出有機層。於所獲得的有機層中添加離子交換水20份,於23℃下攪拌30分鐘後進行分液並取出有機層。將該水洗操作反覆進行五次。將所獲得的有機層加以濃縮,藉此獲得式(I-1688-b)所表示的化合物1.11份。
Figure 02_image363
將式(I-1688-b)所表示的鹽0.76份、式(I-966-g)所表示的鹽0.45份、氯仿30份及乙酸乙酯15份混合,於23℃下攪拌2小時。於所獲得的混合物中加入離子交換水20份,於23℃下攪拌30分鐘後進行分液並取出有機層。將該水洗操作反覆進行五次。將所獲得的有機層加以濃縮,於濃縮殘渣中加入第三丁基甲醚30份,於23℃下攪拌30分鐘後進行過濾,藉此獲得式(I-1688)所表示的鹽0.94份。 MASS(ESI(+)Spectrum):M+ 917.0 MASS(ESI(-)Spectrum):M- 467.1
實施例16:式(I-1878)所表示的鹽的合成
Figure 02_image365
將式(I-1536-d)所表示的化合物2.26份、式(I-915-e)所表示的鹽0.78份及二甲基甲醯胺30份混合,於23℃下攪拌30分鐘後,升溫至90℃為止。於所獲得的混合物中添加碳酸鉀1.44份,於90℃下攪拌3小時後冷卻至23℃為止。於所獲得的混合物中添加氯仿50份及離子交換水30份,於23℃下攪拌30分鐘後進行分液並取出有機層。於所獲得的有機層中添加離子交換水30份,於23℃下攪拌30分鐘後進行分液並取出有機層。將該水洗操作反覆進行三次。將所獲得的有機層濃縮後,於濃縮殘渣中加入乙腈3份及第三丁基甲醚30份,於23℃下攪拌30分鐘後去除上清液並加以濃縮,藉此獲得式(I-1878-f)所表示的鹽1.91份。
Figure 02_image367
將式(I-1878-f)所表示的鹽0.94份、式(I-966-g)所表示的鹽0.45份、氯仿30份及乙酸乙酯15份混合,於23℃下攪拌2小時。於所獲得的混合物中加入離子交換水20份,於23℃下攪拌30分鐘後進行分液並取出有機層。將該水洗操作反覆進行五次。將所獲得的有機層加以濃縮,於濃縮殘渣中加入第三丁基甲醚30份,於23℃下攪拌30分鐘後進行過濾,藉此獲得式(I-1878)所表示的鹽1.13份。 MASS(ESI(+)Spectrum):M+ 1144.7 MASS(ESI(-)Spectrum):M- 467.1
樹脂的合成 將樹脂(A)的合成中使用的化合物(單體)示於下述。以下,將該些化合物對應於其式編號而稱為「單體(a1-1-3)」等。
Figure 02_image369
合成例1〔樹脂A1的合成〕 作為單體,使用單體(a1-4-2)、單體(a1-1-3)及單體(a1-2-6),以其莫耳比〔單體(a1-4-2):單體(a1-1-3):單體(a1-2-6)〕成為38:24:38的比例的方式混合,進而於該單體混合物中,相對於所有單體的合計質量而混合1.5質量倍的甲基異丁基酮。於所獲得的混合物中,以相對於所有單體的合計莫耳數而成為7 mol%的方式添加作為起始劑的偶氮雙異丁腈,藉由將其於85℃下加熱約5小時來進行聚合。之後,於聚合反應液中加入相對於所有單體的合計質量而為2.0質量倍的對甲苯磺酸水溶液(2.5重量%),攪拌6小時後進行分液。將所獲得的有機層注入至大量的正庚烷中使樹脂析出,進行過濾、回收,藉此以產率78%獲得重量平均分子量為約5.3×103 的樹脂A1(共聚物)。該樹脂A1為具有以下結構單元者。
Figure 02_image371
合成例2〔樹脂A2的合成〕 作為單體,使用單體(a1-4-2)及單體(a1-2-6),以其莫耳比〔單體(a1-4-2):單體(a1-2-6)〕成為38:62的比例的方式混合,進而於該單體混合物中,相對於所有單體的合計質量而混合1.5質量倍的甲基異丁基酮。於所獲得的混合物中,以相對於所有單體的合計莫耳數而成為7 mol%的方式添加作為起始劑的偶氮雙異丁腈,藉由將其於85℃下加熱約5小時來進行聚合。之後,於聚合反應液中加入相對於所有單體的合計質量而為2.0質量倍的對甲苯磺酸水溶液(2.5重量%),攪拌6小時後進行分液。將所獲得的有機層注入至大量的正庚烷中使樹脂析出,進行過濾、回收,藉此以產率89%獲得重量平均分子量為約5.4×103 的樹脂A2(共聚物)。該樹脂A2為具有以下結構單元者。
Figure 02_image373
合成例3〔樹脂A3的合成〕 作為單體,使用單體(a1-1-3)、單體(a1-2-6)、單體(a2-1-3)、單體(a3-4-2)及單體(aa1-4-2),以其莫耳比〔單體(a1-1-3):單體(a1-2-6):單體(a2-1-3):單體(a3-4-2):單體(a1-4-2)〕成為20:35:3:15:27的比例的方式混合,進而於該單體混合物中,相對於所有單體的合計質量而混合1.5質量倍的甲基異丁基酮。於所獲得的混合物中,相對於所有單體量而各自添加1.2 mol%及3.6 mol%的作為起始劑的偶氮雙異丁腈及偶氮雙(2,4-二甲基戊腈),將該些於73℃下加熱約5小時。之後,於聚合反應液中加入相對於所有單體的合計質量而為2.0質量倍的對甲苯磺酸水溶液(2.5重量%),攪拌12小時後進行分液。將所回收的有機層注入至大量的正庚烷中使樹脂析出,進行過濾、回收,藉此以產率63%獲得重量平均分子量為約5.3×103 的樹脂A3。該樹脂A3為具有以下結構單元者。
Figure 02_image375
合成例4〔樹脂A4的合成〕 作為單體,使用單體(a1-1-3)、單體(a1-2-6)、單體(a2-1-3)、單體(a3-4-2)及單體(a1-4-13),以其莫耳比〔單體(a1-1-3):單體(a1-2-6):單體(a2-1-3):單體(a3-4-2):單體(a1-4-13)〕成為20:35:3:15:27的比例的方式混合,進而於該單體混合物中,相對於所有單體的合計質量而混合1.5質量倍的甲基異丁基酮。於所獲得的混合物中,相對於所有單體量而各自添加1.2 mol%及3.6 mol%的作為起始劑的偶氮雙異丁腈及偶氮雙(2,4-二甲基戊腈),將該些於73℃下加熱約5小時。之後,於聚合反應液中加入相對於所有單體的合計質量而為2.0質量倍的對甲苯磺酸水溶液(2.5重量%),攪拌12小時後進行分液。將所回收的有機層注入至大量的正庚烷中使樹脂析出,進行過濾、回收,藉此以產率61%獲得重量平均分子量為約5.1×103 的樹脂A4。該樹脂A4為具有以下結構單元者。
Figure 02_image377
<抗蝕劑組成物的製備> 如表2所示,將以下的各成分混合並利用孔徑0.2 μm的氟樹脂製過濾器對所獲得的混合物進行過濾,藉此製備抗蝕劑組成物。 [表2]
抗蝕劑組成物 樹脂 酸產生劑 鹽(I) 淬滅劑(C) PB/PEB
組成物1 A1=10份 --- I-274=1.5份 C1=0.35份 100℃/130℃
組成物2 A2=10份 --- I-274=1.5份 C1=0.35份 100℃/130℃
組成物3 A1=10份 --- I-282=1.5份 C1=0.35份 100℃/130℃
組成物4 A2=10份 --- I-282=1.5份 C1=0.35份 100℃/130℃
組成物5 A1=10份 --- I-958=1.5份 C1=0.35份 100℃/130℃
組成物6 A2=10份 --- I-958=1.5份 C1=0.35份 100℃/130℃
組成物7 A1=10份 --- I-966=1.5份 C1=0.35份 100℃/130℃
組成物8 A2=10份 --- I-966=1.5份 C1=0.35份 100℃/130℃
組成物9 A2=10份 --- I-953=1.5份 C1=0.35份 100℃/130℃
組成物10 A2=10份 --- I-236=1.5份 C1=0.35份 100℃/130℃
組成物11 A2=10份 --- I-915=1.5份 C1=0.35份 100℃/130℃
組成物12 A2=10份 --- I-920=1.5份 C1=0.35份 100℃/130℃
組成物13 A2=10份 --- I-1460=1.5份 C1=0.35份 100℃/130℃
組成物14 A2=10份 --- I-1536=1.5份 C1=0.35份 100℃/130℃
組成物15 A2=10份 --- I-1574=1.5份 C1=0.35份 100℃/130℃
組成物16 A2=10份 --- I-1612=1.5份 C1=0.35份 100℃/130℃
組成物17 A2=10份 --- I-1688=1.5份 C1=0.35份 100℃/130℃
組成物18 A2=10份 --- I-1764=1.5份 C1=0.35份 100℃/130℃
組成物19 A2=10份 --- I-1802=1.5份 C1=0.35份 100℃/130℃
組成物20 A2=10份 --- I-1878=1.5份 C1=0.35份 100℃/130℃
組成物21 A4=10份 --- I-274=1.5份 C1=0.35份 100℃/130℃
組成物22 A3=10份 --- I-274=1.5份 C1=0.35份 100℃/130℃
組成物23 A3=10份 --- I-282=1.5份 C1=0.35份 100℃/130℃
組成物24 A3=10份 --- I-958=1.5份 C1=0.35份 100℃/130℃
組成物25 A3=10份 --- I-966=1.5份 C1=0.35份 100℃/130℃
組成物26 A3=10份 --- I-953=1.5份 C1=0.35份 100℃/130℃
組成物27 A3=10份 --- I-236=1.5份 C1=0.35份 100℃/130℃
組成物28 A3=10份 --- I-915=1.5份 C1=0.35份 100℃/130℃
組成物29 A3=10份 --- I-920=1.5份 C1=0.35份 100℃/130℃
組成物30 A3=10份 --- I-1460=1.5份 C1=0.35份 100℃/130℃
組成物31 A3=10份 --- I-1536=1.5份 C1=0.35份 100℃/130℃
組成物32 A3=10份 --- I-1574=1.5份 C1=0.35份 100℃/130℃
組成物33 A3=10份 --- I-1612=1.5份 C1=0.35份 100℃/130℃
組成物34 A3=10份 --- I-1688=1.5份 C1=0.35份 100℃/130℃
組成物35 A3=10份 --- I-1764=1.5份 C1=0.35份 100℃/130℃
組成物36 A3=10份 --- I-1802=1.5份 C1=0.35份 100℃/130℃
組成物37 A3=10份 --- I-1878=1.5份 C1=0.35份 100℃/130℃
比較組成物1 A2=10份 IX-1=1.5份 --- C1=0.35份 100℃/130℃
比較組成物2 A2=10份 IX-2=1.5份 --- C1=0.35份 100℃/130℃
比較組成物3 A2=10份 IX-3=1.5份 --- C1=0.35份 100℃/130℃
比較組成物4 A2=10份 IX-4=1.5份 --- C1=0.35份 100℃/130℃
比較組成物5 A2=10份 IX-5=1.5份 --- C1=0.35份 100℃/130℃
比較組成物6 A3=10份 IX-1=1.5份 --- C1=0.35份 100℃/130℃
比較組成物7 A3=10份 IX-2=1.5份 --- C1=0.35份 100℃/130℃
比較組成物8 A3=10份 IX-3=1.5份 --- C1=0.35份 100℃/130℃
比較組成物9 A3=10份 IX-4=1.5份 --- C1=0.35份 100℃/130℃
比較組成物10 A3=10份 IX-5=1.5份 --- C1=0.35份 100℃/130℃
<樹脂> A1~A4:樹脂A1~樹脂A4 <鹽(I)> I-236:式(I-236)所表示的鹽 I-274:式(I-274)所表示的鹽 I-282:式(I-282)所表示的鹽 I-915:式(I-915)所表示的鹽 I-920:式(I-920)所表示的鹽 I-953:式(I-953)所表示的鹽 I-958:式(I-958)所表示的鹽 I-966:式(I-966)所表示的鹽 I-1460:式(I-1460)所表示的鹽 I-1536:式(I-1536)所表示的鹽 I-1574:式(I-1574)所表示的鹽 I-1612:式(I-1612)所表示的鹽 I-1688:式(I-1688)所表示的鹽 I-1764:式(I-1764)所表示的鹽 I-1802:式(I-1802)所表示的鹽 I-1878:式(I-1878)所表示的鹽 <酸產生劑> IX-1 IX-2 IX-3 IX-4 IX-5
Figure 02_image379
<淬滅劑(C)> C1:利用日本專利特開2011-39502號公報記載的方法而合成
Figure 02_image381
<溶劑> 丙二醇單甲醚乙酸酯                         400份 丙二醇單甲醚                                   100份 γ-丁內酯                                           5份
(抗蝕劑組成物的電子束曝光評價:鹼顯影) 對6吋的矽晶圓,於直接加熱板上,使用六甲基二矽氮烷於90℃下進行60秒處理。於該矽晶圓,以組成物層的膜厚成為0.04 μm的方式旋塗抗蝕劑組成物。其後,於直接加熱板上,於表2的「PB」一欄所示的溫度下預烘烤60秒鐘而形成組成物層。對晶圓上所形成的組成物層,使用電子束描繪機〔艾力奧尼庫斯(Elionix)(股)製造的「ELS-F125 125 keV」〕,使曝光量階段地發生變化而直接描繪接觸孔圖案(孔間距40 nm/孔徑17 nm)。 於曝光後,於加熱板上於表2的「PEB」一欄所示的溫度下進行60秒鐘曝光後烘烤,進而利用2.38質量%四甲基氫氧化銨水溶液進行60秒鐘的覆液顯影,藉此獲得抗蝕劑圖案。
於顯影後所獲得的抗蝕劑圖案中,將形成的孔徑成為17 nm的曝光量視為實效感度。
<CD均勻性(CDU)評價> 於實效感度中,對一個孔測定24次以17 nm的孔徑形成的圖案的孔徑,將其平均值作為一個孔的平均孔徑。對於同一晶圓內的以17 nm的孔徑形成的圖案的平均孔徑,測定400處並將如此獲得者作為總體,求出標準偏差。 將其結果示於表3。表內的數值表示標準偏差(nm)。 [表3]
  抗蝕劑組成物 CDU
實施例17 組成物1 2.50
實施例18 組成物2 2.52
實施例19 組成物3 2.45
實施例20 組成物4 2.48
實施例21 組成物5 2.53
實施例22 組成物6 2.51
實施例23 組成物7 2.49
實施例24 組成物8 2.53
實施例25 組成物9 2.62
實施例26 組成物10 2.59
實施例27 組成物11 2.67
實施例28 組成物12 2.60
實施例29 組成物13 2.49
實施例30 組成物14 2.38
實施例31 組成物15 2.50
實施例32 組成物16 2.42
實施例33 組成物17 2.33
實施例34 組成物18 2.56
實施例35 組成物19 2.55
實施例36 組成物20 2.40
比較例1 比較組成物1 3.02
比較例2 比較組成物2 4.28
比較例3 比較組成物3 2.77
比較例4 比較組成物4 5.13
比較例5 比較組成物5 4.92
與比較組成物1~比較組成物5相比,組成物1~組成物20的標準偏差小,CD均勻性(CDU)評價良好。
(抗蝕劑組成物的電子束曝光評價:有機溶劑顯影) 對6吋的矽晶圓,於直接加熱板上,使用六甲基二矽氮烷於90℃下進行60秒處理。於該矽晶圓,以組成物層的膜厚成為0.04 μm的方式旋塗抗蝕劑組成物。其後,於直接加熱板上,於表2的「PB」一欄所示的溫度下預烘烤60秒鐘而形成組成物層。對晶圓上所形成的組成物層,使用電子束描繪機〔艾力奧尼庫斯(Elionix)(股)製造的「ELS-F125 125 keV」〕,使曝光量階段地發生變化而直接描繪接觸孔圖案(孔間距40 nm/孔徑17 nm)。 於曝光後,於加熱板上於表2的「PEB」一欄所示的溫度下進行60秒鐘曝光後烘烤。繼而使用作為顯影液的乙酸丁酯(東京化成工業(股)製造)並藉由動態分配法於23℃下對該矽晶圓上的組成物層進行20秒鐘的顯影,藉此獲得抗蝕劑圖案。
於顯影後所獲得的抗蝕劑圖案中,將形成的孔徑成為17 nm的曝光量視為實效感度。
<CD均勻性(CDU)評價> 於實效感度中,對一個孔測定24次以17 nm的孔徑形成的圖案的孔徑,將其平均值作為一個孔的平均孔徑。對於同一晶圓內的以17 nm的孔徑形成的圖案的平均孔徑,測定400處並將如此獲得者作為總體,求出標準偏差。 將其結果示於表4。表內的數值表示標準偏差(nm)。 [表4]
  抗蝕劑組成物 CDU
實施例37 組成物21 2.45
實施例38 組成物22 2.49
實施例39 組成物23 2.42
實施例40 組成物24 2.46
實施例41 組成物25 2.48
實施例42 組成物26 2.59
實施例43 組成物27 2.56
實施例44 組成物28 2.64
實施例45 組成物29 2.57
實施例46 組成物30 2.42
實施例47 組成物31 2.30
實施例48 組成物32 2.43
實施例49 組成物33 2.35
實施例50 組成物34 2.25
實施例51 組成物35 2.52
實施例52 組成物36 2.51
實施例53 組成物37 2.34
比較例6 比較組成物6 3.00
比較例7 比較組成物7 4.33
比較例8 比較組成物8 2.72
比較例9 比較組成物9 5.15
比較例10 比較組成物10 4.93
與比較組成物6~比較組成物10相比,組成物21~組成物37的標準偏差小,CD均勻性(CDU)評價良好。 [產業上之可利用性]
含有本發明的鹽的抗蝕劑組成物可獲得具有良好的CD均勻性(CDU)的抗蝕劑圖案,因此適合於半導體的微細加工,於產業上而言極其有用。

Claims (14)

  1. 一種鹽,由式(I)所表示,
    Figure 03_image383
    [式(I)中, R1 及R2 分別獨立地表示羥基、-O-R10 、-O-CO-O-R10 、-O-L1 -CO-O-R10 ; L1 表示碳數1~6的烷二基; R4 、R5 、R7 及R8 分別獨立地表示鹵素原子、碳數1~12的氟化烷基或碳數1~18的烴基,所述烴基可具有取代基,所述烴基中包含的-CH2 -可被-O-、-CO-、-S-或-SO2 -取代; R10 表示酸不穩定基; X1 及X2 分別獨立地表示氧原子或硫原子; m1表示1~5的任一整數,於m1為2以上時,多個括弧內的基相互可相同亦可不同; m2表示0~5的任一整數,於m2為2以上時,多個括弧內的基相互可相同亦可不同; m4表示0~4的任一整數,於m4為2以上時,多個R4 相互可相同亦可不同; m5表示0~4的任一整數,於m5為2以上時,多個R5 相互可相同亦可不同; m7表示0~4的任一整數,於m7為2以上時,多個R7 相互可相同亦可不同; m8表示0~5的任一整數,於m8為2以上時,多個R8 相互可相同亦可不同; 其中,1≦m1+m7≦5,0≦m2+m8≦5; AI- 表示有機陰離子]。
  2. 如請求項1所述的鹽,其中X1 及X2 為氧原子。
  3. 如請求項1或請求項2所述的鹽,其中R10 的酸不穩定基為式(1a)所表示的基或式(2a)所表示的基,
    Figure 03_image385
    [式(1a)中,Raa1 、Raa2 及Raa3 分別獨立地表示可具有取代基的碳數1~8的烷基、可具有取代基的碳數2~8的烯基、可具有取代基的碳數3~20的脂環式烴基、或可具有取代基的碳數6~18的芳香族烴基,或者Raa1 及Raa2 相互鍵結並與該些所鍵結的碳原子一同形成碳數3~20的脂環式烴基; *表示結合鍵;]
    Figure 03_image387
    [式(2a)中,Raa1' 及Raa2' 分別獨立地表示氫原子或碳數1~12的烴基,Raa3' 表示碳數1~20的烴基,或者Raa2' 及Raa3' 相互鍵結並與該些所鍵結的-C-Xa -一同形成碳數3~20的雜環基,所述烴基及所述雜環基中包含的-CH2 -可被-O-或-S-取代; Xa 表示氧原子或硫原子; *表示結合鍵]。
  4. 如請求項1至請求項3中任一項所述的鹽,其中R1 及R2 分別獨立地表示羥基、-O-R10 、-O-L1 -CO-O-R10
  5. 如請求項1至請求項4中任一項所述的鹽,其中m2為0, m8為1,R8 為分支狀的碳數3或4的烷基。
  6. 如請求項1至請求項5中任一項所述的鹽,其中R1 的鍵結位置相對於X1 的鍵結位而鍵結於對位。
  7. 如請求項1至請求項6中任一項所述的鹽,其中AI- 為磺酸根陰離子、磺醯基醯亞胺陰離子、磺醯基甲基化物陰離子或羧酸根陰離子。
  8. 如請求項1至請求項7中任一項所述的鹽,其中AI- 為磺酸根陰離子,磺酸根陰離子為式(I-A)所表示的陰離子,
    Figure 03_image389
    [式(I-A)中, Q1 及Q2 分別獨立地表示氟原子或碳數1~6的全氟烷基; L1 表示碳數1~24的飽和烴基,所述飽和烴基中包含的-CH2 -可被取代為-O-或-CO-,所述飽和烴基中包含的氫原子可被氟原子或羥基取代; Y1 表示可具有取代基的甲基或可具有取代基的碳數3~24的脂環式烴基,所述脂環式烴基中包含的-CH2 -可被取代為-O-、-SO2 -或-CO-]。
  9. 一種酸產生劑,含有如請求項1至請求項8中任一項所述的鹽。
  10. 一種抗蝕劑組成物,含有如請求項9所述的酸產生劑與具有酸不穩定基的樹脂。
  11. 如請求項10所述的抗蝕劑組成物,其中具有酸不穩定基的樹脂包含選自由式(a1-1)所表示的結構單元及式(a1-2)所表示的結構單元所組成的群組中的至少一種,
    Figure 03_image391
    [式(a1-1)及式(a1-2)中, La1 及La2 分別獨立地表示-O-或*-O-(CH2 )k1 -CO-O-,k1表示1~7的任一整數,*表示與-CO-的結合鍵; Ra4 及Ra5 分別獨立地表示氫原子、鹵素原子或可具有鹵素原子的碳數1~6的烷基; Ra6 及Ra7 分別獨立地表示碳數1~8的烷基、碳數2~8的烯基、碳數3~18的脂環式烴基、碳數6~18的芳香族烴基或將該些組合而成的基; m1表示0~14的任一整數; n1表示0~10的任一整數; n1'表示0~3的任一整數]。
  12. 如請求項10或請求項11所述的抗蝕劑組成物,其中具有酸不穩定基的樹脂包含式(a2-A)所表示的結構單元,
    Figure 03_image393
    [式(a2-A)中, Ra50 表示氫原子、鹵素原子或可具有鹵素原子的碳數1~6的烷基; Ra51 表示鹵素原子、羥基、碳數1~6的烷基、碳數1~6的烷氧基、碳數2~12的烷氧基烷基、碳數2~12的烷氧基烷氧基、碳數2~4的烷基羰基、碳數2~4的烷基羰氧基、丙烯醯氧基或甲基丙烯醯氧基; Aa50 表示單鍵或*-Xa51 -(Aa52 -Xa52 )nb -,*表示與-Ra50 所鍵結的碳原子的結合鍵; Aa52 表示碳數1~6的烷二基; Xa51 及Xa52 分別獨立地表示-O-、-CO-O-或-O-CO-; nb表示0或1; mb表示0~4的任一整數;於mb為2以上的任一整數的情況下,多個Ra51 相互可相同亦可不同]。
  13. 如請求項10至請求項12中任一項所述的抗蝕劑組成物,進而含有產生較自酸產生劑所產生的酸而言酸性度更弱的酸的鹽。
  14. 一種抗蝕劑圖案的製造方法,包括: (1)將如請求項10至請求項13中任一項所述的抗蝕劑組成物塗佈於基板上的步驟; (2)使塗佈後的組成物乾燥而形成組成物層的步驟; (3)對組成物層進行曝光的步驟; (4)將曝光後的組成物層加熱的步驟;以及 (5)將加熱後的組成物層顯影的步驟。
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