WO2021095437A1 - 化学増幅型感光性組成物の製造方法、化学増幅型感光性組成物調製用プレミックス液、化学増幅型感光性組成物、感光性ドライフィルムの製造方法及びパターン化されたレジスト膜の製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention comprises a method for producing a chemically amplified photosensitive composition, a premixed solution for preparing a chemically amplified photosensitive composition that can be used in the method for producing the chemically amplified photosensitive composition, and the above-mentioned chemical amplification.
- a method for producing a chemically amplified photosensitive composition which can be produced by a method for producing a type photosensitive composition, a method for producing a photosensitive dry film comprising a photosensitive layer composed of the above-mentioned chemically amplified photosensitive composition, and the above-mentioned chemical amplification.
- the present invention relates to a method for producing a patterned resist film using a type photosensitive composition.
- Photofabrication is the mainstream of precision microfabrication technology.
- Photofabrication is a method of applying a photoresist composition to the surface of a work piece to form a photoresist layer, patterning the photoresist layer by photolithography technology, and chemically etching and electrolyzing the patterned photoresist layer (photoresist pattern) as a mask. It is a general term for technologies for manufacturing various precision parts such as semiconductor packages by performing etching or electroforming mainly by electroplating.
- connection terminals for example, a protruding electrode (mounting terminal) such as a bump protruding on a package, or a metal post connecting a rewiring extending from a peripheral terminal on a wafer and a mounting terminal. Etc. are arranged on the substrate with high precision.
- Photoresist compositions are used for photofabrication as described above, and as such photoresist compositions, chemically amplified photosensitive compositions containing an acid generator are known (Patent Documents 1 and 2). Etc.).
- acid is generated from the acid generator by irradiation (exposure), the diffusion of the acid is promoted by the heat treatment, and an acid catalytic reaction occurs with the base resin or the like in the composition. Its alkali solubility changes.
- Such a chemically amplified photosensitive composition can be used not only for forming a patterned insulating film and an etching mask, but also for forming bumps, metal posts, and plated shaped objects such as Cu rewiring by a plating process. It is used in. Specifically, a chemically amplified photosensitive composition is used to form a photoresist layer having a desired film thickness on a support such as a metal substrate, exposed through a predetermined mask pattern, developed, and then developed. A photoresist pattern is formed in which the portion forming the plated object is selectively removed (peeled) and used as a mold.
- Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-176112 Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-52562 JP 2015-87759 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-502142 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-514702
- connection terminals such as bumps and metal posts and the formation of Cu rewiring by the above plating process
- the non-resist portion of the resist pattern used as a mold has a rectangular cross-sectional shape. ..
- the non-resist portion of the resist pattern used as a mold has a rectangular cross-sectional shape, so that the connection terminals such as bumps and metal posts and the bottom surface of Cu rewiring come into contact with the support. A sufficient area can be secured. Then, it is easy to form a connection terminal or Cu rewiring having good adhesion to the support.
- Patent Documents 3 to 5 A technique for blending a sulfur-containing compound in order to improve the shape of a resist pattern is disclosed (Patent Documents 3 to 5).
- Patent Documents 3 to 5 A technique for blending a sulfur-containing compound in order to improve the shape of a resist pattern is disclosed.
- foreign substances may be contained in the chemically amplified resist composition. Foreign matter is often generated in the resist pattern to be applied. This foreign substance is a foreign substance derived from a sulfur-containing compound contained in the chemically amplified resist composition.
- this resist pattern is used as a mold or an etching mask for forming a plated molded product, it becomes difficult to form a plated molded product or an etching molded product having a desired shape.
- the chemically amplified resist composition is often used by filtering, and when the foreign matter derived from the sulfur-containing compound is removed by this filtration, the content of the sulfur-containing compound in the chemically amplified resist composition is increased. Due to the reduction, there is a concern that the desired effect of improving the shape of the resist pattern may be impaired. Therefore, a method for producing a chemically amplified resist composition capable of reducing the amount of foreign substances derived from a sulfur-containing compound, a chemically amplified resist composition produced by the method, and the like are desired.
- the present invention has been made in view of the above problems, and is a method for producing a chemically amplified photosensitive composition capable of reducing the amount of foreign substances derived from a sulfur-containing compound, and a method for producing the chemically amplified photosensitive composition.
- the present inventors have obtained an acid generator (A) that generates an acid by irradiation with active light or radiation and a sulfur-containing compound (C) that is solid at room temperature.
- the sulfur-containing compound (C) is previously dissolved in a solvent (S1) having a polar term ⁇ p of the Hansen solubility parameter of 10 (MPa 0.5 ) or more to dissolve the sulfur-containing compound (S1).
- a solvent (S1) having a polar term ⁇ p of the Hansen solubility parameter of 10 (MPa 0.5 ) or more to dissolve the sulfur-containing compound (S1).
- the above problem can be solved by mixing the solution of the sulfur-containing compound (C), the acid generator (A), and the solvent (S2) different from the solvent (S1).
- the present invention provides the following.
- an acid generator (A) that generates an acid by irradiation with active light or radiation, a sulfur-containing compound (C) that is solid at room temperature, and a polar term ⁇ p of the Hansen solubility parameter are 10.
- a step of dissolving the sulfur-containing compound (C) in a solvent (S1) to prepare a sulfur-containing compound (C) solution is a method for producing a chemically amplified photosensitive composition, which comprises a step of mixing a sulfur-containing compound (C) solution, an acid generator (A), and a solvent (S2).
- a second aspect of the present invention contains a sulfur-containing compound (C) that is solid at room temperature and a solvent (S1) having a polar term ⁇ p of the Hansen solubility parameter of 10 (MPa 0.5) or more.
- This is a premix solution for preparing a chemically amplified photosensitive composition in which the sulfur compound (C) is dissolved in the solvent (S1).
- the acid generator (A) that generates an acid by irradiation with active light or radiation, the sulfur-containing compound (C) that is solid at room temperature, and the polar term ⁇ p of the Hansen solubility parameter are 10. It contains a solvent (S1) having a solubility of (MPa 0.5 ) or more and a solvent (S2) different from the solvent (S1). It is a chemically amplified photosensitive composition in which the content of the solvent (S1) is more than 0% by mass and less than 5% by mass with respect to the total of the mass of the solvent (S1) and the mass of the solvent (S2).
- a fourth aspect of the present invention is a method for producing a photosensitive dry film, which comprises applying the chemically amplified photosensitive composition according to the third aspect on a base film to form a photosensitive layer. is there.
- a fifth aspect of the present invention is A laminating step of laminating a photosensitive layer made of the chemically amplified photosensitive composition according to the third aspect on a substrate, and a laminating step.
- a method for producing a chemically amplified photosensitive composition capable of reducing the amount of foreign matter derived from a sulfur-containing compound and a method for producing the chemically amplified photosensitive composition can be used.
- Photosensitivity comprising a premix solution for preparing a sex composition, a chemically amplified photosensitive composition that can be produced by the method for producing the chemically amplified photosensitive composition, and a photosensitive layer composed of the chemically amplified photosensitive composition. It is possible to provide a method for producing a sex dry film and a method for producing a patterned resist film using the above-mentioned chemically amplified photosensitive composition.
- An acid generator (A) (hereinafter, also referred to as an acid generator (A)) that generates an acid by irradiation with active light or radiation according to a method for producing a chemically amplified photosensitive composition described later, and a solid at room temperature.
- a chemically amplified type containing a sulfur-containing compound (C), a solvent (S1) in which the polar term ⁇ p of the Hansen solubility parameter is 10 (MPa 0.5 ) or more, and a solvent (S2) different from the solvent (S1).
- a photosensitive composition is produced.
- the method for producing the photosensitive composition described later includes a step of dissolving the sulfur-containing compound (C) in a solvent (S1) to prepare a sulfur-containing compound (C) solution, a sulfur-containing compound (C) solution, and an acid. It has a step of mixing the generator (A) and the solvent (S2). First, a chemically amplified photosensitive composition produced by a method for producing a chemically amplified photosensitive composition will be described.
- the chemically amplified photosensitive composition includes an acid generator (A), a sulfur-containing compound (C) that is solid at room temperature, and a solvent in which the polar term ⁇ p of the Hansen solubility parameter is 10 (MPa 0.5) or more. It is the same as the conventionally known chemically amplified photosensitive composition containing the acid generator (A), except that it contains (S1) and a solvent (S2) different from the solvent (S1).
- the chemically amplified photosensitive composition may be a positive photosensitive composition whose solubility in a developing solution is increased by the action of an acid generated by exposure, and is developed by the action of an acid generated by exposure. It may be a negative photosensitive composition having reduced solubility in a liquid.
- the positive chemically amplified photosensitive composition includes an acid generator (A), a sulfur-containing compound (C), a solvent (S1) and a solvent (S2), as well as a tert-butyl group, a tert-butoxycarbonyl group and a tetrahydro.
- the negative type chemically amplified photosensitive composition includes an acid generator (A), a sulfur-containing compound (C), a solvent (S1) and a solvent (S2), a condensing agent such as methylolmelamine, and a novolak resin.
- an acid generator (A) a sulfur-containing compound (C), a solvent (S1) and a solvent (S2)
- a condensing agent such as methylolmelamine
- a novolak resin examples thereof include a photosensitive composition containing a resin that can be crosslinked by a condensing agent.
- the photosensitive composition is cured by a cross-linking reaction with an acid generated by the exposure.
- a photosensitive composition containing an epoxy compound as well as an acid generator (A), a sulfur-containing compound (C), a solvent (S1) and a solvent (S2) is also preferable. ..
- cationic polymerization of the epoxy compound by the acid generated by the exposure proceeds, and as a result, the photosensitive composition
- the type of constituent unit for the resin (B) which is particularly easy to increase the sensitivity to a desired degree and whose solubility in alkali is increased by the action of an acid.
- the acid generator (A) and the resin (B) whose solubility in alkali is increased by the action of the acid.
- a chemically amplified positive photosensitive composition containing an acid diffusion inhibitor (F) is preferable.
- a chemically amplified positive photosensitive composition hereinafter, also referred to as a photosensitive composition
- a solvent (S1), and a solvent (S2) essential or arbitrary components, a production method, and the like. Will be described.
- the acid generator (A), the sulfur-containing compound (C), the solvent (S1), and the solvent (S2) described below can be applied to a photosensitive composition other than the positive photosensitive composition described later. is there.
- the acid generator (A) is a compound that generates an acid by irradiation with active light or radiation, and is not particularly limited as long as it is a compound that directly or indirectly generates an acid by light.
- the acid generator (A) the acid generators of the first to fifth aspects described below are preferable.
- the suitable acid generator (A) preferably used in the positive photosensitive composition will be described as the first to fifth aspects.
- X 1a represents a sulfur atom or an iodine atom having a valence of g, and g is 1 or 2.
- h represents the number of repeating units of the structure in parentheses.
- R 1a is an organic group bonded to X 1a , which comprises an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, a heterocyclic group having 4 to 30 carbon atoms, and an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms.
- R 1a is alkyl, hydroxy, alkoxy, alkylcarbonyl, arylcarbonyl, alkoxycarbonyl, aryloxycarbonyl, arylthio. At least one selected from the group consisting of carbonyl, asyloxy, arylthio, alkylthio, aryl, heterocyclic, aryloxy, alkylsulfinyl, arylsulfinyl, alkylsulfonyl, arylsulfonyl, alkyleneoxy, amino, cyano, nitro groups, and halogens.
- R 1a is g + h (g-1) + 1, and R 1a may be the same or different from each other. Also, directly with each other two or more R 1a, or -O -, - S -, - SO -, - SO 2 -, - NH -, - NR 2a -, - CO -, - COO -, - CONH- , An alkylene group having 1 or more and 3 or less carbon atoms or a phenylene group may be bonded to form a ring structure containing X 1a.
- R 2a is an alkyl group having 1 or more and 5 or less carbon atoms or an aryl group having 6 or more and 10 or less carbon atoms.
- X 2a has a structure represented by the following formula (a2).
- X 4a contains an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms, an arylene group having 6 to 20 carbon atoms, or a divalent group of a heterocyclic compound having 8 to 20 carbon atoms.
- X 4a is composed of a group consisting of an alkyl having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxy having 1 to 8 carbon atoms, an aryl, hydroxy, cyano, and nitro groups having 6 to 10 carbon atoms, and a halogen. It may be replaced with at least one selected.
- X 5a is -O -, - S -, - SO -, - SO 2 -, - NH -, - NR 2a -, - CO -, - COO -, - CONH-, carbon atom number of 1 to 3 alkylene Represents a group or a phenylene group.
- h represents the number of repeating units of the structure in parentheses.
- the h + 1 X4a and the h X5a may be the same or different, respectively.
- R 2a is the same as the above definition.
- X 3a- is a counterion of onium, and examples thereof include a fluorinated alkylfluorophosphate anion represented by the following formula (a17) and a borate anion represented by the following formula (a18).
- R 3a represents an alkyl group in which 80% or more of hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms.
- j indicates the number thereof, and is an integer of 1 or more and 5 or less.
- the j R 3a may be the same or different.
- R 4a to R 7a independently represent a fluorine atom or a phenyl group, and a part or all of the hydrogen atoms of the phenyl group are selected from the group consisting of a fluorine atom and a trifluoromethyl group. It may be replaced with at least one of these.
- Examples of the onium ion in the compound represented by the above formula (a1) include triphenylsulfonium, tri-p-tolylsulfonium, 4- (phenylthio) phenyldiphenylsulfonium, and bis [4- (diphenylsulfonio) phenyl] sulfide.
- preferable onium ions include sulfonium ions represented by the following formula (a19).
- R 8a is independently composed of a hydrogen atom, an alkyl, a hydroxy, an alkoxy, an alkylcarbonyl, an alkylcarbonyloxy, an alkyloxycarbonyl, a halogen atom, and an aryl, an arylcarbonyl, which may have a substituent.
- X 2a represents the same meaning as X 2a in the formula (a1).
- sulfonium ion represented by the above formula (a19) include 4- (phenylthio) phenyldiphenylsulfonium, 4- (4-benzoyl-2-chlorophenylthio) phenylbis (4-fluorophenyl) sulfonium, 4-.
- R 3a represents an alkyl group substituted with a fluorine atom, and the preferable number of carbon atoms is 1 or more and 8 or less, and the more preferable number of carbon atoms is 1 or more. It is 4 or less.
- Specific examples of the alkyl group include linear alkyl groups such as methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl and octyl; branched alkyl groups such as isopropyl, isobutyl, sec-butyl and tert-butyl; and further cyclopropyl, cyclobutyl and cyclopentyl.
- Cycloalkyl group such as cyclohexyl, and the like, and the ratio of the hydrogen atom of the alkyl group substituted with the fluorine atom is usually 80% or more, preferably 90% or more, and more preferably 100%.
- substitution rate of the fluorine atom is less than 80%, the acid strength of the onium fluorinated alkylfluorophosphate represented by the above formula (a1) decreases.
- R 3a is a linear or branched perfluoroalkyl group having 1 or more and 4 or less carbon atoms and a fluorine atom substitution rate of 100%. Specific examples thereof include CF 3 and CF 3 CF. 2, (CF 3) 2 CF , CF 3 CF 2 CF 2, CF 3 CF 2 CF 2 CF 2, (CF 3) 2 CFCF 2, CF 3 CF 2 (CF 3) CF, is (CF 3) 3 C Can be mentioned.
- the number j of R 3a is an integer of 1 or more and 5 or less, preferably 2 or more and 4 or less, and particularly preferably 2 or 3.
- preferred fluorinated alkylfluorophosphate anions include [(CF 3 CF 2 ) 2 PF 4 ] - , [(CF 3 CF 2 ) 3 PF 3 ] - , [((CF 3 ) 2 CF) 2 PF 4 ] - , [((CF 3 ) 2 CF) 3 PF 3 ] - , [(CF 3 CF 2 CF 2 ) 2 PF 4 ] - , [(CF 3 CF 2 CF 2 ) 3 PF 3 ] - , [((CF 3) 2 CFCF 2) 2 PF 4] -, [((CF 3) 2 CFCF 2) 3 PF 3] -, [(CF 3 CF 2 CF 2 CF 2) 2 PF 4] -, or [(CF 3 CF 2 CF 2 ) 3 PF 3 ] - , among these, [(CF 3 CF 2 ) 3 PF 3 ] - , [(CF 3 CF 2 ) 3
- borate anion represented by the formula (a18) tetrakis (pentafluorophenyl) borate ([B (C 6 F 5 ) 4] -), tetrakis [(trifluoromethyl) phenyl] borate ( [B (C 6 H 4 CF 3 ) 4 ] - ), difluorobis (pentafluorophenyl) borate ([(C 6 F 5 ) 2 BF 2 ] - ), trifluoro (pentafluorophenyl) borate ([(C) 6 F 5 ) BF 3 ] - ), tetrakis (difluorophenyl) borate ([B (C 6 H 3 F 2 ) 4 ] - ) and the like.
- tetrakis (pentafluorophenyl) borate ([B (C 6 F 5 ) 4 ] - ) is particularly preferable.
- the second aspect of the acid generator (A) is 2,4-bis (trichloromethyl) -6-piperonyl-1,3,5-triazine, 2,4-bis (trichloromethyl) -6- [2. -(2-Frill) ethenyl] -s-triazine, 2,4-bis (trichloromethyl) -6- [2- (5-methyl-2-furyl) ethenyl] -s-triazine, 2,4-bis ( Trichloromethyl) -6- [2- (5-ethyl-2-furyl) ethenyl] -s-triazine, 2,4-bis (trichloromethyl) -6- [2- (5-propyl-2-furyl) ethenyl ] -S-Triazine, 2,4-bis (trichloromethyl) -6- [2- (3,5-dimethoxyphenyl) ethenyl] -s-triazine, 2,
- R 9a , R 10a , and R 11a each independently represent an alkyl halide group.
- Examples thereof include compounds represented by the following formula (a4).
- R 12a represents a monovalent, divalent or trivalent organic group
- R 13a is a substituted or unsubstituted saturated hydrocarbon group, unsaturated hydrocarbon group, or aromatic group.
- n represents the number of repeating units of the structure in parentheses.
- examples of the aromatic group include an aryl group such as a phenyl group and a naphthyl group, and a heteroaryl group such as a frill group and a thienyl group. These may have one or more suitable substituents such as a halogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, a nitro group and the like on the ring.
- R 13a is particularly preferably an alkyl group having 1 or more carbon atoms and 6 or less carbon atoms, and examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a propyl group and a butyl group.
- a compound in which R 12a is an aromatic group and R 13a is an alkyl group having 1 or more and 4 or less carbon atoms is preferable.
- R 12a is any of a phenyl group, a methyl phenyl group, and a methoxy phenyl group
- R 13a is a compound having a methyl group, specifically.
- ⁇ - (methylsulfonyloxyimino) -1-phenyl acetonitrile ⁇ - (methylsulfonyloxyimino) -1- (p-methylphenyl) acetonitrile, ⁇ - (methylsulfonyloxyimino) -1- (p-)
- Examples thereof include methoxyphenyl) acetonitrile, [2- (propylsulfonyloxyimino) -2,3-dihydroxythiophene-3-ylidene] (o-tolyl) acetonitrile and the like.
- n 2
- the acid generator represented by the above formula (a4) specifically includes an acid generator represented by the following formula.
- an onium salt having a naphthalene ring in the cation portion can be mentioned.
- having a naphthalene ring it means having a structure derived from naphthalene, and it means that the structure of at least two rings and their aromaticity are maintained.
- This naphthalene ring has substituents such as a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a hydroxyl group, and a linear or branched alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms. May be good.
- the structure derived from the naphthalene ring may be a monovalent group (one free valence) or a divalent group (two free valences) or more, but it may be a monovalent group. Desirable (however, at this time, the free valence shall be counted except for the portion bonded to the above substituent).
- the number of naphthalene rings is preferably 1 or more and 3 or less.
- the structure represented by the following formula (a5) is preferable as the cation portion of the onium salt having a naphthalene ring in such a cation portion.
- R 14a , R 15a , and R 16a represents a group represented by the following formula (a6), and the rest are linear or branched with 1 to 6 carbon atoms.
- one of R 14a , R 15a , and R 16a is a group represented by the following formula (a6), and the remaining two are independently linear or branched with 1 to 6 carbon atoms. It is an alkylene group of, and these ends may be bonded to form a cyclic.
- R 17a and R 18a are independently hydroxyl groups, linear or branched alkoxy groups having 1 to 6 carbon atoms, or linear or branched alkoxy groups having 1 to 6 carbon atoms, respectively. It represents a branched alkyl group, and R 19a represents a linear or branched alkylene group having 1 to 6 carbon atoms which may have a single bond or a substituent. l and m each independently represent an integer of 0 or more and 2 or less, and l + m is 3 or less. However, when a plurality of R 17a exist, they may be the same or different from each other. Further, when a plurality of R 18a exist, they may be the same or different from each other.
- the number of groups represented by the above formula (a6) is preferably one from the viewpoint of compound stability, and the rest is directly formed with 1 or more and 6 or less carbon atoms. It is a chain or branched alkylene group, and these ends may be bonded to form a cyclic group. In this case, the above two alkylene groups form a 3- to 9-membered ring including a sulfur atom.
- the number of atoms (including sulfur atoms) constituting the ring is preferably 5 or more and 6 or less.
- examples of the substituent that the alkylene group may have include an oxygen atom (in this case, a carbonyl group is formed together with a carbon atom constituting the alkylene group), a hydroxyl group and the like.
- the substituents that the phenyl group may have include a hydroxyl group, a linear or branched alkoxy group having 1 or more and 6 or less carbon atoms, and a linear or branched alkoxy group having 1 or more and 6 or less carbon atoms. Alkoxy group and the like can be mentioned.
- Suitable examples of these cation portions include those represented by the following formulas (a7) and (a8), and the structure represented by the following formula (a8) is particularly preferable.
- the cation portion may be an iodonium salt or a sulfonium salt, but a sulfonium salt is preferable from the viewpoint of acid generation efficiency and the like.
- an anion portion of an onium salt having a naphthalene ring in the cation portion an anion capable of forming a sulfonium salt is desirable.
- the anion portion of such an acid generator is a fluoroalkyl sulfonic acid ion or an aryl sulfonic acid ion in which a part or all of hydrogen atoms are fluorinated.
- the alkyl group in the fluoroalkyl sulfonic acid ion may be linear, branched or cyclic with 1 or more and 20 or less carbon atoms, and has 1 or more and 10 or less carbon atoms from the bulkiness of the generated acid and its diffusion distance. Is preferable. In particular, branched or annular ones are preferable because they have a short diffusion distance. Moreover, since it can be synthesized at low cost, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, an octyl group and the like can be mentioned as preferable ones.
- the aryl group in the aryl sulfonic acid ion is an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and examples thereof include an alkyl group, a phenyl group which may or may not be substituted with a halogen atom, and a naphthyl group.
- an aryl group having 6 or more and 10 or less carbon atoms is preferable because it can be synthesized at low cost.
- preferable ones include a phenyl group, a toluenesulfonyl group, an ethylphenyl group, a naphthyl group, a methylnaphthyl group and the like.
- the fluorination rate when a part or all of hydrogen atoms is fluorinated is preferably 10% or more and 100% or less, more preferably 50% or more and 100%.
- the following is particularly preferable, in which all hydrogen atoms are replaced with fluorine atoms because the strength of the acid becomes stronger.
- Specific examples thereof include trifluoromethanesulfonate, perfluorobutane sulfonate, perfluorooctane sulfonate, and perfluorobenzene sulfonate.
- preferred anion portions include those represented by the following formula (a9).
- R 20a is a group represented by the following formulas (a10), (a11), and (a12).
- x represents an integer of 1 or more and 4 or less.
- R 21a is a hydrogen atom, a hydroxyl group, a linear or branched alkyl group having 1 or more and 6 or less carbon atoms, or a linear or branched alkyl group having 1 or more and 6 or less carbon atoms.
- y represents an integer of 1 or more and 3 or less.
- trifluoromethanesulfonate and perfluorobutane sulfonate are preferable from the viewpoint of safety.
- anion portion those containing nitrogen represented by the following formulas (a13) and (a14) can also be used.
- X a represents a linear or branched alkylene group having at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, the number of carbon atoms of the alkylene group 2 to 6 It is preferably 3 or more and 5 or less, and most preferably 3 carbon atoms.
- Y a and Z a each independently represent a linear or branched alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and the number of carbon atoms of the alkyl group is 1 or more and 10 or less. It is preferably 1 or more and 7 or less, and more preferably 1 or more and 3 or less.
- X a number of carbon atoms of the alkylene group, or Y a, soluble enough in organic solvents the number of carbon atoms in the alkyl group of Z a is less preferred because it is excellent.
- the ratio of fluorine atoms in the alkylene group or alkyl group, that is, the fluorination rate is preferably 70% or more and 100% or less, more preferably 90% or more and 100% or less, and most preferably all hydrogen atoms are fluorine. It is an atomically substituted perfluoroalkylene group or perfluoroalkyl group.
- onium salt having a naphthalene ring in the cation portion include compounds represented by the following formulas (a15) and (a16).
- bis (p-toluenesulfonyl) diazomethane bis (1,1-dimethylethylsulfonyl) diazomethane, bis (cyclohexylsulfonyl) diazomethane, bis (2,4-) Dimethylphenylsulfonyl) Bissulfonyldiazomethanes such as diazomethane; p-toluenesulfonic acid 2-nitrobenzyl, p-toluenesulfonic acid 2,6-dinitrobenzyl, nitrobenzyltosylate, dinitrobenzyltosylate, nitrobenzylsulfonate, nitro Nitrobenzyl derivatives such as benzylcarbonate and dinitrobenzylcarbonate; pyrogalloltrimesylate, pyrogalloltritosylate, benzyltosylate, benzyltosylate, benzyl
- This acid generator (A) may be used alone or in combination of two or more.
- the content of the acid generator (A) is preferably 0.1% by mass or more and 10% by mass or less, and 0.2% by mass or more and 6 by mass, based on the total solid content of the positive photosensitive composition. It is more preferably 50% by mass or less, and particularly preferably 0.5% by mass or more and 3% by mass or less.
- the resin (B) whose solubility in alkali is increased by the action of acid is not particularly limited, and any resin whose solubility in alkali is increased by the action of acid can be used. Among them, it is preferable to contain at least one resin selected from the group consisting of novolak resin (B1), polyhydroxystyrene resin (B2), and acrylic resin (B3).
- Novolak resin (B1) As the novolak resin (B1), a resin containing a structural unit represented by the following formula (b1) can be used.
- R 1b represents an acid dissociation dissolution inhibitor
- R 2b and R 3b independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 or more and 6 or less carbon atoms.
- Examples of the acid dissociative dissolution inhibitor group represented by R 1b include a group represented by the following formulas (b2) and (b3), a linear, branched or cyclic alkyl having 1 to 6 carbon atoms. It is preferably a group, a vinyloxyethyl group, a tetrahydropyranyl group, a tetrahydrofuranyl group, or a trialkylsilyl group.
- R 4b and R 5b each independently represent a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 or more and 6 or less carbon atoms, and R 6b is carbon.
- R 6b is carbon.
- R 7b represents a linear, branched, or cyclic alkyl group having 1 or more and 6 or less carbon atoms. Represents 0 or 1.
- linear or branched alkyl group examples include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, an isopentyl group, a neopentyl group and the like. ..
- cyclic alkyl group examples include a cyclopentyl group and a cyclohexyl group.
- the acid dissociative dissolution inhibitory group represented by the above formula (b2) specifically, a methoxyethyl group, an ethoxyethyl group, an n-propoxyethyl group, an isopropoxyethyl group, an n-butoxyethyl group, Examples thereof include isobutoxyethyl group, tert-butoxyethyl group, cyclohexyloxyethyl group, methoxypropyl group, ethoxypropyl group, 1-methoxy-1-methyl-ethyl group, 1-ethoxy-1-methylethyl group and the like.
- the acid dissociative dissolution inhibitory group represented by the above formula (b3) include a tert-butoxycarbonyl group and a tert-butoxycarbonylmethyl group.
- the trialkylsilyl group include groups having 1 or more and 6 or less carbon atoms in each alkyl group such as a trimethylsilyl group and a tri-tert-butyldimethylsilyl group.
- Polyhydroxystyrene resin (B2) As the polyhydroxystyrene resin (B2), a resin containing a structural unit represented by the following formula (b4) can be used.
- R 8b represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 or more and 6 or less carbon atoms
- R 9b represents an acid dissociation dissolution inhibitory group.
- the alkyl group having 1 or more and 6 or less carbon atoms is, for example, a linear, branched, or cyclic alkyl group having 1 or more and 6 or less carbon atoms.
- the linear or branched alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, an isopentyl group, a neopentyl group and the like.
- the cyclic alkyl group include a cyclopentyl group and a cyclohexyl group.
- the same acid dissociative dissolution inhibitor as those exemplified in the above formulas (b2) and (b3) can be used.
- the polyhydroxystyrene resin (B2) can contain other polymerizable compounds as a constituent unit for the purpose of appropriately controlling the physical and chemical properties.
- a polymerizable compound include known radical polymerizable compounds and anionic polymerizable compounds.
- polymerizable compounds include monocarboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, and crotonic acid; dicarboxylic acids such as maleic acid, fumaric acid, and itaconic acid; 2-methacryloyloxyethyl succinic acid, 2-.
- Methacrylic acid derivatives having carboxy groups and ester bonds such as methacryloyloxyethyl maleic acid, 2-methacryloyloxyethyl phthalic acid, 2-methacryloyloxyethyl hexahydrophthalic acid; methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (Meta) acrylic acid alkyl esters such as (meth) acrylate; (meth) acrylic acid hydroxyalkyl esters such as 2-hydroxyethyl (meth) acrylate and 2-hydroxypropyl (meth) acrylate; phenyl (meth) acrylate, (Meta) acrylic acid aryl esters such as benzyl (meth) acrylate; Dicarboxylic acid diesters such as diethyl maleate and dibutyl fumarate; styrene, ⁇ -methylstyrene, chlorostyrene, chloromethylstyrene
- the acrylic resin (B3) is not particularly limited as long as it is an acrylic resin whose solubility in an alkali is increased by the action of an acid and has been conventionally blended in various photosensitive compositions.
- Acrylic resin (B3) is, for example, -SO 2 - containing cyclic group, or preferably contains a structural unit (b-3) derived from an acrylate ester containing a lactone-containing cyclic group. In such a case, when forming a resist pattern, it is easy to form a resist pattern having a preferable cross-sectional shape.
- -SO 2 -containing cyclic group means a cyclic group containing a ring containing -SO 2- in its ring skeleton, and specifically, a sulfur atom ( specifically, -SO 2-containing cyclic group) in -SO 2-.
- S is a cyclic group forming a part of the cyclic skeleton of the cyclic group.
- a ring containing -SO 2- in its ring skeleton is counted as the first ring, and if it is only the ring, it is a monocyclic group, and if it has another ring structure, it is a polycyclic group regardless of its structure. It is called.
- -SO 2 - containing cyclic group may be a monocyclic or may be a polycyclic.
- -SO 2 - containing cyclic group in particular, -O-SO 2 - within the ring skeleton cyclic group containing, i.e. -O-SO 2 - -O-S- medium is a part of the ring skeleton It is preferably a cyclic group containing a sulfurone ring to be formed.
- -SO 2 - carbon atoms containing cyclic group preferably has 3 to 30, more preferably 4 to 20, more preferably 4 to 15, particularly preferably 4 to 12.
- the number of carbon atoms is the number of carbon atoms constituting the ring skeleton, and does not include the number of carbon atoms in the substituent.
- the -SO 2 -containing cyclic group may be a -SO 2 -containing aliphatic cyclic group or a -SO 2 -containing aromatic cyclic group.
- -SO 2 - containing aliphatic cyclic group Preferably -SO 2 - containing aliphatic cyclic group.
- a hydrogen atom is obtained from an aliphatic hydrocarbon ring in which a part of carbon atoms constituting the ring skeleton is substituted with -SO 2- or -O-SO 2-.
- Examples include groups excluding at least one. More specifically, a group in which at least one hydrogen atom is removed from an aliphatic hydrocarbon ring in which -CH 2- is substituted with -SO 2-, which constitutes the ring skeleton, constitutes the ring-CH 2-. Examples thereof include a group obtained by removing at least one hydrogen atom from an aliphatic hydrocarbon ring in which CH 2 -is substituted with -O-SO 2-.
- the number of carbon atoms in the alicyclic hydrocarbon ring is preferably 3 or more and 20 or less, and more preferably 3 or more and 12 or less.
- the alicyclic hydrocarbon ring may be a polycyclic type or a monocyclic type.
- the monocyclic alicyclic hydrocarbon group a group obtained by removing two hydrogen atoms from a monocycloalkane having 3 or more and 6 or less carbon atoms is preferable. Examples of the monocycloalkane include cyclopentane and cyclohexane.
- the polycyclic alicyclic hydrocarbon ring is preferably a group obtained by removing two hydrogen atoms from a polycycloalkane having 7 or more and 12 or less carbon atoms, and specifically, the polycycloalkane is adamantane or norbornane. , Isobornane, tricyclodecane, tetracyclododecane and the like.
- the -SO 2 -containing cyclic group may have a substituent.
- an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is preferable.
- the alkyl group is preferably linear or branched. Specific examples thereof include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, n-hexyl group and the like. Be done. Among these, a methyl group or an ethyl group is preferable, and a methyl group is particularly preferable.
- alkoxy group As the alkoxy group as the substituent, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms is preferable.
- the alkoxy group is preferably linear or branched. Specific examples thereof include a group in which an alkyl group mentioned as the above-mentioned alkyl group as a substituent is bonded to an oxygen atom (—O—).
- halogen atom examples include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom and the like, and a fluorine atom is preferable.
- alkyl halide group of the substituent examples include a group in which a part or all of the hydrogen atom of the above-mentioned alkyl group is substituted with the above-mentioned halogen atom.
- alkyl halide group examples include a group in which a part or all of the hydrogen atoms of the alkyl group mentioned as the alkyl group as the above-mentioned substituent are substituted with the above-mentioned halogen atom.
- alkyl halide group a fluorinated alkyl group is preferable, and a perfluoroalkyl group is particularly preferable.
- R is a hydrogen atom or a linear, branched chain or cyclic alkyl group having 1 to 15 carbon atoms.
- R " is a linear or branched alkyl group
- the number of carbon atoms of the chain alkyl group is preferably 1 or more and 10 or less, more preferably 1 or more and 5 or less, and particularly preferably 1 or 2.
- R " is a cyclic alkyl group
- the number of carbon atoms of the cyclic alkyl group is preferably 3 or more and 15 or less, more preferably 4 or more and 12 or less, and particularly preferably 5 or more and 10 or less.
- a fluorine atom preferably 3 or more and 15 or less, more preferably 4 or more and 12 or less, and particularly preferably 5 or more and 10 or less.
- a fluorine atom preferably 3 or more and 15 or less, more preferably 4 or more and 12 or less, and particularly preferably 5 or more and 10 or less.
- a fluorine atom preferably 3 or more and 15 or less, more preferably 4 or more and 12 or less, and particularly preferably 5 or more and 10 or less.
- a fluorine atom preferably 3 or more and 15 or less, more preferably 4 or more and 12 or less, and particularly preferably 5 or more and 10 or less.
- a fluorine atom preferably 3 or more and 15 or less, more preferably
- one or more hydrogen atoms can be obtained from monocycloalkanes such as cyclopentane and cyclohexane, and polycycloalkanes such as adamantan, norbornan, isobornane, tricyclodecane and tetracyclododecane. Excluded groups and the like can be mentioned.
- hydroxyalkyl group As the hydroxyalkyl group as the substituent, a hydroxyalkyl group having 1 to 6 carbon atoms is preferable. Specifically, a group in which at least one hydrogen atom of the alkyl group mentioned as the alkyl group as the above-mentioned substituent is substituted with a hydroxyl group can be mentioned.
- examples of the -SO 2 -containing cyclic group include groups represented by the following formulas (3-1) to (3-4).
- A' is an alkylene group, an oxygen atom or a sulfur atom having 1 or more and 5 or less carbon atoms which may contain an oxygen atom or a sulfur atom
- z is an integer of 0 or more and 2 or less
- A' is an alkylene group having 1 or more and 5 or less carbon atoms which may contain an oxygen atom (-O-) or a sulfur atom (-S-). , Oxygen atom, or sulfur atom.
- the alkylene group having 1 or more and 5 or less carbon atoms in A' preferably a linear or branched alkylene group, and examples thereof include a methylene group, an ethylene group, an n-propylene group, and an isopropylene group.
- the alkylene group contains an oxygen atom or a sulfur atom
- specific examples thereof include a group in which -O- or -S- is interposed between the terminal or carbon atom of the above-mentioned alkylene group, for example, -O-. CH 2 -, - CH 2 -O -CH 2 -, - S-CH 2 -, - CH 2 -S-CH 2 - , and the like.
- A' an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms or —O— is preferable, an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms is more preferable, and a methylene group is most preferable.
- z may be any of 0, 1, and 2, with 0 being most preferred.
- the plurality of R 10b may be the same or different.
- the alkyl group in R 10b, alkoxy group, halogenated alkyl group, -COOR ", - OC ( O) R"
- the hydroxyalkyl group, respectively, -SO 2 - may have the containing cyclic group
- the group represented by the above-mentioned formula (3-1) is preferable as the -SO 2 -containing cyclic group, and the above-mentioned chemical formulas (3-1-1) and (3-1-18) are preferable.
- (3-3-1), and (3-4-1) at least one selected from the group consisting of groups represented by any of (3-4-1) is more preferable, and it is represented by the above-mentioned chemical formula (3-1-1).
- the groups that are used are most preferred.
- the lactone ring is counted as the first ring, and when it has only a lactone ring, it is called a monocyclic group, and when it has another ring structure, it is called a polycyclic group regardless of its structure.
- the lactone-containing cyclic group may be a monocyclic group or a polycyclic group.
- any lactone cyclic group in the structural unit (b-3) can be used without particular limitation.
- the lactone-containing monocyclic group is a group obtained by removing one hydrogen atom from a 4- to 6-membered ring lactone, for example, a group obtained by removing one hydrogen atom from ⁇ -propionolactone, or ⁇ -butyrolactone. Examples thereof include a group from which one hydrogen atom has been removed, a group from which one hydrogen atom has been removed from ⁇ -valerolactone, and the like.
- the lactone-containing polycyclic group include a bicycloalkane having a lactone ring, a tricycloalkane, and a tetracycloalkane from which one hydrogen atom has been removed.
- -SO 2 - containing cyclic group, or a lactone-containing cyclic structure other parts as long as it has a group is not particularly limited, and bonded to the ⁇ -position carbon atom
- R represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms
- R 11b represents a -SO 2 - containing cyclic group
- R 12b is a single bond or a divalent linking group.
- R is the same as described above.
- R 11b is similar to the -SO 2 -containing cyclic group mentioned above.
- R 12b may be either a single bond or a divalent linking group.
- the divalent linking group in R 12b is not particularly limited, but a divalent hydrocarbon group which may have a substituent, a divalent linking group containing a hetero atom and the like are preferable.
- the hydrocarbon group as the divalent linking group may be an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group.
- Aliphatic hydrocarbon groups mean hydrocarbon groups that do not have aromaticity.
- the aliphatic hydrocarbon group may be saturated or unsaturated. Saturated hydrocarbon groups are usually preferred. More specifically, the aliphatic hydrocarbon group includes a linear or branched aliphatic hydrocarbon group, an aliphatic hydrocarbon group having a ring in the structure, and the like.
- the number of carbon atoms of the linear or branched aliphatic hydrocarbon group is preferably 1 or more and 10 or less, more preferably 1 or more and 8 or less, and further preferably 1 or more and 5 or less.
- a linear alkylene group is preferable. Specifically, a methylene group [-CH 2 -], an ethylene group [- (CH 2) 2 - ], a trimethylene group [- (CH 2) 3 - ], a tetramethylene group [- (CH 2) 4 - ] , Pentamethylene group [-(CH 2 ) 5- ] and the like.
- branched-chain alkylene group As the branched-chain aliphatic hydrocarbon group, a branched-chain alkylene group is preferable. Specifically, -CH (CH 3 )-, -CH (CH 2 CH 3 )-, -C (CH 3 ) 2- , -C (CH 3 ) (CH 2 CH 3 )-, -C (CH) 3 ) (CH 2 CH 2 CH 3 )-, -C (CH 2 CH 3 ) 2 -etc.
- Alkyl methylene groups -CH (CH 3 ) CH 2- , -CH (CH 3 ) CH (CH 3 )- , -C (CH 3 ) 2 CH 2- , -CH (CH 2 CH 3 ) CH 2- , -C (CH 2 CH 3 ) 2- CH 2-, etc.
- Alkyl alkylene groups such as alkyl tetramethylene groups and the like can be mentioned.
- alkyl group in the alkylalkylene group a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is preferable.
- the linear or branched aliphatic hydrocarbon group described above may or may not have a substituent (a group or atom other than a hydrogen atom) that replaces a hydrogen atom.
- a cyclic aliphatic hydrocarbon group which may contain a substituent containing a hetero atom in the ring structure (two hydrogen atoms are removed from the aliphatic hydrocarbon ring).
- Group a group in which the cyclic aliphatic hydrocarbon group is bonded to the terminal of a linear or branched aliphatic hydrocarbon group, or a cyclic aliphatic hydrocarbon group in a linear or branched chain. Examples thereof include a group intervening in the middle of the aliphatic hydrocarbon group. Examples of the above-mentioned linear or branched-chain aliphatic hydrocarbon group include the same as those described above.
- the number of carbon atoms of the cyclic aliphatic hydrocarbon group is preferably 3 or more and 20 or less, and more preferably 3 or more and 12 or less.
- the cyclic aliphatic hydrocarbon group may be a polycyclic type or a monocyclic type.
- a group obtained by removing two hydrogen atoms from a monocycloalkane is preferable.
- the number of carbon atoms of the monocycloalkane is preferably 3 or more and 6 or less. Specific examples thereof include cyclopentane and cyclohexane.
- the polycyclic aliphatic hydrocarbon group a group obtained by removing two hydrogen atoms from a polycycloalkane is preferable.
- the number of carbon atoms of the polycycloalkane is preferably 7 or more and 12 or less. Specific examples thereof include adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, tetracyclododecane and the like.
- the cyclic aliphatic hydrocarbon group may or may not have a substituent (a group or atom other than a hydrogen atom) that replaces a hydrogen atom.
- an alkyl group having 1 or more carbon atoms and 5 or less carbon atoms is preferable, and a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, and a tert-butyl group are more preferable.
- the alkoxy group as the substituent is preferably an alkoxy group having 1 or more and 5 or less carbon atoms, and is a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an iso-propoxy group, an n-butoxy group, and a tert-butoxy group. Is more preferable, and a methoxy group and an ethoxy group are particularly preferable.
- halogen atom examples include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom and the like, and a fluorine atom is preferable.
- the cyclic aliphatic hydrocarbon group may have a part of carbon atoms constituting its ring structure substituted with —O— or —S—.
- the aromatic hydrocarbon group as the divalent hydrocarbon group is a divalent hydrocarbon group having at least one aromatic ring, and may have a substituent.
- the aromatic ring is not particularly limited as long as it is a cyclic conjugated system having 4n + 2 ⁇ electrons, and may be a monocyclic type or a polycyclic type.
- the number of carbon atoms in the aromatic ring is preferably 5 or more and 30 or less, more preferably 5 or more and 20 or less, further preferably 6 or more and 15 or less, and particularly preferably 6 or more and 12 or less. However, the number of carbon atoms does not include the number of carbon atoms of the substituent.
- the aromatic ring is an aromatic hydrocarbon ring such as benzene, naphthalene, anthracene, and phenanthrene; an aromatic heterocycle in which a part of carbon atoms constituting the aromatic hydrocarbon ring is replaced with a heteroatom; And so on.
- the hetero atom in the aromatic heterocycle include an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom and the like.
- Specific examples of the aromatic heterocycle include a pyridine ring and a thiophene ring.
- an aromatic hydrocarbon group as a divalent hydrocarbon group, a group obtained by removing two hydrogen atoms from the above aromatic hydrocarbon ring or aromatic heterocycle (arylene group or heteroarylene group); A group obtained by removing two hydrogen atoms from an aromatic compound containing two or more aromatic rings (for example, biphenyl, fluorene, etc.); a group obtained by removing one hydrogen atom from the above aromatic hydrocarbon ring or aromatic heterocycle (for example, biphenyl, fluorene, etc.).
- a group in which one of the hydrogen atoms of an aryl group or heteroaryl group is substituted with an alkylene group for example, a benzyl group, a phenethyl group, a 1-naphthylmethyl group, a 2-naphthylmethyl group, a 1-naphthylethyl group, 2- A group obtained by removing one more hydrogen atom from an aryl group in an arylalkyl group such as a naphthylethyl group); and the like.
- the number of carbon atoms of the alkylene group bonded to the above aryl group or heteroaryl group is preferably 1 or more and 4 or less, more preferably 1 or more and 2 or less, and particularly preferably 1.
- the hydrogen atom of the aromatic hydrocarbon group may be substituted with a substituent.
- the hydrogen atom bonded to the aromatic ring in the aromatic hydrocarbon group may be substituted with a substituent.
- an alkyl group having 1 or more carbon atoms and 5 or less carbon atoms is preferable, and a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an n-butyl group, and a tert-butyl group are more preferable.
- the alkoxy group as the substituent is preferably an alkoxy group having 1 or more and 5 or less carbon atoms, and is a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an iso-propoxy group, an n-butoxy group, and a tert-butoxy group. Is preferable, and a methoxy group and an ethoxy group are more preferable.
- halogen atom examples include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom and the like, and a fluorine atom is preferable.
- the hetero atom in the divalent linking group containing a hetero atom is an atom other than a carbon atom and a hydrogen atom, and is, for example, an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, and a halogen atom. And so on.
- examples thereof include a non-hydrocarbon-based linking group such as ⁇ , a combination of at least one of these non-hydrocarbon-based linking groups and a divalent hydrocarbon group, and the like.
- divalent hydrocarbon group examples include those similar to the divalent hydrocarbon group which may have the above-mentioned substituent, and a linear or branched aliphatic hydrocarbon group is preferable. ..
- the number of carbon atoms of the substituent is preferably 1 or more and 10 or less, more preferably 1 or more and 8 or less, and particularly preferably 1 or more and 5 or less.
- a divalent linking group containing a linear or branched alkylene group, a cyclic aliphatic hydrocarbon group, or a heteroatom is particularly preferable.
- the divalent linking group in R 12b is a linear or branched alkylene group
- the number of carbon atoms of the alkylene group is preferably 1 or more and 10 or less, more preferably 1 or more and 6 or less, and 1 or more and 4 or less. Is particularly preferable, and 1 or more and 3 or less are most preferable.
- divalent hydrocarbon group which may have a substituent it is mentioned as a linear or branched aliphatic hydrocarbon group. Examples thereof include a linear alkylene group and a branched alkylene group.
- the cyclic aliphatic hydrocarbon group may have a "substituent" as the above-mentioned divalent linking group.
- divalent hydrocarbon group the same group as the cyclic aliphatic hydrocarbon group mentioned as “aliphatic hydrocarbon group containing a ring in the structure" can be mentioned.
- cyclic aliphatic hydrocarbon group a group in which two or more hydrogen atoms are removed from cyclopentane, cyclohexane, norbornane, isobornane, adamantane, tricyclodecane, or tetracyclododecane is particularly preferable.
- the divalent linking group in R 12b is a divalent linking group containing a hetero atom
- the hydrogen atom in -NH- may be substituted with a substituent such as an alkyl group or an acyl group.
- the number of carbon atoms of the substituent is preferably 1 or more and 10 or less, more preferably 1 or more and 8 or less, and particularly preferably 1 or more and 5 or less.
- Y 1 and Y 2 are divalent hydrocarbon groups that may independently have substituents.
- Examples of the divalent hydrocarbon group include the same as the “divalent hydrocarbon group which may have a substituent” mentioned in the explanation as the divalent linking group.
- a linear aliphatic hydrocarbon group is preferable, a linear alkylene group is more preferable, a linear alkylene group having 1 or more and 5 or less carbon atoms is more preferable, and a methylene group and ethylene are preferable. Groups are particularly preferred.
- a linear or branched aliphatic hydrocarbon group is preferable, and a methylene group, an ethylene group, and an alkyl methylene group are more preferable.
- the alkyl group in the alkylmethylene group is preferably a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, more preferably a linear alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and particularly preferably a methyl group.
- Formula - [Y 1 -C ( O ) -O] m '-Y 2 -
- m' is an integer of 0 to 3, preferably 0 to 2 integer 0 or 1 is more preferable, and 1 is particularly preferable.
- a' is an integer of 1 or more and 10 or less, preferably an integer of 1 or more and 8 or less, more preferably an integer of 1 or more and 5 or less, still more preferably 1 or 2, and most preferably 1.
- b' is an integer of 1 or more and 10 or less, preferably an integer of 1 or more and 8 or less, more preferably an integer of 1 or more and 5 or less, still more preferably 1 or 2, and most preferably 1.
- the divalent linking group containing a hetero atom an organic group consisting of a combination of at least one non-hydrocarbon group and a divalent hydrocarbon group is preferable.
- the alkylene group is preferably a linear or branched alkylene group.
- the linear aliphatic hydrocarbon group include methylene group [-CH 2- ], ethylene group [-(CH 2 ) 2- ], trimethylene group [-(CH 2 ) 3- ], a tetramethylene group [- (CH 2) 4 - ], and a pentamethylene group [- (CH 2) 5 - ] , and the like.
- Preferable examples of the branched alkylene group are -CH (CH 3 )-, -CH (CH 2 CH 3 )-, -C (CH 3 ) 2- , -C (CH 3 ) (CH 2).
- Alkylene methylene groups such as CH 3 )-, -C (CH 3 ) (CH 2 CH 2 CH 3 )-, -C (CH 2 CH 3 ) 2- ; -CH (CH 3 ) CH 2- , -CH ( CH 3) CH (CH 3) -, - C (CH 3) 2 CH 2 -, - CH (CH 2 CH 3) CH 2 -, - C (CH 2 CH 3) 2 -CH 2 - alkyl ethylene such as Group; -CH (CH 3 ) CH 2 CH 2- , -CH 2 CH (CH 3 ) CH 2-, etc. Alkylethylene group; -CH (CH 3 ) CH 2 CH 2- , -CH 2 CH Examples thereof include alkylalkylene groups such as alkyltetramethylene groups such as (CH 3 ) CH 2 CH 2- and the like.
- the structural unit (b-3-S) is preferably a structural unit represented by the following formula (b-S1-1).
- R and R 11b are the same as described above, and R 13b is a divalent linking group.
- the R 13b is not particularly limited, and examples thereof include the same as the divalent linking group in R 12b described above.
- the divalent linking group of R 13b a linear or branched alkylene group, an aliphatic hydrocarbon group containing a ring in the structure, or a divalent linking group containing a hetero atom is preferable, and the divalent linking group is linear.
- a branched alkylene group or a divalent linking group containing an oxygen atom as a hetero atom is preferable.
- linear alkylene group a methylene group or an ethylene group is preferable, and a methylene group is particularly preferable.
- branched alkylene group an alkylmethylene group or an alkylethylene group is preferable, and -CH (CH 3 )-, -C (CH 3 ) 2- , or -C (CH 3 ) 2 CH 2- is particularly preferable. preferable.
- Y 1 and Y 2 are divalent hydrocarbon groups that may independently have substituents, and m'is an integer of 0 or more and 3 or less.
- c is an integer of 1 or more and 5 or less, preferably 1 or 2.
- d is an integer of 1 or more and 5 or less, preferably 1 or 2.
- a structural unit represented by the following formula (b-S1-11) or (b-S1-12) is particularly preferable, and the structural unit (b-S1-12) is used.
- the structural unit represented is more preferable.
- A' preferably is a methylene group, an oxygen atom (-O-), or a sulfur atom (-S-).
- a linear or branched alkylene group or a divalent linking group containing an oxygen atom is preferable.
- the linear or branched alkylene group and the divalent linking group containing an oxygen atom in R 13b include the above-mentioned linear or branched alkylene group and a divalent linking group containing an oxygen atom, respectively. The same can be mentioned.
- the structural unit represented by the formula (b-S1-12) As the structural unit represented by the formula (b-S1-12), the structural unit represented by the following formula (b-S1-12a) or (b-S1-12b) is particularly preferable.
- Constuent unit (b-3-L) examples include, for example, those in which R 11b in the above formula (b-S1) is replaced with a lactone-containing cyclic group, and more specifically, the following formula (b-S1) is used. Examples thereof include structural units represented by b-L1) to (b-L5).
- R is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or an alkyl halide group having 1 to 5 carbon atoms; R'is an independent hydrogen atom, an alkyl group, and an alkoxy group, respectively.
- R is a hydrogen atom or alkyl group
- R 12b is a single bond or It is a divalent linking group, where s "is an integer of 0 or more and 2 or less
- A is an alkylene group, oxygen atom, or sulfur having 1 or more and 5 or less carbon atoms which may contain an oxygen atom or a sulfur atom. It is an atom; r is 0 or 1.
- R in the formulas (b-L1) to (b-L5) is the same as described above.
- the alkyl group in R ', alkoxy group, halogenated alkyl group, -COOR ", - OC ( O) R"
- the hydroxyalkyl group, respectively, -SO 2 - may have the containing cyclic group
- R' is preferably a hydrogen atom in consideration of industrial availability and the like.
- the alkyl group in “R” may be linear, branched or cyclic.
- R "is a linear or branched alkyl group the number of carbon atoms is preferably 1 or more and 10 or less, and more preferably 1 or more and 5 or less.
- R "is a cyclic alkyl group the number of carbon atoms is preferably 3 or more and 15 or less, more preferably 4 or more and 12 or less, and most preferably 5 or more and 10 or less.
- one or more polycycloalkanes such as monocycloalkane, bicycloalkane, tricycloalkane, tetracycloalkane, which may or may not be substituted with a fluorine atom or an alkyl fluorinated group.
- examples thereof include groups excluding hydrogen atoms.
- one or more monocycloalkanes such as cyclopentane and cyclohexane, and polycycloalkanes such as adamantan, norbornan, isobornane, tricyclodecane, and tetracyclododecane.
- Examples include groups excluding hydrogen atoms.
- a ′′ include those similar to A ′ in the above formula (3-1).
- a ′′ is an alkylene group having 1 or more carbon atoms and 5 or less carbon atoms, an oxygen atom (—O—), or a sulfur atom. It is preferably (—S—), more preferably an alkylene group having 1 or more and 5 or less carbon atoms, or —O—.
- a methylene group or a dimethylmethylene group is more preferable, and a methylene group is most preferable.
- R 12b is the same as R 12b in the above-mentioned formula (b-S1).
- s is preferably 1 or 2.
- R ⁇ represents a hydrogen atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group.
- the structural unit (b-3-L) at least one selected from the group consisting of the structural units represented by the above-mentioned formulas (b-L1) to (b-L5) is preferable, and the structural unit (b-3-L) is preferably the formula (b-L1).
- the structural unit (b-L3) at least one selected from the group consisting of the structural units represented by the above formulas (b-L1) or (b-L3) is more preferable. At least one selected from the group is particularly preferred.
- At least one selected from the group consisting of the structural units represented by -14), (b-L3-1), and (b-L3-5) is preferable.
- the structural unit (b-3-L) the structural unit represented by the following formulas (b-L6) to (b-L7) is also preferable.
- R and R 12b are the same as described above.
- the acrylic resin (B3) is a structural unit represented by the following formulas (b5) to (b7) having an acid dissociative group as a structural unit that enhances the solubility of the acrylic resin (B3) in alkali by the action of an acid. including.
- R 14b and R 18b to R 23b are independently hydrogen atoms, linear or branched alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms, fluorine atoms, or fluorine atoms, respectively.
- R 15b to R 17b are independently linear or branched alkyl groups having 1 or more and 6 or less carbon atoms.
- linear or branched alkyl group examples include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, an isopentyl group, a neopentyl group and the like.
- the fluorinated alkyl group is one in which a part or all of the hydrogen atom of the alkyl group is replaced by a fluorine atom.
- aliphatic cyclic group examples include groups obtained by removing one or more hydrogen atoms from polycycloalkanes such as monocycloalkanes, bicycloalkanes, tricycloalkanes, and tetracycloalkanes.
- a group obtained by removing one hydrogen atom from monocycloalkanes such as cyclopentane, cyclohexane, cycloheptane, and cyclooctane
- polycycloalkanes such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, and tetracyclododecane.
- a group obtained by removing one hydrogen atom from cyclohexane or adamantane (which may further have a substituent) is preferable.
- the carbon atoms of the R 15b , R 16b , and R 17b are high in contrast and have good resolution, depth of focus, and the like. It is preferably a linear or branched alkyl group having a number of 1 or more and 4 or less, and more preferably a linear or branched alkyl group having 2 or more and 4 or less carbon atoms.
- the R 19b , R 20b , R 22b , and R 23b are preferably hydrogen atoms or methyl groups.
- the R 16b and R 17b may form an aliphatic cyclic group having 5 or more and 20 or less carbon atoms together with the carbon atom to which both are bonded.
- Specific examples of such an aliphatic cyclic group include groups obtained by removing one or more hydrogen atoms from polycycloalkanes such as monocycloalkanes, bicycloalkanes, tricycloalkanes, and tetracycloalkanes.
- one or more hydrogen atoms were removed from monocycloalkanes such as cyclopentane, cyclohexane, cycloheptane, and cyclooctane, and polycycloalkanes such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, and tetracyclododecane.
- monocycloalkanes such as cyclopentane, cyclohexane, cycloheptane, and cyclooctane
- polycycloalkanes such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, and tetracyclododecane.
- the group is mentioned.
- a group obtained by removing one or more hydrogen atoms from cyclohexane or adamantane (which may further have a substituent) is preferable.
- the Y b is an aliphatic cyclic group or an alkyl group, and examples thereof include groups obtained by removing one or more hydrogen atoms from polycycloalkanes such as monocycloalkanes, bicycloalkanes, tricycloalkanes, and tetracycloalkanes. .. Specifically, one or more hydrogen atoms were removed from monocycloalkanes such as cyclopentane, cyclohexane, cycloheptane, and cyclooctane, and polycycloalkanes such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, and tetracyclododecane. The basis etc. can be mentioned. In particular, a group obtained by removing one or more hydrogen atoms from adamantane (which may further have a substituent) is preferable.
- Y b is an alkyl group
- it is preferably a linear or branched alkyl group having 1 or more and 20 or less carbon atoms, preferably 6 or more and 15 or less.
- Such an alkyl group is particularly preferably an alkoxyalkyl group, and examples of such an alkoxyalkyl group include a 1-methoxyethyl group, a 1-ethoxyethyl group, a 1-n-propoxyethyl group, and a 1-isopropoxy.
- Ethyl group 1-n-butoxyethyl group, 1-isobutoxyethyl group, 1-tert-butoxyethyl group, 1-methoxypropyl group, 1-ethoxypropyl group, 1-methoxy-1-methyl-ethyl group, 1 -Ethoxy-1-methylethyl group and the like can be mentioned.
- R 24b represents a hydrogen atom or a methyl group.
- R 24b represents a hydrogen atom or a methyl group.
- R 24b represents a hydrogen atom or a methyl group.
- the structural unit represented by the formula (b6) is preferable from the viewpoint of easy synthesis and relatively high sensitivity. Further, among the structural units represented by the formula (b6), a structural unit in which Y b is an alkyl group is preferable, and a structural unit in which one or both of R 19b and R 20b is an alkyl group is preferable.
- the acrylic resin (B3) is a resin composed of a copolymer containing the structural units represented by the above formulas (b5) to (b7) and the structural units derived from the polymerizable compound having an ether bond. Is preferable.
- Examples of the polymerizable compound having an ether bond include a radically polymerizable compound such as a (meth) acrylic acid derivative having an ether bond and an ester bond, and specific examples thereof include 2-methoxyethyl (meth) acrylate.
- 2-ethoxyethyl (meth) acrylate methoxytriethylene glycol (meth) acrylate, 3-methoxybutyl (meth) acrylate, ethylcarbitol (meth) acrylate, phenoxypolyethylene glycol (meth) acrylate, methoxypolyethylene glycol (meth) Examples thereof include acrylate, methoxypolypropylene glycol (meth) acrylate, and tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate.
- the polymerizable compound having an ether bond is preferably 2-methoxyethyl (meth) acrylate, 2-ethoxyethyl (meth) acrylate, or methoxytriethylene glycol (meth) acrylate. These polymerizable compounds may be used alone or in combination of two or more.
- the acrylic resin (B3) can contain other polymerizable compounds as a constituent unit for the purpose of appropriately controlling the physical and chemical properties.
- examples of such a polymerizable compound include known radical polymerizable compounds and anionic polymerizable compounds.
- polymerizable compounds examples include monocarboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid and crotonic acid; dicarboxylic acids such as maleic acid, fumaric acid and itaconic acid; 2-methacryloyloxyethyl succinic acid and 2-methacryloyloxy.
- Methacrylic acid derivatives having carboxy groups and ester bonds such as ethyl maleic acid, 2-methacryloyloxyethyl phthalic acid, 2-methacryloyloxyethyl hexahydrophthalic acid; methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) ) (Meta) acrylic acid alkyl esters such as acrylate and cyclohexyl (meth) acrylate; (meth) acrylic acid hydroxyalkyl esters such as 2-hydroxyethyl (meth) acrylate and 2-hydroxypropyl (meth) acrylate; phenyl ( (Meta) acrylic acid aryl esters such as meta) acrylates and benzyl (meth) acrylates; dicarboxylic acid diesters such as diethyl maleate and dibutyl fumarate; styrene, ⁇ -methylstyrene, chlorostyren
- the acrylic resin (B3) may contain a structural unit derived from a polymerizable compound having a carboxy group, such as the above-mentioned monocarboxylic acids and dicarboxylic acids.
- the acrylic resin (B3) does not substantially contain a structural unit derived from a polymerizable compound having a carboxy group because it is easy to form a resist pattern including a rectangular non-resist portion having a better cross-sectional shape. Is preferable.
- the ratio of the structural units derived from the polymerizable compound having a carboxy group in the acrylic resin (B3) is preferably 20% by mass or less, more preferably 15% by mass or less, and particularly preferably 10% by mass or less. preferable.
- the acrylic resin containing a relatively large amount of the structural unit derived from the polymerizable compound having a carboxy group contains or does not contain a small amount of the structural unit derived from the polymerizable compound having a carboxy group. It is preferably used in combination with an acrylic resin.
- Examples of the polymerizable compound include (meth) acrylic acid esters having an acid-non-dissociable aliphatic polycyclic group, vinyl group-containing aromatic compounds, and the like.
- an acid non-dissociable aliphatic polycyclic group a tricyclodecanyl group, an adamantyl group, a tetracyclododecanyl group, an isobornyl group, a norbornyl group and the like are particularly preferable in terms of being easily available industrially.
- These aliphatic polycyclic groups may have a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms as a substituent.
- (meth) acrylic acid esters having an acid-non-dissociative aliphatic polycyclic group include those having the structures of the following formulas (b8-1) to (b8-5). it can.
- R 25b represents a hydrogen atom or a methyl group.
- Acrylic resin (B3) is, -SO 2 - containing cyclic group, or containing a structural unit containing a lactone-containing cyclic group (b-3), the structural units in the acrylic resin (B3) (b-3)
- the content is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, particularly preferably 10% by mass or more and 50% by mass or less, and most preferably 10% by mass or more and 30% by mass or less.
- the positive photosensitive composition contains a structural unit (b-3) in an amount within the above range, it is easy to achieve both good developability and good pattern shape.
- the acrylic resin (B3) preferably contains 5% by mass or more of the structural units represented by the above formulas (b5) to (b7), more preferably 10% by mass or more, and 10% by mass or more. It is particularly preferable to contain 50% by mass or less.
- the acrylic resin (B3) preferably contains a structural unit derived from the above-mentioned polymerizable compound having an ether bond.
- the content of the structural unit derived from the polymerizable compound having an ether bond in the acrylic resin (B3) is preferably 0% by mass or more and 50% by mass or less, more preferably 5% by mass or more and 40% by mass or less, and 5% by mass. % Or more and 30% by mass or less are more preferable.
- the acrylic resin (B3) preferably contains a structural unit derived from the (meth) acrylic acid esters having the above-mentioned acid non-dissociative aliphatic polycyclic group.
- the content of the structural unit derived from the (meth) acrylic acid ester having an acid non-dissociable aliphatic polycyclic group in the acrylic resin (B3) is preferably 0% by mass or more and 60% by mass or less, 5 It is more preferably 5% by mass or more and 50% by mass or less, and further preferably 5% by mass or more and 30% by mass or less.
- the positive photosensitive composition contains a predetermined amount of acrylic resin (B3)
- acrylic resins other than the acrylic resin (B3) described above can also be used as the resin (B).
- the acrylic resin other than the acrylic resin (B3) is not particularly limited as long as it is a resin containing the structural units represented by the above formulas (b5) to (b7).
- the polystyrene-equivalent mass average molecular weight of the resin (B) described above is preferably 10,000 or more and 600,000 or less, more preferably 20,000 or more and 400,000 or less, and further preferably 30,000 or more and 300,000 or less.
- the dispersity of the resin (B) is preferably 1.05 or more.
- the degree of dispersion is a value obtained by dividing the mass average molecular weight by the number average molecular weight.
- the content of the resin (B) is preferably 5% by mass or more and 60% by mass or less with respect to the total mass of the positive photosensitive composition.
- the content of the resin (B) is preferably 5% by mass or more and 98% by mass or less, and 10% by mass or more and 95% by mass or less, based on the total solid content mass of the positive photosensitive composition. Is more preferable.
- the sulfur-containing compound (C) contained in the positive photosensitive composition is solid at room temperature (25 ° C.).
- the sulfur-containing compound (C) is, for example, a compound containing a sulfur atom that can coordinate with a metal.
- a resist pattern used as a plating mold is formed on a surface made of a metal such as Cu
- defects in cross-sectional shape such as footing are likely to occur.
- the positive photosensitive composition contains the sulfur-containing compound (C)
- “footing” is a phenomenon in which the width of the bottom is narrower than the width of the top in the non-resist portion because the resist portion projects toward the non-resist portion near the contact surface between the substrate surface and the resist pattern. Is.
- the sulfur-containing compound (C) is previously dissolved in a specific solvent (S1) to prepare a sulfur-containing compound (C) solution, and the sulfur-containing compound (C) solution is used. Since it is mixed with the acid generator (A) and the solvent (S2), foreign substances derived from the sulfur-containing compound (C) are reduced even though the sulfur-containing compound (C) which is solid at room temperature is contained.
- the photosensitive composition can be produced.
- Examples of the sulfur-containing compound (C) include compounds represented by the following formulas (c1-1) or (c1-2) and tautomers thereof.
- Ring A is a monocycle having a ring-constituting atom number of 4 or more and 8 or less, or a polycyclic ring having a ring-constituting atom number of 5 or more and 20 or less.
- the tautomer of the compound represented by the above formula (c1-1) is, for example, a compound represented by the following formula (c1-1').
- the tautomer of the compound represented by the above formula (c1-2) is, for example, a compound represented by the following formula (c1-2').
- rings A, X 1c , R 11c , R 12c , R 13c , and R 14c are the formulas (c1-1) and (c1-2), respectively.
- X 3c H is -CR 11c H- or -NH-.
- Ring A may be an aromatic heterocycle or an aliphatic heterocycle.
- the number of ring-constituting atoms is preferably 5 or more and 7 or less, and more preferably 5 or 6.
- Specific examples of the monocyclic ring A include a pyrrole ring, an imidazoline ring, an imidazole ring, a triazole ring, a pyridine ring, a pyrimidine ring, a pyridazine ring, a pyrazine ring, a triazine ring, and a thiadiazole ring.
- the number of monocycles constituting the polycycle is preferably 1 or more and 3 or less, and more preferably 1 or 2.
- Specific examples of the polycyclic ring A include an indole ring, a benzimidazole ring, a purine ring, a quinoline ring, an isoquinoline ring, a quinazoline ring, a naphthylidine ring, a pteridine ring, and the like. Ring A may have a substituent.
- the substituents that the ring A may have include a hydroxy group, an amino group, an amide group, an imide group, a carboxy group, an alkoxy group, a carboxylic acid ester group, a halogen atom, a saturated or unsaturated hydrocarbon group, and a hydroxy group.
- substituents that the ring A include aromatic groups which may have a substituent such as a group.
- alkyl groups having 1 or more and 8 or less carbon atoms which may have a substituent as R 11c , R 12c , R 13c , and R 14c, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, etc.
- substituents include an n-butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group, an n-pentyl group, an isopentyl group and a neopentyl group.
- Examples of the alkenyl group having 1 to 8 carbon atoms which may have a substituent as R 11c, R 12c , R 13c , and R 14c include 3-butenyl group, pentenyl group, hexenyl group, and heptenyl group. Examples include an octenyl group. Examples of the alkynyl group having 1 to 8 carbon atoms which may have a substituent as R 11c , R 12c , R 13c , and R 14c include a pentynyl group, a hexynyl group, a heptynyl group, and an octynyl group. Be done.
- Aryl groups such as phenyl group and naphthyl group, and frill group as aromatic groups having 4 to 20 carbon atoms which may have a substituent as R 11c , R 12c , R 13c , and R 14c.
- Heteroaryl groups such as thienyl group can be mentioned.
- R 11c , R 12c , R 13c , and R 14c an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkynyl group having 1 to 8 carbon atoms, and carbon.
- the aromatic group having 4 or more and 20 or less atoms may have, it was substituted with a halogen atom, a cyano group, an oxoalkoxy group, a hydroxy group, an amino group, a nitro group, an aryl group and a halogen atom.
- Alkyl groups can be mentioned.
- the compounds represented by the formula (c1-1) or (c1-2) may be substituted, respectively, mercaptopyridine, mercaptopyrimidine, mercaptopyridazine, mercaptopyrazine, mercaptotriazine, mercaptoimidazole, mercaptoindazole, mercapto.
- Examples thereof include triazole, mercaptothiaziazole, mercaptobenzimidazole and the like.
- Specific examples of the compound represented by the formula (c1-1) or (c1-2) include 2-mercaptopyridine, 2-mercaptonicotinic acid, 2-mercaptopyrimidine, 4-mercaptopyrimidine, 3-mercaptopyridazine, 2 -Mercaptopyrazine, 2-mercapto-1,3,5-triazine, 3-mercapto-1,2,4-triazine, 2-mercaptoimidazole, 2-mercapto-1,3,4-thiadiazol, 2-mercaptobenzimidazole Etc., and compounds represented by the following formulas can be mentioned.
- Examples of the compound represented by the formula (c1-1') or (c1-2') include 2-thiouracil, 5-methyl-2-thiouracil, 5,6-dimethyl-2-thiouracil, 6-ethyl-5-.
- Examples of the sulfur-containing compound (C) include a compound represented by the following formula (c2).
- Y 1c and Y 2c are independently nitrogen atoms or carbon atoms, respectively.
- R 21c and R 22c are independently hydrogen atoms, aliphatic hydrocarbon groups having 1 to 10 carbon atoms, aromatic hydrocarbon groups having 6 to 14 carbon atoms, and 3 to 18 carbon atoms. It is an alicyclic hydrocarbon group and R 23c is a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, an aromatic hydrocarbon group having 6 to 14 carbon atoms, and an alicyclic hydrocarbon group having 3 to 18 carbon atoms.
- -SR 24c or -NR 25c R 26c , R 24c , R 25c and R 26c are independently hydrogen atoms, aliphatic hydrocarbon groups having 1 to 10 carbon atoms, alicyclic hydrocarbon groups having 3 to 10 carbon atoms, and 6 carbon atoms.
- the hydrogen atom of the group may be replaced with a hydroxy group
- n and m are independently 0 or 1, respectively, where n is 0 when Y 1c is a nitrogen atom, n is 1 when Y 1c is a carbon atom, and Y 2c is a nitrogen atom. If, m is 0, and if Y 2c is a carbon atom, m is 1.
- Examples of the aliphatic hydrocarbon group having 1 or more and 10 or less carbon atoms as R 21c and R 22c include alkyl such as methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group and octyl group. The group is mentioned.
- Examples of the aromatic hydrocarbon group having 6 to 14 carbon atoms as R 21c and R 22c include a phenyl group, a naphthyl group, an anthryl group, a p-methylphenyl group, a p-tert-butylphenyl group and a p-adamantyl.
- Examples thereof include aryl groups such as phenyl group, trill group, xsilyl group, cumenyl group, mesityl group, biphenyl group, phenanthryl group, 2,6-diethylphenyl group and 2-methyl-6-ethylphenyl.
- Examples of the alicyclic hydrocarbon group having 3 or more carbon atoms and 18 or less carbon atoms as R 21c and R 22c are monocyclic hydrocarbon groups such as cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group and cyclooctyl group.
- An alicyclic hydrocarbon group; and a polycyclic alicyclic hydrocarbon group such as a decahydronaphthyl group, an adamantyl group and a norbornyl group can be mentioned.
- R 23c examples include an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, an aromatic hydrocarbon group having 6 to 14 carbon atoms, and an alicyclic hydrocarbon group having 3 to 18 carbon atoms. Aliphatic hydrocarbon groups having 1 to 10 carbon atoms, aromatic hydrocarbon groups having 6 to 14 carbon atoms, and alicyclic hydrocarbons having 3 to 18 carbon atoms as the above-mentioned R 21c and R 22c. The same as the hydrogen group can be mentioned.
- Aliphatic hydrocarbon groups having 1 to 10 carbon atoms and aromatic hydrocarbon groups having 6 to 14 carbon atoms as R 24c , R 25c and R 26c include the above-mentioned R 21c and R 22c . Examples thereof include aliphatic hydrocarbon groups having 1 to 10 carbon atoms and aromatic hydrocarbon groups having 6 to 14 carbon atoms.
- the alicyclic hydrocarbon group having 3 or more and 10 or less carbon atoms as R 24c , R 25c and R 26c is a simple cycloalkyl group such as a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group and a cyclooctyl group.
- Examples thereof include a ring-type alicyclic hydrocarbon group; and a polycyclic alicyclic hydrocarbon group such as a decahydronaphthyl group, an adamantyl group, and a norbornyl group.
- Acyl groups having 1 or more and 12 or less carbon atoms as R 24c , R 25c and R 26c include acetyl group, propionyl group, butyryl group, barrail group, hexylcarbonyl group, heptylcarbonyl group, octylcarbonyl group and decylcarbonyl. Examples include a group, a dodecylcarbonyl group, and a benzoyl group.
- Y 1c and Y 2c are preferably nitrogen atoms.
- the sulfur-containing compound (C) is preferably used in a range of 0.01 parts by mass or more and 5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the total mass of the resin (B) and the alkali-soluble resin (D) described later. It is preferably used in the range of 0.01 parts by mass or more and 3 parts by mass or less, and more preferably 0.03 parts by mass or more and 2 parts by mass or less.
- the content of the sulfur-containing compound (C) that is solid at room temperature is the sulfur-containing compound (C) that is solid at room temperature and the liquid at room temperature. It is preferably 50% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, and further preferably 100% by mass, based on the total amount of a certain sulfur-containing compound.
- the positive photosensitive composition preferably further contains an alkali-soluble resin (D) in order to improve crack resistance.
- the alkali-soluble resin is a resin solution having a resin concentration of 20% by mass (solvent: propylene glycol monomethyl ether acetate) to form a resin film having a thickness of 1 ⁇ m on a substrate to form a 2.38% by mass TMAH aqueous solution.
- solvent propylene glycol monomethyl ether acetate
- the alkali-soluble resin (D) is preferably at least one resin selected from the group consisting of novolak resin (D1), polyhydroxystyrene resin (D2), and acrylic resin (D3).
- Novolak resin (D1) The novolak resin is obtained, for example, by adding and condensing an aromatic compound having a phenolic hydroxyl group (hereinafter, simply referred to as "phenols”) and aldehydes under an acid catalyst.
- phenols an aromatic compound having a phenolic hydroxyl group
- aldehydes aldehydes
- phenols examples include phenol, o-cresol, m-cresol, p-cresol, o-ethylphenol, m-ethylphenol, p-ethylphenol, o-butylphenol, m-butylphenol, p-butylphenol, 2 , 3-Xylenol, 2,4-Xylenol, 2,5-Xylenol, 2,6-Xylenol, 3,4-Xylenol, 3,5-Xylenol, 2,3,5-trimethylphenol, 3,4,5- Examples thereof include trimethylphenol, p-phenylphenol, resorcinol, hydroquinone, hydroquinone monomethyl ether, pyrogallol, fluoroxylenol, hydroxydiphenyl, bisphenol A, gallic acid, gallic acid ester, ⁇ -naphthol, ⁇ -naphthol and the like.
- aldehydes examples include formaldehyde, furfural, benzaldehyde, nitrobenzaldehyde, acetaldehyde and the like.
- the catalyst for the addition condensation reaction is not particularly limited, but for example, hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, formic acid, oxalic acid, acetic acid and the like are used as the acid catalyst.
- the flexibility of the novolak resin can be further improved by using o-cresol, substituting the hydrogen atom of the hydroxyl group in the resin with another substituent, or using bulky aldehydes. Is.
- the mass average molecular weight of the novolak resin (D1) is not particularly limited as long as it does not impair the object of the present invention, but is preferably 1000 or more and 50,000 or less.
- Polyhydroxystyrene resin (D2) examples of the hydroxystyrene compound constituting the polyhydroxystyrene resin (D2) include p-hydroxystyrene, ⁇ -methylhydroxystyrene, ⁇ -ethylhydroxystyrene and the like. Further, the polyhydroxystyrene resin (D2) is preferably a copolymer with the styrene resin. Examples of the styrene-based compound constituting such a styrene resin include styrene, chlorostyrene, chloromethylstyrene, vinyltoluene, ⁇ -methylstyrene and the like.
- the mass average molecular weight of the polyhydroxystyrene resin (D2) is not particularly limited as long as it does not impair the object of the present invention, but is preferably 1000 or more and 50,000 or less.
- the acrylic resin (D3) preferably contains a structural unit derived from a polymerizable compound having an ether bond and a structural unit derived from a polymerizable compound having a carboxy group.
- Examples of the polymerizable compound having an ether bond include 2-methoxyethyl (meth) acrylate, methoxytriethylene glycol (meth) acrylate, 3-methoxybutyl (meth) acrylate, ethylcarbitol (meth) acrylate, and phenoxypolyethylene glycol ( Examples thereof include (meth) acrylic acid derivatives having ether bonds and ester bonds such as meta) acrylates, methoxypolypropylene glycol (meth) acrylates, and tetrahydrofurfuryl (meth) acrylates.
- the polymerizable compound having an ether bond is preferably 2-methoxyethyl acrylate or methoxytriethylene glycol acrylate. These polymerizable compounds may be used alone or in combination of two or more.
- Examples of the polymerizable compound having a carboxy group include monocarboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid and crotonic acid; dicarboxylic acids such as maleic acid, fumaric acid and itaconic acid; 2-methacryloyloxyethyl succinic acid and 2-methacryloyloxy.
- Examples of compounds having a carboxy group and an ester bond such as ethylmaleic acid, 2-methacryloyloxyethyl phthalic acid, 2-methacryloyloxyethyl hexahydrophthalic acid; and the like can be exemplified.
- the polymerizable compound having a carboxy group is preferably acrylic acid or methacrylic acid. These polymerizable compounds may be used alone or in combination of two or more.
- the mass average molecular weight of the acrylic resin (D3) is not particularly limited as long as it does not impair the object of the present invention, but is preferably 50,000 or more and 800,000 or less.
- the content of the alkali-soluble resin (D) is preferably 0 parts by mass or more and 80 parts by mass or less, preferably 0 parts by mass or more and 60 parts by mass when the total of the resin (B) and the alkali-soluble resin (D) is 100 parts by mass. More preferably, it is by mass or less.
- the positive photosensitive composition preferably further contains an acid diffusion inhibitor (F) in order to improve the shape of the resist pattern, the retention stability of the photosensitive resin film, and the like.
- an acid diffusion inhibitor (F) a nitrogen-containing compound (F1) is preferable, and if necessary, an organic carboxylic acid, or an oxo acid of phosphorus or a derivative thereof (F2) can be contained.
- nitrogen-containing compound (F1) examples include trimethylamine, diethylamine, triethylamine, di-n-propylamine, tri-n-propylamine, tri-n-pentylamine, tribenzylamine, diethanolamine, triethanolamine and n-hexylamine.
- hindered amine compounds such as -87 (all manufactured by ADEKA) and 4-hydroxy-1,2,2,6,6-pentamethylpiperidine derivatives, 2,6-diphenylpyridine, and 2,6- Pyridine in which the 2,6-position of di-tert-butylpyridine or the like is substituted with a substituent such as a hydrocarbon group can also be used as the nitrogen-containing compound (F1).
- the nitrogen-containing compound (F1) is usually used in a range of 0 parts by mass or more and 5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the total mass of the resin (B) and the alkali-soluble resin (D), and is 0 parts by mass or more. It is particularly preferable to use it in the range of 3 parts by mass or less.
- Organic carboxylic acid, or phosphorus oxo acid or derivative thereof (F2)
- the organic carboxylic acid is specifically malonic acid, citric acid, malic acid, succinic acid, benzoic acid, salicylic acid and the like. , Particularly salicylic acid is preferred.
- Phosphonic oxo acids or derivatives thereof include phosphoric acids such as phosphoric acid, di-n-butyl ester of phosphoric acid, diphenyl ester of phosphoric acid and derivatives such as their esters; phosphonic acid, dimethyl phosphonic acid ester, phosphonic acid- Phosphonates such as di-n-butyl ester, phenylphosphonic acid, phosphonic acid diphenyl ester, phosphonic acid dibenzyl ester and derivatives such as their esters; such as phosphinic acid such as phosphinic acid, phenylphosphinic acid and their esters. Derivatives; etc. Of these, phosphonic acid is particularly preferable. These may be used alone or in combination of two or more.
- the organic carboxylic acid, or the oxo acid of phosphorus or a derivative thereof (F2) is usually 0 parts by mass or more and 5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the total mass of the resin (B) and the alkali-soluble resin (D). It is used in a range, and it is particularly preferable to use it in a range of 0 parts by mass or more and 3 parts by mass or less.
- the organic carboxylic acid or the oxo acid of phosphorus or its derivative (F2) as that of the nitrogen-containing compound (F1).
- the photosensitive composition contains an organic solvent (S).
- the photosensitive composition is a solvent (S1) in which the polar term ⁇ p of the Hansen solubility parameter is 10 (MPa 0.5) or more as the organic solvent (S), and the solvent (S1). Contains a different solvent (S2).
- the sulfur-containing compound (C) is a solution in which the sulfur-containing compound (C) is previously dissolved in the solvent (S1) having the polar term ⁇ p of the Hansen solubility parameter of 10 (MPa 0.5) or more.
- the polarity term (term of energy due to dipole interaction) ⁇ p of the Hansen solubility parameter can be obtained by the software (software name: Hansen Solubility Parameter in Practice (HSPiP)) developed by Charles Hansen et al.
- the polarity term ⁇ p of the Hansen solubility parameter is preferably 12 (MPa 0.5 ) or more, more preferably 16 or more (MPa 0.5 ).
- the boiling point of the solvent (S1) is preferably 180 ° C. or higher, more preferably 200 ° C. or higher.
- the boiling point is the boiling point under atmospheric pressure.
- the type of solvent (S2) is not particularly limited as long as it does not impair the object of the present invention, and can be appropriately selected from the organic solvents conventionally used in positive photosensitive compositions.
- a desired photosensitive composition can be obtained by using an organic solvent conventionally used for a positive photosensitive composition.
- organic solvent (S2) examples include ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl isoamyl ketone, and 2-heptanone; ethylene glycol monoacetate, diethylene glycol, diethylene glycol monoacetate, propylene glycol, propylene glycol monoacetate, and dipropylene.
- Polyhydric alcohols such as glycol, dipropylene glycol monoacetate monomethyl ether, monoethyl ether, monopropyl ether, monobutyl ether, monophenyl ether and derivatives thereof; cyclic ethers such as dioxane; ethyl acetate, methyl lactate, lactic acid Ethyl, methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl pyruvate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, ethyl pyruvate, ethyl ethoxyacetate, methyl methoxypropionate, ethyl ethoxypropionate, methyl 2-hydroxypropionate, 2- Ethers such as ethyl hydroxypropionate, ethyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, methyl 2-hydroxy-3-methylbutanoate, 3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-me
- organic solvent (S2) examples include N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N-methylformamide, N-methylacetamide, benzyl ethyl ether, dihexyl ether, acetonylacetone, isophorone, and capron.
- Acids, caprylic acid, 1-octanol, 1-nonanol, benzyl alcohol, benzyl acetate, ethyl benzoate, diethyl oxalate, diethyl ethylene carbonate maleate, propylene carbonate, phenylcellosolve acetate and the like can also be mentioned.
- the content of the solvent (S1) is preferably more than 0% by mass and less than 20% by mass with respect to the total of the mass of the solvent (S1) and the mass of the solvent (S2). It is more preferably more than mass% and less than 10% by mass, and further preferably more than 0% by mass and less than 5% by mass.
- the photosensitive composition in which the content of the solvent (S1) is more than 0% by mass and less than 5% by mass with respect to the total of the mass of the solvent (S1) and the mass of the solvent (S2) is the present invention. It is a chemically amplified photosensitive composition and is a novel photosensitive composition.
- the content of the organic solvent (S), that is, the total of the mass of the solvent (S1) and the mass of the solvent (S2) is not particularly limited as long as the object of the present invention is not impaired.
- the organic solvent (S) has a solid content concentration of the photosensitive composition. It is preferably used in the range of 30% by mass or more, more preferably 30% by mass or more and 55% by mass or less.
- the photosensitive composition may further contain a polyvinyl resin in order to improve the plasticity.
- a polyvinyl resin include polyvinyl chloride, polystyrene, polyhydroxystyrene, polyvinyl acetate, polyvinylbenzoic acid, polyvinylmethyl ether, polyvinyl ethyl ether, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, polyvinylphenol, and copolymers thereof.
- the polyvinyl resin is preferably polyvinyl methyl ether because of its low glass transition point.
- the photosensitive composition may contain a Lewis acidic compound. Since the photosensitive composition contains a Lewis acidic compound, it is easy to obtain a highly sensitive photosensitive composition, and it is easier to form a resist pattern having a rectangular cross-sectional shape by using a positive photosensitive composition. Further, when a pattern is formed using a photosensitive composition, it may be difficult to form a pattern having a desired shape or size when the time required for each step at the time of pattern formation or the time required between each step is long. There may be an adverse effect such as deterioration of developability. However, by blending the Lewis acidic compound with the photosensitive composition, such an adverse effect on the pattern shape and developability can be alleviated, and the process margin can be widened.
- the Lewis acidic compound means "a compound acting as an electron pair acceptor having an empty orbital capable of receiving at least one electron pair".
- the Lewis acidic compound is not particularly limited as long as it falls under the above definition and is recognized as a Lewis acidic compound by those skilled in the art.
- a compound that does not correspond to Bronsted acid (protonic acid) is preferably used.
- Specific examples of the Lewis acidic compound include boron trifluoride and an ether complex of boron trifluoride (for example, BF 3 ⁇ Et 2 O, BF 3 ⁇ Me 2 O, BF 3 ⁇ THF, etc. Et is an ethyl group and Me.
- THF is tetrahydrofuran
- organic boron compounds eg, tri-n-octyl borate, tri-n-butyl borate, triphenyl borate, and boron triphenylide
- titanium chloride boron trifluoride, etc.
- Zinc acid manganese chloride, manganese bromide, nickel chloride, nickel bromide, nickel cyanide, nickel acetylacetonate, cadmium chloride, cadmium bromide, stannous chloride, stannous bromide, stannous sulfate, and Examples include boron tartrate.
- Lewis acidic compounds include rare earth metal elements such as chloride, bromide, sulfate, nitrate, carboxylate, or trifluoromethanesulfonate, cobalt chloride, ferrous chloride, and yttrium chloride. Be done.
- rare earth metal element include lanthanum, cerium, placeodimium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, and lutetium.
- the Lewis acidic compound contains a Lewis acidic compound containing a Group 13 element of the periodic table because it is easily available and the effect of its addition is good.
- the Group 13 element of the periodic table include boron, aluminum, gallium, indium, and thallium.
- boron is preferable because the Lewis acidic compound is easily available and the addition effect is particularly excellent. That is, it is preferable that the Lewis acidic compound contains a Lewis acidic compound containing boron.
- Examples of the Lewis acidic compound containing boron include boron fluoride, an ether complex of boron fluoride, boron chloride, boron halides such as boron bromide, and various organoboron compounds.
- an organic boron compound is preferable because the content ratio of halogen atoms in the Lewis acidic compound is small and the photosensitive composition can be easily applied to applications requiring a low halogen content.
- a preferable example of the organoboron compound is the following formula (f1): B (R f1 ) t1 (OR f2 ) (3-t1) ... (f1)
- R f1 and R f2 are each independently a hydrocarbon group having 1 or more carbon atoms and 20 or less carbon atoms, and the hydrocarbon group may have 1 or more substituents, t1. Is an integer of 0 or more and 3 or less, and when a plurality of R f1s are present, two of the plurality of R f1s may be combined with each other to form a ring, and when a plurality of OR f2s are present, a plurality of ORs are present. Two of f2 may be combined with each other to form a ring.
- Examples of the boron compound are represented by.
- the photosensitive composition preferably contains one or more boron compounds represented by the above formula (f1) as Lewis acidic compounds.
- R f1 and R f2 are hydrocarbon groups in the formula (f1)
- the number of carbon atoms of the hydrocarbon group is 1 or more and 20 or less.
- the hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, whether it is an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group, is a hydrocarbon group composed of a combination of an aliphatic group and an aromatic group. There may be.
- As the hydrocarbon group having 1 or more and 20 or less carbon atoms a saturated aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group is preferable.
- the number of carbon atoms of the hydrocarbon group as R f1 and R f2 is preferably 1 or more and 10 or less.
- the hydrocarbon group is an aliphatic hydrocarbon group
- the number of carbon atoms thereof is more preferably 1 or more and 6 or less, and particularly preferably 1 or more and 4 or less.
- the hydrocarbon groups as R f1 and R f2 may be saturated hydrocarbon groups or unsaturated hydrocarbon groups, and are preferably saturated hydrocarbon groups.
- the hydrocarbon groups as R f1 and R f2 are aliphatic hydrocarbon groups
- the aliphatic hydrocarbon groups may be linear, branched, or cyclic. It may be a combination of these structures.
- aromatic hydrocarbon group examples include a phenyl group, a naphthalene-1-yl group, a naphthalene-2-yl group, a 4-phenylphenyl group, a 3-phenylphenyl group, and a 2-phenylphenyl group. Be done. Of these, a phenyl group is preferred.
- Alkyl groups are preferable as saturated aliphatic hydrocarbon groups. Suitable specific examples of the alkyl group include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group and n-hexyl. Examples include a group, an n-heptyl group, an n-octyl group, a 2-ethylhexyl group, an n-nonyl group, and an n-decyl group.
- the hydrocarbon groups as R f1 and R f2 may have one or more substituents.
- substituents are halogen atom, hydroxyl group, alkyl group, aralkyl group, alkoxy group, cycloalkyloxy group, aryloxy group, aralkyloxy group, alkylthio group, cycloalkylthio group, arylthio group, aralkylthio group, acyl group.
- the number of carbon atoms of the substituent is not particularly limited as long as it does not impair the object of the present invention, but is preferably 1 or more and 10 or less, and more preferably 1 or more and 6 or less.
- organoboron compound represented by the above formula (f1) include the following compounds.
- Pen indicates a pentyl group
- Hex indicates a hexyl group
- Hep indicates a heptyl group
- Oct indicates an octyl group
- Non indicates a nonyl group
- Dec indicates a decyl group.
- the Lewis acidic compound is preferably used in the range of 0.01 part by mass or more and 5 parts by mass or less with respect to the total mass of 100 parts by mass of the resin (B) and the alkali-soluble resin (D), and more preferably 0. It is used in the range of 0.01 part by mass or more and 3 parts by mass or less, and more preferably 0.05 parts by mass or more and 2 parts by mass or less.
- the photosensitive composition when used for forming a pattern serving as a mold for forming a plated model, the photosensitive composition is formed in order to improve the adhesiveness between the mold formed by using the photosensitive composition and the metal substrate. May further contain an adhesion aid.
- the photosensitive composition may further contain a surfactant in order to improve coatability, defoaming property, leveling property and the like.
- a surfactant for example, a fluorine-based surfactant or a silicone-based surfactant is preferably used.
- fluorine-based surfactants include BM-1000 and BM-1100 (all manufactured by BM Chemie), Megafuck F142D, Megafuck F172, Megafuck F173, and Megafuck F183 (all manufactured by Dainippon Ink and Chemicals).
- Florard FC-135, Florard FC-170C, Florard FC-430, Florard FC-431 all manufactured by Sumitomo 3M Ltd.
- Surfron S-112, Surfron S-113, Surfron S-131, Surfron S- Commercially available fluorine-based surfactants such as 141, Surflon S-145 (all manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), SH-28PA, SH-190, SH-193, SZ-6032, SF-8428 (all manufactured by Toray Silicone Co., Ltd.)
- the present invention is not limited to these.
- silicone-based surfactants examples include unmodified silicone-based surfactants, polyether-modified silicone-based surfactants, polyester-modified silicone-based surfactants, alkyl-modified silicone-based surfactants, aralkyl-modified silicone-based surfactants, and aralkyl-based silicone-based surfactants.
- a reactive silicone-based surfactant or the like can be preferably used.
- the silicone-based surfactant a commercially available silicone-based surfactant can be used.
- silicone-based surfactants include Painted M (manufactured by Toray Dow Corning), Topica K1000, Topica K2000, Topica K5000 (all manufactured by Takachiho Sangyo Co., Ltd.), XL-121 (polyester-modified silicone-based).
- the photosensitive composition may further contain an acid or an acid anhydride in order to finely adjust the solubility in the developing solution.
- acids and acid anhydrides include monocarboxylic acids such as acetic acid, propionic acid, n-butyric acid, isobutyric acid, n-valeric acid, isovaleric acid, benzoic acid and cinnamic acid; lactic acid, 2-hydroxybutyric acid, Hydroxymonocarboxylics such as 3-hydroxybutyric acid, salicylic acid, m-hydroxybenzoic acid, p-hydroxybenzoic acid, 2-hydroxysuccinic acid, 3-hydroxysuccinic acid, 4-hydroxysuccinic acid, 5-hydroxyisophthalic acid, silingic acid, etc.
- monocarboxylic acids such as acetic acid, propionic acid, n-butyric acid, isobutyric acid, n-valeric acid, isovaleric acid, benzoic acid and cinnamic acid
- lactic acid, 2-hydroxybutyric acid Hydroxymonocarboxylics such as 3-hydroxybutyric acid, salicylic acid,
- Acids oxalic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, maleic acid, itaconic acid, hexahydrophthalic acid, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, 1,2-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,2,4-cyclohexanetricarboxylic acid.
- Polyvalent carboxylic acids such as acids, butanetetracarboxylic acid, trimellitic acid, pyromellitic acid, cyclopentanetetracarboxylic acid, butanetetracarboxylic acid, 1,2,5,8-naphthalenetetracarboxylic acid; itaconic anhydride, anhydrous Succinic acid, citraconic anhydride, dodecenyl succinic anhydride, tricarbanyl anhydride, maleic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride, hymic anhydride, 1,2,3,4-butanetetracarboxylic anhydride, Cyclopentanetetracarboxylic dianhydride, phthalic anhydride, pyromellitic anhydride, trimellitic anhydride, benzophenonetetracarboxylic anhydride, ethylene glycol bis anhydride trimeritate, glycerintris
- the photosensitive composition may further contain a well-known sensitizer in order to improve the sensitivity.
- the method for producing the photosensitive composition includes a step of dissolving the sulfur-containing compound (C) in a solvent (S1) to prepare a sulfur-containing compound (C) solution, a sulfur-containing compound (C) solution, and an acid. It is characterized by having a step of mixing the generator (A) and the solvent (S2).
- the sulfur-containing compound (C) in the solvent (S1) to prepare the sulfur-containing compound (C) solution it is sufficient that the sulfur-containing compound (C) can be dissolved.
- the solvent for dissolving the sulfur-containing compound (C) only the solvent (S1) may be used, or the solvent (S2) may be used together with the solvent (S1).
- the content of the solvent (S1) in the solvent that dissolves the sulfur-containing compound (C), that is, the solvent contained in the sulfur-containing compound (C) solution is based on the total of the solvent (S1) and the solvent (S2). It is preferably 50% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, further preferably 85% by mass or more, and particularly preferably 100% by mass.
- the sulfur-containing compound (C) solution obtained in this step is the premixed liquid for preparing the chemically amplified photosensitive composition of the present invention.
- the obtained sulfur-containing compound (C) solution (premixed liquid for preparing a chemically amplified photosensitive composition), the acid generator (A), and the solvent (S2) are mixed.
- components to be contained such as resin (B) and alkali-soluble resin (D) are also mixed as needed.
- the order in which these are mixed is not particularly limited, and for example, the sulfur-containing compound (C) solution, the acid generator (A), and the solvent (S2) may be mixed at the same time, or the sulfur-containing compound (C) solution may be mixed. And the solvent (S2) may be mixed, and then the acid generator (A) may be mixed.
- the sulfur-containing compound (C) is previously dissolved in a specific solvent (S1) to obtain a sulfur-containing compound (C) solution, and the sulfur-containing compound (C) solution is used as an acid generator (A). ) And the solvent (S2), the resulting photosensitive composition does not leave undissolved residue of the sulfur-containing compound (C). Further, since the sulfur-containing compound (C) is dissolved in a specific solvent (S1), the sulfur-containing compound (C) is unlikely to precipitate even if it is subsequently mixed with other components. Therefore, although the sulfur-containing compound (C) which is solid at room temperature is contained, the photosensitive composition has a reduced amount of foreign substances derived from the sulfur-containing compound.
- a resist pattern in which foreign substances are reduced By using a photosensitive composition in which foreign substances are reduced, a resist pattern in which foreign substances are reduced can be formed. Then, when the resist pattern in which foreign substances are reduced is used as a mold or an etching mask for forming a plating model, a plating model or an etching product having a desired shape can be formed. Further, even if the photosensitive composition is filtered, the sulfur-containing compound (C) is dissolved and is not removed by filtration, and there is a concern that the content of the sulfur-containing compound (C) in the photosensitive composition may be reduced. Absent.
- the sulfur-containing compound (C) can be dissolved in a short time, and the production time can be shortened.
- Patent Documents 3 to 5 when the sulfur-containing compound is mixed as a powder without being made into a solution in advance, the sulfur-containing compound remains undissolved. Therefore, a large amount of foreign matter derived from the sulfur-containing compound is generated in the obtained photosensitive composition, and a large amount of foreign matter is generated in the resist pattern formed by using the photosensitive composition.
- the method of mixing each component is not particularly limited, and may be mixed, stirred or the like by a usual method.
- Examples of the device that can be used when mixing and stirring each of the above components include a dissolver, a homogenizer, and a three-roll mill. After uniformly mixing each of the above components, the obtained mixture may be further filtered using a mesh, a membrane filter or the like.
- the foreign substance derived from the sulfur-containing compound (C) is removed by filtration, and the sulfur-containing compound (C) in the photosensitive composition is removed.
- the sulfur-containing compound (C) is dissolved in the specific solvent (S1), the sulfur-containing compound (C) is difficult to remove by filtration. Therefore, even when the photosensitive composition is filtered, the content of the sulfur-containing compound (C) is difficult to reduce, and the desired effect of the sulfur-containing compound (C) can be obtained.
- the photosensitive dry film has a base film and a photosensitive layer formed on the surface of the base film, and the photosensitive layer is made of the above-mentioned photosensitive composition.
- the base film preferably has light transmission.
- Specific examples thereof include polyethylene terephthalate (PET) film, polypropylene (PP) film, polyethylene (PE) film, etc., and polyethylene terephthalate (PET) film is preferable because it has an excellent balance between light transmission and breaking strength.
- a photosensitive dry film is produced by applying the above-mentioned photosensitive composition on a base film to form a photosensitive layer.
- an applicator, a bar coater, a wire bar coater, a roll coater, a curtain flow coater, or the like is used, and the film thickness after drying on the base film is preferably 0.5 ⁇ m.
- the photosensitive composition is applied and dried so as to be 300 ⁇ m or less, more preferably 1 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less, and particularly preferably 3 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
- the photosensitive dry film may further have a protective film on the photosensitive layer.
- this protective film include polyethylene terephthalate (PET) film, polypropylene (PP) film, polyethylene (PE) film and the like.
- the method for forming a patterned resist film on the substrate using the photosensitive composition described above is not particularly limited.
- a patterned resist film is suitably used as an insulating film, an etching mask, a mold for forming a plated model, and the like.
- the preferred method is A laminating process of laminating a photosensitive layer made of a photosensitive composition on a substrate, An exposure process in which the photosensitive layer is exposed by regioselectively irradiating active light rays or radiation, A developing process that develops the photosensitive layer after exposure, Examples thereof include a method for producing a patterned resist film including.
- the method for manufacturing a substrate with a mold provided with a mold for forming a plated object includes a step of laminating a photosensitive layer on the metal surface of the substrate having a metal surface, and in the developing process, the plated object is developed by development. It is the same as the method for producing a patterned resist film, except that a template for forming the above is prepared.
- the substrate on which the photosensitive layer is laminated is not particularly limited, and conventionally known substrates can be used.
- a substrate for electronic components, a substrate on which a predetermined wiring pattern is formed, and the like can be exemplified. Can be done.
- a silicon substrate, a glass substrate, or the like can also be used.
- a substrate with a mold provided with a mold for forming a plated object is manufactured, a substrate having a metal surface is used as the substrate.
- the metal species constituting the metal surface copper, gold, and aluminum are preferable, and copper is more preferable.
- a resist pattern is formed on a substrate having a metal surface, defects in the cross-sectional shape such as footing are likely to occur.
- the photosensitive composition contains the sulfur-containing compound (C)
- the cross-sectional shape such as footing is likely to occur. It is possible to form a resist pattern having a desired cross-sectional shape by suppressing the occurrence of the above-mentioned defects. Further, since the amount of foreign matter derived from the sulfur-containing compound (C) is reduced in the photosensitive composition, a resist pattern having a desired shape can be formed. Further, in the above-mentioned photosensitive composition, the sulfur-containing compound (C) is difficult to be removed by filtration, so that the desired effect of the sulfur-containing compound (C) can be obtained.
- the photosensitive layer is laminated on the substrate as follows, for example. That is, a liquid photosensitive composition is applied onto the substrate, and the solvent is removed by heating to form a photosensitive layer having a desired film thickness.
- the thickness of the photosensitive layer is not particularly limited as long as the resist pattern can be formed with a desired film thickness.
- the film thickness of the photosensitive layer is not particularly limited, but is preferably 0.5 ⁇ m or more, more preferably 0.5 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less, further preferably 0.5 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less, and particularly preferably 0.5 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less.
- the upper limit of the film thickness may be, for example, 100 ⁇ m or less.
- the lower limit of the film thickness may be, for example, 1 ⁇ m or more, or 3 ⁇ m or more.
- a spin coating method, a slit coating method, a roll coating method, a screen printing method, an applicator method, or the like can be adopted. It is preferable to prebake the photosensitive layer.
- the pre-baking conditions vary depending on the type, blending ratio, coating film thickness, etc. of each component in the photosensitive composition, but are usually 70 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, preferably 80 ° C. or higher and 150 ° C. or lower, for 2 minutes or longer and 120. It is less than a minute.
- the photosensitive layer formed as described above is selectively irradiated (exposed) with active light rays or radiation, for example, ultraviolet rays having a wavelength of 300 nm or more and 500 nm or less or visible light rays through a mask having a predetermined pattern.
- active light rays or radiation for example, ultraviolet rays having a wavelength of 300 nm or more and 500 nm or less or visible light rays through a mask having a predetermined pattern.
- the radiation source a low-pressure mercury lamp, a high-pressure mercury lamp, an ultra-high-pressure mercury lamp, a metal halide lamp, an argon gas laser, or the like can be used.
- the radiation includes microwaves, infrared rays, visible rays, ultraviolet rays, X-rays, ⁇ -rays, electron beams, proton rays, neutron rays, ion rays and the like. Dose of radiation varies depending on the film thickness of the composition or a photosensitive layer of a photosensitive composition such as, for example, in the case of ultra-high pressure mercury lamp used is 100 mJ / cm 2 or more 10000 mJ / cm 2 or less.
- the radiation includes a light beam that activates the acid generator (A) in order to generate an acid.
- the photosensitive layer is heated by a known method to promote the diffusion of the acid, and the exposed portion of the photosensitive resin film is exposed to a developing solution such as an alkaline developer of the photosensitive layer. Change solubility.
- the exposed photosensitive layer is developed according to a conventionally known method, and unnecessary portions are dissolved and removed to form a predetermined resist pattern or a mold for forming a plated model.
- an alkaline aqueous solution is used as the developing solution.
- Examples of the developing solution include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, aqueous ammonia, ethylamine, n-propylamine, diethylamine, di-n-propylamine, triethylamine, methyldiethylamine, and the like.
- An aqueous solution of an alkali such as -5-nonane can be used.
- an aqueous solution obtained by adding an appropriate amount of a water-soluble organic solvent such as methanol or ethanol or a surfactant to the above-mentioned aqueous solution of alkalis can also be used as a developing solution.
- a water-soluble organic solvent such as methanol or ethanol or a surfactant
- the development time varies depending on the composition of the photosensitive composition, the film thickness of the photosensitive layer, etc., but is usually between 1 minute and 30 minutes or less.
- the developing method may be any of a liquid filling method, a dipping method, a paddle method, a spray developing method and the like.
- a resist pattern patterned in a desired shape is formed on the metal surface of the substrate having the metal surface. Further, in this way, a substrate having a resist pattern can be manufactured on the metal surface of the substrate.
- ⁇ Manufacturing method of plated objects By embedding a conductor such as metal by plating in the non-resist portion (the portion removed by the developer) in the mold of the substrate with a mold formed by the above method, for example, connection terminals such as bumps and metal posts can be formed. , Cu rewiring can be formed.
- the plating treatment method is not particularly limited, and various conventionally known methods can be adopted.
- As the plating solution solder plating, copper plating, gold plating, and nickel plating solution are particularly preferably used.
- the remaining mold is removed using a stripping solution or the like according to a conventional method.
- Examples 1 to 29 and Comparative Examples 1 to 29 the following Resin-B1 (polyhydroxystyrene resin) and Resin-C (novolak resin (m-cresol single condensate)) were used as the alkali-soluble resin (D).
- the number in the lower right of the parentheses in each structural unit in the following structural formula represents the content (mass%) of the structural unit in each resin.
- the mass average molecular weight (Mw) of the resin Resin-B1 is 2500, and the dispersibility (Mw / Mn) is 2.4.
- the mass average molecular weight (Mw) of Resin-C is 8000.
- Amine-1 to Amine-3 were used as the acid diffusion inhibitor (F).
- Amine-1 ADEKA STAB LA-63P (manufactured by ADEKA)
- Amine-2 Diphenylpyridine
- Amine-3 Triphenylpyridine
- Examples 1 to 27 A ⁇ -butyrolactone (GBL) solution (premix solution) in which the sulfur-containing compound (C) shown in Tables 1 and 2 was dissolved so as to be 1% by mass was obtained. It was visually confirmed that the sulfur-containing compound (C) was completely dissolved.
- the acid generator (A), the resin (B), the alkali-soluble resin (D), the acid diffusion inhibitor (F), and the surfactant (BYK310, respectively) of the types and amounts shown in Tables 1 and 2, respectively.
- Example 28 The same procedure as in Example 1 was carried out except that dimethyl sulfoxide (DMSO) was used instead of ⁇ -butyrolactone to obtain a positive chemically amplified photosensitive composition of Example 28.
- DMSO dimethyl sulfoxide
- Example 29 The same procedure as in Example 1 was carried out except that N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) was used instead of ⁇ -butyrolactone to obtain a positive chemically amplified photosensitive composition of Example 29. ..
- NMP N-methyl-2-pyrrolidone
- Comparative Example 28 The same procedure as in Example 1 was carried out except that methyl ethyl ketone (MEK, ⁇ p: 9.0 MPa 0.5 , boiling point: 80 ° C.) was used instead of ⁇ -butyrolactone, and the positive chemical amplification of Comparative Example 28 was carried out.
- a mold photosensitive composition was obtained.
- the methyl ethyl ketone solution (premix solution) in which the sulfur-containing compound (C) is dissolved so as to be 1% by mass is a suspension in which the sulfur-containing compound (C) is not dissolved, and the obtained positive chemistry
- the amplified photosensitive composition was also a suspension.
- Example 29 The same procedure as in Example 1 was carried out except that 3-methoxybutyl acetate (MA) was used instead of ⁇ -butyrolactone to obtain a positive chemically amplified photosensitive composition of Comparative Example 29.
- the 3-methoxybutyl acetic acid solution (premix solution) in which the sulfur-containing compound (C) was dissolved so as to be 1% by mass was a suspension in which the sulfur-containing compound (C) was not dissolved, and was obtained.
- the positive chemically amplified photosensitive composition was also a suspension.
- a substrate provided with a copper layer by sputtering on the surface of a silicon substrate having a diameter of 8 inches was prepared, and the positive chemically amplified photosensitive compositions of Examples and Comparative Examples were applied onto the copper layer of this substrate.
- a photosensitive layer (coating film of a chemically amplified photosensitive composition) having a thickness of 55 ⁇ m was formed.
- the photosensitive layer was then prebaked at 130 ° C. for 5 minutes.
- Pattern exposure was performed with ultraviolet rays having a wavelength of 365 nm at twice the exposure amount.
- the substrate was then placed on a hot plate and heated at 90 ° C. for 1.5 minutes after exposure (PEB). Then, a 2.38 wt% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) (developing solution, NMD-3, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was added dropwise to the exposed photosensitive layer, and then allowed to stand at 23 ° C. for 30 seconds. The operation was repeated three times in total. Then, after washing (rinsing) the surface of the resist pattern with running water, nitrogen blow was performed to obtain a resist pattern.
- TMAH tetramethylammonium hydroxide
- the sulfur-containing compound (C) which is solid at room temperature, is previously dissolved in a solvent (S1) having a polarity term ⁇ p of 10 (MPa 0.5) or more in the Hansen solubility parameter, and then the sulfur-containing compound (C) is dissolved in the solvent (S1). It can be seen that the chemically amplified photosensitive composition mixed with other components contains less foreign matter in the formed resist pattern. Further, since the resist pattern formed has a small amount of foreign matter, it can be seen that the chemically amplified photosensitive compositions of Examples 1 to 29 have a small amount of foreign matter.
- Comparative Examples 1 to 29 the chemically amplified photosensitive composition of Comparative Examples 1 to 27 in which the sulfur-containing compound (C) which is solid at room temperature was added as a powder (solid), and the Hansen solubility.
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Abstract
含硫黄化合物に由来する異物を低減することができる化学増幅型感光性組成物の製造方法を提供すること。 活性光線又は放射線の照射により酸を発生する酸発生剤(A)と、室温で固体である含硫黄化合物(C)と、ハンセン溶解度パラメータの極性項δpが10(MPa0.5)以上である溶剤(S1)と、溶剤(S1)とは異なる溶剤(S2)とを含有する化学増幅型感光性組成物の製造方法であって、含硫黄化合物(C)を溶剤(S1)に溶解して含硫黄化合物(C)溶液を調製する工程、及び、含硫黄化合物(C)溶液と、酸発生剤(A)と、溶剤(S2)とを混合する工程を有する。
Description
本発明は、化学増幅型感光性組成物の製造方法と、当該化学増幅型感光性組成物の製造方法に用いることができる化学増幅型感光性組成物調製用プレミックス液と、前述の化学増幅型感光性組成物の製造方法で製造され得る化学増幅型感光性組成物と、前述の化学増幅型感光性組成物からなる感光性層を備える感光性ドライフィルムの製造方法と、前述の化学増幅型感光性組成物を用いるパターン化されたレジスト膜の製造方法に関する。
現在、ホトファブリケーションが精密微細加工技術の主流となっている。ホトファブリケーションとは、ホトレジスト組成物を被加工物表面に塗布してホトレジスト層を形成し、ホトリソグラフィー技術によってホトレジスト層をパターニングし、パターニングされたホトレジスト層(ホトレジストパターン)をマスクとして化学エッチング、電解エッチング、又は電気めっきを主体とするエレクトロフォーミング等を行って、半導体パッケージ等の各種精密部品を製造する技術の総称である。
また、近年、電子機器のダウンサイジングに伴い、半導体パッケージの高密度実装技術が進み、パッケージの多ピン薄膜実装化、パッケージサイズの小型化、フリップチップ方式による2次元実装技術、3次元実装技術に基づいた実装密度の向上が図られている。このような高密度実装技術においては、接続端子として、例えば、パッケージ上に突出したバンプ等の突起電極(実装端子)や、ウェーハ上のペリフェラル端子から延びる再配線と実装端子とを接続するメタルポスト等が基板上に高精度に配置される。
上記のようなホトファブリケーションにはホトレジスト組成物が使用されるが、そのようなホトレジスト組成物としては、酸発生剤を含む化学増幅型感光性組成物が知られている(特許文献1、2等を参照)。化学増幅型感光性組成物は、放射線照射(露光)により酸発生剤から酸が発生し、加熱処理により酸の拡散が促進されて、組成物中のベース樹脂等に対し酸触媒反応を起こし、そのアルカリ溶解性が変化するというものである。
このような化学増幅型感光性組成物は、パターン化された絶縁膜や、エッチング用マスクの形成の他、例えばめっき工程によるバンプ、メタルポスト、及びCu再配線のようなめっき造形物の形成等に用いられている。具体的には、化学増幅型感光性組成物を用いて、金属基板のような支持体上に所望の膜厚のホトレジスト層を形成し、所定のマスクパターンを介して露光し、現像して、めっき造形物を形成する部分が選択的に除去(剥離)された鋳型として使用されるホトレジストパターンを形成する。そして、この除去された部分(非レジスト部)に銅等の導体をめっきによって埋め込んだ後、その周囲のホトレジストパターンを除去することにより、バンプ、メタルポスト、及びCu再配線を形成することができる。
一般的に、レジストパターンを形成する場合には、その断面形状が矩形であることが望まれることが多い。特に、上記のめっき工程によるバンプやメタルポスト等の接続端子の形成や、Cu再配線の形成においては、鋳型となるレジストパターンの非レジスト部について、その断面形状が矩形であることが強く望まれる。
めっき造形物の形成プロセスにおいては、鋳型となるレジストパターンの非レジスト部の断面形状が矩形であることにより、バンプ及びメタルポスト等の接続端子や、Cu再配線の底面と、支持体との接触面積を十分に確保できる。そうすると、支持体との密着性が良好である接続端子やCu再配線を形成しやすい。
めっき造形物の形成プロセスにおいては、鋳型となるレジストパターンの非レジスト部の断面形状が矩形であることにより、バンプ及びメタルポスト等の接続端子や、Cu再配線の底面と、支持体との接触面積を十分に確保できる。そうすると、支持体との密着性が良好である接続端子やCu再配線を形成しやすい。
レジストパターンの形状を良好にするために、含硫黄化合物を配合する技術が開示されている(特許文献3~5)。
しかし、特許文献3~5等に開示されるような、含硫黄化合物を含む化学増幅型レジスト組成物を用いてレジストパターンを形成する場合、化学増幅型レジスト組成物に異物が含まれたり、得られるレジストパターンに異物が生じたりすることがしばしばある。この異物は、化学増幅型レジスト組成物中に含まれる、含硫黄化合物に由来する異物である。
レジストパターンに異物が存在すると、このレジストパターンを、めっき造形物を形成するための鋳型やエッチングマスクとして用いた場合、所望する形状の、めっき造形物やエッチング形成物を形成し難くなる。
また、化学増幅型レジスト組成物は濾過して使用されることも多く、この濾過により含硫黄化合物に由来する異物が除去された場合、化学増幅型レジスト組成物中の含硫黄化合物の含有量の低減に起因して、レジストパターンの形状改善について所望する効果が損なわれる懸念がある。
このため、含硫黄化合物に由来する異物の量を低減できる化学増幅型レジスト組成物の製造方法や、当該方法により製造される化学増幅型レジスト組成物等が望まれる。
しかし、特許文献3~5等に開示されるような、含硫黄化合物を含む化学増幅型レジスト組成物を用いてレジストパターンを形成する場合、化学増幅型レジスト組成物に異物が含まれたり、得られるレジストパターンに異物が生じたりすることがしばしばある。この異物は、化学増幅型レジスト組成物中に含まれる、含硫黄化合物に由来する異物である。
レジストパターンに異物が存在すると、このレジストパターンを、めっき造形物を形成するための鋳型やエッチングマスクとして用いた場合、所望する形状の、めっき造形物やエッチング形成物を形成し難くなる。
また、化学増幅型レジスト組成物は濾過して使用されることも多く、この濾過により含硫黄化合物に由来する異物が除去された場合、化学増幅型レジスト組成物中の含硫黄化合物の含有量の低減に起因して、レジストパターンの形状改善について所望する効果が損なわれる懸念がある。
このため、含硫黄化合物に由来する異物の量を低減できる化学増幅型レジスト組成物の製造方法や、当該方法により製造される化学増幅型レジスト組成物等が望まれる。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、含硫黄化合物に由来する異物の量を低減できる化学増幅型感光性組成物の製造方法と、当該化学増幅型感光性組成物の製造方法に用いることができる化学増幅型感光性組成物調製用プレミックス液と、前述の化学増幅型感光性組成物の製造方法で製造され得る化学増幅型感光性組成物と、前述の化学増幅型感光性組成物からなる感光性層を備える感光性ドライフィルムの製造方法と、前述の化学増幅型感光性組成物を用いるパターン化されたレジスト膜の製造方法とを提供することを目的とする。
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意研究を重ねた結果、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する酸発生剤(A)と室温で固体である含硫黄化合物(C)とを含む化学増幅型感光性組成物を製造するにあたり、含硫黄化合物(C)を予めハンセン溶解度パラメータの極性項δpが10(MPa0.5)以上である溶剤(S1)に溶解して含硫黄化合物(C)溶液を調製した後、この含硫黄化合物(C)溶液と、酸発生剤(A)と、溶剤(S1)とは異なる溶剤(S2)とを混合することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。
本発明の第1の態様は、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する酸発生剤(A)と、室温で固体である含硫黄化合物(C)と、ハンセン溶解度パラメータの極性項δpが10(MPa0.5)以上である溶剤(S1)と、溶剤(S1)とは異なる溶剤(S2)とを含有する化学増幅型感光性組成物の製造方法であって、
含硫黄化合物(C)を溶剤(S1)に溶解して含硫黄化合物(C)溶液を調製する工程、及び、
含硫黄化合物(C)溶液と、酸発生剤(A)と、溶剤(S2)とを混合する工程を有する、化学増幅型感光性組成物の製造方法である。
含硫黄化合物(C)を溶剤(S1)に溶解して含硫黄化合物(C)溶液を調製する工程、及び、
含硫黄化合物(C)溶液と、酸発生剤(A)と、溶剤(S2)とを混合する工程を有する、化学増幅型感光性組成物の製造方法である。
本発明の第2の態様は、室温で固体である含硫黄化合物(C)と、ハンセン溶解度パラメータの極性項δpが10(MPa0.5)以上である溶剤(S1)とを含有し、含硫黄化合物(C)が溶剤(S1)に溶解している、化学増幅型感光性組成物調製用プレミックス液である。
本発明の第3の態様は、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する酸発生剤(A)と、室温で固体である含硫黄化合物(C)と、ハンセン溶解度パラメータの極性項δpが10(MPa0.5)以上である溶剤(S1)と、溶剤(S1)とは異なる溶剤(S2)とを含有し、
溶剤(S1)の含有量が、溶剤(S1)の質量と溶剤(S2)の質量との合計に対して0質量%超5質量%未満である、化学増幅型感光性組成物である。
溶剤(S1)の含有量が、溶剤(S1)の質量と溶剤(S2)の質量との合計に対して0質量%超5質量%未満である、化学増幅型感光性組成物である。
本発明の第4の態様は、基材フィルム上に、第3の態様にかかる化学増幅型感光性組成物を塗布して感光性層を形成することを含む、感光性ドライフィルムの製造方法である。
本発明の第5の態様は、
基板上に、第3の態様にかかる化学増幅型感光性組成物からなる感光性層を積層する積層工程と、
感光性層に、位置選択的に活性光線又は放射線を照射して露光する露光工程と、
露光後の感光性層を現像する現像工程と、を含む、パターン化されたレジスト膜の製造方法である。
基板上に、第3の態様にかかる化学増幅型感光性組成物からなる感光性層を積層する積層工程と、
感光性層に、位置選択的に活性光線又は放射線を照射して露光する露光工程と、
露光後の感光性層を現像する現像工程と、を含む、パターン化されたレジスト膜の製造方法である。
本発明によれば、含硫黄化合物に由来する異物の量を低減できる化学増幅型感光性組成物の製造方法と、当該化学増幅型感光性組成物の製造方法に用いることができる化学増幅型感光性組成物調製用プレミックス液と、当該化学増幅型感光性組成物の製造方法で製造され得る化学増幅型感光性組成物と、当該化学増幅型感光性組成物からなる感光性層を備える感光性ドライフィルムの製造方法と、前述の化学増幅型感光性組成物を用いるパターン化されたレジスト膜の製造方法とを提供することができる。
≪化学増幅型感光性組成物の製造方法、化学増幅型感光性組成物及び化学増幅型感光性組成物調製用プレミックス液≫
後述する化学増幅型感光性組成物の製造方法により、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する酸発生剤(A)(以下酸発生剤(A)とも記す。)と、室温で固体である含硫黄化合物(C)と、ハンセン溶解度パラメータの極性項δpが10(MPa0.5)以上である溶剤(S1)と、溶剤(S1)とは異なる溶剤(S2)とを含有する化学増幅型感光性組成物が製造される。後述する感光性組成物の製造方法は、含硫黄化合物(C)を溶剤(S1)に溶解して含硫黄化合物(C)溶液を調製する工程、及び、含硫黄化合物(C)溶液と、酸発生剤(A)と、溶剤(S2)とを混合する工程を有する。
まず、化学増幅型感光性組成物の製造方法により製造される化学増幅型感光性組成物について説明する。
後述する化学増幅型感光性組成物の製造方法により、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する酸発生剤(A)(以下酸発生剤(A)とも記す。)と、室温で固体である含硫黄化合物(C)と、ハンセン溶解度パラメータの極性項δpが10(MPa0.5)以上である溶剤(S1)と、溶剤(S1)とは異なる溶剤(S2)とを含有する化学増幅型感光性組成物が製造される。後述する感光性組成物の製造方法は、含硫黄化合物(C)を溶剤(S1)に溶解して含硫黄化合物(C)溶液を調製する工程、及び、含硫黄化合物(C)溶液と、酸発生剤(A)と、溶剤(S2)とを混合する工程を有する。
まず、化学増幅型感光性組成物の製造方法により製造される化学増幅型感光性組成物について説明する。
化学増幅型感光性組成物としては、酸発生剤(A)と、室温で固体である含硫黄化合物(C)と、ハンセン溶解度パラメータの極性項δpが10(MPa0.5)以上である溶剤(S1)と、溶剤(S1)とは異なる溶剤(S2)とを含有することを除いて、酸発生剤(A)を含む従来知られる化学増幅型感光性組成物と同様である。
化学増幅型感光性組成物としては、露光により発生する酸の作用により、現像液に対する溶解性が増大するポジ型の感光性組成物であってもよく、露光により発生する酸の作用により、現像液に対する溶解性が減少するネガ型の感光性組成物であってもよい。
化学増幅型感光性組成物としては、露光により発生する酸の作用により、現像液に対する溶解性が増大するポジ型の感光性組成物であってもよく、露光により発生する酸の作用により、現像液に対する溶解性が減少するネガ型の感光性組成物であってもよい。
ポジ型の化学増幅型感光性組成物としては、酸発生剤(A)、含硫黄化合物(C)、溶剤(S1)及び溶剤(S2)とともに、tert-ブチル基、tert-ブトキシカルボニル基、テトラヒドロピラニル基、アセタール基、及びトリメチルシリル基等に代表される酸の作用により脱保護される基で保護されたアルカリ可溶性基を有する、酸の作用によりアルカリに対する溶解性が増大する樹脂(B)を含有する感光性組成物が挙げられる。
ネガ型の化学増幅型感光性組成物としては、酸発生剤(A)、含硫黄化合物(C)、溶剤(S1)及び溶剤(S2)とともに、メチロールメラミン等の縮合剤と、ノボラック樹脂等の縮合剤により架橋され得る樹脂とを含む感光性組成物が挙げられる。かかる感光性組成物が露光されると、露光により発生する酸による架橋反応によって感光性組成物が硬化する。
また、ネガ型の化学増幅型感光性組成物としては、酸発生剤(A)、含硫黄化合物(C)、溶剤(S1)及び溶剤(S2)とともに、エポキシ化合物を含む感光性組成物も好ましい。かかる感光性組成物が露光されると、露光により発生する酸によるエポキシ化合物のカチオン重合が進行し、その結果、感光性組成物が硬化する。
ネガ型の化学増幅型感光性組成物としては、酸発生剤(A)、含硫黄化合物(C)、溶剤(S1)及び溶剤(S2)とともに、メチロールメラミン等の縮合剤と、ノボラック樹脂等の縮合剤により架橋され得る樹脂とを含む感光性組成物が挙げられる。かかる感光性組成物が露光されると、露光により発生する酸による架橋反応によって感光性組成物が硬化する。
また、ネガ型の化学増幅型感光性組成物としては、酸発生剤(A)、含硫黄化合物(C)、溶剤(S1)及び溶剤(S2)とともに、エポキシ化合物を含む感光性組成物も好ましい。かかる感光性組成物が露光されると、露光により発生する酸によるエポキシ化合物のカチオン重合が進行し、その結果、感光性組成物が硬化する。
これらの化学増幅型感光性組成物の中では、所望する程度の高感度化が特に容易であることや、酸の作用によりアルカリに対する溶解性が増大する樹脂(B)についての、構成単位の種類や構成単位の比率を調整することで、パターン化されたレジスト膜に所望する特性を付与しやすいこと等から、酸発生剤(A)、酸の作用によりアルカリに対する溶解性が増大する樹脂(B)、及び酸拡散抑制剤(F)を含む、化学増幅ポジ型感光性組成物が好ましい。
以下、感光性組成物の代表例として、酸発生剤(A)と、酸の作用によりアルカリに対する溶解性が増大する樹脂(B)(以下樹脂(B)とも記す。)と、含硫黄化合物(C)と、溶剤(S1)と、溶剤(S2)とを含有する化学増幅型ポジ型感光性組成物(以下、感光性組成物とも記す。)について、必須又は任意の成分と、製造方法とについて説明する。
なお、以下説明する酸発生剤(A)、含硫黄化合物(C)、溶剤(S1)、溶剤(S2)は、後述するポジ型の感光性組成物以外の感光性組成物にも適用可能である。
なお、以下説明する酸発生剤(A)、含硫黄化合物(C)、溶剤(S1)、溶剤(S2)は、後述するポジ型の感光性組成物以外の感光性組成物にも適用可能である。
<酸発生剤(A)>
酸発生剤(A)は、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物であり、光により直接又は間接的に酸を発生する化合物であれば特に限定されない。酸発生剤(A)としては、以下に説明する、第一~第五の態様の酸発生剤が好ましい。以下、ポジ型感光性組成物において好適に使用される酸発生剤(A)のうち好適なものについて、第一から第五の態様として説明する。
酸発生剤(A)は、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物であり、光により直接又は間接的に酸を発生する化合物であれば特に限定されない。酸発生剤(A)としては、以下に説明する、第一~第五の態様の酸発生剤が好ましい。以下、ポジ型感光性組成物において好適に使用される酸発生剤(A)のうち好適なものについて、第一から第五の態様として説明する。
酸発生剤(A)における第一の態様としては、下記式(a1)で表される化合物が挙げられる。
上記式(a1)中、X1aは、原子価gの硫黄原子又はヨウ素原子を表し、gは1又は2である。hは括弧内の構造の繰り返し単位数を表す。R1aは、X1aに結合している有機基であり、炭素原子数6以上30以下のアリール基、炭素原子数4以上30以下の複素環基、炭素原子数1以上30以下のアルキル基、炭素原子数2以上30以下のアルケニル基、又は炭素原子数2以上30以下のアルキニル基を表し、R1aは、アルキル、ヒドロキシ、アルコキシ、アルキルカルボニル、アリールカルボニル、アルコキシカルボニル、アリールオキシカルボニル、アリールチオカルボニル、アシロキシ、アリールチオ、アルキルチオ、アリール、複素環、アリールオキシ、アルキルスルフィニル、アリールスルフィニル、アルキルスルホニル、アリールスルホニル、アルキレンオキシ、アミノ、シアノ、ニトロの各基、及びハロゲンからなる群より選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよい。R1aの個数はg+h(g-1)+1であり、R1aはそれぞれ互いに同じであっても異なっていてもよい。また、2個以上のR1aが互いに直接、又は-O-、-S-、-SO-、-SO2-、-NH-、-NR2a-、-CO-、-COO-、-CONH-、炭素原子数1以上3以下のアルキレン基、若しくはフェニレン基を介して結合し、X1aを含む環構造を形成してもよい。R2aは炭素原子数1以上5以下のアルキル基又は炭素原子数6以上10以下のアリール基である。
X2aは下記式(a2)で表される構造である。
上記式(a2)中、X4aは炭素原子数1以上8以下のアルキレン基、炭素原子数6以上20以下のアリーレン基、又は炭素原子数8以上20以下の複素環化合物の2価の基を表し、X4aは炭素原子数1以上8以下のアルキル、炭素原子数1以上8以下のアルコキシ、炭素原子数6以上10以下のアリール、ヒドロキシ、シアノ、ニトロの各基、及びハロゲンからなる群より選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよい。X5aは-O-、-S-、-SO-、-SO2-、-NH-、-NR2a-、-CO-、-COO-、-CONH-、炭素原子数1以上3以下のアルキレン基、又はフェニレン基を表す。hは括弧内の構造の繰り返し単位数を表す。h+1個のX4a及びh個のX5aはそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。R2aは前述の定義と同じである。
X3a-はオニウムの対イオンであり、下記式(a17)で表されるフッ素化アルキルフルオロリン酸アニオン又は下記式(a18)で表されるボレートアニオンが挙げられる。
上記式(a17)中、R3aは水素原子の80%以上がフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。jはその個数を示し、1以上5以下の整数である。j個のR3aはそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。
上記式(a18)中、R4a~R7aは、それぞれ独立にフッ素原子又はフェニル基を表し、該フェニル基の水素原子の一部又は全部は、フッ素原子及びトリフルオロメチル基からなる群より選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよい。
上記式(a1)で表される化合物中のオニウムイオンとしては、トリフェニルスルホニウム、トリ-p-トリルスルホニウム、4-(フェニルチオ)フェニルジフェニルスルホニウム、ビス[4-(ジフェニルスルホニオ)フェニル]スルフィド、ビス〔4-{ビス[4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル]スルホニオ}フェニル〕スルフィド、ビス{4-[ビス(4-フルオロフェニル)スルホニオ]フェニル}スルフィド、4-(4-ベンゾイル-2-クロロフェニルチオ)フェニルビス(4-フルオロフェニル)スルホニウム、7-イソプロピル-9-オキソ-10-チア-9,10-ジヒドロアントラセン-2-イルジ-p-トリルスルホニウム、7-イソプロピル-9-オキソ-10-チア-9,10-ジヒドロアントラセン-2-イルジフェニルスルホニウム、2-[(ジフェニル)スルホニオ]チオキサントン、4-[4-(4-tert-ブチルベンゾイル)フェニルチオ]フェニルジ-p-トリルスルホニウム、4-(4-ベンゾイルフェニルチオ)フェニルジフェニルスルホニウム、ジフェニルフェナシルスルホニウム、4-ヒドロキシフェニルメチルベンジルスルホニウム、2-ナフチルメチル(1-エトキシカルボニル)エチルスルホニウム、4-ヒドロキシフェニルメチルフェナシルスルホニウム、フェニル[4-(4-ビフェニルチオ)フェニル]4-ビフェニルスルホニウム、フェニル[4-(4-ビフェニルチオ)フェニル]3-ビフェニルスルホニウム、[4-(4-アセトフェニルチオ)フェニル]ジフェニルスルホニウム、オクタデシルメチルフェナシルスルホニウム、ジフェニルヨードニウム、ジ-p-トリルヨードニウム、ビス(4-ドデシルフェニル)ヨードニウム、ビス(4-メトキシフェニル)ヨードニウム、(4-オクチルオキシフェニル)フェニルヨードニウム、ビス(4-デシルオキシ)フェニルヨードニウム、4-(2-ヒドロキシテトラデシルオキシ)フェニルフェニルヨードニウム、4-イソプロピルフェニル(p-トリル)ヨードニウム、又は4-イソブチルフェニル(p-トリル)ヨードニウム、等が挙げられる。
上記式(a1)で表される化合物中のオニウムイオンのうち、好ましいオニウムイオンとしては下記式(a19)で表されるスルホニウムイオンが挙げられる。
上記式(a19)中、R8aはそれぞれ独立に水素原子、アルキル、ヒドロキシ、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルキルカルボニルオキシ、アルキルオキシカルボニル、ハロゲン原子、置換基を有してもよいアリール、アリールカルボニル、からなる群より選ばれる基を表す。X2aは、上記式(a1)中のX2aと同じ意味を表す。
上記式(a19)で表されるスルホニウムイオンの具体例としては、4-(フェニルチオ)フェニルジフェニルスルホニウム、4-(4-ベンゾイル-2-クロロフェニルチオ)フェニルビス(4-フルオロフェニル)スルホニウム、4-(4-ベンゾイルフェニルチオ)フェニルジフェニルスルホニウム、フェニル[4-(4-ビフェニルチオ)フェニル]4-ビフェニルスルホニウム、フェニル[4-(4-ビフェニルチオ)フェニル]3-ビフェニルスルホニウム、[4-(4-アセトフェニルチオ)フェニル]ジフェニルスルホニウム、ジフェニル[4-(p-ターフェニルチオ)フェニル]ジフェニルスルホニウムが挙げられる。
上記式(a17)で表されるフッ素化アルキルフルオロリン酸アニオンにおいて、R3aはフッ素原子で置換されたアルキル基を表し、好ましい炭素原子数は1以上8以下、さらに好ましい炭素原子数は1以上4以下である。アルキル基の具体例としては、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、オクチル等の直鎖アルキル基;イソプロピル、イソブチル、sec-ブチル、tert-ブチル等の分岐アルキル基;さらにシクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル等のシクロアルキル基等が挙げられ、アルキル基の水素原子がフッ素原子に置換された割合は、通常、80%以上、好ましくは90%以上、さらに好ましくは100%である。フッ素原子の置換率が80%未満である場合には、上記式(a1)で表されるオニウムフッ素化アルキルフルオロリン酸塩の酸強度が低下する。
特に好ましいR3aは、炭素原子数が1以上4以下、且つフッ素原子の置換率が100%の直鎖状又は分岐状のパーフルオロアルキル基であり、具体例としては、CF3、CF3CF2、(CF3)2CF、CF3CF2CF2、CF3CF2CF2CF2、(CF3)2CFCF2、CF3CF2(CF3)CF、(CF3)3Cが挙げられる。R3aの個数jは、1以上5以下の整数であり、好ましくは2以上4以下、特に好ましくは2又は3である。
好ましいフッ素化アルキルフルオロリン酸アニオンの具体例としては、[(CF3CF2)2PF4]-、[(CF3CF2)3PF3]-、[((CF3)2CF)2PF4]-、[((CF3)2CF)3PF3]-、[(CF3CF2CF2)2PF4]-、[(CF3CF2CF2)3PF3]-、[((CF3)2CFCF2)2PF4]-、[((CF3)2CFCF2)3PF3]-、[(CF3CF2CF2CF2)2PF4]-、又は[(CF3CF2CF2)3PF3]-が挙げられ、これらのうち、[(CF3CF2)3PF3]-、[(CF3CF2CF2)3PF3]-、[((CF3)2CF)3PF3]-、[((CF3)2CF)2PF4]-、[((CF3)2CFCF2)3PF3]-、又は[((CF3)2CFCF2)2PF4]-が特に好ましい。
上記式(a18)で表されるボレートアニオンの好ましい具体例としては、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート([B(C6F5)4]-)、テトラキス[(トリフルオロメチル)フェニル]ボレート([B(C6H4CF3)4]-)、ジフルオロビス(ペンタフルオロフェニル)ボレート([(C6F5)2BF2]-)、トリフルオロ(ペンタフルオロフェニル)ボレート([(C6F5)BF3]-)、テトラキス(ジフルオロフェニル)ボレート([B(C6H3F2)4]-)等が挙げられる。これらの中でも、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート([B(C6F5)4]-)が特に好ましい。
酸発生剤(A)における第二の態様としては、2,4-ビス(トリクロロメチル)-6-ピペロニル-1,3,5-トリアジン、2,4-ビス(トリクロロメチル)-6-[2-(2-フリル)エテニル]-s-トリアジン、2,4-ビス(トリクロロメチル)-6-[2-(5-メチル-2-フリル)エテニル]-s-トリアジン、2,4-ビス(トリクロロメチル)-6-[2-(5-エチル-2-フリル)エテニル]-s-トリアジン、2,4-ビス(トリクロロメチル)-6-[2-(5-プロピル-2-フリル)エテニル]-s-トリアジン、2,4-ビス(トリクロロメチル)-6-[2-(3,5-ジメトキシフェニル)エテニル]-s-トリアジン、2,4-ビス(トリクロロメチル)-6-[2-(3,5-ジエトキシフェニル)エテニル]-s-トリアジン、2,4-ビス(トリクロロメチル)-6-[2-(3,5-ジプロポキシフェニル)エテニル]-s-トリアジン、2,4-ビス(トリクロロメチル)-6-[2-(3-メトキシ-5-エトキシフェニル)エテニル]-s-トリアジン、2,4-ビス(トリクロロメチル)-6-[2-(3-メトキシ-5-プロポキシフェニル)エテニル]-s-トリアジン、2,4-ビス(トリクロロメチル)-6-[2-(3,4-メチレンジオキシフェニル)エテニル]-s-トリアジン、2,4-ビス(トリクロロメチル)-6-(3,4-メチレンジオキシフェニル)-s-トリアジン、2,4-ビス-トリクロロメチル-6-(3-ブロモ-4-メトキシ)フェニル-s-トリアジン、2,4-ビス-トリクロロメチル-6-(2-ブロモ-4-メトキシ)フェニル-s-トリアジン、2,4-ビス-トリクロロメチル-6-(2-ブロモ-4-メトキシ)スチリルフェニル-s-トリアジン、2,4-ビス-トリクロロメチル-6-(3-ブロモ-4-メトキシ)スチリルフェニル-s-トリアジン、2-(4-メトキシフェニル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン、2-(4-メトキシナフチル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン、2-[2-(2-フリル)エテニル]-4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン、2-[2-(5-メチル-2-フリル)エテニル]-4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン、2-[2-(3,5-ジメトキシフェニル)エテニル]-4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン、2-[2-(3,4-ジメトキシフェニル)エテニル]-4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン、2-(3,4-メチレンジオキシフェニル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン、トリス(1,3-ジブロモプロピル)-1,3,5-トリアジン、トリス(2,3-ジブロモプロピル)-1,3,5-トリアジン等のハロゲン含有トリアジン化合物、並びにトリス(2,3-ジブロモプロピル)イソシアヌレート等の下記式(a3)で表されるハロゲン含有トリアジン化合物が挙げられる。
上記式(a3)中、R9a、R10a、R11aは、それぞれ独立にハロゲン化アルキル基を表す。
また、酸発生剤(A)における第三の態様としては、α-(p-トルエンスルホニルオキシイミノ)-フェニルアセトニトリル、α-(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)-2,4-ジクロロフェニルアセトニトリル、α-(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)-2,6-ジクロロフェニルアセトニトリル、α-(2-クロロベンゼンスルホニルオキシイミノ)-4-メトキシフェニルアセトニトリル、α-(エチルスルホニルオキシイミノ)-1-シクロペンテニルアセトニトリル、並びにオキシムスルホネート基を含有する下記式(a4)で表される化合物が挙げられる。
上記式(a4)中、R12aは、1価、2価、又は3価の有機基を表し、R13aは、置換若しくは未置換の飽和炭化水素基、不飽和炭化水素基、又は芳香族基を表し、nは括弧内の構造の繰り返し単位数を表す。
上記式(a4)中、芳香族基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基等のアリール基や、フリル基、チエニル基等のヘテロアリール基が挙げられる。これらは環上に適当な置換基、例えばハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、ニトロ基等を1個以上有していてもよい。また、R13aは、炭素原子数1以上6以下のアルキル基が特に好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が挙げられる。特に、R12aが芳香族基であり、R13aが炭素原子数1以上4以下のアルキル基である化合物が好ましい。
上記式(a4)で表される酸発生剤としては、n=1のとき、R12aがフェニル基、メチルフェニル基、メトキシフェニル基のいずれかであって、R13aがメチル基の化合物、具体的にはα-(メチルスルホニルオキシイミノ)-1-フェニルアセトニトリル、α-(メチルスルホニルオキシイミノ)-1-(p-メチルフェニル)アセトニトリル、α-(メチルスルホニルオキシイミノ)-1-(p-メトキシフェニル)アセトニトリル、〔2-(プロピルスルホニルオキシイミノ)-2,3-ジヒドロキシチオフェン-3-イリデン〕(o-トリル)アセトニトリル等が挙げられる。n=2のとき、上記式(a4)で表される酸発生剤としては、具体的には下記式で表される酸発生剤が挙げられる。
また、酸発生剤(A)における第四の態様としては、カチオン部にナフタレン環を有するオニウム塩が挙げられる。この「ナフタレン環を有する」とは、ナフタレンに由来する構造を有することを意味し、少なくとも2つの環の構造と、それらの芳香族性が維持されていることを意味する。このナフタレン環は炭素原子数1以上6以下の直鎖状又は分岐状のアルキル基、水酸基、炭素原子数1以上6以下の直鎖状又は分岐状のアルコキシ基等の置換基を有していてもよい。ナフタレン環に由来する構造は、1価基(遊離原子価が1つ)であっても、2価基(遊離原子価が2つ)以上であってもよいが、1価基であることが望ましい(ただし、このとき、上記置換基と結合する部分を除いて遊離原子価を数えるものとする)。ナフタレン環の数は1以上3以下が好ましい。
このようなカチオン部にナフタレン環を有するオニウム塩のカチオン部としては、下記式(a5)で表される構造が好ましい。
上記式(a5)中、R14a、R15a、R16aのうち少なくとも1つは下記式(a6)で表される基を表し、残りは炭素原子数1以上6以下の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、置換基を有していてもよいフェニル基、水酸基、又は炭素原子数1以上6以下の直鎖状若しくは分岐状のアルコキシ基を表す。あるいは、R14a、R15a、R16aのうちの1つが下記式(a6)で表される基であり、残りの2つはそれぞれ独立に炭素原子数1以上6以下の直鎖状又は分岐状のアルキレン基であり、これらの末端が結合して環状になっていてもよい。
上記式(a6)中、R17a、R18aは、それぞれ独立に水酸基、炭素原子数1以上6以下の直鎖状若しくは分岐状のアルコキシ基、又は炭素原子数1以上6以下の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基を表し、R19aは、単結合又は置換基を有していてもよい炭素原子数1以上6以下の直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基を表す。l及びmは、それぞれ独立に0以上2以下の整数を表し、l+mは3以下である。ただし、R17aが複数存在する場合、それらは互いに同じであっても異なっていてもよい。また、R18aが複数存在する場合、それらは互いに同じであっても異なっていてもよい。
上記R14a、R15a、R16aのうち上記式(a6)で表される基の数は、化合物の安定性の点から好ましくは1つであり、残りは炭素原子数1以上6以下の直鎖状又は分岐状のアルキレン基であり、これらの末端が結合して環状になっていてもよい。この場合、上記2つのアルキレン基は、硫黄原子を含めて3~9員環を構成する。環を構成する原子(硫黄原子を含む)の数は、好ましくは5以上6以下である。
また、上記アルキレン基が有していてもよい置換基としては、酸素原子(この場合、アルキレン基を構成する炭素原子とともにカルボニル基を形成する)、水酸基等が挙げられる。
また、フェニル基が有していてもよい置換基としては、水酸基、炭素原子数1以上6以下の直鎖状又は分岐状のアルコキシ基、炭素原子数1以上6以下の直鎖状又は分岐状のアルキル基等が挙げられる。
これらのカチオン部として好適なものとしては、下記式(a7)、(a8)で表されるもの等を挙げることができ、特に下記式(a8)で表される構造が好ましい。
このようなカチオン部としては、ヨードニウム塩であってもスルホニウム塩であってもよいが、酸発生効率等の点からスルホニウム塩が望ましい。
従って、カチオン部にナフタレン環を有するオニウム塩のアニオン部として好適なものとしては、スルホニウム塩を形成可能なアニオンが望ましい。
このような酸発生剤のアニオン部としては、水素原子の一部又は全部がフッ素化されたフルオロアルキルスルホン酸イオン又はアリールスルホン酸イオンである。
フルオロアルキルスルホン酸イオンにおけるアルキル基は、炭素原子数1以上20以下の直鎖状でも分岐状でも環状でもよく、発生する酸の嵩高さとその拡散距離から、炭素原子数1以上10以下であることが好ましい。特に、分岐状や環状のものは拡散距離が短いため好ましい。また、安価に合成可能なことから、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、オクチル基等を好ましいものとして挙げることができる。
アリールスルホン酸イオンにおけるアリール基は、炭素原子数6以上20以下のアリール基であって、アルキル基、ハロゲン原子で置換されていてもされていなくてもよいフェニル基、ナフチル基が挙げられる。特に、安価に合成可能なことから、炭素原子数6以上10以下のアリール基が好ましい。好ましいものの具体例として、フェニル基、トルエンスルホニル基、エチルフェニル基、ナフチル基、メチルナフチル基等を挙げることができる。
上記フルオロアルキルスルホン酸イオン又はアリールスルホン酸イオンにおいて、水素原子の一部又は全部がフッ素化されている場合のフッ素化率は、好ましくは10%以上100%以下、より好ましくは50%以上100%以下であり、特に水素原子を全てフッ素原子で置換したものが、酸の強度が強くなるので好ましい。このようなものとしては、具体的には、トリフルオロメタンスルホネート、パーフルオロブタンスルホネート、パーフルオロオクタンスルホネート、パーフルオロベンゼンスルホネート等が挙げられる。
これらの中でも、好ましいアニオン部として、下記式(a9)で表されるものが挙げられる。
上記式(a9)において、R20aは、下記式(a10)、(a11)、及び(a12)で表される基である。
上記式(a10)中、xは1以上4以下の整数を表す。また、上記式(a11)中、R21aは、水素原子、水酸基、炭素原子数1以上6以下の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又は炭素原子数1以上6以下の直鎖状若しくは分岐状のアルコキシ基を表し、yは1以上3以下の整数を表す。これらの中でも、安全性の観点からトリフルオロメタンスルホネート、パーフルオロブタンスルホネートが好ましい。
また、アニオン部としては、下記式(a13)、(a14)で表される窒素を含有するものを用いることもできる。
上記式(a13)、(a14)中、Xaは、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された直鎖状又は分岐状のアルキレン基を表し、該アルキレン基の炭素原子数は2以上6以下であり、好ましくは3以上5以下、最も好ましくは炭素原子数3である。また、Ya、Zaは、それぞれ独立に少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された直鎖状又は分岐状のアルキル基を表し、該アルキル基の炭素原子数は1以上10以下であり、好ましくは1以上7以下、より好ましくは1以上3以下である。
Xaのアルキレン基の炭素原子数、又はYa、Zaのアルキル基の炭素原子数が小さいほど有機溶剤への溶解性も良好であるため好ましい。
また、Xaのアルキレン基又はYa、Zaのアルキル基において、フッ素原子で置換されている水素原子の数が多いほど、酸の強度が強くなるため好ましい。該アルキレン基又はアルキル基中のフッ素原子の割合、すなわちフッ素化率は、好ましくは70%以上100%以下、より好ましくは90%以上100%以下であり、最も好ましくは、全ての水素原子がフッ素原子で置換されたパーフルオロアルキレン基又はパーフルオロアルキル基である。
このようなカチオン部にナフタレン環を有するオニウム塩として好ましいものとしては、下記式(a15)、(a16)で表される化合物が挙げられる。
また、酸発生剤(A)における第五の態様としては、ビス(p-トルエンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(1,1-ジメチルエチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(2,4-ジメチルフェニルスルホニル)ジアゾメタン等のビススルホニルジアゾメタン類;p-トルエンスルホン酸2-ニトロベンジル、p-トルエンスルホン酸2,6-ジニトロベンジル、ニトロベンジルトシレート、ジニトロベンジルトシラート、ニトロベンジルスルホナート、ニトロベンジルカルボナート、ジニトロベンジルカルボナート等のニトロベンジル誘導体;ピロガロールトリメシラート、ピロガロールトリトシラート、ベンジルトシラート、ベンジルスルホナート、N-メチルスルホニルオキシスクシンイミド、N-トリクロロメチルスルホニルオキシスクシンイミド、N-フェニルスルホニルオキシマレイミド、N-メチルスルホニルオキシフタルイミド等のスルホン酸エステル類;N-(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)フタルイミド、N-(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)-1,8-ナフタルイミド、N-(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)-4-ブチル-1,8-ナフタルイミド等のトリフルオロメタンスルホン酸エステル類;ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスファート、(4-メトキシフェニル)フェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホナート、ビス(p-tert-ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホナート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスファート、(4-メトキシフェニル)ジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、(p-tert-ブチルフェニル)ジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート等のオニウム塩類;ベンゾイントシラート、α-メチルベンゾイントシラート等のベンゾイントシレート類;その他のジフェニルヨードニウム塩、トリフェニルスルホニウム塩、フェニルジアゾニウム塩、ベンジルカルボナート等が挙げられる。
この酸発生剤(A)は単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、酸発生剤(A)の含有量は、ポジ型の感光性組成物の全固形分量に対し、0.1質量%以上10質量%以下とすることが好ましく、0.2質量%以上6質量%以下とすることがより好ましく、0.5質量%以上3質量%以下とすることが特に好ましい。酸発生剤(A)の使用量を上記の範囲とすることにより、良好な感度を備え、均一な溶液であって、保存安定性に優れるポジ型の感光性組成物を調製しやすい。
<樹脂(B)>
酸の作用によりアルカリに対する溶解性が増大する樹脂(B)としては、特に限定されず、酸の作用によりアルカリに対する溶解性が増大する任意の樹脂を用いることができる。その中でも、ノボラック樹脂(B1)、ポリヒドロキシスチレン樹脂(B2)、及びアクリル樹脂(B3)からなる群より選ばれる少なくとも1種の樹脂を含有することが好ましい。
酸の作用によりアルカリに対する溶解性が増大する樹脂(B)としては、特に限定されず、酸の作用によりアルカリに対する溶解性が増大する任意の樹脂を用いることができる。その中でも、ノボラック樹脂(B1)、ポリヒドロキシスチレン樹脂(B2)、及びアクリル樹脂(B3)からなる群より選ばれる少なくとも1種の樹脂を含有することが好ましい。
[ノボラック樹脂(B1)]
ノボラック樹脂(B1)としては、下記式(b1)で表される構成単位を含む樹脂を使用することができる。
ノボラック樹脂(B1)としては、下記式(b1)で表される構成単位を含む樹脂を使用することができる。
上記式(b1)中、R1bは、酸解離性溶解抑制基を示し、R2b、R3bは、それぞれ独立に水素原子又は炭素原子数1以上6以下のアルキル基を表す。
上記R1bで表される酸解離性溶解抑制基としては、下記式(b2)、(b3)で表される基、炭素原子数1以上6以下の直鎖状、分岐状、若しくは環状のアルキル基、ビニルオキシエチル基、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基、又はトリアルキルシリル基であることが好ましい。
上記式(b2)、(b3)中、R4b、R5bは、それぞれ独立に水素原子、又は炭素原子数1以上6以下の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基を表し、R6bは、炭素原子数1以上10以下の直鎖状、分岐状、又は環状のアルキル基を表し、R7bは、炭素原子数1以上6以下の直鎖状、分岐状、又は環状のアルキル基を表し、oは0又は1を表す。
上記直鎖状又は分岐状のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられる。また、上記環状のアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
ここで、上記式(b2)で表される酸解離性溶解抑制基として、具体的には、メトキシエチル基、エトキシエチル基、n-プロポキシエチル基、イソプロポキシエチル基、n-ブトキシエチル基、イソブトキシエチル基、tert-ブトキシエチル基、シクロヘキシロキシエチル基、メトキシプロピル基、エトキシプロピル基、1-メトキシ-1-メチル-エチル基、1-エトキシ-1-メチルエチル基等が挙げられる。また、上記式(b3)で表される酸解離性溶解抑制基として、具体的には、tert-ブトキシカルボニル基、tert-ブトキシカルボニルメチル基等が挙げられる。また、上記トリアルキルシリル基としては、トリメチルシリル基、トリ-tert-ブチルジメチルシリル基等の各アルキル基の炭素原子数が1以上6以下の基が挙げられる。
[ポリヒドロキシスチレン樹脂(B2)]
ポリヒドロキシスチレン樹脂(B2)としては、下記式(b4)で表される構成単位を含む樹脂を使用することができる。
ポリヒドロキシスチレン樹脂(B2)としては、下記式(b4)で表される構成単位を含む樹脂を使用することができる。
上記式(b4)中、R8bは、水素原子又は炭素原子数1以上6以下のアルキル基を表し、R9bは、酸解離性溶解抑制基を表す。
上記炭素原子数1以上6以下のアルキル基は、例えば炭素原子数1以上6以下の直鎖状、分岐状、又は環状のアルキル基である。直鎖状又は分岐状のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられ、環状のアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
上記R9bで表される酸解離性溶解抑制基としては、上記式(b2)、(b3)に例示したものと同様の酸解離性溶解抑制基を用いることができる。
さらに、ポリヒドロキシスチレン樹脂(B2)は、物理的、化学的特性を適度にコントロールする目的で他の重合性化合物を構成単位として含むことができる。このような重合性化合物としては、公知のラジカル重合性化合物や、アニオン重合性化合物が挙げられる。また、このような重合性化合物としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸等のモノカルボン酸類;マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等のジカルボン酸類;2-メタクリロイルオキシエチルコハク酸、2-メタクリロイルオキシエチルマレイン酸、2-メタクリロイルオキシエチルフタル酸、2-メタクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタル酸等のカルボキシ基及びエステル結合を有するメタクリル酸誘導体類;メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸アルキルエステル類;2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステル類;フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸アリールエステル類;マレイン酸ジエチル、フマル酸ジブチル等のジカルボン酸ジエステル類;スチレン、α-メチルスチレン、クロロスチレン、クロロメチルスチレン、ビニルトルエン、ヒドロキシスチレン、α-メチルヒドロキシスチレン、α-エチルヒドロキシスチレン等のビニル基含有芳香族化合物類;酢酸ビニル等のビニル基含有脂肪族化合物類;ブタジエン、イソプレン等の共役ジオレフィン類;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のニトリル基含有重合性化合物類;塩化ビニル、塩化ビニリデン等の塩素含有重合性化合物;アクリルアミド、メタクリルアミド等のアミド結合含有重合性化合物類;等を挙げることができる。
[アクリル樹脂(B3)]
アクリル樹脂(B3)としては、酸の作用によりアルカリに対する溶解性が増大するアクリル樹脂であって、従来から、種々の感光性組成物に配合されているものであれば、特に限定されない。
アクリル樹脂(B3)は、例えば、-SO2-含有環式基、又はラクトン含有環式基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(b-3)を含有するのが好ましい。かかる場合、レジストパターンを形成する際に、好ましい断面形状を有するレジストパターンを形成しやすい。
アクリル樹脂(B3)としては、酸の作用によりアルカリに対する溶解性が増大するアクリル樹脂であって、従来から、種々の感光性組成物に配合されているものであれば、特に限定されない。
アクリル樹脂(B3)は、例えば、-SO2-含有環式基、又はラクトン含有環式基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(b-3)を含有するのが好ましい。かかる場合、レジストパターンを形成する際に、好ましい断面形状を有するレジストパターンを形成しやすい。
(-SO2-含有環式基)
ここで、「-SO2-含有環式基」とは、その環骨格中に-SO2-を含む環を含有する環式基を示し、具体的には、-SO2-における硫黄原子(S)が環式基の環骨格の一部を形成する環式基である。その環骨格中に-SO2-を含む環をひとつ目の環として数え、当該環のみの場合は単環式基、さらに他の環構造を有する場合は、その構造に関わらず多環式基と称する。-SO2-含有環式基は、単環式であってもよく、多環式であってもよい。
ここで、「-SO2-含有環式基」とは、その環骨格中に-SO2-を含む環を含有する環式基を示し、具体的には、-SO2-における硫黄原子(S)が環式基の環骨格の一部を形成する環式基である。その環骨格中に-SO2-を含む環をひとつ目の環として数え、当該環のみの場合は単環式基、さらに他の環構造を有する場合は、その構造に関わらず多環式基と称する。-SO2-含有環式基は、単環式であってもよく、多環式であってもよい。
-SO2-含有環式基は、特に、その環骨格中に-O-SO2-を含む環式基、すなわち-O-SO2-中の-O-S-が環骨格の一部を形成するサルトン(sultone)環を含有する環式基であることが好ましい。
-SO2-含有環式基の炭素原子数は、3以上30以下が好ましく、4以上20以下がより好ましく、4以上15以下がさらに好ましく、4以上12以下が特に好ましい。当該炭素原子数は環骨格を構成する炭素原子の数であり、置換基における炭素原子数を含まないものとする。
-SO2-含有環式基は、-SO2-含有脂肪族環式基であってもよく、-SO2-含有芳香族環式基であってもよい。好ましくは-SO2-含有脂肪族環式基である。
-SO2-含有脂肪族環式基としては、その環骨格を構成する炭素原子の一部が-SO2-、又は-O-SO2-で置換された脂肪族炭化水素環から水素原子を少なくとも1つ除いた基が挙げられる。より具体的には、その環骨格を構成する-CH2-が-SO2-で置換された脂肪族炭化水素環から水素原子を少なくとも1つ除いた基、その環を構成する-CH2-CH2-が-O-SO2-で置換された脂肪族炭化水素環から水素原子を少なくとも1つ除いた基等が挙げられる。
当該脂環式炭化水素環の炭素原子数は、3以上20以下が好ましく、3以上12以下がより好ましい。当該脂環式炭化水素環は、多環式であってもよく、単環式であってもよい。単環式の脂環式炭化水素基としては、炭素原子数3以上6以下のモノシクロアルカンから2個の水素原子を除いた基が好ましい。当該モノシクロアルカンとしてはシクロペンタン、シクロヘキサン等が例示できる。多環式の脂環式炭化水素環としては、炭素原子数7以上12以下のポリシクロアルカンから2個の水素原子を除いた基が好ましく、当該ポリシクロアルカンとして具体的には、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等が挙げられる。
-SO2-含有環式基は、置換基を有していてもよい。当該置換基としては、例えばアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基、酸素原子(=O)、-COOR”、-OC(=O)R”、ヒドロキシアルキル基、シアノ基等が挙げられる。
当該置換基としてのアルキル基としては、炭素原子数1以上6以下のアルキル基が好ましい。当該アルキル基は、直鎖状又は分岐鎖状であることが好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、n-ヘキシル基等が挙げられる。これらの中では、メチル基、又はエチル基が好ましく、メチル基が特に好ましい。
当該置換基としてのアルコキシ基としては、炭素原子数1以上6以下のアルコキシ基が好ましい。当該アルコキシ基は、直鎖状又は分岐鎖状であることが好ましい。具体的には、前述の置換基としてのアルキル基として挙げたアルキル基が酸素原子(-O-)に結合した基が挙げられる。
当該置換基としての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、フッ素原子が好ましい。
当該置換基のハロゲン化アルキル基としては、前述のアルキル基の水素原子の一部又は全部が前述のハロゲン原子で置換された基が挙げられる。
当該置換基としてのハロゲン化アルキル基としては、前述の置換基としてのアルキル基として挙げたアルキル基の水素原子の一部又は全部が前述のハロゲン原子で置換された基が挙げられる。当該ハロゲン化アルキル基としてはフッ素化アルキル基が好ましく、特にパーフルオロアルキル基が好ましい。
前述の-COOR”、-OC(=O)R”におけるR”は、いずれも、水素原子又は炭素原子数1以上15以下の直鎖状、分岐鎖状若しくは環状のアルキル基である。
R”が直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基の場合、当該鎖状のアルキル基の炭素原子数は、1以上10以下が好ましく、1以上5以下がより好ましく、1又は2が特に好ましい。
R”が環状のアルキル基の場合、当該環状のアルキル基の炭素原子数は3以上15以下が好ましく、4以上12以下がより好ましく、5以上10以下が特に好ましい。具体的には、フッ素原子、又はフッ素化アルキル基で置換されていてもよいし、されていなくてもよいモノシクロアルカンや、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカン等のポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基等を例示できる。より具体的には、シクロペンタン、シクロヘキサン等のモノシクロアルカンや、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等のポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基等が挙げられる。
当該置換基としてのヒドロキシアルキル基としては、炭素原子数1以上6以下のヒドロキシアルキル基が好ましい。具体的には、前述の置換基としてのアルキル基として挙げたアルキル基の水素原子の少なくとも1つが水酸基で置換された基が挙げられる。
-SO2-含有環式基として、より具体的には、下記式(3-1)~(3-4)で表される基が挙げられる。
(式中、A’は酸素原子若しくは硫黄原子を含んでいてもよい炭素原子数1以上5以下のアルキレン基、酸素原子又は硫黄原子であり、zは0以上2以下の整数であり、R10bはアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、水酸基、-COOR”、-OC(=O)R”、ヒドロキシアルキル基、又はシアノ基であり、R”は水素原子、又はアルキル基である。)
上記式(3-1)~(3-4)中、A’は、酸素原子(-O-)若しくは硫黄原子(-S-)を含んでいてもよい炭素原子数1以上5以下のアルキレン基、酸素原子、又は硫黄原子である。A’における炭素原子数1以上5以下のアルキレン基としては、直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基が好ましく、メチレン基、エチレン基、n-プロピレン基、イソプロピレン基等が挙げられる。
当該アルキレン基が酸素原子又は硫黄原子を含む場合、その具体例としては、前述のアルキレン基の末端又は炭素原子間に-O-、又は-S-が介在する基が挙げられ、例えば-O-CH2-、-CH2-O-CH2-、-S-CH2-、-CH2-S-CH2-等が挙げられる。A’としては、炭素原子数1以上5以下のアルキレン基、又は-O-が好ましく、炭素原子数1以上5以下のアルキレン基がより好ましく、メチレン基が最も好ましい。
zは0、1、及び2のいずれであってもよく、0が最も好ましい。zが2である場合、複数のR10bはそれぞれ同じであってもよく、異なっていてもよい。
R10bにおけるアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、-COOR”、-OC(=O)R”、ヒドロキシアルキル基としては、それぞれ、-SO2-含有環式基が有していてもよい置換基として挙げたアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、-COOR”、-OC(=O)R”、及びヒドロキシアルキル基について、上記で説明したものと同様のものが挙げられる。
以下に、前述の式(3-1)~(3-4)で表される具体的な環式基を例示する。なお、式中の「Ac」はアセチル基を示す。
-SO2-含有環式基としては、上記の中では、前述の式(3-1)で表される基が好ましく、前述の化学式(3-1-1)、(3-1-18)、(3-3-1)、及び(3-4-1)のいずれかで表される基からなる群から選択される少なくとも一種がより好ましく、前述の化学式(3-1-1)で表される基が最も好ましい。
(ラクトン含有環式基)
「ラクトン含有環式基」とは、その環骨格中に-O-C(=O)-を含む環(ラクトン環)を含有する環式基を示す。ラクトン環をひとつ目の環として数え、ラクトン環のみの場合は単環式基、さらに他の環構造を有する場合は、その構造に関わらず多環式基と称する。ラクトン含有環式基は、単環式基であってもよく、多環式基であってもよい。
「ラクトン含有環式基」とは、その環骨格中に-O-C(=O)-を含む環(ラクトン環)を含有する環式基を示す。ラクトン環をひとつ目の環として数え、ラクトン環のみの場合は単環式基、さらに他の環構造を有する場合は、その構造に関わらず多環式基と称する。ラクトン含有環式基は、単環式基であってもよく、多環式基であってもよい。
構成単位(b-3)におけるラクトン環式基としては、特に限定されることなく任意のものが使用可能である。具体的には、ラクトン含有単環式基としては、4~6員環ラクトンから水素原子を1つ除いた基、例えばβ-プロピオノラクトンから水素原子を1つ除いた基、γ-ブチロラクトンから水素原子1つを除いた基、δ-バレロラクトンから水素原子を1つ除いた基等が挙げられる。また、ラクトン含有多環式基としては、ラクトン環を有するビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンから水素原子1つを除いた基が挙げられる。
構成単位(b-3)としては、-SO2-含有環式基、又はラクトン含有環式基を有するものであれば他の部分の構造は特に限定されないが、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよいアクリル酸エステルから誘導される構成単位であって-SO2-含有環式基を含む構成単位(b-3-S)、及びα位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよいアクリル酸エステルから誘導される構成単位であってラクトン含有環式基を含む構成単位(b-3-L)からなる群より選択される少なくとも1種の構成単位が好ましい。
〔構成単位(b-3-S)〕
構成単位(b-3-S)の例として、より具体的には、下記式(b-S1)で表される構成単位が挙げられる。
構成単位(b-3-S)の例として、より具体的には、下記式(b-S1)で表される構成単位が挙げられる。
式(b-S1)中、Rは前記と同様である。
R11bは、前記で挙げた-SO2-含有環式基と同様である。
R12bは、単結合、2価の連結基のいずれであってもよい。
R11bは、前記で挙げた-SO2-含有環式基と同様である。
R12bは、単結合、2価の連結基のいずれであってもよい。
R12bにおける2価の連結基としては、特に限定されないが、置換基を有していてもよい2価の炭化水素基、ヘテロ原子を含む2価の連結基等が好適なものとして挙げられる。
・置換基を有していてもよい2価の炭化水素基
2価の連結基としての炭化水素基は、脂肪族炭化水素基であってもよく、芳香族炭化水素基であってもよい。脂肪族炭化水素基は、芳香族性を持たない炭化水素基を意味する。当該脂肪族炭化水素基は、飽和であってもよく、不飽和であってもよい。通常は飽和炭化水素基が好ましい。当該脂肪族炭化水素基として、より具体的には、直鎖状又は分岐鎖状の脂肪族炭化水素基、構造中に環を含む脂肪族炭化水素基等が挙げられる。
2価の連結基としての炭化水素基は、脂肪族炭化水素基であってもよく、芳香族炭化水素基であってもよい。脂肪族炭化水素基は、芳香族性を持たない炭化水素基を意味する。当該脂肪族炭化水素基は、飽和であってもよく、不飽和であってもよい。通常は飽和炭化水素基が好ましい。当該脂肪族炭化水素基として、より具体的には、直鎖状又は分岐鎖状の脂肪族炭化水素基、構造中に環を含む脂肪族炭化水素基等が挙げられる。
前記直鎖状又は分岐鎖状の脂肪族炭化水素基の炭素原子数は、1以上10以下が好ましく、1以上8以下がより好ましく、1以上5以下がさらに好ましい。
直鎖状の脂肪族炭化水素基としては、直鎖状のアルキレン基が好ましい。具体的には、メチレン基[-CH2-]、エチレン基[-(CH2)2-]、トリメチレン基[-(CH2)3-]、テトラメチレン基[-(CH2)4-]、ペンタメチレン基[-(CH2)5-]等が挙げられる。
分岐鎖状の脂肪族炭化水素基としては、分岐鎖状のアルキレン基が好ましい。具体的には、-CH(CH3)-、-CH(CH2CH3)-、-C(CH3)2-、-C(CH3)(CH2CH3)-、-C(CH3)(CH2CH2CH3)-、-C(CH2CH3)2-等のアルキルメチレン基;-CH(CH3)CH2-、-CH(CH3)CH(CH3)-、-C(CH3)2CH2-、-CH(CH2CH3)CH2-、-C(CH2CH3)2-CH2-等のアルキルエチレン基;-CH(CH3)CH2CH2-、-CH2CH(CH3)CH2-等のアルキルトリメチレン基;-CH(CH3)CH2CH2CH2-、-CH2CH(CH3)CH2CH2-等のアルキルテトラメチレン基等のアルキルアルキレン基等が挙げられる。アルキルアルキレン基におけるアルキル基としては、炭素原子数1以上5以下の直鎖状のアルキル基が好ましい。
上記の直鎖状又は分岐鎖状の脂肪族炭化水素基は、水素原子を置換する置換基(水素原子以外の基又は原子)を有していてもよく、有していなくてもよい。当該置換基としては、フッ素原子、フッ素原子で置換された炭素原子数1以上5以下のフッ素化アルキル基、オキソ基(=O)等が挙げられる。
上記の構造中に環を含む脂肪族炭化水素基としては、環構造中にヘテロ原子を含む置換基を含んでもよい環状の脂肪族炭化水素基(脂肪族炭化水素環から水素原子を2個除いた基)、当該環状の脂肪族炭化水素基が直鎖状又は分岐鎖状の脂肪族炭化水素基の末端に結合した基、当該環状の脂肪族炭化水素基が直鎖状又は分岐鎖状の脂肪族炭化水素基の途中に介在する基等が挙げられる。上記の直鎖状又は分岐鎖状の脂肪族炭化水素基としては前述と同様のものが挙げられる。
環状の脂肪族炭化水素基の炭素原子数は、3以上20以下が好ましく、3以上12以下がより好ましい。
環状の脂肪族炭化水素基は、多環式であってもよく、単環式であってもよい。単環式の脂肪族炭化水素基としては、モノシクロアルカンから2個の水素原子を除いた基が好ましい。当該モノシクロアルカンの炭素原子数は、3以上6以下が好ましい。具体的には、シクロペンタン、シクロヘキサン等が挙げられる。多環式の脂肪族炭化水素基としては、ポリシクロアルカンから2個の水素原子を除いた基が好ましい。当該ポリシクロアルカンの炭素原子数は、7以上12以下が好ましい。具体的には、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等が挙げられる。
環状の脂肪族炭化水素基は、水素原子を置換する置換基(水素原子以外の基又は原子)を有していてもよいし、有していなくてもよい。当該置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基、オキソ基(=O)等が挙げられる。
上記の置換基としてのアルキル基としては、炭素原子数1以上5以下のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、n-ブチル基、及びtert-ブチル基がより好ましい。
上記の置換基としてのアルコキシ基としては、炭素原子数1以上5以下のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、iso-プロポキシ基、n-ブトキシ基、及びtert-ブトキシ基がより好ましく、メトキシ基、及びエトキシ基が特に好ましい。
上記の置換基としてのハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、及びヨウ素原子等が挙げられ、フッ素原子が好ましい。
上記の置換基としてのハロゲン化アルキル基としては、前述のアルキル基の水素原子の一部又は全部が上記のハロゲン原子で置換された基が挙げられる。
環状の脂肪族炭化水素基は、その環構造を構成する炭素原子の一部が-O-、又は-S-で置換されてもよい。該ヘテロ原子を含む置換基としては、-O-、-C(=O)-O-、-S-、-S(=O)2-、-S(=O)2-O-が好ましい。
2価の炭化水素基としての芳香族炭化水素基は、芳香環を少なくとも1つ有する2価の炭化水素基であり、置換基を有していてもよい。芳香環は、4n+2個のπ電子を持つ環状共役系であれば特に限定されず、単環式でも多環式でもよい。芳香環の炭素原子数は、5以上30以下が好ましく、5以上20以下がより好ましく、6以上15以下がさらに好ましく、6以上12以下が特に好ましい。ただし、当該炭素原子数には、置換基の炭素原子数を含まないものとする。
芳香環として具体的には、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、及びフェナントレン等の芳香族炭化水素環;前記芳香族炭化水素環を構成する炭素原子の一部がヘテロ原子で置換された芳香族複素環;等が挙げられる。芳香族複素環におけるヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等が挙げられる。芳香族複素環として具体的には、ピリジン環、チオフェン環等が挙げられる。
2価の炭化水素基としての芳香族炭化水素基として具体的には、上記の芳香族炭化水素環又は芳香族複素環から水素原子を2つ除いた基(アリーレン基、又はヘテロアリーレン基);2以上の芳香環を含む芳香族化合物(例えば、ビフェニル、フルオレン等)から水素原子を2つ除いた基;上記の芳香族炭化水素環又は芳香族複素環から水素原子を1つ除いた基(アリール基、又はヘテロアリール基)の水素原子の1つがアルキレン基で置換された基(例えば、ベンジル基、フェネチル基、1-ナフチルメチル基、2-ナフチルメチル基、1-ナフチルエチル基、2-ナフチルエチル基等のアリールアルキル基におけるアリール基から水素原子をさらに1つ除いた基);等が挙げられる。
上記のアリール基、又はヘテロアリール基に結合するアルキレン基の炭素原子数は、1以上4以下が好ましく、1以上2以下がより好ましく、1が特に好ましい。
上記の芳香族炭化水素基は、当該芳香族炭化水素基が有する水素原子が置換基で置換されていてもよい。例えば、当該芳香族炭化水素基中の芳香環に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよい。当該置換基としては、例えば、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基、オキソ基(=O)等が挙げられる。
上記の置換基としてのアルキル基としては、炭素原子数1以上5以下のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、n-プロピル基、n-ブチル基、及びtert-ブチル基がより好ましい。
上記の置換基としてのアルコキシ基としては、炭素原子数1以上5以下のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、iso-プロポキシ基、n-ブトキシ基、及びtert-ブトキシ基が好ましく、メトキシ基、及びエトキシ基がより好ましい。
上記の置換基としての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、フッ素原子が好ましい。
上記の置換基としてのハロゲン化アルキル基としては、前述のアルキル基の水素原子の一部又は全部が前記ハロゲン原子で置換された基が挙げられる。
・ヘテロ原子を含む2価の連結基
ヘテロ原子を含む2価の連結基におけるヘテロ原子とは、炭素原子及び水素原子以外の原子であり、例えば、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、及びハロゲン原子等が挙げられる。
ヘテロ原子を含む2価の連結基におけるヘテロ原子とは、炭素原子及び水素原子以外の原子であり、例えば、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、及びハロゲン原子等が挙げられる。
ヘテロ原子を含む2価の連結基として、具体的には、-O-、-C(=O)-、-C(=O)-O-、-O-C(=O)-O-、-S-、-S(=O)2-、-S(=O)2-O-、-NH-、-NH-C(=O)-、-NH-C(=NH)-、=N-等の非炭化水素系連結基、これらの非炭化水素系連結基の少なくとも1種と2価の炭化水素基との組み合わせ等が挙げられる。当該2価の炭化水素基としては、上述した置換基を有していてもよい2価の炭化水素基と同様のものが挙げられ、直鎖状又は分岐鎖状の脂肪族炭化水素基が好ましい。
上記のうち、-C(=O)-NH-中の-NH-、-NH-、-NH-C(=NH)-中のHは、それぞれ、アルキル基、アシル基等の置換基で置換されていてもよい。当該置換基の炭素原子数は、1以上10以下が好ましく、1以上8以下がより好ましく、1以上5以下が特に好ましい。
R12bにおける2価の連結基としては、特に、直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキレン基、環状の脂肪族炭化水素基、又はヘテロ原子を含む2価の連結基が好ましい。
R12bにおける2価の連結基が直鎖状又は分岐鎖状アルキレン基である場合、該アルキレン基の炭素原子数は、1以上10以下が好ましく、1以上6以下がより好ましく、1以上4以下が特に好ましく、1以上3以下が最も好ましい。具体的には、前述の2価の連結基としての「置換基を有していてもよい2価の炭化水素基」の説明中、直鎖状又は分岐鎖状の脂肪族炭化水素基として挙げた直鎖状のアルキレン基、分岐鎖状のアルキレン基と同様のものが挙げられる。
R12bにおける2価の連結基が環状の脂肪族炭化水素基である場合、当該環状の脂肪族炭化水素基としては、前述の2価の連結基としての「置換基を有していてもよい2価の炭化水素基」の説明中、「構造中に環を含む脂肪族炭化水素基」として挙げた環状の脂肪族炭化水素基と同様のものが挙げられる。
当該環状の脂肪族炭化水素基としては、シクロペンタン、シクロヘキサン、ノルボルナン、イソボルナン、アダマンタン、トリシクロデカン、又はテトラシクロドデカンから水素原子が二個以上除かれた基が特に好ましい。
R12bにおける2価の連結基が、ヘテロ原子を含む2価の連結基である場合、当該連結基として好ましいものとして、-O-、-C(=O)-O-、-C(=O)-、-O-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-NH-(Hはアルキル基、アシル基等の置換基で置換されていてもよい。)、-S-、-S(=O)2-、-S(=O)2-O-、一般式-Y1-O-Y2-、-[Y1-C(=O)-O]m’-Y2-、又は-Y1-O-C(=O)-Y2-で表される基[式中、Y1、及びY2はそれぞれ独立して置換基を有していてもよい2価の炭化水素基であり、Oは酸素原子であり、m’は0以上3以下の整数である。]等が挙げられる。
R12bにおける2価の連結基が-NH-の場合、-NH-中の水素原子はアルキル基、アシル等の置換基で置換されていてもよい。当該置換基(アルキル基、アシル基等)の炭素原子数は、1以上10以下が好ましく、1以上8以下がより好ましく、1以上5以下が特に好ましい。
式-Y1-O-Y2-、-[Y1-C(=O)-O]m’-Y2-、又は-Y1-O-C(=O)-Y2-中、Y1、及びY2は、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい2価の炭化水素基である。当該2価の炭化水素基としては、前記2価の連結基としての説明で挙げた「置換基を有していてもよい2価の炭化水素基」と同様のものが挙げられる。
Y1としては、直鎖状の脂肪族炭化水素基が好ましく、直鎖状のアルキレン基がより好ましく、炭素原子数1以上5以下の直鎖状のアルキレン基がより好ましく、メチレン基、及びエチレン基が特に好ましい。
Y2としては、直鎖状又は分岐鎖状の脂肪族炭化水素基が好ましく、メチレン基、エチレン基、及びアルキルメチレン基がより好ましい。当該アルキルメチレン基におけるアルキル基は、炭素原子数1以上5以下の直鎖状のアルキル基が好ましく、炭素原子数1以上3以下の直鎖状のアルキル基がより好ましく、メチル基が特に好ましい。
式-[Y1-C(=O)-O]m’-Y2-で表される基において、m’は0以上3以下の整数であり、0以上2以下の整数が好ましく、0又は1がより好ましく、1が特に好ましい。つまり、式-[Y1-C(=O)-O]m’-Y2-で表される基としては、式-Y1-C(=O)-O-Y2-で表される基が特に好ましい。なかでも、式-(CH2)a’-C(=O)-O-(CH2)b’-で表される基が好ましい。当該式中、a’は、1以上10以下の整数であり、1以上8以下の整数が好ましく、1以上5以下の整数がより好ましく、1、又は2がさらに好ましく、1が最も好ましい。b’は、1以上10以下の整数であり、1以上8以下の整数が好ましく、1以上5以下の整数がより好ましく、1又は2がさらに好ましく、1が最も好ましい。
R12bにおける2価の連結基について、ヘテロ原子を含む2価の連結基としては、少なくとも1種の非炭化水素基と2価の炭化水素基との組み合わせからなる有機基が好ましい。なかでも、ヘテロ原子として酸素原子を有する直鎖状の基、例えばエーテル結合、又はエステル結合を含む基が好ましく、前述の式-Y1-O-Y2-、-[Y1-C(=O)-O]m’-Y2-、又は-Y1-O-C(=O)-Y2-で表される基がより好ましく、前述の式-[Y1-C(=O)-O]m’-Y2-、又は-Y1-O-C(=O)-Y2-で表される基が特に好ましい。
R12bにおける2価の連結基としては、アルキレン基、又はエステル結合(-C(=O)-O-)を含むものが好ましい。
当該アルキレン基は、直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基が好ましい。当該直鎖状の脂肪族炭化水素基の好適な例としては、メチレン基[-CH2-]、エチレン基[-(CH2)2-]、トリメチレン基[-(CH2)3-]、テトラメチレン基[-(CH2)4-]、及びペンタメチレン基[-(CH2)5-]等が挙げられる。当分岐鎖状のアルキレン基の好適な例としては、-CH(CH3)-、-CH(CH2CH3)-、-C(CH3)2-、-C(CH3)(CH2CH3)-、-C(CH3)(CH2CH2CH3)-、-C(CH2CH3)2-等のアルキルメチレン基;-CH(CH3)CH2-、-CH(CH3)CH(CH3)-、-C(CH3)2CH2-、-CH(CH2CH3)CH2-、-C(CH2CH3)2-CH2-等のアルキルエチレン基;-CH(CH3)CH2CH2-、-CH2CH(CH3)CH2-等のアルキルトリメチレン基;-CH(CH3)CH2CH2CH2-、-CH2CH(CH3)CH2CH2-等のアルキルテトラメチレン基等のアルキルアルキレン基等が挙げられる。
エステル結合を含む2価の連結基としては、特に、式:-R13b-C(=O)-O-[式中、R13bは2価の連結基である。]で表される基が好ましい。すなわち、構成単位(b-3-S)は、下記式(b-S1-1)で表される構成単位であることが好ましい。
R13bとしては、特に限定されず、例えば、前述のR12bにおける2価の連結基と同様のものが挙げられる。
R13bの2価の連結基としては、直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキレン基、構造中に環を含む脂肪族炭化水素基、又はヘテロ原子を含む2価の連結基が好ましく、直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキレン基、又はヘテロ原子として酸素原子を含む2価の連結基が好ましい。
R13bの2価の連結基としては、直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキレン基、構造中に環を含む脂肪族炭化水素基、又はヘテロ原子を含む2価の連結基が好ましく、直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキレン基、又はヘテロ原子として酸素原子を含む2価の連結基が好ましい。
直鎖状のアルキレン基としては、メチレン基、又はエチレン基が好ましく、メチレン基が特に好ましい。分岐鎖状のアルキレン基としては、アルキルメチレン基、又はアルキルエチレン基が好ましく、-CH(CH3)-、-C(CH3)2-、又は-C(CH3)2CH2-が特に好ましい。
酸素原子を含む2価の連結基としては、エーテル結合、又はエステル結合を含む2価の連結基が好ましく、前述した、-Y1-O-Y2-、-[Y1-C(=O)-O]m’-Y2-、又は-Y1-O-C(=O)-Y2-がより好ましい。Y1、及びY2は、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい2価の炭化水素基であり、m’は0以上3以下の整数である。なかでも、-Y1-O-C(=O)-Y2-が好ましく、-(CH2)c-O-C(=O)-(CH2)d-で表される基が特に好ましい。cは1以上5以下の整数であり、1又は2が好ましい。dは1以上5以下の整数であり、1又は2が好ましい。
構成単位(b-3-S)としては、特に、下記式(b-S1-11)、又は(b-S1-12)で表される構成単位が好ましく、式(b-S1-12)で表される構成単位がより好ましい。
式(b-S1-11)中、A’はメチレン基、酸素原子(-O-)、又は硫黄原子(-S-)であることが好ましい。
R13bとしては、直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキレン基、又は酸素原子を含む2価の連結基が好ましい。R13bにおける直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキレン基、酸素原子を含む2価の連結基としては、それぞれ、前述の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキレン基、酸素原子を含む2価の連結基と同様のものが挙げられる。
式(b-S1-12)で表される構成単位としては、特に、下記式(b-S1-12a)、又は(b-S1-12b)で表される構成単位が好ましい。
〔構成単位(b-3-L)〕
構成単位(b-3-L)の例としては、例えば前述の式(b-S1)中のR11bをラクトン含有環式基で置換したものが挙げられ、より具体的には、下記式(b-L1)~(b-L5)で表される構成単位が挙げられる。
構成単位(b-3-L)の例としては、例えば前述の式(b-S1)中のR11bをラクトン含有環式基で置換したものが挙げられ、より具体的には、下記式(b-L1)~(b-L5)で表される構成単位が挙げられる。
式(b-L1)~(b-L5)におけるRは、前述と同様である。
R’におけるアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、-COOR”、-OC(=O)R”、ヒドロキシアルキル基としては、それぞれ、-SO2-含有環式基が有していてもよい置換基として挙げたアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、-COOR”、-OC(=O)R”、ヒドロキシアルキル基について前述したものと同様のものが挙げられる。
R’におけるアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、-COOR”、-OC(=O)R”、ヒドロキシアルキル基としては、それぞれ、-SO2-含有環式基が有していてもよい置換基として挙げたアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、-COOR”、-OC(=O)R”、ヒドロキシアルキル基について前述したものと同様のものが挙げられる。
R’は、工業上入手が容易であること等を考慮すると、水素原子が好ましい。
R”におけるアルキル基は、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれであってもよい。
R”が直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基の場合は、炭素原子数1以上10以下であることが好ましく、炭素原子数1以上5以下であることがさらに好ましい。
R”が環状のアルキル基の場合は、炭素原子数3以上15以下であることが好ましく、炭素原子数4以上12以下であることがさらに好ましく、炭素原子数5以上10以下が最も好ましい。具体的には、フッ素原子又はフッ素化アルキル基で置換されていてもよいし、されていなくてもよいモノシクロアルカン、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカン等のポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基等を例示できる。具体的には、シクロペンタン、シクロヘキサン等のモノシクロアルカンや、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等のポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基等が挙げられる。
A”としては、前述の式(3-1)中のA’と同様のものが挙げられる。A”は、炭素原子数1以上5以下のアルキレン基、酸素原子(-O-)又は硫黄原子(-S-)であることが好ましく、炭素原子数1以上5以下のアルキレン基、又は-O-がより好ましい。炭素原子数1以上5以下のアルキレン基としては、メチレン基、又はジメチルメチレン基がより好ましく、メチレン基が最も好ましい。
R”におけるアルキル基は、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれであってもよい。
R”が直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基の場合は、炭素原子数1以上10以下であることが好ましく、炭素原子数1以上5以下であることがさらに好ましい。
R”が環状のアルキル基の場合は、炭素原子数3以上15以下であることが好ましく、炭素原子数4以上12以下であることがさらに好ましく、炭素原子数5以上10以下が最も好ましい。具体的には、フッ素原子又はフッ素化アルキル基で置換されていてもよいし、されていなくてもよいモノシクロアルカン、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカン等のポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基等を例示できる。具体的には、シクロペンタン、シクロヘキサン等のモノシクロアルカンや、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等のポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基等が挙げられる。
A”としては、前述の式(3-1)中のA’と同様のものが挙げられる。A”は、炭素原子数1以上5以下のアルキレン基、酸素原子(-O-)又は硫黄原子(-S-)であることが好ましく、炭素原子数1以上5以下のアルキレン基、又は-O-がより好ましい。炭素原子数1以上5以下のアルキレン基としては、メチレン基、又はジメチルメチレン基がより好ましく、メチレン基が最も好ましい。
R12bは、前述の式(b-S1)中のR12bと同様である。
式(b-L1)中、s”は1又は2であることが好ましい。
以下に、前述の式(b-L1)~(b-L3)で表される構成単位の具体例を例示する。以下の各式中、Rαは、水素原子、メチル基、又はトリフルオロメチル基を示す。
式(b-L1)中、s”は1又は2であることが好ましい。
以下に、前述の式(b-L1)~(b-L3)で表される構成単位の具体例を例示する。以下の各式中、Rαは、水素原子、メチル基、又はトリフルオロメチル基を示す。
構成単位(b-3-L)としては、前述の式(b-L1)~(b-L5)で表される構成単位からなる群から選択される少なくとも1種が好ましく、式(b-L1)~(b-L3)で表される構成単位からなる群から選択される少なくとも1種がより好ましく、前述の式(b-L1)、又は(b-L3)で表される構成単位からなる群から選択される少なくとも1種が特に好ましい。
なかでも、前述の式(b-L1-1)、(b-L1-2)、(b-L2-1)、(b-L2-7)、(b-L2-12)、(b-L2-14)、(b-L3-1)、及び(b-L3-5)で表される構成単位からなる群から選択される少なくとも1種が好ましい。
なかでも、前述の式(b-L1-1)、(b-L1-2)、(b-L2-1)、(b-L2-7)、(b-L2-12)、(b-L2-14)、(b-L3-1)、及び(b-L3-5)で表される構成単位からなる群から選択される少なくとも1種が好ましい。
また、アクリル樹脂(B3)は、酸の作用によりアクリル樹脂(B3)のアルカリに対する溶解性を高める構成単位として、酸解離性基を有する下記式(b5)~(b7)で表される構成単位を含む。
上記式(b5)~(b7)中、R14b、及びR18b~R23bは、それぞれ独立に水素原子、炭素原子数1以上6以下の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、フッ素原子、又は炭素原子数1以上6以下の直鎖状若しくは分岐状のフッ素化アルキル基を表し、R15b~R17bは、それぞれ独立に炭素原子数1以上6以下の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、炭素原子数1以上6以下の直鎖状若しくは分岐状のフッ素化アルキル基、又は炭素原子数5以上20以下の脂肪族環式基を表し、それぞれ独立に炭素原子数1以上6以下の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又は炭素原子数1以上6以下の直鎖状若しくは分岐状のフッ素化アルキル基を表し、R16b及びR17bは互いに結合して、両者が結合している炭素原子とともに炭素原子数5以上20以下の炭化水素環を形成してもよく、Ybは、置換基を有していてもよい脂肪族環式基又はアルキル基を表し、pは0以上4以下の整数を表し、qは0又は1を表す。
なお、上記直鎖状又は分岐状のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられる。また、フッ素化アルキル基とは、上記アルキル基の水素原子の一部又は全部がフッ素原子により置換されたものである。
脂肪族環式基の具体例としては、モノシクロアルカン、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカン等のポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基が挙げられる。具体的には、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン等のモノシクロアルカンや、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等のポリシクロアルカンから1個の水素原子を除いた基が挙げられる。特に、シクロヘキサン、アダマンタンから1個の水素原子を除いた基(さらに置換基を有していてもよい)が好ましい。
脂肪族環式基の具体例としては、モノシクロアルカン、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカン等のポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基が挙げられる。具体的には、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン等のモノシクロアルカンや、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等のポリシクロアルカンから1個の水素原子を除いた基が挙げられる。特に、シクロヘキサン、アダマンタンから1個の水素原子を除いた基(さらに置換基を有していてもよい)が好ましい。
上記R16b及びR17bが互いに結合して炭化水素環を形成しない場合、上記R15b、R16b、及びR17bとしては、高コントラストで、解像度、焦点深度幅等が良好な点から、炭素原子数1以上4以下の直鎖状又は分岐状のアルキル基であることが好ましく、炭素原子数2以上4以下の直鎖状又は分岐状のアルキル基であることがより好ましい。上記R19b、R20b、R22b、R23bとしては、水素原子又はメチル基であることが好ましい。
上記R16b及びR17bは、両者が結合している炭素原子とともに炭素原子数5以上20以下の脂肪族環式基を形成してもよい。このような脂肪族環式基の具体例としては、モノシクロアルカン、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカン等のポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基が挙げられる。具体的には、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン等のモノシクロアルカンや、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等のポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基が挙げられる。特に、シクロヘキサン、アダマンタンから1個以上の水素原子を除いた基(さらに置換基を有していてもよい)が好ましい。
さらに、上記R16b及びR17bが形成する脂肪族環式基が、その環骨格上に置換基を有する場合、当該置換基の例としては、水酸基、カルボキシ基、シアノ基、酸素原子(=O)等の極性基や、炭素原子数1以上4以下の直鎖状又は分岐状のアルキル基が挙げられる。極性基としては特に酸素原子(=O)が好ましい。
上記Ybは、脂肪族環式基又はアルキル基であり、モノシクロアルカン、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカン等のポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基等が挙げられる。具体的には、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン等のモノシクロアルカンや、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等のポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基等が挙げられる。特に、アダマンタンから1個以上の水素原子を除いた基(さらに置換基を有していてもよい)が好ましい。
さらに、上記Ybの脂肪族環式基が、その環骨格上に置換基を有する場合、当該置換基の例としては、水酸基、カルボキシ基、シアノ基、酸素原子(=O)等の極性基や、炭素原子数1以上4以下の直鎖状又は分岐状のアルキル基が挙げられる。極性基としては特に酸素原子(=O)が好ましい。
また、Ybがアルキル基である場合、炭素原子数1以上20以下、好ましくは6以上15以下の直鎖状又は分岐状のアルキル基であることが好ましい。このようなアルキル基は、特にアルコキシアルキル基であることが好ましく、このようなアルコキシアルキル基としては、1-メトキシエチル基、1-エトキシエチル基、1-n-プロポキシエチル基、1-イソプロポキシエチル基、1-n-ブトキシエチル基、1-イソブトキシエチル基、1-tert-ブトキシエチル基、1-メトキシプロピル基、1-エトキシプロピル基、1-メトキシ-1-メチル-エチル基、1-エトキシ-1-メチルエチル基等が挙げられる。
上記式(b5)で表される構成単位の好ましい具体例としては、下記式(b5-1)~(b5-33)で表されるものを挙げることができる。
上記式(b5-1)~(b5-33)中、R24bは、水素原子又はメチル基を表す。
上記式(b6)で表される構成単位の好ましい具体例としては、下記式(b6-1)~(b6-26)で表されるものを挙げることができる。
上記式(b6-1)~(b6-26)中、R24bは、水素原子又はメチル基を表す。
上記式(b7)で表される構成単位の好ましい具体例としては、下記式(b7-1)~(b7-15)で表されるものを挙げることができる。
上記式(b7-1)~(b7-15)中、R24bは、水素原子又はメチル基を表す。
以上説明した式(b5)~(b7)で表される構成単位の中では、合成がしやすく且つ比較的高感度化しやすい点から、式(b6)で表される構成単位が好ましい。また、式(b6)で表される構成単位の中では、Ybがアルキル基である構成単位が好ましく、R19b及びR20bの一方又は双方がアルキル基である構成単位が好ましい。
さらに、アクリル樹脂(B3)は、上記式(b5)~(b7)で表される構成単位とともに、エーテル結合を有する重合性化合物から誘導された構成単位を含む共重合体からなる樹脂であることが好ましい。
上記エーテル結合を有する重合性化合物としては、エーテル結合及びエステル結合を有する(メタ)アクリル酸誘導体等のラジカル重合性化合物を例示することができ、具体例としては、2-メトキシエチル(メタ)アクリレート、2-エトキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、3-メトキシブチル(メタ)アクリレート、エチルカルビトール(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート等が挙げられる。また、上記エーテル結合を有する重合性化合物は、好ましくは、2-メトキシエチル(メタ)アクリレート、2-エトキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレートである。これらの重合性化合物は、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
さらに、アクリル樹脂(B3)には、物理的、化学的特性を適度にコントロールする目的で他の重合性化合物を構成単位として含めることができる。このような重合性化合物としては、公知のラジカル重合性化合物や、アニオン重合性化合物が挙げられる。
このような重合性化合物としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸等のモノカルボン酸類;マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等のジカルボン酸類;2-メタクリロイルオキシエチルコハク酸、2-メタクリロイルオキシエチルマレイン酸、2-メタクリロイルオキシエチルフタル酸、2-メタクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタル酸等のカルボキシ基及びエステル結合を有するメタクリル酸誘導体類;メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸アルキルエステル類;2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステル類;フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸アリールエステル類;マレイン酸ジエチル、フマル酸ジブチル等のジカルボン酸ジエステル類;スチレン、α-メチルスチレン、クロロスチレン、クロロメチルスチレン、ビニルトルエン、ヒドロキシスチレン、α-メチルヒドロキシスチレン、α-エチルヒドロキシスチレン等のビニル基含有芳香族化合物類;酢酸ビニル等のビニル基含有脂肪族化合物類;ブタジエン、イソプレン等の共役ジオレフィン類;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のニトリル基含有重合性化合物類;塩化ビニル、塩化ビニリデン等の塩素含有重合性化合物;アクリルアミド、メタクリルアミド等のアミド結合含有重合性化合物類;等を挙げることができる。
上記の通り、アクリル樹脂(B3)は、上記のモノカルボン酸類やジカルボン酸類のようなカルボキシ基を有する重合性化合物に由来する構成単位を含んでいてもよい。しかし、より断面形状が良好な矩形である非レジスト部を含むレジストパターンを形成しやすい点から、アクリル樹脂(B3)は、カルボキシ基を有する重合性化合物に由来する構成単位を実質的に含まないのが好ましい。具体的には、アクリル樹脂(B3)中の、カルボキシ基を有する重合性化合物に由来する構成単位の比率は、20質量%以下が好ましく、15質量%以下がより好ましく、10質量%以下が特に好ましい。
アクリル樹脂(B3)において、カルボキシ基を有する重合性化合物に由来する構成単位を比較的多量に含むアクリル樹脂は、カルボキシ基を有する重合性化合物に由来する構成単位を少量しか含まないか、含まないアクリル樹脂と併用されるのが好ましい。
アクリル樹脂(B3)において、カルボキシ基を有する重合性化合物に由来する構成単位を比較的多量に含むアクリル樹脂は、カルボキシ基を有する重合性化合物に由来する構成単位を少量しか含まないか、含まないアクリル樹脂と併用されるのが好ましい。
また、重合性化合物としては、酸非解離性の脂肪族多環式基を有する(メタ)アクリル酸エステル類、ビニル基含有芳香族化合物類等を挙げることができる。酸非解離性の脂肪族多環式基としては、特にトリシクロデカニル基、アダマンチル基、テトラシクロドデカニル基、イソボルニル基、ノルボルニル基等が、工業上入手しやすい等の点で好ましい。これらの脂肪族多環式基は、炭素原子数1以上5以下の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を置換基として有していてもよい。
酸非解離性の脂肪族多環式基を有する(メタ)アクリル酸エステル類としては、具体的には、下記式(b8-1)~(b8-5)の構造のものを例示することができる。
上記式(b8-1)~(b8-5)中、R25bは、水素原子又はメチル基を表す。
アクリル樹脂(B3)が、-SO2-含有環式基、又はラクトン含有環式基を含む構成単位(b-3)を含む場合、アクリル樹脂(B3)中の構成単位(b-3)の含有量は、5質量%以上が好ましく、10質量%以上がより好ましく、10質量%以上50質量%以下が特に好ましく、10質量%以上30質量%以下が最も好ましい。ポジ型の感光性組成物が、上記の範囲内の量の構成単位(b-3)を含む場合、良好な現像性と、良好なパターン形状とを両立しやすい。
また、アクリル樹脂(B3)は、前述の式(b5)~(b7)で表される構成単位を、5質量%以上含むのが好ましく、10質量%以上含むのがより好ましく、10質量%以上50質量%以下含むのが特に好ましい。
アクリル樹脂(B3)は、上記のエーテル結合を有する重合性化合物に由来する構成単位を含むのが好ましい。アクリル樹脂(B3)中の、エーテル結合を有する重合性化合物に由来する構成単位の含有量は、0質量%以上50質量%以下が好ましく、5質量%以上40質量%以下がより好ましく、5質量%以上30質量%以下がさらに好ましい。
アクリル樹脂(B3)は、上記の酸非解離性の脂肪族多環式基を有する(メタ)アクリル酸エステル類に由来する構成単位を含むのが好ましい。アクリル樹脂(B3)中の、酸非解離性の脂肪族多環式基を有する(メタ)アクリル酸エステル類に由来する構成単位の含有量は、0質量%以上60質量%以下が好ましく、5質量%以上50質量%以下がより好ましく、5質量%以上30質量%以下がさらに好ましい。
ポジ型の感光性組成物が所定の量のアクリル樹脂(B3)を含有する限りにおいて、以上説明したアクリル樹脂(B3)以外のアクリル樹脂も樹脂(B)として用いることができる。このような、アクリル樹脂(B3)以外のアクリル樹脂としては、前述の式(b5)~(b7)で表される構成単位を含む樹脂であれば特に限定されない。
以上説明した樹脂(B)のポリスチレン換算質量平均分子量は、好ましくは10000以上600000以下であり、より好ましくは20000以上400000以下であり、さらに好ましくは30000以上300000以下である。このような質量平均分子量とすることにより、基板からの剥離性を低下させることなくポジ型の感光性組成物からなる感光性層の十分な強度を保持でき、さらにはめっき時のプロファイルの膨れや、クラックの発生を防ぐことができる。
また、樹脂(B)の分散度は1.05以上が好ましい。ここで、分散度とは、質量平均分子量を数平均分子量で除した値のことである。このような分散度とすることにより、所望とするめっきに対する応力耐性や、めっき処理により得られる金属層が膨らみやすくなるという問題を回避できる。
樹脂(B)の含有量は、ポジ型の感光性組成物の全質量に対して5質量%以上60質量%以下とすることが好ましい。
また、樹脂(B)の含有量は、ポジ型の感光性組成物の全固形分質量に対して5質量%以上98質量%以下であることが好ましく、10質量%以上95質量%以下であることがより好ましい。
また、樹脂(B)の含有量は、ポジ型の感光性組成物の全固形分質量に対して5質量%以上98質量%以下であることが好ましく、10質量%以上95質量%以下であることがより好ましい。
<含硫黄化合物(C)>
ポジ型の感光性組成物に含まれる含硫黄化合物(C)は、室温(25℃)で固体である。
含硫黄化合物(C)は、例えば、金属に対して配位し得る硫黄原子を含む化合物である。
Cu等の金属からなる表面上に、めっき用の鋳型として用いられるレジストパターンを形成する場合、フッティング等の断面形状の不具合が生じやすい。しかし、ポジ型の感光性組成物が含硫黄化合物(C)を含む場合、基板における金属からなる表面上にレジストパターンを形成する場合でも、フッティング等の断面形状の不具合の発生を抑制しやすい。なお、「フッティング」とは、基板表面とレジストパターンの接触面付近においてレジスト部が非レジスト部側に張り出してしまうことによって、非レジスト部においてトップの幅よりもボトムの幅のほうが狭くなる現象である。
ポジ型の感光性組成物に含まれる含硫黄化合物(C)は、室温(25℃)で固体である。
含硫黄化合物(C)は、例えば、金属に対して配位し得る硫黄原子を含む化合物である。
Cu等の金属からなる表面上に、めっき用の鋳型として用いられるレジストパターンを形成する場合、フッティング等の断面形状の不具合が生じやすい。しかし、ポジ型の感光性組成物が含硫黄化合物(C)を含む場合、基板における金属からなる表面上にレジストパターンを形成する場合でも、フッティング等の断面形状の不具合の発生を抑制しやすい。なお、「フッティング」とは、基板表面とレジストパターンの接触面付近においてレジスト部が非レジスト部側に張り出してしまうことによって、非レジスト部においてトップの幅よりもボトムの幅のほうが狭くなる現象である。
しかし、室温で固体である含硫黄化合物(C)を含有する感光性組成物を用いると、感光性組成物に異物が含まれたり、得られるレジストパターンに異物が生じたりすることがしばしばある。この異物は、化学増幅型レジスト組成物中に含まれる、含硫黄化合物に由来する異物である。レジストパターンに異物が存在すると、このレジストパターンを、めっき造形物を形成するための鋳型やエッチングマスクとして用いた場合、所望する形状のめっき造形物やエッチング形成物を形成し難い。また、濾過により含硫黄化合物に由来する異物が除去された場合、化学増幅型レジスト組成物中の含硫黄化合物の含有量の低減に起因して、レジストパターンの形状改善について所望する効果が損なわれる懸念がある。
本発明の製造方法においては、詳しくは後述するが、含硫黄化合物(C)を予め特定の溶剤(S1)に溶解して含硫黄化合物(C)溶液とし、この含硫黄化合物(C)溶液を酸発生剤(A)や溶剤(S2)と混合するため、室温で固体である含硫黄化合物(C)を含有しているにも関わらず、含硫黄化合物(C)に由来する異物が低減された感光性組成物を製造できる。
本発明の製造方法においては、詳しくは後述するが、含硫黄化合物(C)を予め特定の溶剤(S1)に溶解して含硫黄化合物(C)溶液とし、この含硫黄化合物(C)溶液を酸発生剤(A)や溶剤(S2)と混合するため、室温で固体である含硫黄化合物(C)を含有しているにも関わらず、含硫黄化合物(C)に由来する異物が低減された感光性組成物を製造できる。
含硫黄化合物(C)としては、下記式(c1-1)又は(c1-2)で表される化合物及びその互変異性体が挙げられる。
(式(c1-1)及び(c1-2)中、
環Aは、環構成原子数が4以上8以下である単環であるか、又は環構成原子数が5以上20以下である多環であり、
X1cは、-CR11cR12c-、-NR13c-、-O-、-S-、-Se-、-Te-、=CR14c-、又は=N-であり、
X2cは、-CR11c=、又は-N=であり、
R11c、R12c、R13c、及びR14cは、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有してもよい炭素原子数1以上8以下のアルキル基、置換基を有してもよい炭素原子数1以上8以下のアルケニル基、置換基を有してもよい炭素原子数1以上8以下のアルキニル基、置換基を有してもよい炭素原子数4以上20以下の芳香族基、又はカルボキシ基である。)
環Aは、環構成原子数が4以上8以下である単環であるか、又は環構成原子数が5以上20以下である多環であり、
X1cは、-CR11cR12c-、-NR13c-、-O-、-S-、-Se-、-Te-、=CR14c-、又は=N-であり、
X2cは、-CR11c=、又は-N=であり、
R11c、R12c、R13c、及びR14cは、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有してもよい炭素原子数1以上8以下のアルキル基、置換基を有してもよい炭素原子数1以上8以下のアルケニル基、置換基を有してもよい炭素原子数1以上8以下のアルキニル基、置換基を有してもよい炭素原子数4以上20以下の芳香族基、又はカルボキシ基である。)
上記式(c1-1)で表される化合物の互変異性体は、例えば下記式(c1-1’)で表される化合物である。上記式(c1-2)で表される化合物の互変異性体は、例えば下記式(c1-2’)で表される化合物である。
(式(c1-1’)及び(c1-2’)中、環A、X1c、R11c、R12c、R13c、及びR14cは、それぞれ式(c1-1)及び(c1-2)と同じであり、X3cHは、-CR11cH-、又は-NH-である。)
環Aは、芳香族複素環でも、脂肪族複素環でもよい。
環Aが単環である場合、環構成原子数は、5以上7以下であることが好ましく、5又は6であることがより好ましい。
単環である環Aの具体例としては、ピロール環、イミダゾリン環、イミダゾール環、トリアゾール環、ピリジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、ピラジン環、トリアジン環、チアジアゾール環が挙げられる。
環Aが多環である場合、多環を構成する単環の数は、1以上3以下が好ましく、1又は2がより好ましい。
多環である環Aの具体例としては、インドール環、ベンゾイミダゾール環、プリン環、キノリン環、イソキノリン環、キナゾリン環、ナフチリジン環、プテリジン環等が挙げられる。
環Aは、置換基を有していてもよい。環Aが有していてもよい置換基としては、ヒドロキシ基、アミノ基、アミド基、イミド基、カルボキシ基、アルコキシ基、カルボン酸エステル基、ハロゲン原子、飽和又は不飽和の炭化水素基、ヒドロキシ基等の置換基を有していてもよい芳香族基等が挙げられる。
環Aが単環である場合、環構成原子数は、5以上7以下であることが好ましく、5又は6であることがより好ましい。
単環である環Aの具体例としては、ピロール環、イミダゾリン環、イミダゾール環、トリアゾール環、ピリジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、ピラジン環、トリアジン環、チアジアゾール環が挙げられる。
環Aが多環である場合、多環を構成する単環の数は、1以上3以下が好ましく、1又は2がより好ましい。
多環である環Aの具体例としては、インドール環、ベンゾイミダゾール環、プリン環、キノリン環、イソキノリン環、キナゾリン環、ナフチリジン環、プテリジン環等が挙げられる。
環Aは、置換基を有していてもよい。環Aが有していてもよい置換基としては、ヒドロキシ基、アミノ基、アミド基、イミド基、カルボキシ基、アルコキシ基、カルボン酸エステル基、ハロゲン原子、飽和又は不飽和の炭化水素基、ヒドロキシ基等の置換基を有していてもよい芳香族基等が挙げられる。
R11c、R12c、R13c、及びR14cとしての、置換基を有してもよい炭素原子数1以上8以下のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられる。
R11c、R12c、R13c、及びR14cとしての、置換基を有してもよい炭素原子数1以上8以下のアルケニル基としては、3-ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基等が挙げられる。
R11c、R12c、R13c、及びR14cとしての、置換基を有してもよい炭素原子数1以上8以下のアルキニル基としては、ペンチニル基、ヘキシニル基、ヘプチニル基、オクチニル基等が挙げられる。
R11c、R12c、R13c、及びR14cとしての、置換基を有してもよい炭素原子数4以上20以下の芳香族基としては、フェニル基、ナフチル基等のアリール基や、フリル基、チエニル基等のヘテロアリール基が挙げられる。
R11c、R12c、R13c、及びR14cとしての、炭素原子数1以上8以下のアルキル基、炭素原子数1以上8以下のアルケニル基、炭素原子数1以上8以下のアルキニル基や、炭素原子数4以上20以下の芳香族基が有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子、シアノ基、オキソアルコキシ基、ヒドロキシ基、アミノ基、ニトロ基、アリール基、ハロゲン原子で置換されたアルキル基が挙げられる。
R11c、R12c、R13c、及びR14cとしての、置換基を有してもよい炭素原子数1以上8以下のアルケニル基としては、3-ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基等が挙げられる。
R11c、R12c、R13c、及びR14cとしての、置換基を有してもよい炭素原子数1以上8以下のアルキニル基としては、ペンチニル基、ヘキシニル基、ヘプチニル基、オクチニル基等が挙げられる。
R11c、R12c、R13c、及びR14cとしての、置換基を有してもよい炭素原子数4以上20以下の芳香族基としては、フェニル基、ナフチル基等のアリール基や、フリル基、チエニル基等のヘテロアリール基が挙げられる。
R11c、R12c、R13c、及びR14cとしての、炭素原子数1以上8以下のアルキル基、炭素原子数1以上8以下のアルケニル基、炭素原子数1以上8以下のアルキニル基や、炭素原子数4以上20以下の芳香族基が有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子、シアノ基、オキソアルコキシ基、ヒドロキシ基、アミノ基、ニトロ基、アリール基、ハロゲン原子で置換されたアルキル基が挙げられる。
式(c1-1)中、X1cは-NR13c-又は=N-であることが好ましい。
式(c1-1)又は(c1-2)で表される化合物としては、それぞれ置換されていてもよい、メルカプトピリジン、メルカプトピリミジン、メルカプトピリダジン、メルカプトピラジン、メルカプトトリアジン、メルカプトイミダゾール、メルカプトインダゾール、メルカプトトリアゾール、メルカプトチアジアゾール、メルカプトベンゾイミダゾール等が挙げられる。
式(c1-1)又は(c1-2)で表される化合物の具体例としては、2-メルカプトピリジン、2-メルカプトニコチン酸、2-メルカプトピリミジン、4-メルカプトピリミジン、3-メルカプトピリダジン、2-メルカプトピラジン、2-メルカプト-1,3,5-トリアジン、3-メルカプト-1,2,4-トリアジン、2-メルカプトイミダゾール、2-メルカプト-1,3,4-チアジアゾール、2-メルカプトベンゾイミダゾール等や、下記式で表される化合物が挙げられる。
式(c1-1’)又は(c1-2’)で表される化合物としては、2-チオウラシル、5-メチル-2-チオウラシル、5,6-ジメチル-2-チオウラシル、6-エチル-5-メチル-2-チオウラシル、6-メチル-5-n-プロピル-2-チオウラシル、5-エチル-2-チオラシル、5-n-プロピル-2-チオウラシル、5-n-ブチル-2-チオウラシル、5-n-ヘキシル-2-チオウラシル、5-n-ブチル-6-エチル-2-チオウラシル、5-ヒドロキシ-2-チオウラシル、5,6-ジヒドロキシ-2-チオウラシル、5-ヒドロキシ-6-n-プロピル-2-チオウラシル、5-メトキシ-2-チオウラシル、5-n-ブトキシ-2-チオウラシル、5-メトキシ-6-n-プロピル-2-チオウラシル、5-ブロモ-2-チオウラシル、5-クロロ-2-チオウラシル、5-フルオロ-2-チオウラシル、5-アミノ-2-チオウラシル、5-アミノ-6-メチル-2-チオウラシル、5-アミノ-6-フェニル-2-チオウラシル、5,6-ジアミノ-2-チオウラシル、5-アリル-2-チオウラシル、5-アリル-3-エチル-2-チオウラシル、5-アリル-6-フェニル-2-チオウラシル、5-ベンジル-2-チオウラシル、5-ベンジル-6-メチル-2-チオウラシル、5-アセトアミド-2-チオウラシル、6-メチル-5-ニトロ-2-チオウラシル、6-アミノ-2-チオウラシル、6-アミノ-5-メチル-2-チオウラシル、6-アミノ-5-n-プロピル-2-チオウラシル、6-ブロモ-2-チオウラシル、6-クロロ-2-チオウラシル、6-フルオロ-2-チオウラシル、6-ブロモ-5-メチル-2-チオウラシル、6-ヒドロキシ-2-チオウラシル、6-アセトアミド-2-チオウラシル、6-n-オクチル-2-チオウラシル、6-ドデシル-2-チオウラシル、6-テトラドデシル-2-チオウラシル、6-ヘキサデシル-2-チオウラシル、6-(2-ヒドロキシエチル)-2-チオウラシル、6-(3-イソプロピルオクチル)-5-メチル-2-チオウラシル、6-(m-ニトロフェニル)-2-チオウラシル、6-(m-ニトロフェニル)-5-n-プロピル-2-チオウラシル、6-α-ナフチル-2-チオウラシル、6-α-ナフチル-5-t-ブチル-2-チオウラシル、6-(p-クロロフェニル)-2-チオウラシル、6-(p-クロロフェニル)-2-エチル-2-チオウラシル、5-エチル-6-エイコシル-2-チオウラシル、6-アセトアミド-5-エチル-2-チオウラシル、6-エイコシル-5-アリル-2-チオウラシル、5-アミノ-6-フェニル-2-チオウラシル、5-アミノ-6-(p-クロロフェニル)-2-チオウラシル、5-メトキシ-6-フェニル-2-チオウラシル、5-エチル-6-(3,3-ジメチルオクチル)-2-チオウラシル、6-(2-ブロモエチル)-2-チオウラシル等のチオウラシル誘導体が挙げられる。
含硫黄化合物(C)としては、下記式(c2)で表される化合物も挙げられる。
(式(c2)中、
Y1c及びY2cは、それぞれ独立に、窒素原子又は炭素原子であり、
R21c及びR22cは、それぞれ独立に、水素原子、炭素原子数1以上10以下の脂肪族炭化水素基、炭素原子数6以上14以下の芳香族炭化水素基、炭素原子数3以上18以下の脂環式炭化水素基であり、
R23cは、水素原子、炭素原子数1以上10以下の脂肪族炭化水素基、炭素原子数6以上14以下の芳香族炭化水素基、炭素原子数3以上18以下の脂環式炭化水素基、-SR24c又は-NR25cR26cであり、
R24c、R25c及びR26cは、それぞれ独立に、水素原子、炭素原子数1以上10以下の脂肪族炭化水素基、炭素原子数3以上10以下の脂環式炭化水素基、炭素原子数6以上14以下の芳香族炭化水素基又は炭素原子数1以上12以下のアシル基であり、R25c及びR26cにおける、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基及びアシル基の水素原子は、ヒドロキシ基に置き換わっていてもよく、
n及びmは、それぞれ独立に、0又は1であり、Y1cが窒素原子である場合、nは0であり、Y1cが炭素原子である場合、nは1であり、Y2cが窒素原子である場合、mは0であり、Y2cが炭素原子である場合、mは1である。)
Y1c及びY2cは、それぞれ独立に、窒素原子又は炭素原子であり、
R21c及びR22cは、それぞれ独立に、水素原子、炭素原子数1以上10以下の脂肪族炭化水素基、炭素原子数6以上14以下の芳香族炭化水素基、炭素原子数3以上18以下の脂環式炭化水素基であり、
R23cは、水素原子、炭素原子数1以上10以下の脂肪族炭化水素基、炭素原子数6以上14以下の芳香族炭化水素基、炭素原子数3以上18以下の脂環式炭化水素基、-SR24c又は-NR25cR26cであり、
R24c、R25c及びR26cは、それぞれ独立に、水素原子、炭素原子数1以上10以下の脂肪族炭化水素基、炭素原子数3以上10以下の脂環式炭化水素基、炭素原子数6以上14以下の芳香族炭化水素基又は炭素原子数1以上12以下のアシル基であり、R25c及びR26cにおける、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基及びアシル基の水素原子は、ヒドロキシ基に置き換わっていてもよく、
n及びmは、それぞれ独立に、0又は1であり、Y1cが窒素原子である場合、nは0であり、Y1cが炭素原子である場合、nは1であり、Y2cが窒素原子である場合、mは0であり、Y2cが炭素原子である場合、mは1である。)
R21c及びR22cとしての、炭素原子数1以上10以下の脂肪族炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基等のアルキル基が挙げられる。
R21c及びR22cとしての、炭素原子数6以上14以下の芳香族炭化水素基としては、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、p-メチルフェニル基、p-tert-ブチルフェニル基、p-アダマンチルフェニル基、トリル基、キシリル基、クメニル基、メシチル基、ビフェニル基、フェナントリル基、2,6-ジエチルフェニル基、2-メチル-6-エチルフェニル等のアリール基が挙げられる。
R21c及びR22cとしての、炭素原子数3以上18以下の脂環式炭化水素基としては、シクロペンチル基、シクロへキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基等のシクロアルキル基の単環式の脂環式炭化水素基;及び、デカヒドロナフチル基、アダマンチル基、ノルボルニル基等の多環式の脂環式炭化水素基が挙げられる。
R21c及びR22cとしての、炭素原子数6以上14以下の芳香族炭化水素基としては、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、p-メチルフェニル基、p-tert-ブチルフェニル基、p-アダマンチルフェニル基、トリル基、キシリル基、クメニル基、メシチル基、ビフェニル基、フェナントリル基、2,6-ジエチルフェニル基、2-メチル-6-エチルフェニル等のアリール基が挙げられる。
R21c及びR22cとしての、炭素原子数3以上18以下の脂環式炭化水素基としては、シクロペンチル基、シクロへキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基等のシクロアルキル基の単環式の脂環式炭化水素基;及び、デカヒドロナフチル基、アダマンチル基、ノルボルニル基等の多環式の脂環式炭化水素基が挙げられる。
R23cとしての、炭素原子数1以上10以下の脂肪族炭化水素基、炭素原子数6以上14以下の芳香族炭化水素基及び炭素原子数3以上18以下の脂環式炭化水素基としては、前述のR21c及びR22cとしての、炭素原子数1以上10以下の脂肪族炭化水素基、炭素原子数6以上14以下の芳香族炭化水素基及び炭素原子数3以上18以下の脂環式炭化水素基と同様のものが挙げられる。
R24c、R25c及びR26cとしての、炭素原子数1以上10以下の脂肪族炭化水素基及び炭素原子数6以上14以下の芳香族炭化水素基としては、前述のR21c及びR22cとしての、炭素原子数1以上10以下の脂肪族炭化水素基及び炭素原子数6以上14以下の芳香族炭化水素基と同様のものが挙げられる。
R24c、R25c及びR26cとしての、炭素原子数3以上10以下の脂環式炭化水素基としては、シクロペンチル基、シクロへキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基等のシクロアルキル基の単環式の脂環式炭化水素基;及び、デカヒドロナフチル基、アダマンチル基、ノルボルニル基等の多環式の脂環式炭化水素基が挙げられる。
R24c、R25c及びR26cとしての、炭素原子数1以上12以下のアシル基としては、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、バレイル基、ヘキシルカルボニル基、ヘプチルカルボニル基、オクチルカルボニル基、デシルカルボニル基、ドデシルカルボニル基、ベンゾイル基が挙げられる。
R24c、R25c及びR26cとしての、炭素原子数3以上10以下の脂環式炭化水素基としては、シクロペンチル基、シクロへキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基等のシクロアルキル基の単環式の脂環式炭化水素基;及び、デカヒドロナフチル基、アダマンチル基、ノルボルニル基等の多環式の脂環式炭化水素基が挙げられる。
R24c、R25c及びR26cとしての、炭素原子数1以上12以下のアシル基としては、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、バレイル基、ヘキシルカルボニル基、ヘプチルカルボニル基、オクチルカルボニル基、デシルカルボニル基、ドデシルカルボニル基、ベンゾイル基が挙げられる。
式(c2)中、Y1c及びY2cは窒素原子であることが好ましい。
含硫黄化合物(C)は、樹脂(B)及び後述するアルカリ可溶性樹脂(D)の合計質量100質量部に対して、好ましくは0.01質量部以上5質量部以下の範囲で用いられ、より好ましくは0.01質量部以上3質量部以下の範囲で用いられ、さらに好ましくは0.03質量部以上2質量部以下の範囲で用いられる。
なお、室温で液体である含硫黄化合物を含んでいてもよいが、室温で固体である含硫黄化合物(C)の含有量は、室温で固体である含硫黄化合物(C)及び室温で液体である含硫黄化合物の合計に対して、好ましくは50質量%以上であり、より好ましくは80質量%以上であり、さらに好ましくは100質量%である。
<アルカリ可溶性樹脂(D)>
ポジ型の感光性組成物は、クラック耐性を向上させるため、さらにアルカリ可溶性樹脂(D)を含有することが好ましい。ここで、アルカリ可溶性樹脂とは、樹脂濃度20質量%の樹脂溶液(溶媒:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)により、膜厚1μmの樹脂膜を基板上に形成し、2.38質量%のTMAH水溶液に1分間浸漬した際、0.01μm以上溶解するものをいう。アルカリ可溶性樹脂(D)としては、ノボラック樹脂(D1)、ポリヒドロキシスチレン樹脂(D2)、及びアクリル樹脂(D3)からなる群より選ばれる少なくとも1種の樹脂であることが好ましい。
ポジ型の感光性組成物は、クラック耐性を向上させるため、さらにアルカリ可溶性樹脂(D)を含有することが好ましい。ここで、アルカリ可溶性樹脂とは、樹脂濃度20質量%の樹脂溶液(溶媒:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)により、膜厚1μmの樹脂膜を基板上に形成し、2.38質量%のTMAH水溶液に1分間浸漬した際、0.01μm以上溶解するものをいう。アルカリ可溶性樹脂(D)としては、ノボラック樹脂(D1)、ポリヒドロキシスチレン樹脂(D2)、及びアクリル樹脂(D3)からなる群より選ばれる少なくとも1種の樹脂であることが好ましい。
[ノボラック樹脂(D1)]
ノボラック樹脂は、例えばフェノール性水酸基を有する芳香族化合物(以下、単に「フェノール類」という。)とアルデヒド類とを酸触媒下で付加縮合させることにより得られる。
ノボラック樹脂は、例えばフェノール性水酸基を有する芳香族化合物(以下、単に「フェノール類」という。)とアルデヒド類とを酸触媒下で付加縮合させることにより得られる。
上記フェノール類としては、例えば、フェノール、o-クレゾール、m-クレゾール、p-クレゾール、o-エチルフェノール、m-エチルフェノール、p-エチルフェノール、o-ブチルフェノール、m-ブチルフェノール、p-ブチルフェノール、2,3-キシレノール、2,4-キシレノール、2,5-キシレノール、2,6-キシレノール、3,4-キシレノール、3,5-キシレノール、2,3,5-トリメチルフェノール、3,4,5-トリメチルフェノール、p-フェニルフェノール、レゾルシノール、ヒドロキノン、ヒドロキノンモノメチルエーテル、ピロガロール、フロログリシノール、ヒドロキシジフェニル、ビスフェノールA、没食子酸、没食子酸エステル、α-ナフトール、β-ナフトール等が挙げられる。
上記アルデヒド類としては、例えば、ホルムアルデヒド、フルフラール、ベンズアルデヒド、ニトロベンズアルデヒド、アセトアルデヒド等が挙げられる。
付加縮合反応時の触媒は、特に限定されるものではないが、例えば酸触媒では、塩酸、硝酸、硫酸、蟻酸、シュウ酸、酢酸等が使用される。
上記アルデヒド類としては、例えば、ホルムアルデヒド、フルフラール、ベンズアルデヒド、ニトロベンズアルデヒド、アセトアルデヒド等が挙げられる。
付加縮合反応時の触媒は、特に限定されるものではないが、例えば酸触媒では、塩酸、硝酸、硫酸、蟻酸、シュウ酸、酢酸等が使用される。
なお、o-クレゾールを使用すること、樹脂中の水酸基の水素原子を他の置換基に置換すること、あるいは嵩高いアルデヒド類を使用することにより、ノボラック樹脂の柔軟性を一層向上させることが可能である。
ノボラック樹脂(D1)の質量平均分子量は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されないが、1000以上50000以下であることが好ましい。
[ポリヒドロキシスチレン樹脂(D2)]
ポリヒドロキシスチレン樹脂(D2)を構成するヒドロキシスチレン系化合物としては、p-ヒドロキシスチレン、α-メチルヒドロキシスチレン、α-エチルヒドロキシスチレン等が挙げられる。
さらに、ポリヒドロキシスチレン樹脂(D2)は、スチレン樹脂との共重合体とすることが好ましい。このようなスチレン樹脂を構成するスチレン系化合物としては、スチレン、クロロスチレン、クロロメチルスチレン、ビニルトルエン、α-メチルスチレン等が挙げられる。
ポリヒドロキシスチレン樹脂(D2)を構成するヒドロキシスチレン系化合物としては、p-ヒドロキシスチレン、α-メチルヒドロキシスチレン、α-エチルヒドロキシスチレン等が挙げられる。
さらに、ポリヒドロキシスチレン樹脂(D2)は、スチレン樹脂との共重合体とすることが好ましい。このようなスチレン樹脂を構成するスチレン系化合物としては、スチレン、クロロスチレン、クロロメチルスチレン、ビニルトルエン、α-メチルスチレン等が挙げられる。
ポリヒドロキシスチレン樹脂(D2)の質量平均分子量は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されないが、1000以上50000以下であることが好ましい。
[アクリル樹脂(D3)]
アクリル樹脂(D3)としては、エーテル結合を有する重合性化合物から誘導された構成単位、及びカルボキシ基を有する重合性化合物から誘導された構成単位を含むことが好ましい。
アクリル樹脂(D3)としては、エーテル結合を有する重合性化合物から誘導された構成単位、及びカルボキシ基を有する重合性化合物から誘導された構成単位を含むことが好ましい。
上記エーテル結合を有する重合性化合物としては、2-メトキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、3-メトキシブチル(メタ)アクリレート、エチルカルビトール(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート等のエーテル結合及びエステル結合を有する(メタ)アクリル酸誘導体等を例示することができる。上記エーテル結合を有する重合性化合物は、好ましくは、2-メトキシエチルアクリレート、メトキシトリエチレングリコールアクリレートである。これらの重合性化合物は、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記カルボキシ基を有する重合性化合物としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸等のモノカルボン酸類;マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等のジカルボン酸類;2-メタクリロイルオキシエチルコハク酸、2-メタクリロイルオキシエチルマレイン酸、2-メタクリロイルオキシエチルフタル酸、2-メタクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタル酸等のカルボキシ基及びエステル結合を有する化合物;等を例示することができる。上記カルボキシ基を有する重合性化合物は、好ましくは、アクリル酸、メタクリル酸である。これらの重合性化合物は、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
アクリル樹脂(D3)の質量平均分子量は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定ないが、50000以上800000以下であることが好ましい。
アルカリ可溶性樹脂(D)の含有量は、上記樹脂(B)とアルカリ可溶性樹脂(D)との合計を100質量部とした場合、0質量部以上80質量部以下が好ましく、0質量部以上60質量部以下がより好ましい。アルカリ可溶性樹脂(D)の含有量を上記の範囲とすることによりクラック耐性を向上させ、現像時の膜減りを防ぐことができる傾向がある。
<酸拡散抑制剤(F)>
ポジ型の感光性組成物は、レジストパターンの形状や、感光性樹脂膜の引き置き安定性等の向上のため、さらに酸拡散抑制剤(F)を含有することが好ましい。酸拡散抑制剤(F)としては、含窒素化合物(F1)が好ましく、さらに必要に応じて、有機カルボン酸、又はリンのオキソ酸若しくはその誘導体(F2)を含有させることができる。
ポジ型の感光性組成物は、レジストパターンの形状や、感光性樹脂膜の引き置き安定性等の向上のため、さらに酸拡散抑制剤(F)を含有することが好ましい。酸拡散抑制剤(F)としては、含窒素化合物(F1)が好ましく、さらに必要に応じて、有機カルボン酸、又はリンのオキソ酸若しくはその誘導体(F2)を含有させることができる。
[含窒素化合物(F1)]
含窒素化合物(F1)としては、トリメチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ジ-n-プロピルアミン、トリ-n-プロピルアミン、トリ-n-ペンチルアミン、トリベンジルアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、n-ヘキシルアミン、n-ヘプチルアミン、n-オクチルアミン、n-ノニルアミン、エチレンジアミン、N,N,N’,N’-テトラメチルエチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、4,4’-ジアミノベンゾフェノン、4,4’-ジアミノジフェニルアミン、ホルムアミド、N-メチルホルムアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N-メチルアセトアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、プロピオンアミド、ベンズアミド、ピロリドン、N-メチルピロリドン、メチルウレア、1,1-ジメチルウレア、1,3-ジメチルウレア、1,1,3,3,-テトラメチルウレア、1,3-ジフェニルウレア、イミダゾール、ベンズイミダゾール、4-メチルイミダゾール、8-オキシキノリン、アクリジン、プリン、ピロリジン、ピペリジン、2,4,6-トリ(2-ピリジル)-S-トリアジン、モルホリン、4-メチルモルホリン、ピペラジン、1,4-ジメチルピペラジン、1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、ピリジン等を挙げることができる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
含窒素化合物(F1)としては、トリメチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ジ-n-プロピルアミン、トリ-n-プロピルアミン、トリ-n-ペンチルアミン、トリベンジルアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、n-ヘキシルアミン、n-ヘプチルアミン、n-オクチルアミン、n-ノニルアミン、エチレンジアミン、N,N,N’,N’-テトラメチルエチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、4,4’-ジアミノベンゾフェノン、4,4’-ジアミノジフェニルアミン、ホルムアミド、N-メチルホルムアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N-メチルアセトアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、プロピオンアミド、ベンズアミド、ピロリドン、N-メチルピロリドン、メチルウレア、1,1-ジメチルウレア、1,3-ジメチルウレア、1,1,3,3,-テトラメチルウレア、1,3-ジフェニルウレア、イミダゾール、ベンズイミダゾール、4-メチルイミダゾール、8-オキシキノリン、アクリジン、プリン、ピロリジン、ピペリジン、2,4,6-トリ(2-ピリジル)-S-トリアジン、モルホリン、4-メチルモルホリン、ピペラジン、1,4-ジメチルピペラジン、1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、ピリジン等を挙げることができる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、アデカスタブLA-52、アデカスタブLA-57、アデカスタブLA-63P、アデカスタブLA-68、アデカスタブLA-72、アデカスタブLA-77Y、アデカスタブLA-77G、アデカスタブLA-81、アデカスタブLA-82、及びアデカスタブLA-87(いずれも、ADEKA社製)や、4-ヒドロキシ-1,2,2,6,6-ペンタメチルピペリジン誘導体等の市販のヒンダードアミン化合物や、2,6-ジフェニルピリジン、及び2,6-ジ-tert-ブチルピリジン等の2,6-位を炭化水素基等の置換基で置換されたピリジンを含窒素化合物(F1)として用いることもできる。
含窒素化合物(F1)は、上記樹脂(B)及び上記アルカリ可溶性樹脂(D)の合計質量100質量部に対して、通常0質量部以上5質量部以下の範囲で用いられ、0質量部以上3質量部以下の範囲で用いられることが特に好ましい。
[有機カルボン酸、又はリンのオキソ酸若しくはその誘導体(F2)]
有機カルボン酸、又はリンのオキソ酸若しくはその誘導体(F2)のうち、有機カルボン酸としては、具体的には、マロン酸、クエン酸、リンゴ酸、コハク酸、安息香酸、サリチル酸等が好適であり、特にサリチル酸が好ましい。
有機カルボン酸、又はリンのオキソ酸若しくはその誘導体(F2)のうち、有機カルボン酸としては、具体的には、マロン酸、クエン酸、リンゴ酸、コハク酸、安息香酸、サリチル酸等が好適であり、特にサリチル酸が好ましい。
リンのオキソ酸又はその誘導体としては、リン酸、リン酸ジ-n-ブチルエステル、リン酸ジフェニルエステル等のリン酸及びそれらのエステルのような誘導体;ホスホン酸、ホスホン酸ジメチルエステル、ホスホン酸-ジ-n-ブチルエステル、フェニルホスホン酸、ホスホン酸ジフェニルエステル、ホスホン酸ジベンジルエステル等のホスホン酸及びそれらのエステルのような誘導体;ホスフィン酸、フェニルホスフィン酸等のホスフィン酸及びそれらのエステルのような誘導体;等が挙げられる。これらの中でも、特にホスホン酸が好ましい。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
有機カルボン酸、又はリンのオキソ酸若しくはその誘導体(F2)は、上記樹脂(B)及び上記アルカリ可溶性樹脂(D)の合計質量100質量部に対して、通常0質量部以上5質量部以下の範囲で用いられ、0質量部以上3質量部以下の範囲で用いられることが特に好ましい。
また、塩を形成させて安定させるために、有機カルボン酸、又はリンのオキソ酸若しくはその誘導体(F2)は、上記含窒素化合物(F1)と同等量を用いることが好ましい。
<有機溶剤(S)>
感光性組成物は、有機溶剤(S)を含有する。そして、本発明においては、感光性組成物は、有機溶剤(S)として、ハンセン溶解度パラメータの極性項δpが10(MPa0.5)以上である溶剤(S1)と、溶剤(S1)とは異なる溶剤(S2)とを含有する。
本発明の製造方法においては、ハンセン溶解度パラメータの極性項δpが10(MPa0.5)以上である溶剤(S1)に予め含硫黄化合物(C)を溶解した溶液である含硫黄化合物(C)溶液(プレミックス液)を調製し、この含硫黄化合物(C)溶液を酸発生剤(A)や溶剤(S2)と混合することにより、含硫黄化合物(C)に由来する異物が低減された感光性組成物を製造することができる。
感光性組成物は、有機溶剤(S)を含有する。そして、本発明においては、感光性組成物は、有機溶剤(S)として、ハンセン溶解度パラメータの極性項δpが10(MPa0.5)以上である溶剤(S1)と、溶剤(S1)とは異なる溶剤(S2)とを含有する。
本発明の製造方法においては、ハンセン溶解度パラメータの極性項δpが10(MPa0.5)以上である溶剤(S1)に予め含硫黄化合物(C)を溶解した溶液である含硫黄化合物(C)溶液(プレミックス液)を調製し、この含硫黄化合物(C)溶液を酸発生剤(A)や溶剤(S2)と混合することにより、含硫黄化合物(C)に由来する異物が低減された感光性組成物を製造することができる。
ハンセン溶解度パラメータの極性項(双極子相互作用によるエネルギーの項)δpは、チャールズハンセンらによって開発されたソフトフェア(ソフト名:Hansen Solubility Parameter in Practice(HSPiP))で求めることができる。
ハンセン溶解度パラメータの極性項δpは、好ましくは12(MPa0.5)以上、より好ましくは16以上(MPa0.5)である。
ハンセン溶解度パラメータの極性項δpは、好ましくは12(MPa0.5)以上、より好ましくは16以上(MPa0.5)である。
溶剤(S1)の沸点は、180℃以上が好ましく、200℃以上がより好ましい。なお、沸点は、大気圧下の沸点である。
溶剤(S1)としては、γ-ブチロラクトン(δp:16.6MPa0.5、沸点:204~205℃)、ジメチルスルホキシド(δp:16.4MPa0.5、沸点:189℃)、N-メチル-2-ピロリドン(δp:12.3MPa0.5、沸点:202℃)が挙げられる。
溶剤(S2)の種類は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されず、従来よりポジ型の感光性組成物に使用されている有機溶剤から適宜選択して使用することができる。従来よりポジ型の感光性組成物に使用されている有機溶剤を使用して、所望の感光性組成物とすることができる。
有機溶剤(S2)の具体例としては、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソアミルケトン、2-ヘプタノン等のケトン類;エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノアセテート、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、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、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテル、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;ジオキサン等の環式エーテル類;蟻酸エチル、乳酸メチル、乳酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸メチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、ピルビン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル、2-ヒドロキシプロピオン酸メチル、2-ヒドロキシプロピオン酸エチル、2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオン酸エチル、2-ヒドロキシ-3-メチルブタン酸メチル、3-メトキシブチルアセテート、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;等を挙げることができる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
また、有機溶剤(S2)の具体例としては、N-メチルホルムアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、N-メチルホルムアニリド、N-メチルアセトアミド、ベンジルエチルエーテル、ジヘキシルエーテル、アセトニルアセトン、イソホロン、カプロン酸、カプリル酸、1-オクタノール、1-ノナノール、ベンジルアルコール、酢酸ベンジル、安息香酸エチル、シュウ酸ジエチル、マレイン酸ジエチル炭酸エチレン、炭酸プロピレン、フェニルセロソルブアセタート等も挙げることができる。
感光性組成物において、溶剤(S1)の含有量は、溶剤(S1)の質量と溶剤(S2)の質量との合計に対して、0質量%超20質量%未満であることが好ましく、0質量%超10質量%未満であることがより好ましく、0質量%超5質量%未満であることがさらに好ましい。なお、溶剤(S1)の含有量が、溶剤(S1)の質量と溶剤(S2)の質量との合計に対して、0質量%超5質量%未満である感光性組成物が、本発明の化学増幅型感光性組成物であり、新規の感光性組成物である。
感光性組成物において、有機溶剤(S)の含有量、すなわち溶剤(S1)の質量と溶剤(S2)の質量との合計は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。感光性組成物を、スピンコート法等により得られる感光性層の膜厚が2μm以上となるような厚膜用途で用いる場合、有機溶剤(S)は、感光性組成物の固形分濃度が、好ましくは30質量%以上、より好ましくは30質量%以上55質量%以下となる範囲で、用いる。
<その他の成分>
感光性組成物は、可塑性を向上させるため、さらにポリビニル樹脂を含有していてもよい。ポリビニル樹脂の具体例としては、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリヒドロキシスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニル安息香酸、ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルエチルエーテル、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルフェノール、及びこれらの共重合体等が挙げられる。ポリビニル樹脂は、ガラス転移点の低さの点から、好ましくはポリビニルメチルエーテルである。
感光性組成物は、可塑性を向上させるため、さらにポリビニル樹脂を含有していてもよい。ポリビニル樹脂の具体例としては、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリヒドロキシスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニル安息香酸、ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルエチルエーテル、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルフェノール、及びこれらの共重合体等が挙げられる。ポリビニル樹脂は、ガラス転移点の低さの点から、好ましくはポリビニルメチルエーテルである。
感光性組成物は、ルイス酸性化合物を含有していてもよい。感光性組成物が、ルイス酸性化合物を含むことによって、高感度の感光性組成物を得やすく、ポジ型の感光性組成物を用いて断面形状が矩形であるレジストパターンをより形成しやすい。
また、感光性組成物を用いてパターンを形成する場合、パターン形成時の各工程の所要時間や、各工程間の所要時間が長い場合に、所望する形状や寸法のパターンを形成しにくかったり、現像性が悪化したりする悪影響が生じる場合がある。しかし、感光性組成物にルイス酸性化合物を配合することによって、このようなパターン形状や現像性への悪影響を緩和することができ、プロセスマージンを広くすることができる。
また、感光性組成物を用いてパターンを形成する場合、パターン形成時の各工程の所要時間や、各工程間の所要時間が長い場合に、所望する形状や寸法のパターンを形成しにくかったり、現像性が悪化したりする悪影響が生じる場合がある。しかし、感光性組成物にルイス酸性化合物を配合することによって、このようなパターン形状や現像性への悪影響を緩和することができ、プロセスマージンを広くすることができる。
ここで、ルイス酸性化合物とは、「少なくとも1つの電子対を受け取ることができる空の軌道を持つ、電子対受容体としての作用を奏する化合物」を意味する。
ルイス酸性化合物としては、上記の定義に該当し、当業者においてルイス酸性化合物であると認識される化合物であれば特に限定されない。ルイス酸性化合物としては、ブレンステッド酸(プロトン酸)に該当しない化合物が好ましく用いられる。
ルイス酸性化合物の具体例としては、フッ化ホウ素、フッ化ホウ素のエーテル錯体(例えば、BF3・Et2O、BF3・Me2O、BF3・THF等。Etはエチル基であり、Meはメチル基であり、THFはテトラヒドロフランである。)、有機ホウ素化合物(例えば、ホウ酸トリn-オクチル、ホウ酸トリn-ブチル、ホウ酸トリフェニル、及びトリフェニルホウ素等)、塩化チタン、塩化アルミニウム、臭化アルミニウム、塩化ガリウム、臭化ガリウム、塩化インジウム、トリフルオロ酢酸タリウム、塩化スズ、塩化亜鉛、臭化亜鉛、ヨウ化亜鉛、トリフルオロメタンスルホン酸亜鉛、酢酸亜鉛、硝酸亜鉛、テトラフルオロホウ酸亜鉛、塩化マンガン、臭化マンガン、塩化ニッケル、臭化ニッケル、シアン化ニッケル、ニッケルアセチルアセトネート、塩化カドミウム、臭化カドミウム、塩化第一スズ、臭化第一スズ、硫酸第一スズ、及び酒石酸第一スズ等が挙げられる。
また、ルイス酸性化合物の他の具体例としては、希土類金属元素の、クロリド、ブロミド、スルフェート、ニトレート、カルボキシレート、又はトリフルオロメタンスルホネートと、塩化コバルト、塩化第一鉄、及び塩化イットリウム等とが挙げられる。
ここで、希土類金属元素としては、例えばランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、及びルテチウム等である。
ルイス酸性化合物としては、上記の定義に該当し、当業者においてルイス酸性化合物であると認識される化合物であれば特に限定されない。ルイス酸性化合物としては、ブレンステッド酸(プロトン酸)に該当しない化合物が好ましく用いられる。
ルイス酸性化合物の具体例としては、フッ化ホウ素、フッ化ホウ素のエーテル錯体(例えば、BF3・Et2O、BF3・Me2O、BF3・THF等。Etはエチル基であり、Meはメチル基であり、THFはテトラヒドロフランである。)、有機ホウ素化合物(例えば、ホウ酸トリn-オクチル、ホウ酸トリn-ブチル、ホウ酸トリフェニル、及びトリフェニルホウ素等)、塩化チタン、塩化アルミニウム、臭化アルミニウム、塩化ガリウム、臭化ガリウム、塩化インジウム、トリフルオロ酢酸タリウム、塩化スズ、塩化亜鉛、臭化亜鉛、ヨウ化亜鉛、トリフルオロメタンスルホン酸亜鉛、酢酸亜鉛、硝酸亜鉛、テトラフルオロホウ酸亜鉛、塩化マンガン、臭化マンガン、塩化ニッケル、臭化ニッケル、シアン化ニッケル、ニッケルアセチルアセトネート、塩化カドミウム、臭化カドミウム、塩化第一スズ、臭化第一スズ、硫酸第一スズ、及び酒石酸第一スズ等が挙げられる。
また、ルイス酸性化合物の他の具体例としては、希土類金属元素の、クロリド、ブロミド、スルフェート、ニトレート、カルボキシレート、又はトリフルオロメタンスルホネートと、塩化コバルト、塩化第一鉄、及び塩化イットリウム等とが挙げられる。
ここで、希土類金属元素としては、例えばランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、及びルテチウム等である。
入手が容易であることや、その添加による効果が良好であることから、ルイス酸性化合物が、周期律表第13族元素を含むルイス酸性化合物を含有するのが好ましい。
ここで、周期律表第13族元素としては、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、及びタリウムが挙げられる。
上記の周期律表第13族元素の中では、ルイス酸性化合物の入手の容易性や、添加効果が特に優れることから、ホウ素が好ましい。つまり、ルイス酸性化合物が、ホウ素を含むルイス酸性化合物を含有するのが好ましい。
ここで、周期律表第13族元素としては、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、及びタリウムが挙げられる。
上記の周期律表第13族元素の中では、ルイス酸性化合物の入手の容易性や、添加効果が特に優れることから、ホウ素が好ましい。つまり、ルイス酸性化合物が、ホウ素を含むルイス酸性化合物を含有するのが好ましい。
ホウ素を含むルイス酸性化合物としては、例えば、フッ化ホウ素、フッ化ホウ素のエーテル錯体、塩化ホウ素、及び臭化ホウ素等のハロゲン化ホウ素類や、種々の有機ホウ素化合物が挙げられる。ホウ素を含むルイス酸性化合物としては、ルイス酸性化合物中のハロゲン原子の含有比率が少なく、感光性組成物を低ハロゲン含有量が要求される用途にも適用しやすいことから、有機ホウ素化合物が好ましい。
有機ホウ素化合物の好ましい例としては、下記式(f1):
B(Rf1)t1(ORf2)(3-t1)・・・(f1)
(式(f1)中、Rf1及びRf2は、それぞれ独立に炭素原子数1以上20以下の炭化水素基であり、前記炭化水素基は1以上の置換基を有していてもよく、t1は0以上3以下の整数であり、Rf1が複数存在する場合、複数のRf1のうちの2つが互いに結合して環を形成してもよく、ORf2が複数存在する場合、複数のORf2のうちの2つが互いに結合して環を形成してもよい。)
で表されるホウ素化合物が挙げられる。感光性組成物は、ルイス酸性化合物として上記式(f1)で表されるホウ素化合物の1種以上を含むのが好ましい。
B(Rf1)t1(ORf2)(3-t1)・・・(f1)
(式(f1)中、Rf1及びRf2は、それぞれ独立に炭素原子数1以上20以下の炭化水素基であり、前記炭化水素基は1以上の置換基を有していてもよく、t1は0以上3以下の整数であり、Rf1が複数存在する場合、複数のRf1のうちの2つが互いに結合して環を形成してもよく、ORf2が複数存在する場合、複数のORf2のうちの2つが互いに結合して環を形成してもよい。)
で表されるホウ素化合物が挙げられる。感光性組成物は、ルイス酸性化合物として上記式(f1)で表されるホウ素化合物の1種以上を含むのが好ましい。
式(f1)においてRf1及びRf2が炭化水素基である場合、当該炭化水素基の炭素原子数は1以上20以下である。炭素原子数1以上20以下の炭化水素基としては、脂肪族炭化水素基であっても、芳香族炭化水素基であっても、脂肪族基と芳香族基との組み合わせからなる炭化水素基であってもよい。
炭素原子数1以上20以下の炭化水素基としては、飽和脂肪族炭化水素基、又は芳香族炭化水素基が好ましい。Rf1及びRf2としての炭化水素基の炭素原子数は、1以上10以下が好ましい。炭化水素基が脂肪族炭化水素基である場合、その炭素原子数は、1以上6以下がより好ましく、1以上4以下が特に好ましい。
Rf1及びRf2としての炭化水素基は、飽和炭化水素基であっても、不飽和炭化水素基であってもよく、飽和炭化水素基であるのが好ましい。
Rf1及びRf2としての炭化水素基が脂肪族炭化水素基である場合、当該脂肪族炭化水素基は、直鎖状であっても、分岐鎖状であっても、環状であっても、これらの構造の組み合わせであってもよい。
炭素原子数1以上20以下の炭化水素基としては、飽和脂肪族炭化水素基、又は芳香族炭化水素基が好ましい。Rf1及びRf2としての炭化水素基の炭素原子数は、1以上10以下が好ましい。炭化水素基が脂肪族炭化水素基である場合、その炭素原子数は、1以上6以下がより好ましく、1以上4以下が特に好ましい。
Rf1及びRf2としての炭化水素基は、飽和炭化水素基であっても、不飽和炭化水素基であってもよく、飽和炭化水素基であるのが好ましい。
Rf1及びRf2としての炭化水素基が脂肪族炭化水素基である場合、当該脂肪族炭化水素基は、直鎖状であっても、分岐鎖状であっても、環状であっても、これらの構造の組み合わせであってもよい。
芳香族炭化水素基の好適な具体例としては、フェニル基、ナフタレン-1-イル基、ナフタレン-2-イル基、4-フェニルフェニル基、3-フェニルフェニル基、及び2-フェニルフェニル基が挙げられる。これらの中では、フェニル基が好ましい。
飽和脂肪族炭化水素基としてはアルキル基が好ましい。アルキル基の好適な具体例としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、2-エチルヘキシル基、n-ノニル基、及びn-デシル基が挙げられる。
Rf1及びRf2としての炭化水素基は、1以上の置換基を有してもよい。置換基の例としては、ハロゲン原子、水酸基、アルキル基、アラルキル基、アルコキシ基、シクロアルキルオキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリールチオ基、アラルキルチオ基、アシル基、アシルオキシ基、アシルチオ基、アルコキシカルボニル基、シクロアルキルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アミノ基、N-モノ置換アミノ基、N,N-ジ置換アミノ基、カルバモイル基(-CO-NH2)、N-モノ置換カルバモイル基、N,N-ジ置換カルバモイル基、ニトロ基、及びシアノ基等が挙げられる。
置換基の炭素原子数は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されないが、1以上10以下が好ましく、1以上6以下がより好ましい。
置換基の炭素原子数は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されないが、1以上10以下が好ましく、1以上6以下がより好ましい。
上記式(f1)で表される有機ホウ素化合物の好適な具体例としては、下記の化合物が挙げられる。なお、下記式中、Penはペンチル基を示し、Hexはヘキシル基を示し、Hepはヘプチル基を示し、Octはオクチル基を示し、Nonはノニル基を示し、Decはデシル基を示す。
ルイス酸性化合物は、上記樹脂(B)及び上記アルカリ可溶性樹脂(D)の合計質量100質量部に対して、好ましくは0.01質量部以上5質量部以下の範囲で用いられ、より好ましくは0.01質量部以上3質量部以下の範囲で用いられ、さらに好ましくは0.05質量部以上2質量部以下の範囲で用いられる。
また、感光性組成物をめっき造形物形成用の鋳型となるパターンの形成に用いる場合、感光性組成物を用いて形成される鋳型と金属基板との接着性を向上させるため、感光性組成物はさらに接着助剤を含有していてもよい。
また、感光性組成物は、塗布性、消泡性、レベリング性等を向上させるため、さらに界面活性剤を含有していてもよい。界面活性剤としては、例えば、フッ素系界面活性剤やシリコーン系界面活性剤が好ましく用いられる。
フッ素系界面活性剤の具体例としては、BM-1000、BM-1100(いずれもBMケミー社製)、メガファックF142D、メガファックF172、メガファックF173、メガファックF183(いずれも大日本インキ化学工業社製)、フロラードFC-135、フロラードFC-170C、フロラードFC-430、フロラードFC-431(いずれも住友スリーエム社製)、サーフロンS-112、サーフロンS-113、サーフロンS-131、サーフロンS-141、サーフロンS-145(いずれも旭硝子社製)、SH-28PA、SH-190、SH-193、SZ-6032、SF-8428(いずれも東レシリコーン社製)等の市販のフッ素系界面活性剤が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
シリコーン系界面活性剤としては、未変性シリコーン系界面活性剤、ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤、ポリエステル変性シリコーン系界面活性剤、アルキル変性シリコーン系界面活性剤、アラルキル変性シリコーン系界面活性剤、及び反応性シリコーン系界面活性剤等を好ましく用いることができる。
シリコーン系界面活性剤としては、市販のシリコーン系界面活性剤を用いることができる。市販のシリコーン系界面活性剤の具体例としては、ペインタッドM(東レ・ダウコーニング社製)、トピカK1000、トピカK2000、トピカK5000(いずれも高千穂産業社製)、XL-121(ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤、クラリアント社製)、BYK-310(ポリエステル変性シリコーン系界面活性剤、ビックケミー社製)等が挙げられる。
フッ素系界面活性剤の具体例としては、BM-1000、BM-1100(いずれもBMケミー社製)、メガファックF142D、メガファックF172、メガファックF173、メガファックF183(いずれも大日本インキ化学工業社製)、フロラードFC-135、フロラードFC-170C、フロラードFC-430、フロラードFC-431(いずれも住友スリーエム社製)、サーフロンS-112、サーフロンS-113、サーフロンS-131、サーフロンS-141、サーフロンS-145(いずれも旭硝子社製)、SH-28PA、SH-190、SH-193、SZ-6032、SF-8428(いずれも東レシリコーン社製)等の市販のフッ素系界面活性剤が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
シリコーン系界面活性剤としては、未変性シリコーン系界面活性剤、ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤、ポリエステル変性シリコーン系界面活性剤、アルキル変性シリコーン系界面活性剤、アラルキル変性シリコーン系界面活性剤、及び反応性シリコーン系界面活性剤等を好ましく用いることができる。
シリコーン系界面活性剤としては、市販のシリコーン系界面活性剤を用いることができる。市販のシリコーン系界面活性剤の具体例としては、ペインタッドM(東レ・ダウコーニング社製)、トピカK1000、トピカK2000、トピカK5000(いずれも高千穂産業社製)、XL-121(ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤、クラリアント社製)、BYK-310(ポリエステル変性シリコーン系界面活性剤、ビックケミー社製)等が挙げられる。
また、感光性組成物は、現像液に対する溶解性の微調整を行うため、酸、又は酸無水物をさらに含有していてもよい。
酸及び酸無水物の具体例としては、酢酸、プロピオン酸、n-酪酸、イソ酪酸、n-吉草酸、イソ吉草酸、安息香酸、桂皮酸等のモノカルボン酸類;乳酸、2-ヒドロキシ酪酸、3-ヒドロキシ酪酸、サリチル酸、m-ヒドロキシ安息香酸、p-ヒドロキシ安息香酸、2-ヒドロキシ桂皮酸、3-ヒドロキシ桂皮酸、4-ヒドロキシ桂皮酸、5-ヒドロキシイソフタル酸、シリンギン酸等のヒドロキシモノカルボン酸類;シュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、マレイン酸、イタコン酸、ヘキサヒドロフタル酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、1,2-シクロヘキサンジカルボン酸、1,2,4-シクロヘキサントリカルボン酸、ブタンテトラカルボン酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、シクロペンタンテトラカルボン酸、ブタンテトラカルボン酸、1,2,5,8-ナフタレンテトラカルボン酸等の多価カルボン酸類;無水イタコン酸、無水コハク酸、無水シトラコン酸、無水ドデセニルコハク酸、無水トリカルバニル酸、無水マレイン酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、無水メチルテトラヒドロフタル酸、無水ハイミック酸、1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、無水フタル酸、無水ピロメリット酸、無水トリメリット酸、無水ベンゾフェノンテトラカルボン酸、エチレングリコールビス無水トリメリタート、グリセリントリス無水トリメリタート等の酸無水物;等を挙げることができる。
また、感光性組成物は、感度を向上させるため、周知の増感剤をさらに含有していてもよい。
<製造方法>
本発明の感光性組成物の製造方法では、上記感光性組成物を製造する。そして、感光性組成物の製造方法は、含硫黄化合物(C)を溶剤(S1)に溶解して含硫黄化合物(C)溶液を調製する工程、及び、含硫黄化合物(C)溶液と、酸発生剤(A)と、溶剤(S2)とを混合する工程を有することを特徴とする。
本発明の感光性組成物の製造方法では、上記感光性組成物を製造する。そして、感光性組成物の製造方法は、含硫黄化合物(C)を溶剤(S1)に溶解して含硫黄化合物(C)溶液を調製する工程、及び、含硫黄化合物(C)溶液と、酸発生剤(A)と、溶剤(S2)とを混合する工程を有することを特徴とする。
含硫黄化合物(C)を溶剤(S1)に溶解して含硫黄化合物(C)溶液を調製する工程では、含硫黄化合物(C)を溶解することができればよい。含硫黄化合物(C)を溶解する溶剤として、溶剤(S1)のみを用いてもよく、また、溶剤(S1)とともに溶剤(S2)を用いてもよい。含硫黄化合物(C)を溶解する溶剤、すなわち、含硫黄化合物(C)溶液が含む溶剤中の、溶剤(S1)の含有量は、溶剤(S1)及び溶剤(S2)の合計に対して、50質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましく、85質量%以上がさらに好ましく、100質量%が特に好ましい。
なお、この工程で得られる含硫黄化合物(C)溶液が、本発明の化学増幅型感光性組成物調製用プレミックス液である。
なお、この工程で得られる含硫黄化合物(C)溶液が、本発明の化学増幅型感光性組成物調製用プレミックス液である。
次いで、得られた含硫黄化合物(C)溶液(化学増幅型感光性組成物調製用プレミックス液)と、酸発生剤(A)と、溶剤(S2)とを混合する。また、樹脂(B)やアルカリ可溶性樹脂(D)等の必要に応じて含有させる成分も混合する。
これらを混合する順序は特に限定されず、例えば、含硫黄化合物(C)溶液と酸発生剤(A)と溶剤(S2)とを同時に混合してもよく、また、含硫黄化合物(C)溶液と溶剤(S2)とを混合した後に、酸発生剤(A)を混合してもよい。
これらを混合する順序は特に限定されず、例えば、含硫黄化合物(C)溶液と酸発生剤(A)と溶剤(S2)とを同時に混合してもよく、また、含硫黄化合物(C)溶液と溶剤(S2)とを混合した後に、酸発生剤(A)を混合してもよい。
このように、本発明においては、含硫黄化合物(C)を予め特定の溶剤(S1)に溶解して含硫黄化合物(C)溶液とし、この含硫黄化合物(C)溶液を酸発生剤(A)や溶剤(S2)と混合するため、得られる感光性組成物は、含硫黄化合物(C)の溶け残りが生じない。また、含硫黄化合物(C)を特定の溶剤(S1)に溶解しているため、その後に他の成分と混合しても、含硫黄化合物(C)は析出し難い。このため、室温で固体である含硫黄化合物(C)を含有するにも関わらず、含硫黄化合物に由来する異物が低減された感光性組成物となる。
異物が低減された感光性組成物を用いることにより、異物が低減されたレジストパターンを形成することができる。
そして、異物が低減されたレジストパターンを、めっき造形物を形成するための鋳型やエッチングマスクとして用いると、所望する形状のめっき造形物やエッチング形成物を形成することができる。
また、感光性組成物を濾過したとしても、含硫黄化合物(C)は溶解しているため濾過により除去されず、感光性組成物中の含硫黄化合物(C)の含有量が低減する懸念がない。
異物が低減された感光性組成物を用いることにより、異物が低減されたレジストパターンを形成することができる。
そして、異物が低減されたレジストパターンを、めっき造形物を形成するための鋳型やエッチングマスクとして用いると、所望する形状のめっき造形物やエッチング形成物を形成することができる。
また、感光性組成物を濾過したとしても、含硫黄化合物(C)は溶解しているため濾過により除去されず、感光性組成物中の含硫黄化合物(C)の含有量が低減する懸念がない。
また、特定の溶剤(S1)を用いているため、含硫黄化合物(C)を短時間で溶解することができ、製造時間を短縮することもできる。
他方、特許文献3~5のように、含硫黄化合物を予め溶液にせず粉体のまま混合すると、含硫黄化合物が溶け残る。このため、得られる感光性組成物に含硫黄化合物に由来する異物が多く生じ、感光性組成物を用いて形成されるレジストパターンに異物が多く生じてしまう。
各成分を混合する方法は特に限定されず、通常の方法で混合、撹拌等すればよい。上記の各成分を、混合、撹拌する際に使用できる装置としては、ディゾルバー、ホモジナイザー、3本ロールミル等が挙げられる。上記の各成分を均一に混合した後に、得られた混合物を、さらにメッシュ、メンブランフィルタ等を用いて濾過してもよい。
濾過前の状態で含硫黄化合物(C)に由来する異物がある場合、濾過することにより含硫黄化合物(C)に由来する異物が除去されて、感光性組成物中の含硫黄化合物(C)の含有量が低減する懸念がある。しかし、本発明においては、含硫黄化合物(C)を特定溶剤(S1)に溶解しているため、含硫黄化合物(C)は濾過により除去され難い。したがって、感光性組成物を濾過した場合であっても、含硫黄化合物(C)の含有量が低減し難く、所望の含硫黄化合物(C)の効果が得られる。
濾過前の状態で含硫黄化合物(C)に由来する異物がある場合、濾過することにより含硫黄化合物(C)に由来する異物が除去されて、感光性組成物中の含硫黄化合物(C)の含有量が低減する懸念がある。しかし、本発明においては、含硫黄化合物(C)を特定溶剤(S1)に溶解しているため、含硫黄化合物(C)は濾過により除去され難い。したがって、感光性組成物を濾過した場合であっても、含硫黄化合物(C)の含有量が低減し難く、所望の含硫黄化合物(C)の効果が得られる。
≪感光性ドライフィルムの製造方法≫
感光性ドライフィルムは、基材フィルムと、該基材フィルムの表面に形成された感光性層とを有し、感光性層が前述の感光性組成物からなるものである。
感光性ドライフィルムは、基材フィルムと、該基材フィルムの表面に形成された感光性層とを有し、感光性層が前述の感光性組成物からなるものである。
基材フィルムとしては、光透過性を有するものが好ましい。具体的には、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、ポリプロピレン(PP)フィルム、ポリエチレン(PE)フィルム等が挙げられるが、光透過性及び破断強度のバランスに優れる点でポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムが好ましい。
基材フィルム上に、前述の感光性組成物を塗布して感光性層を形成することにより、感光性ドライフィルムが製造される。
基材フィルム上に感光性層を形成するに際しては、アプリケーター、バーコーター、ワイヤーバーコーター、ロールコーター、カーテンフローコーター等を用いて、基材フィルム上に乾燥後の膜厚が好ましくは0.5μm以上300μm以下、より好ましくは1μm以上300μm以下、特に好ましくは3μm以上100μm以下となるように感光性組成物を塗布し、乾燥させる。
基材フィルム上に感光性層を形成するに際しては、アプリケーター、バーコーター、ワイヤーバーコーター、ロールコーター、カーテンフローコーター等を用いて、基材フィルム上に乾燥後の膜厚が好ましくは0.5μm以上300μm以下、より好ましくは1μm以上300μm以下、特に好ましくは3μm以上100μm以下となるように感光性組成物を塗布し、乾燥させる。
感光性ドライフィルムは、感光性層の上にさらに保護フィルムを有していてもよい。この保護フィルムとしては、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、ポリプロピレン(PP)フィルム、ポリエチレン(PE)フィルム等が挙げられる。
≪パターン化されたレジスト膜、及び鋳型付き基板の製造方法≫
上記説明した感光性組成物を用いて、基板上に、パターン化されたレジスト膜を形成する方法は特に限定されない。かかるパターン化されたレジスト膜は、絶縁膜、エッチングマスク、及びめっき造形物を形成するための鋳型等として好適に用いられる。
好適な方法としては、
基板上に、感光性組成物からなる感光性層を積層する積層工程と、
感光性層に、位置選択的に活性光線又は放射線を照射して露光する露光工程と、
露光後の感光性層を現像する現像工程と、
を含む、パターン化されたレジスト膜の製造方法が挙げられる。
めっき造形物を形成するための鋳型を備える鋳型付基板の製造方法は、金属表面を有する基板の金属表面上に感光性層を積層する工程を有することと、現像工程において、現像によりめっき造形物を形成するための鋳型を作製することの他は、パターン化されたレジスト膜の製造方法と同様である。
上記説明した感光性組成物を用いて、基板上に、パターン化されたレジスト膜を形成する方法は特に限定されない。かかるパターン化されたレジスト膜は、絶縁膜、エッチングマスク、及びめっき造形物を形成するための鋳型等として好適に用いられる。
好適な方法としては、
基板上に、感光性組成物からなる感光性層を積層する積層工程と、
感光性層に、位置選択的に活性光線又は放射線を照射して露光する露光工程と、
露光後の感光性層を現像する現像工程と、
を含む、パターン化されたレジスト膜の製造方法が挙げられる。
めっき造形物を形成するための鋳型を備える鋳型付基板の製造方法は、金属表面を有する基板の金属表面上に感光性層を積層する工程を有することと、現像工程において、現像によりめっき造形物を形成するための鋳型を作製することの他は、パターン化されたレジスト膜の製造方法と同様である。
感光性層を積層する基板としては、特に限定されず、従来公知のものを用いることができ、例えば、電子部品用の基板や、これに所定の配線パターンが形成されたもの等を例示することができる。基板としては、シリコン基板やガラス基板等を用いることもできる。
めっき造形物を形成するための鋳型を備える鋳型付基板を製造する場合、基板としては、金属表面を有する基板が用いられる。金属表面を構成する金属種としては、銅、金、アルミニウムが好ましく、銅がより好ましい。
金属表面を有する基板上に、レジストパターンを形成する場合、フッティング等の断面形状の不具合が生じやすいが、上記感光性組成物は含硫黄化合物(C)を含むため、フッティング等の断面形状の不具合の発生が抑制されて、所望の断面形状を有するレジストパターンを形成することができる。また、上記感光性組成物は含硫黄化合物(C)に由来する異物の量が低減されるため、所望の形状のレジストパターンを形成することができる。また、上記感光性組成物は、濾過により含硫黄化合物(C)が除去され難いため、所望の含硫黄化合物(C)の効果が得られる。
めっき造形物を形成するための鋳型を備える鋳型付基板を製造する場合、基板としては、金属表面を有する基板が用いられる。金属表面を構成する金属種としては、銅、金、アルミニウムが好ましく、銅がより好ましい。
金属表面を有する基板上に、レジストパターンを形成する場合、フッティング等の断面形状の不具合が生じやすいが、上記感光性組成物は含硫黄化合物(C)を含むため、フッティング等の断面形状の不具合の発生が抑制されて、所望の断面形状を有するレジストパターンを形成することができる。また、上記感光性組成物は含硫黄化合物(C)に由来する異物の量が低減されるため、所望の形状のレジストパターンを形成することができる。また、上記感光性組成物は、濾過により含硫黄化合物(C)が除去され難いため、所望の含硫黄化合物(C)の効果が得られる。
感光性層は、例えば以下のようにして、基板上に積層される。すなわち、液状の感光性組成物を基板上に塗布し、加熱により溶媒を除去することによって所望の膜厚の感光性層を形成する。感光性層の厚さは、レジストパターンを所望の膜厚で形成できる限り特に限定されない。感光性層の膜厚は特に限定されないが、0.5μm以上が好ましく、0.5μm以上300μm以下がより好ましく、0.5μm以上150μm以下がさらにより好ましく、0.5μm以上200μm以下が特に好ましい。
膜厚の上限値は、例えば、100μm以下であってもよい。膜厚の下限値は、例えば、1μm以上であってもよく、3μm以上であってもよい。
膜厚の上限値は、例えば、100μm以下であってもよい。膜厚の下限値は、例えば、1μm以上であってもよく、3μm以上であってもよい。
基板上への感光性組成物の塗布方法としては、スピンコート法、スリットコート法、ロールコート法、スクリーン印刷法、アプリケーター法等の方法を採用することができる。感光性層に対してはプレベークを行うのが好ましい。プレベーク条件は、感光性組成物中の各成分の種類、配合割合、塗布膜厚等によって異なるが、通常は70℃以上200℃以下で、好ましくは80℃以上150℃以下で、2分以上120分以下程度である。
上記のようにして形成された感光性層に対して、所定のパターンのマスクを介して、活性光線又は放射線、例えば波長が300nm以上500nm以下の紫外線又は可視光線が選択的に照射(露光)される。
放射線の線源としては、低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ、アルゴンガスレーザー等を用いることができる。また、放射線には、マイクロ波、赤外線、可視光線、紫外線、X線、γ線、電子線、陽子線、中性子線、イオン線等が含まれる。放射線照射量は、感光性組成物の組成や感光性層の膜厚等によっても異なるが、例えば超高圧水銀灯使用の場合、100mJ/cm2以上10000mJ/cm2以下である。また、放射線には、酸を発生させるために、酸発生剤(A)を活性化させる光線が含まれる。
露光後は、公知の方法を用いて感光性層を加熱することにより酸の拡散を促進させて、感光性樹脂膜中の露光された部分において、感光性層のアルカリ現像液等の現像液に対する溶解性を変化させる。
次いで、露光された感光性層を、従来知られる方法に従って現像し、不要な部分を溶解、除去することにより、所定のレジストパターン、又はめっき造形物を形成するための鋳型が形成される。この際、現像液としては、アルカリ性水溶液が使用される。
現像液としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア水、エチルアミン、n-プロピルアミン、ジエチルアミン、ジ-n-プロピルアミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、ピロール、ピペリジン、1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]-7-ウンデセン、1,5-ジアザビシクロ[4,3,0]-5-ノナン等のアルカリ類の水溶液を使用することができる。また、上記アルカリ類の水溶液にメタノール、エタノール等の水溶性有機溶媒や界面活性剤を適当量添加した水溶液を現像液として使用することもできる。
また、感光性組成物の組成によっては、有機溶剤による現像を適用することも可能である。
また、感光性組成物の組成によっては、有機溶剤による現像を適用することも可能である。
現像時間は、感光性組成物の組成や感光性層の膜厚等によっても異なるが、通常1分以上30分以下の間である。現像方法は、液盛り法、ディッピング法、パドル法、スプレー現像法等のいずれでもよい。
現像後は、流水洗浄を30秒以上90秒以下の間行い、エアーガンや、オーブン等を用いて乾燥させる。このようにして、金属表面を有する基板の金属表面上に、所望する形状にパターン化されたレジストパターンが形成される。また、このようにして、基板の金属表面上に、レジストパターンを備える基板を製造できる。
≪めっき造形物の製造方法≫
上記の方法により形成された鋳型付き基板の鋳型中の非レジスト部(現像液で除去された部分)に、めっきにより金属等の導体を埋め込むことにより、例えば、バンプ及びメタルポスト等の接続端子や、Cu再配線のようなめっき造形物を形成することができる。なお、めっき処理方法は特に制限されず、従来から公知の各種方法を採用することができる。めっき液としては、特にハンダめっき、銅めっき、金めっき、ニッケルめっき液が好適に用いられる。残っている鋳型は、最後に、常法に従って剥離液等を用いて除去される。
上記の方法により形成された鋳型付き基板の鋳型中の非レジスト部(現像液で除去された部分)に、めっきにより金属等の導体を埋め込むことにより、例えば、バンプ及びメタルポスト等の接続端子や、Cu再配線のようなめっき造形物を形成することができる。なお、めっき処理方法は特に制限されず、従来から公知の各種方法を採用することができる。めっき液としては、特にハンダめっき、銅めっき、金めっき、ニッケルめっき液が好適に用いられる。残っている鋳型は、最後に、常法に従って剥離液等を用いて除去される。
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例1~29及び比較例1~29では、酸の作用によりアルカリに対する溶解性が増大する樹脂(樹脂(B))として、以下のResin-A1~Resin-A5を用いた。下記構造式における各構成単位中の括弧の右下の数字は、各樹脂中の構成単位の含有量(質量%)を表す。樹脂Resin-A1の質量平均分子量Mwは40,000であり、分散度(Mw/Mn)は2.6である。樹脂Resin-A2の質量平均分子量Mwは40,000であり、分散度(Mw/Mn)は2.6である。樹脂Resin-A3の数平均分子量Mnは98,000である。樹脂Resin-A4の数平均分子量Mnは98,000である。樹脂Resin-A5の数平均分子量Mnは98,000である。
実施例1~29及び比較例1~29では、アルカリ可溶性樹脂(D)としては、以下のResin-B1(ポリヒドロキシスチレン樹脂)及びResin-C(ノボラック樹脂(m-クレゾール単独縮合体))を用いた。下記構造式における各構成単位中の括弧の右下の数字は、各樹脂中の構成単位の含有量(質量%)を表す。樹脂Resin-B1の質量平均分子量(Mw)は2500、分散度(Mw/Mn)は2.4である。Resin-Cの質量平均分子量(Mw)は8000である。
酸拡散抑制剤(F)として、以下のAmine-1~Amine-3を用いた。
Amine-1:アデカスタブLA-63P(ADEKA社製)
Amine-2:ジフェニルピリジン
Amine-3:トリフェニルピリジン
Amine-1:アデカスタブLA-63P(ADEKA社製)
Amine-2:ジフェニルピリジン
Amine-3:トリフェニルピリジン
(実施例1~27)
それぞれ表1及び表2に記載の含硫黄化合物(C)を1質量%になるように溶解したγブチロラクトン(GBL)溶液(プレミックス液)を得た。目視にて、含硫黄化合物(C)が完全に溶解したことを確認した。
また、それぞれ表1及び表2に記載の種類及び量の、酸発生剤(A)、樹脂(B)、アルカリ可溶性樹脂(D)及び酸拡散抑制剤(F)と、界面活性剤(BYK310、ビックケミー社製)0.05質量部とを、固形分濃度が53質量%となるように、3-メトキシブチルアセテート(MA、δp:4.1MPa0.5、沸点:172℃)に溶解させた後、孔径1μmのメンブレンフィルタで濾過した。
濾過後の溶解液に対し、γブチロラクトン溶液(プレミックス液)を、含硫黄化合物(C)が表1及び表2に記載の値になるように添加し、30分間撹拌し、4時間静置することで、実施例1~27のポジ型の化学増幅型感光性組成物を得た。
それぞれ表1及び表2に記載の含硫黄化合物(C)を1質量%になるように溶解したγブチロラクトン(GBL)溶液(プレミックス液)を得た。目視にて、含硫黄化合物(C)が完全に溶解したことを確認した。
また、それぞれ表1及び表2に記載の種類及び量の、酸発生剤(A)、樹脂(B)、アルカリ可溶性樹脂(D)及び酸拡散抑制剤(F)と、界面活性剤(BYK310、ビックケミー社製)0.05質量部とを、固形分濃度が53質量%となるように、3-メトキシブチルアセテート(MA、δp:4.1MPa0.5、沸点:172℃)に溶解させた後、孔径1μmのメンブレンフィルタで濾過した。
濾過後の溶解液に対し、γブチロラクトン溶液(プレミックス液)を、含硫黄化合物(C)が表1及び表2に記載の値になるように添加し、30分間撹拌し、4時間静置することで、実施例1~27のポジ型の化学増幅型感光性組成物を得た。
(実施例28)
γブチロラクトンの代わりにジメチルスルホキシド(DMSO)を用いたこと以外は、実施例1と同様の操作と行って、実施例28のポジ型の化学増幅型感光性組成物を得た。
γブチロラクトンの代わりにジメチルスルホキシド(DMSO)を用いたこと以外は、実施例1と同様の操作と行って、実施例28のポジ型の化学増幅型感光性組成物を得た。
(実施例29)
γブチロラクトンの代わりにN-メチル-2-ピロリドン(NMP)を用いたこと以外は、実施例1と同様の操作と行って、実施例29のポジ型の化学増幅型感光性組成物を得た。
γブチロラクトンの代わりにN-メチル-2-ピロリドン(NMP)を用いたこと以外は、実施例1と同様の操作と行って、実施例29のポジ型の化学増幅型感光性組成物を得た。
(比較例1~27)
それぞれ表3及び表4に記載の種類及び量の、酸発生剤(A)、樹脂(B)、アルカリ可溶性樹脂(D)及び酸拡散抑制剤(F)と、界面活性剤(BYK310、ビックケミー社製)0.05質量部とを、固形分濃度が53質量%となるように、3-メトキシブチルアセテート(MA)に溶解させた後、孔径1μmのメンブレンフィルタで濾過した。
濾過後の溶解液に対し、含硫黄化合物(C)を、含硫黄化合物(C)が表3及び4に記載の値になるように添加し、30分間撹拌し、4時間静置することで、比較例1~27のポジ型の化学増幅型感光性組成物を製造した。
それぞれ表3及び表4に記載の種類及び量の、酸発生剤(A)、樹脂(B)、アルカリ可溶性樹脂(D)及び酸拡散抑制剤(F)と、界面活性剤(BYK310、ビックケミー社製)0.05質量部とを、固形分濃度が53質量%となるように、3-メトキシブチルアセテート(MA)に溶解させた後、孔径1μmのメンブレンフィルタで濾過した。
濾過後の溶解液に対し、含硫黄化合物(C)を、含硫黄化合物(C)が表3及び4に記載の値になるように添加し、30分間撹拌し、4時間静置することで、比較例1~27のポジ型の化学増幅型感光性組成物を製造した。
(比較例28)
γブチロラクトンの代わりにメチルエチルケトン(MEK、δp:9.0MPa0.5、沸点:80℃)を用いたこと以外は、実施例1と同様の操作と行って、比較例28のポジ型の化学増幅型感光性組成物を得た。
含硫黄化合物(C)を1質量%になるように溶解したメチルエチルケトン溶液(プレミックス液)は、含硫黄化合物(C)が溶解せず懸濁液であり、また、得られたポジ型の化学増幅型感光性組成物も懸濁液であった。
γブチロラクトンの代わりにメチルエチルケトン(MEK、δp:9.0MPa0.5、沸点:80℃)を用いたこと以外は、実施例1と同様の操作と行って、比較例28のポジ型の化学増幅型感光性組成物を得た。
含硫黄化合物(C)を1質量%になるように溶解したメチルエチルケトン溶液(プレミックス液)は、含硫黄化合物(C)が溶解せず懸濁液であり、また、得られたポジ型の化学増幅型感光性組成物も懸濁液であった。
(比較例29)
γブチロラクトンの代わりに3-メトキシブチルアセテート(MA)を用いたこと以外は、実施例1と同様の操作と行って、比較例29のポジ型の化学増幅型感光性組成物を得た。
含硫黄化合物(C)を1質量%になるように溶解した3-メトキシブチルアセテート溶液(プレミックス液)は、含硫黄化合物(C)が溶解せず懸濁液であり、また、得られたポジ型の化学増幅型感光性組成物も懸濁液であった。
γブチロラクトンの代わりに3-メトキシブチルアセテート(MA)を用いたこと以外は、実施例1と同様の操作と行って、比較例29のポジ型の化学増幅型感光性組成物を得た。
含硫黄化合物(C)を1質量%になるように溶解した3-メトキシブチルアセテート溶液(プレミックス液)は、含硫黄化合物(C)が溶解せず懸濁液であり、また、得られたポジ型の化学増幅型感光性組成物も懸濁液であった。
得られたポジ型の化学増幅型感光性組成物を用いて、以下の方法に従って評価した。評価結果を表1~4に記す。
[異物の評価]
直径8インチのシリコン基板の表面にスパッタリングによる銅層が設けられた基板を準備し、実施例、及び比較例のポジ型の化学増幅型感光性組成物を、この基板の銅層上に塗布し、膜厚55μmの感光性層(化学増幅型感光性組成物の塗膜)を形成した。次いで、感光性層を130℃で5分間プリベークした。プリベーク後、ライン幅2.0μmスペース幅2.0μmのラインアンドスペースパターンのマスクとCanon PLA501F Hardcontact(キヤノン株式会社製)とを用いて、所定のサイズのパターンを形成可能な最低露光量の1.2倍の露光量にて、波長365nmの紫外線でパターン露光した。次いで、基板をホットプレート上に載置して90℃で1.5分間の露光後加熱(PEB)を行った。その後、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)の2.38重量%水溶液(現像液、NMD-3、東京応化工業株式会社製)を露光された感光性層に滴下した後に23℃で30秒間静置する操作を、計3回繰り返して行った。その後、レジストパターン表面を流水洗浄(リンス)した後に、窒素ブローしてレジストパターンを得た。
得られたレジストパターン(ラインアンドスペースパターン)について、ランダムに50箇所を光学顕微鏡(倍率:10倍)で観察し、異物(含硫黄化合物(C)の溶け残り)の有無を確認した。観察された異物が3個以下の場合に◎評価、観察された異物が4個以上9個以下の場合に〇評価、観察された異物が10個以上19個以下の場合に×評価、観察された異物が20個以上の場合に××評価とした。なお、観察された異物は、10μm以上1mm以下のサイズであった。また、含硫黄化合物(C)の添加前に濾過しているため、観察される異物は、含硫黄化合物(C)に由来するもののみであると考えられる。
直径8インチのシリコン基板の表面にスパッタリングによる銅層が設けられた基板を準備し、実施例、及び比較例のポジ型の化学増幅型感光性組成物を、この基板の銅層上に塗布し、膜厚55μmの感光性層(化学増幅型感光性組成物の塗膜)を形成した。次いで、感光性層を130℃で5分間プリベークした。プリベーク後、ライン幅2.0μmスペース幅2.0μmのラインアンドスペースパターンのマスクとCanon PLA501F Hardcontact(キヤノン株式会社製)とを用いて、所定のサイズのパターンを形成可能な最低露光量の1.2倍の露光量にて、波長365nmの紫外線でパターン露光した。次いで、基板をホットプレート上に載置して90℃で1.5分間の露光後加熱(PEB)を行った。その後、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)の2.38重量%水溶液(現像液、NMD-3、東京応化工業株式会社製)を露光された感光性層に滴下した後に23℃で30秒間静置する操作を、計3回繰り返して行った。その後、レジストパターン表面を流水洗浄(リンス)した後に、窒素ブローしてレジストパターンを得た。
得られたレジストパターン(ラインアンドスペースパターン)について、ランダムに50箇所を光学顕微鏡(倍率:10倍)で観察し、異物(含硫黄化合物(C)の溶け残り)の有無を確認した。観察された異物が3個以下の場合に◎評価、観察された異物が4個以上9個以下の場合に〇評価、観察された異物が10個以上19個以下の場合に×評価、観察された異物が20個以上の場合に××評価とした。なお、観察された異物は、10μm以上1mm以下のサイズであった。また、含硫黄化合物(C)の添加前に濾過しているため、観察される異物は、含硫黄化合物(C)に由来するもののみであると考えられる。
実施例1~29によれば、室温で固体である含硫黄化合物(C)を、ハンセン溶解度パラメータの極性項δpが10(MPa0.5)以上である溶剤(S1)に予め溶解した後に、他の成分と混合した化学増幅型感光性組成物は、形成されるレジストパターンに異物が少ないことが分かる。また、形成されるレジストパターンに異物が少ないことから、実施例1~29の化学増幅型感光性組成物は異物が少ないことが分かる。
他方、比較例1~29によれば、室温で固体である含硫黄化合物(C)を、粉体(固体)のまま添加した比較例1~27の化学増幅型感光性組成物や、ハンセン溶解度パラメータの極性項δpが10(MPa0.5)未満である溶剤に予め溶解した後に、他の成分と混合した比較例28及び29の化学増幅型感光性組成物は、形成されるレジスト膜の異物が多いことが分かる。
Claims (23)
- 活性光線又は放射線の照射により酸を発生する酸発生剤(A)と、室温で固体である含硫黄化合物(C)と、ハンセン溶解度パラメータの極性項δpが10(MPa0.5)以上である溶剤(S1)と、前記溶剤(S1)とは異なる溶剤(S2)とを含有する化学増幅型感光性組成物の製造方法であって、
前記含硫黄化合物(C)を前記溶剤(S1)に溶解して含硫黄化合物(C)溶液を調製する工程、及び、
前記含硫黄化合物(C)溶液と、前記酸発生剤(A)と、前記溶剤(S2)とを混合する工程を有する、化学増幅型感光性組成物の製造方法。 - 含硫黄化合物(C)が、下記式(c1-1)又は(c1-2)で表される化合物及びその互変異性体並びに下記式(c2)で表される化合物から選択される少なくとも1種を含む、請求項1に記載の化学増幅型感光性組成物の製造方法。
環Aは、環構成原子数が4以上8以下である単環であるか、又は環構成原子数が5以上20以下である多環であり、
X1cは、-CR11cR12c-、-NR13c-、-O-、-S-、-Se-、-Te-、=CR14c-、又は=N-であり、
X2cは、-CR11c=、又は-N=であり、
R11c、R12c、R13c、及びR14cは、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有してもよい炭素原子数1以上8以下のアルキル基、置換基を有してもよい炭素原子数1以上8以下のアルケニル基、置換基を有してもよい炭素原子数1以上8以下のアルキニル基、置換基を有してもよい炭素原子数4以上20以下の芳香族基、又はカルボキシ基である。)
Y1c及びY2cは、それぞれ独立に、窒素原子又は炭素原子であり、
R21c及びR22cは、それぞれ独立に、水素原子、炭素原子数1以上10以下の脂肪族炭化水素基、炭素原子数6以上14以下の芳香族炭化水素基、炭素原子数3以上18以下の脂環式炭化水素基であり、
R23cは、水素原子、炭素原子数1以上10以下の脂肪族炭化水素基、炭素原子数6以上14以下の芳香族炭化水素基、炭素原子数3以上18以下の脂環式炭化水素基、-SR24c又は-NR25cR26cであり、
R24c、R25c及びR26cは、それぞれ独立に、水素原子、炭素原子数1以上10以下の脂肪族炭化水素基、炭素原子数3以上10以下の脂環式炭化水素基、炭素原子数6以上14以下の芳香族炭化水素基又は炭素原子数1以上12以下のアシル基であり、R25c及びR26cにおける、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基及びアシル基の水素原子は、ヒドロキシ基に置き換わっていてもよく、
n及びmは、それぞれ独立に、0又は1であり、Y1cが窒素原子である場合、nは0であり、Y1cが炭素原子である場合、nは1であり、Y2cが窒素原子である場合、mは0であり、Y2cが炭素原子である場合、mは1である。) - 前記(c1-1)中、X1cは-NR13c-又は=N-であり、前記式(c2)中、Y1c及びY2cは窒素原子である、請求項2に記載の化学増幅型感光性組成物の製造方法。
- 前記溶剤(S1)が、γ-ブチロラクトン、ジメチルスルホキシド又はN-メチル-2-ピロリドンである、請求項1~3のいずれか1項に記載の化学増幅型感光性組成物の製造方法。
- 前記化学増幅型感光性組成物がポジ型である、請求項1~4のいずれか1項に記載の化学増幅型感光性組成物の製造方法。
- 前記化学増幅型感光性組成物が酸の作用によりアルカリに対する溶解性が増大する樹脂(B)を含有する、請求項5に記載の化学増幅型感光性組成物の製造方法。
- 前記化学増幅型感光性組成物がさらにアルカリ可溶性樹脂(D)を含有する、請求項5又は6に記載の化学増幅型感光性組成物の製造方法。
- 前記アルカリ可溶性樹脂(D)が、ノボラック樹脂(D1)、ポリヒドロキシスチレン樹脂(D2)、及びアクリル樹脂(D3)からなる群より選択される少なくとも1種の樹脂を含む、請求項7に記載の化学増幅型感光性組成物の製造方法。
- 室温で固体である含硫黄化合物(C)と、ハンセン溶解度パラメータの極性項δpが10(MPa0.5)以上である溶剤(S1)とを含有し、前記含硫黄化合物(C)が前記溶剤(S1)に溶解している、化学増幅型感光性組成物調製用プレミックス液。
- 含硫黄化合物(C)が、下記式(c1-1)又は(c1-2)で表される化合物及びその互変異性体並びに下記式(c2)で表される化合物から選択される少なくとも1種を含む、請求項9に記載の化学増幅型感光性組成物調製用プレミックス液。
環Aは、環構成原子数が4以上8以下である単環であるか、又は環構成原子数が5以上20以下である多環であり、
X1cは、-CR11cR12c-、-NR13c-、-O-、-S-、-Se-、-Te-、=CR14c-、又は=N-であり、
X2cは、-CR11c=、又は-N=であり、
R11c、R12c、R13c、及びR14cは、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有してもよい炭素原子数1以上8以下のアルキル基、置換基を有してもよい炭素原子数1以上8以下のアルケニル基、置換基を有してもよい炭素原子数1以上8以下のアルキニル基、置換基を有してもよい炭素原子数4以上20以下の芳香族基、又はカルボキシ基である。)
Y1c及びY2cは、それぞれ独立に、窒素原子又は炭素原子であり、
R21c及びR22cは、それぞれ独立に、水素原子、炭素原子数1以上10以下の脂肪族炭化水素基、炭素原子数6以上14以下の芳香族炭化水素基、炭素原子数3以上18以下の脂環式炭化水素基であり、
R23cは、水素原子、炭素原子数1以上10以下の脂肪族炭化水素基、炭素原子数6以上14以下の芳香族炭化水素基、炭素原子数3以上18以下の脂環式炭化水素基、-SR24c又は-NR25cR26cであり、
R24c、R25c及びR26cは、それぞれ独立に、水素原子、炭素原子数1以上10以下の脂肪族炭化水素基、炭素原子数3以上10以下の脂環式炭化水素基、炭素原子数6以上14以下の芳香族炭化水素基又は炭素原子数1以上12以下のアシル基であり、R25c及びR26cにおける、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基及びアシル基の水素原子は、ヒドロキシ基に置き換わっていてもよく、
n及びmは、それぞれ独立に、0又は1であり、Y1cが窒素原子である場合、nは0であり、Y1cが炭素原子である場合、nは1であり、Y2cが窒素原子である場合、mは0であり、Y2cが炭素原子である場合、mは1である。) - 前記(c1-1)中、X1cは-NR13c-又は=N-であり、前記式(c2)中、Y1c及びY2cは窒素原子である、請求項10に記載の化学増幅型感光性組成物調製用プレミックス液。
- 前記溶剤(S1)が、γ-ブチロラクトン、ジメチルスルホキシド又はN-メチル-2-ピロリドンである、請求項9~11のいずれか1項に記載の化学増幅型感光性組成物調製用プレミックス液。
- 活性光線又は放射線の照射により酸を発生する酸発生剤(A)と、室温で固体である含硫黄化合物(C)と、ハンセン溶解度パラメータの極性項δpが10(MPa0.5)以上である溶剤(S1)と、前記溶剤(S1)とは異なる溶剤(S2)とを含有し、
前記溶剤(S1)の含有量が、前記溶剤(S1)の質量と前記溶剤(S2)の質量との合計に対して0質量%超5質量%未満である、化学増幅型感光性組成物。 - 含硫黄化合物(C)が、下記式(c1-1)又は(c1-2)で表される化合物及びその互変異性体並びに下記式(c2)で表される化合物から選択される少なくとも1種を含む、請求項13に記載の化学増幅型感光性組成物。
環Aは、環構成原子数が4以上8以下である単環であるか、又は環構成原子数が5以上20以下である多環であり、
X1cは、-CR11cR12c-、-NR13c-、-O-、-S-、-Se-、-Te-、=CR14c-、又は=N-であり、
X2cは、-CR11c=、又は-N=であり、
R11c、R12c、R13c、及びR14cは、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有してもよい炭素原子数1以上8以下のアルキル基、置換基を有してもよい炭素原子数1以上8以下のアルケニル基、置換基を有してもよい炭素原子数1以上8以下のアルキニル基、置換基を有してもよい炭素原子数4以上20以下の芳香族基、又はカルボキシ基である。)
Y1c及びY2cは、それぞれ独立に、窒素原子又は炭素原子であり、
R21c及びR22cは、それぞれ独立に、水素原子、炭素原子数1以上10以下の脂肪族炭化水素基、炭素原子数6以上14以下の芳香族炭化水素基、炭素原子数3以上18以下の脂環式炭化水素基であり、
R23cは、水素原子、炭素原子数1以上10以下の脂肪族炭化水素基、炭素原子数6以上14以下の芳香族炭化水素基、炭素原子数3以上18以下の脂環式炭化水素基、-SR24c又は-NR25cR26cであり、
R24c、R25c及びR26cは、それぞれ独立に、水素原子、炭素原子数1以上10以下の脂肪族炭化水素基、炭素原子数3以上10以下の脂環式炭化水素基、炭素原子数6以上14以下の芳香族炭化水素基又は炭素原子数1以上12以下のアシル基であり、R25c及びR26cにおける、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基及びアシル基の水素原子は、ヒドロキシ基に置き換わっていてもよく、
n及びmは、それぞれ独立に、0又は1であり、Y1cが窒素原子である場合、nは0であり、Y1cが炭素原子である場合、nは1であり、Y2cが窒素原子である場合、mは0であり、Y2cが炭素原子である場合、mは1である。) - 前記(c1-1)中、X1cは-NR13c-又は=N-であり、前記式(c2)中、Y1c及びY2cは窒素原子である、請求項14に記載の化学増幅型感光性組成物。
- 前記溶剤(S1)が、γ-ブチロラクトン、ジメチルスルホキシド又はN-メチル-2-ピロリドンである、請求項13~15のいずれか1項に記載の化学増幅型感光性組成物。
- ポジ型である、請求項13~16のいずれか1項に記載の化学増幅型感光性組成物。
- 酸の作用によりアルカリに対する溶解性が増大する樹脂(B)を含有する、請求項17に記載の化学増幅型感光性組成物。
- さらに、アルカリ可溶性樹脂(D)を含有する、請求項17又は18に記載の化学増幅型感光性組成物。
- 前記アルカリ可溶性樹脂(D)が、ノボラック樹脂(D1)、ポリヒドロキシスチレン樹脂(D2)、及びアクリル樹脂(D3)からなる群より選択される少なくとも1種の樹脂を含む、請求項19に記載の化学増幅型感光性組成物。
- 基材フィルム上に、請求項13~20のいずれか1項に記載の化学増幅型感光性組成物を塗布して感光性層を形成することを含む、感光性ドライフィルムの製造方法。
- 基板上に、請求項13~20のいずれか1項に記載の化学増幅型感光性組成物からなる感光性層を積層する積層工程と、
前記感光性層に、位置選択的に活性光線又は放射線を照射して露光する露光工程と、
露光後の前記感光性層を現像する現像工程と、を含む、パターン化されたレジスト膜の製造方法。 - 前記基板が、金属表面を有する基板である、請求項22に記載のパターン化されたレジスト膜の製造方法。
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