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特許7402015化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物、感光性ドライフィルム、感光性ドライフィルムの製造方法、パターン化されたレジスト膜の製造方法、鋳型付き基板の製造方法及びめっき造形物の製造方法
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-12-12
(45)【発行日】2023-12-20
(54)【発明の名称】化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物、感光性ドライフィルム、感光性ドライフィルムの製造方法、パターン化されたレジスト膜の製造方法、鋳型付き基板の製造方法及びめっき造形物の製造方法
(51)【国際特許分類】
   G03F 7/004 20060101AFI20231213BHJP
   C08F 220/18 20060101ALI20231213BHJP
   G03F 7/039 20060101ALI20231213BHJP
   G03F 7/20 20060101ALI20231213BHJP
   G03F 7/40 20060101ALI20231213BHJP
   H05K 3/18 20060101ALI20231213BHJP
【FI】
G03F7/004 503A
C08F220/18
G03F7/004 501
G03F7/004 512
G03F7/039 601
G03F7/20 521
G03F7/40 521
H05K3/18 D
【請求項の数】 19
(21)【出願番号】P 2019201064
(22)【出願日】2019-11-05
(65)【公開番号】P2021076636
(43)【公開日】2021-05-20
【審査請求日】2022-08-16
(73)【特許権者】
【識別番号】000220239
【氏名又は名称】東京応化工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100106002
【弁理士】
【氏名又は名称】正林 真之
(74)【代理人】
【識別番号】100120891
【弁理士】
【氏名又は名称】林 一好
(72)【発明者】
【氏名】片山 翔太
(72)【発明者】
【氏名】海老澤 和明
【審査官】外川 敬之
(56)【参考文献】
【文献】特開2016-194559(JP,A)
【文献】特開2015-194715(JP,A)
【文献】特開2018-169543(JP,A)
【文献】特開2018-151491(JP,A)
【文献】特開2007-163772(JP,A)
【文献】特表2000-500883(JP,A)
【文献】特開平05-249680(JP,A)
【文献】特表2017-535595(JP,A)
【文献】特表2018-513113(JP,A)
【文献】特表2018-523640(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G03F 7/004
G03F 7/40
G03F 7/039
H05K 3/18
G03F 7/20
C08F 220/18
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
金属表面を有する基板上に、めっき処理により金属を埋め込むことによりめっき造形物を形成するための鋳型を作製するために用いられ、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、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、フェノール性水酸基含有低分子化合物(C)とを含有する化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物であって、
前記酸発生剤(A)が、下記式(a1-i)又は下記式(a1-ii):
【化1】
(式(a1-i)及び式(a1-ii)中、X1aは酸素原子又は硫黄原子であり、
1aは、1つ以上のハロゲン原子によって置換されていてもよい炭素原子数1以上18以下の脂肪族基;
-S-、-C(=O)-S-、-O-S(=O)-、-O-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-C(=O)-NR10a-、及び-C(=O)-NR10a11aからなる群から選択される少なくとも1つの部分を含み、1つ以上のハロゲン原子によって置換されていてもよい、炭素原子数2以上18以下の脂肪族基;
下記式(a11):
【化2】
で表される基;
下記式(a12):
【化3】
で表される基;並びに
下記式(a13):
【化4】
で表される基からなる群から選択され、
前記式(a11)中、R3aは、単結合、又は-O-、-S-、-C(=O)-O-、-C(=O)-S-、-O-S(=O)-、-O-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-O-C(=O)-NH-、-C(=O)-NR10a-、及び-C(=O)-NR10a-からなる群から選択される少なくとも1つの部分を含んでいてもよい、炭素原子数1以上20以下の脂肪族基であり、
Arは、ハロゲン原子、脂肪族基、ハロアルキル基、アルコキシ基、ハロアルコキシ基、アルキルチオ基、ジアルキルアミノ基、アシルオキシ基、アシルチオ基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニル基、アルキルスルホニル基、アルキルスルフィニル基、アリール基、アルキルアリール基、シアノ基、及びニトロ基からなる群より選択される1以上の置換基を有してもよい芳香族基であり、
前記式(a12)中、R4a、及びR5aは、それぞれ独立に、炭素原子数1以上5以下の脂肪族基であり、
1aは、酸素原子であり、
6aは、炭素原子数1以上10以下の脂肪族基であり、
7aは、-O-、-S-、-C(=O)-S-、-O-S(=O)-、-O-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-O-C(=O)-NH-、-C(=O)-NR10a-、-O-C(=O)-NR10a-、及び-C(=O)-NR10a11aからなる群から選択される少なくとも1つの部分を含む、炭素原子数1以上18以下の脂肪族基であり、
前記式(a13)中、R8aは、-O-、-S-、-C(=O)-S-、-O-S(=O)-、-O-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-O-C(=O)-NH-、-C(=O)-NR10a-、及び-O-C(=O)-NR10a-からなる群から選択される少なくとも1つの部分を含んでいてもよい、炭素原子数2以上18以下の脂肪族基であり、
2aは、酸素原子であり、
9aは、-O-、-S-、-C(=O)-O-、-C(=O)-S-、-O-S(=O)-、-O-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-O-C(=O)-NH-、-C(=O)-NR10a-、-O-C(=O)-NR10a-、及び-C(=O)-NR10a11aからなる群から選択される少なくとも1つの部分を含む、炭素原子数1以上18以下の脂肪族基であり、
10a及びR11aは、それぞれ、炭素原子数1以上10以下の脂肪族基であり、-C(=O)-NR10a11aにおいて、R10a及びR11aは、互いに同一であっても異なっていてもよく、且つ互いに結合して脂環式基を形成してもよく、
2aは、1つ以上のハロゲン原子によって置換されていてもよい、炭素原子数1以上18以下の脂肪族基;
-O-、-S-、-C(=O)-O-、-C(=O)-S-、-O-S(=O)-、-O-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-O-C(=O)-NH-、-C(=
O)-NR10a-、-O-C(=O)-NR10a-、及び-C(=O)-NR10a11aからなる群から選択される少なくとも1つの部分を含み、1つ以上のハロゲン原子によって置換されていてもよい、炭素原子数3以上18以下の脂肪族基;
ハロゲン原子、脂肪族基、ハロアルキル基、アルコキシ基、ハロアルコキシ基、アルキルチオ基、ジアルキルアミノ基、アシルオキシ基、アシルチオ基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニル基、アルキルスルホニル基、アルキルスルフィニル基、アリール基、アルキルアリール基、シアノ基、及びニトロ基からなる群より選択される1以上の置換基を有してもよい、炭素原子数4以上18以下の芳香族基;並びに
ハロゲン原子、脂肪族基、ハロアルキル基、アルコキシ基、ハロアルコキシ基、アルキルチオ基、ジアルキルアミノ基、アシルオキシ基、アシルチオ基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニル基、アルキルスルホニル基、アルキルスルフィニル基、アリール基、アルキルアリール基、シアノ基、及びニトロ基からなる群より選択される1以上の置換基を有してもよい、炭素原子数4以上18以下の芳香族基で置換されたアルキル基からなる群から選択される。)
で表される化合物:
下記式(a2-i)又は下記式(a2-ii):
【化5】
(式(a2-i)~(a2-ii)中、R21aは、水素原子;
1つ以上のハロゲン原子によって置換されていてもよい、炭素原子数1以上18以下の脂肪族基;又は
-O-、-S-、-C(=O)-、-C(=O)-O-、-C(=O)-S-、-O-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-O-C(=O)-NH-、-C(=O)-NR10a-、-O-C(=O)-NR10a-、及び-C(=O)-NR10a11aからなる群から選択される少なくとも1つの部分を含んでいてもよく、1つ以上のハロゲン原子によって置換されていてもよい、炭素原子数2以上18以下の脂肪族基であり、
22aは、-CH、-CHF、-CHF、-CF、又は1つ以上のハロゲン原子で置換されていてもよい炭素原子数2以上18以下の脂肪族基;
-O-、-S-、-C(=O)-、-C(=O)-O-、-C(=O)-S-、-O-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-O-C(=O)-NH-、-C(=O)-NR10a-、-O-C(=O)-NR10a-、及び-C(=O)-NR10a11aからなる群から選択される少なくとも1つの部分を含み、1つ以上のハロゲン原子によって置換されていてもよい、炭素原子数2以上18以下の脂肪族基;
ハロゲン原子、脂肪族基、ハロアルキル基、アルコキシ基、ハロアルコキシ基、アルキルチオ基、ジアルキルアミノ基、アシルオキシ基、アシルチオ基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニル基、アルキルスルホニル基、アルキルスルフィニル基、アリール基、アルキルアリール基、シアノ基、及びニトロ基からなる群より選択される1以上の置換基を有してもよい炭素原子数4以上18以下の芳香族基;並びに
ハロゲン原子、脂肪族基、ハロアルキル基、アルコキシ基、ハロアルコキシ基、アルキルチオ基、ジアルキルアミノ基、アシルオキシ基、アシルチオ基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニル基、アルキルスルホニル基、アルキルスルフィニル基、アリール基、アルキルアリール基、シアノ基、及びニトロ基からなる群より選択される1以上の置換基を有してもよい炭素原子数4以上18以下の芳香族基で置換されたアルキル基からなる群から選択され、
ただし、R22aが-CFである場合、R21aは水素原子;
-O-、-S-、-C(=O)-、-C(=O)-O-、-C(=O)-S-、-O-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-O-C(=O)-NH-、-C(=O)-NR10a-、-O-C(=O)-NR10a-、及び-C(=O)-NR10a11aからなる群から選択される少なくとも1つの部分を含んでいてもよく、1つ以上のハロゲン原子によって置換されていてもよい、炭素原子数2以上18以下の脂肪族基;
-CHCH(CH、-CHCH=CHCH又は-CHCHCH=CH
下記式(a21):
【化6】
で表される基;並びに
下記式(a22):
【化7】
で表される基からなる群から選択される基であり、
10a及びR11aは、それぞれ、炭素原子数1以上10以下の脂肪族基であり、-C(=O)-NR10a11aにおいて、R10a及びR11aは、互いに同一であっても異なっていてもよく、且つ互いに結合して脂環式基を形成してもよく、
前記式(a21)中、R23aは炭素原子数4以上18以下の脂肪族基であり、
前記式(a22)中、R24aは水素原子、又は炭素原子数1以上10以下のアルキル基であり、naは1~5の整数である。)
で表される化合物;並びに
下記式(a3-i)又は下記式(a3-ii):
【化8】
(式a3-i)~(a3-ii)中、R31a、及びR32aは、それぞれ独立に、水素原子;
シアノ基;
1つ以上のハロゲン原子によって置換されていてもよい、炭素原子数1以上18以下の脂肪族基;
-O-、-S-、-C(=O)-、-C(=O)-O-、-C(=O)-S-、-OC(=O)-O-、-CN、-C(=O)-NH-、-C(=O)-NR10a-、及び-C(=O)-NR10a11aからなる群から選択される少なくとも1つの部分を含み、1つ以上のハロゲン原子によって置換されていてもよい、炭素原子数1以上18以下の脂肪族基;並びに
ハロゲン原子、脂肪族基、ハロアルキル基、アルコキシ基、ハロアルコキシ基、アルキルチオ基、ジアルキルアミノ基、アシルオキシ基、アシルチオ基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニル基、アルキルスルホニル基、アルキルスルフィニル基、アリール基、アルキルアリール基、シアノ基、及びニトロ基からなる群より選択される1以上の置換基を有してもよい炭素原子数4以上18以下の芳香族基からなる群から選択される基であり、
31a、及びR32aは、互いに同一であっても異なっていてもよく、且つ互いに結合して脂環式基又は複素環式基を形成してもよく、
33aは、1つ以上のハロゲン原子によって置換されていてもよい、炭素原子数1以上18以下の脂肪族基;
-O-、-S-、-C(=O)-、-C(=O)-O-、-C(=O)-S-、-O-C(=O)-O-、-CN、-C(=O)-NH-、-O-C(=O)-NH-、-C(=O)-NR10a-、-O-C(=O)-NR10a-、及び-C(=O)-NR10a11aからなる群から選択される少なくとも1つの部分を含み、1つ以上のハロゲン原子によって置換されていてもよい、炭素原子数1以上18以下の脂肪族基;並びに
ハロゲン原子、脂肪族基、ハロアルキル基、アルコキシ基、ハロアルコキシ基、アルキルチオ基、ジアルキルアミノ基、アシルオキシ基、アシルチオ基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニル基、アルキルスルホニル基、アルキルスルフィニル基、アリール基、アルキルアリール基、シアノ基、及びニトロ基からなる群より選択される1以上の置換基を有してもよい炭素原子数4以上18以下の芳香族基からなる群から選択され、
10a及びR11aは、それぞれ、炭素原子数1以上10以下の脂肪族基であり、-C(=O)-NR10a11aにおいて、R10a及びR11aは、互いに同一であっても異なっていてもよく、且つ互いに結合して脂環式基を形成してもよい。)
で表される化合物から選択される少なくとも1種を含み、
(メタ)アクリル酸又は(メタ)アクリル酸誘導体に由来する構成単位であるアクリル構成単位を70モル%以上含む樹脂であるアクリル樹脂を含有し、
前記樹脂(B)と前記樹脂(B)以外の樹脂との合計に対する前記アクリル樹脂の割合が、70質量%以上であり、
前記樹脂(B)が、アクリル樹脂(B3)を含み、
前記アクリル樹脂(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):
【化9】
(式(b5)中、R 14b は、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であり、R 15b ~R 17b 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であり、R 16b 及びR 17b 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い。)
で表される構成単位を含む、化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物。
【請求項2】
前記酸発生剤(A)が、前記式(a1-i)、前記式(a1-ii)、前記式(a2-i)又は前記式(a2-ii)で表される化合物を含む、請求項1に記載の化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物。
【請求項3】
前記樹脂(B)に対する前記樹脂(B)に含まれる前記アクリル樹脂の割合が、70質量%以上である、請求項1又は2に記載の化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物。
【請求項4】
さらに、アルカリ可溶性樹脂(D)を含有する、請求項1~のいずれか1項に記載の化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物。
【請求項5】
前記アルカリ可溶性樹脂(D)が、ノボラック樹脂(D1)を含む、請求項に記載の化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物。
【請求項6】
前記アルカリ可溶性樹脂(D)が、ポリヒドロキシスチレン樹脂(D2)を含む、請求項又はに記載の化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物。
【請求項7】
さらに、金属に対して配位し得る硫黄原子を含む、含硫黄化合物(E)を含有する、請求項1~のいずれか1項に記載の化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物。
【請求項8】
h線露光用である、請求項1~のいずれか1項に記載の化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物。
【請求項9】
前記金属表面を有する基板の主面が矩形状である、請求項1~のいずれか1項に記載の化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物。
【請求項10】
基材フィルムと、前記基材フィルムの表面に形成された感光性樹脂層とを有し、前記感光性樹脂層が請求項1~のいずれか1項に記載の化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物からなる感光性ドライフィルム。
【請求項11】
基材フィルム上に、請求項1~のいずれか1項に記載の化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物を塗布して感光性樹脂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。
【請求項12】
基板上に、請求項1~のいずれか1項に記載の化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物からなる感光性樹脂層を積層する積層工程と、
前記感光性樹脂層に、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樹脂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。
【請求項13】
前記活性光線又は前記放射線がh線である、請求項12に記載のパターン化されたレジスト膜の製造方法。
【請求項14】
パターン化された前記レジスト膜の厚さが1μm以上である、請求項12又は13に記載のパターン化されたレジスト膜の製造方法。
【請求項15】
金属表面を有する基板上に、請求項1~のいずれか1項に記載の化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物からなる感光性樹脂層を積層する積層工程と、
前記感光性樹脂層に、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樹脂層を現像して、めっき造形物を形成するための鋳型を作製する現像工程と、を含む、鋳型付き基板の製造方法。
【請求項16】
前記活性光線又は前記放射線がh線である、請求項15に記載の鋳型付き基板の製造方法。
【請求項17】
前記鋳型の厚さが1μm以上である、請求項15又は16に記載の鋳型付き基板の製造方法。
【請求項18】
前記金属表面を有する基板の主面が矩形状である、請求項1517のいずれか1項に記載の鋳型付き基板の製造方法。
【請求項19】
請求項1518のいずれか1項に記載の鋳型付き基板の製造方法により製造される前記鋳型付き基板にめっきを施して、前記鋳型内にめっき造形物を形成するめっき工程を含む、めっき造形物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物と、当該化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物からなる感光性樹脂層を備える感光性ドライフィルム、当該感光性ドライフィルムの製造方法と、前述の化学増幅型ポジ型感光性樹脂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、前述の化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物を用いる鋳型付き基板の製造方法と、当該鋳型付き基板を用いるめっき造形物の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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(RDL)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。
【0004】
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ホトレジスト組成物が知られている。化学増幅型ホトレジスト組成物は、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。
【0005】
このような化学増幅型ポジ型ホトレジスト組成物は、基板をエッチングにより加工する時のエッチングマスクの作製にしばしば利用される(特許文献1及び2)。具体的には、化学増幅型ホトレジスト組成物を用いて基板上に所望の膜厚のホトレジスト層を形成し、次いで、所定のマスクパターンを介してホトレジスト層のエッチング対象箇所に該当する部分のみを露光した後、露光されたホトレジスト層を現像して、エッチングマスクとして使用されるホトレジストパターンが形成される。
【0006】
また、化学増幅型ポジ型ホトレジスト組成物は、例えばバンプ、メタルポスト、及びCu再配線のようなめっき造形物の製造に用いられる鋳型の形成にも利用される。具体的には、化学増幅型ホトレジスト組成物を用いて、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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特開2018-169543号公報
【文献】国際公開第2018/179641号
【文献】特表2017-535595号公報
【文献】特表2018-513113号公報
【文献】特表2018-523640号公報
【文献】特開2018-087970号公報
【文献】特開2015-087759号公報
【文献】特開2017-107211号公報
【文献】特開2018-018087号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
ウエハレベルよりも大面積のパネルレベルパッケージでは、露光光としてh線を用いることが考えられる。このため、ホトレジスト組成物はh線による露光に適用可能であることが望ましい。
【0009】
例えば、特許文献3~5には、g線、h線及びi線の露光に用いられる化学増幅型のネガ型又はポジ型のホトレジスト組成物が開示されている。
しかしながら、特許文献3~5に記載された感光性樹脂組成物を用いた場合、めっき液耐性が悪く、めっき処理によりレジストパターンの形状が変化してしまうという問題がある。
【0010】
特許文献4~9には、めっき造形物を形成するための鋳型を作製するために用いられる化学増幅型ポジ型ホトレジスト組成物が開示されている。しかし、これらの文献に記載された化学増幅型ポジ型ホトレジスト組成物を用いた場合、銅等の導体をめっきによって埋め込むめっき処理時に、めっき処理液に接触することでレジストパターンの形状が変化してしまうことがしばしばあり、所望の形状のバンプ、メタルポスト、及びCu再配線等のめっき造形物を形成することが困難である。
【0011】
したがって、めっき造形物を形成するための鋳型を作製するために用いられる化学増幅型ポジ型ホトレジスト組成物には、めっき処理によりレジストパターンの形状変化が抑制されること、すなわち、めっき液耐性に優れることが求められている。
【0012】
また、めっき造形物を形成するための鋳型となるレジストパターンにクラックが形成されていると、所望する形状のめっき造形物を形成し難い。したがって、めっき造形物を形成するための鋳型を作製するために用いられる化学増幅型ポジ型ホトレジスト組成物には、クラックの発生が抑制されること、すなわち、クラック耐性に優れることも求められている。
【0013】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、h線による露光に適用可能で且つめっき液耐性及びクラック耐性に優れたレジストパターンが形成しやすい化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物と、当該化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物からなる感光性樹脂層を備える感光性ドライフィルム、当該感光性ドライフィルムの製造方法と、前述の化学増幅型ポジ型感光性樹脂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、前述の化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物を用いる鋳型付き基板の製造方法と、当該鋳型付き基板を用いるめっき造形物の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0014】
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、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)とを含む化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物において、酸発生剤(A)として、下記式(a1-i)又は下記式(a1-ii)で表される化合物、下記式(a2-i)又は下記式(a2-ii)で表される化合物、及び、下記式(a3-i)又は下記式(a3-ii)で表される化合物から選択される少なくとも1種を含有させ、(メタ)アクリル酸又は(メタ)アクリル酸誘導体に由来する構成単位であるアクリル構成単位を70モル%以上含む樹脂であるアクリル樹脂を、樹脂(B)と樹脂(B)以外の樹脂との合計に対して70質量%以上配合することにより、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。
【0015】
本発明の第1の態様は、金属表面を有する基板上に、めっき処理により金属を埋め込むことによりめっき造形物を形成するための鋳型を作製するために用いられ、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、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)とを含有する化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物であって、
酸発生剤(A)が、下記式(a1-i)又は下記式(a1-ii):
【化1】
(式(a1-i)及び式(a1-ii)中、X1aは酸素原子又は硫黄原子であり、
1aは、1つ以上のハロゲン原子によって置換されていてもよい炭素原子数1以上18以下の脂肪族基;
-S-、-C(=O)-S-、-O-S(=O)-、-O-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-C(=O)-NR10a-、及び-C(=O)-NR10a11aからなる群から選択される少なくとも1つの部分を含み、1つ以上のハロゲン原子によって置換されていてもよい、炭素原子数2以上18以下の脂肪族基;
下記式(a11):
【化2】
で表される基;
下記式(a12):
【化3】
で表される基;並びに
下記式(a13):
【化4】
で表される基からなる群から選択され、
式(a11)中、R3aは、単結合、又は-O-、-S-、-C(=O)-O-、-C(=O)-S-、-O-S(=O)-、-O-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-O-C(=O)-NH-、-C(=O)-NR10a-、及び-C(=O)-NR10a-からなる群から選択される少なくとも1つの部分を含んでいてもよい、炭素原子数1以上20以下の脂肪族基であり、
Arは、ハロゲン原子、脂肪族基、ハロアルキル基、アルコキシ基、ハロアルコキシ基、アルキルチオ基、ジアルキルアミノ基、アシルオキシ基、アシルチオ基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニル基、アルキルスルホニル基、アルキルスルフィニル基、アリール基、アルキルアリール基、シアノ基、及びニトロ基からなる群より選択される1以上の置換基を有してもよい芳香族基であり、
式(a12)中、R4a、及びR5aは、それぞれ独立に、炭素原子数1以上5以下の脂肪族基であり、
1aは、酸素原子であり、
6aは、炭素原子数1以上10以下の脂肪族基であり、
7aは、-O-、-S-、-C(=O)-S-、-O-S(=O)-、-O-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-O-C(=O)-NH-、-C(=O)-NR10a-、-O-C(=O)-NR10a-、及び-C(=O)-NR10a11aからなる群から選択される少なくとも1つの部分を含む、炭素原子数1以上18以下の脂肪族基であり、
式(a13)中、R8aは、-O-、-S-、-C(=O)-S-、-O-S(=O)-、-O-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-O-C(=O)-NH-、-C(=O)-NR10a-、及び-O-C(=O)-NR10a-からなる群から選択される少なくとも1つの部分を含んでいてもよい、炭素原子数2以上18以下の脂肪族基であり、
2aは、酸素原子であり、
9aは、-O-、-S-、-C(=O)-O-、-C(=O)-S-、-O-S(=O)-、-O-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-O-C(=O)-NH-、-C(=O)-NR10a-、-O-C(=O)-NR10a-、及び-C(=O)-NR10a11aからなる群から選択される少なくとも1つの部分を含む、炭素原子数1以上18以下の脂肪族基であり、
10a及びR11aは、それぞれ、炭素原子数1以上10以下の脂肪族基であり、-C(=O)-NR10a11aにおいて、R10a及びR11aは、互いに同一であっても異なっていてもよく、且つ互いに結合して脂環式基を形成してもよく、
2aは、1つ以上のハロゲン原子によって置換されていてもよい、炭素原子数1以上18以下の脂肪族基;
-O-、-S-、-C(=O)-O-、-C(=O)-S-、-O-S(=O)-、-O-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-O-C(=O)-NH-、-C(=
O)-NR10a-、-O-C(=O)-NR10a-、及び-C(=O)-NR10a11aからなる群から選択される少なくとも1つの部分を含み、1つ以上のハロゲン原子によって置換されていてもよい、炭素原子数3以上18以下の脂肪族基;
ハロゲン原子、脂肪族基、ハロアルキル基、アルコキシ基、ハロアルコキシ基、アルキルチオ基、ジアルキルアミノ基、アシルオキシ基、アシルチオ基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニル基、アルキルスルホニル基、アルキルスルフィニル基、アリール基、アルキルアリール基、シアノ基、及びニトロ基からなる群より選択される1以上の置換基を有してもよい、炭素原子数4以上18以下の芳香族基;並びに
ハロゲン原子、脂肪族基、ハロアルキル基、アルコキシ基、ハロアルコキシ基、アルキルチオ基、ジアルキルアミノ基、アシルオキシ基、アシルチオ基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニル基、アルキルスルホニル基、アルキルスルフィニル基、アリール基、アルキルアリール基、シアノ基、及びニトロ基からなる群より選択される1以上の置換基を有してもよい、炭素原子数4以上18以下の芳香族基で置換されたアルキル基からなる群から選択される。)
で表される化合物:
下記式(a2-i)又は下記式(a2-ii):
【化5】
(式(a2-i)~(a2-ii)中、R21aは、水素原子;
1つ以上のハロゲン原子によって置換されていてもよい、炭素原子数1以上18以下の脂肪族基;又は
-O-、-S-、-C(=O)-、-C(=O)-O-、-C(=O)-S-、-O-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-O-C(=O)-NH-、-C(=O)-NR10a-、-O-C(=O)-NR10a-、及び-C(=O)-NR10a11aからなる群から選択される少なくとも1つの部分を含んでいてもよく、1つ以上のハロゲン原子によって置換されていてもよい、炭素原子数2以上18以下の脂肪族基であり、
22aは、-CH、-CHF、-CHF、-CF、又は1つ以上のハロゲン原子で置換されていてもよい炭素原子数2以上18以下の脂肪族基;
-O-、-S-、-C(=O)-、-C(=O)-O-、-C(=O)-S-、-O-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-O-C(=O)-NH-、-C(=O)-NR10a-、-O-C(=O)-NR10a-、及び-C(=O)-NR10a11aからなる群から選択される少なくとも1つの部分を含み、1つ以上のハロゲン原子によって置換されていてもよい、炭素原子数2以上18以下の脂肪族基;
ハロゲン原子、脂肪族基、ハロアルキル基、アルコキシ基、ハロアルコキシ基、アルキルチオ基、ジアルキルアミノ基、アシルオキシ基、アシルチオ基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニル基、アルキルスルホニル基、アルキルスルフィニル基、アリール基、アルキルアリール基、シアノ基、及びニトロ基からなる群より選択される1以上の置換基を有してもよい炭素原子数4以上18以下の芳香族基;並びに
ハロゲン原子、脂肪族基、ハロアルキル基、アルコキシ基、ハロアルコキシ基、アルキルチオ基、ジアルキルアミノ基、アシルオキシ基、アシルチオ基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニル基、アルキルスルホニル基、アルキルスルフィニル基、アリール基、アルキルアリール基、シアノ基、及びニトロ基からなる群より選択される1以上の置換基を有してもよい炭素原子数4以上18以下の芳香族基で置換されたアルキル基からなる群から選択され、
ただし、R22aが-CFである場合、R21aは水素原子;
-O-、-S-、-C(=O)-、-C(=O)-O-、-C(=O)-S-、-O-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-O-C(=O)-NH-、-C(=O)-NR10a-、-O-C(=O)-NR10a-、及び-C(=O)-NR10a11aからなる群から選択される少なくとも1つの部分を含んでいてもよく、1つ以上のハロゲン原子によって置換されていてもよい、炭素原子数2以上18以下の脂肪族基;
-CHCH(CH、-CHCH=CHCH又は-CHCHCH=CH
下記式(a21):
【化6】
で表される基;並びに
下記式(a22):
【化7】
で表される基からなる群から選択される基であり、
10a及びR11aは、それぞれ、炭素原子数1以上10以下の脂肪族基であり、-C(=O)-NR10a11aにおいて、R10a及びR11aは、互いに同一であっても異なっていてもよく、且つ互いに結合して脂環式基を形成してもよく、
式(a21)中、R23aは炭素原子数4以上18以下の脂肪族基であり、
式(a22)中、R24aは水素原子、又は炭素原子数1以上10以下のアルキル基であり、naは1~5の整数である。)
で表される化合物;並びに
下記式(a3-i)又は下記式(a3-ii):
【化8】
(式a3-i)~(a3-ii)中、R31a、及びR32aは、それぞれ独立に、水素原子;
シアノ基;
1つ以上のハロゲン原子によって置換されていてもよい、炭素原子数1以上18以下の脂肪族基;
-O-、-S-、-C(=O)-、-C(=O)-O-、-C(=O)-S-、-OC(=O)-O-、-CN、-C(=O)-NH-、-C(=O)-NR10a-、及び-C(=O)-NR10a11aからなる群から選択される少なくとも1つの部分を含み、1つ以上のハロゲン原子によって置換されていてもよい、炭素原子数1以上18以下の脂肪族基;並びに
ハロゲン原子、脂肪族基、ハロアルキル基、アルコキシ基、ハロアルコキシ基、アルキルチオ基、ジアルキルアミノ基、アシルオキシ基、アシルチオ基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニル基、アルキルスルホニル基、アルキルスルフィニル基、アリール基、アルキルアリール基、シアノ基、及びニトロ基からなる群より選択される1以上の置換基を有してもよい炭素原子数4以上18以下の芳香族基からなる群から選択される基であり、
31a、及びR32aは、互いに同一であっても異なっていてもよく、且つ互いに結合して脂環式基又は複素環式基を形成してもよく、
33aは、1つ以上のハロゲン原子によって置換されていてもよい、炭素原子数1以上18以下の脂肪族基;
-O-、-S-、-C(=O)-、-C(=O)-O-、-C(=O)-S-、-O-C(=O)-O-、-CN、-C(=O)-NH-、-O-C(=O)-NH-、-C(=O)-NR10a-、-O-C(=O)-NR10a-、及び-C(=O)-NR10a11aからなる群から選択される少なくとも1つの部分を含み、1つ以上のハロゲン原子によって置換されていてもよい、炭素原子数1以上18以下の脂肪族基;並びに
ハロゲン原子、脂肪族基、ハロアルキル基、アルコキシ基、ハロアルコキシ基、アルキルチオ基、ジアルキルアミノ基、アシルオキシ基、アシルチオ基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニル基、アルキルスルホニル基、アルキルスルフィニル基、アリール基、アルキルアリール基、シアノ基、及びニトロ基からなる群より選択される1以上の置換基を有してもよい炭素原子数4以上18以下の芳香族基からなる群から選択され、
10a及びR11aは、それぞれ、炭素原子数1以上10以下の脂肪族基であり、-C(=O)-NR10a11aにおいて、R10a及びR11aは、互いに同一であっても異なっていてもよく、且つ互いに結合して脂環式基を形成してもよい。)
で表される化合物から選択される少なくとも1種を含み、
(メタ)アクリル酸又は(メタ)アクリル酸誘導体に由来する構成単位であるアクリル構成単位を70モル%以上含む樹脂であるアクリル樹脂を含有し、
樹脂(B)と樹脂(B)以外の樹脂との合計に対するアクリル樹脂の割合が、70質量%以上である、化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物である。
【0016】
本発明の第2の態様は基材フィルムと、基材フィルムの表面に形成された感光性樹脂層とを有し、感光性樹脂層が第1の態様にかかる化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物からなる感光性ドライフィルムである。
【0017】
本発明の第3の態様は、基材フィルム上に、第1の態様にかかる化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物を塗布して感光性樹脂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。
【0018】
本発明の第4の態様は、
基板上に、第1の態様にかかる化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物からなる感光性樹脂層を積層する積層工程と、
感光性樹脂層に、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、
露光後の感光性樹脂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。
【0019】
本発明の第5の態様は、
金属表面を有する基板上に、第1の態様にかかる化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物からなる感光性樹脂層を積層する積層工程と、
感光性樹脂層に、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、
露光後の感光性樹脂層を現像して、めっき造形物を形成するための鋳型を作製する現像工程と、を含む、鋳型付き基板の製造方法である。
【0020】
本発明の第6の態様は、第5の態様にかかる方法により製造される鋳型付き基板にめっきを施して、鋳型内にめっき造形物を形成する工程を含む、めっき造形物の製造方法である。
【発明の効果】
【0021】
本発明によれば、h線による露光に適用可能で且つめっき液耐性及びクラック耐性に優れたレジストパターンが形成しやすい化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物と、当該化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物からなる感光性樹脂層を備える感光性ドライフィルムと、当該感光性ドライフィルムの製造方法と、前述の化学増幅型ポジ型感光性樹脂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、前述の化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物を用いる鋳型付き基板の製造方法と、当該鋳型付き基板を用いるめっき造形物の製造方法とを提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0022】
≪化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物≫
化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物(以下、感光性樹脂組成物とも記す。)は、金属表面を有する基板上に、めっき処理により金属を埋め込むことによりめっき造形物を形成するための鋳型を作製するために用いられる。感光性樹脂組成物は、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)(以下酸発生剤(A)とも記す。)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。)とを含有する。そして、本発明においては、酸発生剤(A)は、下記式(a1-i)又は下記式(a1-ii)で表される化合物、下記式(a2-i)又は下記式(a2-ii)で表される化合物、及び、下記式(a3-i)又は下記式(a3-ii)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。感光性樹脂組成物は、(メタ)アクリル酸又は(メタ)アクリル酸誘導体に由来する構成単位であるアクリル構成単位を70モル%以上含む樹脂であるアクリル樹脂を含有する。樹脂(B)と樹脂(B)以外の樹脂との合計に対するアクリル樹脂の割合は、70質量%以上である。
【0023】
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、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)とを含む感光性樹脂組成物において、特定の酸発生剤を含有させ、樹脂(B)と樹脂(B)以外の樹脂との合計に対するアクリル樹脂の含有量の割合を特定範囲にすることにより、後述する実施例に示すように、感光性樹脂組成物をh線による露光に適用可能であり、感光性樹脂組成物を用いてめっき液耐性及びクラック耐性に優れたレジストパターンを形成しやすい。
【0024】
感光性樹脂組成物は、必要に応じて、フェノール性水酸基含有低分子化合物(C)、アルカリ可溶性樹脂(D)、含硫黄化合物(E)、酸拡散抑制剤(F)及び有機溶剤(S)等の成分を含んでいてもよい。
【0025】
以下、感光性樹脂組成物が含む、必須又は任意の成分と、感光性樹脂組成物の製造方法とについて説明する。
【0026】
<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る。酸発生剤(A)は、下記式(a1-i)又は下記式(a1-ii)で表される化合物、下記式(a2-i)又は下記式(a2-ii)で表される化合物、及び、下記式(a3-i)又は下記式(a3-ii)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。
【0027】
【化9】
(式(a1-i)及び式(a1-ii)中、X1aは酸素原子又は硫黄原子であり、
1aは、1つ以上のハロゲン原子によって置換されていてもよい炭素原子数1以上18以下の脂肪族基;
-S-、-C(=O)-S-、-O-S(=O)-、-O-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-C(=O)-NR10a-、及び-C(=O)-NR10a11aからなる群から選択される少なくとも1つの部分を含み、1つ以上のハロゲン原子によって置換されていてもよい、炭素原子数2以上18以下の脂肪族基;
下記式(a11):
【化10】
で表される基;
下記式(a12):
【化11】
で表される基;並びに
下記式(a13):
【化12】
で表される基からなる群から選択され、
式(a11)中、R3aは、単結合、又は-O-、-S-、-C(=O)-O-、-C(=O)-S-、-O-S(=O)-、-O-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-O-C(=O)-NH-、-C(=O)-NR10a-、及び-C(=O)-NR10a-からなる群から選択される少なくとも1つの部分を含んでいてもよい、炭素原子数1以上20以下の脂肪族基であり、
Arは、ハロゲン原子、脂肪族基、ハロアルキル基、アルコキシ基、ハロアルコキシ基、アルキルチオ基、ジアルキルアミノ基、アシルオキシ基、アシルチオ基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニル基、アルキルスルホニル基、アルキルスルフィニル基、アリール基、アルキルアリール基、シアノ基、及びニトロ基からなる群より選択される1以上の置換基を有してもよい芳香族基であり、
式(a12)中、R4a、及びR5aは、それぞれ独立に、炭素原子数1以上5以下の脂肪族基であり、
1aは、酸素原子であり、
6aは、炭素原子数1以上10以下の脂肪族基であり、
7aは、-O-、-S-、-C(=O)-S-、-O-S(=O)-、-O-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-O-C(=O)-NH-、-C(=O)-NR10a-、-O-C(=O)-NR10a-、及び-C(=O)-NR10a11aからなる群から選択される少なくとも1つの部分を含む、炭素原子数1以上18以下の脂肪族基であり、
式(a13)中、R8aは、-O-、-S-、-C(=O)-S-、-O-S(=O)-、-O-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-O-C(=O)-NH-、-C(=O)-NR10a-、及び-O-C(=O)-NR10a-からなる群から選択される少なくとも1つの部分を含んでいてもよい、炭素原子数2以上18以下の脂肪族基であり、
2aは、酸素原子であり、
9aは、-O-、-S-、-C(=O)-O-、-C(=O)-S-、-O-S(=O)-、-O-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-O-C(=O)-NH-、-C(=O)-NR10a-、-O-C(=O)-NR10a-、及び-C(=O)-NR10a11aからなる群から選択される少なくとも1つの部分を含む、炭素原子数1以上18以下の脂肪族基であり、
10a及びR11aは、それぞれ、炭素原子数1以上10以下の脂肪族基であり、-C(=O)-NR10a11aにおいて、R10a及びR11aは、互いに同一であっても異なっていてもよく、且つ互いに結合して脂環式基を形成してもよく、
2aは、1つ以上のハロゲン原子によって置換されていてもよい、炭素原子数1以上18以下の脂肪族基;
-O-、-S-、-C(=O)-O-、-C(=O)-S-、-O-S(=O)-、-O-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-O-C(=O)-NH-、-C(=
O)-NR10a-、-O-C(=O)-NR10a-、及び-C(=O)-NR10a11aからなる群から選択される少なくとも1つの部分を含み、1つ以上のハロゲン原子によって置換されていてもよい、炭素原子数3以上18以下の脂肪族基;
ハロゲン原子、脂肪族基、ハロアルキル基、アルコキシ基、ハロアルコキシ基、アルキルチオ基、ジアルキルアミノ基、アシルオキシ基、アシルチオ基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニル基、アルキルスルホニル基、アルキルスルフィニル基、アリール基、アルキルアリール基、シアノ基、及びニトロ基からなる群より選択される1以上の置換基を有してもよい、炭素原子数4以上18以下の芳香族基;並びに
ハロゲン原子、脂肪族基、ハロアルキル基、アルコキシ基、ハロアルコキシ基、アルキルチオ基、ジアルキルアミノ基、アシルオキシ基、アシルチオ基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニル基、アルキルスルホニル基、アルキルスルフィニル基、アリール基、アルキルアリール基、シアノ基、及びニトロ基からなる群より選択される1以上の置換基を有してもよい、炭素原子数4以上18以下の芳香族基で置換されたアルキル基からなる群から選択される。)
【0028】
【化13】
(式(a2-i)~(a2-ii)中、R21aは、水素原子;
1つ以上のハロゲン原子によって置換されていてもよい、炭素原子数1以上18以下の脂肪族基;又は
-O-、-S-、-C(=O)-、-C(=O)-O-、-C(=O)-S-、-O-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-O-C(=O)-NH-、-C(=O)-NR10a-、-O-C(=O)-NR10a-、及び-C(=O)-NR10a11aからなる群から選択される少なくとも1つの部分を含んでいてもよく、1つ以上のハロゲン原子によって置換されていてもよい、炭素原子数2以上18以下の脂肪族基であり、
22aは、-CH、-CHF、-CHF、-CF、又は1つ以上のハロゲン原子で置換されていてもよい炭素原子数2以上18以下の脂肪族基;
-O-、-S-、-C(=O)-、-C(=O)-O-、-C(=O)-S-、-O-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-O-C(=O)-NH-、-C(=O)-NR10a-、-O-C(=O)-NR10a-、及び-C(=O)-NR10a11aからなる群から選択される少なくとも1つの部分を含み、1つ以上のハロゲン原子によって置換されていてもよい、炭素原子数2以上18以下の脂肪族基;
ハロゲン原子、脂肪族基、ハロアルキル基、アルコキシ基、ハロアルコキシ基、アルキルチオ基、ジアルキルアミノ基、アシルオキシ基、アシルチオ基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニル基、アルキルスルホニル基、アルキルスルフィニル基、アリール基、アルキルアリール基、シアノ基、及びニトロ基からなる群より選択される1以上の置換基を有してもよい炭素原子数4以上18以下の芳香族基;並びに
ハロゲン原子、脂肪族基、ハロアルキル基、アルコキシ基、ハロアルコキシ基、アルキルチオ基、ジアルキルアミノ基、アシルオキシ基、アシルチオ基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニル基、アルキルスルホニル基、アルキルスルフィニル基、アリール基、アルキルアリール基、シアノ基、及びニトロ基からなる群より選択される1以上の置換基を有してもよい炭素原子数4以上18以下の芳香族基で置換されたアルキル基からなる群から選択され、
ただし、R22aが-CFである場合、R21aは水素原子;
-O-、-S-、-C(=O)-、-C(=O)-O-、-C(=O)-S-、-O-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-O-C(=O)-NH-、-C(=O)-NR10a-、-O-C(=O)-NR10a-、及び-C(=O)-NR10a11aからなる群から選択される少なくとも1つの部分を含んでいてもよく、1つ以上のハロゲン原子によって置換されていてもよい、炭素原子数2以上18以下の脂肪族基;
-CHCH(CH、-CHCH=CHCH又は-CHCHCH=CH
下記式(a21):
【化14】
で表される基;並びに
下記式(a22):
【化15】
で表される基からなる群から選択される基であり、
10a及びR11aは、それぞれ、炭素原子数1以上10以下の脂肪族基であり、-C(=O)-NR10a11aにおいて、R10a及びR11aは、互いに同一であっても異なっていてもよく、且つ互いに結合して脂環式基を形成してもよく、
式(a21)中、R23aは炭素原子数4以上18以下の脂肪族基であり、
式(a22)中、R24aは水素原子、又は炭素原子数1以上10以下のアルキル基であり、naは1~5の整数である。)
【0029】
【化16】
(式a3-i)~(a3-ii)中、R31a、及びR32aは、それぞれ独立に、水素原子;
シアノ基;
1つ以上のハロゲン原子によって置換されていてもよい、炭素原子数1以上18以下の脂肪族基;
-O-、-S-、-C(=O)-、-C(=O)-O-、-C(=O)-S-、-OC(=O)-O-、-CN、-C(=O)-NH-、-C(=O)-NR10a-、及び-C(=O)-NR10a11aからなる群から選択される少なくとも1つの部分を含み、1つ以上のハロゲン原子によって置換されていてもよい、炭素原子数1以上18以下の脂肪族基;並びに
ハロゲン原子、脂肪族基、ハロアルキル基、アルコキシ基、ハロアルコキシ基、アルキルチオ基、ジアルキルアミノ基、アシルオキシ基、アシルチオ基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニル基、アルキルスルホニル基、アルキルスルフィニル基、アリール基、アルキルアリール基、シアノ基、及びニトロ基からなる群より選択される1以上の置換基を有してもよい炭素原子数4以上18以下の芳香族基からなる群から選択される基であり、
31a、及びR32aは、互いに同一であっても異なっていてもよく、且つ互いに結合して脂環式基又は複素環式基を形成してもよく、
33aは、1つ以上のハロゲン原子によって置換されていてもよい、炭素原子数1以上18以下の脂肪族基;
-O-、-S-、-C(=O)-、-C(=O)-O-、-C(=O)-S-、-O-C(=O)-O-、-CN、-C(=O)-NH-、-O-C(=O)-NH-、-C(=O)-NR10a-、-O-C(=O)-NR10a-、及び-C(=O)-NR10a11aからなる群から選択される少なくとも1つの部分を含み、1つ以上のハロゲン原子によって置換されていてもよい、炭素原子数1以上18以下の脂肪族基;並びに
ハロゲン原子、脂肪族基、ハロアルキル基、アルコキシ基、ハロアルコキシ基、アルキルチオ基、ジアルキルアミノ基、アシルオキシ基、アシルチオ基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニル基、アルキルスルホニル基、アルキルスルフィニル基、アリール基、アルキルアリール基、シアノ基、及びニトロ基からなる群より選択される1以上の置換基を有してもよい炭素原子数4以上18以下の芳香族基からなる群から選択され、
10a及びR11aは、それぞれ、炭素原子数1以上10以下の脂肪族基であり、-C(=O)-NR10a11aにおいて、R10a及びR11aは、互いに同一であっても異なっていてもよく、且つ互いに結合して脂環式基を形成してもよい。)
【0030】
式(a1-i)、式(a1-ii)、式(a2-i)、式(a2-ii)、式(a3-i)、式(a3-ii)、式(a11)~(a13)、式(a21)、式(a22)における脂肪族基は、それぞれ、鎖状であって、環状であっても、鎖状構造と環状構造とを含んでいてもよい。また脂肪族基は、ヘテロ原子を含んでいてもよく、窒素原子や硫黄原子等のヘテロ原子を含む鎖状の脂肪族基でも、複素環式の脂肪族基でもよい。
鎖状の脂肪族基は、直鎖状であっても、分岐状であってもよい。鎖状の脂肪族基としては、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基が挙げられる。アルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、n-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基、n-ウンデシル基、n-ドデシル基等の直鎖状のアルキル基や、イソプロピル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert-ペンチル基、イソヘキシル基、2-エチルヘキシル基、及び1,1,3,3-テトラメチルブチル基等の分岐状のアルキル基が挙げられる。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、ノネニル基、デセニル基等が挙げられる。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、ノニニル基、デシニル基等が挙げられる。アルキル基、アルケニル基、及びアルキニル基において、これらの基に結合する水素原子は、1以上の置換基で置換されていてもよい。該置換基としては、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。
環状の脂肪族基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、アダマンチル基、ノルボリニル基、キュビル(cubyl)基、オクタヒドロ-インデニル基、デカヒドロ-ナフチル基、ビシクロ[3.2.1]オクチル基、ビシクロ[2.2.2]オクチル基、ビシクロ[3.3.1]ノニル基、ビシクロ[3.3.2]デシル基、ビシクロ[2.2.2]オクチル基、アザシクロアルキル基、((アミノカルボニル)シクロアルキル)シクロアルキル基等のシクロアルキル基が挙げられる。
【0031】
上記式における芳香族基は、それぞれ、芳香族炭化水素基でも、窒素原子、酸素原子や硫黄原子等のヘテロ原子を含む芳香族複素環基でもよい。
芳香族炭化水素基としては、単環式の基(フェニル基等)、二環式の基(ナフチル基、ビフェニル基等)、三環式の基(フルオレニル基等)等のアリール基や、ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基が挙げられる。
芳香族複素環基としては、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。
これら芳香族炭化水素基や芳香族複素環基は、置換基としてアルキル基を有していてもよい。アルキル基については、上記と同様である。
【0032】
上記では、脂肪族基や芳香族基として、1価の基の場合を例示したが、2価の基の場合は上記1価の基から水素原子を1個除いた基である。
【0033】
上記式におけるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
【0034】
上記式における、アルコキシ基(アルキル基-O-)、アルキルチオ基(アルキル基-S-)、ジアルキルアミノ基((アルキル基)N-)、アシルオキシ基(アルキル基-カルボニル基-O-)、アシルチオ基(アルキル基-カルボニル基-S-)、アシルアミノ基(アルキル基-カルボニル基-NH-)、アルコキシカルボニル基、アルキルスルホニル基、アルキルスルフィニル基、アリール基、アルキルアリール基の、アルキル基やアリール基については、上記と同様である。
上記式におけるハロアルキル基は、1個以上置換最大可能数以下のハロゲン原子で置換されたアルキル基である。アルキル基やハロゲン原子については、上記と同様である。
上記式におけるハロアルコキシ基は、1個以上置換最大可能数以下のハロゲン原子で置換されたアルコキシ基である。アルキル基やハロゲン原子については、上記と同様である。
【0035】
式(a1-i)又は下記式(a1-ii)で表される化合物の具体例としては、例えば、下記構造が挙げられる。
【化17】
【化18】
【化19】
【化20】
【0036】
式(a1-i)又は式(a1-ii)で表される化合物は、X1aが硫黄原子であり、R1aが炭素原子数1以上3以下の直鎖状又は分岐状のアルキル基であり、R2aが1つ以上のフッ素原子によって置換されている炭素原子数1以上18以下の鎖状の脂肪族基であることが好ましい。
【0037】
式(a2-i)又は式(a2-ii)で表される化合物の具体例としては、例えば、下記構造が挙げられる。
【化21】
【化22】
【化23】
【化24】
【化25】
【0038】
式(a2-i)又は式(a2-ii)で表される化合物は、R21aが炭素原子数1以上18以下の鎖状の脂肪族基であり、R22aが1つ以上のフッ素原子によって置換されている炭素原子数1以上18以下の鎖状の脂肪族基であることが好ましい。
【0039】
式(a3-i)又は式(a3-ii)で表される化合物の具体例としては、例えば、下記構造が挙げられる。
【化26】
【化27】
【化28】
【0040】
式(a3-i)又は式(a3-ii)で表される化合物は、R31aが水素原子であり、R32aが炭素原子数1以上18以下の鎖状の脂肪族基であり、R33aが1つ以上のフッ素原子によって置換されている炭素原子数1以上18以下の鎖状の脂肪族基であることが好ましい。
【0041】
式(a1-i)又は式(a1-ii)で表される化合物、式(a2-i)又は式(a2-ii)で表される化合物や、式(a3-i)又は式(a3-ii)で表される化合物の製造方法は特に限定されず、例えば、特許文献3~5に記載の製造方法で製造することができる。
【0042】
酸発生剤(A)は、上記式(a1-i)又は式(a1-ii)で表される化合物、式(a2-i)又は式(a2-ii)で表される化合物、及び、式(a3-i)又は式(a3-ii)で表される化合物以外のその他の酸発生剤(以下、その他の酸発生剤とも記す。)を含んでいてもよい。該その他の酸発生剤は、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る。酸発生剤(A)が含んでいてもよいその他の酸発生剤としては、以下に説明する、第一~第五の態様の酸発生剤が好ましい。
【0043】
酸発生剤(A)におけるその他の酸発生剤の第一の態様としては、下記式(a101)で表される化合物が挙げられる。
【0044】
【化29】
【0045】
上記式(a101)中、X101a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。R101aは、X101a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、R101a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。R101aの個数はg+h(g-1)+1であり、R101a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R101aが互いに直接、又は-O-、-S-、-SO-、-SO-、-NH-、-NR102a-、-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、X101aを含む環構造を形成してもよい。R102aは炭素原子数1以下5以上のアルキル基又は炭素原子数6以下10以上のアリール基である。
【0046】
102aは下記式(a102)で表される構造である。
【0047】
【化30】
【0048】
上記式(a102)中、X104a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、X104a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。X105aは-O-、-S-、-SO-、-SO-、-NH-、-NR102a-、-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X104a及びh個のX105aはそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。R102aは前述の定義と同じである。
【0049】
103a-はオニウムの対イオンであり、下記式(a117)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(a118)で表されるボレートアニオンが挙げられる。
【0050】
【化31】
【0051】
上記式(a117)中、R103a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R103aはそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。
【0052】
【化32】
【0053】
上記式(a118)中、R104a~R107a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。
【0054】
上記式(a101)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。
【0055】
上記式(a101)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(a119)で表されるスルホニウムイオンが挙げられる。
【0056】
【化33】
【0057】
上記式(a119)中、R108a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。X102aは、上記式(a101)中のX102aと同じ意味を表す。
【0058】
上記式(a119)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。
【0059】
上記式(a117)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、R103a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(a101)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。
【0060】
特に好ましいR103a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、CF、CFCF、(CFCF、CFCFCF、CFCFCFCF、(CFCFCF、CFCF(CF)CF、(CFCが挙げられる。R103a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。
【0061】
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、[(CFCFPF、[(CFCFPF、[((CFCF)PF、[((CFCF)PF、[(CFCFCFPF、[(CFCFCFPF、[((CFCFCFPF、[((CFCFCFPF、[(CFCFCFCFPF、又は[(CFCFCFPFが挙げられ、これらのうち、[(CFCFPF、[(CFCFCFPF、[((CFCF)PF、[((CFCF)PF、[((CFCFCFPF、又は[((CFCFCFPFが特に好ましい。
【0062】
上記式(a118)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(C)、テトラキス[(トリフルオロメチル)フェニル]ボレート([B(CCF)、ジフルオロビス(ペンタフルオロフェニル)ボレート([(CBF)、トリフルオロ(ペンタフルオロフェニル)ボレート([(C)BF)、テトラキス(ジフルオロフェニル)ボレート([B(C)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(C)が特に好ましい。
【0063】
酸発生剤(A)におけるその他の酸発生剤の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(a103)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。
【0064】
【化34】
【0065】
上記式(a103)中、R109a、R110a、R111aは、それぞれ独立にハロゲン化アルキル基を表す。
【0066】
また、酸発生剤(A)におけるその他の酸発生剤の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(a104)で表される化合物が挙げられる。
【0067】
【化35】
【0068】
上記式(a104)中、R112aは、1価、2価、又は3価の有機基を表し、R113a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。
【0069】
上記式(a104)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、R113a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、R112aが芳香族基であり、R113a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。
【0070】
上記式(a104)で表される酸発生剤としては、n=1のとき、R112a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、R113a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(a104)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。
【0071】
【化36】
【0072】
また、酸発生剤(A)におけるその他の酸発生剤の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。
【0073】
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(a105)で表される構造が好ましい。
【0074】
【化37】
【0075】
上記式(a105)中、R114a、R115a、R116aのうち少なくとも1つは下記式(a106)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、R114a、R115a、R116aのうちの1つが下記式(a106)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。
【0076】
【化38】
【0077】
上記式(a106)中、R117a、R118a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、R119a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、R117a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、R118a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。
【0078】
上記R114a、R115a、R116aのうち上記式(a106)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。
【0079】
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。
【0080】
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。
【0081】
これらのカチオン部として好適なものとしては、下記式(a107)、(a108)で表されるもの等を挙げることができ、特に下記式(a108)で表される構造が好ましい。
【0082】
【化39】
【0083】
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。
【0084】
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。
【0085】
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。
【0086】
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。
【0087】
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。
【0088】
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。
【0089】
これらの中でも、好ましいアニオン部として、下記式(a109)で表されるものが挙げられる。
【0090】
【化40】
【0091】
上記式(a109)において、R120aは、下記式(a110)、(a111)、及び(a112)で表される基である。
【0092】
【化41】
【0093】
上記式(a110)中、xは1以上4以下の整数を表す。また、上記式(a111)中、R121a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。
【0094】
また、アニオン部としては、下記式(a113)、(a114)で表される窒素を含有するものを用いることもできる。
【0095】
【化42】
【0096】
上記式(a113)、(a114)中、X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、Y、Z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。
【0097】
のアルキレン基の炭素原子数、又はY、Z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。
【0098】
また、Xのアルキレン基又はY、Z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。
【0099】
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(a115)、(a116)で表される化合物が挙げられる。
【0100】
【化43】
【0101】
また、酸発生剤(A)におけるその他の酸発生剤の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(ただし、式(a1-i)又は式(a1-ii)で表される化合物、式(a2-i)又は式(a2-ii)で表される化合物、及び、式(a3-i)又は式(a3-ii)で表される化合物に該当するものは除く。);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。
【0102】
酸発生剤(A)の全体の含有量は、感光性樹脂組成物の全固形分量に対し、0.01質量%以上10質量%以下が好ましく、0.03質量%以上8質量%以下がより好ましく、0.05質量%以上5質量%以下が特に好ましい。
また、上述の式(a1-i)又は式(a1-ii)で表される化合物、式(a2-i)又は式(a2-ii)で表される化合物、及び、式(a3-i)又は式(a3-ii)で表される化合物の合計は、感光性樹脂組成物の全固形分量に対し、0.01質量%以上10質量%以下が好ましく、0.03質量%以上8質量%以下がより好ましく、0.05質量%以上5質量%以下が特に好ましい。
酸発生剤(A)の使用量が上記の範囲であると、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感光性樹脂組成物を調製しやすい。
【0103】
<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)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。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、ノボラック樹脂(B1)、ポリヒドロキシスチレン樹脂(B2)、アクリル樹脂(B3)が挙げられる。
樹脂(B)は、アクリル樹脂(B3)を含むことが好ましい。樹脂(B)に対する樹脂(B)に含まれるアクリル樹脂の割合、すなわち、樹脂(B)に対するアクリル樹脂(B3)の割合が、70質量%以上であることが好ましい。
【0104】
[ノボラック樹脂(B1)]
ノボラック樹脂(B1)は、酸解離性溶解抑制基を有するノボラック樹脂である。
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。
【0105】
【化44】
【0106】
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。
【0107】
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。
【0108】
【化45】
【0109】
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。
【0110】
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。
【0111】
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。
【0112】
[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)は、酸解離性溶解抑制基を有するポリヒドロキシスチレン樹脂である。
本明細書において、「ポリヒドロキシスチレン樹脂」とは、感光性樹脂組成物に関する技術分野において、ポリヒドロキシスチレン樹脂であると当業者に認識される樹脂であれば特に限定されない。典型的には、ポリヒドロキシスチレン樹脂は、ヒドロキシスチレン又はヒドロキシスチレン誘導体に由来する構成単位であるヒドロキシスチレン構成単位とスチレンに由来する構成単位との合計が70モル%以上であり、且つ、ヒドロキシスチレン構成単位の合計が50モル%以上である樹脂である。「ヒドロキシスチレン誘導体」とは、ヒドロキシスチレンのヒドロキシ基の水素原子又はヒドロキシスチレンのα位の炭素原子に結合した水素原子が、酸素原子を有していてもよい炭化水素基で置換された化合物である。
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が挙げられる。
【0113】
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。
【0114】
【化46】
【0115】
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。
【0116】
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。
【0117】
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。
【0118】
さらに、ポリヒドロキシスチレン樹脂(B2)としての上記式(b4)で表される構成単位を含む樹脂は、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。
なお、ポリヒドロキシスチレン樹脂(B2)が、上記式(b4)で表される構成単位以外の他の重合性化合物を構成単位として含む場合は、該他の重合性化合物に由来する構成単位が酸解離性溶解抑制基を有していてもよい。
【0119】
[アクリル樹脂(B3)]
アクリル樹脂(B3)は、酸解離性溶解抑制基を有するアクリル樹脂である。
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、種々の感光性樹脂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。
【0120】
本明細書において、「アクリル樹脂」とは、(メタ)アクリル酸又は(メタ)アクリル酸誘導体に由来する構成単位であるアクリル構成単位を70モル%以上含む樹脂である。
また、本明細書において、「(メタ)アクリル酸誘導体」とは、(メタ)アクリル酸エステル、N置換体であってもよい(メタ)アクリルアミド、及び(メタ)アクリルニトリルである。
なお、本明細書において、「(メタ)アクリル」とは、「アクリル」及び「メタクリル」の両者を意味する。「(メタ)アクリルレート」とは、「アクリレート」及び「メタクリレート」の両者を意味する。
「アクリル樹脂」は、(メタ)アクリル樹脂は、(メタ)アクリル酸及び(メタ)アクリル酸誘導体以外の単量体に由来する構成単位を、30モル%以下含んでいてもよい。
【0121】
アクリル樹脂(B3)は、例えば、-SO-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。
【0122】
(-SO-含有環式基)
ここで、「-SO-含有環式基」とは、その環骨格中に-SO-を含む環を含有する環式基を示し、具体的には、-SO-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-SO-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。-SO-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。
【0123】
-SO-含有環式基は、特に、その環骨格中に-O-SO-を含む環式基、すなわち-O-SO-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。
【0124】
-SO-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。
【0125】
-SO-含有環式基は、-SO-含有脂肪族環式基であってもよく、-SO-含有芳香族環式基であってもよい。好ましくは-SO-含有脂肪族環式基である。
【0126】
-SO-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-SO-、又は-O-SO-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-CH-が-SO-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-CH-CH-が-O-SO-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。
【0127】
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。
【0128】
-SO-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。
【0129】
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。
【0130】
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。
【0131】
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。
【0132】
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。
【0133】
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。
【0134】
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。
【0135】
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。
【0136】
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。
【0137】
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。
【0138】
-SO-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。
【化47】
(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。)
【0139】
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。
【0140】
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-CH-、-CH-O-CH-、-S-CH-、-CH-S-CH-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。
【0141】
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。
【0142】
10b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、-SO-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。
【0143】
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。
【0144】
【化48】
【0145】
【化49】
【0146】
-SO-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1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。
【0147】
(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。
【0148】
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。
【0149】
構成単位(b-3)としては、-SO-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-SO-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。
【0150】
〔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。
【0151】
【化50】
(式中、Rは水素原子、炭素原子数1以上5以下のアルキル基、又は炭素原子数1以上5以下のハロゲン化アルキル基であり、R11bは-SO-含有環式基であり、R12bは単結合、又は2価の連結基である。)
【0152】
式(b-S1)中、Rは前記と同様である。
11bは、前記で挙げた-SO-含有環式基と同様である。
12bは、単結合、2価の連結基のいずれであってもよい。
【0153】
12b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。
【0154】
・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。
【0155】
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。
【0156】
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[-CH-]、エチレン基[-(CH-]、トリメチレン基[-(CH-]、テトラメチレン基[-(CH-]、ペンタメチレン基[-(CH-]等が挙げられる。
【0157】
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(CH)-、-CH(CHCH)-、-C(CH-、-C(CH)(CHCH)-、-C(CH)(CHCHCH)-、-C(CHCH-等のアルキルメチレン基;-CH(CH)CH-、-CH(CH)CH(CH)-、-C(CHCH-、-CH(CHCH)CH-、-C(CHCH-CH-等のアルキルエチレン基;-CH(CH)CHCH-、-CHCH(CH)CH-等のアルキルトリメチレン基;-CH(CH)CHCHCH-、-CHCH(CH)CHCH-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。
【0158】
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。
【0159】
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。
【0160】
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。
【0161】
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。
【0162】
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。
【0163】
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。
【0164】
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。
【0165】
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。
【0166】
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。
【0167】
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)-、-S(=O)-O-が好ましい。
【0168】
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。
【0169】
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。
【0170】
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。
【0171】
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。
【0172】
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。
【0173】
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。
【0174】
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。
【0175】
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。
【0176】
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。
【0177】
・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。
【0178】
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)-、-S(=O)-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。
【0179】
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。
【0180】
12b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。
【0181】
12b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。
【0182】
12b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。
【0183】
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。
【0184】
12b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)-、-S(=O)-O-、一般式-Y1b-O-Y2b-、-[Y1b-C(=O)-O]m’-Y2b-、又は-Y1b-O-C(=O)-Y2b-で表される基[式中、Y1b、及びY2b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。
【0185】
12b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。
【0186】
式-Y1b-O-Y2b-、-[Y1b-C(=O)-O]m’-Y2b-、又は-Y1b-O-C(=O)-Y2b-中、Y1b、及びY2b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。
【0187】
1b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。
【0188】
2b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。
【0189】
式-[Y1b-C(=O)-O]m’-Y2b-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-[Y1b-C(=O)-O]m’-Y2b-で表される基としては、式-Y1b-C(=O)-O-Y2b-で表される基が特に好ましい。なかでも、式-(CHa’-C(=O)-O-(CHb’-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。
【0190】
12b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-Y1b-O-Y2b-、-[Y1b-C(=O)-O]m’-Y2b-、又は-Y1b-O-C(=O)-Y2b-で表される基がより好ましく、前述の式-[Y1b-C(=O)-O]m’-Y2b-、又は-Y1b-O-C(=O)-Y2b-で表される基が特に好ましい。
【0191】
12b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。
【0192】
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[-CH-]、エチレン基[-(CH-]、トリメチレン基[-(CH-]、テトラメチレン基[-(CH-]、及びペンタメチレン基[-(CH-]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(CH)-、-CH(CHCH)-、-C(CH-、-C(CH)(CHCH)-、-C(CH)(CHCHCH)-、-C(CHCH-等のアルキルメチレン基;-CH(CH)CH-、-CH(CH)CH(CH)-、-C(CHCH-、-CH(CHCH)CH-、-C(CHCH-CH-等のアルキルエチレン基;-CH(CH)CHCH-、-CHCH(CH)CH-等のアルキルトリメチレン基;-CH(CH)CHCHCH-、-CHCH(CH)CHCH-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。
【0193】
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。
【0194】
【化51】
(式中、R、及びR11bはそれぞれ前記と同様であり、R13bは2価の連結基である。)
【0195】
13b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。
13b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。
【0196】
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(CH)-、-C(CH-、又は-C(CHCH-が特に好ましい。
【0197】
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、-Y1b-O-Y2b-、-[Y1b-C(=O)-O]m’-Y2b-、又は-Y1b-O-C(=O)-Y2b-がより好ましい。Y1b、及びY2b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、-Y1b-O-C(=O)-Y2b-が好ましく、-(CH-O-C(=O)-(CH-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。
【0198】
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。
【0199】
【化52】
(式中、R、A’、R10b、z、及びR13bはそれぞれ前記と同じである。)
【0200】
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。
【0201】
13b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。
【0202】
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。
【0203】
【化53】
(式中、R、及びA’はそれぞれ前記と同じであり、c~eはそれぞれ独立に1以上3以下の整数である。)
【0204】
〔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。
【0205】
【化54】
(式中、Rは水素原子、炭素原子数1以上5以下のアルキル基、又は炭素原子数1以上5以下のハロゲン化アルキル基であり;R’はそれぞれ独立に水素原子、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り;R12bは単結合、又は2価の連結基であり、s”は0以上2以下の整数であり;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;rは0又は1である。)
【0206】
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、-SO-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。
【0207】
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。
【0208】
12b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。
【0209】
【化55】
【0210】
【化56】
【0211】
【化57】
【0212】
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。
【0213】
また、構成単位(b-3-L)としては、下記式(b-L6)~(b-L7)で表される構成単位も好ましい。
【化58】
式(b-L6)及び(b-L7)中、R及びR12bは前述と同様である。
【0214】
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。
【0215】
【化59】
【0216】
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、Y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。
【0217】
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。
【0218】
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。
【0219】
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。
【0220】
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。
【0221】
上記Y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。
【0222】
さらに、上記Y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。
【0223】
また、Y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。
【0224】
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。
【0225】
【化60】
【0226】
上記式(b5-1)~(b5-33)中、R24bは、水素原子又はメチル基を表す。
【0227】
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。
【0228】
【化61】
【0229】
上記式(b6-1)~(b6-26)中、R24bは、水素原子又はメチル基を表す。
【0230】
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。
【0231】
【化62】
【0232】
上記式(b7-1)~(b7-15)中、R24bは、水素原子又はメチル基を表す。
【0233】
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、Y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。
【0234】
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。
【0235】
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。
【0236】
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。
【0237】
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。
【0238】
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、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、5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。
【0239】
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。
【0240】
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。
【0241】
【化63】
【0242】
上記式(b8-1)~(b8-5)中、R25bは、水素原子又はメチル基を表す。
【0243】
アクリル樹脂(B3)が、-SO-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。感光性樹脂組成物が、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。
【0244】
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。
【0245】
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30質量%以下がより好ましい。
【0246】
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50質量%以下が好ましく、5質量%以上30質量%以下がより好ましい。
【0247】
以上説明した樹脂(B)の、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)によるポリスチレン換算質量平均分子量(以下、「質量平均分子量」ともいう。)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、特に好ましくは40000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感光性樹脂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、より防ぐことができる。
【0248】
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、より回避できる。
【0249】
樹脂(B)の含有量は、感光性樹脂組成物の全固形分量に対して5質量%以上98質量%以下とすることが好ましく、5質量%以上85質量%以下とすることがより好ましい。
【0250】
<フェノール性水酸基含有低分子化合物(C)>
感光性樹脂組成物は、フェノール性水酸基含有低分子化合物(C)を含有することが好ましい。
フェノール性水酸基とは、ベンゼン環に直接結合している水酸基(OH)を意味する。フェノール性水酸基含有低分子化合物(C)はフェノール性水酸基を有するため、アルカリ可溶性の化合物である。アルカリ可溶性の化合物とは、2.38質量%のTMAH水溶液に溶解するものをいう。
低分子化合物とは、重合物ではない化合物であり、例えば分子量1500以下の化合物である。
【0251】
フェノール性水酸基含有低分子化合物(C)は、露光部の溶解速度を増加させ、感度を向上させることができる。
【0252】
フェノール性水酸基含有低分子化合物(C)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ない。フェノール性水酸基含有低分子化合物(C)としては、2以上のフェノール性水酸基を有する化合物が好ましい。フェノール性水酸基含有低分子化合物(C)の具体例としては、下記化合物が挙げられる。
【化64】
【0253】
また、フェノール性水酸基含有低分子化合物(C)として、2,3,4-トリヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4,4’-テトラヒドロキシベンゾフェノン等のポリヒドロキシベンゾフェノン類;トリス(4-ヒドロシキフェニル)メタン、ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)-2-ヒドロキシフェニルメタン、ビス(4-ヒドロキシ-2,3,5-トリメチルフェニル)-2-ヒドロキシフェニルメタン、ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)-4-ヒドロキシフェニルメタン、ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)-3-ヒドロキシフェニルメタン、ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)-2-ヒドロキシフェニルメタン、ビス(4-ヒドロキシ-2,5-ジメチルフェニル)-4-ヒドロキシフェニルメタン、ビス(4-ヒドロキシ-2,5-ジメチルフェニル)-3-ヒドロキシフェニルメタン、ビス(4-ヒドロキシ-2,5-ジメチルフェニル)-2-ヒドロキシフェニルメタン、ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)-3,4-ジヒドロキシフェニルメタン、ビス(4-ヒドロキシ-2,5-ジメチルフェニル)-3,4-ジヒドロキシフェニルメタン、ビス(4-ヒドロキシ-2,5-ジメチルフェニル)-2,4-ジヒドロキシフェニルメタン、ビス(4-ヒドロキシフェニル)-3-メトキシ-4-ヒドロキシフェニルメタン、ビス(5-シクロヘキシル-4-ヒドロキシ-2-メチルフェニル)-4-ヒドロキシフェニルメタン、ビス(5-シクロヘキシル-4-ヒドロキシ-2-メチルフェニル)-3-ヒドロキシフェニルメタン、ビス(5-シクロヘキシル-4-ヒドロキシ-2-メチルフェニル)-2-ヒドロキシフェニルメタン、ビス(5-シクロヘキシル-4-ヒドロキシ-2-メチルフェニル)-3,4-ジヒドロキシフェニルメタン、4,4’-[(3,4-ジヒドロキシフェニル)メチレン]ビス(2-シクロヘキシル-5-メチルフェノール)等のトリスフェノール型化合物;2,4-ビス(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシベンジル)-5-ヒドロキシフェノール、2,6-ビス(2,5-ジメチル-4-ヒドロキシベンジル)-4-メチルフェノール等のリニア型3核体フェノール化合物;1,1-ビス〔3-(2-ヒドロキシ-5-メチルベンジル)-4-ヒドロキシ-5-シクロヘキシルフェニル〕イソプロパン、ビス[2,5-ジメチル-3-(4-ヒドロキシ-5-メチルベンジル)-4-ヒドロキシフェニル]メタン、ビス[2,5-ジメチル-3-(4-ヒドロキシベンジル)-4-ヒドロキシフェニル]メタン、ビス[3-(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシベンジル)-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル]メタン、ビス[3-(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシベンジル)-4-ヒドロキシ-5-エチルフェニル]メタン、ビス[3-(3,5-ジエチル-4-ヒドロキシベンジル)-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル]メタン、ビス[3-(3,5-ジエチル-4-ヒドロキシベンジル)-4-ヒドロキシ-5-エチルフェニル]メタン、ビス[2-ヒドロキシ-3-(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシベンジル)-5-メチルフェニル]メタン、ビス[2-ヒドロキシ-3-(2-ヒドロキシ-5-メチルベンジル)-5-メチルフェニル]メタン、ビス[4-ヒドロキシ-3-(2-ヒドロキシ-5-メチルベンジル)-5-メチルフェニル]メタン、ビス[2,5-ジメチル-3-(2-ヒドロキシ-5-メチルベンジル)-4-ヒドロキシフェニル]メタン等のリニア型4核体フェノール化合物;2,4-ビス[2-ヒドロキシ-3-(4-ヒドロキシベンジル)-5-メチルベンジル]-6-シクロヘキシルフェノール、2,4-ビス[4-ヒドロキシ-3-(4-ヒドロキシベンジル)-5-メチルベンジル]-6-シクロヘキシルフェノール、2,6-ビス[2,5-ジメチル-3-(2-ヒドロキシ-5-メチルベンジル)-4-ヒドロキシベンジル]-4-メチルフェノール等のリニア型5核体フェノール化合物等のリニア型ポリフェノール化合物;ビス(2,3,4-トリヒドロキシフェニル)メタン、ビス(2,4-ジヒドロキシフェニル)メタン、2,3,4-トリヒドロキシフェニル-4’-ヒドロキシフェニルメタン、2-(2,3,4-トリヒドロキシフェニル)-2-(2’,3’,4’-トリヒドロキシフェニル)プロパン、2-(2,4-ジヒドロキシフェニル)-2-(2’,4’-ジヒドロキシフェニル)プロパン、2-(4-ヒドロキシフェニル)-2-(4’-ヒドロキシフェニル)プロパン、2-(3-フルオロ-4-ヒドロキシフェニル)-2-(3’-フルオロ-4’-ヒドロキシフェニル)プロパン、2-(2,4-ジヒドロキシフェニル)-2-(4’-ヒドロキシフェニル)プロパン、2-(2,3,4-トリヒドロキシフェニル)-2-(4’-ヒドロキシフェニル)プロパン、2-(2,3,4-トリヒドロキシフェニル)-2-(4’-ヒドロキシ-3’,5’-ジメチルフェニル)プロパン等のビスフェノール型化合物;1-[1-(3-メチル-4-ヒドロキシフェニル)イソプロピル]-4-[1,1-ビス(3-メチル-4-ヒドロキシフェニル)エチル]ベンゼン、等の多核枝分かれ型化合物;1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン等の縮合型フェノール化合物や、ビスフェノールA、ピロガロールモノメチルエテール、ピロガロール-1,3-ジメチルエーテル等が挙げられる。これらは単独又は2種以上組み合わせて用いることができる。
【0254】
感光性樹脂組成物がフェノール性水酸基含有低分子化合物(C)を含む場合のフェノール性水酸基含有低分子化合物(C)の含有量は、感光性樹脂組成物に含まれる樹脂の合計を100質量部とした場合、1質量部以上20質量部以下が好ましく、3質量部以上15質量部以下がより好ましい。
【0255】
<アルカリ可溶性樹脂(D)>
感光性樹脂組成物は、アルカリ可溶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(水酸化テトラメチルアンモニウム)水溶液に1分間浸漬した際、0.01μm以上溶解するものをいい、前述の(B)成分には該当しないものをいう(典型的には、酸の作用によってもアルカリ可溶性が実質的に変動しない樹脂を指す。)。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。
【0256】
[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。
【0257】
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。
【0258】
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。
【0259】
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、1500以上50000以下であることが好ましい。
【0260】
[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(ヒドロキシスチレン、ヒドロキシスチレン誘導体)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。
【0261】
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、1500以上50000以下であることが好ましい。
【0262】
[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。
【0263】
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。
【0264】
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。
【0265】
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されないが、50000以上800000以下であることが好ましい。
【0266】
アルカリ可溶性樹脂(D)の含有量は、感光性樹脂組成物の全固形分を100質量部とした場合、3質量部以上70質量部以下が好ましく、5質量部以上50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アルカリ可溶性を向上させやすい。
【0267】
<含硫黄化合物(E)>
感光性樹脂組成物は金属基板上でのパターン形成に用いられるため、感光性樹脂組成物が、含硫黄化合物(E)を含むのが好ましい。含硫黄化合物(E)は、金属に対して配位し得る硫黄原子を含む化合物である。なお、2以上の互変異性体を生じ得る化合物に関して、少なくとも1つの互変異性体が金属基板の表面を構成する金属に対して配位する硫黄原子を含む場合、当該化合物は含硫黄化合物に該当する。
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、感光性樹脂組成物が含硫黄化合物(E)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。
【0268】
金属に対して配位し得る硫黄原子は、例えば、メルカプト基(-SH)、チオカルボキシ基(-CO-SH)、ジチオカルボキシ基(-CS-SH)、及びチオカルボニル基(-CS-)等として含硫黄化合物に含まれる。
金属に対して配位しやすく、フッティングの抑制効果に優れることから、含硫黄化合物がメルカプト基を有するのが好ましい。
【0269】
メルカプト基を有する含硫黄化合物の好ましい例としては、下記式(e1)で表される化合物が挙げられる。
【化65】
(式中、Re1及びRe2は、それぞれ独立に水素原子又はアルキル基を示し、Re3は単結合又はアルキレン基を示し、Re4は炭素以外の原子を含んでいてもよいu価の脂肪族基を示し、uは2以上4以下の整数を示す。)
【0270】
e1及びRe2がアルキル基である場合、当該アルキル基は、直鎖状であっても分岐鎖状であってもよく、直鎖状であるのが好ましい。Re1及びRe2がアルキル基である場合、当該アルキル基の炭素原子数は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。当該アルキル基の炭素原子数としては、1以上4以下が好ましく、1又は2であるのが特に好ましく、1であるのが最も好ましい。Re1とRe2との組み合わせとしては、一方が水素原子であり他方がアルキル基であるのが好ましく、一方が水素原子であり他方がメチル基であるのが特に好ましい。
【0271】
e3がアルキレン基である場合、当該アルキレン基は、直鎖状であっても分岐鎖状であってもよく、直鎖状であるのが好ましい。Re3がアルキレン基である場合、当該アルキレン基の炭素原子数は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。当該アルキレン基の炭素原子数としては、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であるのが特に好ましく、1であるのが最も好ましい。
【0272】
e4は炭素以外の原子を含んでいてもよい2価以上4価以下の脂肪族基である。Re4が含んでいてもよい炭素以外の原子としては、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、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る。Re4である脂肪族基の構造は、直鎖状であってもよく、分岐鎖状であってもよく、環状であってもよく、これらの構造を組み合わせた構造であってもよい。
【0273】
式(e1)で表される化合物の中では、下記式(e2)で表される化合物がより好ましい。
【化66】
(式(e2)中、Re4及びuは、式(e1)と同意である。)
【0274】
上記式(e2)で表される化合物の中では、下記の化合物が好ましい。
【化67】
【0275】
下記式(e3-L1)~(e3-L7)で表される化合物も、メルカプト基を有する含硫黄化合物の好ましい例として挙げられる。
【化68】
(式(e3-L1)~(e3-L7)中、R’、s”、A”、及びrは、アクリル樹脂(B3)について前述した、式(b-L1)~(b-L7)と同様である。)
【0276】
上記式(e3-L1)~(e3-L7)で表されるメルカプト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。
【化69】
【0277】
下記式(e3-1)~(e3-4)で表される化合物も、メルカプト基を有する含硫黄化合物の好ましい例として挙げられる。
【化70】
(式(e3-1)~(e3-4)中の略号の定義については、アクリル樹脂(B3)に関して前述した、式(3-1)~(3-4)について前述した通りである。)
【0278】
上記式(e3-1)~(e3-4)で表されるメルカプト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。
【0279】
【化71】
【0280】
また、メルカプト基を有する化合物の好適な例として、下記式(e4)で表される化合物が挙げられる。
【化72】
(式(e4)において、Re5は、水酸基、炭素原子数1以上4以下のアルキル基、炭素原子数1以上4以下のアルコキシ基、炭素数1以上4以下のアルキルチオ基、炭素数1以上4以下のヒドロキシアルキル基、炭素数1以上4以下のメルカプトアルキル基、炭素数1以上4以下のハロゲン化アルキル基及びハロゲン原子からなる群より選択される基であり、n1は0以上3以下の整数であり、n0は0以上3以下の整数であり、n1が2又は3である場合、Re5は同一であっても異なっていてもよい。)
【0281】
e5が炭素原子数1以上4以下の水酸基を有していてもよいアルキル基である場合の具体例としては、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、及びtert-ブチル基が挙げられる。これらのアルキル基の中では、メチル基、ヒドロキシメチル基、及びエチル基が好ましい。
【0282】
e5が炭素原子数1以上4以下のアルコキシ基である場合の具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、n-プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、n-ブチルオキシ基、イソブチルオキシ基、sec-ブチルオキシ基、及びtert-ブチルオキシ基が挙げられる。これらのアルコキシ基の中では、メトキシ基、及びエトキシ基が好ましく、メトキシ基がより好ましい。
【0283】
e5が炭素原子数1以上4以下のアルキルチオ基である場合の具体例としては、メチルチオ基、エチルチオ基、n-プロピルチオ基、イソプロピルチオ基、n-ブチルチオ基、イソブチルチオ基、sec-ブチルチオ基、及びtert-ブチルチオ基が挙げられる。これらのアルキルチオ基の中では、メチルチオ基、及びエチルチオ基が好ましく、メチルチオ基がより好ましい。
【0284】
e5が炭素原子数1以上4以下のヒドロキシアルキル基である場合の具体例としては、ヒドロキシメチル基、2-ヒドロキシエチル基、1-ヒドロキシエチル基、3-ヒドロキシ-n-プロピル基、及び4-ヒドロキシ-n-ブチル基等が挙げられる。これらのヒドロキシアルキル基の中では、ヒドロキシメチル基、2-ヒドロキシエチル基、及び1-ヒドロキシエチル基が好ましく、ヒドロキシメチル基がより好ましい。
【0285】
e5が炭素原子数1以上4以下のメルカプトアルキル基である場合の具体例としては、メルカプトメチル基、2-メルカプトエチル基、1-メルカプトエチル基、3-メルカプト-n-プロピル基、及び4-メルカプト-n-ブチル基等が挙げられる。これらのメルカプトアルキル基の中では、メルカプトメチル基、2-メルカプトエチル基、及び1-メルカプトエチル基が好ましく、メルカプトメチル基がより好ましい。
【0286】
e5が炭素原子数1以上4以下のハロゲン化アルキル基である場合、ハロゲン化アルキル基に含まれるハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げられる。Re5が炭素原子数1以上4以下のハロゲン化アルキル基である場合の具体例としては、クロロメチル基、ブロモメチル基、ヨードメチル基、フルオロメチル基、ジクロロメチル基、ジブロモメチル基、ジフルオロメチル基、トリクロロメチル基、トリブロモメチル基、トリフルオロメチル基、2-クロロエチル基、2-ブロモエチル基、2-フルオロエチル基、1,2-ジクロロエチル基、2,2-ジフルオロエチル基、1-クロロ-2-フルオロエチル基、3-クロロ-n-プロピル基、3-ブロモ-n-プロピル基、3-フルオロ-n-プロピル基、及び4-クロロ-n-ブチル基等が挙げられる。これらのハロゲン化アルキル基の中では、クロロメチル基、ブロモメチル基、ヨードメチル基、フルオロメチル基、ジクロロメチル基、ジブロモメチル基、ジフルオロメチル基、トリクロロメチル基、トリブロモメチル基、及びトリフルオロメチル基が好ましく、クロロメチル基、ジクロロメチル基、トリクロロメチル基、及びトリフルオロメチル基がより好ましい。
【0287】
e5がハロゲン原子である場合の具体例としては、フッ素、塩素、臭素、又はヨウ素が挙げられる。
【0288】
式(e4)において、n1は0以上3以下の整数であり、1がより好ましい。n1が2又は3である場合、複数のRe5は同一であっても異なっていてもよい。
【0289】
式(e4)で表される化合物において、ベンゼン環上のRe5の置換位置は特に限定されない。ベンゼン環上のRe5の置換位置は-(CHn0-SHの結合位置に対してメタ位又はパラ位であるのが好ましい。
【0290】
式(e4)で表される化合物としては、Re5として、アルキル基、ヒドロキシアルキル基、及びメルカプトアルキル基からなる群より選択される基を、少なくとも1つ有する化合物が好ましく、Re5として、アルキル基、ヒドロキシアルキル基、及びメルカプトアルキル基からなる群より選択される基を1つ有する化合物がより好ましい。式(e4)で表される化合物が、Re5として、アルキル基、ヒドロキシアルキル基、及びメルカプトアルキル基からなる群より選択される基を1つ有する場合、アルキル基、ヒドロキシアルキル基、又はメルカプトアルキル基のベンゼン環上の置換位置は、-(CHn0-SHの結合位置に対してメタ位又はパラ位であるのが好ましく、パラ位であるのがより好ましい。
【0291】
式(e4)において、n0は0以上3以下の整数である。化合物の調製や、入手が容易であることからn0は0又は1であるのが好ましく、0であるのがより好ましい。
【0292】
式(e4)で表される化合物の具体例としては、p-メルカプトフェノール、p-チオクレゾール、m-チオクレゾール、4-(メチルチオ)ベンゼンチオール、4-メトキシベンゼンチオール、3-メトキシベンゼンチオール、4-エトキシベンゼンチオール、4-イソプロピルオキシベンゼンチオール、4-tert-ブトキシベンゼンチオール、3,4-ジメトキシベンゼンチオール、3,4,5-トリメトキシベンゼンチオール、4-エチルベンゼンチオール、4-イソプロピルベンゼンチオール、4-n-ブチルベンゼンチオール、4-tert-ブチルベンゼンチオール、3-エチルベンゼンチオール、3-イソプロピルベンゼンチオール、3-n-ブチルベンゼンチオール、3-tert-ブチルベンゼンチオール、3,5-ジメチルベンゼンチオール、3,4-ジメチルベンゼンチオール、3-tert-ブチル-4-メチルベンゼンチオール、3-tert-4-メチルベンゼンチオール、3-tert-ブチル-5-メチルベンゼンチオール、4-tert-ブチル-3-メチルベンゼンチオール、4-メルカプトベンジルアルコール、3-メルカプトベンジルアルコール、4-(メルカプトメチル)フェノール、3-(メルカプトメチル)フェノール、1,4-ジ(メルカプトメチル)フェノール、1,3-ジ(メルカプトメチル)フェノール、4-フルオロベンゼンチオール、3-フルオロベンゼンチオール、4-クロロベンゼンチオール、3-クロロベンゼンチオール、4-ブロモベンゼンチオール、4-ヨードベンゼンチオール、3-ブロモベンゼンチオール、3,4-ジクロロベンゼンチオール、3,5-ジクロロベンゼンチオール、3,4-ジフルオロベンゼンチオール、3,5-ジフルオロベンゼンチオール、4-メルカプトカテコール、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メルカプトフェノール、3,5-ジ-tert-ブチル-4-メトキシベンゼンチオール、4-ブロモ-3-メチルベンゼンチオール、4-(トリフルオロメチル)ベンゼンチオール、3-(トリフルオロメチル)ベンゼンチオール、3,5-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンチオール、4-メチルチオベンゼンチオール、4-エチルチオベンゼンチオール、4-n-ブチルチオベンゼンチオール、及び4-tert-ブチルチオベンゼンチオール等が挙げられる。
【0293】
またメルカプト基を有する含硫黄化合物としては、メルカプト基で置換された含窒素芳香族複素環を含む化合物、及びメルカプト基で置換された含窒素芳香族複素環を含む化合物の互変異性体が挙げられる。
含窒素芳香族複素環の好適な具体例としては、イミダゾール、ピラゾール、1,2,3-トリアゾール、1,2,4-トリアゾール、オキサゾール、チアゾール、ピリジン、ピリミジン、ピリダジン、ピラジン、1,2,3-トリアジン、1,2,4-トリアジン、1,3,5-トリアジン、インドール、インダゾール、ベンゾイミダゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、1H-ベンゾトリアゾール、キノリン、イソキノリン、シンノリン、フタラジン、キナゾリン、キノキサリン、及び1,8-ナフチリジンが挙げられる。
【0294】
含硫黄化合物として好適な含窒素複素環化合物、及び含窒素複素環化合物の互変異性体の好適な具体例としては、以下の化合物が挙げられる。
【化73】
【0295】
感光性樹脂組成物が含硫黄化合物(E)を含む場合、その使用量は、上記樹脂(B)及び前述のアルカリ可溶性樹脂(D)の合計質量100質量部に対して、0.01質量部以上5質量部以下が好ましく、0.02質量部以上3質量部以下がより好ましく、0.05質量部以上2質量部以下が特に好ましい。
【0296】
<酸拡散抑制剤(F)>
感光性樹脂組成物は、鋳型として使用される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。
【0297】
[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。
【0298】
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。
【0299】
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。
【0300】
[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。
【0301】
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。
【0302】
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。
【0303】
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。
【0304】
<有機溶剤(S)>
感光性樹脂組成物は、有機溶剤(S)を含有することが好ましい。有機溶剤(S)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樹脂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。
【0305】
有機溶剤(S)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、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。
【0306】
有機溶剤(S)の含有量は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。感光性樹脂組成物を、スピンコート法等により得られる感光性樹脂層の膜厚が5μm以上となるような厚膜用途で用いる場合、感光性樹脂組成物の固形分濃度が30質量%以上70質量%以下となる範囲で、有機溶剤(S)を用いるのが好ましい。
【0307】
<その他の成分>
感光性樹脂組成物は、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。
【0308】
また、感光性樹脂組成物は、感光性樹脂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、さらに接着助剤を含有していてもよい。
【0309】
また、感光性樹脂組成物は、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。
【0310】
また、感光性樹脂組成物は、現像液に対する溶解性の微調整を行うため、酸、酸無水物、又は高沸点溶媒をさらに含有していてもよい。
【0311】
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。
【0312】
また、高沸点溶媒の具体例としては、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、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、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、γ-ブチロラクトン、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を挙げることができる。
【0313】
また、感光性樹脂組成物は、感度を向上させるため、増感剤をさらに含有していてもよい。本明細書においては、増感剤は、フェノール性水酸基含有低分子化合物(C)以外の化合物として定義される。
【0314】
感光性樹脂組成物は、樹脂として、樹脂(B)を必須成分として含み、必要に応じて、アルカリ可溶性樹脂(D)等の樹脂(B)以外の樹脂を含む。なお、本出願の明細書及び特許請求の範囲において、「樹脂」とは、1500超の質量平均分子量を有する高分子化合物であって、単量体化合物が重合した重合体である。質量平均分子量は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)によるポリスチレン換算の質量平均分子量である。
そして、感光性樹脂組成物においては、樹脂(B)と樹脂(B)以外の樹脂との合計に対するアクリル樹脂の割合が、70質量%以上である。樹脂(B)と樹脂(B)以外の樹脂との合計に対するアクリル樹脂の割合は、好ましくは80質量%以上であり、より好ましくは90質量%以上である。
アクリル樹脂は、樹脂(B)でも樹脂(B)以外の樹脂のいずれでもよいが、樹脂(B)がアクリル樹脂を含んでいることが好ましい。樹脂(B)に対する樹脂(B)に含まれるアクリル樹脂の割合は、70質量%以上であることが好ましい。
【0315】
「樹脂(B)以外の樹脂」は、感光性樹脂組成物に含まれる樹脂(B)以外の樹脂であり、例えば、前述のアルカリ可溶性樹脂(D)や、可塑剤としてのポリビニル樹脂等が、「樹脂(B)以外の樹脂」に該当する。
「樹脂(B)と樹脂(B)以外の樹脂との合計」とは、感光性樹脂組成物に含まれる樹脂の合計である。例えば、感光性樹脂組成物に含まれる樹脂が、樹脂(B)のみである場合は、「樹脂(B)と樹脂(B)以外の樹脂との合計」は、「樹脂(B)」のみである。また、感光性樹脂組成物に含まれる樹脂が、樹脂(B)と前述のアルカリ可溶性樹脂(D)である場合は、「樹脂(B)と樹脂(B)以外の樹脂との合計」は「樹脂(B)とアルカリ可溶性樹脂(D)の合計」である。また、感光性樹脂組成物に含まれる樹脂が、樹脂(B)、前述のアルカリ可溶性樹脂(D)、並びに、樹脂(B)及びアルカリ可溶性樹脂(D)以外の樹脂である場合は、「樹脂(B)と樹脂(B)以外の樹脂との合計」は、樹脂(B)と、アルカリ可溶性樹脂(D)と、樹脂(B)及びアルカリ可溶性樹脂(D)以外の樹脂との合計」である。
【0316】
このように、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、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)とを含む化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物において、特定の酸発生剤を含み、樹脂(B)と樹脂(B)以外の樹脂との合計に対するアクリル樹脂の含有量を特定範囲にすることにより、後述する実施例に示すように、h線による露光に適用可能で且つめっき液耐性及びクラック耐性に優れたレジストパターンが形成しやすい化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物となる。また、レジストパターンの断面形状も良好である。
このようにh線による露光に適用可能で且つめっき液耐性及びクラック耐性に優れたレジストパターンが形成しやすい本発明の感光性樹脂組成物は、金属表面を有する基板上に、めっき処理により金属を埋め込むことによりめっき造形物を形成するための鋳型を作製するために用いられる。
【0317】
感光性樹脂組成物は、前述の特定の組成であるため、h線による露光に適用可能である。したがって、感光性樹脂組成物は、例えばウエハよりも一般的に大面積であるパネルレベルの基板上にめっき造形物を形成するための鋳型の作製に好ましく適用することができる。
基板の面積が大きい場合、基板の面積が小さい場合と比較して、めっき条件が過酷になる場合がある。基板の面積が大きいと、基板、鋳型、めっき造形物等にかかる応力が増大する傾向がある。パネルレベルの基板について、感光性樹脂組成物が適用される主面の形状が矩形状であることも多い。パネルの形状が矩形状である場合、円形状である場合よりも、応力がばらつきやすい。したがって、面積が大きい基板や矩形状の基板を適用する場合、感光性樹脂組成物には、めっき液耐性及びクラック耐性がより一層求められる。
感光性樹脂組成物は、h線による露光に適用可能であり且つめっき液耐性及びクラック耐性に優れるため、面積が大きい基板や矩形状の基板であって、金属表面を有する基板上に、めっき処理により金属を埋め込むことによりめっき造形物を形成するための鋳型を作製するために用いられる化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物として、特に好ましく用いることができる。
【0318】
<化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物の調製方法>
化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物は、上記の各成分を通常の方法で混合、撹拌して調製される。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。
【0319】
≪感光性ドライフィルム≫
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樹脂層とを有し、感光性樹脂層が前述の感光性樹脂組成物からなるものである。
【0320】
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。
【0321】
基材フィルム上に、前述の感光性樹脂組成物を塗布して感光性樹脂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樹脂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樹脂組成物を塗布し、乾燥させる。
【0322】
感光性ドライフィルムは、感光性樹脂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。
【0323】
≪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樹脂組成物を用いて、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、めっき造形物を形成するための鋳型として用いられる。
好適な方法としては、
基板上に、感光性樹脂組成物からなる感光性樹脂層を積層する積層工程と、
感光性樹脂層に、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、
露光後の感光性樹脂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樹脂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。
【0324】
感光性樹脂層を積層する基板としては、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。
【0325】
感光性樹脂層は、例えば以下のようにして、基板上に積層される。すなわち、液状の感光性樹脂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樹脂層を形成する。感光性樹脂層の厚さは、鋳型となる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。感光性樹脂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、1μm以上150μm以下が特に好ましく、3μm以上100μm以下が最も好ましい。
【0326】
基板上への感光性樹脂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。感光性樹脂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、感光性樹脂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。
【0327】
上記のようにして形成された感光性樹脂層に対して、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。照射する活性光線又は放射線は、波長405nmの光(h線)を含むものが好ましく、例えば、h線を含む水銀灯のブロードバンド光、バンドパスしたh線単独光や、gh線が挙げられる。
酸発生剤(A)としての式(a1-i)又は式(a1-ii)で表される化合物、式(a2-i)又は式(a2-ii)で表される化合物、及び、式(a3-i)又は式(a3-ii)で表される化合物から選択される少なくとも1種と、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)とを含み、樹脂(B)と樹脂(B)以外の樹脂との合計に対するアクリル樹脂の割合が70質量%以上である上記化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物を用いることにより、大面積のパネルレベルパッケージに適用可能なh線を適用して、めっき液耐性及びクラック耐性に優れたレジストパターンを形成することができる。
【0328】
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、感光性樹脂組成物の組成や感光性樹脂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/cm以上10000mJ/cm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。
【0329】
露光後は、公知の方法を用いて感光性樹脂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、感光性樹脂層のアルカリ溶解性を変化させる。
【0330】
次いで、露光された感光性樹脂層を、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。
【0331】
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(水酸化テトラメチルアンモニウム)、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。
【0332】
現像時間は、感光性樹脂組成物の組成や感光性樹脂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。
【0333】
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、金属表面を有する基板の金属表面上に、鋳型となるレジストパターンを備える鋳型付き基板を製造できる。
【0334】
感光性樹脂組成物を用いて形成されるレジストパターン(パターン化されたレジスト膜)の膜厚は特に限定されず、厚膜でも薄膜にも適用することができる。感光性樹脂組成物は厚膜のレジストパターンの形成に好ましく使用される。感光性樹脂組成物を用いて形成されるレジストパターンの膜厚は、具体的には、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200μm以下がさらにより好ましく、0.5μm以上150μm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。
【0335】
≪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。上記の方法で得られたレジストパターンはめっき液耐性に優れるため、めっき処理の前後でのレジストパターンの形状の変化が抑制される。したがって、所望の形状のめっき造形物を得ることができる。
【0336】
めっき造形物を製造する際、めっき造形物形成用の鋳型となるレジストパターンの非パターン部において露出された金属表面に対してアッシング処理を行うのが好ましい場合がある。
具体的には、例えば、含硫黄化合物(E)を含む感光性樹脂組成物を用いて形成されたパターンを鋳型として用いてめっき造形物を形成する場合である。この場合、めっき造形物の金属表面に対する密着性が損なわれやすい場合がある。この不具合は、前述の式(e1)で表される含硫黄化合物(E)や、式(e4)で表される含硫黄化合物(E)を用いる場合に顕著である。
しかし、上記のアッシング処理を行うと、含硫黄化合物(E)を含む感光性樹脂組成物を用いて形成されたパターンを鋳型として用いても、金属表面に良好に密着しためっき造形物を形成しやすい。
なお、メルカプト基で置換された含窒素芳香族複素環を含む化合物を含硫黄化合物(E)として用いる場合については、めっき造形物の密着性に関する上記の問題は、ほとんどないか軽度である。このため、メルカプト基で置換された含窒素芳香族複素環を含む化合物を含硫黄化合物(E)として用いる場合は、アッシング処理を行なわずとも金属表面に対する密着性が良好なめっき造形物を形成しやすい。
【0337】
アッシング処理は、めっき造形物形成用の鋳型となるレジストパターンに、所望する形状のめっき造形物を形成できない程度のダメージを与えない方法であれば特に限定されない。
好ましいアッシング処理方法としては酸素プラズマを用いる方法が挙げられる。基板上の金属表面を、酸素プラズマを用いてアッシングするためには、公知の酸素プラズマ発生装置を用いて酸素プラズマを発生させ、当該酸素プラズマを基板上の金属表面に対して照射すればよい。
【0338】
酸素プラズマの発生に用いられるガスには、本発明の目的を阻害しない範囲で、従来、酸素とともにプラズマ処理に用いられている種々のガスを混合することができる。かかるガスとしては、例えば、窒素ガス、水素ガス、及びCFガス等が挙げられる。
酸素プラズマを用いるアッシング条件は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されないが、処理時間は、例えば10秒以上20分以下の範囲であり、好ましくは20秒以上18分以下の範囲であり、より好ましくは30秒以上15分以下の範囲である。
酸素プラズマによる処理時間を上記の範囲に設定することで、レジストパターンの形状の変化をもたらすことなく、めっき造形物の密着性改良の効果を奏しやすくなる。
【0339】
上記の方法によれば、大面積のパネルレベルパッケージに適用可能なh線を適用して、めっき液耐性及びクラック耐性に優れたレジストパターンを、めっき造形物形成用の鋳型として用いることができるため、ウエハレベルだけでなく大面積のパネルレベルでも、また、円形状だけでなく、円形状以外の形状、例えば矩形状の主面を有する基板を適用しても、所望の形状のめっき造形物を製造することができる。
【実施例
【0340】
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。なお、実施例7及び16~18は参考例と読み替えるものとする。
【0341】
〔調製例1〕
(メルカプト化合物E1の合成)
調製例1では、含硫黄化合物(E)として、下記構造のメルカプト化合物T2を合成した。
【化74】
【0342】
フラスコ内に、7-オキサノルボルナ-5-エン-2,3-ジカルボン酸無水物15.00gと、テトラヒドロフラン150.00gを加えて撹拌した。次いで、フラスコ内に、チオ酢酸(AcSH)7.64gを加え、室温で3.5時間撹拌した。その後、反応液を濃縮して、5-アセチルチオ-7-オキサノルボルナン-2,3-ジカルボン酸無水物22.11gを得た。
5-アセチルチオ-7-オキサノルボルナン-2,3-ジカルボン酸無水物22.11gと、濃度10質量%の水酸化ナトリウム水溶液30.11gとをフラスコ内に加えた後、室温で、フラスコの内容物を2時間撹拌した。次いで、フラスコ内に、濃度20質量%の塩酸(80.00g)を加えて、反応液を酸性にした。その後、酢酸エチル200gによる抽出を4回行い、メルカプト化合物T2を含む抽出液を得た。抽出液を濃縮して回収された残渣に対して、テトラヒドロフラン(THF)25.11gを加えて溶解させた。得られたTHF溶液に、ヘプタンを滴下してメルカプト化合物T2を析出させ、析出したメルカプト化合物T2をろ過により回収した。メルカプト化合物T2のH-NMRの測定結果を以下に記す。
H-NMR(DMSO-d6):δ12.10(s,2H),4.72(d,1H),4.43(s,1H),3.10(t,1H),3.01(d,1H),2.85(d,1H),2.75(d,1H),2.10(t,1H),1.40(m,1H)
【化75】
【0343】
〔実施例1~19、及び比較例1~5〕
実施例1~19、及び比較例1~5では、酸発生剤(A)として下記式の化合物PAG1及びPAG2を用いた。
【化76】
【0344】
実施例1~19、及び比較例1~5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Acryl-1~Acryl-11、PHS-1及びPHS-2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(モル%)を表す。Acryl-1~Acryl-11は、(メタ)アクリル酸又は(メタ)アクリル酸誘導体に由来する構成単位であるアクリル構成単位を70モル%以上含むため、アクリル樹脂(B3)である。また、PHS-1及びPHS-2は、ポリヒドロキシスチレン樹脂(B2)である。
Acryl-1~Acryl-7の質量平均分子量Mwは40,000である。Resin-8~Resin-11は、Resin-lと同じ構成単位及び組成比であるが質量平均分子量が異なる樹脂であり、Resin-8の質量平均分子量は10,000、Resin-9の質量平均分子量は20,000、Resin-10の質量平均分子量は80,000、Resin-11の質量平均分子量は120,000である。なお、Acryl-1~Acryl-11の分散度(Mw/Mn)は、いずれも2.6であった。
また、PHS-1の質量平均分子量Mwは10,000であり、分散度(Mw/Mn)は2.1であった。PHS-2の質量平均分子量Mwは11,500であり、分散度(Mw/Mn)は1.08あった。
【化77】
【化78】
【化79】
【0345】
フェノール性水酸基含有低分子化合物(C)としては、以下の化合物C1を用いた。
【化80】
【0346】
アルカリ可溶性樹脂(D)としては、以下のPHS-3(ポリヒドロキシスチレン樹脂)、Novolak-1(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(モル%)を表す。PHS-3の質量平均分子量(Mw)は2500、分散度(Mw/Mn)は2.4である。Novolak-1の質量平均分子量(Mw)8000である。
【化81】
【化82】
【0347】
含硫黄化合物(E)として、以下の含硫黄化合物T1~T3を用いた。
【化83】
【0348】
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
【0349】
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)と、樹脂(B)と、フェノール性水酸基含有低分子化合物(C)と、アルカリ可溶性樹脂(D)と、含硫黄化合物(E)と、酸拡散抑制剤(F)と、界面活性剤(BYK310、ビックケミー社製)とを、3-メトキシブチルアセテート(MA)に溶解させて、各実施例及び比較例の感光性樹脂組成物を得た。なお、界面活性剤(BYK310、ビックケミー社製)は、樹脂(B)及びアルカリ可溶性樹脂(D)の合計量に対して0.05質量部になるように添加した。実施例1~18及び比較例1~5の感光性樹脂組成物は、固形分濃度が40質量%であるように調製した。また、実施例19の感光性樹脂組成物は、固形分濃度が53質量%であるように調製した。また、樹脂(B)と樹脂(B)以外の樹脂との合計に対するアクリル樹脂の割合を、表1及び表2の「アクリル樹脂の割合(%質量)」欄に記載した。
【0350】
得られた感光性樹脂組成物を用いて、以下の方法に従って、レジストパターンを形成し、レジストパターンの形状及びクラック耐性、硫酸銅めっき液への漬け込み後の形状を評価した。なお、実施例1~18及び比較例1~5については、膜厚7μmでの評価を行った。他方、実施例19については、膜厚55μmでの評価を行った。これらの評価結果を表1及び2に記す。
【0351】
(膜厚7μmでの評価用レジストパターンの形成)
直径500mmのガラス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1~18、及び比較例1~5の感光性樹脂組成物を、この基板の銅層上に塗布し、膜厚7μmの感光性樹脂層を形成した。次いで、感光性樹脂層を130℃で5分間プリベークした。プリベーク後、ライン幅2μmスペース幅2μmのラインアンドスペースパターンのマスクと、i線カットフィルターを装着した露光装置Prisma GHI5452(ウルトラテック社製)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、2.5μmのスペースが形成されるまで、gh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樹脂層に滴下した後に23℃で30秒間静置する操作を、計2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。
【0352】
(膜厚55μmでの評価用レジストパターンの形成)
直径500mmのガラス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19の感光性樹脂組成物を、この基板の銅層上に塗布し、膜厚55μmの感光性樹脂層を形成した。次いで、感光性樹脂層を100℃で5分間プリベークした。プリベーク後、30μm×30μmの矩形の開口を形成できるスクェアパターンのマスクと、i線カットフィルターを装着した露光装置Prisma GHI5452(ウルトラテック社製)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、1辺が35μmの矩形の開口が形成されるまで、gh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100℃で3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樹脂層に滴下した後に23℃で60秒間静置する操作を、計4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。
【0353】
[レジストパターンの形状の評価]
レジストパターンの断面形状を走査型電子顕微鏡により観察して、パターンの断面形状を評価した。具体的には、レジストパターンの基板に接触する面とは反対の面(トップ)の幅をWtとし、レジストパターン断面の厚さ方向中間部分のパターン幅Wmとする場合に、Wmが、Wtの±10%以内である場合に○評価とし、Wmが、Wtの±10%の範囲外である場合を×評価とした。なお、全ての実施例において、レジストパターン断面の厚さ方向中間部分のパターン幅は、レジストパターン断面の基板に接触する面(ボトム)の幅とほぼ同じであった。
【0354】
[レジストパターンのクラック耐性の評価]
レジストパターンが形成された基板について、冷熱衝撃装置(Espec社TSA-103EL)にて60℃5分,-5℃5分を1サイクルとした冷熱衝撃試験を行い、レジストパターンを光学顕微鏡で倍率10倍で10か所観察し、1サイクル目でクラックが観察された場合を×評価とし、2サイクル目で初めてクラックが観察された場合を△評価とし、3サイクル目で初めてクラック観察された場合を○評価とし、4サイクル目までクラックが観察されなかった場合を◎評価とした。
【0355】
[レジストパターンのメッキ液耐性の評価]
レジストパターンを基板ごと、28℃の硫酸銅メッキ液(石原ケミカル社製 UTB-W30)に浸漬させた。浸漬後レジストパターンの断面形状を走査型電子顕微鏡により観察して、パターンの断面形状を評価した。
具体的には、30分間浸漬し浸漬前後でレジストパターンの形状変化が見られなかった場合を◎評価とし、15分間の浸漬ではレジストパターンの形状変化は見られなかったが30分間の浸漬ではレジストパターンがメッキ液に溶解した場合を○評価とし、15分間の浸漬でレジストパターンがメッキ液に溶解した場合を×評価とした。
【0356】
【表1】
【0357】
【表2】
【0358】
実施例1~19によれば、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)としての式(a1-i)又は式(a1-ii)で表される化合物、式(a2-i)又は式(a2-ii)で表される化合物、及び、式(a3-i)又は式(a3-ii)で表される化合物から選択される少なくとも1種と、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)とを含み、樹脂(B)と樹脂(B)以外の樹脂との合計に対するアクリル樹脂の割合が70質量%以上であるポジ型の感光性樹脂組成物は、h線露光によるレジストパターンの形成が可能で、且つ形成されたレジストパターンはメッキ液耐性及びクラック耐性に優れていることが分かる。また、レジストパターンの断面形状が良好であることが分かる。
【0359】
他方、比較例1~5によれば、ポジ型の感光性樹脂組成物が、酸発生剤(A)として式(a1-i)又は式(a2-i)を含むが、アクリル樹脂の割合が70質量%未満である場合、レジストパターンのめっき液耐性及びクラック耐性が、実施例1~19よりも劣るが分かる。