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公開番号2025017356
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-05
出願番号2024117996
出願日2024-07-23
発明の名称カルボン酸塩、カルボン酸発生剤、樹脂、レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法
出願人住友化学株式会社
代理人弁理士法人新樹グローバル・アイピー
主分類G03F 7/004 20060101AFI20250129BHJP(写真;映画;光波以外の波を使用する類似技術;電子写真;ホログラフイ)
要約【課題】良好なCD均一性を有するレジストパターンを製造し得るレジスト組成物等を提供する。
【解決手段】式(I)で表されるカルボン酸塩又は式(I)で表されるカルボン酸塩に由来する構造単位を含有するカルボン酸発生剤及びレジスト組成物。
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[式中、XはS又はI原子;XがSの時m10は1、XがIの時m10は0;R^1A-R^1Dはそれぞれ式(4a)で表される基;R⁴。]
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
式（Ｉ）で表されるカルボン酸塩又は式（Ｉ）で表されるカルボン酸塩に由来する構造単位を含有するカルボン酸発生剤。
TIFF
2025017356000195.tif
52
101
［式（Ｉ）中、
Ｘは、硫黄原子又はヨウ素原子を表す。
ｍ１０は、０又は１を表し、Ｘが硫黄原子の場合、ｍ１０は１であり、Ｘがヨウ素原子の場合、ｍ１０は０である。
Ｒ
１Ａ
、Ｒ
１Ｂ
、Ｒ
１Ｃ
及びＲ
１Ｄ
は、それぞれ独立に、式（４ａ）で表される基を表す。
Ｒ
４
は、ハロゲン原子又は炭素数１～３６の炭化水素基を表し、該炭化水素基は、置換基を有してもよく、該炭化水素基に含まれる－ＣＨ
2
－は、－Ｏ－、－Ｓ－、－ＣＯ－、－ＳＯ－又は－ＳＯ
２
－で置き換わっていてもよい。
Ｒ
７
、Ｒ
８
及びＲ
９
は、それぞれ独立に、ハロゲン原子又は炭素数１～３６の炭化水素基を表し、該炭化水素基は、置換基を有してもよく、該炭化水素基に含まれる－ＣＨ
2
－は、－Ｏ－、－Ｓ－、－ＣＯ－、－ＳＯ－又は－ＳＯ
２
－で置き換わっていてもよい。Ｘが硫黄原子の場合、Ｒ
７
とＲ
８
又はＲ
８
とＲ
９
が結合して、Ｓ
＋
を含む環を形成してもよい。該環を形成するＲ
７
とＲ
８
又はＲ
８
とＲ
９
は、Ｓ
＋
と結合する２つのベンゼン環の間に形成される単結合であってもよい。該環に含まれる－ＣＨ
2
－は、－Ｏ－、－Ｓ－、－ＣＯ－、－ＳＯ－又は－ＳＯ
２
－で置き換わっていてもよい。
ｍ１Ａ、ｍ１Ｃ及びｍ１Ｄは、それぞれ独立に、０～５のいずれかの整数を表し、ｍ１Ａ、ｍ１Ｃ及びｍ１Ｄがそれぞれ２以上のとき、複数のＲ
１Ａ
、Ｒ
１Ｃ
及びＲ
１Ｄ
は、それぞれ、互いに同一であっても異なってもよい。
ｍ１Ｂは、０～４のいずれかの整数を表し、ｍ１Ｂが２以上のとき、複数のＲ
１Ｂ
は互いに同一であっても異なってもよい。
但し、ｍ１Ａ、ｍ１Ｂ、ｍ１Ｃ及びｍ１Ｄの少なくとも１つは、１以上の整数である。
ｍ４は、０～５のいずれかの整数を表し、ｍ４が２以上のとき、複数のＲ
４
は互いに同一であっても異なってもよく、０≦ｍ１Ａ＋ｍ４≦５を満たす。
ｍ７は、０～４のいずれかの整数を表し、ｍ７が２以上のとき、複数のＲ
７
は互いに同一であっても異なってもよく、０≦ｍ１Ｂ＋ｍ７≦４を満たす。
ｍ８は、０～５のいずれかの整数を表し、ｍ８が２以上のとき、複数のＲ
８
は互いに同一であっても異なってもよく、０≦ｍ１Ｃ＋ｍ８≦５を満たす。
ｍ９は、０～５のいずれかの整数を表し、ｍ９が２以上のとき、複数のＲ
９
は互いに同一であっても異なってもよく、０≦ｍ１Ｄ＋ｍ９≦５を満たす。
Ｘ
０
は、置換基を有してもよい炭素数２～７２の炭化水素基を表し、該炭化水素基に含まれる－ＣＨ
2
－は、－Ｏ－、－Ｓ－、－ＣＯ－又は－ＳＯ
２
－に置き換わっていてもよい。］
続きを表示（約 4,000 文字）【請求項２】
式（Ｉ）で表されるカルボン酸塩に由来する構造単位を含む樹脂を含有し、
式（Ｉ）で表されるカルボン酸塩に由来する構造単位が、式（ＩＰ）で表される構造単位である請求項１に記載のカルボン酸発生剤。
TIFF
2025017356000197.tif
50
128
［式（ＩＰ）中、
Ｘ、Ｒ
４
、Ｒ
７
、Ｒ
８
、Ｒ
９
、ｍ１Ａ、ｍ１Ｂ、ｍ１Ｃ、ｍ１Ｄ、ｍ４、ｍ７、ｍ８、ｍ９、ｍ１０、Ｘ
０
は、式（Ｉ）と同じ意味を表す。
Ｒ
１ａ
、Ｒ
１ｂ
、Ｒ
１ｃ
及びＲ
１ｄ
は、それぞれ独立に、式（４ａ）又は式（４ａ－１）で表される基を表し、Ｒ
１ａ
、Ｒ
１ｂ
、Ｒ
１ｃ
及びＲ
１ｄ
の少なくとも１つは、式（４ａ－１）で表される基を表す。］
TIFF
2025017356000198.tif
41
63
［式（４ａ－１）中、全ての符号は、式（４ａ）と同じ意味を表す。］
【請求項３】
Ｘ
１０
が、単結合又は式（Ｘ
１０
－１）～式（Ｘ
１０
－１０）のいずれかで表される基である請求項１に記載のカルボン酸発生剤。
TIFF
2025017356000199.tif
46
170
［式（Ｘ
１０
－１）～式（Ｘ
１０
－１０）中、
＊、＊＊は結合部位であり、＊はＲ
１０
が結合した炭素原子との結合部位を表す。
Ｒｘは、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数１～６のフッ化アルキル基、炭素数１～１８のアルキル基又は炭素数１～６のアルコキシ基を表す。
ｍｘは、０～４のいずれかの整数を表す。
Ｘ
２０
は、－Ｏ－又は－ＮＲ
３
－を表す。
Ｒ
３
は、水素原子又は炭素数１～６のアルキル基を表す。］
【請求項４】
Ｘ
０
が、
炭素数３～３６の脂環式炭化水素基、
炭素数６～３６の芳香族炭化水素基、又は
炭素数１～１８の鎖式炭化水素基と炭素数３～３６の脂環式炭化水素基もしくは炭素数６～３６の芳香族炭化水素基とを組み合わせた基であり、
該脂環式炭化水素基、該鎖式炭化水素基及び該芳香族炭化水素基は、フッ素原子、ヨウ素原子、炭素数１～４のフッ化アルキル基又はヒドロキシ基を有してもよく、該脂環式炭化水素基及び該鎖式炭化水素基に含まれる－ＣＨ
２
－は、－Ｏ－、－Ｓ－、－ＣＯ－又は－ＳＯ
２
－に置き換わってもよい請求項１に記載のカルボン酸発生剤。
【請求項５】
Ｘ
０
が、式（ａａ）で表される基である請求項１に記載のカルボン酸発生剤。
TIFF
2025017356000200.tif
15
68
［式（ａａ）中、
Ｘ
ａ
及びＸ
ｂ
は、それぞれ独立に、－Ｏ－又は－Ｓ－を表す。
Ｘ
１ａ
は、置換基を有してもよい炭素数１～２４の炭化水素基を表し、該炭化水素基に含まれる－ＣＨ
２
－は、－Ｏ－、－Ｓ－、－ＣＯ－又は－ＳＯ
２
－に置き換わっていてもよい。
Ｘ
２ａ
は、置換基を有してもよい炭素数１～４８の炭化水素基を表し、該炭化水素基に含まれる－ＣＨ
2
－は、－Ｏ－、－Ｓ－、－ＣＯ－又は－ＳＯ
２
－に置き換わっていてもよい。
＊は、－ＣＯＯ
－
の炭素原子との結合部位を表す。］
【請求項６】
Ｘ
０
が、フッ素原子、ヨウ素原子、炭素数１～４のフッ化アルキル基又はヒドロキシ基を有してもよい、フェニル基である請求項１に記載のカルボン酸発生剤。
【請求項７】
請求項１～６のいずれかに記載のカルボン酸発生剤及び該カルボン酸発生剤以外の酸発生剤を含有するレジスト組成物。
【請求項８】
式（Ｉ）で表されるカルボン酸塩と、
酸不安定基を有する構造単位を含む樹脂とを含有する請求項７に記載のレジスト組成物。
【請求項９】
式（Ｉ）で表されるカルボン酸塩に由来する構造単位を含む樹脂を含有し、
式（Ｉ）で表されるカルボン酸塩に由来する構造単位を含む樹脂が、酸不安定基を有する構造単位をさらに含む請求項７に記載のレジスト組成物。
【請求項１０】
酸不安定基を有する構造単位を含む樹脂をさらに含有し、
酸不安定基を有する構造単位が、式（ａ１－０）で表される構造単位、式（ａ１－１）で表される構造単位、式（ａ１－２）で表される構造単位、式（ａ１－４）で表される構造単位、式（ａ１－５）で表される構造単位及び式（ａ１－６）で表される構造単位からなる群より選ばれる少なくとも１種を含む請求項７に記載のレジスト組成物。
TIFF
2025017356000201.tif
44
141
［式（ａ１－０）、式（ａ１－１）及び式（ａ１－２）中、
Ｌ
a01
、Ｌ
a1
及びＬ
a2
は、それぞれ独立に、－Ｏ－又は＊－Ｏ－（ＣＨ
2
）
k1
－ＣＯ－Ｏ－を表し、ｋ１は１～７のいずれかの整数を表し、＊は－ＣＯ－との結合部位を表す。
Ｒ
a01
、Ｒ
ａ４
及びＲ
ａ５
は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子又はハロゲン原子を有していてもよい炭素数１～６のアルキル基を表す。
Ｒ
a02
、Ｒ
a03
及びＲ
a04
は、それぞれ独立に、炭素数１～８のアルキル基、炭素数３～１８の脂環式炭化水素基、炭素数６～１８の芳香族炭化水素基又はこれらを組み合わせた基を表し、該アルキル基、該脂環式炭化水素基及び該芳香族炭化水素基は、ハロゲン原子を有してもよい。
Ｒ
a6
及びＲ
a7
は、それぞれ独立に、炭素数１～８のアルキル基、炭素数２～８のアルケニル基、炭素数３～１８の脂環式炭化水素基、炭素数６～１８の芳香族炭化水素基又はこれらを組合せることにより形成される基を表し、該アルキル基、該アルケニル基、該脂環式炭化水素基及び該芳香族炭化水素基は、ハロゲン原子を有してもよい。
ｍ１は０～１４のいずれかの整数を表す。
ｎ１は０～１０のいずれかの整数を表す。
ｎ１’は０～３のいずれかの整数を表す。］
TIFF
2025017356000202.tif
31
118
［式（ａ１－４）中、
Ｒ
ａ１
は、水素原子、ハロゲン原子、又は、ハロゲン原子を有していてもよい炭素数１～６のアルキル基を表す。
Ｒ
ａ１７
は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、カルボキシ基、ハロゲン原子を有していてもよい炭素数１～６のアルキル基、炭素数１～６のアルコキシ基、炭素数２～１２のアルコキシアルキル基、炭素数２～１２のアルコキシアルコキシ基、炭素数２～４のアルキルカルボニル基、炭素数２～４のアルキルカルボニルオキシ基、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基を表す。
Ａ
ａ１１
は、単結合又は炭素数１～１２のアルカンジイル基を表し、該アルカンジイル基に含まれる－ＣＨ
２
－は、－Ｏ－、－ＣＯ－又は－ＮＲ
ａ１８
－に置き換わってもよい。
Ｒ
ａ１８
は、水素原子又は炭素数１～６のアルキル基を表す。
Ｘ
ａ１
は、単結合又は－ＣＯ－を表す。
Ｒ
a34
及びＲ
a35
は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数１～１２の炭化水素基を表し、Ｒ
a36
は、炭素数１～２０の炭化水素基を表すか、Ｒ
a35
及びＲ
a36
は互いに結合してそれらが結合する－Ｃ－Ｏ－とともに炭素数２～２０の２価の炭化水素基を形成し、該炭化水素基及び該２価の炭化水素基に含まれる－ＣＨ
2
－は、－Ｏ－又は－Ｓ－で置き換わってもよい。
ｎａ１は、１～５のいずれかの整数を表し、ｎａ１が、２以上のとき、複数の括弧内の基は、それぞれ互いに同一であっても異なっていてもよい。
ｎａ１１は、０～４のいずれかの整数を表し、ｎａ１１が２以上のとき、複数のＲ
ａ１７
は、互いに同一であっても異なっていてもよい。
ｍｃは、０～２のいずれかの整数を表す。］
TIFF
2025017356000203.tif
45
58
［式（ａ１－５）中、
Ｒ
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、カルボン酸塩、カルボン酸発生剤、樹脂、レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法に関する。
続きを表示（約 3,600 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、下記式で表されるカルボン酸塩に由来する構造単位を含む樹脂を含有するレジスト組成物が記載されている。
TIFF
2025017356000001.tif
24
54
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１１－０３７８３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記のカルボン酸塩を用いたレジスト組成物によって形成されたレジストパターンよりも、ＣＤ均一性（ＣＤＵ）が良好なレジストパターンを形成するカルボン酸塩を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、以下の発明を含む。
［１］式（Ｉ）で表されるカルボン酸塩又は式（Ｉ）で表されるカルボン酸塩に由来する構造単位を含有するカルボン酸発生剤。
TIFF
2025017356000002.tif
52
101
［式（Ｉ）中、
Ｘは、硫黄原子又はヨウ素原子を表す。
ｍ１０は、０又は１を表し、Ｘが硫黄原子の場合、ｍ１０は１であり、Ｘがヨウ素原子の場合、ｍ１０は０である。
Ｒ
１Ａ
、Ｒ
１Ｂ
、Ｒ
１Ｃ
及びＲ
１Ｄ
は、それぞれ独立に、式（４ａ）で表される基を表す。
Ｒ
４
は、ハロゲン原子又は炭素数１～３６の炭化水素基を表し、該炭化水素基は、置換基を有してもよく、該炭化水素基に含まれる－ＣＨ
2
－は、－Ｏ－、－Ｓ－、－ＣＯ－、－ＳＯ－又は－ＳＯ
２
－で置き換わっていてもよい。
Ｒ
７
、Ｒ
８
及びＲ
９
は、それぞれ独立に、ハロゲン原子又は炭素数１～３６の炭化水素基を表し、該炭化水素基は、置換基を有してもよく、該炭化水素基に含まれる－ＣＨ
2
－は、－Ｏ－、－Ｓ－、－ＣＯ－、－ＳＯ－又は－ＳＯ
２
－で置き換わっていてもよい。Ｘが硫黄原子の場合、Ｒ
７
とＲ
８
又はＲ
８
とＲ
９
が結合して、Ｓ
＋
を含む環を形成してもよい。該環を形成するＲ
７
とＲ
８
又はＲ
８
とＲ
９
は、Ｓ
＋
と結合する２つのベンゼン環の間に形成される単結合であってもよい。該環に含まれる－ＣＨ
2
－は、－Ｏ－、－Ｓ－、－ＣＯ－、－ＳＯ－又は－ＳＯ
２
－で置き換わっていてもよい。
ｍ１Ａ、ｍ１Ｃ及びｍ１Ｄは、それぞれ独立に、０～５のいずれかの整数を表し、ｍ１Ａ、ｍ１Ｃ及びｍ１Ｄがそれぞれ２以上のとき、複数のＲ
１Ａ
、Ｒ
１Ｃ
及びＲ
１Ｄ
は、それぞれ、互いに同一であっても異なってもよい。
ｍ１Ｂは、０～４のいずれかの整数を表し、ｍ１Ｂが２以上のとき、複数のＲ
１Ｂ
は互いに同一であっても異なってもよい。
但し、ｍ１Ａ、ｍ１Ｂ、ｍ１Ｃ及びｍ１Ｄの少なくとも１つは、１以上の整数である。
ｍ４は、０～５のいずれかの整数を表し、ｍ４が２以上のとき、複数のＲ
４
は互いに同一であっても異なってもよく、０≦ｍ１Ａ＋ｍ４≦５を満たす。
ｍ７は、０～４のいずれかの整数を表し、ｍ７が２以上のとき、複数のＲ
７
は互いに同一であっても異なってもよく、０≦ｍ１Ｂ＋ｍ７≦４を満たす。
ｍ８は、０～５のいずれかの整数を表し、ｍ８が２以上のとき、複数のＲ
８
は互いに同一であっても異なってもよく、０≦ｍ１Ｃ＋ｍ８≦５を満たす。
ｍ９は、０～５のいずれかの整数を表し、ｍ９が２以上のとき、複数のＲ
９
は互いに同一であっても異なってもよく、０≦ｍ１Ｄ＋ｍ９≦５を満たす。
Ｘ
０
は、置換基を有してもよい炭素数２～７２の炭化水素基を表し、該炭化水素基に含まれる－ＣＨ
2
－は、－Ｏ－、－Ｓ－、－ＣＯ－又は－ＳＯ
【発明の効果】
【０００６】
本発明のレジスト組成物を用いることにより、良好なＣＤ均一性（ＣＤＵ）でレジストパターンを製造することができる。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本明細書において、「（メタ）アクリル系モノマー」とは、「アクリル系モノマー及びメタクリル系モノマーの少なくとも１種」を意味する。「（メタ）アクリレート」及び「（メタ）アクリル酸」等の表記も同様の意味を表す。本明細書中に記載する基において、直鎖構造と分岐構造の両方をとり得るものについては、そのいずれでもよい。炭化水素基等に含まれる－ＣＨ
2
－が－Ｏ－、－Ｓ－、－ＣＯ－又は－ＳＯ
２
－で置き換わる場合、各基において同様の例を適用するものとし、置き換わる前の炭素数を炭化水素基等の炭素数とする。「組み合わせた基」とは、例示した基を２種以上結合させた基を意味し、それら基の価数は結合形態によって適宜変更してもよい。「由来する」又は「誘導される」とは、その分子中に含まれる重合性Ｃ＝Ｃ結合が重合により－Ｃ－Ｃ－基（単結合）となることを指す。立体異性体が存在する場合は、全ての立体異性体を含む。各基は、置換基の数等によって、その基に含まれる任意の位置及び数の水素原子が結合部位に置き換わることがある。置換基における炭素数は、被置換基の炭素数には含めない。酸不安定基とは、酸（例えば、トリフルオロメタンスルホン酸等）と接触すると、脱離基が脱離して、親水性基（例えば、ヒドロキシ基又はカルボキシ基等）を形成する基を意味する。塩基不安定基とは、塩基（例えば、トリメチルアミン等）と接触すると、脱離基が脱離して、親水性基（例えば、カルボキシ基又はヒドロキシ基等）を形成する基を意味する。
本明細書において、「レジスト組成物の固形分」とは、レジスト組成物の総量から、後述する溶剤（Ｅ）を除いた成分の合計を意味する。
【０００８】
［カルボン酸発生剤］
本発明のカルボン酸発生剤は、式（Ｉ）で表されるカルボン酸塩（以下「カルボン酸塩（Ｉ）」又は「塩（Ｉ）」という場合がある）又は塩（Ｉ）に由来する構造単位（以下「構造単位（ＩＰ）」という場合がある）を含有するカルボン酸発生剤である。
本発明のカルボン酸発生剤は、カルボン酸塩（Ｉ）を１種含んでいてもよいし、カルボン酸塩（Ｉ）を２種以上含有していてもよく、１種以上の構造単位（ＩＰ）を含んでいてもよく、つまり、１種の構造単位（ＩＰ）を含む化合物又は樹脂を含有していてもよく、異なる２種以上の構造単位（ＩＰ）を含む樹脂を含有していてもよく、構造単位（ＩＰ）と、カルボン酸塩（Ｉ）とは異なる化合物（モノマー）に由来する構造単位とを含む樹脂を含有していてもよく、カルボン酸塩塩（Ｉ）と構造単位（ＩＰ）を含む化合物又は樹脂との両方を含有していてもよい。
本発明のカルボン酸発生剤は、塩（Ｉ）に加えて、レジスト分野でカルボン酸発生剤として作用する１種以上の公知の化合物を含有していてもよい。
【０００９】
〔式（Ｉ）で表されるカルボン酸塩〕
本発明は、式（Ｉ）で表されるカルボン酸塩（以下「塩（Ｉ）」又は「カルボン酸塩（Ｉ）」という場合がある）に関する。
塩（Ｉ）のうち、正電荷を有する側を「カチオン（Ｉ）」、負電荷を有する側を「アニオン（Ｉ）」と称することがある。
TIFF
2025017356000015.tif
52
101
［式中、全ての符号は、それぞれ前記と同じ意味を表す。］
【００１０】
〔カチオン（Ｉ）〕
式（Ｉ）で表される塩のカチオン（Ｉ）は、式（Ｉ－Ｃ）で表されるカチオンである。
TIFF
2025017356000016.tif
63
126
［式（Ｉ－Ｃ）中、全ての符号は、式（Ｉ）と同じ意味を表す。］
（【００１１】以降は省略されています）

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