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WO2026004682A1 - スルホン酸塩、オキシムスルホネート、イミドスルホネート、アミドスルホネート、前記化合物を含む酸発生剤、前記酸発生剤を含むフォトレジスト - Google Patents

スルホン酸塩、オキシムスルホネート、イミドスルホネート、アミドスルホネート、前記化合物を含む酸発生剤、前記酸発生剤を含むフォトレジスト

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WO2026004682A1
WO2026004682A1 PCT/JP2025/021685 JP2025021685W WO2026004682A1 WO 2026004682 A1 WO2026004682 A1 WO 2026004682A1 JP 2025021685 W JP2025021685 W JP 2025021685W WO 2026004682 A1 WO2026004682 A1 WO 2026004682A1
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PCT/JP2025/021685
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篤志 白石
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San Apro KK
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San Apro KK
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Abstract

パーフルオロメチル基及びパーフルオロメチレン基を有さず、光線照射によって容易に分解して、高い酸強度を有するスルホン酸を発生する新規の化合物を提供する。 本発明は、下記式(a-1)又は(a-2)で表されるアニオンと、カチオンとの塩である化合物である。下記式中、Rは、水素原子、炭化水素基、又は複素環式基、又は前記基の2個以上が連結基を介して結合した基を示す。R10はフッ素原子、又は芳香族炭化水素基、又は芳香族複素環式基を示す。R20は水素原子、又はハロゲン原子、又は置換基を有していても良い炭化水素基、又は置換基を有していても良い複素環式基、又は前記基と連結基とが結合した基を有する基を示す。nは0又は1を示す。

Description

スルホン酸塩、オキシムスルホネート、イミドスルホネート、アミドスルホネート、前記化合物を含む酸発生剤、前記酸発生剤を含むフォトレジスト
 本発明は、新規のスルホン酸塩、新規のオキシムスルホネート、新規のイミドスルホネート、新規のアミドスルホネート、及び前記新規の化合物を含む酸発生剤、前記酸発生剤を含むフォトレジストに関する。
 光線を照射することにより分解して酸を発生する化合物(いわゆる、酸発生剤)は、種々の分野において使用されている。例えば、半導体レジスト分野では、フォトリソグラフィーにおいて使用する化学増幅型レジストの現像液への溶解性を変化させる目的で使用される。また、塗料、接着剤、各種部品の注型材、封止材等の分野では、カチオン硬化性化合物のカチオン重合を開始させ、硬化させる目的で使用される。
 前記酸発生剤としては、例えば、下記式(X-1)(X-2)で表される化合物が知られている(特許文献1,2参照)。これらの化合物は、スルホン酸基のα位にパーフルオロメチル基又はパーフルオロメチレン基を有するため、高い酸強度を有するスルホン酸を発生することができる。
特開2006-306856号公報 特開2008-297255号公報
 しかし、欧州では、PFAS(Per and Polyfluoroalkyl Substances)規制の強化により、前記式(X-1)(X-2)で表される化合物のようなパーフルオロメチル基又はパーフルオロメチレン基を有する化合物は使用が制限されることとなり、代替品が求められている。
 従って、本発明の目的は、パーフルオロメチル基及びパーフルオロメチレン基を有さず、光線照射によって容易に分解して、高い酸強度を有するスルホン酸を発生する新規の化合物を提供することにある。
 本発明の他の目的は、前記の新規化合物を含む酸発生剤を提供することにある。
 本発明の他の目的は、前記酸発生剤を含むフォトレジストを提供することにある。
 本発明の他の目的は、前記フォトレジストを使用した電子デバイス又は光デバイスの製造方法を提供することにある。
 本発明者は上記課題を解決するため鋭意検討した結果、下記式(a-1)又は(a-2)で表されるアニオンと、カチオンとの塩である化合物、下記式(b-1)又は(b-2)で表される化合物、下記式(c-1)又は(c-2)で表される化合物、及び下記式(d-1)又は(d-2)で表される化合物は、いずれも、スルホン酸基のα位にパーフルオロメチル基及びパーフルオロメチレン基を有さないが、光線照射によって分解して、高い酸強度を有するスルホン酸を発生することを見いだした。本発明はこれらの知見に基づいて完成させたものである。
 すなわち、本発明は、下記式(a-1)又は(a-2)で表されるアニオンと、カチオンとの塩である化合物を提供する。
(式中、Rは、水素原子、又は置換基を有していても良い炭化水素基、又は置換基を有していても良い複素環式基、又は前記基の2個以上が連結基を介して結合した基を示す。R10はフッ素原子、又は置換基を有していても良い芳香族炭化水素基、又は置換基を有していても良い芳香族複素環式基を示す。R20は水素原子、又はハロゲン原子、又は置換基を有していても良い炭化水素基、又は置換基を有していても良い複素環式基、又は前記基と連結基とが結合した基を有する基を示す。nは0又は1を示す)
 本発明は、また、下記式(b-1)又は(b-2)で表される化合物を提供する。
(式中、Rは、水素原子、又は置換基を有していても良い炭化水素基、又は置換基を有していても良い複素環式基、又は前記基の2個以上が連結基を介して結合した基を示す。R、Rは同一又は異なって有機基を示す。R10はフッ素原子、又は置換基を有していても良い芳香族炭化水素基、又は置換基を有していても良い芳香族複素環式基を示す。R20は水素原子、又はハロゲン原子、又は置換基を有していても良い炭化水素基、又は置換基を有していても良い複素環式基、又は前記基と連結基とが結合した基を有する基を示す。nは0又は1を示す)
 本発明は、また、下記式(c-1)又は(c-2)で表される化合物を提供する。
(式中、Rは、水素原子、又は置換基を有していても良い炭化水素基、又は置換基を有していても良い複素環式基、又は前記基の2個以上が連結基を介して結合した基を示す。R、Rは同一又は異なって、置換基を有していても良い炭化水素基を示す。R、Rは互いに連結して隣接する炭素原子と共に環を形成していても良い。R10はフッ素原子、又は置換基を有していても良い芳香族炭化水素基、又は置換基を有していても良い芳香族複素環式基を示す。R20は水素原子、又はハロゲン原子、又は置換基を有していても良い炭化水素基、又は置換基を有していても良い複素環式基、又は前記基と連結基とが結合した基を有する基を示す。Lは単結合又は連結基を示す。nは0又は1を示す)
 本発明は、また、下記式(d-1)又は(d-2)で表される化合物を提供する。
(式中、Rは、水素原子、又は置換基を有していても良い炭化水素基、又は置換基を有していても良い複素環式基、又は前記基の2個以上が連結基を介して結合した基を示す。R、Rは同一又は異なって、置換基を有していても良い炭化水素基を示す。R10はフッ素原子、又は置換基を有していても良い芳香族炭化水素基、又は置換基を有していても良い芳香族複素環式基を示す。R20は水素原子、又はハロゲン原子、又は置換基を有していても良い炭化水素基、又は置換基を有していても良い複素環式基、又は前記基と連結基とが結合した基を有する基を示す。nは0又は1を示す)
 本発明は、また、前記化合物を含む酸発生剤を提供する。
 本発明は、また、前記酸発生剤と酸反応性化合物を含むフォトレジストを提供する。
 本発明は、また、前記フォトレジストを使用したフォトリソグラフィーによりパターン形成を行う工程を含む、電子デバイス又は光デバイスの製造方法を提供する。
 本発明の化合物は、前記式(a-1)又は(a-2)で表されるアニオンと、カチオンとの塩である化合物、前記式(b-1)又は(b-2)で表される化合物、前記式(c-1)又は(c-2)で表される化合物、及び前記式(d-1)又は(d-2)で表される化合物であり、光線を照射すると速やかに分解して、後述の式(A-1)又は(A-2)で表されるスルホン酸を発生する化合物である。
 本発明の化合物は、従来のパーフルオロメチル基及びパーフルオロメチレン基を有する酸発生剤が発生する酸と同等或いはそれ以上の酸強度を有するスルホン酸を発生することができる。
 そして、上記特性を有する化合物を含有するフォトレジストを使用すれば、高解像度のパターンを精度良く有するレジスト膜を製造することができる。そして、得られたレジスト膜を使用して、基板にエッチング(例えば、反応性ガスやプラズマを用いたドライエッチング)処理を施せば、高解像度のパターン(例えば、配線パターン、回路パターン等)を有する半導体素子を歩留まり良く製造することができる。
 [スルホン酸塩]
 本発明のスルホン酸塩は、下記式(a-1)又は(a-2)で表されるアニオンと、カチオンとの塩である化合物である。
(式中、Rは、水素原子、又は置換基を有していても良い炭化水素基、又は置換基を有していても良い複素環式基、又は前記基の2個以上が連結基を介して結合した基を示す。R10はフッ素原子、又は置換基を有していても良い芳香族炭化水素基、又は置換基を有していても良い芳香族複素環式基を示す。R20は水素原子、又はハロゲン原子、又は置換基を有していても良い炭化水素基、又は置換基を有していても良い複素環式基、又は前記基と連結基とが結合した基を有する基を示す。nは0又は1を示す)
 前記炭化水素基には、(1価の)脂肪族炭化水素基、(1価の)脂環式炭化水素基、(1価の)芳香族炭化水素基、及びこれらの結合した(1価の)基が含まれる。
 前記脂肪族炭化水素基としては、炭素数1~20(=C1-20)の脂肪族炭化水素基が好ましい。前記脂肪族炭化水素基には飽和脂肪族炭化水素基と不飽和脂肪族炭化水素基が含まれる。前記飽和脂肪族炭化水素基としては、炭素数1~20(=C1-20)の飽和脂肪族炭化水素基が好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、s-ブチル基、t-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、デシル基、ドデシル基等の炭素数1~20(好ましくは1~10、特に好ましくは1~3)のアルキル基等が挙げられる。前記不飽和脂肪族炭化水素基としては、炭素数2~20(=C2-20)の不飽和脂肪族炭化水素基が好ましく、例えば、ビニル基、アリル基、1-ブテニル基等の炭素数2~20(好ましくは2~10、特に好ましくは2~3)のアルケニル基;エチニル基、プロピニル基等の炭素数2~20(好ましくは2~10、特に好ましくは2~3)のアルキニル基等が挙げられる。
 前記脂環式炭化水素基としては、C3-20脂環式炭化水素基が好ましく、例えば、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、シクロオクチル基等の3~20員(好ましくは3~15員、特に好ましくは5~8員)のシクロアルキル基;シクロペンテニル基、シクロへキセニル基等の3~20員(好ましくは3~15員、特に好ましくは5~8員)のシクロアルケニル基;パーヒドロナフタレン-1-イル基、ノルボルニル基、アダマンチル基、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン-8-イル基、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン-3-イル基等の橋かけ環式炭化水素基等が挙げられる。
 前記芳香族炭化水素基としては、C6-14(特に、C6-10)芳香族炭化水素基が好ましく、例えば、フェニル基、ナフチル基等が挙げられる。
 脂肪族炭化水素基と芳香族炭化水素基が結合した1価の基としては、ベンジル基、フェニルエチル基等のC7-18アラルキル基等が挙げられる。
 また、前記脂環式炭化水素基や芳香族炭化水素基の環には芳香族性又は非芳香族性の複素環が縮合していてもよい。
 前記炭化水素基が有していても良い置換基としては、例えば、ハロゲン原子、オキソ基、水酸基、置換オキシ基(例えば、C1-4アルコキシ基、C6-10アリールオキシ基、C7-16アラルキルオキシ基、C1-4アシルオキシ基等)、チオ基、置換チオ基(例えば、置換基を有していても良いC1-6アルキルチオ基、C6-10アリールチオ基等であり、前記置換基としては、例えば、水酸基、シアノ基、アルコキシ基、ヒドロキシアルコキシ基、スルホ基、カルボキシル基等が挙げられる)、カルボキシル基、置換オキシカルボニル基(例えば、C1-4アルコキシカルボニル基、C6-10アリールオキシカルボニル基、C7-16アラルキルオキシカルボニル基等)、アシル基(ホルミル基、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、イソブチリル基、ピバロイル基等のC1-6脂肪族アシル基;アセトアセチル基;ベンゾイル基等のC7-14芳香族アシル基)、置換又は無置換カルバモイル基(例えば、カルバモイル、メチルカルバモイル等のC1-4アルキル置換カルバモイル、フェニルカルバモイル基等のC6-10アリール置換カルバモイル基)、シアノ基、ニトロ基、スルホ基、複素環式基等が挙げられる。また、前記炭化水素基は、パーフルオロメチル基又はパーフルオロメチレン基を含む基(例えば、C1-10ハロアルキル基等)を有していても良い。
 前記複素環式基は1価の複素環式基である。1価の複素環式基は、複素環の構造式から1個の水素原子を除いた基である。前記複素環には、芳香族複素環及び非芳香族複素環が含まれる。前記複素環式基を構成する複素環には、芳香族複素環及び非芳香族複素環が含まれる。このような複素環としては、環を構成する原子に炭素原子と少なくとも1種のヘテロ原子(例えば、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等)を有する3~20員環(好ましくは3~10員環、特に好ましくは4~6員環)、及びこれらの縮合環を挙げることができる。具体的には、ヘテロ原子として酸素原子を含む複素環(例えば、オキシラン環等の3員環;オキセタン環等の4員環;フラン環、テトラヒドロフラン環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、γ-ブチロラクトン環等の5員環;4-オキソ-4H-ピラン環、テトラヒドロピラン環、モルホリン環等の6員環;ベンゾフラン環、イソベンゾフラン環、4-オキソ-4H-クロメン環、クロマン環、イソクロマン環等の縮合環;3-オキサトリシクロ[4.3.1.14,8]ウンデカン-2-オン環、3-オキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン-2-オン環等の橋かけ環)、ヘテロ原子として硫黄原子を含む複素環(例えば、チオフェン環、チアゾール環、イソチアゾール環、チアジアゾール環等の5員環;4-オキソ-4H-チオピラン環等の6員環;ベンゾチオフェン環等の縮合環等)、ヘテロ原子として窒素原子を含む複素環(例えば、ピロール環、ピロリジン環、ピラゾール環、イミダゾール環、トリアゾール環等の5員環;イソシアヌル環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ピペリジン環、ピペラジン環等の6員環;インドール環、インドリン環、キノリン環、アクリジン環、ナフチリジン環、キナゾリン環、プリン環等の縮合環等)等が挙げられる。
 前記複素環式基が有していても良い置換基としては、前記炭化水素基が有していても良い置換基のほか、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基等のC1-4アルキル基等)、アルケニル基(例えば、ビニル基、アリル基、1-ブテニル基等のC2-4アルケニル基)、アルキニル基(例えば、エチニル基、プロピニル基等のC2-4アルキニル基等)、C3-8シクロアルキル基、アリール基(例えば、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基等のC6-15アリール基)等が挙げられる。
 前記Rとしては、発生するスルホン酸の拡散性を抑制して、フォトレジストに使用した場合に、パターン解像度を向上させる効果が得られる点において、分子量が100以上(例えば100~200、好ましくは100~150)の基であることが好ましい。
 前記Rとしては、置換基を有していても良い飽和若しくは不飽和脂肪族炭化水素基、又は置換基を有していても良い脂環式炭化水素基、又は前記基の2個以上が連結基を介して結合した基が好ましい。
 前記連結基は1以上の原子を有する2価の基であり、例えば、2価の炭化水素基、2価の複素環式基、カルボニル基(-CO-)、エーテル結合(-O-)、チオエーテル結合(-S-)、スルホニル基(-SO-)、エステル結合(-COO-、又は-OCO-)、アミド結合(-CONH-)、カーボネート結合(-OCOO-)、及びこれらが複数個連結した基等が挙げられる。
 前記2価の炭化水素基は、前記1価の炭化水素基の構造式から1個の水素原子を除いた基が挙げられる。中でも、例えば、メチレン基、メチルメチレン基、ジメチルメチレン基、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基等のC1-5アルキレン基;シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基等のC3-6シクロアルキレン基;フェニレン基、フェニレンビス(メチレン)基、ビフェニレン基、ナフチレン基等のC6-10アリーレン基等が好ましい。
 前記2価の複素環式基としては、前記複素環の構造式から2個の水素原子を除いた基が挙げられる。中でも、ピリジレン基、キノリレン基等の、ヘテロ原子として窒素原子を含む複素環の構造式から2個の水素原子を除いた基が好ましい。
 前記2価の炭化水素基や2価の複素環式基は、置換基として電子吸引性基(例えば、カルボキシル基、C1-5アルキルエステル基、ニトロ基、ハロゲン原子、C1-14アシル基、シアノ基、トシル基、メシル基等)を有していてもよい。
 前記連結基としては、エーテル結合(-O-)、エステル結合(-COO-、又は-OCO-)が好ましい。
 前記R10における芳香族炭化水素基は1価の芳香族炭化水素基であり、C6-14(特に、C6-10)芳香族炭化水素基が好ましく、例えば、フェニル基、ナフチル基等が挙げられる。前記芳香族炭化水素基は、置換基を有していても良い。置換基としては前記炭化水素基が有していても良い置換基と同様の例(例えば、ハロゲン原子等)が挙げられる。
 前記R10における芳香族複素環式基は1価の芳香族複素環式基であり、芳香族複素環の構造式から1個の水素原子を除いた基である。前記芳香族複素環としては、例えば、ピロール環、イミダゾール環、ピラゾール環、トリアゾール環、フラン環、チオフェン環等の5員環;ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環等の6員環;キノリン環、ベンゾフラン環等の縮合環等が挙げられる。前記芳香族複素環式基は、置換基を有していても良い。置換基としては前記複素環式基が有していても良い置換基と同様の例(例えば、アルキル基等)が挙げられる。
 前記R10としては、中でも、優れた感光性を有し、高い酸強度を有するスルホン酸を発生して、フォトレジストの解像度を向上する効果が得られる点において、フッ素原子又は置換基を有していても良い芳香族炭化水素基が好ましく、フッ素原子がとりわけ好ましい。
 前記R20は、水素原子又はハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、又は置換基を有していても良い炭化水素基、又は置換基を有していても良い複素環式基、又は前記基と連結基とが結合した基を有する基を示す。前記R20における、置換基を有していても良い炭化水素基、置換基を有していても良い複素環式基、連結基は、それぞれ、前記Rにおける、置換基を有していても良い炭化水素基、置換基を有していても良い複素環式基、連結基と同じであり、説明を省略する。前記R20における、前記基と連結基とが結合した基を有する基は、前記基(置換基を有していても良い炭化水素基、置換基を有していても良い複素環式基)の1個以上と前記連結基の1個以上とが結合した基を有する1価の基であり、前記基(置換基を有していても良い炭化水素基、置換基を有していても良い複素環式基)の2個以上が前記連結基を介して結合した基であってもよく、前記基(置換基を有していても良い炭化水素基、置換基を有していても良い複素環式基)の1個と前記連結基とが結合した基であってもよく、前記基(置換基を有していても良い炭化水素基、置換基を有していても良い複素環式基)の2個以上が前記連結基を介して結合した基と前記連結基とが結合した基であってもよい。
 式(a-1)中のR20としては、中でも、優れた感光性を有し、高い酸強度を有するスルホン酸を発生して、フォトレジストの解像度を向上する効果が得られる点において、ハロゲン原子、又は脂環式炭化水素基若しくは脂肪族炭化水素基と、脂肪族炭化水素基若しくは芳香族炭化水素基とが連結基を介して結合した基、又は脂環式炭化水素基と連結基とが結合した基が好ましく、塩素原子又は臭素原子、又は脂環式炭化水素基と脂肪族炭化水素基とがエステル結合を介して結合した基、又は脂環式炭化水素基と芳香族炭化水素基とがエステル結合を介して結合した基、又は脂肪族炭化水素基の2個以上がエステル結合を介して結合した基、又は脂環式炭化水素基とエステル基とが結合した基が特に好ましく、塩素原子、又は脂環式炭化水素基と脂肪族炭化水素基とがエステル結合を介して結合した基、又は脂環式炭化水素基と芳香族炭化水素基とがエステル結合を介して結合した基、又は脂肪族炭化水素基の2個以上がエステル結合を介して結合した基、又は脂環式炭化水素基と-ОCO-とが結合した基がとりわけ好ましい。
 式(a-2)中のR20としては、中でも、優れた感光性を有し、高い酸強度を有するスルホン酸を発生して、フォトレジストの解像度を向上する効果が得られる点において、水素原子、又は脂環式炭化水素基若しくは脂肪族炭化水素基と、脂肪族炭化水素基若しくは芳香族炭化水素基とが連結基を介して結合した基、又は脂環式炭化水素基と連結基とが結合した基が好ましく、水素原子、又は脂環式炭化水素基と脂肪族炭化水素基とがエステル結合を介して結合した基、又は脂環式炭化水素基と芳香族炭化水素基とがエステル結合を介して結合した基、又は脂肪族炭化水素基の2個以上がエステル結合を介して結合した基、又は脂環式炭化水素基と-ОCO-とが結合した基がとりわけ好ましい。
 従って、前記式(a-1)で表され、式中のn=0であるアニオンとしては、下記式(a-1a-1)又は(a-1a-2)で表されるアニオンが好ましく、下記式(a-1a-3)又は(a-1a-4)で表されるアニオンが特に好ましい。下記式中、R10は前記に同じである。
 前記式(a-1a-1)及び(a-1a-3)中、Xはハロゲン原子を示す。前記ハロゲン原子としては、フォトレジストの解像度を向上する効果が得られる点において、塩素原子又は臭素原子が好ましく、塩素原子がとりわけ好ましい。
 前記式(a-1a-1)及び(a-1a-3)中、R1aは、水素原子、置換基を有していても良い炭化水素基、又は炭化水素基の2個以上が連結基を介して結合した基を示す。R1aは、フォトレジストの解像度を向上する効果が得られる点において、水素原子、置換基を有していても良い飽和若しくは不飽和脂肪族炭化水素基、置換基を有していても良い脂環式炭化水素基、又は前記基の2個以上が連結基を介して結合した基が好ましく、置換基を有していても良い飽和脂肪族炭化水素基が最も好ましい。
 前記式(a-1a-1)及び(a-1a-3)中、R1bは、水素原子、又は置換基を有していても良い炭化水素基、又は炭化水素基の2個以上が連結基を介して結合した基を示す。R1bは、フォトレジストの解像度を向上する効果が得られる点において、水素原子、置換基を有していても良い飽和若しくは不飽和脂肪族炭化水素基、又は置換基を有していても良い脂環式炭化水素基、又は前記基の2個以上が連結基を介して結合した基が好ましく、水素原子が最も好ましい。
 また、前記式(a-1)で表され、式中のn=1であるアニオンとしては、下記式(a-1b-1)又は(a-1b-2)で表されるアニオンが好ましい。
 また、下記式(a-1b-1)で表されるアニオンとしては、下記式(a-1b-3)~(a-1b-5)で表されるアニオンが特に好ましい。
 下記式(a-1b-2)で表されるアニオンとしては、下記式(a-1b-6)で表されるアニオンが特に好ましい。
 下記式中、R10は前記に同じである。
 前記式(a-1b-1)~(a-1b-6)中、Xはハロゲン原子、又は置換基を有していても良い炭化水素基、又は置換基を有していても良い複素環式基、又は前記基と連結基とが結合した基を有する基を示す。前記ハロゲン原子としては、フォトレジストの解像度を向上する効果が得られる点において、塩素原子又は臭素原子が好ましく、塩素原子がとりわけ好ましい。前記Xにおける、置換基を有していても良い炭化水素基、置換基を有していても良い複素環式基、前記基と連結基とが結合した基を有する基は、それぞれ、前記R20における、置換基を有していても良い炭化水素基、置換基を有していても良い複素環式基、前記基と連結基とが結合した基を有する基と同じであり、説明を省略する。前記Xにおける、置換基を有していても良い炭化水素基、又は置換基を有していても良い複素環式基、又は前記基と連結基とが結合した基を有する基としては、フォトレジストの解像度を向上する効果が得られる点において、脂環式炭化水素基若しくは脂肪族炭化水素基と、脂肪族炭化水素基若しくは芳香族炭化水素基とが連結基を介して結合した基、又は脂環式炭化水素基と連結基とが結合した基が好ましく、脂環式炭化水素基と脂肪族炭化水素基とがエステル結合を介して結合した基、又は脂環式炭化水素基と芳香族炭化水素基とがエステル結合を介して結合した基、又は脂肪族炭化水素基の2個以上がエステル結合を介して結合した基、又は脂環式炭化水素基と-ОCO-とが結合した基がとりわけ好ましい。
 前記式(a-1b-1)中、R1cは、置換基を有していても良い(1価の)炭化水素基、又は炭化水素基の2個以上が連結基を介して結合した(1価の)基を示す。
 R1cは、フォトレジストの解像度を向上する効果が得られる点において、置換基を有していても良い(1価の)飽和若しくは不飽和脂肪族炭化水素基、又は置換基を有していても良い(1価の)脂環式炭化水素基、又は前記基の2個以上が連結基を介して結合した(1価の)基が好ましい。
 前記式(a-2)で表され、式中のn=1であるアニオンとしては、下記式(a-2-1)で表されるアニオンが好ましく、下記式(a-2-2)~(a-2-4)で表されるアニオンが特に好ましい。下記式中、R、R10は前記に同じである。
 前記式(a-1b-3)~(a-1b-5)、(a-2-2)及び(a-2-3)中、R1dは、2価の炭化水素基を示す。
 R1dは、フォトレジストの解像度を向上する効果が得られる点において、2価の飽和又は不飽和脂肪族炭化水素基が好ましい。2価の飽和炭化水素基としては、例えば、メチレン基、メチルメチレン基、ジメチルメチレン基、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基等の炭素数1~5の直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基が挙げられる。2価の不飽和炭化水素基としては、例えば、ビニレン基、1-メチルビニレン基、プロペニレン基、1-ブテニレン基、2-ブテニレン基、1-ペンテニレン基、2-ペンテニレン基等の炭素数2~5の直鎖状又は分岐鎖状アルケニレン基が挙げられる。
 R1dとしては、中でも、2価の飽和炭化水素基が好ましく、直鎖又は分岐鎖状のアルキレン基が特に好ましく、炭素数1~3の直鎖状アルキレン基が最も好ましく、炭素数2~3の直鎖状アルキレン基がとりわけ好ましい。
 前記式(a-1b-4)、(a-1b-5)及び(a-2-3)中、R1eは、置換基を有していても良い(1価の)飽和又は不飽和脂肪族炭化水素基を示す。
 R1eは、フォトレジストの解像度を向上する効果が得られる点において、置換基を有していても良い炭素数1~5の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基、若しくは置換基を有していても良い炭素数2~5の直鎖状又は分岐鎖状アルケニル基が好ましい。
 前記式(a-1b-3)及び(a-2-2)中、環Zは、(1価の)脂環式炭化水素基、(1価の)芳香族炭化水素基、(1価の)芳香族複素環式基、又は(1価の)非芳香族複素環式基を示す。これらの基は置換基を有していても良い。
 環Zは、フォトレジストの解像度を向上する効果が得られる点において、置換基を有していても良い(1価の)脂環式炭化水素基が好ましく、置換基を有していても良い(1価の)橋かけ環式炭化水素基が特に好ましい。
 前記式(a-2-1)~(a-2-4)中、Xは水素原子、又は置換基を有していても良い炭化水素基、又は置換基を有していても良い複素環式基、又は前記基と連結基とが結合した基を有する基を示す。前記Xにおける、置換基を有していても良い炭化水素基、置換基を有していても良い複素環式基、前記基と連結基とが結合した基を有する基は、それぞれ、前記R20における、置換基を有していても良い炭化水素基、置換基を有していても良い複素環式基、前記基と連結基とが結合した基を有する基と同じであり、説明を省略する。前記Xにおける、置換基を有していても良い炭化水素基、又は置換基を有していても良い複素環式基、又は前記基と連結基とが結合した基を有する基としては、フォトレジストの解像度を向上する効果が得られる点において、脂環式炭化水素基若しくは脂肪族炭化水素基と、脂肪族炭化水素基若しくは芳香族炭化水素基とが連結基を介して結合した基、又は脂環式炭化水素基と連結基とが結合した基が好ましく、脂環式炭化水素基と脂肪族炭化水素基とがエステル結合を介して結合した基、又は脂環式炭化水素基と芳香族炭化水素基とがエステル結合を介して結合した基、又は脂肪族炭化水素基の2個以上がエステル結合を介して結合した基、又は脂環式炭化水素基と-ОCO-とが結合した基がとりわけ好ましい。
 前記スルホン酸塩を構成するカチオンとしては特に限定されず、1価のカチオンでも良いし、2価以上の多価カチオンでも良い。本発明においては、中でも1価又は2価のカチオンが好ましく、特に1価のカチオンが好ましい。
 また、前記カチオンには、無機カチオンと有機カチオンが含まれる。
 前記スルホン酸塩が、前記式(a-1)又は(a-2)で表されるアニオンと無機カチオンの塩である場合、これを無機スルホン酸塩と称する。
 前記無機スルホン酸塩は、例えば、有機スルホン酸塩の原料として好適に使用することができる。
 前記スルホン酸塩が、前記式(a-1)又は(a-2)で表されるアニオンと有機カチオンの塩である場合、これを有機スルホン酸塩と称する。
 前記有機スルホン酸塩は、酸発生剤に好適に使用することができる。
 前記無機カチオンとしては、例えば、ナトリウムイオン、カリウムイオン、リチウムイオン等のアルカリ金属イオン;カルシウムイオン、マグネシウムイオン、バリウムイオン等のアルカリ土類金属イオンが挙げられる。
 前記有機カチオンとしては、例えば、スルホニウムイオン、ヨードニウムイオン、セレニウムイオン、アンモニウムイオン、ホスホニウムイオン等のオニウムカチオンが挙げられる。
 前記スルホニウムイオンとしては、例えば、下記式(s)で表されるスルホニウムイオンが挙げられる。
 前記式(s)中、R11、R12は、同一又は異なって1価の炭化水素基、1価の複素環式基、及び前記基の2個以上が単結合又は連結基を介して結合してなる1価の基を示す。R11、R12は互いに連結して隣接するSと共に環を形成していても良い。
 R11、R12における1価の炭化水素基及び1価の複素環式基としては、Rにおける炭化水素基及び複素環式基と同様の例が挙げられる。また、前記基は、置換基を有していても良く、前記置換基としてはRにおける炭化水素基及び複素環式基が有していても良い置換基と同様の例が挙げられる。
 R11、R12が互いに連結して隣接するSと共に形成していても良い環は、式中に記載のSを少なくとも含む複素環である。前記複素環は、前記S以外にもヘテロ原子(例えば、酸素原子、窒素原子、硫黄原子等)を含んでいても良い。前記複素環は、例えば5~6員の複素環であり、芳香族複素環及び非芳香族複素環が含まれる。また、前記複素環には芳香族炭化水素環が縮合していてもよい。
 前記式(s)中に示されるベンゼン環には、アルキル基(例えば、C1-5アルキル基)やアリール基(例えば、C6-15アリール基)が結合していても良い。また、前記ベンゼン環には、芳香族炭化水素環が縮合していてもよい。更に、前記ベンゼン環や、前記ベンゼン環に結合するアルキル基、アリール基、前記ベンゼン環と芳香族炭化水素環との縮合環には、置換基が結合していても良い。前記置換基としては、例えば、水酸基、SF基、ハロゲン原子、シリル基、置換オキシ基(例えば、C1-4アルコキシ基、C6-15アリールオキシ基、C7-16アラルキルオキシ基、C1-4アシルオキシ基等)、置換チオ基(例えば、C1-6アルキルチオ基、C6-15アリールチオ基)等が挙げられる。
 また、前記スルホニウムイオンは、後述の酸反応性化合物に結合していても良い。すなわち、前記スルホニウムイオンは、その構造内に、後述の酸反応性化合物を含んでいても良い。
 前記式(s)で表されるスルホニウムイオンとしては、中でも、下記式(s-1)で表されるトリアリールスルホニウムイオンや、下記式(s-2)で表されるスルホニウムイオンが好ましい。
 前記式(s-2)中の環Zはヘテロ原子として硫黄原子を少なくとも含む複素環である。前記複素環は、硫黄原子以外にも、その他のヘテロ原子(例えば、酸素原子、窒素原子、硫黄原子等)を含んでいても良い。前記複素環は、例えば5~6員の複素環であり、芳香族複素環及び非芳香族複素環が含まれる。また、前記複素環には芳香族炭化水素環が縮合していてもよい。
 前記式(s-2)で表されるスルホニウムイオンの具体例を以下に示す。下記式中に示されるベンゼン環にも、前記と同じ置換基が結合していても良い。
 前記ヨードニウムイオンとしては、例えば、下記式(i)で表されるヨードニウムイオン等が挙げられる。
 前記式(i)中に示されるベンゼン環にはアルキル基(例えば、C1-5アルキル基)やアリール基(例えば、C6-15アリール基)が結合していても良い。また、前記ベンゼン環には、芳香族炭化水素環が縮合していてもよい。更に、前記ベンゼン環や、前記ベンゼン環に結合するアルキル基、アリール基、前記ベンゼン環と芳香族炭化水素環との縮合環には、置換基が結合していても良い。前記置換基としては、例えば、水酸基、SF基、ハロゲン原子、シリル基、置換オキシ基(例えば、C1-4アルコキシ基、C6-15アリールオキシ基、C7-16アラルキルオキシ基、C1-4アシルオキシ基等)、置換チオ基(例えば、C1-6アルキルチオ基、C6-15アリールチオ基)等が挙げられる。
 前記ヨードニウムイオンの具体例としては、例えば、p-クメニル(p-トリル)ヨードニウムイオン、ジフェニルヨードニウムイオン、ジ-p-トリルヨードニウムイオン、ビス(4-tert-ブチルフェニル)ヨードニウムイオン、ビス(4-ドデシルフェニル)ヨードニウムイオン、ビス(4-メトキシフェニル)ヨードニウムイオン、(4-オクチルオキシフェニル)フェニルヨードニウムイオンなどのアリールヨードニウムイオン等が挙げられる。
 前記セレニウムイオンとしては、例えば、トリフェニルセレニウムイオン、トリ-p-トリルセレニウムイオン、トリ-o-トリルセレニウムイオン、トリス(4-メトキシフェニル)セレニウムイオン、1-ナフチルジフェニルセレニウムイオン、トリス(4-フルオロフェニル)セレニウムイオン、トリ-1-ナフチルセレニウムイオン、トリ-2-ナフチルセレニウムイオンなどのアリールセレニウムイオン等が挙げられる。
 前記アンモニウムイオンとしては、例えば、テトラメチルアンモニウムイオン、テトラエチルアンモニウムイオン、テトラプロピルアンモニウムイオン、テトラブチルアンモニウムイオン、テトラペンチルアンモニウムイオン、テトラヘキシルアンモニウムイオン、テトラヘプチルアンモニウムイオン、テトラオクチルアンモニウムイオン、トリメチルヘキシルアンモニウムイオン、トリメチルオクチルアンモニウムイオンなどの4級アンモニウムイオン等が挙げられる。
 前記ホスホニウムイオンとしては、例えば、テトラフェニルホスホニウム、テトラ-p-トリルホスホニウム、テトラキス(2-メトキシフェニル)ホスホニウム、テトラキス(3-メトキシフェニル)ホスホニウム、テトラキス(4-メトキシフェニル)ホスホニウムなどのテトラアリールホスホニウム;トリフェニルベンジルホスホニウム、トリフェニルフェナシルホスホニウム、トリフェニルメチルホスホニウム、トリフェニルブチルホスホニウム等のトリアリールホスホニウム;トリエチルベンジルホスホニウム、トリブチルベンジルホスホニウム、テトラエチルホスホニウム、テトラブチルホスホニウム、テトラヘキシルホスホニウム、トリエチルフェナシルホスホニウム、トリブチルフェナシルホスホニウム等のテトラアルキルホスホニウム等が挙げられる。
 前記有機カチオンとしては、優れた感光性を有する観点から、スルホニウムイオン又はヨードニウムイオンが好ましく、アリールスルホニウムイオン又はアリールヨードニウムイオンが特に好ましい。
 前記スルホン酸塩は、光照射により速やかに分解してスルホン酸を発生する。
 前記スルホン酸塩が前記式(a-1)で表されるアニオンを含む場合、下記式(A-1)で表されるスルホン酸を発生する。
 また、前記スルホン酸塩が前記式(a-2)で表されるアニオンを含む場合、下記式(A-2)で表されるスルホン酸を発生する。
 前記スルホン酸は、R10SF基又はSF基を有するため、高い酸強度を示す。
(式中、R、R10、R20、nは前記に同じである)
 前記スルホン酸の気相酸性度ΔG(Kcal/mol)は、例えば300以下、好ましくは295以下、特に好ましくは290以下、特に好ましくは285以下である。前記気相酸性度ΔG(Kcal/mol)の下限値は、例えば250であり、260であっても良く、270であっても良く、275であっても良い。ここで「気相酸性度」とは、気相中での酸性度であり、IUPAC(International Union of Pure and Applied Chemistry)により酸解離に伴うギブズエネルギー変化と定義されている。気相酸性度は、公知の計算ソフトにより算出することができる。尚、気相酸性度の数値は小さい方が酸強度は大きい。
 [オキシムスルホネート]
 本発明のオキシムスルホネートは、下記式(b-1)又は(b-2)で表される化合物である。
(式中、Rは、水素原子、又は置換基を有していても良い炭化水素基、又は置換基を有していても良い複素環式基、又は前記基の2個以上が連結基を介して結合した基を示す。R、Rは同一又は異なって有機基を示す。R10はフッ素原子、又は置換基を有していても良い芳香族炭化水素基、又は置換基を有していても良い芳香族複素環式基を示す。R20は水素原子、又はハロゲン原子、又は置換基を有していても良い炭化水素基、又は置換基を有していても良い複素環式基、又は前記基と連結基とが結合した基を有する基を示す。nは0又は1を示す)
 前記オキシムスルホネートの-N=CRで示される基以外の部分は、それぞれ、上記スルホン酸塩の対応する部分と同じであり、説明を省略する。
 R、Rにおける有機基としては、例えば、炭化水素基(R)、RO基、RCO基、ROCO基、RS基(前記Rは、いずれも炭化水素基を示す)、カルボキシル基、シアノ基、イソシアナート基、カルバモイル基、イソチオシアナート基、置換アミノ基、複素環式基、及びこれらの2個以上が単結合を介して結合した基などが挙げられる。
 前記式(b-1)中のR、Rにおける有機基は、2個以上の炭化水素基(R)が、下記式(L-1)で表される2価の基を介して結合した基であっても良い。
 前記式(b-2)中のR、Rにおける有機基は、2個以上の炭化水素基(R)が、下記式(L-2)で表される2価の基を介して結合した基であっても良い。
 前記式(L-1)、(L-2)中のR、R10、R20、nは、前記に同じである。
 前記炭化水素基(R)、複素環式基としては、それぞれ、Rにおける炭化水素基、複素環式基と同様の例が挙げられる。また、R、Rにおける炭化水素基は置換基を有していても良く、前記置換基としては、Rにおける炭化水素基が有していても良い置換基と同様の例が挙げられる。
 R、Rの一方は置換基を有していても良い炭化水素基であることが好ましい。また、R、Rの他方は、電子吸引性基であることが好ましく、シアノ基、RCO基(Rは炭化水素基を示す)、イソシアナート基、カルバモイル基、及びイソチオシアナート基から選択される基であることが特に好ましく、シアノ基であることがとりわけ好ましい。
 前記式(b-1)で表され、式中のn=0である化合物としては、中でも、優れた感光性を有し、高い酸強度を有するスルホン酸を発生して、フォトレジストの解像度を向上する効果が得られる点において、下記式(b-1a-1)又は(b-1a-2)で表される化合物が好ましく、下記式(b-1a-3)、(b-1a-4)で表される化合物が特に好ましい。下記式中、R、R、R10、R1a、R1b、Xは前記に同じである。
 前記式(b-1)で表され、式中のn=1である化合物としては、中でも、優れた感光性を有し、高い酸強度を有するスルホン酸を発生して、フォトレジストの解像度を向上する効果が得られる点において、下記式(b-1b-1)又は(b-1b-2)で表される化合物が好ましい。
 また、下記式(b-1b-1)としては、下記式(b-1b-3)~(b-1b-5)で表される化合物が特に好ましい。
 下記式(b-1b-2)としては、下記式(b-1b-6)で表される化合物が特に好ましい。
 下記式中、R、R、R10、R1c、R1d、R1e、X、環Zは前記に同じである。
 前記式(b-2)で表される化合物としては、中でも、優れた感光性を有し、高い酸強度を有するスルホン酸を発生して、フォトレジストの解像度を向上する効果が得られる点において、下記式(b-2-1)で表される化合物が好ましく、下記式(b-2-2)~(b-2-4)で表される化合物が特に好ましい。下記式中、R、R、R、R10、R1d、R1e、環Z、Xは前記に同じである。
 前記オキシムスルホネートは、光照射により速やかに分解してスルホン酸を発生する。
 前記オキシムスルホネートが前記式(b-1)で表される化合物である場合、前記式(A-1)で表されるスルホン酸を発生する。
 また、前記オキシムスルホネートが前記式(b-2)で表される化合物である場合、前記式(A-2)で表されるスルホン酸を発生する。
 前記スルホン酸は、R10SF基又はSF基を有するため、高い酸強度を示す。
 [イミドスルホネート]
 本発明のイミドスルホネートは、下記式(c-1)又は(c-2)で表される化合物である。
(式中、Rは、水素原子、又は置換基を有していても良い炭化水素基、又は置換基を有していても良い複素環式基、又は前記基の2個以上が連結基を介して結合した基を示す。R、Rは同一又は異なって、置換基を有していても良い炭化水素基を示す。R、Rは互いに連結して隣接する炭素原子と共に環を形成していても良い。R10はフッ素原子、又は置換基を有していても良い芳香族炭化水素基、又は置換基を有していても良い芳香族複素環式基を示す。R20は水素原子、又はハロゲン原子、又は置換基を有していても良い炭化水素基、又は置換基を有していても良い複素環式基、又は前記基と連結基とが結合した基を有する基を示す。Lは単結合又は連結基を示す。nは0又は1を示す)
 前記イミドスルホネートのイミド環以外の部分は、それぞれ、上記スルホン酸塩の対応する部分と同じであり、説明を省略する。
 前記Lにおける連結基は1以上の原子を有する二価の基であり、例えば、2価の炭化水素基、2価の複素環式基、カルボニル基(-CO-)、エーテル結合(-O-)、チオエーテル結合(-S-)、スルホニル基(-SO2-)、エステル結合(-COO-、又は-OCO-)、アミド結合(-CONH-)、カーボネート結合(-OCOO-)、及びこれらが複数個連結した基等が挙げられる。
 前記Lとしては、中でも、優れた感光性を有し、高い酸強度を有するスルホン酸を発生して、フォトレジストの解像度を向上する効果が得られる点において、単結合が好ましい。
 R、Rにおける炭化水素基としては、Rにおける1価の炭化水素基と同様の例が挙げられる。また、R、Rにおける炭化水素基が有していても良い置換基としても、Rにおける1価の炭化水素基が有していても良い置換基と同様の例が挙げられる。
 R、Rが、互いに連結して隣接する炭素原子と共に形成していても良い環としては、例えば、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素環、複素環が挙げられる。
 前記脂環式炭化水素としては、C3-20脂環式炭化水素基が好ましく、例えば、シクロヘキサン、ビシクロヘキサン等のC3-12シクロアルカン環;シクロヘキセン等のC3-12シクロアルケン環;ノルボルナン、ノルボルネン、アダマンタン、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン、トリシクロ[4.3.1.12,5]ウンデカン、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン、パーヒドロ-1,4-メタノ-5,8-メタノナフタレン等の橋かけ環が挙げられる。
 前記芳香族炭化水素環としては、例えば、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン等が挙げられる。
 前記複素環としては、前記複素環式基を形成する複素環と同様の例が挙げられる。
 前記式(c-1)で表され、式中のn=0である化合物としては、中でも、優れた感光性を有し、高い酸強度を有するスルホン酸を発生して、フォトレジストの解像度を向上する効果が得られる点において、下記式(c-1a-1)又は(c-1a-2)で表される化合物が好ましく、下記式(c-1a-3)、(c-1a-4)で表される化合物が特に好ましい。下記式中、R、R、R10、R1a、R1b、L、Xは前記に同じである。
 前記式(c-1)で表され、式中のn=1である化合物としては、中でも、優れた感光性を有し、高い酸強度を有するスルホン酸を発生して、フォトレジストの解像度を向上する効果が得られる点において、下記式(c-1b-1)又は(c-1b-2)で表される化合物が好ましい。
 また、下記式(c-1b-1)で表される化合物としては、下記式(c-1b-3)~(c-1b-5)で表される化合物が特に好ましい。
 下記式(c-1b-2)で表される化合物としては、下記式(c-1b-6)で表される化合物が特に好ましい。
 下記式中、R、R、R10、R1c、R1d、R1e、環Z、L、Xは前記に同じである。
 前記式(c-2)で表される化合物としては、中でも、優れた感光性を有し、高い酸強度を有するスルホン酸を発生して、フォトレジストの解像度を向上する効果が得られる点において、下記式(c-2-1)で表される化合物が好ましく、下記式(c-2-2)~(c-2-4)で表される化合物が特に好ましい。下記式中、R、R、R、R10、R1d、R1e、環Z、L、Xは前記に同じである。
 前記イミドスルホネートは、光照射により速やかに分解してスルホン酸を発生する。
 前記イミドスルホネートが前記式(c-1)で表される化合物である場合、前記式(A-1)で表されるスルホン酸を発生する。
 また、前記イミドスルホネートが前記式(c-2)で表される化合物である場合、前記式(A-2)で表されるスルホン酸を発生する。
 前記スルホン酸は、R10SF基又はSF基を有するため、高い酸強度を示す。
 [アミドスルホネート]
 本発明のアミドスルホネートは、下記式(d-1)又は(d-2)で表される化合物である。
(式中、Rは、水素原子、又は置換基を有していても良い炭化水素基、又は置換基を有していても良い複素環式基、又は前記基の2個以上が連結基を介して結合した基を示す。R、Rは同一又は異なって、置換基を有していても良い炭化水素基を示す。R10はフッ素原子、又は置換基を有していても良い芳香族炭化水素基、又は置換基を有していても良い芳香族複素環式基を示す。R20は水素原子、又はハロゲン原子、又は置換基を有していても良い炭化水素基、又は置換基を有していても良い複素環式基、又は前記基と連結基とが結合した基を有する基を示す。nは0又は1を示す)
 前記アミドスルホネートのアミド基以外の部分は、それぞれ、上記スルホン酸塩の対応する部分と同じであり、説明を省略する。
 R、Rにおける炭化水素基としては、Rにおける1価の炭化水素基と同様の例が挙げられる。また、R、Rにおける炭化水素基が有していても良い置換基としても、Rにおける1価の炭化水素基が有していても良い置換基と同様の例が挙げられる。
 前記式(d-1)で表され、式中のn=0である化合物としては、中でも、優れた感光性を有し、高い酸強度を有するスルホン酸を発生して、フォトレジストの解像度を向上する効果が得られる点において、下記式(d-1a-1)又は(d-1a-2)で表される化合物が好ましく、下記式(d-1a-3)、(d-1a-4)で表される化合物が特に好ましい。下記式中、R、R、R10、R1a、R1b、Xは前記に同じである。
 前記式(d-1)で表され、式中のn=1である化合物としては、中でも、優れた感光性を有し、高い酸強度を有するスルホン酸を発生して、フォトレジストの解像度を向上する効果が得られる点において、下記式(d-1b-1)又は(d-1b-2)で表される化合物が好ましい。
 また、下記式(d-1b-1)で表される化合物としては、下記式(d-1b-3)~(d-1b-5)で表される化合物が特に好ましい。
 下記式(d-1b-2)で表される化合物としては、下記式(d-1b-6)で表される化合物が特に好ましい。
 下記式中、R、R、R10、R1c、R1d、R1e、X、環Zは前記に同じである。
 前記式(d-2)で表される化合物としては、中でも、優れた感光性を有し、高い酸強度を有するスルホン酸を発生して、フォトレジストの解像度を向上する効果が得られる点において、下記式(d-2-1)で表される化合物が好ましく、下記式(d-2-2)~(d-2-4)で表される化合物が特に好ましい。下記式中、R、R、R、R10、R1d、R1e、環Z、Xは前記に同じである。
 前記アミドスルホネートは、光照射により速やかに分解してスルホン酸を発生する。
 前記アミドスルホネートが前記式(d-1)で表される化合物である場合、前記式(A-1)で表されるスルホン酸を発生する。
 また、前記アミドスルホネートが前記式(d-2)で表される化合物である場合、前記式(A-2)で表されるスルホン酸を発生する。
 前記スルホン酸は、R10SF基又はSF基を有するため、高い酸強度を示す。
 [酸発生剤]
 本発明の酸発生剤は、光照射により速やかに分解してスルホン酸を発生する、前記スルホン酸塩、又は前記オキシムスルホネート、又は前記イミドスルホネート、又は前記アミドスルホネートを含有する。
 前記酸発生剤は、溶剤(例えば、PGMEA)への溶解性に優れ、常温常圧下において、PGMEA100重量部に溶解する前記酸発生剤(若しくは、前記スルホン酸塩、又は前記オキシムスルホネート、又は前記イミドスルホネート、又は前記アミドスルホネート)量は、例えば1重量部以上、好ましくは5重量部以上、特に好ましくは10重量部以上である。尚、上限値は例えば30重量部である。
 また、前記酸発生剤は光線に対する感応性に優れ、光線を照射すれば、速やかにスルホン酸を発生する。前記光線の波長は、例えば1~1000nmである。前記光線には、例えば、赤外線、可視光線、紫外線、X線、電子線、EUV(Extreme Ultraviolet)等が含まれる。
 前記酸発生剤は上記特性を有するため、フォトレジスト(例えば、化学増幅型レジスト)用の酸発生剤や、カチオン重合性化合物のカチオン重合開始剤として好適に使用することができる。
 [フォトレジスト]
 本発明のフォトレジストは、前記酸発生剤と酸反応性化合物を含む。
 前記酸発生剤と酸反応性化合物は、それぞれ別個の化合物として前記フォトレジストに含まれていても良いし、酸反応性化合物が前記酸発生剤に組み込まれ、一体化した状態で前記フォトレジストに含まれていても良い。
 前記フォトレジストが、前記酸発生剤と酸反応性化合物を、それぞれ別個の化合物として含む場合、前記酸発生剤の含有量は、酸反応性化合物の含有量(2種以上含有する場合はその総量)の例えば0.001~20重量%、好ましくは0.01~15重量%、特に好ましくは0.05~7重量%である。
 前記酸発生剤の含有量が、酸反応性化合物の含有量の0.001重量%以上であれば、より長波長側の光線はもちろん、波長20nm以下の光線に対しても、優れた感応性を発揮することができる。また、前記含有量が酸反応性化合物の含有量の20重量%以下であれば、フォトレジストの解像度を向上する効果が得られる。
 前記フォトレジストが、前記酸発生剤と酸反応性化合物の一体化物を含む場合も、前記フォトレジスト中の前記酸発生剤と酸反応性化合物の含有割合としては、前記酸発生剤と酸反応性化合物を、それぞれ別個の化合物として含む場合と同様の範囲が好ましい。
 前記酸反応性化合物は、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解性が変化する性質を有する化合物であり、ポリマーである。本発明のフォトレジストは前記酸反応性化合物の1種を単独で含有しても良いし、2種以上を組み合わせて含有しても良い。
 前記酸反応性化合物には、アルカリ現像液に易溶解性を示し、酸の存在下で架橋剤と反応してアルカリ現像液に難溶或いは不溶の化合物を生成するものと、アルカリ現像液に難溶或いは不溶であり、酸の作用によりアルカリ現像液への溶解性が増大するものが含まれる。
 従って、前記フォトレジストには、下記組成物(1)と下記組成物(2)が含まれる。
組成物(1):前記酸発生剤と、アルカリ現像液に易溶解性を示し、酸の存在下でアルカリ現像液に難溶或いは不溶の化合物を生成するネガ型感光性樹脂(QN)を含む組成物
組成物(2):前記酸発生剤と、アルカリ現像液に難溶或いは不溶であり、酸の作用によりアルカリ現像液への溶解性が増大するポジ型感光性樹脂(QP)を含む組成物
 前記ネガ型感光性樹脂(若しくは、ネガ型化学増幅樹脂;QN)としては、例えば、フェノール性水酸基含有樹脂(QN1)と架橋剤(QN2)を含む組成物が挙げられる。
 フェノール性水酸基含有樹脂(QN1)は、アルカリ現像液に易溶解性を示すフェノール性水酸基を含有する樹脂であって、架橋剤と反応してアルカリ現像液に難溶化或いは不溶化する樹脂であり、例えば、ノボラック樹脂、ポリヒドロキシスチレン、ヒドロキシスチレンの共重合体、ヒドロキシスチレンとスチレンの共重合体、ヒドロキシスチレン、スチレン及び(メタ)アクリル酸誘導体の共重合体、フェノール-キシリレングリコール縮合樹脂、クレゾール-キシリレングリコール縮合樹脂、フェノール性水酸基を含有するポリイミド、フェノール性水酸基を含有するポリアミック酸、フェノール-ジシクロペンタジエン縮合樹脂等が挙げられる。これらは1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
 フェノール性水酸基含有樹脂(QN1)は、成分の一部にフェノール性低分子化合物を含有していても良い。
 フェノール性水酸基含有樹脂(QN1)の、GPCで測定したポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)は、例えば2000~20000である。
 架橋剤(QN2)は、例えば酸発生剤から発生した酸により、フェノール性水酸基含有樹脂(QN1)を架橋し得る化合物であり、例えば、ビスフェノールA系エポキシ化合物、ビスフェノールF系エポキシ化合物、ビスフェノールS系エポキシ化合物、ノボラック樹脂系エポキシ化合物、レゾール樹脂系エポキシ化合物、ポリ(ヒドロキシスチレン)系エポキシ化合物、オキセタン化合物、メチロール基含有メラミン化合物、メチロール基含有ベンゾグアナミン化合物、メチロール基含有尿素化合物、メチロール基含有フェノール化合物、アルコキシアルキル基含有メラミン化合物、アルコキシアルキル基含有ベンゾグアナミン化合物、アルコキシアルキル基含有尿素化合物、アルコキシアルキル基含有フェノール化合物、カルボキシメチル基含有メラミン樹脂、カルボキシメチル基含有ベンゾグアナミン樹脂、カルボキシメチル基含有尿素樹脂、カルボキシメチル基含有フェノール樹脂、カルボキシメチル基含有メラミン化合物、カルボキシメチル基含有ベンゾグアナミン化合物、カルボキシメチル基含有尿素化合物及びカルボキシメチル基含有フェノール化合物等が挙げられる。これらは1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
 架橋剤(QN2)の含有量は、フェノール性水酸基含有樹脂(QN1)のアルカリ現像液に対する難溶化或いは不溶化を効率よく行う観点から、フェノール性水酸基含有樹脂(QN1)中の全酸性官能基に対して、例えば10~40モル%である。
 前記ポジ型感光性樹脂(若しくは、ポジ型化学増幅樹脂;QP)としては、例えば、保護基として酸解離性基が導入されたアルカリ可溶性樹脂(保護基導入樹脂;QP1)が挙げられる。
 保護基導入樹脂(QP1)は、アルカリ可溶性樹脂中の酸性官能基(例えば、フェノール性水酸基、カルボキシル基、スルホニル基等)の水素原子の一部或いは全部が酸解離性基で置換された樹脂である。
 保護基導入樹脂(QP1)自体はアルカリ現像液に不溶性又は難溶性の樹脂であり、酸発生剤から発生した酸(H)によって酸解離性基が解離すると、アルカリ現像液に易溶解性を示すアルカリ可溶性樹脂に変化する。
 アルカリ可溶性樹脂は、例えばHLB値が4~19(好ましくは5~18、特に好ましくは6~17)の樹脂である。
 アルカリ可溶性樹脂には、フェノール性水酸基含有樹脂、カルボキシル基含有樹脂、及びスルホン酸基含有樹脂が含まれる。
 フェノール性水酸基含有樹脂としては、上記フェノール性水酸基含有樹脂(QN1)と同様の樹脂が例示される。
 カルボキシル基含有樹脂としては、カルボキシル基を有するポリマーであれば特に制限はなく、例えば、カルボキシル基含有ビニルモノマー(Ba)のホモポリマーや、カルボキシル基含有ビニルモノマー(Ba)と疎水基含有ビニルモノマー(Bb)とのホモポリマーが挙げられる。
 カルボキシル基含有ビニルモノマー(Ba)としては、例えば、(メタ)アクリル酸である。
 疎水基含有ビニルモノマー(Bb)としては、C1-20アルキル(メタ)アクリレート、脂環基含有(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル(Bb1)、及びスチレン骨格を有する炭化水素モノマーやビニルナフタレン等の芳香族炭化水素モノマー(Bb2)等が挙げられる。
 スルホン酸基含有樹脂としては、スルホン酸基を有するポリマーであれば特に制限はなく、例えば、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸等のスルホン酸基含有ビニルモノマー(Bc)と、必要により疎水基含有ビニルモノマー(Bb)とをビニル重合することで得られる。
 保護基導入樹脂(QP1)が有する酸解離性基としては、例えば、メトキシメチル基、ベンジル基、tert-ブトキシカルボニルメチル基等の1-置換メチル基;1-メトキシエチル基、1-エトキシエチル基等の1-置換エチル基;tert-ブチル基等の1-分岐アルキル基;トリメチルシリル基等のシリル基;トリメチルゲルミル基等のゲルミル基;tert-ブトキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル基;アシル基;テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基、テトラヒドロチオピラニル基、テトラヒドロチオフラニル基等の環式酸解離性基等が挙げられる。これらは1種を単独で含有していても良いし、2種以上を組み合わせて含有していても良い。
 保護基導入樹脂(QP1)における酸解離性基の導入率[保護基導入樹脂(QP1)中の保護されていない酸性官能基と酸解離性基との合計数に対する酸解離性基の数の割合]は、酸解離性基や該基が導入されるアルカリ可溶性樹脂の種類により一概には規定できないが、好ましくは10~100%、さらに好ましくは15~100%である。
 保護基導入樹脂(QP1)の、GPCで測定したポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)は、例えば1000~150000、好ましくは3000~100000である。
 本発明のフォトレジストは、例えば、前記酸発生剤を有機溶剤に溶解し、これを感光性樹脂と混合することにより調製することができる。
 本発明のフォトレジストは、前記酸発生剤と感光性樹脂以外にも必要に応じて他の成分を1種又は2種以上含有することができる。他の成分としては、例えば、有機溶剤、顔料、染料、光増感剤、分散剤、界面活性剤、充填剤、レベリング剤、消泡剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、pH調整剤、表面改質剤、可塑剤、乾燥促進剤等が挙げられる。
 前記有機溶剤としては、前記感光性樹脂を溶解させることができ、フォトレジストに良好な塗布性を付与することができる溶剤であれば良いが、中でも、沸点が200℃以下のものを使用することが、フォトレジストを塗布後、容易に乾燥させることができる点で好ましい。このような有機溶剤としては、トルエン等の芳香族炭化水素;エタノール、メタノール等のアルコール;シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、アセトン等のケトン;酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル等のエステル;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)等のグリコールモノエーテルモノエステルなどが好ましい。これらは1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
 前記有機溶剤としては、中でも、ケトン、エステル(特に、鎖状エステル)、及びグリコールモノエーテルモノエステルから選択される少なくとも1種を含有することが好ましい。
 本発明のフォトレジストは、g線(436nm)、h線(405nm)、i線(365nm);KrF、ArF、Fなどのエキシマレーザ;紫外線、X線、電子線、EUV等の波長の光線に対して高い感光性を有するスルホニウム塩を含有する。そのため、本発明のフォトレジストを利用すれば、前記波長の光線を用いたフォトリソグラフィーにより、高解像度の微細パターンを有するレジスト膜を製造することができる。
 前記フォトレジストを使用したフォトリソグラフィーによりパターン形成を行う方法としては、例えば下記工程1~3を含む方法が挙げられる。
工程1:基板上に、前記フォトレジストの塗膜を形成する工程
工程2:前記塗膜に光照射を行ってパターンを転写する工程
工程3:アルカリ現像を行う工程
 (工程1)
 本工程は、エッチング対象である基板上に、前記フォトレジストの塗膜を形成する工程である。前記フォトレジストの塗膜は、前記フォトレジストを、スピンコート、カーテンコート、ロールコート、スプレーコート、スクリーン印刷等公知の方法を用いて基板に塗布し、乾燥させて形成することができる。
 前記フォトレジストの乾燥方法としては、自然乾燥を行っても良いが、前記スルホニウム塩は熱安定性を備えるため、加熱(例えば、50℃以上130℃未満の温度で1~5分加熱)して乾燥させることもでき、作業性に優れる。
 前記塗膜の厚みは、例えば1~1000nmである。
 (工程2)
 本工程は、工程1を経て得られた塗膜に、パターンを有するフォトマスクを介して光照射する等の方法で、光照射を行ってパターンを転写する工程である。
 光照射に用いる光線としては、塗膜に含まれる前記スルホニウム塩を分解して酸(H;Xは対アニオンを示す)を発生させることができれば特に制限はないが、パターンをより微細化する観点から、短波長の光線を使用することが好ましく、光線の波長は、例えば450nm以下(例えば、1~450nm)が好ましく、400nm以下がより好ましく、300nm以下が更に好ましく、200nm以下が特に好ましく、30nm以下が最も好ましい。前記光線には、例えば、g線(436nm)、h線(405nm)、i線(365nm);KrF、ArF、Fなどのエキシマレーザ;紫外線、X線、電子線、EUV等が含まれる。
 光照射後は、60~200℃の温度で、0.1~120分程度加熱することが、露光部と未露光部のアルカリ現像液への溶解性の差を大きくすることができる点で好ましい。
 (工程3)
 本工程は、工程2を経たフォトレジストの塗膜を、アルカリ現像処理に付す工程である。
 アルカリ現像処理に使用するアルカリ現像液としては、例えば、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、炭酸水素ナトリウム、テトラメチルアンモニウム塩水溶液等が挙げられる。
 前記アルカリ現像液には、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、テトラヒドロフラン、N-メチルピロリドン等を添加しても良い。
 アルカリ現像処理は、前記塗膜に、ディップ方式、シャワー方式、スプレー方式等の方法により前記アルカリ現像液を塗布することで行われる。
 アルカリ現像液の温度は、例えば25~40℃である。また、アルカリ現像時間は、フォトレジストの塗膜の厚さに応じて適宜決定されるが、例えば1~5分程度である。
 アルカリ現像処理においては、フォトレジストの塗膜の、露光部と未露光部における溶解性の差が大きいことが精度良好な微細パターンを形成する観点から好ましい。現像残渣が多く存在すれば、配線形状異常などの問題が発生し易いためである。そして、本発明のフォトレジストは、上述の通りカルボキシル基を有するスルホニウム塩を含有するため、アルカリ現像時にレジストの現像性が向上し現像残渣を低減することができる。そのため、欠陥の無い製品を歩留まり良く製造することができる。
 工程3を経て、基板上に、精度良好な微細パターンを有するレジスト膜を形成することができる。このようにして得られたレジスト膜を利用して基板をエッチングすれば、高精度の電子デバイス又は光デバイスを製造することができる。
 前記電子デバイスには、例えば、有機ELディスプレイ、液晶ディスプレイ等の表示デバイス;タッチパネル等の入力デバイス;発光デバイス;センサーデバイス;光スキャナー、光スイッチ、加速度センサー、圧力センサー、ジャイロスコープ、マイクロ流路、インクジェットヘッド等のMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)デバイス等が含まれる。
 前記光デバイスには、例えば、光導波路、メタレンズ、半導体レーザなどが含まれる。
 [カチオン重合開始剤]
 本発明のカチオン重合開始剤は、光照射により速やかに分解してスルホン酸を発生する、前記スルホン酸塩、又は前記オキシムスルホネート、又は前記イミドスルホネート、又は前記アミドスルホネートを含有する。
 前記カチオン重合開始剤は、溶剤(例えば、PGMEA)への溶解性に優れ、常温常圧下において、PGMEA100重量部に溶解する前記カチオン重合開始剤(若しくは、前記スルホン酸塩、又は前記オキシムスルホネート、又は前記イミドスルホネート、又は前記アミドスルホネート)量は、例えば1重量部以上、好ましくは5重量部以上、特に好ましくは10重量部以上である。尚、上限値は例えば30重量部である。
 また、前記カチオン重合開始剤は光線に対する感応性に優れ、前記光線を照射すれば、速やかにスルホン酸を発生する。尚、前記光線の波長は、例えば1~1000nmである。前記光線には、例えば、g線(436nm)、h線(405nm)、i線(365nm);KrF、ArF、Fなどのエキシマレーザ;紫外線、赤外線、可視光線、X線、電子線、EUV等が含まれる。
 [硬化性組成物]
 本発明の硬化性組成物は、前記カチオン重合開始剤と、樹脂成分としてのカチオン重合性化合物を含む。前記カチオン重合開始剤とカチオン重合性化合物はそれぞれ1種を単独で含有していても良いし、2種以上を組み合わせて含有していても良い。
 前記カチオン重合開始剤の含有量は、カチオン重合性化合物100重量部に対して、例えば0.05~20重量部、好ましくは0.1~10重量部である。
 前記カチオン重合性化合物は、エポキシ基、オキセタニル基、ビニルエーテル基等から選択される1種又は2種以上のカチオン重合性基を有する化合物である。尚、前記エポキシ基とは3員の環状エーテル骨格を含む基であり、オキセタニル基とは4員の環状エーテル骨格を含む基である。
 前記カチオン重合性化合物としては、例えば、カチオン重合性基としてエポキシ基を有する化合物(=エポキシ化合物)、カチオン重合性基としてオキセタニル基を有する化合物(=オキセタン化合物)、カチオン重合性基としてビニルエーテル基を有する化合物(=ビニルエーテル化合物)、カチオン重合性基としてエポキシ基とオキセタニル基を有する化合物、カチオン重合性基としてエポキシ基とビニルエーテル基を有する化合物、カチオン重合性基としてオキセタニル基とビニルエーテル基を有する化合物等が挙げられる。
 (エポキシ化合物)
 エポキシ化合物には、例えば、エポキシ変性シロキサン化合物、脂環式エポキシ化合物(脂環式エポキシ樹脂)、芳香族エポキシ化合物(芳香族エポキシ樹脂)、脂肪族エポキシ化合物(脂肪族エポキシ樹脂)等が含まれる。
 <エポキシ変性シロキサン化合物>
 前記エポキシ変性シロキサン化合物としては、例えば、エポキシ変性シリコーンやエポキシ変性ポリオルガノシルセスキオキサン等が挙げられる。
 <脂環式エポキシ化合物>
 上記脂環式エポキシ化合物としては、分子内に1個以上の脂環と1個以上のエポキシ基とを有する公知乃至慣用の化合物が挙げられ、特に限定されないが、例えば、以下の化合物等が挙げられる。
(1)脂環エポキシ基(=分子内に脂環を構成する隣接する2つの炭素原子と酸素原子とで構成されるエポキシ基)を有する化合物
(2)脂環とグリシジルエーテル基を有する化合物
 前記脂環エポキシ基を有する化合物(1)としては、例えば、3,4-エポキシシクロヘキシルメチル-3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、3,4-エポキシ-1-メチルシクロヘキシル-3,4-エポキシ-1-メチルヘキサンカルボキシレート、6-メチル-3,4-エポキシシクロヘキシルメチル-6-メチル-3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、3,4-エポキシ-3-メチルシクロヘキシルメチル-3,4-エポキシ-3-メチルシクロヘキサンカルボキシレート、3,4-エポキシ-5-メチルシクロヘキシルメチル-3,4-エポキシ-5-メチルシクロヘキサンカルボキシレート、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル-5,5-スピロ-3,4-エポキシ)シクロヘキサンメタジオキサン、ビス(3,4-エポキシシクロヘキシルメチル)アジペート、3,4-エポキシ-6-メチルシクロヘキシルカルボキシレート、メチレンビス(3,4-エポキシシクロヘキサン)、ジシクロペンタジエンジエポキシド、エチレンビス(3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート)等が挙げられる。
 前記脂環とグリシジルエーテル基を有する化合物(2)としては、例えば、脂環式アルコール(特に、脂環式多価アルコール)のグリシジルエーテルが挙げられる。より詳しくは、例えば、2,2-ビス[4-(2,3-エポキシプロポキシ)シクロへキシル]プロパン、2,2-ビス[3,5-ジメチル-4-(2,3-エポキシプロポキシ)シクロへキシル]プロパンなどのビスフェノールA型エポキシ化合物を水素化した化合物(水素化ビスフェノールA型エポキシ化合物);ビス[o,o-(2,3-エポキシプロポキシ)シクロへキシル]メタン、ビス[o,p-(2,3-エポキシプロポキシ)シクロへキシル]メタン、ビス[p,p-(2,3-エポキシプロポキシ)シクロへキシル]メタン、ビス[3,5-ジメチル-4-(2,3-エポキシプロポキシ)シクロへキシル]メタンなどのビスフェノールF型エポキシ化合物を水素化した化合物(水素化ビスフェノールF型エポキシ化合物);水素化ビフェノール型エポキシ化合物;水素化フェノールノボラック型エポキシ化合物;水素化クレゾールノボラック型エポキシ化合物;ビスフェノールAの水素化クレゾールノボラック型エポキシ化合物;水素化ナフタレン型エポキシ化合物;トリスフェノールメタン型エポキシ化合物の水添物等が挙げられる。
 <芳香族エポキシ化合物>
 前記芳香族エポキシ化合物としては、例えば、ビスフェノール類[例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、フルオレンビスフェノール等]と、エピハロヒドリンとの縮合反応により得られるエピビスタイプグリシジルエーテル型エポキシ樹脂;これらのエピビスタイプグリシジルエーテル型エポキシ樹脂を上記ビスフェノール類とさらに付加反応させることにより得られる高分子量エピビスタイプグリシジルエーテル型エポキシ樹脂;フェノール類[例えば、フェノール、クレゾール、キシレノール、レゾルシン、カテコール、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS等]とアルデヒド[例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド、ヒドロキシベンズアルデヒド、サリチルアルデヒド等]とを縮合反応させて得られる多価アルコール類を、さらにエピハロヒドリンと縮合反応させることにより得られるノボラック・アルキルタイプグリシジルエーテル型エポキシ樹脂;フルオレン環の9位に2つのフェノール骨格が結合し、且つこれらフェノール骨格の水酸基から水素原子を除いた酸素原子に、それぞれ、直接又はアルキレンオキシ基を介してグリシジル基が結合しているエポキシ化合物等が挙げられる。
 <脂肪族エポキシ化合物>
 前記脂肪族エポキシ化合物としては、例えば、q価の環状構造を有しないアルコール(qは自然数である)のグリシジルエーテル;一価又は多価カルボン酸[例えば、酢酸、プロピオン酸、酪酸、ステアリン酸、アジピン酸、セバシン酸、マレイン酸、イタコン酸等]のグリシジルエステル;エポキシ化亜麻仁油、エポキシ化大豆油、エポキシ化ひまし油等の二重結合を有する油脂のエポキシ化物;エポキシ化ポリブタジエン等のポリオレフィン(ポリアルカジエンを含む)のエポキシ化物等が挙げられる。尚、上記q価の環状構造を有しないアルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、1-プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、1-ブタノール等の一価のアルコール;エチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6-ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等の二価のアルコール;グリセリン、ジグリセリン、エリスリトール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、ソルビトール等の三価以上の多価アルコール等が挙げられる。また、q価のアルコールは、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリオレフィンポリオール等であってもよい。
 (オキセタン化合物)
 前記オキセタン化合物としては、例えば、3,3-ビス(ビニルオキシメチル)オキセタン、3-エチル-3-ヒドロキシメチルオキセタン、3-エチル-3-(2-エチルヘキシルオキシメチル)オキセタン、3-エチル-3-(ヒドロキシメチル)オキセタン、3-エチル-3-[(フェノキシ)メチル]オキセタン、3-エチル-3-(ヘキシロキシメチル)オキセタン、3-エチル-3-(クロロメチル)オキセタン、3,3-ビス(クロロメチル)オキセタン、1,4-ビス[(3-エチル-3-オキセタニルメトキシ)メチル]ベンゼン、ビス([1-エチル(3-オキセタニル)]メチル)エーテル、4,4’-ビス[(3-エチル-3-オキセタニル)メトキシメチル]ビシクロヘキシル、4,4’-ビス[3-エチル-(3-オキセタニル)メトキシメチル]ビフェニル、1,4-ビス[(3-エチル-3-オキセタニル)メトキシメチル]シクロヘキサン、1,4-ビス([(3-エチル-3-オキセタニル)メトキシ]メチル)ベンゼン、3-エチル-3([(3-エチルオキセタン-3-イル)メトキシ]メチル)オキセタン、キシリレンビスオキセタン等を挙げることができる。
 (ビニルエーテル化合物)
 前記ビニルエーテル化合物としては、例えば、フェニルビニルエーテル等のアリールビニルエーテル;n-ブチルビニルエーテル、n-オクチルビニルエーテル等のアルキルビニルエーテル;シクロヘキシルビニルエーテル等のシクロアルキルビニルエーテル;2-ヒドロキシエチルビニルエーテル、ジエチレングリコールモノビニルエーテル、2-ヒドロキシブチルビニルエーテル等の水酸基を有するビニルエーテル;ハイドロキノンジビニルエーテル、1,4-ブタンジオールジビニルエーテル、シクロヘキサンジビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、エチレングリコールジビニルエーテル、ジエチレングリコールジビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル等の多官能ビニルエーテルなどが挙げられる。
 前記硬化性組成物は、上記成分以外にも必要に応じて他の成分を1種又は2種以上含有していても良い。他の成分としては、例えば、増感剤、増感助剤、酸化防止剤、安定化剤、界面活性剤、溶剤、レオロジーコントロール剤、レベリング剤、シランカップリング剤、充填材、導電性粒子、重合禁止剤、光安定剤、可塑剤、消泡剤、発泡剤、紫外線吸収剤、粘着付与剤、硬化遅延剤、イオン吸着体、顔料、染料、蛍光体、離型剤、帯電防止剤、難燃剤、ラジカル重合性化合物、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、フェノキシ樹脂、ポリ(メタ)アクリレート樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、ポリエステル樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、SBS、SEBS等を挙げることができる。これらの含有量(2種以上含有する場合はその総量)は、硬化性組成物全量(100重量%)の、例えば0.05~50重量%程度、好ましくは0.05~10重量%、特に好ましくは0.1~5重量%である。
 前記硬化性組成物は、前記カチオン重合開始剤とカチオン重合性化合物と、必要に応じて添加される他の成分を、自公転式撹拌脱泡装置、ホモジナイザー、プラネタリーミキサー、3本ロールミル、ビーズミル等の一般的に知られる混合用機器を使用して均一に混合することにより製造することができる。尚、各成分は、同時に混合してもよいし、逐次混合してもよい。
 前記硬化性組成物の用途は特に制限がなく、例えば、塗料、コーティング剤、インキ、ポジ型レジスト、レジストフィルム、液状レジスト、感光性材料、接着剤、成形材料、注型材料、パテ、ガラス繊維含浸剤、目止め材、シーリング材、封止材、光造形用材料などが挙げられる。
 前記硬化性組成物は、優れた酸強度を有するスルホン酸を発生するカチオン重合開始剤を含有するため、光線照射により、速やかに硬化物を形成することができる。また、前記硬化性組成物は、溶剤溶解性に優れたカチオン重合開始剤を含有するため、調製後に低温環境下(例えば0℃以下の温度環境下、好ましくは-25℃以下の温度環境下)で保持してもカチオン重合開始剤が析出することを抑制することができる。そのため、調製後、使用するまでに時間的余裕があり、取扱い性に優れる。
 [硬化物]
 本発明の硬化物は、前記硬化性組成物の硬化物である。
 前記硬化物は前記硬化性組成物を硬化させることにより得られる。
 前記硬化性組成物は、光線を照射することにより硬化させることができる。光線としては、前記酸発生剤に含まれる塩の分解を誘発するエネルギーを有する限り特に制限無く使用することができるが、好ましくは低圧、中圧、高圧または超高圧の水銀灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ、カーボンアークランプ、蛍光灯、半導体固体レーザ、アルゴンレーザ、He-Cdレーザ、KrFエキシマレーザ、ArFエキシマレーザ、F2レーザなどから得られる紫外光領域~可視光領域の波長の光線が用いられる。更に電子線、X線などの高エネルギーを有する放射線を用いることもできる。光線の照射時間は、エネルギー線の強度や硬化性組成物に対する光線の透過性によるが、通常は常温で0.1~10秒程度である。また、必要に応じて、光線照射後に、室温~150℃の温度で数秒~数時間の加熱処理を施してもよい。
 以上、本発明の各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において、適宜、構成の付加、省略、置換、及び変更が可能である。また、本明細書に開示された各々の態様は、本明細書に開示された他のいかなる特徴とも組み合わせることができる。
 以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
 調製例、製造例、及び実施例で得られた化合物の構造は、H-NMR及び19F-NMRで確認した。
 調製例1(酸反応性化合物の合成)
 窒素雰囲気下、フラスコに168.6gのメタクリル酸2-エチルアダマンタン-2-イル、85.5gのメタクリル酸3-ヒドロキシ-1-アダマンチル、172.1gのメタクリル酸2-オキソテトラヒドロフラン-3-イル、510gのプロピレングリコールメチルエーテルアセテートを仕込み、モノマー溶液を得た。
 14.86gの2,2'-アゾビスイソブチロニトリル、2.6gの2-メルカプトエタノール、127gのプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを混合して、開始剤溶液とした。
 窒素雰囲気下、別のフラスコに292gのプロピレングリコールメチルエーテルアセテートを仕込み、撹拌しながら80℃まで加熱した。その後、ここに、上記モノマー溶液と開始剤溶液を同時に4時間かけて滴下した。
 滴下終了後、反応液の温度を80℃に保ったまま2時間撹拌し、その後室温まで冷却して重合液を得た。
 得られた重合液を、激しく撹拌した12kgのメタノールに滴下し、析出した共重合体を濾別した。共重合体をメタノール3kgで2回洗浄した後、50℃で20時間真空乾燥して384gの白色粉末状の共重合体を得た。得られた共重合体をGPCにて分析したところポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は6000であった。この共重合体を、酸反応性化合物として使用した。
 調製例2
 反応容器に1-プロペン-1,3-スルトン1.2gと四塩化炭素10mLを加え、そこへペンタフルオロスルファニルクロリドのヘキサン溶液(ペンタフルオロスルファニルクロリド濃度:0.1M)12mLを加え、高圧水銀灯を用いてUV照射しながら、50℃で72時間反応させた。その後、室温に戻してから水10mLを加え、有機層(1)と水層(1)を分液した。
 分液により得られた水層(1)は、更に、ジエチルエーテル10mLで3回抽出を行い、得られた有機層(2)を前記有機層(1)と合わせて、水20mLで3回洗浄を行った。
 その後、分液操作により得られた有機層(3)を減圧下で溶媒を留去し、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製して、下記式(F-1a)で表される化合物(=化合物(F-1a))(収率39%)と、下記式(F-1a’)で表される化合物(=化合物(F-1a’))(収率11%)とを単離した。
 調製例3
 1-プロペン-1,3-スルトン1.2gに代えて、1-ブテン-1,4-スルトン1.4gを使用した以外は調製例2と同様にして、下記式(F-1b)で表される化合物(=化合物(F-1b))と、下記式(F-1b’)で表される化合物(=化合物(F-1b’))とを単離した。
 調製例4
 1-プロペン-1,3-スルトン1.2gに代えて、ビニルスルホン酸エチル1.4gを使用した以外は調製例2と同様にして、下記式(F-1c)で表される化合物(=化合物(F-1c))を合成した。
 調製例5
 ペンタフルオロスルファニルクロリドのヘキサン溶液(ペンタフルオロスルファニルクロリド濃度0.1M)12mLに代えて、4-クロロフェニルテトラフルオロ-λ-スルファニルクロリド2.6gを使用した以外は調製例2と同様にして、下記式(F-1d)で表される化合物(=化合物(F-1d))を得た。
 調製例6
 ペンタフルオロスルファニルクロリドのヘキサン溶液(ペンタフルオロスルファニルクロリド濃度0.1M)12mLに代えて、4-クロロフェニルテトラフルオロ-λ-スルファニルクロリド2.6gを使用し、1-プロペン-1,3-スルトン1.2gに代えて、1-ブテン-1,4-スルトン1.4gを使用した以外は調製例2と同様にして、下記式(F-1e)で表される化合物(=化合物(F-1e))を得た。
 調製例7
 ペンタフルオロスルファニルクロリドのヘキサン溶液(ペンタフルオロスルファニルクロリド濃度0.1M)12mLに代えて、5-ブロモピリジン-2-イルテトラフルオロ-λ-スルファニルクロリド3.0gを使用した以外は調製例2と同様にして、下記式(F-1f)で表される化合物(=化合物(F-1f))を得た。
 製造例1
 反応容器に化合物(F-1a)2.8gとアセトニトリル-水混合溶媒(アセトニトリル:水=10:1(重量比))50mLを加え、そこへ15%水酸化ナトリウム水溶液50gを少しずつ加えた。添加後、室温下でさらに5時間撹拌した。反応液を濾過し、濾液を濃縮することで白色固体1.0gを得た(収率31%)。H-NMR及び19F-NMRより、得られた白色固体が下記式(F-2)で表される化合物(=化合物(F-2))であることを確認した。
 製造例2
 反応容器に化合物(F-1a)2.8gとトルエン100mLを加え、そこへ水酸化カリウム2.8gを加えて室温下で24時間撹拌した。反応液を濾過し、濾液を濃縮することで淡褐液体を得た。得られた淡褐液体をアセトニトリル-水混合溶媒(アセトニトリル:水=10:1(重量比))50mLを加え、そこへ15%水酸化カリウム水溶液50gを少しずつ加えた。添加後、室温下でさらに5時間撹拌した。反応液を濾過し、濾液を濃縮することで白色固体0.9gを得た(収率30%)。H-NMR及び19F-NMRより、得られた白色固体が下記式(F-3)で表される化合物(=化合物(F-3))であることを確認した。
 製造例3
 化合物(F-1a)に代えて、化合物(F-1b)を使用した以外は製造例1と同様にして、下記式(F-4)で表される化合物(=化合物(F-4))を得た。
 製造例4
 化合物(F-1a)に代えて、化合物(F-1b)を使用した以外は製造例2と同様にして、下記式(F-5)で表される化合物(=化合物(F-5))を得た。
 製造例5
 化合物(F-1a)に代えて、化合物(F-1c)を使用した以外は製造例1と同様にして、下記式(F-6)で表される化合物(=化合物(F-6))を得た。
 製造例6
 化合物(F-1a)に代えて、化合物(F-1c)を使用した以外は製造例2と同様にして、下記式(F-7)で表される化合物(=化合物(F-7))を得た。
 製造例7
 化合物(F-1a)に代えて、化合物(F-1a’)を使用した以外は製造例1と同様にして、下記式(F-8)で表される化合物(=化合物(F-8))を得た。
 製造例8
 化合物(F-1a)に代えて、化合物(F-1b’)を使用した以外は製造例1と同様にして、下記式(F-9)で表される化合物(=化合物(F-9))を得た。
 製造例9
 化合物(F-1a)に代えて化合物(F-1d)を使用した以外は製造例1と同様にして下記式(F-10)で表される化合物(=化合物(F-10))を得た。
 製造例10
 化合物(F-1a)に代えて化合物(F-1e)を使用した以外は製造例1と同様にして下記式(F-11)で表される化合物(=化合物(F-11))を得た。
 製造例11
 化合物(F-1a)に代えて化合物(F-1f)を使用した以外は製造例1と同様にして下記式(F-12)で表される化合物(=化合物(F-12))を得た。
 製造例12
 非特許文献(R.J.Terjeson,et.al.,Inorg.Chem.,Vol.27,1988,2916)の記載の方法に基づいて、下記式(F-13)で表される化合物(=化合物(F-13))を得た。
 製造例13
 非特許文献(R.J.Willenbring,et.al.,Can.J.Chem.,Vol.67,1989,2037)記載の方法に基づいて、下記式(F-14)で表される化合物(=化合物(F-14))を得た。
 製造例14(G-3)の合成
 反応容器に4-ペンテン酸エチル0.4gとヘキサン50mLを加え、-40℃に冷却した。そこへペンタフルオロスルファニルクロリドのヘキサン溶液(ペンタフルオロスルファニルクロリド濃度:0.1M)50mLを加え、さらにトリエチルボランのヘキサン溶液(濃度:0.1M)をシリンジで滴下した。その後-40℃で3時間反応させた。その後、室温に戻してから水10mLを加え、有機層(1)と水層(1)を分液した。
 分液により得られた水層(1)は、更に、ジエチルエーテル10mLで3回抽出を行い、得られた有機層(2)を前記有機層(1)と合わせて、水20mLで3回洗浄を行った。
 その後、分液操作により得られた有機層(3)を減圧下で溶媒を留去し、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製して下記式(F-15a)で表される化合物(=化合物(F-15a))(収率78%)を得た。
 反応容器に化合物(F-15a)2.9gと亜硫酸ナトリウム1.5gを加え、そこへ50%エタノール水溶液50mLを加えた。その後70時間加熱還流下反応させた。その後、室温に戻し濃縮した。得られた残渣をエタノールで抽出し、再度有機層を濃縮することで下記式(F-15b)で表される化合物(=化合物(F-15b))(収率60%)を得た。
 反応容器に(F-15b)3.3gと、エチルジイソプロピルアミノカルボジイミド塩酸塩2.3g、ジメチルアミノピリジン0.1gを加え窒素置換を行った。そこへTHF:50mLを加え撹拌した。氷浴にて0℃に冷却し、そこへ1-アダマンタンメタノール1.7gを加えた後、室温下で12時間撹拌した。その後10mLの水を加え反応を停止し、溶媒を減圧留去し、酢酸エチル50mLで3回抽出し、得られた有機層を飽和炭酸ナトリウムで洗浄し、さらに水洗を5回行って有機層を減圧下で溶媒を留去し、3-(1-アダマンタンメチルオキシカルボニル)-1-(ペンタフルオロスルファニルメチル)-プロパンスルホン酸ナトリウムを淡黄色固体として得た(2.7g;収率57%)。
製造例15(G-4)~製造例19(G-8)の合成
 製造例14に準じた方法にて下記記載の化合物を合成した。
製造例15(G-4)の合成
 4-ペンテン酸エチル0.4gに代えてアクリル酸エチル0.3gを使用した以外は製造例14と同様に行い、1-(1-アダマンタンメチルオキシカルボニル)-2-(ペンタフルオロスルファニル)-エタンスルホン酸ナトリウムを微黄色固体として得た(1.6g;収率36%)。
製造例16(G-5)の合成
 4-ペンテン酸エチル0.4gに代えて4-ビニル安息香酸メチル0.5gを使用した以外は製造例14と同様に行い、1-{4-(1-アダマンタンメチルオキシカルボニル)フェニル}-2-(ペンタフルオロスルファニル)-エタンスルホン酸ナトリウムを微黄色固体として得た(1.9g;収率36%)。
製造例17(G-6)の合成
 ペンタフルオロスルファニルクロリドのヘキサン溶液(ペンタフルオロスルファニルクロリド濃度:0.1M)50mLに代えて、非特許文献(T.Umemoto,et.al.,Beilstein.J.Org.Chem.,2012,Vol.8,461)記載の方法に基づいて合成した4-フルオロフェニルテトラフルオロスルファニルクロリド1.2gを使用した以外は製造例14と同様に行い、3-(1-アダマンタンメチルオキシカルボニル)-1-(4-フルオロフェニルテトラフルオロスルファニルメチル)-プロパンスルホン酸ナトリウムを微黄色固体として得た(2.1g;収率38%)。
製造例18(G-7)の合成
 ペンタフルオロスルファニルクロリドのヘキサン溶液(ペンタフルオロスルファニルクロリド濃度:0.1M)50mLに代えて、非特許文献(T.Umemoto,et.al.,Beilstein.J.Org.Chem.,2012,Vol.8,461)記載の方法に基づいて合成したペンタフルオロフェニルテトラフルオロスルファニルクロリド1.6gを使用した以外は製造例14と同様に行い、3-(1-アダマンタンメチルオキシカルボニル)-1-(ペンタフルオロフェニルテトラフルオロスルファニルメチル)-プロパンスルホン酸ナトリウムを微黄色固体として得た(2.7g;収率43%)。
製造例19(G-8)の合成
 1-アダマンタンメタノール1.7gに代えて2-ヒドロキシエチルメタクリレート1.3gを使用した以外は製造例14と同様に行い、3-{2-(メタクリロイルオキシ)エトシカルボニル}-1-(ペンタフルオロスルファニルメチル)-プロパンスルホン酸ナトリウムを白色固体として得た(1.8g;収率41%)。
 実施例1
 反応容器に化合物(F-3)3.0gと1-アダマンタンカルボン酸クロリド2.0gを加え、窒素置換を行った。そこへアセトニトリル30mLを加え撹拌した。氷浴にて0℃に冷却し、そこへ2,6-ルチジン1.1gを滴下した。その後、室温で8時間撹拌した。反応後、水30mL、ジクロロメタン50mLを加え1時間撹拌した。分液にて水層を除去後、有機層をさらに水10mLで2回洗浄を行い、溶媒を減圧下で留去した。得られた固体を2-プロパノールで再結晶して、下記式(G-1)で表される、3-(1-アダマンタンカルボニルオキシ)-2-(ペンタフルオロスルファニル)-1-プロペンスルホン酸カリウムを、白色固体として得た(2.2g;収率48%)。
 反応容器に、トリフェニルスルホニウムクロリド3.0gと化合物(G-1)4.6gを加え、さらにジクロロメタン50mL、水50mLを加えた後、10時間室温下で撹拌した。静置後、分液により水層を除去し、有機層を水50mLで5回洗浄を行った。有機層を減圧下で濃縮を行い、得られた固体をジクロロメタン-エーテル混合溶媒で再結晶して、下記式(S-1)で表される、トリフェニルスルホニウム3-(1-アダマンタンカルボニルオキシ)-2-(ペンタフルオロスルファニル)-1-プロペンスルホナートを、白色固体として得た(6.2g;収率90%)。
 実施例2
 1-アダマンタンカルボン酸クロリド2.0gに代えてメタクリル酸クロリド1.0gを使用した以外は実施例1と同様に行い、トリフェニルスルホニウム3-メタクリロイルオキシ-2-(ペンタフルオロスルファニル)-1-プロペンスルホナートを、白色固体として得た(5.1g;収率86%)。
 実施例3
 化合物(F-3)3.0gに代えて化合物(F-2)3.2gを使用した以外は実施例1と同様に行い、トリフェニルスルホニウム1-クロロ-3-(1-アダマンタンカルボニルオキシ)-2-(ペンタフルオロスルファニル)プロパンスルホナートを、白色固体として得た(5.8g;収率80%)。
 実施例4
 化合物(F-3)3.0gに代えて化合物(F-2)3.2gを、1-アダマンタンカルボン酸クロリド2.0gに代えてメタクリル酸クロリド1.0gを使用した以外は実施例1と同様に行い、トリフェニルスルホニウム1-クロロ-3-メタクリロイルオキシ-2-(ペンタフルオロスルファニル)プロパンスルホナートを、白色固体として得た(5.1g;収率81%)。
 実施例5
 化合物(F-3)3.0gに代えて化合物(F-5)4.8gを使用した以外は実施例1と同様に行い、トリフェニルスルホニウム4-(1-アダマンタンカルボニルオキシ)-2-(ペンタフルオロスルファニル)-1-ブテンスルホナートを、白色固体として得た(6.3g;収率90%)。
 実施例6
 化合物(F-3)3.0gに代えて化合物(F-4)3.4gを、1-アダマンタンカルボン酸クロリド2.0gに代えてメタクリル酸クロリド1.0gを使用した以外は実施例1と同様に行い、トリフェニルスルホニウム1-クロロ-4-メタクリロイルオキシ-2-(ペンタフルオロスルファニル)ブタンスルホナートを、白色固体として得た(5.1g;収率79%)。
 実施例7
 化合物(F-3)3.0gに代えて化合物(F-4)3.4gを使用した以外は実施例1と同様に行い、トリフェニルスルホニウム4-(1-アダマンタンカルボニルオキシ)-1-クロロ-2-(ペンタフルオロスルファニル)ブタンスルホナートを、白色固体として得た(6.4g;収率87%)。
 実施例8
 化合物(F-3)3.0gに代えて化合物(F-10)4.2gを使用した以外は実施例1と同様に行い、トリフェニルスルホニウム3-(1-アダマンタンカルボニルオキシ)-1-クロロ-2-(4-クロロフェニルテトラフルオロスルファニル)プロパンスルホナートを、白色固体として得た(5.8g;収率71%)。
 実施例9
 化合物(F-3)3.0gに代えて化合物(F-11)4.3gを使用した以外は実施例1と同様に行い、トリフェニルスルホニウム4-(1-アダマンタンカルボニルオキシ)-1-クロロ-2-(4-クロロフェニルテトラフルオロスルファニル)ブタンスルホナートを、白色固体として得た(6.3g;収率76%)。
 実施例10
 トリフェニルスルホニウムクロリド3.0gに代えてビス(4-tert-ブチルフェニル)ヨードニウムクロリド4.3gを使用した以外は実施例1と同様に行い、ビス(4-tert-ブチルフェニル)ヨードニウム3-(1-アダマンタンカルボニルオキシ)-2-(ペンタフルオロスルファニル)-1-プロペンスルホナートを白色固体として得た(7.2g;収率88%)。
 実施例11
 化合物(F-3)3.0gに代えて化合物(F-2)3.2gを、トリフェニルスルホニウムクロリド3.0gに代えてビス(4-tert-ブチルフェニル)ヨードニウムクロリド4.3gを使用した以外は実施例1と同様に行い、ビス(4-tert-ブチルフェニル)ヨードニウム1-クロロ-3-(1-アダマンタンカルボニルオキシ)-2-(ペンタフルオロスルファニル)プロパンスルホナートを、白色固体として得た(6.9g;収率81%)。
 実施例12
 反応容器に、トリフェニルスルホニウムクロリド3.0gと化合物(F-2)3.2gを加え、さらにジクロロメタン50mL、水50mLを加えた後、10時間室温下で撹拌した。静置後、分液により水層を除去し、有機層を水50mLで5回洗浄を行った。有機層を減圧下で濃縮を行い、得られた固体をジクロロメタン-エーテル混合溶媒で再結晶して、トリフェニルスルホニウム1-クロロ-3-ヒドロキシ-2-ペンタフルオロスルファニルプロパンスルホナートを白色固体として得た(5.0g;収率89%)。
 実施例13
 化合物(F-2)3.2gに代えて化合物(F-4)3.4gを使用した以外は実施例12と同様に行い、トリフェニルスルホニウム1-クロロ-4-ヒドロキシ-2-ペンタフルオロスルファニルプロパンスルホナートを白色固体として得た(5.0g;収率88%)。
 実施例14
 化合物(F-2)3.2gに代えて1-クロロ-2-(4-クロロフェニルテトラフルオロスルファニル)エタンスルホン酸ナトリウム3.9gを使用した以外は実施例12と同様に行い、トリフェニルスルホニウム1-クロロ-2-(4-クロロフェニルテトラフルオロスルファニル)エタンスルホナートを白色固体として得た(5.7g;収率88%)。
 実施例15
 化合物(F-2)3.2gに代えて1-クロロ-2-(5-ブロモピリジン-2-イルテトラフルオロスルファニル)エタンスルホン酸ナトリウム3.9gを使用した以外は実施例12と同様に行い、トリフェニルスルホニウム1-クロロ-2-(5-ブロモピリジン-2-イルテトラフルオロスルファニル)エタンスルホナートを白色固体として得た(5.0g;収率75%)。
 実施例16
 化合物(F-2)3.2gに代えて化合物(F-6)2.9gを使用した以外は実施例12と同様に行い、トリフェニルスルホニウム1-クロロ-2-ペンタフルオロスルファニルエタンスルホナートを白色固体として得た(4.6g;収率87%)。
 実施例17
 化合物(F-2)3.2gに代えて1-ブロモ-2-ペンタフルオロスルファニルエタンスルホン酸ナトリウム3.4gを使用した以外は実施例12と同様に行い、トリフェニルスルホニウム1-ブロモ-2-ペンタフルオロスルファニルエタンスルホナートを白色固体として得た(5.0g;収率87%)。
 実施例18
 化合物(F-2)3.2gに代えて化合物(F-13)2.4gを使用した以外は実施例12と同様に行い、トリフェニルスルホニウムペンタフルオロスルファニルメタンスルホナートを白色固体として得た(4.4g;収率91%)。
 実施例19
 化合物(F-2)3.2gに代えて化合物(F-7)2.7gを使用した以外は実施例12と同様に行い、トリフェニルスルホニウムペンタフルオロスルファニルメタンスルホナートを白色固体として得た(4.2g;収率85%)。
 実施例20
 化合物(F-2)3.2gに代えて化合物(F-14)2.6gを使用した以外は実施例12と同様に行い、トリフェニルスルホニウムペンタフルオロスルファニルメタンスルホナートを白色固体として得た(4.5g;収率90%)。
 実施例21
 化合物(F-2)3.2gに代えて化合物(F-9)4.2gを使用した以外は実施例12と同様に行い、トリフェニルスルホニウム1-クロロ-3-ヒドロキシ-2-(4-クロロフェニルテトラフルオロスルファニル)プロパンスルホナートを白色固体として得た(4.3g;収率66%)。
 実施例22
 化合物(F-2)3.2gに代えて化合物(F-8)3.2gを使用した以外は実施例12と同様に行い、トリフェニルスルホニウム2-クロロ-3-ヒドロキシ-1-ペンタフルオロスルファニルプロパンスルホナートを白色固体として得た(4.1g;収率73%)。
 実施例23
 化合物(F-2)3.2gに代えて化合物(F-9)3.4gを使用した以外は実施例12と同様に行い、トリフェニルスルホニウム2-クロロ-4-ヒドロキシ-2-ペンタフルオロスルファニルプロパンスルホナートを白色固体として得た(3.5g;収率61%)。
 実施例24
 反応容器に、3-(1-アダマンタンカルボニルオキシ)-2-(ペンタフルオロスルファニル)-1-プロペンスルホニルクロリド4.5gとN-ヒドロキシフタルイミド1.7gを加え、クロロホルム50mLにて溶解させた。これを0℃に冷却し、撹拌しながらトリエチルアミン1.1gをゆっくりと滴下した。その後、昇温し50℃で8時間撹拌後、この反応液にクロロホルム50mL、水50mLを加え1時間撹拌した。撹拌後、静置して水層を除去し、有機層を減圧除去することで黄色油状物を得た。得られた黄色油状物を、さらにメタノールで再結晶して、N-[3-(1-アダマンタンカルボニルオキシ)-2-(ペンタフルオロスルファニル)-1-プロペンスルホニルオキシ]フタルイミドを淡黄色固体として得た(3.0g;収率53%)。
 実施例25
 3-(1-アダマンタンカルボニルオキシ)-2-(ペンタフルオロスルファニル)-1-プロペンスルホニルクロリド4.5gに代えて1-クロロ-2-(4-クロロフェニルテトラフルオロスルファニル)-エタンスルホニルクロリド3.8gを使用した以外は実施例24と同様に行い、N-[1-クロロ-2-(4-クロロフェニルテトラフルオロスルファニル)エタンスルホニルオキシ]フタルイミドを淡黄色固体として得た(2.2g;収率44%)。
 実施例26
 N-ヒドロキシフタルイミド1.7gに代えて、4-メトキシベンゾイルシアニドオキシム1.8gを使用した以外は実施例24と同様に行い、N-[3-(1-アダマンタンカルボニルオキシ)-2-(ペンタフルオロスルファニル)-1-プロペンスルホニルオキシ]-4-メトキシベンズイミドイルシアニドを淡黄色固体として得た(3.4g;収率58%)。
 実施例27
 3-(1-アダマンタンカルボニルオキシ)-2-(ペンタフルオロスルファニル)-1-プロペンスルホニルクロリド4.5gに代えて1-クロロ-2-(4-クロロフェニルテトラフルオロスルファニル)-エタンスルホニルクロリド3.8g、N-ヒドロキシフタルイミド1.7gに代えて、4-メトキシベンゾイルシアニドオキシム1.8gを使用した以外は実施例24と同様に行い、N-[1-クロロ-2-(4-クロロフェニルテトラフルオロスルファニル)-エタンスルホニルオキシ]-4-メトキシベンズイミドイルシアニドを淡黄色固体として得た(2.6g;収率50%)。
 実施例28
 反応容器にN-メチルヒドロキシルアンモニウム塩酸塩1.3gを加え、メタノール10mLにて溶解させ、0℃で撹拌しながら、水酸化カリウムの10%メタノール溶液15mLを滴下して加えた。さらに、8-メトキシクマリン-3-カルボン酸クロリド2.4gをTHF10mLに溶解させたものを加え、1時間撹拌した。反応液を室温に戻し、さらに1時間撹拌した後、減圧下で反応溶液を留去した。残渣を酢酸エチル20mLと飽和食塩水20mLで抽出し、有機層を分離した後、溶媒を留去して、N-メチル-N-ヒドロキシ-8-メトキシクマリン-3-カルボニルアミド(=化合物(G-2))を白色固体として得た(1.8g;収率72%)。
 3-(1-アダマンタンカルボニルオキシ)-2-(ペンタフルオロスルファニル)-1-プロペンスルホニルクロリド4.5gを3-(1-アダマンタンカルボニルオキシ)-2-(ペンタフルオロスルファニル)-1-クロロプロパンスルホニルクロリド4.8gに、N-ヒドロキシフタルイミド1.7gを化合物(G-2)2.5gに変更した以外は実施例24と同様に行い、N-メチル-N-[3-(1-アダマンタンカルボニルオキシ)-2-(ペンタフルオロスルファニル)-1-クロロプロパンスルホニルオキシ]-8-メトキシクマリン-3-カルボニルアミドを淡黄色固体として得た(3.6g;収率52%)。
 実施例29
 3-(1-アダマンタンカルボニルオキシ)-2-(ペンタフルオロスルファニル)-1-クロロプロパンスルホニルクロリド4.8gを2-{(5-ブロモピリジン-2-イル)テトラフルオロスルファニル}-1-クロロエタンスルホニルクロリド4.3gに変更した以外は実施例28と同様に行い、N-メチル-N-[2-{(5-ブロモピリジン-2-イル)テトラフルオロスルファニル}-1-クロロエタンスルホニルオキシ]-8-メトキシクマリン-3-カルボニルアミドを黄色固体として得た(3.1g;収率48%)。
 実施例30~32
 実施例1に準じた方法にて表に記載の化合物を合成した。
 実施例33
 反応容器に、トリフェニルスルホニウムクロリド3.0gと化合物(G-3)4.8gを加え、さらにジクロロメタン50mL、水50mLを加えた後、10時間室温下で撹拌した。静置後、分液により水層を除去し、有機層を水50mLで5回洗浄を行った。有機層を減圧下で濃縮を行い、得られた固体をジクロロメタン-ジイソプロピルエーテル混合溶媒で再結晶して、トリフェニルスルホニウム3-(1-アダマンタンメチルオキシカルボニル)-1-(ペンタフルオロスルファニルメチル)-プロパンスルホナートを、白色固体として得た(5.4g;収率75%)。
 実施例34
 化合物(G-3)4.8gに代えて化合物(G-5)5.3gを使用した以外は実施例33と同様に行い、トリフェニルスルホニウム1-{4-(1-アダマンタンメチルオキシカルボニル)フェニル}-2-(ペンタフルオロスルファニル)-エタンスルホナートを、白色固体として得た(6.2g;収率81%)。
 実施例35
 化合物(G-3)4.8gに代えて化合物(G-4)4.5gを使用した以外は実施例33と同様に行い、トリフェニルスルホニウム1-(1-アダマンタンメチルオキシカルボニル)-2-(ペンタフルオロスルファニル)-エタンスルホナートを、白色固体として得た(5.5g;収率80%)。
 実施例36
 3-(1-アダマンタンカルボニルオキシ)-2-(ペンタフルオロスルファニル)-1-プロペンスルホニルクロリド4.5gに代えて1-(1-アダマンタンメチルオキシカルボニル)-2-(ペンタフルオロスルファニル)-エタンスルホニルクロリド4.4gを使用した以外は実施例24と同様に行い、N-[1-(1-アダマンタンメチルオキシカルボニル)-2-ペンタフルオロスルファニルエタンスルホニルオキシ]フタルイミドを淡黄色固体として得た(3.3g;収率58%)。
 実施例37
 3-(1-アダマンタンカルボニルオキシ)-2-(ペンタフルオロスルファニル)-1-プロペンスルホニルクロリド4.5gに代えて3-(1-アダマンタンメチルオキシカルボニル)-1-(ペンタフルオロスルファニルメチル)-プロパンスルホニルクロリド4.7gを、N-ヒドロキシフタルイミド1.7gに代えて、4-メトキシベンゾイルシアニドオキシム1.8gを使用した以外は実施例24と同様に行い、N-[3-(1-アダマンタンメチルオキシカルボニル)-1-(ペンタフルオロスルファニルメチル)-プロパンスルホニルオキシ]フタルイミドを淡黄色固体として得た(3.5g;収率57%)。
 実施例38
 3-(1-アダマンタンカルボニルオキシ)-2-(ペンタフルオロスルファニル)-1-プロペンスルホニルクロリド4.5gを1-{4-(1-アダマンタンメチルオキシカルボニル)フェニル}-2-(ペンタフルオロスルファニル)-エタンスルホニルクロリド5.2gに、N-ヒドロキシフタルイミド1.7gを実施例28で得られた化合物(G-2)2.5gに変更した以外は実施例24と同様に行い、N-メチル-N-[1-{4-(1-アダマンタンメチルオキシカルボニル)フェニル}-2-(ペンタフルオロスルファニル)-エタンスルホニルオキシ]-8-メトキシクマリン-3-カルボニルアミドを淡黄色固体として得た(4.5g;収率61%)。
 実施例39
 化合物(G-3)4.8gに代えて化合物(G-6)5.5gを使用した以外は実施例33と同様に行い、トリフェニルスルホニウム3-(1-アダマンタンメチルオキシカルボニル)-1-(4-フルオロフェニルテトラフルオロスルファニルメチル)-プロパンスルホナートを、白色固体として得た(6.1g;収率77%)。
 実施例40
 化合物(G-3)4.8gに代えて化合物(G-7)6.3gを使用した以外は実施例33と同様に行い、トリフェニルスルホニウム3-(1-アダマンタンメチルオキシカルボニル)-1-(ペンタフルオロフェニルテトラフルオロスルファニルメチル)-プロパンスルホナートを、白色固体として得た(6.4g;収率74%)。
 実施例41
 化合物(G-3)4.8gに代えて化合物(G-8)4.4gを使用した以外は実施例33と同様に行い、トリフェニルスルホニウム3-{2-(メタクリロイルオキシ)エトシカルボニル}-1-(ペンタフルオロスルファニルメチル)-プロパンスルホナートを、白色固体として得た(4.7g;収率69%)。
 実施例で得られた化合物又は比較例として表中に記載の化合物を酸発生剤として用いて、下記方法でフォトレジストを調製し、得られたフォトレジストを用いて最適露光量、解像度、及びパターン形状を測定した。
 (フォトレジストの調製)
 調製例1で得られた酸反応性化合物80重量部に、実施例又は比較例の化合物7.4重量部、トリス[2-(メトキシメトキシ)エチル]アミン1.1重量部、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート896重量部、及びシクロヘキサノン364重量部を混合して混合物を得、得られた混合物を0.2μmのテフロン(登録商標)製フィルターで濾過してフォトレジストを調製した。
 (露光・現像)
 シリコン基板上に反射防止膜溶液(日産化学工業(株)製、ARC-29A)を塗布し、200℃で60秒間ベークして反射防止膜(78nm膜厚)を作製した。
 反射防止膜を備えた基板上に、前記調製により得たフォトレジストをスピンコーティングし、ホットプレートを用いて120℃で60秒間ベークして、160nm膜厚のレジスト膜を作製した。
 得られたレジスト膜に、ArFエキシマレーザーマイクロステッパー((株)ニコン製、NSR-S307E、NA=0.85、4/5輪帯照明、Crマスク)を用いて露光し、100℃で60秒間ベークし、その後、2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に60秒間浸漬して現像を行った。
 (最適露光量、解像度、及びパターン形状評価)
 80nmのラインアンドスペースを1:1で解像する露光量を最適露光量(Eop、mJ/cm)とし、この露光量において分離しているラインアンドスペースの最小線幅(nm)を解像度とした。
 また、走査型電子顕微鏡を用いてレジスト断面のパターンの形状を観察した。
 (気相酸性度評価)
 実施例又は比較例の化合物から発生するスルホン酸の気相酸性度ΔG(kcal/mol)は、量子化学計算ソフト(Gaussian16プログラム)を用いてDFT計算(B3LYP/6-311+G(d,p))により算出した。
 上記表から、本発明の化合物は、比較例に記載の従来から用いられている酸発生剤と比べて、より高い酸強度を有するスルホン酸を発生することができ、より高解像度のパターンを形成できることが分かる。
 従って、本発明の化合物を使用すれば、高解像度の配線パターンや回路パターンを有する半導体素子を歩留まり良く製造することができることが分かる。

Claims (7)

  1.  下記式(a-1)又は(a-2)で表されるアニオンと、カチオンとの塩である化合物。
    (式中、Rは、水素原子、又は置換基を有していても良い炭化水素基、又は置換基を有していても良い複素環式基、又は前記基の2個以上が連結基を介して結合した基を示す。R10はフッ素原子、又は置換基を有していても良い芳香族炭化水素基、又は置換基を有していても良い芳香族複素環式基を示す。R20は水素原子、又はハロゲン原子、又は置換基を有していても良い炭化水素基、又は置換基を有していても良い複素環式基、又は前記基と連結基とが結合した基を有する基を示す。nは0又は1を示す)
  2.  下記式(b-1)又は(b-2)で表される化合物。
    (式中、Rは、水素原子、又は置換基を有していても良い炭化水素基、又は置換基を有していても良い複素環式基、又は前記基の2個以上が連結基を介して結合した基を示す。R、Rは同一又は異なって有機基を示す。R10はフッ素原子、又は置換基を有していても良い芳香族炭化水素基、又は置換基を有していても良い芳香族複素環式基を示す。R20は水素原子、又はハロゲン原子、又は置換基を有していても良い炭化水素基、又は置換基を有していても良い複素環式基、又は前記基と連結基とが結合した基を有する基を示す。nは0又は1を示す)
  3.  下記式(c-1)又は(c-2)で表される化合物。
    (式中、Rは、水素原子、又は置換基を有していても良い炭化水素基、又は置換基を有していても良い複素環式基、又は前記基の2個以上が連結基を介して結合した基を示す。R、Rは同一又は異なって、置換基を有していても良い炭化水素基を示す。R、Rは互いに連結して隣接する炭素原子と共に環を形成していても良い。R10はフッ素原子、又は置換基を有していても良い芳香族炭化水素基、又は置換基を有していても良い芳香族複素環式基を示す。R20は水素原子、又はハロゲン原子、又は置換基を有していても良い炭化水素基、又は置換基を有していても良い複素環式基、又は前記基と連結基とが結合した基を有する基を示す。Lは単結合又は連結基を示す。nは0又は1を示す)
  4.  下記式(d-1)又は(d-2)で表される化合物。
    (式中、Rは、水素原子、又は置換基を有していても良い炭化水素基、又は置換基を有していても良い複素環式基、又は前記基の2個以上が連結基を介して結合した基を示す。R、Rは同一又は異なって、置換基を有していても良い炭化水素基を示す。R10はフッ素原子、又は置換基を有していても良い芳香族炭化水素基、又は置換基を有していても良い芳香族複素環式基を示す。R20は水素原子、又はハロゲン原子、又は置換基を有していても良い炭化水素基、又は置換基を有していても良い複素環式基、又は前記基と連結基とが結合した基を有する基を示す。nは0又は1を示す)
  5.  請求項1~4の何れか1項に記載の化合物を含む酸発生剤。
  6.  請求項5に記載の酸発生剤と酸反応性化合物を含むフォトレジスト。
  7.  請求項6に記載のフォトレジストを使用したフォトリソグラフィーによりパターン形成を行う工程を含む、電子デバイス又は光デバイスの製造方法。
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