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JP2024068697A - Organometallic compounds, photosensitive materials for photoresists, and photoresists - Google Patents

Organometallic compounds, photosensitive materials for photoresists, and photoresists Download PDF

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JP2024068697A
JP2024068697A JP2022179229A JP2022179229A JP2024068697A JP 2024068697 A JP2024068697 A JP 2024068697A JP 2022179229 A JP2022179229 A JP 2022179229A JP 2022179229 A JP2022179229 A JP 2022179229A JP 2024068697 A JP2024068697 A JP 2024068697A
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JP
Japan
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group
organometallic compound
formula
photoresist
acid
Prior art date
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Application number
JP2022179229A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
智幸 柴垣
Tomoyuki Shibagaki
智仁 木津
Tomohito Kizu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
San Apro KK
Original Assignee
San Apro KK
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Publication date
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Priority to TW112132822A priority patent/TW202423895A/en
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Abstract

To provide an organometallic compound suitable for resist materials that enable the formation of a resist film with high-resolution patterns and superior etching resistance through exposure to ultrashort-wavelength light.SOLUTION: An organometallic compound includes a metal or metal oxide (1), and a ligand (2) bound to the (1). The (2) includes a ligand represented by the formula (2) (where L is a single bond or a linking group, and X- is a monovalent counter anion. A carbon atom constituting a benzene ring may be combined with a substituent. If two or more substituents are combined with one benzene ring, the two or more substituents may be linked to each other, forming a ring together with a carbon atom with which the substituents are combined).SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、新規の有機金属化合物、前記有機金属化合物を含むフォトレジスト用感光材、前記有機金属化合物を含むフォトレジストに関する。 The present invention relates to a novel organometallic compound, a photosensitive material for photoresist containing the organometallic compound, and a photoresist containing the organometallic compound.

半導体素子の製造では、感光性樹脂と光酸発生剤を含み、露光により、アルカリ現像液への溶解性が変化する性質を有するフォトレジスト(=化学増幅型フォトレジスト)を使用してパターンを有するレジスト膜を形成し、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)処理を施す方法が用いられている。そして、パターンの微細化に伴い、露光波長が短波長化している。 In the manufacture of semiconductor devices, a method is used in which a patterned resist film is formed using a photoresist (chemically amplified photoresist) that contains a photosensitive resin and a photoacid generator and has the property of changing its solubility in an alkaline developer upon exposure to light, and the resulting resist film is then used to etch a substrate (e.g., dry etching using reactive gas or plasma). As patterns become finer, the exposure wavelength is becoming shorter.

特許文献1には、光酸発生剤であるトリフェニルスルホニウム トリフルオロメタンスルホネートと、感光性樹脂とを含むポジ型レジスト樹脂に、KrFエキシマレーザー光(波長248nm)を照射すると、微細パターンを精度良く形成できることが記載されている。 Patent Document 1 describes that when a positive resist resin containing triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, a photoacid generator, and a photosensitive resin is irradiated with KrF excimer laser light (wavelength 248 nm), a fine pattern can be formed with high precision.

特開2003-177541号公報JP 2003-177541 A

近年、電子デバイスの更なる小型化・高容量化・高性能化に対応するため、パターンの一層の微細化が求められている。そして、露光光線として、極端紫外線(EUV;波長13.5nm)等の超短波長の光線を使用することが検討されている。 In recent years, there has been a demand for finer patterns to accommodate the trend toward smaller, higher capacity, and higher performance electronic devices. As a result, the use of light with ultra-short wavelengths, such as extreme ultraviolet (EUV; wavelength 13.5 nm), as exposure light is being considered.

しかし、超短波長の光線は、フォトレジストに吸収されやすく、レジスト膜が厚いと膜の底部にまで光線が到達し難いことから、精度良好にパターンを形成することは困難であった。また、レジスト膜の厚みを薄化するとパターン精度を向上できるが、エッチング耐性が低下することが問題であった。 However, ultrashort wavelength light is easily absorbed by photoresist, and if the resist film is thick, the light has difficulty reaching the bottom of the film, making it difficult to form patterns with good precision. Furthermore, while reducing the thickness of the resist film can improve pattern precision, there is the problem of reduced etching resistance.

従って、本発明の目的は、超短波長の光線を露光することで、高解像度のパターンを有し、且つエッチング耐性に優れるレジスト膜を形成するレジスト材料に好適な有機金属化合物を提供することにある。
本発明の他の目的は、超短波長の光線を露光することで、高解像度のパターンを有し、且つエッチング耐性に優れるレジスト膜を形成するレジスト材料を提供することにある。 本発明の他の目的は、超短波長の光線を露光することで、高解像度のパターンを有し、且つエッチング耐性に優れるレジスト膜を形成するレジストを提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide an organometallic compound suitable for a resist material that forms a resist film having a high-resolution pattern and excellent etching resistance by exposure to light with an ultrashort wavelength.
Another object of the present invention is to provide a resist material which, when exposed to light with an ultrashort wavelength, forms a resist film having a high-resolution pattern and excellent etching resistance.Another object of the present invention is to provide a resist which, when exposed to light with an ultrashort wavelength, forms a resist film having a high-resolution pattern and excellent etching resistance.

本発明者らは上記課題を解決するため鋭意検討した結果、金属又は金属酸化物(1)に下記式(2)で表される配位子が結合してなる有機金属化合物は、光線を照射すると、照射する光線が超短波長の光線であっても、速やかに凝集して凝集体(或いは、塊状物)を形成する光応答性を有することを見いだした。本発明はこの知見に基づいて完成させたものである。 As a result of intensive research conducted by the present inventors to solve the above problems, they have found that an organometallic compound in which a ligand represented by the following formula (2) is bonded to a metal or metal oxide (1) has a photoresponsive property in which, when irradiated with light, it quickly aggregates to form an aggregate (or agglomerate), even if the irradiated light is of an ultrashort wavelength. The present invention was completed based on this finding.

すなわち、金属又は金属酸化物(1)と、前記(1)に結合する配位子(2)を含み、
前記(2)が下記式(2)で表される配位子を含む、有機金属化合物を提供する。

Figure 2024068697000001
(式中、Lは単結合又は連結基を示し、X-は1価の対アニオンを示す。ベンゼン環を構成する炭素原子には置換基が結合していても良い。1つのベンゼン環に2個以上の置換基が結合する場合、2個以上の置換基は互いに連結して、置換基が結合する炭素原子と共に環を形成していても良い) That is, it comprises a metal or metal oxide (1) and a ligand (2) bonded to said (1),
The present invention provides an organometallic compound, wherein the (2) contains a ligand represented by the following formula (2):
Figure 2024068697000001
(In the formula, L represents a single bond or a linking group, and X- represents a monovalent counter anion. A substituent may be bonded to a carbon atom constituting a benzene ring. When two or more substituents are bonded to one benzene ring, the two or more substituents may be bonded to each other to form a ring together with the carbon atom to which the substituent is bonded.)

本発明は、また、前記式(2)で表される配位子が、下記式(2-1)で表される配位子である前記有機金属化合物を提供する。

Figure 2024068697000002
(式中、R11、R12はそれぞれ独立にハロゲン原子又はC1-5ハロアルキル基を示す。R13はハロゲン原子、C1-5アルキル基、C1-5アルコキシ基、C1-5ハロアルキル基、又はC1-5ハロアルコキシ基を示す。n11、n12はそれぞれ独立に1~5の整数を示し、n13は0~4の整数を示す。Lは単結合又は連結基を示し、X-は1価の対アニオンを示す) The present invention also provides the above organometallic compound, wherein the ligand represented by formula (2) is a ligand represented by the following formula (2-1):
Figure 2024068697000002
(In the formula, R 11 and R 12 each independently represent a halogen atom or a C 1-5 haloalkyl group. R 13 represents a halogen atom, a C 1-5 alkyl group, a C 1-5 alkoxy group, a C 1-5 haloalkyl group, or a C 1-5 haloalkoxy group. n11 and n12 each independently represent an integer of 1 to 5, and n13 represents an integer of 0 to 4. L represents a single bond or a linking group, and X represents a monovalent counter anion.)

本発明は、また、前記式(2)で表される配位子が、下記式(2-3)で表される配位子である前記有機金属化合物を提供する。

Figure 2024068697000003
(式中、R11、R12はそれぞれ独立にハロゲン原子又はC1-5ハロアルキル基を示す。R13はハロゲン原子、C1-5アルキル基、C1-5アルコキシ基、C1-5ハロアルキル基、又はC1-5ハロアルコキシ基を示す。n11、n12はそれぞれ独立に1~5の整数を示し、n13は0~4の整数を示す。L1は酸素原子又は硫黄原子を示し、nは1~5の整数を示す。X-は1価の対アニオンを示す) The present invention also provides the above organometallic compound, wherein the ligand represented by formula (2) is a ligand represented by the following formula (2-3):
Figure 2024068697000003
(In the formula, R 11 and R 12 each independently represent a halogen atom or a C 1-5 haloalkyl group. R 13 represents a halogen atom, a C 1-5 alkyl group, a C 1-5 alkoxy group, a C 1-5 haloalkyl group, or a C 1-5 haloalkoxy group. n11 and n12 each independently represent an integer of 1 to 5, and n13 represents an integer of 0 to 4. L 1 represents an oxygen atom or a sulfur atom, and n represents an integer of 1 to 5. X - represents a monovalent counter anion.)

本発明は、また、前記(1)が、ハフニウム、ジルコニウム、スズ、コバルト、パラジウム、アンチモン、及びこれらの酸化物から選択される少なくとも1種である前記有機金属化合物を提供する。 The present invention also provides the organometallic compound, in which (1) is at least one selected from hafnium, zirconium, tin, cobalt, palladium, antimony, and oxides thereof.

本発明は、また、前記有機金属化合物を含むフォトレジスト用感光材を提供する。 The present invention also provides a photosensitive material for photoresist containing the organometallic compound.

本発明は、また、極端紫外線用感光材又は電子線用感光材である前記フォトレジスト用感光材を提供する。 The present invention also provides the photoresist photosensitive material, which is a photosensitive material for extreme ultraviolet rays or a photosensitive material for electron beams.

本発明は、また、前記有機金属化合物と溶剤を含むフォトレジストを提供する。 The present invention also provides a photoresist containing the organometallic compound and a solvent.

本発明の有機金属化合物は、金属又は金属酸化物(1)に配位子(2)が配位した構成を有する有機-無機複合体であり、溶剤に対して良好な溶解性を示す。そして、前記有機金属化合物は優れた光応答性を有し、光線を照射すると、照射する光線が超短波長の光線であっても効率よく感受して、凝集体を形成する。そして、有機金属化合物の凝集体は、もはや溶剤に対して溶解性を示さない。また、前記凝集体は金属又は金属酸化物(1)が凝集した構成を有するため、エッチングに耐え得る強靱性を有する。
そのため、前記有機金属化合物を高分散した状態で含む層であって、超短波長の光線が底部にまで到達できる厚みにまで薄化した層に、超短波長の光線を用いてパターン形状に露光し、その後、溶剤で洗浄すれば、未露光部の有機金属化合物は洗い流されるが、露光部の有機金属化合物は凝集して洗い流されること無く残存するので、高解像度の微細パターンを有するレジスト膜を精度良く製造することができる。また、このようにして得られたレジスト膜は薄くてもエッチング耐性を備える。
上記の方法で製造さ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。
The organometallic compound of the present invention is an organic-inorganic composite having a structure in which a ligand (2) is coordinated to a metal or metal oxide (1), and exhibits good solubility in a solvent. The organometallic compound has excellent photoresponsiveness, and when irradiated with light, it efficiently senses even light of an ultrashort wavelength and forms an aggregate. The aggregate of the organometallic compound no longer exhibits solubility in a solvent. Furthermore, since the aggregate has a structure in which a metal or metal oxide (1) is aggregated, it has a toughness that can withstand etching.
Therefore, if a layer containing the organometallic compound in a highly dispersed state and thinned to a thickness that allows the ultrashort wavelength light to reach the bottom is exposed to ultrashort wavelength light in a pattern shape and then washed with a solvent, the organometallic compound in the unexposed areas will be washed away, but the organometallic compound in the exposed areas will remain as aggregates without being washed away, making it possible to accurately produce a resist film having a high-resolution fine pattern. Furthermore, the resist film obtained in this manner has etching resistance even though it is thin.
By subjecting a substrate to an etching process (e.g., dry etching using a reactive gas or plasma) using the resist film produced by the above-mentioned method, semiconductor devices having high-resolution patterns (e.g., wiring patterns, circuit patterns, etc.) can be produced with good yield.

[有機金属化合物]
本発明の有機金属化合物は、金属又は金属酸化物(1)と配位子(2)の集合体(=有機-無機複合体)である。前記有機金属化合物において、配位子(2)は金属又は金属酸化物(1)に結合した状態で含まれる。
[Organometallic Compounds]
The organometallic compound of the present invention is an assembly (=organic-inorganic composite) of a metal or metal oxide (1) and a ligand (2). In the organometallic compound, the ligand (2) is contained in a state of being bonded to the metal or metal oxide (1).

前記有機金属化合物には金属又は金属酸化物(1)と配位子(2)以外の成分を含んでいても良いが、前記有機金属化合物全量(100重量%)において、金属又は金属酸化物(1)と配位子(2)の合計重量の占める割合は、例えば60重量%以上、好ましくは70重量%以上、更に好ましくは80重量%以上、特に好ましくは90重量%以上、最も好ましくは95重量%以上、とりわけ好ましくは99重量%以上である。尚、上限値は100重量%である。 The organometallic compound may contain components other than the metal or metal oxide (1) and the ligand (2), but the proportion of the total weight of the metal or metal oxide (1) and the ligand (2) in the total amount of the organometallic compound (100% by weight) is, for example, 60% by weight or more, preferably 70% by weight or more, more preferably 80% by weight or more, particularly preferably 90% by weight or more, most preferably 95% by weight or more, and particularly preferably 99% by weight or more. The upper limit is 100% by weight.

前記有機金属化合物は溶剤への溶解性(或いは、分散性)に優れ、溶剤(例えば、PGMEA)中における平均粒子径(動的光散乱法により求められる粒径)は、例えば200nm以下、好ましくは100nm以下、特に好ましくは50nm以下である。尚、下限値は、例えば1nmである。 The organometallic compound has excellent solubility (or dispersibility) in a solvent, and the average particle size (particle size determined by dynamic light scattering) in the solvent (e.g., PGMEA) is, for example, 200 nm or less, preferably 100 nm or less, and particularly preferably 50 nm or less. The lower limit is, for example, 1 nm.

前記有機金属化合物は、光線に対して優れた感受性を有し、光線を照射すると酸(HX)を発生し、速やかに凝集する。前記光線の波長は、例えば100nm以下(例えば、0~100nm)、好ましくは80nm以下、特に好ましくは50nm以下、最も好ましくは30nm以下、とりわけ好ましくは20nm以下である。前記光線には、例えば、X線、電子線(EB)、EUV等が含まれる。 The organometallic compound has excellent sensitivity to light rays, and when irradiated with light rays, it generates acid (HX) and rapidly aggregates. The wavelength of the light rays is, for example, 100 nm or less (e.g., 0 to 100 nm), preferably 80 nm or less, particularly preferably 50 nm or less, most preferably 30 nm or less, and particularly preferably 20 nm or less. Examples of the light rays include X-rays, electron beams (EB), EUV, etc.

(金属又は金属酸化物(1))
金属又は金属酸化物(1)は、前記有機金属化合物のコア部を形成する成分であり、金属及び金属酸化物から選択される少なくとも1種が含まれる。
(Metal or Metal Oxide (1))
The metal or metal oxide (1) is a component that forms the core of the organometallic compound, and includes at least one selected from metals and metal oxides.

前記金属としては、例えば、ハフニウム、ジルコニウム、スズ、コバルト、パラジウム、アンチモン、チタン、アルミニウム等が挙げられる。 Examples of the metals include hafnium, zirconium, tin, cobalt, palladium, antimony, titanium, and aluminum.

前記金属酸化物には、前記金属の酸化物や、その部分水酸化物(或いは、水和物)が含まれる。前記金属酸化物としては、例えば、酸化ハフニウム(HfO2)、酸化ジルコニウム(ZrO2、Zr64(OH)4)、酸化スズ(SnO2、Sn23、Sn34、Sn612、Sn122516、(C49Sn)1214(OH)6)、酸化コバルト(CoO、Co23、Co34)、酸化パラジウム(PdO)、酸化アンチモン(Sb23)、酸化チタン(TiO2)、酸化アルミニウム(Al23)等が挙げられる。 The metal oxide includes oxides of the metals and their partial hydroxides (or hydrates). Examples of the metal oxide include hafnium oxide ( HfO2 ), zirconium oxide ( ZrO2 , Zr6O4 (OH) 4 ), tin oxide ( SnO2 , Sn2O3, Sn3O4, Sn6O12, Sn12O25H16 , ( C4H9Sn ) 12O14 ( OH) 6 ), cobalt oxide ( CoO , Co2O3 , Co3O4 ) , palladium oxide ( PdO ), antimony oxide ( Sb2O3 ) , titanium oxide ( TiO2 ) , and aluminum oxide (Al2O3 ) .

前記金属酸化物は、例えば、ゾル-ゲル法により製造することができる。詳細には、金属アルコキシドを出発原料とし、加水分解、重縮合反応からゾル/ゲル状態を経由して、最終的に金属酸化物が得られる。 The metal oxide can be produced, for example, by the sol-gel method. In detail, a metal alkoxide is used as the starting material, and the metal oxide is finally obtained through hydrolysis and polycondensation reactions via a sol/gel state.

金属又は金属酸化物(1)の形状としては特に制限が無く、例えば、球状(真球状、略真球状、楕円球状など)、多面体状、棒状(円柱状、角柱状など)、平板状、りん片状、不定形状等が挙げられる。また、金属又は金属酸化物(1)は、中空状、多孔質、中実状の何れであってもよい。 The shape of the metal or metal oxide (1) is not particularly limited, and examples thereof include a spherical shape (such as a true sphere, an almost true sphere, or an elliptical sphere), a polyhedral shape, a rod shape (such as a cylindrical shape or a prismatic shape), a flat plate shape, a scale shape, and an irregular shape. The metal or metal oxide (1) may be hollow, porous, or solid.

金属又は金属酸化物(1)の平均粒子径(動的光散乱法により求められる粒径)は、例えば1~200nm、好ましくは2~100nm、特に好ましくは2~50nmである。 The average particle size of the metal or metal oxide (1) (particle size determined by dynamic light scattering) is, for example, 1 to 200 nm, preferably 2 to 100 nm, and particularly preferably 2 to 50 nm.

前記有機金属化合物全量(若しくは、金属又は金属酸化物(1)と配位子(2)の合計重量)において、金属又は金属酸化物(1)の占める割合は、例えば10~90重量%、好ましくは30~70重量%である。 The proportion of the metal or metal oxide (1) in the total amount of the organometallic compound (or the combined weight of the metal or metal oxide (1) and the ligand (2)) is, for example, 10 to 90% by weight, preferably 30 to 70% by weight.

(配位子(2))
配位子(2)は、上記金属又は金属酸化物(1)に配位結合する化合物である。配位子(2)は、少なくとも下記式(2)で表される配位子を含む。

Figure 2024068697000004
(式中、Lは単結合又は連結基を示し、X-は1価の対アニオンを示す。ベンゼン環を構成する炭素原子には置換基が結合していても良い。1つのベンゼン環に2個以上の置換基が結合する場合、2個以上の置換基は互いに連結して、置換基が結合する炭素原子と共に環を形成していても良い) (Ligand (2))
The ligand (2) is a compound that forms a coordinate bond with the metal or metal oxide (1). The ligand (2) includes at least a ligand represented by the following formula (2).
Figure 2024068697000004
(In the formula, L represents a single bond or a linking group, and X- represents a monovalent counter anion. A substituent may be bonded to a carbon atom constituting a benzene ring. When two or more substituents are bonded to one benzene ring, the two or more substituents may be bonded to each other to form a ring together with the carbon atom to which the substituent is bonded.)

前記Lは、単結合又は連結基を示す。前記連結基は1以上の原子を有する二価の基であり、例えば、二価の炭化水素基、カルボニル基(-CO-)、エーテル結合(-O-)、チオエーテル結合(-S-)、エステル結合(-COO-,-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を挙げることができる。 The L represents a single bond or a linking group. The linking group is a divalent group having one or more atoms, such as a divalent hydrocarbon group, a carbonyl group (-CO-), an ether bond (-O-), a thioether bond (-S-), an ester bond (-COO-, -OCO-), an amide bond (-CONH-), a carbonate bond (-OCOO-), and groups in which multiple of these are linked together.

前記二価の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の直鎖又は分岐鎖状のアルキレン基;1,2-シクロペンチレン基、1,3-シクロペンチレン基、シクロペンチリデン基、1,2-シクロヘキシレン基、1,3-シクロヘキシレン基、1,4-シクロヘキシレン基、シクロヘキシリデン基等の炭素数3~18のシクロアルキレン基;o-フェニレン、m-フェニレン、p-フェニレン、ナフチレン基等の炭素数6~14のアリーレン基等が挙げられる。 Examples of the divalent hydrocarbon group include linear or branched alkylene groups having 1 to 5 carbon atoms, such as methylene, methylmethylene, dimethylmethylene, ethylene, propylene, and trimethylene; cycloalkylene groups having 3 to 18 carbon atoms, such as 1,2-cyclopentylene, 1,3-cyclopentylene, cyclopentylidene, 1,2-cyclohexylene, 1,3-cyclohexylene, 1,4-cyclohexylene, and cyclohexylidene; and arylene groups having 6 to 14 carbon atoms, such as o-phenylene, m-phenylene, p-phenylene, and naphthylene.

前記Lとしては、なかでも、エーテル結合(-O-)又はチオエーテル結合(-S-)と、二価の炭化水素基とが結合した二価の基が好ましく、特に、エーテル結合(-O-)又はチオエーテル結合(-S-)と、炭素数1~5の直鎖又は分岐鎖状のアルキレン基[Cn2n;n=1~5の整数]とが結合した二価の基が好ましい。 As the L, a divalent group in which an ether bond (-O-) or a thioether bond (-S-) is bonded to a divalent hydrocarbon group is preferred, and a divalent group in which an ether bond (-O-) or a thioether bond (-S-) is bonded to a linear or branched alkylene group having 1 to 5 carbon atoms [C n H 2n ; n = an integer from 1 to 5] is particularly preferred.

従って、前記Lとしては、式[-L1-Cn2n-]で表される二価の基が好ましい。前記式中、L1は酸素原子又は硫黄原子を示し、nは1~5の整数を示す。L1から左側に出る結合手は式(2)中のCで示されるベンゼン環に結合する。また、前記式の右側(つまり、アルキレン基の右側)から出る結合手は式(2)中のカルボキシ炭素に結合する。 Therefore, the L is preferably a divalent group represented by the formula [-L 1 -C n H 2n -]. In the formula, L 1 represents an oxygen atom or a sulfur atom, and n represents an integer of 1 to 5. The bond on the left side of L 1 bonds to the benzene ring represented by C in formula (2). In addition, the bond on the right side of the formula (i.e., the right side of the alkylene group) bonds to the carboxy carbon in formula (2).

式(2)中のA、B、Cで示されるベンゼン環は、それぞれ、構成する炭素原子の1以上に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、ハロゲン原子、炭化水素基、ハロゲン化炭化水素基、及び下記式(r)で表される基等が挙げられる。
-X1-R (r)
(式(r)中、X1は-O-、-S-、又は-CO-を示し、Rは炭化水素基又はハロゲン化炭化水素基を示す。式(r)の左端から出る結合手が式(2-1)中のベンゼン環を構成する炭素原子に結合する)
The benzene rings represented by A, B, and C in formula (2) may each have a substituent bonded to one or more of the carbon atoms constituting the ring. Examples of the substituent include a halogen atom, a hydrocarbon group, a halogenated hydrocarbon group, and a group represented by the following formula (r).
-X1 -R(r)
(In formula (r), X1 represents -O-, -S-, or -CO-, and R represents a hydrocarbon group or a halogenated hydrocarbon group. The bond coming out from the left end of formula (r) bonds to a carbon atom constituting a benzene ring in formula (2-1).)

前記ハロゲン原子としては、フッ素原子又はヨウ素原子が好ましく、特にフッ素原子が好ましい。 The halogen atom is preferably a fluorine atom or an iodine atom, and more preferably a fluorine atom.

前記炭化水素基には、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、及びこれらの2個以上が単結合を介して結合した基が含まれる。 The hydrocarbon group includes an aliphatic hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, and a group in which two or more of these are bonded via a single bond.

前記脂肪族炭化水素基としては、炭素数1~5(=C1-5)の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、ペンチル基等のアルキル基;ビニル基、アリル基、1-ブテニル基等のアルケニル基が挙げられる。 The aliphatic hydrocarbon group is preferably an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms (=C 1-5 ), and examples thereof include alkyl groups such as methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, s-butyl group, t-butyl group, and pentyl group; and alkenyl groups such as vinyl group, allyl group, and 1-butenyl group.

前記脂環式炭化水素基としては、C3-10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、シクロヘキシル基等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。 The alicyclic hydrocarbon group is preferably a C3-10 alicyclic hydrocarbon group, and examples thereof include cycloalkyl groups such as a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, and a cyclohexyl group; cycloalkenyl groups such as a cyclopentenyl group and a cyclohexenyl group; and bridged cyclic hydrocarbon groups such as a perhydronaphthalene-1-yl group, a norbornyl group, an adamantyl group, a tricyclo[ 5.2.1.02,6 ]decan-8-yl group, and a tetracyclo [ 4.4.0.12,5.17,10 ]dodecan-3-yl group.

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、ナフチル基等のアリール基が挙げられる。 The aromatic hydrocarbon group is preferably a C 6-14 (particularly, a C 6-10 ) aromatic hydrocarbon group, and examples thereof include aryl groups such as a phenyl group and a naphthyl group.

前記ハロゲン化炭化水素基としては、前記炭化水素基の水素原子の少なくとも1つがハロゲン原子(例えば、フッ素原子及び/又はヨウ素原子)で置換された基が挙げられる。 The halogenated hydrocarbon group includes a group in which at least one of the hydrogen atoms of the hydrocarbon group is replaced with a halogen atom (e.g., a fluorine atom and/or an iodine atom).

前記式(r)で表される基には、例えば、アシル基、ハロゲン化アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基等が含まれる。 The group represented by formula (r) includes, for example, an acyl group, a halogenated acyl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an alkylthio group, an arylthio group, and the like.

式(2)中のA、B、又はCで示されるベンゼン環に2個以上の置換基が結合する場合、2個以上の置換基は互いに連結して、置換基が結合する炭素原子(=ベンゼン環を構成する炭素原子)と共に環(例えば、ナフタレン環等の縮合環)を形成していても良い。 When two or more substituents are bonded to the benzene ring represented by A, B, or C in formula (2), the two or more substituents may be linked to each other to form a ring (e.g., a condensed ring such as a naphthalene ring) together with the carbon atom to which the substituents are bonded (= the carbon atom constituting the benzene ring).

式(2)中のベンゼン環(特に、式(2)中のA、Bで示されるベンゼン環)は、超短波長の光線に対する感光性が向上する点において、置換基を有することが好ましく、なかでも、ハロゲン原子、C1-5アルキル基、C1-5アルコキシ基、C1-5ハロアルキル基、及びC1-5ハロアルコキシ基から選択される少なくとも1種の置換基を有することが好ましく、特に、ハロゲン原子、C1-5ハロアルキル基、及びC1-5ハロアルコキシ基から選択される少なくとも1種の置換基を有することが好ましく、とりわけ、ハロゲン原子及びC1-5ハロアルキル基から選択される少なくとも1種の置換基を有することが好ましい。 The benzene ring in formula (2) (particularly the benzene ring represented by A and B in formula (2)) preferably has a substituent in terms of improving photosensitivity to ultrashort wavelength light, and among these, it is preferable for it to have at least one substituent selected from a halogen atom, a C1-5 alkyl group, a C1-5 alkoxy group, a C1-5 haloalkyl group, and a C1-5 haloalkoxy group, and it is particularly preferable for it to have at least one substituent selected from a halogen atom, a C1-5 haloalkyl group, and a C1-5 haloalkoxy group, and it is especially preferable for it to have at least one substituent selected from a halogen atom and a C1-5 haloalkyl group.

式(2)中のCで示されるベンゼン環は、超短波長の光線に対する感光性が向上する点において、置換基を有することが好ましく、なかでも、ハロゲン原子、C1-5アルキル基、C1-5アルコキシ基、C1-5ハロアルキル基、及びC1-5ハロアルコキシ基から選択される少なくとも1種の置換基を有することが好ましく、特に、C1-5アルキル基及びC1-5アルコキシ基から選択される少なくとも1種の置換基を有することが好ましく、とりわけ、C1-5アルキル基を置換基として有することが好ましい。 The benzene ring represented by C in formula (2) preferably has a substituent, in order to improve the photosensitivity to ultrashort wavelength light, and among these, it is preferable for it to have at least one substituent selected from a halogen atom, a C1-5 alkyl group, a C1-5 alkoxy group, a C1-5 haloalkyl group, and a C1-5 haloalkoxy group, and it is particularly preferable for it to have at least one substituent selected from a C1-5 alkyl group and a C1-5 alkoxy group, and it is particularly preferable for it to have a C1-5 alkyl group as a substituent.

前記式(2)で表される配位子としては、超短波長の光線に対する感光性が向上する点において、下記式(2-1)で表される配位子、下記式(2-1’)で表される配位子、下記式(2-1”)で表される配位子が好ましく、下記式(2-1)で表される配位子が特に好ましい。

Figure 2024068697000005
As the ligand represented by the formula (2), from the viewpoint of improving the photosensitivity to light of an ultrashort wavelength, a ligand represented by the following formula (2-1), a ligand represented by the following formula (2-1'), or a ligand represented by the following formula (2-1") is preferred, and a ligand represented by the following formula (2-1) is particularly preferred.
Figure 2024068697000005

上記式中、R11、R12は、例えばハロゲン原子、C1-5アルキル基、C1-5アルコキシ基、C1-5ハロアルキル基、及びC1-5ハロアルコキシ基から選択される基であり、ハロゲン原子、C1-5ハロアルキル基、及びC1-5ハロアルコキシ基から選択される基であることが特に好ましく、ハロゲン原子及びC1-5ハロアルキル基から選択される基であることがとりわけ好ましい。 In the above formula, R 11 and R 12 are, for example, a group selected from a halogen atom, a C 1-5 alkyl group, a C 1-5 alkoxy group, a C 1-5 haloalkyl group, and a C 1-5 haloalkoxy group, particularly preferably a group selected from a halogen atom, a C 1-5 haloalkyl group, and a C 1-5 haloalkoxy group, and particularly preferably a group selected from a halogen atom and a C 1-5 haloalkyl group.

上記式中、R13は、例えばハロゲン原子、C1-5アルキル基、C1-5アルコキシ基、C1-5ハロアルキル基、及びC1-5ハロアルコキシ基から選択される基であり、C1-5アルキル基、及びC1-5アルコキシ基から選択される基であることが特に好ましく、C1-5アルキル基であることがとりわけ好ましい。 In the above formula, R 13 is, for example, a group selected from a halogen atom, a C 1-5 alkyl group, a C 1-5 alkoxy group, a C 1-5 haloalkyl group, and a C 1-5 haloalkoxy group, particularly preferably a group selected from a C 1-5 alkyl group and a C 1-5 alkoxy group, and especially preferably a C 1-5 alkyl group.

上記式中、n11、n12はそれぞれ独立に1~5の整数を示し、好ましくは1~3の整数、特に好ましくは1又は2、最も好ましくは2である。n13は0~4の整数を示し、好ましくは1~4の整数、特に好ましくは1又は2、最も好ましくは2である。 In the above formula, n11 and n12 each independently represent an integer of 1 to 5, preferably an integer of 1 to 3, particularly preferably 1 or 2, and most preferably 2. n13 represents an integer of 0 to 4, preferably an integer of 1 to 4, particularly preferably 1 or 2, and most preferably 2.

上記式中、R11、R12で表される基の、ベンゼン環への結合位置には特に制限が無い In the above formula, there is no particular limitation on the bonding positions of the groups represented by R 11 and R 12 to the benzene ring.

上記式中、R13で表される基の、ベンゼン環への結合位置には特に制限が無いが、上記式中に示される硫黄原子が結合する位置に対してメタ位が好ましい。 In the above formula, the bonding position of the group represented by R 13 to the benzene ring is not particularly limited, but the meta position to the position to which the sulfur atom in the above formula is bonded is preferred.

上記式中、[-L-COO-]で示される基の、ベンゼン環への結合位置としては、上記式中に示される硫黄原子が結合する位置に対してパラ位が好ましい。 In the above formula, the bonding position of the group represented by [-L-COO - ] to the benzene ring is preferably the para position relative to the bonding position of the sulfur atom represented in the above formula.

上記式中、Lは前記に同じである。 In the above formula, L is the same as above.

前記式(2)で表される配位子としては、また、超短波長の光線に対する感光性が向上する点において、下記式(2-2)で表される配位子が好ましい。

Figure 2024068697000006
As the ligand represented by the formula (2), a ligand represented by the following formula (2-2) is preferable in terms of improving the photosensitivity to light rays of ultrashort wavelengths.
Figure 2024068697000006

上記式中、L1は酸素原子又は硫黄原子を示し、nは1~5の整数を示す。X-は1価の対アニオンを示す。 In the above formula, L 1 represents an oxygen atom or a sulfur atom, and n represents an integer of 1 to 5. X represents a monovalent counter anion.

上記式中のベンゼン環を構成する炭素原子には置換基が結合していても良い。1つのベンゼン環に2個以上の置換基が結合する場合、2個以上の置換基は互いに連結して、置換基が結合する炭素原子と共に環を形成していても良い。前記置換基や形成していても良い環としては、上述の式(2)で表される配位子が有していても良い置換基や形成していても良い環と同様の例が挙げられる。 In the above formula, a substituent may be bonded to the carbon atom constituting the benzene ring. When two or more substituents are bonded to one benzene ring, the two or more substituents may be linked to each other to form a ring together with the carbon atom to which the substituent is bonded. Examples of the substituent and the ring that may be formed are the same as those of the substituent that the ligand represented by formula (2) above may have and the ring that may be formed.

以上より、式(2)で表される配位子としては、超短波長の光線に対する感光性が向上する点において、下記式(2-3)で表される配位子がとりわけ好ましい。下記式中、R11、R12、R13、n11、n12、n13、L1、n、X-は前記に同じである。

Figure 2024068697000007
From the above, as the ligand represented by formula (2), the ligand represented by the following formula (2-3) is particularly preferable in terms of improving the photosensitivity to ultrashort wavelength light: In the following formula, R 11 , R 12 , R 13 , n11, n12, n13, L 1 , n and X are the same as above.
Figure 2024068697000007

上記式中、X-は1価の対アニオンを示し、例えば、ハロゲンイオン、ハロゲンオキソ酸アニオン、ホウ素アニオン、リン酸アニオン、硫酸アニオン、スルホン酸アニオン、スルホニルイミドアニオン、カルボン酸アニオン、メチドアニオン、アンチモンアニオン、OH-、SCN-、NO2 -、NO3 -等が挙げられる。 In the above formula, X represents a monovalent counter anion, examples of which include a halogen ion, a halogen oxo acid anion, a boron anion, a phosphate anion, a sulfate anion, a sulfonate anion, a sulfonylimide anion, a carboxylate anion, a methide anion, an antimony anion, OH , SCN , NO 2 , NO 3 , and the like.

前記ハロゲンイオンとしては、例えば、Cl-、Br-、I-等が挙げられる。 Examples of the halogen ion include Cl , Br , and I .

前記ハロゲンオキソ酸アニオンとしては、例えば、ClO4 -、IO3 -、BrO3 -等が挙げられる。 Examples of the halogen oxo acid anion include ClO 4 , IO 3 , and BrO 3 .

前記ホウ素アニオンとしては、例えば、Br3 -、BF4 -などの無機ホウ素アニオンや、(C654-、((CF32634-、テトラフェニルボレート、テトラキス(モノフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(ジフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(トリフルオロフェニル)ボレート等の有機ホウ素アニオンが挙げられる。 Examples of the boron anion include inorganic boron anions such as Br3- and BF4- , and organic boron anions such as ( C6F5 ) 4B- , (( CF3 ) 2C6H3 ) 4B- , tetraphenylborate, tetrakis ( monofluorophenyl )borate, tetrakis(difluorophenyl)borate, and tetrakis(trifluorophenyl)borate.

前記リン酸アニオンとしては、例えば、PF6 -、PF(C255 -、PF2(C254 -、PF3(C253 -、PF4(C252 -、PF5(C25-、PO4 3-等の無機リン酸アニオン等が挙げられる。 Examples of the phosphate anion include inorganic phosphate anions such as PF6- , PF( C2F5 ) 5- , PF2 ( C2F5 ) 4- , PF3 ( C2F5 ) 3- , PF4( C2F5 ) 2- , PF5 ( C2F5 ) - , and PO43- .

前記スルホン酸アニオンは、例えば、下記式(s1)で表される。
s1-SO3 - (s1)
(式中、Rs1は有機基を示す)
The sulfonate anion is represented, for example, by the following formula (s1).
R s1 -SO 3 - (s1)
(In the formula, R represents an organic group.)

s1における有機基としては、例えば、置換基を有していても良いC1-30炭化水素基、置換基を有していても良い複素環式基、及び前記基の2個以上が、単結合又は、-O-、-CO2-、-S-、-SO3-、及び-SO2N(Rs2)-から選択される連結基で連結された基が挙げられる。前記Rs2は水素原子又はアルキル基(例えば、C1-30アルキル基)を示す。前記置換基としては、例えば、フッ素原子等のハロゲン原子が挙げられる。 Examples of the organic group in R s1 include a C 1-30 hydrocarbon group which may have a substituent, a heterocyclic group which may have a substituent, and a group in which two or more of the above groups are linked by a single bond or a linking group selected from -O-, -CO 2 -, -S-, -SO 3 -, and -SO 2 N(R s2 )-. R s2 represents a hydrogen atom or an alkyl group (for example, a C 1-30 alkyl group). Examples of the substituent include a halogen atom such as a fluorine atom.

前記C1-30炭化水素基には、C1-30脂肪族炭化水素基、C3-30脂環式炭化水素基、C6-30芳香族炭化水素基、及びこれらの2個が結合した基が含まれる。 The C 1-30 hydrocarbon group includes a C 1-30 aliphatic hydrocarbon group, a C 3-30 alicyclic hydrocarbon group, a C 6-30 aromatic hydrocarbon group, and a group in which two of these are combined.

前記C1-30炭化水素基としては、C1-30アルキル基、C6-15アリール基、C6-15シクロアルキレン基、C6-15橋かけ環式炭化水素基、及びこれらの2個が結合した基が好ましい。 The C 1-30 hydrocarbon group is preferably a C 1-30 alkyl group, a C 6-15 aryl group, a C 6-15 cycloalkylene group, a C 6-15 bridged cyclic hydrocarbon group, or a group in which two of these are bonded together.

前記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、芳香族性複素環及び非芳香族性複素環が含まれる。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、イオウ原子、窒素原子等)を有する3~10員環(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。 The heterocyclic group is a group in which one hydrogen atom has been removed from the structural formula of a heterocycle. The heterocycle includes aromatic heterocycles and non-aromatic heterocycles. Examples of such heterocycles include 3- to 10-membered rings (preferably 4- to 6-membered rings) whose ring-constituting atoms include carbon atoms and at least one heteroatom (e.g., oxygen atom, sulfur atom, nitrogen atom, etc.), and condensed rings thereof.

前記スルホン酸アニオンの具体例としては、CH3SO3 -、C49SO3 -、CF3SO3 -、C2544SO3 -、C49SO3 -、ベンゼンスルホン酸アニオン、p-トルエンスルホン酸アニオン、カンファースルホン酸アニオンが挙げられる。 Specific examples of the sulfonate anion include CH 3 SO 3 , C 4 H 9 SO 3 , CF 3 SO 3 , C 2 F 5 C 4 H 4 SO 3 , C 4 F 9 SO 3 , benzenesulfonate anion, p-toluenesulfonate anion, and camphorsulfonate anion.

前記スルホニルイミドアニオンは、例えば、下記式(n1)で表される。
(Rn1SO22- (n1)
(式中、2個のRn1はそれぞれ独立に有機基を示す)
The sulfonylimide anion is represented, for example, by the following formula (n1).
(R n1 SO 2 ) 2 N - (n1)
(In the formula, two R n1 each independently represent an organic group.)

n1における有機基としては、Rs1における有機基と同様の例が挙げられる。 Examples of the organic group in R n1 include the same organic groups as those in R s1 .

前記スルホニルイミドアニオンの具体例としては、(FSO22-、(CF3SO22-、(C49SO22-、(C25SO22-等が挙げられる。 Specific examples of the sulfonylimide anion include (FSO 2 ) 2 N - , (CF 3 SO 2 ) 2 N - , (C 4 F 9 SO 2 ) 2 N - , (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N - , and the like.

前記カルボン酸アニオンは、例えば、下記式(c1)で表される。
c1-COO- (c1)
(式中、Rc1は有機基を示す)
The carboxylate anion is represented, for example, by the following formula (c1).
R c1 -COO - (c1)
(In the formula, R represents an organic group.)

c1における有機基としては、Rs1における有機基と同様の例が挙げられる。 Examples of the organic group in R c1 include the same organic groups as those in R s1 .

前記カルボン酸アニオンの具体例としては、例えば、CF3CO2 -、CH3CO2 -、C25CO2 -、PhCO2 -等が挙げられる。 Specific examples of the carboxylate anion include CF 3 CO 2 , CH 3 CO 2 , C 2 H 5 CO 2 , and PhCO 2 .

前記メチドアニオンとしては、例えば、下記式(m1)で表されるスルホニルメチドアニオンが挙げられる。
(Rm1SO23- (m1)
(式中、3個のRm1はそれぞれ独立に有機基を示す)
Examples of the methide anion include a sulfonylmethide anion represented by the following formula (m1).
( Rm1SO2 ) 3C- ( m1 )
(In the formula, each of the three R m1s independently represents an organic group.)

m1における有機基としては、Rs1における有機基と同様の例が挙げられる。 Examples of the organic group in R m1 include the same organic groups as those in R s1 .

前記メチドアニオンの具体例としては、例えば、(CF3SO23-等が挙げられる。 Specific examples of the methide anion include (CF 3 SO 2 ) 3 C .

前記アンチモンアニオンとしては、例えば、SbF6 -等が挙げられる。 The antimony anion may, for example, be SbF 6 .

前記1価の対アニオンには、上記以外にも、例えば、特開2013-47211、特開2021-81708、特開2013-80245、特開2013-80240、及び特開2013-33161に記載のアニオンが含まれる。 In addition to the above, the monovalent counter anion includes, for example, the anions described in JP-A-2013-47211, JP-A-2021-81708, JP-A-2013-80245, JP-A-2013-80240, and JP-A-2013-33161.

前記対アニオンとしては、溶剤溶解性及び微細パターン形成性に優れる点において、スルホン酸アニオン又はスルホニルイミドアニオンが好ましい。 As the counter anion, a sulfonate anion or a sulfonylimide anion is preferred because of their excellent solvent solubility and fine pattern forming properties.

前記有機金属化合物には、配位子(2)として、上記式(2)で表される配位子以外に他の配位子を含んでいてもよい。つまり、上記金属又は金属酸化物(1)には、上記式(2)で表される配位子以外にも他の配位子の1種又は2種以上が配位結合していても良い。 The organometallic compound may contain, as the ligand (2), other ligands in addition to the ligand represented by the above formula (2). In other words, the metal or metal oxide (1) may be coordinately bonded with one or more other ligands in addition to the ligand represented by the above formula (2).

他の配位子としては、例えば、カルボン酸塩(カルボキシレート)、リン酸塩、ホスホン酸塩、スルホン酸塩が挙げられる。 Other ligands include, for example, carboxylates, phosphates, phosphonates, and sulfonates.

前記カルボン酸塩を形成する配位性化合物としては、例えば、クエン酸、シュウ酸、リンゴ酸、マレイン酸、酒石酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、コハク酸、マロン酸、フマル酸、フタル酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、2-メチル酪酸、n-ヘキサン酸、3,3-ジメチル酪酸、2-エチル酪酸、4-メチルペンタン酸、n-ヘプタン酸、2-メチルヘキサン酸、n-オクタン酸、2-エチルヘキサン酸、グリコ-ル酸、グリセリン酸、乳酸等のC1-10アルキルカルボン酸;アクリル酸、メタクリル酸、チグリン酸2-メチルイソクロトン酸、3-メチルクロトン酸等のC2-10アルケニルカルボン酸;安息香酸、サリチル酸クロトン酸等のC6-10アリールカルボン酸などが挙げられる。 Examples of the coordinating compound that forms the carboxylate include C 1-10 alkyl carboxylic acids such as citric acid, oxalic acid, malic acid, maleic acid, tartaric acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, succinic acid, malonic acid, fumaric acid, phthalic acid, formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, 2-methylbutyric acid, n-hexanoic acid, 3,3-dimethylbutyric acid, 2-ethylbutyric acid, 4-methylpentanoic acid, n-heptanoic acid, 2-methylhexanoic acid, n-octanoic acid, 2-ethylhexanoic acid, glycolic acid, glyceric acid, and lactic acid; C 2-10 alkenyl carboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid , tiglic acid, 2-methylisocrotonic acid, and 3-methylcrotonic acid; and C 6-10 aryl carboxylic acids such as benzoic acid, salicylic acid, and crotonic acid.

前記リン酸塩を形成する配位性化合物としては、例えば、リン酸メチル、リン酸エチル、リン酸プロピル、リン酸ブチル、リン酸ヘキシル、リン酸フェニル、リン酸ジメチル、リン酸ジエチル、リン酸ジプロピル、リン酸ジブチル、リン酸ジヘキシルのC1-10アルキルリン酸;リン酸ジフェニル等のC6-10アリールリン酸などが挙げられる。 Examples of the coordinating compound that forms the phosphate include C1-10 alkyl phosphates such as methyl phosphate, ethyl phosphate, propyl phosphate, butyl phosphate, hexyl phosphate, phenyl phosphate , dimethyl phosphate, diethyl phosphate, dipropyl phosphate, dibutyl phosphate, and dihexyl phosphate; and C6-10 aryl phosphates such as diphenyl phosphate.

前記ホスホン酸塩を形成する配位性化合物としては、例えば、メチルホスホン酸、エチルホスホン酸、プロピルホスホン酸、ブチルホスホン酸、ヘキシルホスホン酸等のC1-10アルキルホスホン酸;ビニルホスホン酸等のC2-10アルケニルホスホン酸;フェニルホスホン酸等のC6-10アリールホスホン酸が挙げられる。 Examples of the coordinating compound that forms the phosphonate include C1-10 alkylphosphonic acids such as methylphosphonic acid, ethylphosphonic acid, propylphosphonic acid, butylphosphonic acid, and hexylphosphonic acid; C2-10 alkenylphosphonic acids such as vinylphosphonic acid; and C6-10 arylphosphonic acids such as phenylphosphonic acid.

前記スルホン酸塩を形成する配位性化合物としては、例えば、メチルスルホン酸、エチルスルホン酸、プロピルスルホン酸、ブチルスルホン酸、ヘキシルスルホン酸等のC1-10アルキルスルホン酸;フェニルスルホン酸等のC6-10アリールスルホン酸;ビニルスルホン酸等のC2-10アルケニルスルホン酸が挙げられる。 Examples of the coordinating compound that forms the sulfonate include C1-10 alkylsulfonic acids such as methylsulfonic acid, ethylsulfonic acid, propylsulfonic acid, butylsulfonic acid, and hexylsulfonic acid; C6-10 arylsulfonic acids such as phenylsulfonic acid; and C2-10 alkenylsulfonic acids such as vinylsulfonic acid.

前記他の配位子としては、なかでも、有機金属化合物に良好な分散性を付与する点において、C6-10アリール基を備えた配位子(例えば、カルボン酸塩、リン酸塩、ホスホン酸塩、又はスルホン酸塩)が好ましく、特にC6-10アリールカルボン酸塩が好ましい。 As the other ligand, from the viewpoint of imparting good dispersibility to the organometallic compound, a ligand having a C6-10 aryl group (for example, a carboxylate, a phosphate, a phosphonate, or a sulfonate) is preferable, and a C6-10 arylcarboxylate is particularly preferable.

前記配位子(2)が、上記式(2)で表される配位子と共に他の配位子を含む場合、前記配位子全量において、上記式(2)で表される配位子の占める割合は、例えば0.1重量%以上、好ましくは0.5重量%以上、特に好ましくは1.0重量%以上である。尚、上限値は、例えば50重量%、好ましくは30重量%である。 When the ligand (2) contains other ligands in addition to the ligand represented by the above formula (2), the proportion of the ligand represented by the above formula (2) in the total amount of the ligands is, for example, 0.1% by weight or more, preferably 0.5% by weight or more, and particularly preferably 1.0% by weight or more. The upper limit is, for example, 50% by weight, preferably 30% by weight.

前記有機金属化合物全量(若しくは、金属又は金属酸化物(1)と配位子(2)の合計重量)において、上記式(2)で表される配位子の占める割合は、例えば0.1~50重量%、好ましくは0.5~30重量%である。 The proportion of the ligand represented by the above formula (2) in the total amount of the organometallic compound (or the total weight of the metal or metal oxide (1) and the ligand (2)) is, for example, 0.1 to 50% by weight, preferably 0.5 to 30% by weight.

また、上記式(2)で表される配位子の含有量は、金属又は金属酸化物(1)100重量部に対して、例えば0.1~50重量部、好ましくは0.5~30重量部、特に好ましくは1~20重量部である。 The content of the ligand represented by the above formula (2) is, for example, 0.1 to 50 parts by weight, preferably 0.5 to 30 parts by weight, and particularly preferably 1 to 20 parts by weight, per 100 parts by weight of the metal or metal oxide (1).

前記有機金属化合物は光線を照射すると凝集する。この凝集メカニズムとしては、下記式で示される反応が考えられる。
すなわち、金属又は金属酸化物(1)は微粒子であり凝集し易い性質を有するが、前記有機金属化合物は金属又は金属酸化物(1)の表面に式(2)で表される配位子が結合することで、金属又は金属酸化物(1)同士の凝集が抑制され、分散性を獲得している。そして、光線照射すると、下記1、2、3の反応を経て、結合している配位子の数が減少して分散性を喪失し、凝集体を形成すると考えられる。
1.式(2)で表される配位子の一部は分解して酸(HX)を発生する。
2.発生した酸(HX)が金属酸化物(1)に反応して、表面に結合していた配位子を剥離させる。
3.金属又は金属酸化物(1)の表面に結合する配位子が減少することで、分散性を喪失する。
The organometallic compound aggregates when irradiated with light. The mechanism of this aggregation is thought to be the reaction shown in the following formula:
That is, the metal or metal oxide (1) is a fine particle and has a tendency to aggregate, but the ligand represented by formula (2) is bonded to the surface of the metal or metal oxide (1) in the organometallic compound, suppressing aggregation between the metal or metal oxide (1) and acquiring dispersibility. When irradiated with light, it is considered that the number of bonded ligands decreases through the following reactions 1, 2, and 3, causing the dispersibility to be lost and forming aggregates.
1. A part of the ligand represented by formula (2) decomposes to generate an acid (HX).
2. The generated acid (HX) reacts with the metal oxide (1) and releases the ligands bound to the surface.
3. The number of ligands bonded to the surface of the metal or metal oxide (1) decreases, resulting in loss of dispersibility.

下記式中、Mは金属又は金属酸化物(1)を示す。L、Xは、式(2)中のL、Xに同じである。また、下記式中のベンゼン環を構成する炭素原子には置換基が結合していても良い。下記式中のRは、上記式(2)で表される配位子のカルボキシ基以外の部分(つまり、下記式中の破線で囲まれた部分)を示す。

Figure 2024068697000008
In the following formula, M represents a metal or metal oxide (1). L and X are the same as L and X in formula (2). In addition, a substituent may be bonded to the carbon atom constituting the benzene ring in the following formula. R in the following formula represents the portion other than the carboxy group of the ligand represented by formula (2) above (i.e., the portion surrounded by the dashed line in the following formula).
Figure 2024068697000008

[有機金属化合物の製造方法]
前記有機金属化合物は、例えば、金属又は金属酸化物(1)と、前記(1)に配位性を示す下記式(2a)で表される化合物(以後、「金属配位性化合物(2a)」と称する場合がある)を溶剤中で混合することにより製造することができる。
[Method of producing organometallic compounds]
The organometallic compound can be produced, for example, by mixing a metal or metal oxide (1) with a compound represented by the following formula (2a) that exhibits coordination with (1) (hereinafter, sometimes referred to as "metal coordination compound (2a)") in a solvent.

下記式(3)で表される化合物は、前記有機金属化合物の一例を示し、金属配位性化合物(2a)由来の配位子が、金属又は金属酸化物(1)に結合して有機-無機複合体を形成している様子を模式的に示したものである。
下記式中、Mは金属又は金属酸化物(1)を示す。
下記式(2a)中のX-、Lは、式(2)中のX-、Lに同じである。また、下記式(2a)中のベンゼン環は式(2)中のベンゼン環と同様に置換基を有していても良い。
下記式(3)中のRは下記式(2a)で表される化合物のカルボキシ基以外の部分(つまり、破線で囲まれた部分)を示す。

Figure 2024068697000009
The compound represented by the following formula (3) is an example of the organometallic compound, and is a schematic diagram showing how a ligand derived from a metal coordination compound (2a) is bonded to a metal or metal oxide (1) to form an organic-inorganic composite.
In the following formula, M represents a metal or metal oxide (1).
X and L in the following formula (2a) are the same as X and L in formula (2). In addition, the benzene ring in the following formula (2a) may have a substituent, similar to the benzene ring in formula (2).
In the following formula (3), R represents the portion other than the carboxy group of the compound represented by the following formula (2a) (i.e., the portion surrounded by the dashed line).
Figure 2024068697000009

金属配位性化合物(2a)の使用量は、上記金属又は金属酸化物(1)1重量部に対して、例えば0.01~20重量部、好ましくは0.1~10重量部である。 The amount of the metal coordination compound (2a) used is, for example, 0.01 to 20 parts by weight, preferably 0.1 to 10 parts by weight, per part by weight of the metal or metal oxide (1).

前記溶剤としては、例えば、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、1,2-ジメトキシエタン、シクロペンチルメチルエーテル等のエーテルが挙げられる。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。 Examples of the solvent include ethers such as diethyl ether, diisopropyl ether, dibutyl ether, tetrahydrofuran, dioxane, 1,2-dimethoxyethane, and cyclopentyl methyl ether. These can be used alone or in combination of two or more.

前記溶剤の使用量は、上記金属又は金属酸化物(1)と上記配位子(2)の総量に対して、例えば50~300重量%程度である。 The amount of the solvent used is, for example, about 50 to 300% by weight based on the total amount of the metal or metal oxide (1) and the ligand (2).

この反応終了後、得られた反応生成物は、一般的な、沈殿・洗浄・濾過により分離精製できる。 After the reaction is complete, the resulting reaction product can be separated and purified by standard methods such as precipitation, washing, and filtration.

また、金属配位性化合物(2a)の製造方法の一例を以下に示す。下記工程[I][II][III]を経て、上記式(2a-1)で表される化合物(上記式(2a)で表される化合物のうち、式中のLが[-O-Cn2n;n=1~5の整数]である化合物)が得られる。

Figure 2024068697000010
An example of a method for producing the metal coordination compound (2a) is shown below. Through the following steps [I], [II] and [III], a compound represented by the above formula (2a-1) (a compound represented by the above formula (2a) in which L is [—O—C n H 2n ; n = an integer of 1 to 5]) is obtained.
Figure 2024068697000010

(工程I)
工程Iは、式(11)で表される化合物(=化合物(11))と式(12)で表される化合物(=化合物(12))とを反応させて、式(13)で表される化合物(=化合物(13))を得る工程である。
(Step I)
Step I is a step of reacting a compound represented by formula (11) (=compound (11)) with a compound represented by formula (12) (=compound (12)) to obtain a compound represented by formula (13) (=compound (13)).

前記反応に付する化合物(11)と化合物(12)のモル比(化合物(11)/化合物(12))は、例えば1/50~3/1、好ましくは1/10~2/1である。 The molar ratio of compound (11) to compound (12) (compound (11)/compound (12)) to be reacted is, for example, 1/50 to 3/1, preferably 1/10 to 2/1.

前記反応は脱水剤(HX’)の存在下で行うことが好ましい。脱水剤(HX’)としては、例えば、濃硫酸、無水リン酸、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸あるいはその無水物等が挙げられる。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。 The reaction is preferably carried out in the presence of a dehydrating agent (HX'). Examples of the dehydrating agent (HX') include concentrated sulfuric acid, phosphoric anhydride, methanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, and their anhydrides. These can be used alone or in combination of two or more.

(工程II)
工程IIは、工程Iを経て得られた化合物(13)にM1X(Xは1価の対アニオンを示し、M1はアルカリ金属を示す)を反応させて、式(14)で表される化合物(=化合物(14))を得る工程である。
(Step II)
Step II is a step of reacting compound (13) obtained through step I with M 1 X (X represents a monovalent counter anion, and M 1 represents an alkali metal) to obtain a compound represented by formula (14) (=compound (14)).

前記反応に付する化合物(13)とM1Xのモル比(化合物(13)/M1X)は、例えば1/3~3/1、好ましくは1/2~2/1である。 The molar ratio of compound (13) to M 1 X (compound (13)/M 1 X) to be reacted is, for example, 1/3 to 3/1, preferably 1/2 to 2/1.

(工程III)
工程IIIは、工程IIを経て得られた化合物(14)に式(15)で表される化合物(=化合物(15))を反応させて、式(2a-1)で表される化合物を得る工程である。
(Step III)
Step III is a step of reacting compound (14) obtained via step II with a compound represented by formula (15) (=compound (15)) to obtain a compound represented by formula (2a-1).

式(15)中のX1はハロゲン原子を示し、X2は水素原子又は保護基(例えば、t-ブチル基等)を示す。化合物(15)はアルキル化剤として作用する。 In the formula (15), X 1 represents a halogen atom, and X 2 represents a hydrogen atom or a protecting group (for example, a t-butyl group, etc.) Compound (15) acts as an alkylating agent.

前記反応に付する化合物(14)と化合物(15)のモル比(化合物(14)/化合物(15))は、例えば1/3~3/1、好ましくは1/2~2/1である。 The molar ratio of compound (14) to compound (15) (compound (14)/compound (15)) to be reacted is, for example, 1/3 to 3/1, preferably 1/2 to 2/1.

前記反応は、溶剤の存在下で行うことができる。前記溶剤としては、例えば、アセトン、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド等が挙げられる。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。 The reaction can be carried out in the presence of a solvent. Examples of the solvent include acetone, acetonitrile, and dimethyl sulfoxide. These can be used alone or in combination of two or more.

各工程の反応の雰囲気としては反応を阻害しない限り特に限定されず、例えば、空気雰囲気、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気等の何れであってもよい。また、反応はバッチ式、セミバッチ式、連続式等の何れの方法でも行うことができる。 The reaction atmosphere in each step is not particularly limited as long as it does not inhibit the reaction, and may be, for example, an air atmosphere, a nitrogen atmosphere, an argon atmosphere, etc. Furthermore, the reaction may be carried out in any method, such as a batch method, a semi-batch method, or a continuous method.

また、各工程の反応終了後は、得られた反応生成物を、一般的な分離精製処理(例えば、沈殿、洗浄、濾過等)に付しても良い。 After the reaction in each step is completed, the reaction product obtained may be subjected to a general separation and purification process (e.g., precipitation, washing, filtration, etc.).

[フォトレジスト用感光材]
前記フォトレジスト用感光材は、フォトリソグラフィー分野において用いられる感光性を有する材料(例えば、光線照射により、溶剤に対する溶解性が変化する化合物)であり、上述の有機金属化合物を含む。
[Photoresist photosensitive material]
The photosensitive material for photoresist is a photosensitive material used in the field of photolithography (for example, a compound whose solubility in a solvent changes upon exposure to light), and includes the above-mentioned organometallic compounds.

前記フォトレジスト用感光材は、上述の有機金属化合物以外にも他の成分(例えば、上記式(2)で表される配位子以外の配位子)を含有していても良いが、前記フォトレジスト用感光材全量において、上述の有機金属化合物の占める割合は、例えば70重量%以上、好ましくは80重量%以上、更に好ましくは90重量%以上、特に好ましくは95重量%以上、最も好ましくは99重量%以上、とりわけ好ましくは99.9重量%以上である。尚、上限値は100重量%である。 The photoresist photosensitive material may contain other components (e.g., ligands other than the ligand represented by formula (2)) in addition to the organometallic compound described above, but the proportion of the organometallic compound in the total amount of the photoresist photosensitive material is, for example, 70% by weight or more, preferably 80% by weight or more, more preferably 90% by weight or more, particularly preferably 95% by weight or more, most preferably 99% by weight or more, and particularly preferably 99.9% by weight or more. The upper limit is 100% by weight.

前記フォトレジスト用感光材は溶剤(例えば、PGMEA等)への溶解性(或いは、分散性)に優れる。前記フォトレジスト用感光材の、溶剤中における平均粒子径(動的光散乱法により求められる粒径)は、例えば200nm以下、好ましくは100nm以下、特に好ましくは50nm以下である。尚、下限値は、例えば1nmである。 The photoresist photosensitive material has excellent solubility (or dispersibility) in a solvent (e.g., PGMEA, etc.). The average particle size of the photoresist photosensitive material in a solvent (particle size determined by dynamic light scattering) is, for example, 200 nm or less, preferably 100 nm or less, and particularly preferably 50 nm or less. The lower limit is, for example, 1 nm.

また、前記フォトレジスト用感光材は超短波長の光線に対する感応性に優れ、前記光線を照射すれば、速やかに凝集体を形成する。尚、前記光線の波長は、例えば100nm以下、好ましくは80nm以下、特に好ましくは50nm以下である。前記光線には、例えば、X線、電子線(EB)、EUV等が含まれる。 The photoresist photosensitive material has excellent sensitivity to light rays with ultra-short wavelengths, and when irradiated with the light rays, it quickly forms aggregates. The wavelength of the light rays is, for example, 100 nm or less, preferably 80 nm or less, and particularly preferably 50 nm or less. The light rays include, for example, X-rays, electron beams (EB), EUV, etc.

前記フォトレジスト用感光材は熱安定性を備え、加熱処理(例えば、50℃以上130℃未満の温度で1~5分加熱)を施しても、凝集は抑制される。そのため、前記フォトレジスト用感光材を含む塗膜を、凝集を抑制しつつ加熱乾燥することができ、作業性に優れる。 The photoresist photosensitive material has thermal stability, and aggregation is suppressed even when it is subjected to a heat treatment (for example, heating at a temperature of 50°C or higher and lower than 130°C for 1 to 5 minutes). Therefore, a coating film containing the photoresist photosensitive material can be heated and dried while suppressing aggregation, and it has excellent workability.

前記フォトレジスト用感光材は上記特性を有するため、ネガ型フォトレジスト用感光材として好適に使用することができる。また、極端紫外線や電子線などの超短波長の光線を使用するフォトレジスト用の感光材として好適に使用することができる。 Since the photoresist photosensitive material has the above-mentioned characteristics, it can be suitably used as a negative photoresist photosensitive material. It can also be suitably used as a photosensitive material for photoresists that use ultrashort wavelength light such as extreme ultraviolet rays and electron beams.

[フォトレジスト]
本発明のフォトレジストは、フォトリソグラフィー分野において用いられる、パターンを有するレジスト膜を形成するためのレジストであり、上述の有機金属化合物と溶剤を含み、前記有機金属化合物は前記溶剤に溶解(或いは、高分散)した状態で含まれる。
[Photoresist]
The photoresist of the present invention is a resist for forming a patterned resist film used in the field of photolithography, and contains the above-mentioned organometallic compound and solvent, with the organometallic compound being contained in a dissolved (or highly dispersed) state in the solvent.

前記フォトレジスト中において、前記有機金属化合物は安定的に溶解(或いは、高分散)した状態で含有される。前記フォトレジスト中における前記有機金属化合物の平均粒子径(動的光散乱法により求められる粒径)は、例えば200nm以下、好ましくは100nm以下、特に好ましくは50nm以下である。尚、下限値は、例えば1nmである。そのため、前記フォトレジストを使用すれば、低LER、高解像度の微細パターンを有するレジスト膜が得られる。 In the photoresist, the organometallic compound is contained in a stably dissolved (or highly dispersed) state. The average particle size of the organometallic compound in the photoresist (particle size determined by dynamic light scattering) is, for example, 200 nm or less, preferably 100 nm or less, and particularly preferably 50 nm or less. The lower limit is, for example, 1 nm. Therefore, by using the photoresist, a resist film having a low LER and a high-resolution fine pattern can be obtained.

前記溶剤としては、例えば、γ-ブチロラクトン等のラクトン;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチル-n-ペンチルケトン、メチルイソペンチルケトン、2-ヘプタノン等のケトン;エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール等の多価アルコール;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モノアセテート、ジエチレングリコールジアセテート、プロピレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールジアセテート、ジプロピレングリコールモノアセテート等の(ポリ)C1-5アルキレングリコールエステル;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールn-プロピルエーテル、プロピレングリコールフェニルエーテル、トリプロピレングリコールメチル-n-プロピルエーテル等の(ポリ)C1-5アルキレングリコールエーテル;エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、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(ポリ)C1-5アルキレングリコールエーテルエステル;ジオキサンのような環式エーテル類;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、ピルビン酸エチル、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等のエステル;アニソール、エチルベンジルエーテル、クレジルメチルエーテル、ジフェニルエーテル、ジベンジルエーテル、フェネトール、ブチルフェニルエーテル、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、ペンチルベンゼン、イソプロピルベンゼン、トルエン、キシレン、シメン、メシチレン等の芳香族炭化水素;ジメチルスルホキシド等が挙げられる。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。 Examples of the solvent include lactones such as γ-butyrolactone; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl n-pentyl ketone, methyl isopentyl ketone, and 2-heptanone; polyhydric alcohols such as ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, and dipropylene glycol; (poly)C 1-5 alkylene glycol esters such as ethylene glycol monoacetate, diethylene glycol monoacetate, diethylene glycol diacetate, propylene glycol monoacetate, propylene glycol diacetate, and dipropylene glycol monoacetate; (poly)C alkylene glycol esters such as ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol n-propyl ether, propylene glycol phenyl ether, and tripropylene glycol methyl n-propyl ether. Examples of such esters include 1-5 alkylene glycol ethers, (poly)C 1-5 alkylene glycol ether esters such as ethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, and propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), cyclic ethers such as dioxane, esters such as methyl lactate, ethyl lactate, methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, methyl methoxypropionate, and ethyl ethoxypropionate, aromatic hydrocarbons such as anisole, ethyl benzyl ether, cresyl methyl ether, diphenyl ether, dibenzyl ether, phenetole, butyl phenyl ether, ethylbenzene, diethylbenzene, pentylbenzene, isopropylbenzene, toluene, xylene, cymene, and mesitylene, and dimethyl sulfoxide. These esters may be used alone or in combination of two or more.

前記有機金属化合物の含有量は、前記フォトレジスト全量(100重量%)の、例えば0.5~50重量%、好ましくは1.0~30重量%である。 The content of the organometallic compound is, for example, 0.5 to 50% by weight, preferably 1.0 to 30% by weight, of the total amount of the photoresist (100% by weight).

前記溶剤の含有量は、前記フォトレジスト全量(100重量%)の、例えば50~99.5重量%、好ましくは70~99重量%である。 The content of the solvent is, for example, 50 to 99.5% by weight, preferably 70 to 99% by weight, of the total amount of the photoresist (100% by weight).

前記フォトレジストは、前記有機金属化合物と溶剤以外にも他の成分を含有していても良く、例えば、ベリング剤、クエンチャー等を含有することができる。 The photoresist may contain other components in addition to the organometallic compound and the solvent, such as a bearing agent and a quencher.

前記フォトレジスト全量(100重量%)において、前記有機金属化合物と溶剤の合計重量の占める割合は、例えば60重量%以上、好ましくは70重量%以上、更に好ましくは80重量%以上、特に好ましくは90重量%以上、最も好ましくは95重量%以上、とりわけ好ましくは99重量%以上である。尚、上限値は100重量%である。 In the total amount of the photoresist (100% by weight), the ratio of the total weight of the organometallic compound and the solvent is, for example, 60% by weight or more, preferably 70% by weight or more, more preferably 80% by weight or more, particularly preferably 90% by weight or more, most preferably 95% by weight or more, and particularly preferably 99% by weight or more. The upper limit is 100% by weight.

前記フォトレジストは、不揮発分として少なくとも前記有機金属化合物を含有する。前記不揮発分全量(100重量%)において、前記有機金属化合物の含有量の占める割合は、例えば60重量%以上、好ましくは70重量%以上、更に好ましくは80重量%以上、特に好ましくは90重量%以上、最も好ましくは95重量%以上、とりわけ好ましくは99重量%以上である。尚、上限値は100重量%である。 The photoresist contains at least the organometallic compound as a non-volatile content. The content of the organometallic compound in the total amount of the non-volatile content (100% by weight) is, for example, 60% by weight or more, preferably 70% by weight or more, more preferably 80% by weight or more, particularly preferably 90% by weight or more, most preferably 95% by weight or more, and particularly preferably 99% by weight or more. The upper limit is 100% by weight.

尚、本明細書において、フォトレジストの不揮発分とは、前記有機金属化合物を含む成分であって、例えば、フォトレジストを常圧下において100℃で1時間加熱した後に残る成分である。 In this specification, the non-volatile components of the photoresist are components that contain the organometallic compound, for example, components that remain after the photoresist is heated at 100°C for 1 hour under normal pressure.

また、前記フォトレジストに光線を照射(積算光量は、例えば5~500mJ/cm2)すれば、フォトレジストに含まれる前記有機金属化合物は速やかに凝集体を形成する。尚、パターンをより微細化する観点から、光線の波長を短波長化することが好ましく、例えば100nm以下(例えば、1~100nm)が好ましく、80nm以下が更に好ましく、50nm以下が特に好ましく、30nm以下が最も好ましく、20nm以下がとりわけ好ましい。前記光線には、例えば、X線、電子線(EB)、EUV等が含まれる。 Furthermore, when the photoresist is irradiated with light (accumulated light amount, for example, 5 to 500 mJ/ cm2 ), the organometallic compound contained in the photoresist quickly forms aggregates. From the viewpoint of making the pattern finer, it is preferable to shorten the wavelength of the light, for example, 100 nm or less (for example, 1 to 100 nm), more preferably 80 nm or less, particularly preferably 50 nm or less, most preferably 30 nm or less, and particularly preferably 20 nm or less. Examples of the light include X-rays, electron beams (EB), EUV, etc.

前記フォトレジストは上記特性を有するため、ネガ型フォトレジストとして好適に使用することができる。また、極端紫外線や電子線などの超短波長の光線を使用したフォトリソグラフィー用レジストとして好適に使用することができる。 Since the photoresist has the above-mentioned characteristics, it can be suitably used as a negative photoresist. It can also be suitably used as a resist for photolithography using ultrashort wavelength light such as extreme ultraviolet rays or electron beams.

前記フォトレジストを使用すれば、例えば下記工程1~3を経て、精度良好な微細なパターンを有し、且つエッチング耐性に優れるレジスト膜を形成することができる。 By using the photoresist, for example, through steps 1 to 3 below, it is possible to form a resist film that has a highly accurate fine pattern and has excellent etching resistance.

工程1:基板上に、前記フォトレジストを塗布、乾燥して有機金属化合物層を形成する工程
工程2:前記有機金属化合物層に光照射を行ってパターンを転写する工程
工程3:現像を行う工程
Step 1: A step of applying the photoresist onto a substrate and drying to form an organometallic compound layer. Step 2: A step of irradiating the organometallic compound layer with light to transfer a pattern. Step 3: A step of performing development.

(工程1)
本工程は、エッチングする基板上に、前記フォトレジストを塗布、乾燥して有機金属化合物層を形成する工程である。本工程を経て、[基板/有機金属化合物層]積層体が得られる。
(Step 1)
In this step, the photoresist is applied onto the substrate to be etched, and then dried to form an organometallic compound layer. Through this step, a [substrate/organometallic compound layer] laminate is obtained.

前記フォトレジストの塗布には、例えば、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ることができる。 The photoresist can be applied by known methods such as spin coating, curtain coating, roll coating, spray coating, and screen printing.

前記フォトレジストを塗布する基板には、必要に応じて表面処理を施すことができる。例えば、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)等の密着剤を基板の表面に塗布して、レジスト膜の密着性を向上させても良い。 The substrate onto which the photoresist is applied may be subjected to a surface treatment as necessary. For example, an adhesion agent such as hexamethyldisilazane (HMDS) may be applied to the surface of the substrate to improve the adhesion of the resist film.

前記フォトレジストの塗膜の乾燥は、自然乾燥を行っても良いが、前記有機金属化合物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。 The photoresist coating may be dried naturally, but since the organometallic compound is thermally stable, it can also be dried by heating (for example, at a temperature of 50°C or higher and lower than 130°C for 1 to 5 minutes), which provides excellent workability.

前記有機金属化合物層の厚みは、例えば1000nm以下、好ましくは100nm以下である。厚みの下限値は例えば1nmである。前記有機金属化合物の凝集体は、金属又は金属酸化物を含むため強靱性を備える。そのため、前記有機金属化合物層を薄化しても、エッチング耐性に優れたレジスト膜を形成することができる。 The thickness of the organometallic compound layer is, for example, 1000 nm or less, preferably 100 nm or less. The lower limit of the thickness is, for example, 1 nm. The aggregates of the organometallic compound contain a metal or a metal oxide, and therefore have toughness. Therefore, even if the organometallic compound layer is thinned, a resist film with excellent etching resistance can be formed.

(工程2)
本工程は、工程1を経て得られた有機金属化合物層に、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。
(Step 2)
This step is a step of transferring a pattern by irradiating the organometallic compound layer obtained through step 1 with light, for example, through a photomask having a pattern.

パターンを有するフォトマスクを介して光照射すると、露光部の有機金属化合物は凝集して基板に密着し、未露光部の有機金属化合物は凝集せず溶解性を維持する。 When irradiated with light through a patterned photomask, the organometallic compounds in the exposed areas aggregate and adhere to the substrate, while the organometallic compounds in the unexposed areas do not aggregate and maintain their solubility.

光照射に用いる光線としては、塗膜に含まれる有機金属化合物の凝集を開始させることができれば特に制限はないが、EUVや電子線等の超短波長の光源を使用することが、極めて微細なパターンを精度良く転写することができる点において好ましい。 There are no particular limitations on the light used for photoirradiation, so long as it can initiate the aggregation of the organometallic compounds contained in the coating film, but it is preferable to use a light source with an ultrashort wavelength, such as EUV or an electron beam, since this allows for the transfer of extremely fine patterns with high precision.

また、前記有機金属化合物の凝集体は強靱性を有するため、有機金属化合物層を薄化してもエッチング耐性を維持することができ、有機金属化合物層を薄化し、ここに超短波長の光線照射を行うことで、有機金属化合物層の底部にまで光線を到達させることができ、精度良好なパターンを形成することができる。 In addition, because the organometallic compound aggregates are tough, etching resistance can be maintained even when the organometallic compound layer is thinned. By thinning the organometallic compound layer and irradiating it with ultrashort wavelength light, the light can reach the bottom of the organometallic compound layer, forming a highly accurate pattern.

(工程3)
本工程は、光照射後の[基板/有機金属化合物層]積層体を、現像処理に付す工程である。現像処理に付すと、有機金属化合物層のうち未露光部は洗い流され、露光部は基板に密着して残存する。
(Step 3)
This step involves subjecting the substrate/organometallic compound layer laminate after light irradiation to a development process, in which the unexposed areas of the organometallic compound layer are washed away, while the exposed areas remain in close contact with the substrate.

現像処理に使用する現像液としては、アルカリ水溶液や有機溶剤を、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。 The developer used in the development process can be an alkaline aqueous solution or an organic solvent, either alone or in combination of two or more.

前記アルカリ水溶液としては、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、アンモニア水、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、エチルジメチルアミン、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(TMAH)、ピロール、ピペリジン、コリン、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-ノネンなどが挙げられる。 Examples of the alkaline aqueous solution include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, aqueous ammonia, triethylamine, methyldiethylamine, ethyldimethylamine, triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide (TMAH), pyrrole, piperidine, choline, 1,8-diazabicyclo-[5.4.0]-7-undecene, and 1,5-diazabicyclo-[4.3.0]-5-nonene.

前記有機溶剤としては、例えばフォトレジストに使用できる溶剤と同様の例が挙げられる。なかでも、多価アルコール、エステル、エーテル、ケトン、及び芳香族炭化水素から選択される少なくとも1種を含むことが好ましく、エステルを少なくとも含むことが特に好ましく、酢酸ブチルを少なくとも含むことが最も好ましい。 The organic solvent may be, for example, the same as the solvent that can be used in a photoresist. Among them, it is preferable that the organic solvent contains at least one selected from polyhydric alcohols, esters, ethers, ketones, and aromatic hydrocarbons, it is particularly preferable that the organic solvent contains at least an ester, and it is most preferable that the organic solvent contains at least butyl acetate.

現像処理方法としては、例えば、前記[基板/有機金属化合物層]積層体に、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現像液を塗布する方法が挙げられる。 Examples of the development process include a method in which the developer is applied to the substrate/organometallic compound layer laminate by dipping, showering, spraying, or other methods.

現像液の温度は、例えば25~40℃である。また、現像時間は、有機金属化合物層の厚さに応じて適宜決定されるが、例えば0.5~5分程度である。 The temperature of the developer is, for example, 25 to 40°C. The development time is determined appropriately depending on the thickness of the organometallic compound layer, but is, for example, about 0.5 to 5 minutes.

現像処理に際し、未露光部は完全に除去されることが理想的である。現像残渣が存在すれば、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、含有する有機金属化合物が高分散性と熱安定性を備えるので、未露光部は現像液で洗浄することで容易に且つ完全に除去することができ、現像残渣を生じない。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。 Ideally, unexposed areas should be completely removed during development processing. This is because the presence of development residues can easily cause problems such as wiring shape abnormalities. The photoresist of the present invention contains an organometallic compound that has high dispersibility and thermal stability, so unexposed areas can be easily and completely removed by washing with a developer, and no development residues are produced. This allows defect-free products to be manufactured with a high yield.

工程3を経て、基板上に、有機金属化合物の凝集体からなる、精度良好な微細なパターンを有し、且つエッチング耐性に優れるレジスト膜を形成することができる。このよう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を製造することができる。 Through step 3, a resist film can be formed on the substrate, which is made of aggregates of organometallic compounds, has a highly accurate fine pattern, and has excellent etching resistance. By etching the substrate using the resist film thus obtained, high-precision electronic devices can be manufactured.

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。 The electronic devices include, for example, display devices such as organic electroluminescence displays and liquid crystal displays; input devices such as touch panels; light-emitting devices; sensor devices; and MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) devices such as optical scanners, optical switches, acceleration sensors, pressure sensors, gyroscopes, microchannels, and inkjet heads.

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。 The above configurations and combinations of the present invention are merely examples, and additions, omissions, substitutions, and modifications of the configurations are possible as appropriate without departing from the spirit of the present invention.

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。 The present invention will be explained in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

製造例1
<ビス(3,5-ジフルオロフェニル)スルホキシドの合成>
マグネシウム13.4g(0.55モル)をテトラヒドロフラン(THF)400g中に分散させてなる分散液に、攪拌下、1-ブロモ-3,5-ジフルオロベンゼン96.5g(0.50モル)を、系内温度を40~50℃の範囲に保持しつつ滴下投入して、3,5-ジフルオロフェニルマグネシウムブロマイドのTHF溶液を調製した。
調製した3,5-ジフルオロフェニルマグネシウムブロマイドのTHF溶液に、塩化チオニル28.6g(0.24モル)をTHF50gで希釈した溶液を、系内温度が-5℃を超えない速度で滴下した。滴下終了後、室温で1時間反応を継続し反応を完結させた。
Production Example 1
<Synthesis of bis(3,5-difluorophenyl)sulfoxide>
To a dispersion obtained by dispersing 13.4 g (0.55 mol) of magnesium in 400 g of tetrahydrofuran (THF), 96.5 g (0.50 mol) of 1-bromo-3,5-difluorobenzene was added dropwise while stirring, while maintaining the temperature in the system within the range of 40 to 50° C., to prepare a THF solution of 3,5-difluorophenylmagnesium bromide.
To the prepared THF solution of 3,5-difluorophenylmagnesium bromide, a solution prepared by diluting 28.6 g (0.24 mol) of thionyl chloride with 50 g of THF was added dropwise at a rate such that the temperature in the system did not exceed −5° C. After completion of the dropwise addition, the reaction was continued at room temperature for 1 hour to complete the reaction.

イオン交換水500gに、反応終了後の溶液を、系内温度が15℃を超えない速度で加え、1時間攪拌した。その後、酢酸エチル300gを投入し、1時間攪拌した。水層を除去した後、イオン交換水300gで3回洗浄した。有機層をシリカゲルカラムに通し脱色処理を行った。次いで、脱色処理後の有機層を脱溶剤し、シクロヘキサンで再結晶することで、ビス(3,5-ジフルオロフェニル)スルホキシド26.0gを得た。 The solution after the reaction was added to 500 g of ion-exchanged water at a rate such that the temperature in the system did not exceed 15°C, and the mixture was stirred for 1 hour. Then, 300 g of ethyl acetate was added, and the mixture was stirred for 1 hour. After removing the aqueous layer, the mixture was washed three times with 300 g of ion-exchanged water. The organic layer was passed through a silica gel column for decolorization. Next, the organic layer after the decolorization treatment was desolvated, and recrystallized with cyclohexane to obtain 26.0 g of bis(3,5-difluorophenyl)sulfoxide.

<金属配位性化合物の合成>
得られたビス(3,5-ジフルオロフェニル)スルホキシド6.86g(0.025モル)を2,6-ジメチルフェノール15.3g(0.125モル)、メタンスルホン酸24.0g(0.25モル)に溶解させ、無水リン酸7.1g(0.05モル)を系内温度が25℃を超えない速度で滴下した。滴下終了後、室温で24時間反応を継続させて反応を完結させた。次いで、反応液をゆっくりとイオン交換水150gに投入し、しばらく攪拌後、メタノール50gを加えた。この溶液にトルエン50gを加え、30分攪拌後、静置し上層のトルエン層を除去した。このトルエン洗浄をさらに2回行った。
<Synthesis of metal coordination compounds>
6.86 g (0.025 mol) of the obtained bis(3,5-difluorophenyl)sulfoxide was dissolved in 15.3 g (0.125 mol) of 2,6-dimethylphenol and 24.0 g (0.25 mol) of methanesulfonic acid, and 7.1 g (0.05 mol) of phosphoric anhydride was added dropwise at a rate such that the temperature in the system did not exceed 25°C. After the dropwise addition, the reaction was continued at room temperature for 24 hours to complete the reaction. Next, the reaction solution was slowly poured into 150 g of ion-exchanged water, stirred for a while, and then 50 g of methanol was added. 50 g of toluene was added to this solution, stirred for 30 minutes, and then allowed to stand to remove the upper toluene layer. This toluene washing was carried out two more times.

トルエン層除去後の水層にトリフルオロメタンスルホン酸カリウム4.7g(0.025モル)、ジクロロメタン80gを加え、1時間攪拌後、静置し上層の水層を除去した。この水洗操作をさらに2回行った。水層除去後のジクロロメタン層を濃縮して、スルホニウムの中間体3.1g(0.006モル)を得た。 After removing the toluene layer, 4.7 g (0.025 mol) of potassium trifluoromethanesulfonate and 80 g of dichloromethane were added to the aqueous layer, and the mixture was stirred for 1 hour, then allowed to stand and the upper aqueous layer was removed. This water washing procedure was repeated two more times. After removing the aqueous layer, the dichloromethane layer was concentrated to obtain 3.1 g (0.006 mol) of a sulfonium intermediate.

次いで、この中間体をアセトニトリル10g、ブロモ酢酸t-ブチル1.7g(0.009モル)、炭酸カリウム2.5g(0.018モル)を加え、60℃で36時間反応を行った後に、反応液をろ過し、ろ液を回収した。回収したろ液を濃縮後、t-ブチルメチルエーテルで洗浄を行い、不溶部3.5gを回収した。 Next, 10 g of acetonitrile, 1.7 g (0.009 mol) of t-butyl bromoacetate, and 2.5 g (0.018 mol) of potassium carbonate were added to this intermediate, and the reaction was carried out at 60°C for 36 hours. The reaction solution was then filtered, and the filtrate was collected. The collected filtrate was concentrated and washed with t-butyl methyl ether, and 3.5 g of insoluble matter was collected.

この不溶部を、イソプロパノール100gに溶解した後、硫酸を1g加え、70℃で5時間反応させた後、濃縮により溶剤を除去した。次いで、ジクロロメタン50g、イオン交換水50gを加え、1時間攪拌後、静置し上層の水層を除去した。この水洗操作をさらに2回行った。水相除去後のジクロロメタン層を濃縮した後、酢酸ブチルで再結晶を行った。これにより、目的物である[ビス(3,5-ジフルオロフェニル)](4-カルボキシメトキシ-3,5-ジメチルフェニル)スルホニウム トリフルオロメタンスルホネート2.3gを得た。 This insoluble portion was dissolved in 100 g of isopropanol, 1 g of sulfuric acid was added, and the mixture was allowed to react at 70°C for 5 hours, after which the solvent was removed by concentration. Next, 50 g of dichloromethane and 50 g of ion-exchanged water were added, and the mixture was stirred for 1 hour, then allowed to stand and the upper aqueous layer was removed. This water washing operation was repeated two more times. After removing the aqueous phase, the dichloromethane layer was concentrated and recrystallized with butyl acetate. This yielded 2.3 g of the target product, [bis(3,5-difluorophenyl)](4-carboxymethoxy-3,5-dimethylphenyl)sulfonium trifluoromethanesulfonate.

製造例2
<ビス(2-トリフルオロメチルフェニル)スルホキシドの合成>
1-ブロモ-3,5-ジフルオロベンゼン96.5gに代えて2-ブロモベンゾトリフルオリド112.5g(0.50モル)を使用した以外は、製造例1と同様の方法で、ビス(2-トリフルオロメチルフェニル)スルホキシド20.0gを得た。
Production Example 2
<Synthesis of bis(2-trifluoromethylphenyl)sulfoxide>
The same method as in Production Example 1 was repeated except that 112.5 g (0.50 mol) of 2-bromobenzotrifluoride was used instead of 96.5 g of 1-bromo-3,5-difluorobenzene, to obtain 20.0 g of bis(2-trifluoromethylphenyl)sulfoxide.

<金属配位性化合物の合成>
ビス(3,5-ジフルオロフェニル)スルホキシドに代えて、ビス(2-トリフルオロメチルフェニル)スルホキシドを使用し、ブロモ酢酸t-ブチルに代えて、2-ブロモ酪酸t-ブチルを使用し、トリフルオロメタンスルホン酸カリウムに代えてノナフルオロブタンスルホン酸カリウムを使用した以外は、製造例1と同様の方法で、[ビス(2-トリフルオロメチルフェニル)](4-(1-カルボキシプロポキシ)-3,5-ジメチルフェニル)スルホニウム ノナフルオロブタンスルホネートを得た。
<Synthesis of metal coordination compounds>
[Bis(2-trifluoromethylphenyl)](4-(1-carboxypropoxy)-3,5-dimethylphenyl)sulfonium nonafluorobutanesulfonate was obtained in the same manner as in Production Example 1, except that bis(2-trifluoromethylphenyl)sulfoxide was used instead of bis(3,5-difluorophenyl)sulfoxide, t-butyl 2-bromobutyrate was used instead of t-butyl bromoacetate, and potassium nonafluorobutanesulfonate was used instead of potassium trifluoromethanesulfonate.

製造例3
<ビス(4-トリフルオロメチルフェニル)スルホキシドの合成>
1-ブロモ-3,5-ジフルオロベンゼン96.5gに代えて4-ブロモベンゾトリフルオリド112.5g(0.50モル)を使用した以外は、製造例1と同様の方法で、ビス(4-トリフルオロメチルフェニル)スルホキシド29.1gを得た。
Production Example 3
<Synthesis of bis(4-trifluoromethylphenyl)sulfoxide>
The same method as in Production Example 1 was repeated except that 112.5 g (0.50 mol) of 4-bromobenzotrifluoride was used instead of 96.5 g of 1-bromo-3,5-difluorobenzene, to obtain 29.1 g of bis(4-trifluoromethylphenyl)sulfoxide.

<金属配位性化合物の合成>
ビス(3,5-ジフルオロフェニル)スルホキシドに代えて、ビス(4-トリフルオロメチルフェニル)スルホキシドを使用し、2,6-ジメチルフェノールに代えてチオフェノールを使用し、トリフルオロメタンスルホン酸カリウムに代えてビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドカリウムを使用した以外は実施例1と同様の方法で、[ビス(4-トリフルオロメチルフェニル)](4-カルボキシメチルチオフェニル)スルホニウム ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドを得た。
<Synthesis of metal coordination compounds>
[Bis(4-trifluoromethylphenyl)](4-carboxymethylthiophenyl)sulfonium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide was obtained in the same manner as in Example 1, except that bis(4-trifluoromethylphenyl)sulfoxide was used instead of bis(3,5-difluorophenyl)sulfoxide, thiophenol was used instead of 2,6-dimethylphenol, and potassium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide was used instead of potassium trifluoromethanesulfonate.

製造例4
<ビス(4-ヨードフェニル)スルホキシドの合成>
塩化チオニル28.6g(0.24モル)及びヨードベンゼン100g(0.48モル)をTHF500gで希釈した溶液に、過塩素酸50g(0.48モル)を滴下した。滴下終了後、室温で5時間反応を継続し反応を完結させた。次いで、反応液をイオン交換水1500gにゆっくりと投入した後、ジクロロメタン300gを加え、1時間攪拌し、その後、静置して上層の水層を除去した。水相除去後のジクロロメタン層を濃縮し、酢酸ブチルで再結晶を行って、ビス(4-ヨードフェニル)スルホキシド54gを得た。
Production Example 4
<Synthesis of bis(4-iodophenyl)sulfoxide>
To a solution of 28.6 g (0.24 mol) of thionyl chloride and 100 g (0.48 mol) of iodobenzene diluted with 500 g of THF, 50 g (0.48 mol) of perchloric acid was added dropwise. After the completion of the dropwise addition, the reaction was continued at room temperature for 5 hours to complete the reaction. Next, the reaction solution was slowly poured into 1500 g of ion-exchanged water, after which 300 g of dichloromethane was added and stirred for 1 hour, and then the mixture was allowed to stand and the upper aqueous layer was removed. The dichloromethane layer after removing the aqueous phase was concentrated and recrystallized with butyl acetate to obtain 54 g of bis(4-iodophenyl)sulfoxide.

<金属配位性化合物の合成>
ビス(3,5-ジフルオロフェニル)スルホキシドに代えて、ビス(4-ヨードフェニル)スルホキシドを使用し、2,6-ジメチルフェノールに代えて安息香酸t-ブチルを使用し、トリフルオロメタンスルホン酸カリウムに代えてノナフルオロブタンスルホン酸カリウムを使用し、ブロモ酢酸t-ブチルを使用しない以外は実施例1と同様の方法で、[ビス(4-ヨードフェニル)](4-カルボキシフェニル)スルホニウム ノナフルオロブタンスルホネートを得た。
<Synthesis of metal coordination compounds>
[Bis(4-iodophenyl)](4-carboxyphenyl)sulfonium nonafluorobutanesulfonate was obtained in the same manner as in Example 1, except that bis(4-iodophenyl)sulfoxide was used instead of bis(3,5-difluorophenyl)sulfoxide, t-butyl benzoate was used instead of 2,6-dimethylphenol, potassium nonafluorobutanesulfonate was used instead of potassium trifluoromethanesulfonate, and t-butyl bromoacetate was not used.

製造例5
<ビス(3,5-ジフルオロ-2-ヨードフェニル)スルホキシドの合成>
ビス(3,5-ジフルオロフェニル)スルホキシド27.4g(0.10モル)を硫酸200gに溶解させ、N-ヨードスクシンイミド45.0g(0.20モル)を分割投入し、その後3時間室温で反応させた。次いで、反応液をイオン交換水1500gにゆっくりと投入し、続いてジクロロメタン200gを加え、1時間攪拌し、その後、静置して上層の水層を除去した。水相除去後のジクロロメタン層を濃縮し、酢酸ブチルで再結晶を行って、ビス(3,5-ジフルオロ-2-ヨードフェニル)スルホキシド23.3gを得た。
Production Example 5
<Synthesis of bis(3,5-difluoro-2-iodophenyl)sulfoxide>
27.4 g (0.10 mol) of bis(3,5-difluorophenyl)sulfoxide was dissolved in 200 g of sulfuric acid, 45.0 g (0.20 mol) of N-iodosuccinimide was added in portions, and the mixture was allowed to react at room temperature for 3 hours. The reaction solution was then slowly added to 1500 g of ion-exchanged water, followed by the addition of 200 g of dichloromethane, and the mixture was stirred for 1 hour, and then allowed to stand to remove the upper aqueous layer. The dichloromethane layer after removing the aqueous phase was concentrated and recrystallized with butyl acetate to obtain 23.3 g of bis(3,5-difluoro-2-iodophenyl)sulfoxide.

<金属配位性化合物の合成>
ビス(3,5-ジフルオロフェニル)スルホキシドに代えて、ビス(3,5-ジフルオロ-2-ヨードフェニル)スルホキシドを使用し、トリフルオロメタンスルホン酸カリウムに代えてビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドカリウムを使用した以外は、実施例1と同様の方法で、[ビス(3,5-ジフルオロ-2-ヨードフェニル)](4-カルボキシメトキシ-3,5-ジメチルフェニル)スルホニウム ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドを得た。
<Synthesis of metal coordination compounds>
[Bis(3,5-difluoro-2-iodophenyl)](4-carboxymethoxy-3,5-dimethylphenyl)sulfonium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide was obtained in the same manner as in Example 1, except that bis(3,5-difluoro-2-iodophenyl)sulfoxide was used instead of bis(3,5-difluorophenyl)sulfoxide, and potassium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide was used instead of potassium trifluoromethanesulfonate.

製造例6
<金属配位性化合物の合成>
ビス(3,5-ジフルオロフェニル)スルホキシドに代えて、ジフェニルスルホキシドを使用した以外は製造例1と同様の方法で、ジフェニル-4-カルボキシメトキシ-3,5-ジメチルフェニル)スルホニウム トリフルオロメタンスルホネートを得た。
Production Example 6
<Synthesis of metal coordination compounds>
Diphenyl-4-carboxymethoxy-3,5-dimethylphenyl)sulfonium trifluoromethanesulfonate was obtained in the same manner as in Production Example 1, except that diphenyl sulfoxide was used instead of bis(3,5-difluorophenyl)sulfoxide.

実施例1
ジルコニウムイソプロポキシド3gをTHF20gに溶解した。ここに、安息香酸4gと、製造例1で得られた金属配位性化合物1gとTHF20gを混合して得られた溶液を、室温で投入した。得られた混合液を65℃に温調下、2mLのイオン交換水を加えて、24時間のゾル・ゲル反応を行った。
反応終了後に沈殿物を回収し、アセトン/水(1:4、体積比)を用いてかけ洗い洗浄を行った。次いで、40℃真空下で24時間の乾燥を行った。これにより、有機金属化合物を得た。
得られた有機金属化合物の19F-NMR分析(日本電子社製、装置名「JNM-ECX400P」を使用)の結果から、金属配位性化合物のカチオン由来のピーク(-104ppm)、およびアニオン由来のピーク(-78ppm)が確認でき、金属配位性化合物が配位していることが確認できた。
Example 1
3 g of zirconium isopropoxide was dissolved in 20 g of THF. A solution obtained by mixing 4 g of benzoic acid, 1 g of the metal coordination compound obtained in Production Example 1, and 20 g of THF was added thereto at room temperature. The resulting mixture was kept at 65° C., and 2 mL of ion-exchanged water was added thereto, followed by a sol-gel reaction for 24 hours.
After the reaction was completed, the precipitate was collected and washed with acetone/water (volume ratio 1:4), and then dried at 40° C. under vacuum for 24 hours. Thus, an organometallic compound was obtained.
From the results of 19F -NMR analysis of the obtained organometallic compound (using an apparatus named "JNM-ECX400P" manufactured by JEOL Ltd.), a peak (-104 ppm) derived from the cation of the metal coordination compound and a peak (-78 ppm) derived from the anion were confirmed, confirming that the metal coordination compound was coordinated.

得られた有機金属化合物0.3gをPGMEA9.0gに溶解させた後、孔径0.20μmのフィルターろ過を行い、不溶解の凝集体を除去した。これにより、フォトレジストを得た。 0.3 g of the obtained organometallic compound was dissolved in 9.0 g of PGMEA, and then filtered through a filter with a pore size of 0.20 μm to remove insoluble aggregates. This resulted in the production of a photoresist.

実施例2~7
配位子、金属又は金属酸化物を下記表1,2に記載の通り変更した以外は実施例1と同様の方法で、有機金属化合物を得、フォトレジストを得た。
Examples 2 to 7
An organometallic compound and a photoresist were obtained in the same manner as in Example 1, except that the ligand, metal, or metal oxide was changed as shown in Tables 1 and 2 below.

比較例1~2
下記表3に記載の金属又は金属酸化物0.3gと光酸発生剤0.15gを、PGMEA9.0gに溶解させた後、孔径0.20μmのフィルターろ過を行い、不溶解の凝集体を除去した。これにより、フォトレジストを得た。
Comparative Examples 1 to 2
0.3 g of a metal or metal oxide and 0.15 g of a photoacid generator shown in Table 3 below were dissolved in 9.0 g of PGMEA, and the solution was filtered through a filter having a pore size of 0.20 μm to remove insoluble aggregates, thereby obtaining a photoresist.

実施例及び比較例で得られたフォトレジストについて、下記方法で感光性を評価した。
<感光性の評価方法>
ヘキサメチルジシラザン処理を行った基板上に、フォトレジストを、スピンコーターを用いて塗布し、その後、80℃で60秒間加熱を行って溶剤を除去して、約50nmの膜厚の塗膜を得た。
得られた塗膜を、兵庫県立大学ニュースバル放射光施設のBL-3に投入し、13.5nmの放射光を、照射時間を1~30秒の範囲で変更して照射した。その後、塗膜を、酢酸ブチルに30秒間浸して現像し、乾燥を行った。
現像・乾燥後の塗膜を顕微鏡で観察し、光照射した部分に残存するレジスト膜厚みが40nm以上となる最小露光量(Eth)を測定した。
比較例1のフォトレジストを使用した場合の最小露光量(Eth’)に対する最小露光量(Eth)の比を以下の式から算出して、これを感光性の指標とした。尚、最小露光量比は値が小さい方が感光性は良好である。
最小露光量比=Eth/Eth’
The photosensitivity of the photoresists obtained in the Examples and Comparative Examples was evaluated by the following method.
<Method of evaluating photosensitivity>
A photoresist was applied onto the substrate that had been treated with hexamethyldisilazane using a spin coater, and then the solvent was removed by heating at 80° C. for 60 seconds to obtain a coating film with a thickness of about 50 nm.
The obtained coating film was placed in BL-3 at the University of Hyogo's NewSUBARU Synchrotron Radiation Facility and irradiated with 13.5 nm synchrotron radiation for irradiation times varying from 1 to 30 seconds. The coating film was then developed by immersing it in butyl acetate for 30 seconds and dried.
The coating film after development and drying was observed under a microscope, and the minimum exposure dose (Eth) at which the resist film remaining in the irradiated area had a thickness of 40 nm or more was measured.
The ratio of the minimum exposure dose (Eth) to the minimum exposure dose (Eth') when the photoresist of Comparative Example 1 was used was calculated from the following formula and used as an index of photosensitivity. The smaller the minimum exposure dose ratio, the better the photosensitivity.
Minimum exposure ratio=Eth/Eth'

Figure 2024068697000011
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Figure 2024068697000012
Figure 2024068697000012

Figure 2024068697000013
Figure 2024068697000013

上記表から、本発明の有機金属化合物は、光線超短波長の光線に対する感度が高いこと、カチオン部を構成するベンゼン環に、置換基としてハロゲン原子又はハロアルキル基を導入すると、さらに感度が向上することがわかる。
一方、比較例では、光酸発生剤は金属又は金属酸化物に配位しておらず、そのため、光線超短波長の光線に対する感度が低いことが分かる。
From the above table, it can be seen that the organometallic compounds of the present invention have high sensitivity to light having ultrashort wavelengths, and that the sensitivity is further improved by introducing a halogen atom or a haloalkyl group as a substituent into the benzene ring constituting the cation moiety.
On the other hand, in the comparative examples, the photoacid generator is not coordinated to a metal or metal oxide, and therefore, it is understood that the sensitivity to light of ultrashort wavelengths is low.

以上のまとめとして、本発明の構成及びそのバリエーションを以下に付記する。
[1 ]金属又は金属酸化物(1)と、前記(1)に結合する配位子(2)を含み、
前記(2)が式(2)で表される配位子(式中、Lは単結合又は連結基を示し、X-は1価の対アニオンを示す。ベンゼン環を構成する炭素原子には置換基が結合していても良い。1つのベンゼン環に2個以上の置換基が結合する場合、2個以上の置換基は互いに連結して、置換基が結合する炭素原子と共に環を形成していても良い)を含む、有機金属化合物。
[2] 前記式(2)で表される配位子が、式(2-1)で表される配位子(式中、R11、R12はそれぞれ独立にハロゲン原子又はC1-5ハロアルキル基を示す。R13はハロゲン原子、C1-5アルキル基、C1-5アルコキシ基、C1-5ハロアルキル基、又はC1-5ハロアルコキシ基を示す。n11、n12はそれぞれ独立に1~5の整数を示し、n13は0~4の整数を示す。Lは単結合又は連結基を示し、X-は1価の対アニオンを示す)である、[1]に記載の有機金属化合物。
[3] 前記式(2)で表される配位子が、式(2-3)で表される配位子(式中、R11、R12はそれぞれ独立にハロゲン原子又はC1-5ハロアルキル基を示す。R13はハロゲン原子、C1-5アルキル基、C1-5アルコキシ基、C1-5ハロアルキル基、又はC1-5ハロアルコキシ基を示す。n11、n12はそれぞれ独立に1~5の整数を示し、n13は0~4の整数を示す。L1は酸素原子又は硫黄原子を示し、nは1~5の整数を示す。X-は1価の対アニオンを示す)である、[1]に記載の有機金属化合物。
[4] 前記(1)が、ハフニウム、ジルコニウム、スズ、コバルト、パラジウム、アンチモン、及びこれらの酸化物から選択される少なくとも1種である、[1]~[3]の何れか1つに記載の有機金属化合物。
[5] [1]~[4]の何れか1つに記載の有機金属化合物を含むフォトレジスト用感光材。
[6] 極端紫外線用感光材又は電子線用感光材である、[5]に記載のフォトレジスト用感光材。
[7] [1]~[4]の何れか1つに記載の有機金属化合物と溶剤を含むフォトレジスト。
In summary, the configuration of the present invention and its variations are described below.
[1] A compound comprising a metal or metal oxide (1) and a ligand (2) bonded to said (1),
The organometallic compound includes a ligand represented by formula (2) (wherein L represents a single bond or a linking group, and X- represents a monovalent counter anion. A substituent may be bonded to a carbon atom constituting a benzene ring. When two or more substituents are bonded to one benzene ring, the two or more substituents may be bonded to each other to form a ring together with the carbon atom to which the substituent is bonded).
[2] The organometallic compound according to [1], wherein the ligand represented by formula (2) is a ligand represented by formula (2-1) (wherein R 11 and R 12 each independently represent a halogen atom or a C 1-5 haloalkyl group; R 13 represents a halogen atom, a C 1-5 alkyl group, a C 1-5 alkoxy group, a C 1-5 haloalkyl group, or a C 1-5 haloalkoxy group; n11 and n12 each independently represent an integer of 1 to 5, and n13 represents an integer of 0 to 4; L represents a single bond or a linking group; and X - represents a monovalent counter anion).
[3] The organometallic compound according to [1], wherein the ligand represented by formula (2) is a ligand represented by formula (2-3) (wherein R 11 and R 12 each independently represent a halogen atom or a C 1-5 haloalkyl group; R 13 represents a halogen atom, a C 1-5 alkyl group, a C 1-5 alkoxy group, a C 1-5 haloalkyl group, or a C 1-5 haloalkoxy group; n11 and n12 each independently represent an integer of 1 to 5, and n13 represents an integer of 0 to 4; L 1 represents an oxygen atom or a sulfur atom; n represents an integer of 1 to 5; and X - represents a monovalent counter anion).
[4] The organometallic compound according to any one of [1] to [3], wherein the (1) is at least one selected from hafnium, zirconium, tin, cobalt, palladium, antimony, and oxides thereof.
[5] A photosensitive material for photoresist, comprising the organometallic compound according to any one of [1] to [4].
[6] The photosensitive material for photoresist according to [5], which is a photosensitive material for extreme ultraviolet rays or a photosensitive material for electron beams.
[7] A photoresist comprising the organometallic compound according to any one of [1] to [4] and a solvent.

Claims (7)

金属又は金属酸化物(1)と、前記(1)に結合する配位子(2)を含み、
前記(2)が下記式(2)で表される配位子を含む、有機金属化合物。
Figure 2024068697000014
(式中、Lは単結合又は連結基を示し、X-は1価の対アニオンを示す。ベンゼン環を構成する炭素原子には置換基が結合していても良い。1つのベンゼン環に2個以上の置換基が結合する場合、2個以上の置換基は互いに連結して、置換基が結合する炭素原子と共に環を形成していても良い)
A metal or metal oxide (1) and a ligand (2) bonded to said (1),
The organometallic compound (2) contains a ligand represented by the following formula (2):
Figure 2024068697000014
(In the formula, L represents a single bond or a linking group, and X- represents a monovalent counter anion. A substituent may be bonded to a carbon atom constituting a benzene ring. When two or more substituents are bonded to one benzene ring, the two or more substituents may be bonded to each other to form a ring together with the carbon atom to which the substituent is bonded.)
前記式(2)で表される配位子が、下記式(2-1)で表される配位子である、請求項1に記載の有機金属化合物。
Figure 2024068697000015
(式中、R11、R12はそれぞれ独立にハロゲン原子又はC1-5ハロアルキル基を示す。R13はハロゲン原子、C1-5アルキル基、C1-5アルコキシ基、C1-5ハロアルキル基、又はC1-5ハロアルコキシ基を示す。n11、n12はそれぞれ独立に1~5の整数を示し、n13は0~4の整数を示す。Lは単結合又は連結基を示し、X-は1価の対アニオンを示す)
2. The organometallic compound according to claim 1, wherein the ligand represented by the formula (2) is a ligand represented by the following formula (2-1):
Figure 2024068697000015
(In the formula, R 11 and R 12 each independently represent a halogen atom or a C 1-5 haloalkyl group. R 13 represents a halogen atom, a C 1-5 alkyl group, a C 1-5 alkoxy group, a C 1-5 haloalkyl group, or a C 1-5 haloalkoxy group. n11 and n12 each independently represent an integer of 1 to 5, and n13 represents an integer of 0 to 4. L represents a single bond or a linking group, and X represents a monovalent counter anion.)
前記式(2)で表される配位子が、下記式(2-3)で表される配位子である、請求項1に記載の有機金属化合物。
Figure 2024068697000016
(式中、R11、R12はそれぞれ独立にハロゲン原子又はC1-5ハロアルキル基を示す。R13はハロゲン原子、C1-5アルキル基、C1-5アルコキシ基、C1-5ハロアルキル基、又はC1-5ハロアルコキシ基を示す。n11、n12はそれぞれ独立に1~5の整数を示し、n13は0~4の整数を示す。L1は酸素原子又は硫黄原子を示し、nは1~5の整数を示す。X-は1価の対アニオンを示す)
2. The organometallic compound according to claim 1, wherein the ligand represented by the formula (2) is a ligand represented by the following formula (2-3):
Figure 2024068697000016
(In the formula, R 11 and R 12 each independently represent a halogen atom or a C 1-5 haloalkyl group. R 13 represents a halogen atom, a C 1-5 alkyl group, a C 1-5 alkoxy group, a C 1-5 haloalkyl group, or a C 1-5 haloalkoxy group. n11 and n12 each independently represent an integer of 1 to 5, and n13 represents an integer of 0 to 4. L 1 represents an oxygen atom or a sulfur atom, and n represents an integer of 1 to 5. X - represents a monovalent counter anion.)
前記(1)が、ハフニウム、ジルコニウム、スズ、コバルト、パラジウム、アンチモン、及びこれらの酸化物から選択される少なくとも1種である、請求項1~3の何れか1項に記載の有機金属化合物。 The organometallic compound according to any one of claims 1 to 3, wherein (1) is at least one selected from hafnium, zirconium, tin, cobalt, palladium, antimony, and oxides thereof. 請求項1~3の何れか1項に記載の有機金属化合物を含むフォトレジスト用感光材。 A photosensitive material for photoresist containing the organometallic compound according to any one of claims 1 to 3. 極端紫外線用感光材又は電子線用感光材である、請求項5に記載のフォトレジスト用感光材。 The photoresist photosensitive material according to claim 5, which is an extreme ultraviolet photosensitive material or an electron beam photosensitive material. 請求項1~3の何れか1項に記載の有機金属化合物と溶剤を含むフォトレジスト。 A photoresist comprising the organometallic compound according to any one of claims 1 to 3 and a solvent.
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