JP3918880B2 - Novel sulfonium salts and chemically amplified positive resist materials - Google Patents

Description

【０００６】
上記オニウム塩は、それ自体が油溶性の化合物であるので、レジスト成分として配合するとレジスト材料のアルカリ水溶液に対する溶解度を低下させると共に、現像時の膜減りを抑える効果を有する。
【０００７】
ところが、ポジ型レジスト材料の場合、酸発生剤が高エネルギー線を吸収することにより生成する分解生成物もやはり油溶性であることから、この分解生成物が露光部のアルカリ水溶液に対する溶解速度を低下させ、露光部と未露光部のアルカリ溶解速度比（溶解コントラストという）を大きくすることができない。
【０００８】
このため、酸不安定基であるｔｅｒｔ−ブトキシカルボニル基をｐ−ヒドロキシフェニルスルホニウム塩に導入し、高エネルギー線照射により分解し生成する酸の作用でアルカリ溶解性を持つフェノール誘導体を生成させ、溶解コントラストを大きくさせることが行なわれている（特開昭６４ー２６５５０号、同６４−３５４３３号、特開平２−１２１５３号公報）。
【０００９】
しかしながら、このようなｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルオキシフェニルスルホニウム塩は熱安定性に欠け、高解像化が満足されておらず、更に発生する酸はハロゲン化金属アニオンやトリフルオロメタンスルホン酸のような強酸であり、発生酸の酸強度が強いため少量の酸で効率良く酸不安定基を分解することができるが、酸発生量が少ないため、露光からＰＥＢ（Ｐｏｓｔ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｂａｋｅ）までの放置時間が長くなると、パターン形成した際にラインパターンがＴ−トップ形状になり、空気中からの塩基性化合物の汚染の影響を受け易い傾向にある。
【００１０】
これは露光により発生したレジスト膜表面の酸が空気中の塩基性化合物と反応、失活し、ＰＥＢまでの放置時間が長くなればそれだけ失活する酸の量が増加するため、酸不安定基の分解が起こり難くなるために起こると考えられている。この問題を解決すべく、空気中の塩基性化合物の影響低減化のため、塩基性化合物をレジスト材料中に添加することが知られている（特開平５−２３２７０６号、同５−２４９６８３号公報等）が、本発明者の検討によると、ここで用いられる塩基性化合物は、揮発によりレジスト膜中に取り込まれなかったり、レジスト材料の各成分との相溶性が悪く、レジスト膜中での分散が不均一であるために効果の再現性に問題があり、しかも解像性を落としてしまうことがわかった。
【００１１】
また、光分解反応の際に生じるトリフルオロメタンスルホン酸等の強酸は、ＰＥＢ過程で、酸不安定基であるｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルオキシフェニル基の分解の際、好ましくない副反応を起こし、ヒドロキシフェニル基のｏ−位がｔｅｒｔ−ブチル化した副反応生成物がアルカリ溶解性を低下させることも報告されている（Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ，２１９５，７４〜８３．（１９９４））。
【００１２】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、微細加工技術に適した高解像性を有する化学増幅ポジ型レジスト材料の成分として好適な新規スルホニウム塩及びこのスルホニウム塩を配合した化学増幅ポジ型レジスト材料を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
本発明者は上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、後述する方法により下記一般式（１）で示される新規なスルホニウム塩が得られると共に、この式（１）のスルホニウム塩を、化学増幅ポジ型レジスト材料の成分として用いることにより微細加工技術に適した高解像性を有し、特に遠紫外線リソグラフィーにおいて大いに威力を発揮し得ることを見い出した。
【００１４】
【化３】

（但し、式中Ｒ¹はアルキル基、アルコキシ基又はジアルキルアミノ基であり、それぞれ同じでも異なってもよい。ＯＲ²は酸不安定基であり、Ｙは炭素数１〜２０の直鎖状、分岐状又は環状のアルキルスルホネートで、その構造中にＣ＝Ｏカルボニル二重結合、Ｃ−Ｏ−Ｃエーテル結合又はアルコール性水酸基を含んでいてもよい。ｎは０〜２の整数、ｍは１〜３の整数で、かつｎ＋ｍは３である。ｒは１〜５の整数であり、ｐは０〜５の整数、ｑは０〜４の整数でｑ＋ｒは１〜５の整数である。）
【００１５】
即ち、本発明の上記式（１）のスルホニウム塩を化学増幅ポジ型レジスト材料の成分として用いた場合、このスルホニウム塩自体のアルカリ溶解性は低いものの、高エネルギー線照射による分解によって生成する酸、レジスト材料中の水分及びＰＥＢ（Ｐｏｓｔ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｂａｋｅ）の作用で、効率良く酸不安定基が分解し、アルカリ溶解性の高いフェノール部位又はｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルメチルオキシ基のような三級カルボン酸エステル基を有する場合はカルボン酸部位が生成するため、より大きな溶解コントラストを得ることができる。また、スルホニウム塩のフェニル基の３位に酸素原子を導入し、４位置換体に見られるような酸素原子と硫黄原子との共鳴構造をとれないようにしたもの、即ち３位に酸不安定基を導入したスルホニウム塩においては２５０ｎｍ付近の光吸収を無置換体と同等に抑えることができ、その結果レジスト材料としての透過率を高めることができる。
【００１６】
更に、高エネルギー線照射により生じる酸は従来のトリフルオロメタンスルホン酸のような強酸ではなく、比較的弱いアルキルスルホン酸であるので、強酸を用いた時のような副反応やレジスト膜表面上での塩基性化合物による発生酸の失活の影響を少なくすることができる。
【００１７】
従って、上記式（１）のスルホニウム塩は、化学増幅ポジ型レジスト材料の酸発生剤として優れた性能を発揮することができ、上記式（１）のスルホニウム塩を含有するレジスト材料は、上記式（１）のスルホニウム塩の酸不安定基の効果により、大きな溶解コントラストを有し、高解像度、広範囲の焦点深度を有するレジスト像を得ることができるものである。
即ち、本願発明は、下記請求項のスルホニウム塩及び化学増幅ポジ型レジスト材料を提供する。
請求項１：
下記一般式（１）で示され、分子中のフェニル基に少なくとも１つの酸不安定基を有し、かつ直鎖状、分岐状又は環状のアルキルスルホネートを持つことを特徴とするスルホニウム塩。
【化１６】

（但し、式中Ｒ ¹ は炭素数１〜８のアルキル基、炭素数１〜８のアルコキシ基又は炭素数１〜４のアルキル基を有するジアルキルアミノ基であり、それぞれ同じでも異なってもよい。ＯＲ ² は、ｔｅｒｔ−ブトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルオキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルメチルオキシ基、トリメチルシリルオキシ基、トリエチルシリルオキシ基、ｔｅｒｔ−ブチルジメチルシリルオキシ基、テトラヒドロフラニルオキシ基、テトラヒドロピラニルオキシ基、２−メトキシテトラヒドロピラニルオキシ基、メトキシメチルオキシ基、１ーエトキシエトキシ基、１−プロポキシエトキシ基、１−ｎ−ブトキシエトキシ基、１−ｉｓｏ−ブトキシエトキシ基、１−ｓｅｃ−ブトキシエトキシ基、１−ｔｅｒｔ−ブトキシエトキシ基、１−アミロキシエトキシ基、１ーエトキシ−１−メチル−エトキシ基、１−プロポキシ−１−メチル−エトキシ基、１−ｎ−ブトキシ−１−メチル−エトキシ基、１−ｉｓｏ−ブトキシ−１−メチル−エトキシ基、１−ｓｅｃ−ブトキシ−１−メチル−エトキシ基、１−ｔｅｒｔ−ブトキシ−１−メチル−エトキシ基、１−アミロキシ−１−メチル−エトキシ基から選択される酸不安定基であり、Ｙ ^- はメタンスルホネート、ブタンスルホネート、（＋）−１０−カンファースルホネートから選択されるアルキルスルホネートを示す。ｎは０〜２の整数、ｍは１〜３の整数で、かつｎ＋ｍは３である。ｒは１〜５の整数であり、ｐは０〜５の整数、ｑは０〜４の整数でｑ＋ｒは１〜５の整数である。）
請求項２：
ブタンスルホン酸トリス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）スルホニウム、ブタンスルホン酸（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）ジフェニルスルホニウム、（＋）−１０−カンファースルホン酸トリス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）スルホニウム、（＋）−１０−カンファースルホン酸（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）ジフェニルスルホニウムから選択されるスルホニウム塩。
請求項３：
アルカリ可溶性樹脂７０〜９０重量部に対して請求項１又は２記載のスルホニウム塩を０．１〜１５重量部含有してなることを特徴とする化学増幅ポジ型レジスト材料。
請求項４：
（Ａ）１５０〜７００重量部の有機溶剤、
（Ｂ）７０〜９０重量部のアルカリ可溶性樹脂、
（Ｃ）５〜４０重量部の分子内に一つ以上の酸によって分解する酸不安定基を有する溶解阻止剤、
（Ｄ）０．１〜１５重量部の請求項１又は２記載のスルホニウム塩、
（Ｅ）０．１〜１５重量部の酸発生剤
を含有することを特徴とする化学増幅ポジ型レジスト材料。
請求項５：
（Ａ）１５０〜７００重量部の有機溶剤、
（Ｂ）７０〜９０重量部のアルカリ可溶性樹脂、
（Ｄ）０．１〜１５重量部の請求項１又は２記載のスルホニウム塩、
（Ｅ）０．１〜１５重量部の酸発生剤
を含有することを特徴とする化学増幅ポジ型レジスト材料。
請求項６：
（Ｂ）成分のアルカリ可溶性樹脂として、一部の水酸基の水素原子が酸不安定基で置換された重量平均分子量が３，０００〜１００，０００のポリヒドロキシスチレンを用いた請求項４又は５記載の化学増幅ポジ型レジスト材料。
【００１８】
以下、本発明につき更に詳細に説明すると、本発明は、まず第一に、下記一般式（１）で示され、分子中のフェニル基に少なくとも１つの酸不安定基を有し、かつ炭素数１〜２０の直鎖状、分岐状あるいは環状のアルキルスルホネートを有する新規なスルホニウム塩を提供するものである。
【００１９】
【化４】

（但し、式中Ｒ¹はアルキル基、アルコキシ基又はジアルキルアミノ基であり、それぞれ同じでも異なってもよい。ＯＲ²は酸不安定基であり、Ｙは炭素数１〜２０の直鎖状、分岐状又は環状のアルキルスルホネートで、その構造中にＣ＝Ｏカルボニル二重結合、Ｃ−Ｏ−Ｃエーテル結合又はアルコール性水酸基を含んでいてもよい。ｎは０〜２の整数、ｍは１〜３の整数で、かつｎ＋ｍは３である。ｒは１〜５の整数であり、ｐは０〜５の整数、ｑは０〜４の整数でｑ＋ｒは１〜５の整数である。）
【００２０】
上記式（１）において、Ｒ¹はアルキル基、アルコキシ基又はジアルキルアミノ基であり、具体的にアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基等の炭素数１〜８のものが好適であり、中でもメチル基、エチル基、イソプロピル基、ｔｅｒｔ−ブチル基がより好ましく用いられる。アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ｎ−ブトキシ基、ｓｅｃ−ブトキシ基、ヘキシロキシ基、シクロヘキシロキシ基等の炭素数１〜８のものが好適であり、中でもメトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基がより好ましく用いられる。ジアルキルアミノ基としては、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジプロピルアミノ基等の炭素数１〜４のアルキル基を有するアミノ基が用いられるが、中でもジメチルアミノ基が望ましい。
【００２１】
ＯＲ²は酸不安定基である。ここで、酸不安定基としては、例えばｔｅｒｔ−ブトキシ基等の三級アルコキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルオキシ基等の炭酸エステル基、ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルメチルオキシ基等の三級カルボン酸エステル基、トリメチルシリルオキシ基、トリエチルシリルオキシ基、ｔｅｒｔ−ブチルジメチルシリルオキシ基等のトリアルキルシリルオキシ基、テトラヒドロフラニルオキシ基、テトラヒドロピラニルオキシ基、２−メトキシテトラヒドロピラニルオキシ基、メトキシメチルオキシ基、１ーエトキシエトキシ基、１−プロポキシエトキシ基、１−ｎ−ブトキシエトキシ基、１−ｉｓｏ−ブトキシエトキシ基、１−ｓｅｃ−ブトキシエトキシ基、１−ｔｅｒｔ−ブトキシエトキシ基、１−アミロキシエトキシ基、１ーエトキシ−１−メチル−エトキシ基、１−プロポキシ−１−メチル−エトキシ基、１−ｎ−ブトキシ−１−メチル−エトキシ基、１−ｉｓｏ−ブトキシ−１−メチル−エトキシ基、１−ｓｅｃ−ブトキシ−１−メチル−エトキシ基、１−ｔｅｒｔ−ブトキシ−１−メチル−エトキシ基、１−アミロキシ−１−メチル−エトキシ基等のアセタール又はケタール基などが挙げられる。
【００２２】
また、Ｙは炭素数１〜２０の直鎖状、分岐状あるいは環状のアルキルスルホネートで、その構造中にＣ＝Ｏカルボニル二重結合、Ｃ−Ｏ−Ｃエーテル結合、又はアルコール性水酸基を含んでいてもよい。例えばメチル、エチル、プロピル、ブチル、イソプロピル、ｓｅｃ−ブチル、イソブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ヘキシル、オクチル等の直鎖又は分岐状のアルキルスルホネート、シクロヘキシル等の環状のアルキルスルホネート、１−ヒドロキシシクロヘキシルスルホネート、１−メトキシシクロヘキシルスルホネート等のアルコール性水酸基、Ｃ−Ｏ−Ｃエーテル結合を有するアルキルスルホネート、更に（＋）−１０−カンファースルホネート等のバルキーな骨格でカルボニル二重結合を有するアルキルスルホネートも好適であるが、本発明において、Ｙ ^- として、メタンスルホネート、ブタンスルホネート又は（＋）−１０−カンファースルホネートを用いる。
【００２３】
なお、本発明のカウンターアニオン（Ｙ^-）に弱酸であるアルキルスルホネートを有する新規スルホニウム塩をレジスト材料の成分として用いると、その弱酸アニオンの効果、即ちレジスト膜表面での空気中の塩基性化合物による酸の失活の影響を非常に小さいものとすることができるため、表面難溶層の形成を抑えることができ、ＰＥＤ安定性が良好で、Ｔ−トップ形状の原因である表面難溶層の問題、即ちＰＥＤの問題を充分に解決し得、より良好な感度を得ることができる。
【００２４】
このような式（１）のスルホニウム塩としては、具体的に下記のものが例示される。即ち酸不安定基を４位に持つスルホニウム塩であって、酸不安定基がｔｅｒｔ−ブトキシ基であるスルホニウム塩としては、例えばエタンスルホン酸（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）ジフェニルスルホニウム、ブタンスルホン酸（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）ジフェニルスルホニウム、プロパンスルホン酸（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）ジフェニルスルホニウム、ブタンスルホン酸ビス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）フェニルスルホニウム、（＋）−１０−カンファースルホン酸ビス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）フェニルスルホニウム、ブタンスルホン酸ビス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）フェニルスルホニウム、ブタンスルホン酸トリス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）スルホニウム、（＋）−１０−カンファースルホン酸トリス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）スルホニウム、メタンスルホン酸（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）ビス（４−ジメチルアミノフェニル）スルホニウム、ブタンスルホン酸（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）ビス（４−ジメチルアミノフェニル）スルホニウム、メタンスルホン酸ビス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）（４−ジメチルアミノフェニル）スルホニウム、ブタンスルホン酸ビス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）（４−ジメチルアミノフェニル）スルホニウム、（＋）−１０−カンファースルホン酸ビス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）（４−ジメチルアミノフェニル）スルホニウムなどが挙げられる。
【００２５】
酸不安定基がｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルオキシ基であるスルホニウム塩としては、メタンスルホン酸ビス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルオキシフェニル）フェニルスルホニウム、ブタンスルホン酸ビス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルオキシフェニル）フェニルスルホニウム、メタンスルホン酸トリス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルオキシフェニル）スルホニウム、ブタンスルホン酸トリス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルオキシフェニル）スルホニウム、（＋）−１０−カンファースルホン酸トリス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルオキシフェニル）スルホニウム、メタンスルホン酸（４−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルオキシフェニル）ビス（４−ジメチルアミノフェニル）スルホニウム、ブタンスルホン酸（４−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルオキシフェニル）ビス（４−ジメチルアミノフェニル）スルホニウム、メタンスルホン酸ビス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルオキシフェニル）（４−ジメチルアミノフェニル）スルホニウム、ブタンスルホン酸ビス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルオキシフェニル）（４−ジメチルアミノフェニル）スルホニウム、（＋）−１０−カンファースルホン酸ビス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルオキシフェニル）（４−ジメチルアミノフェニル）スルホニウムなどが挙げられる。
【００２６】
酸不安定基がｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルメチルオキシ基であるスルホニウム塩としては、メタンスルホン酸ビス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルメチルオキシフェニル）フェニルスルホニウム、ブタンスルホン酸ビス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルメチルオキシフェニル）フェニルスルホニウム、メタンスルホン酸トリス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルメチルオキシフェニル）スルホニウム、（＋）−１０−カンファースルホン酸トリス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルメチルオキシフェニル）スルホニウム、メタンスルホン酸（４−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルメチルオキシフェニル）ビス（４−ジメチルアミノフェニル）スルホニウム、ブタンスルホン酸ビス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルメチルオキシフェニル）（４−ジメチルアミノフェニル）スルホニウムなどが挙げられる。
【００２７】
酸不安定基がアセタール又はケタール基であるスルホニウム塩としては、テトラヒドロピラニル基を持つものとして、メタンスルホン酸ビス（４−（２−テトラヒドロピラニル）−オキシフェニル）フェニルスルホニウム、ブタンスルホン酸トリス４−（２−テトラヒドロピラニル）−オキシフェニルスルホニウム、（＋）−１０−カンファースルホン酸トリス（４−（２−テトラヒドロピラニル）−オキシフェニル）スルホニウム、メタンスルホン酸（４−（２−テトラヒドロピラニル）−オキシフェニル）ビス（４−ジメチルアミノフェニル）スルホニウム、ブタンスルホン酸ビス（４−（２−テトラヒドロピラニル）−オキシフェニル）（４−ジメチルアミノフェニル）スルホニウムなどが挙げられ、テトラヒドロフラニル基を持つものとして、メタンスルホン酸ビス（４−（２−テトラヒドロフラニル）−オキシフェニル）フェニルスルホニウム、ブタンスルホン酸トリス（４−（２−テトラヒドロフラニル）−オキシフェニル）スルホニウム、（＋）−１０−カンファースルホン酸トリス（４−（２−テトラヒドロフラニル）−オキシフェニル）スルホニウム、メタンスルホン酸（４−（２−テトラヒドロフラニル）−オキシフェニル）ビス（４−ジメチルアミノフェニル）スルホニウム、ブタンスルホン酸ビス（４−（２−テトラヒドロフラニル）−オキシフェニル）（４−ジメチルアミノフェニル）スルホニウムなどが挙げられ、エトキシエチル基を持つものとして、メタンスルホン酸ビス（４−（１−エトキシエトキシ）フェニル）フェニルスルホニウム、ブタンスルホン酸トリス（４−（１−エトキシエトキシ）フェニル）スルホニウム、（＋）−１０−カンファースルホン酸トリス（４−（１−エトキシエトキシ）フェニル）スルホニウム、メタンスルホン酸（４−（１−エトキシエトキシ）フェニル）ビス（４−ジメチルアミノフェニル）スルホニウム、ブタンスルホン酸ビス（４−（１−エトキシエトキシ）フェニル）（４−ジメチルアミノフェニル）スルホニウムなどが挙げられる。
【００２８】
酸不安定基がトリアルキルシリルオキシ基であるスルホニウム塩としては、メタンスルホン酸ビス（４−トリメチルシリルオキシフェニル）フェニルスルホニウム、ブタンスルホン酸ビス（４−トリエチルシリルオキシフェニル）フェニルスルホニウム、メタンスルホン酸トリス（４−トリメチルシリルオキシフェニル）スルホニウム、（＋）−１０−カンファースルホン酸トリス（４−トリメチルシリルオキシフェニル）スルホニウム、メタンスルホン酸（４−トリエチルシリルオキシフェニル）ビス（４−ジメチルアミノフェニル）スルホニウム、ブタンスルホン酸ビス（４−トリメチルシリルオキシフェニル）（４−ジメチルアミノフェニル）スルホニウムなどが挙げられる。
【００２９】
また、酸不安定基を３位に持つスルホニウム塩であって、酸不安定基がｔｅｒｔ−ブトキシ基であるスルホニウム塩としては、例えばエタンスルホン酸（３−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）ジフェニルスルホニウム、ブタンスルホン酸（３−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）ジフェニルスルホニウム、プロパンスルホン酸（３−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）ジフェニルスルホニウム、ブタンスルホン酸ビス（３−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）フェニルスルホニウム、（＋）−１０−カンファースルホン酸ビス（３−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）フェニルスルホニウム、ブタンスルホン酸ビス（３−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）フェニルスルホニウム、ブタンスルホン酸トリス（３−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）スルホニウム、（＋）−１０−カンファースルホン酸トリス（３−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）スルホニウム、メタンスルホン酸（３−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）ビス（４−ジメチルアミノフェニル）スルホニウム、ブタンスルホン酸（３−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）ビス（４−ジメチルアミノフェニル）スルホニウム、メタンスルホン酸ビス（３−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）（４−ジメチルアミノフェニル）スルホニウム、ブタンスルホン酸ビス（３−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）（４−ジメチルアミノフェニル）スルホニウム、（＋）−１０−カンファースルホン酸ビス（３−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）（４−ジメチルアミノフェニル）スルホニウムなどが挙げられる。
【００３０】
酸不安定基がｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルオキシ基であるスルホニウム塩としては、メタンスルホン酸ビス（３−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルオキシフェニル）フェニルスルホニウム、ブタンスルホン酸ビス（３−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルオキシフェニル）フェニルスルホニウム、メタンスルホン酸トリス（３−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルオキシフェニル）スルホニウム、ブタンスルホン酸トリス（３−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルオキシフェニル）スルホニウム、（＋）−１０−カンファースルホン酸トリス（３−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルオキシフェニル）スルホニウム、メタンスルホン酸（３−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルオキシフェニル）ビス（４−ジメチルアミノフェニル）スルホニウム、ブタンスルホン酸（３−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルオキシフェニル）ビス（４−ジメチルアミノフェニル）スルホニウム、メタンスルホン酸ビス（３−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルオキシフェニル）（４−ジメチルアミノフェニル）スルホニウム、ブタンスルホン酸ビス（３−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルオキシフェニル）（４−ジメチルアミノフェニル）スルホニウム、（＋）−１０−カンファースルホン酸ビス（３−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルオキシフェニル）（４−ジメチルアミノフェニル）スルホニウムなどが挙げられる。
【００３１】
酸不安定基がｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルメチルオキシ基であるスルホニウム塩としては、メタンスルホン酸ビス（３−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルメチルオキシフェニル）フェニルスルホニウム、ブタンスルホン酸ビス（３−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルメチルオキシフェニル）フェニルスルホニウム、メタンスルホン酸トリス（３−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルメチルオキシフェニル）スルホニウム、（＋）−１０−カンファースルホン酸トリス（３−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルメチルオキシフェニル）スルホニウム、メタンスルホン酸（３−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルメチルオキシフェニル）ビス（４−ジメチルアミノフェニル）スルホニウム、ブタンスルホン酸ビス（３−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルメチルオキシフェニル）（４−ジメチルアミノフェニル）スルホニウムなどが挙げられる。
【００３２】
酸不安定基がアセタール又はケタール基であるスルホニウム塩としては、テトラヒドロピラニル基を持つものとして、メタンスルホン酸ビス（３−（２−テトラヒドロピラニル）−オキシフェニル）フェニルスルホニウム、ブタンスルホン酸トリス（３−（２−テトラヒドロピラニル）−オキシフェニル）スルホニウム、（＋）−１０−カンファースルホン酸トリス（３−（２−テトラヒドロピラニル）−オキシフェニル）スルホニウム、メタンスルホン酸（３−（２−テトラヒドロピラニル）−オキシフェニル）ビス（４−ジメチルアミノフェニル）スルホニウム、ブタンスルホン酸ビス（３−（２−テトラヒドロピラニル）−オキシフェニル）（３−ジメチルアミノフェニル）スルホニウムなどが挙げられ、テトラヒドロフラニル基を持つものとして、メタンスルホン酸ビス（３−（２−テトラヒドロフラニル）−オキシフェニル）フェニルスルホニウム、ブタンスルホン酸トリス（３−（２−テトラヒドロフラニル）−オキシフェニル）スルホニウム、（＋）−１０−カンファースルホン酸トリス（３−（２−テトラヒドロフラニル）−オキシフェニル）スルホニウム、メタンスルホン酸（３−（２−テトラヒドロフラニル）−オキシフェニル）ビス（４−ジメチルアミノフェニル）スルホニウム、ブタンスルホン酸ビス（３−（２−テトラヒドロフラニル）−オキシフェニル）（４−ジメチルアミノフェニル）スルホニウムなどが挙げられ、エトキシエチル基を持つものとして、メタンスルホン酸ビス（３−（１−エトキシエトキシ）フェニル）フェニルスルホニウム、ブタンスルホン酸トリス（３−（１−エトキシエトキシ）フェニル）スルホニウム、（＋）−１０−カンファースルホン酸トリス（３−（１−エトキシエトキシ）フェニル）スルホニウム、メタンスルホン酸（３−（１−エトキシエトキシ）フェニル）ビス（４−ジメチルアミノフェニル）スルホニウム、ブタンスルホン酸ビス（３−（１−エトキシエトキシ）フェニル）（４−ジメチルアミノフェニル）スルホニウムなどが挙げられる。
【００３３】
酸不安定基がトリアルキルシリルオキシ基であるスルホニウム塩としては、メタンスルホン酸ビス（３−トリメチルシリルオキシフェニル）フェニルスルホニウム、ブタンスルホン酸ビス（３−トリエチルシリルオキシフェニル）フェニルスルホニウム、メタンスルホン酸トリス（３−トリメチルシリルオキシフェニル）スルホニウム、（＋）−１０−カンファースルホン酸トリス（３−トリメチルシリルオキシフェニル）スルホニウム、メタンスルホン酸（３−トリエチルシリルオキシフェニル）ビス（４−ジメチルアミノフェニル）スルホニウム、ブタンスルホン酸ビス（３−トリメチルシリルオキシフェニル）（４−ジメチルアミノフェニル）スルホニウムなどが挙げられる。
【００３４】
上記のスルホニウム塩の例では酸不安定基をフェニル基の４位に持つもの、または３位に持つものを例示したが、後述するビス（３−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）スルホキシド（２ｄ）と４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニルグリニヤ（４）を原料に用いることにより、３位置換体と４位置換体を２対１の割合で有するスルホニウム塩が合成でき、ビス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）スルホキシド（２ｂ）と３−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニルグリニヤ（４）を原料に用いることにより、３位置換体と４位置換体を１対２の割合で有するスルホニウム塩が合成できる。
【００３５】
本発明の上記式（１）のスルホニウム塩は、以下のような経路により合成することができる。まず、公知の方法（Ｊ．Ｈｏｌｃｏｍｂｅ ａｎｄ Ｔ．Ｌｉｖｉｎｇｈｏｕｓｅ Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，１１１〜１１５．５１．（１９８６））で調製できる３又は４−ハロゲン化−ｔｅｒｔ−ブトキシベンゼンを常法によりＴＨＦ中金属マグネシウムと反応させ、下記一般式（４）で示されるｔｅｒｔ−ブトキシフェニルグリニヤとする。一方、有機溶媒中で下記一般式（２）で示されるジアリールスルホキシドに下記一般式（３）で示されるトリアルキルシリルクロリドあるいはブロミドを反応させ、更に上述した式（４）のグリニヤ試薬を反応させることにより、下記一般式（５）で示される酸不安定基としてｔｅｒｔ−ブトキシフェニル基を持ち、塩化物又は臭化物イオンをアニオンに有するスルホニウム塩を合成することができる。さらに、このスルホニウム塩（５）の塩化物又は臭化物イオンをメタノール中、炭酸鉛、一般式（６）で示されるアルキルスルホン酸と反応させてアニオン交換を行うことにより、塩化物又は臭化物イオンを塩化鉛、臭化鉛として除くことができ、アルキルスルホネートをアニオンに有し、ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル基を有するスルホニウム塩（１ａ）を得ることができる。なお、このアニオン交換の処方は（Ｆ．Ｍａｒｓｈａｌｌ Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，３４２〜３５１．８１．（１９５９））に準じて行うことができる。
【００３６】
【化５】

（但し、式中Ｒ¹、Ｙ、ｐ、ｑ、ｒはそれぞれ上記と同様であり、Ｘは臭素原子又は塩素原子である。また、Ｒ³は炭素数１〜４の直鎖状又は分岐状のアルキル基である。）
【００３７】
ここで、上記式（２）のスルホキシドとしては、ジフェニルスルホキシド、下記式（２ａ）で示されるビス（３，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）スルホキシド、下記式（２ｂ）で示されるビス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）スルホキシド、下記式（２ｃ）で示されるビス（４−ジメチルアミノフェニル）スルホキシド、下記式（２ｄ）で示されるビス（３−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）スルホキシド等を用いることが望ましい。これらスルホキシドは、特開平７−２１５９３０号公報に示されているように、対応するグリニヤ試薬と塩化チオニルとの反応により調製することができる。
【００３８】
【化６】

【００３９】
上記式（３）のトリアルキルシリルクロリド又はブロミドとしては、トリメチルシリルクロリド、トリメチルシリルブロミド、ｔｅｒｔ−ブチルジメチルシリルクロリド、ｔｅｒｔ−ブチルジメチルシリルブロミド、エチルジメチルシリルクロリド、エチルジメチルシリルブロミド等を用いることが望ましい。
【００４０】
本発明では、上記のスルホキシドを原料にすることでｔｅｒｔ−ブトキシフェニル基を１個又は３個持つ新規なスルホニウム塩を合成することができ、上記式（２ｂ）又は（２ｄ）のビス（ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）スルホキシドと、下記式（７）で示されるアリールグリニヤ試薬、例えばフェニルグリニヤ、４−ジメチルアミノフェニルグリニヤ等とを反応させることにより、ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル基を２個持ち、塩化物イオン又は臭化物イオンを有するスルホニウム塩（５ａ）を得、更に上記と同様にアニオン交換を行なうことで、アルキルスルホネートをアニオンに持ち、ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル基を２個持つ新規なスルホニウム塩（１ｂ）を合成することができる。
【００４１】
【化７】

（上記式中Ｒ¹、Ｒ³、Ｙ、Ｘ、ｐ、ｑはそれぞれ上記と同様である。）
【００４２】
上記反応の様に、ジフェニルスルホキシド誘導体及びアリールグリニヤ試薬の組み合せを変えることにより酸不安定基や種々の機能性置換基の導入が可能である。例えば、酸不安定基を有するフェニル基を３個持つスルホニウム塩では、その置換基の位置を全てフェニル基の４位に持つもの、全て３位に持つもの、４位に二つ、３位に一つ持つもの、４位に一つ、３位に二つ持つものなど、様々な組み合せで合成することができる。
【００４３】
なお、上記式（２）のスルホキシドとしてビス（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）スルホキシドのような２位及び２’位にｔｅｒｔ−ブトキシ基を有するものを用いた場合は、立体傷害のため目的化合物を得ることができない。テトラヒドロピラニルオキシ基を２位及び２’位に持つものを用いた場合も同様である。ただし、（７）の２位にｔｅｒｔブトキシ基を有する場合、即ち２位置換フェニル基を一つだけ持つものは合成可能である。
【００４４】
また、従来技術であるフェノール又はアニソールと塩化チオニルの反応によるスルホニウム塩又はスルホキシド化合物の合成法では、フェノールの活性部位がオルト位、パラ位と二つあるため、用いる試薬によりオルト置換体、パラ置換体と異なる可能性があり、特にメタ置換体は得ることができない。更に、この反応では、反応系中に塩化水素ガスが発生するため、ｔｅｒｔ−ブトキシフェニルのような酸不安定基を持つ化合物を原料に合成を行うことは困難である。これに対して本発明の方法では、グリニヤ試薬を用いているため定量的にメタ置換体のみが得られ、塩化水素ガスの代わりに塩化マグネシウム等の無機塩が生成するだけであるので、酸不安定基の分解は進行しない。
【００４５】
更に、従来技術であるトリフルオロメタンスルホン酸スルホニウムのような強酸を発生するスルホニウム塩の合成には、上記反応と同様にスルホキシド化合物、グリニヤ試薬、トリアルキルシリルトリフルオロメタンスルホネート等のトリアルキルシリルスルホネートが用いられており、トリフルオロメタンスルホネート等のアニオンがほぼ定量的に導入されるが、本発明の新規スルホニウム塩にこの処方を応用し、アルキルスルホン酸をトリアルキルシリル化したトリアルキルシリルアルキルスルホネートをトリアルキルシリルクロリドの代わりに用いた場合には、アニオンにアルキルスルホネートとグリニヤ試薬に起因する塩化物イオンあるいは臭化物イオンを有するスルホニウム塩の混合物となり、定量的にアルキルスルホネートを有するスルホニウム塩を得ることができない。それに対して、上記反応では塩化あるいは臭化スルホニウムを単離した後、炭酸鉛、アルキルスルホン酸を用いて塩化鉛あるいは臭化鉛を沈澱させることにより、スルホニウム塩にほぼ定量的にアルキルスルホン酸アニオンの導入をすることができる。
【００４６】
なお、上記合成法においてはｔｅｒｔ−ブトキシフェニルグリニヤ試薬をスルホキシド及びスルホニウム塩の原料に用いたが、グリニヤ試薬に対して不活性かつ酸により脱離可能な保護基、例えばテトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基、エトキシエチル基等でハロゲン化フェノールの水酸基を保護し、金属マグネシウムと反応させて調製したグリニヤ試薬を用いても上記式（１）のスルホニウム塩を合成することができる。
【００４７】
上記スルホニウム塩の合成反応においては、上記式（２）のスルホキシド１モルに対して上記式（３）のトリアルキルシリルクロリド又はブロミドを１〜５モル、特に２〜３モルの割合で混合することが好適であり、また、上記式（２）のスルホキシドに対して上記式（４）又は上記式（８）のグリニヤ試薬を１〜５モル、特に２〜３モルの割合で加えることが好ましい。更に、これらの反応は、上記式（３）のトリアルキルシリルハライド中に存在する微量の酸性不純物によるｔｅｒｔ−ブトキシ基の脱離を防ぐため、トリエチルアミン、ピリジン等の有機塩基の存在下、ＴＨＦ、塩化メチレン等の有機溶媒中で行うことが望ましい。なお、これら反応の反応条件は特に制限されないが、０〜１０℃の反応温度とすることが好ましい。
【００４８】
上記のような反応条件で得られた塩化物あるいは臭化物イオンを持つスルホニウム塩のアニオン交換をする際には、特に制限されるものではないが、スルホニウム塩（５）１モルに対してアルキルスルホン酸（６）を１．０〜１．５モル、炭酸鉛を０．５〜１．５モルの割合で加え、メタノール等の有機溶媒中で０〜５０℃の温度範囲で３０分〜２時間反応させることが望ましい。この場合、アルキルスルホン酸（６）の割合及び反応温度等が高すぎると酸不安定基であるｔｅｒｔ−ブトキシフェニル基の分解反応が進行する可能性がある。
【００４９】
更に本発明では、上記式（１ａ，１ｂ）のスルホニウム塩のｔｅｒｔ−ブトキシ基を一般式（６）で示されるアルキルスルホン酸により脱保護し、フェノール性水酸基の水素原子を常法によりｔｅｒｔ−ブトキシカルボニル基、ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルメチル基、トリアルキルシリル基、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基、エトキシエチル基、メトキシメチル基等の酸不安定基で置換することにより、目的とする酸不安定基を有しアルキルスルホネートをアニオンに有する下記一般式（１）で示される新規なスルホニウム塩を得ることができる。
【００５０】
【化８】

（但し、上記式中Ｒ¹、Ｒ²、Ｙ、ｎ、ｍ、ｑ、ｐ、ｒはそれぞれ上記と同様である。）
【００５１】
本発明は更に上記一般式（１）で示されるスルホニウム塩を含有する化学増幅ポジ型レジスト材料を提供する。ここで、このレジスト材料は、二成分系（有機溶媒、アルカリ可溶性樹脂、酸発生剤）もしくは三成分系（有機溶剤、アルカリ可溶性樹脂、酸発生剤、溶解阻止剤）の化学増幅ポジ型レジスト材料として調製することができるが、特に三成分系の化学増幅ポジ型レジスト材料として用いることが好適である。その具体的態様としては下記の通りである。
〔Ｉ〕（Ａ）有機溶剤、
（Ｂ）アルカリ可溶性樹脂、
（Ｃ）酸不安定基を有する溶解阻止剤、
（Ｄ）一般式（１）で表されるスルホニウム塩、
（Ｅ）酸発生剤
を含有する化学増幅ポジ型レジスト材料。
〔ＩＩ〕（Ａ）有機溶剤、
（Ｂ）アルカリ可溶性樹脂、
（Ｃ）酸不安定基を有する溶解阻止剤、
（Ｄ）一般式（１）で表されるスルホニウム塩、
（Ｆ）下記一般式（８）で表されるオニウム塩
（Ｒ⁴）_aＭＹ’ …（８）
（但し、式中Ｒ⁴は同種又は異種の置換又は非置換芳香族基、Ｍはヨードニウム又はスルホニウム、Ｙ’は置換又は非置換のアルキルスルホネート又はアリールスルホネートである。ａは２又は３である。）
を含有する化学増幅型ポジ型レジスト材料。
〔ＩＩＩ〕（Ａ）有機溶剤、
（Ｂ）アルカリ可溶性樹脂、
（Ｃ）酸不安定基を有する溶解阻止剤、
（Ｄ）一般式（１）で表されるスルホニウム塩
を含有する化学増幅型ポジ型レジスト材料。
〔ＩＶ〕（Ａ）有機溶剤、
（Ｂ）アルカリ可溶性樹脂、
（Ｄ）一般式（１）で表されるスルホニウム塩
を含有する化学増幅型ポジ型レジスト材料。
〔Ｖ〕（Ａ）有機溶剤、
（Ｂ）アルカリ可溶性樹脂、
（Ｄ）一般式（１）で表されるスルホニウム塩、
（Ｅ）酸発生剤
を含有する化学増幅型ポジ型レジスト材料。
【００５２】
ここで、（Ａ）成分の有機溶剤としては、シクロヘキサノン、メチル−２−ｎ−アミルケトン等のケトン類、３−メトキシブタノール、３−メチル−３−メトキシブタノール、１−メトキシ−２−プロパノール、１−エトキシ−２−プロパノール等のアルコール類、プロピ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メチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、乳酸エチル、ピルビン酸エチル、酢酸ブチル、メチル−３−メトキシプロピオネート、エチル−３−エトキシプロピオネート等のエステル類などが挙げられ、これらを単独又は２種類以上を混合して使用することができる。
【００５３】
また、ベース樹脂である（Ｂ）成分のアルカリ可溶性樹脂としては、ポリヒドロキシスチレン又はその誘導体が挙げられる。ポリヒドロキシスチレンの誘導体としては、ポリヒドロキシスチレンの水酸基の水素原子を部分的に酸に不安定な基で置換したものが好適であるが、ヒドロキシスチレンの共重合体も用いることができる。酸に不安定な置換基としては、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニル基、ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルメチル基等のｔｅｒｔ−ブチル誘導体の置換基、１−エトキシエチル基、、１−プロポキシエチル基、１−ｎ−ブトキシエチル基、１−ｉｓｏ−ブトキシエチル基、１−ｔｅｒｔ−ブトキシエチル基、１−ｔｅｒｔ−アミロキシエチル基等の直鎖状若しくは分岐鎖状アセタール基、テトラヒドロフラニル基、テトラヒドロピラニル基、２−メトキシ−テトラヒドロピラニル基等の環状アセタール基が好ましい。また、これら酸不安定基は単独あるいは複数の種類を同時に用いてもかまわない。更に、このポリヒドロキシスチレン誘導体の重量平均分子量は３，０００〜１００，０００とすることが好ましい。３，０００に満たないと成膜性、解像性に劣る場合があり、１００，０００を越えると解像性に劣る場合がある。ヒドロキシスチレンの共重合体としては、ヒドロキシスチレンとスチレンとの共重合体、ヒドロキシスチレンとアクリル酸−ｔｅｒｔ−ブチルとの共重合体、ヒドロキシスチレンとメタクリル酸−ｔｅｒｔ−ブチルとの共重合体、ヒドロキシスチレンと無水マレイン酸との共重合体、ヒドロキシスチレンとマレイン酸−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルとの共重合体が挙げられる。
【００５４】
本発明では、（Ｄ）成分として上記式（１）のスルホニウム塩を酸発生剤として配合するものであるが、必要により上記式（１）のスルホニウム塩で酸不安定基、またはアルキルスルホネートの種類が異なるものを併用して使用してもかまわない。さらに必要により、上記式（１）のスルホニウム塩以外に（Ｅ）成分として他の酸発生剤も配合することができる。（Ｅ）成分の酸発生剤としては、例えばオニウム塩、オキシムスルホン酸誘導体、２，６−ジニトロベンジルスルホン酸誘導体、ジアゾナフトキノンスルホン酸エステル誘導体、２，４−ビストリクロロメチル−６−アリール−１，３，５−トリアジン誘導体、アリールスルホン酸エステル誘導体、ピロガロールスルホン酸エステル誘導体、Ｎ−トリフルオロメタンスルホニルオキシフタリド、Ｎ−トリフルオロメタンスルホニルオキシナフタリド等のＮ−スルホニルオキシイミド誘導体、α，α’−ビスアリールスルホニルジアゾメタン誘導体、α，α’−ビスアルキルスルホニルジアゾメタン誘導体等が挙げられるが、特に下記一般式（８）
（Ｒ⁴）_aＭＹ’ …（８）
（但し、式中Ｒ⁴は同種又は異種の置換又は非置換芳香族基、Ｍはヨードニウム又はスルホニウム、Ｙ’は置換又は非置換のアルキルスルホネート又はアリールスルホネートである。ａは２又は３である。）
で示されるオニウム塩が好適に使用される。これら酸発生剤は単独又は複数の組み合せで配合することができる。
【００５５】
ここで、上記式（８）中のＲ⁴としては、例えばフェニル基、上記式（１）のＲ¹と同様のアルキル基やアルコキシ基で置換されたフェニル基などの芳香族基が好ましく使用される。上記式（８）のオニウム塩として具体的には、下記構造の化合物を挙げることができる。
【００５６】
【化９】

【００５７】
更に、（Ｃ）成分の溶解阻止剤としては、分子内に一つ以上酸によって分解する基を持つものであって、低分子量の化合物やポリマーの何れであっても良い。低分子の化合物の例としては、ビスフェノールＡ誘導体、炭酸エステル誘導体が挙げられるが、特にビスフェノールＡの水酸基の水素原子をｔｅｒｔ−ブトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニル基、ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルメチル基等のｔｅｒｔ−ブチル誘導体の置換基、１−エトキシエチル基、１−プロポキシエチル基、１−ｎ−ブトキシエチル基、１−ｉｓｏ−ブトキシエチル基、１−ｔｅｒｔ−ブトキシエチル基、１−ｔｅｒｔ−アミロキシエチル基等の直鎖状若しくは分岐鎖状アセタール基、テトラヒドロフラニル基、テトラヒドロピラニル基、２−メトキシ−テトラヒドロピラニル基等の環状アセタール基で置換した化合物や、４、４−ビス（４−ヒドロキシフェニル）吉草酸−ｔｅｒｔ−ブチルの水酸基の水素原子をｔｅｒｔ−ブトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニル基、ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルメチル基等のｔｅｒｔ−ブチル誘導体の置換基、１−エトキシエチル基、１−プロポキシエチル基、１−ｎ−ブトキシエチル基、１−ｉｓｏ−ブトキシエチル基、１−ｔｅｒｔ−ブトキシエチル基、１−ｔｅｒｔ−アミロキシエチル基等の直鎖状若しくは分岐鎖状アセタール基、テトラヒドロフラニル基、テトラヒドロピラニル基等の環状アセタール基で置換した化合物が好ましく、これら酸不安定基は単独又は複数の組み合せであってもかまわない。
【００５８】
ポリマーの溶解阻止剤の例としては、ｐ−ブトキシスチレンとｔ−ブチルアクリレートのコポリマーやｐ−ブトキシスチレンと無水マレイン酸のコポリマーなどが挙げられる。この場合、重量平均分子量は、５００〜１０，０００が好ましい。
【００５９】
本発明の二成分系化学増幅型レジスト材料は、（Ａ）成分の有機溶剤を１５０〜７００部（重量部、以下同様）、特に２５０〜５００部、（Ｂ）成分のアルカリ可溶性樹脂を７０〜９０部、特に７５〜８５部の割合で配合することが好ましく、三成分系化学増幅ポジ型レジスト材料においては、上記成分に加えて、（Ｃ）成分の酸不安定基を有する溶解阻止剤を５〜４０部、特に１０〜２５部配合することが好ましい。
【００６０】
更に、（Ｄ）成分としての上記式（１）のスルホニウム塩の配合量は、０．５〜１５部、特に２〜８部とすることが好ましく、０．５部に満たないと露光時の酸発生量が少なく感度及び解像力が劣る場合があり、１５部を越えるとレジスト膜の透過率が低下し、解像力が劣る場合がある。
【００６１】
また、必要により上記式（１）のスルホニウム塩以外に（Ｅ）成分として他の酸発生剤を配合する場合は、（Ｅ）成分の酸発生剤の配合を０．５〜１５部、特に２〜８部の範囲とすることが好適である。
【００６２】
上記レジスト材料には、ＰＥＤ安定性のためのカルボン酸誘導体、窒素含有化合物、塗布性を向上させるための界面活性剤、基板よりの乱反射を少なくするための吸光性材料などの添加剤を添加することができる。
【００６３】
カルボン酸誘導体としては、具体的に４−ヒドロキシフェニル酢酸、３−ヒドロキシフェニル酢酸、２−ヒドロキシフェニル酢酸、３−（４−ヒドロキシフェニル）プロピオン酸、３−（２−ヒドロキシフェニル）プロピオン酸、２，５−ジヒドロキシフェニル酢酸、３，４−ジヒドロキシフェニル酢酸、１，２−フェニレン二酢酸、１，３−フェニレン二酢酸、１，４−フェニレン二酢酸、１，２−フェニレンジオキシ二酢酸、１，４−フェニレンジプロパン酸、安息香酸、４，４−ビス（４−ヒドロキシフェニル）吉草酸、４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル酢酸、４−（４ーヒドロキシフェニル）酪酸、３，４−ジヒドロキシマンデル酸、４−ヒドロキシマンデル酸等があげられる。本発明のレジスト材料におけるカルボン酸誘導体の配合量は０．１〜１５部、特に１〜１０部とすることが好ましい。
【００６４】
窒素含有化合物としては、沸点１５０℃以上のアミン化合物又はアミド化合物等が好適であり、具体的には、アニリン、Ｎ−メチルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、ｏ−トルイジン、ｍ−トルイジン、ｐ−トルイジン、２，４−ルチジン、キノリン、イソキノリン、ホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、アセトアミド、Ｎ−メチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、２−ピロリドン、Ｎ−メチルピロリドン、イミダゾール、α−ピコリン、β−ピコリン、γ−ピコリン、ｏ−アミノ安息香酸、ｍ−アミノ安息香酸、ｐ−アミノ安息香酸、１，２−フェニレンジアミン、１，３−フェニレンジアミン、１，４−フェニレンジアミン、２−キノリンカルボン酸、２−アミノ−４−ニトロフェノール、２−（ｐ−クロロフェニル）−４，６−トリクロロメチル−ｓ−トリアジン等のトリアジン化合物が挙げられる。これらの中では、ピロリドン、Ｎ−メチルピロリドン、ｏ−アミノ安息香酸、ｍ−アミノ安息香酸、ｐ−アミノ安息香酸、１，２−フェニレンジアミン、１，３−フェニレンジアミン、１，４−フェニレンジアミンが好ましく用いられる。本発明のレジスト材料における窒素含有化合物の配合量は、０．０５〜４部、特に０．１〜１部とすることが好ましい。
【００６５】
また、界面活性剤としては、パーフルオロアルキルポリオキシエチレンエタノール、フッ素化アルキルエステル、パーフルオロアルキルアミンオキサイド、パーフルオロアルキルＥＯ付加物などが挙げられる。
【００６６】
更に、吸光性材料としては、ジアリールスルホキシド、ジアリールスルホン、９，１０−ジメチルアントラセン、９−フルオレノン等が挙げられる。
【００６７】
上記レジスト材料の使用方法、光使用方法などは公知のリソグラフィー技術を採用して行うことができるが、特に上記レジスト材料は２５４〜１９３ｎｍの遠紫外光及び電子線による微細パターニングに最適である。
【００６８】
【発明の効果】
本発明に係わる上記式（１）の新規なスルホニウム塩は、酸発生剤であるスルホニウム塩に酸不安定基を導入したことにより、露光部と未露光部の溶解コントラストを大きくすることができ、更に露光時には、従来の発生酸であるトリフルオロメタンスルホン酸等に比較して弱酸であるアルキルスルホン酸が発生するため露光後のＰＥＢ過程において副反応やレジスト膜表面からの塩基性化合物による発生酸の中和による失活の影響を小さくすることができ、微細加工技術に適した高解像性を有する化学増幅ポジ型レジスト材料の成分として有効である。また、スルホニウム塩のフェニル基の３位に酸素原子を導入し、硫黄原子との共鳴構造をとれないようにしたもの、即ち３位に酸不安定基を導入したスルホニウム塩においては、２５０ｎｍ付近の光吸収を無置換体と同等に抑えることができ、その結果レジスト材料としての透過率を高めることができる。従って、本発明の上記式（１）のスルホニウム塩を酸発生剤として含有するレジスト材料は、化学増幅ポジ型レジスト材料として遠紫外線、電子線、Ｘ線等の高エネルギー線、特にＫｒＦエキシマレーザーに対して高い感度を有し、アルカリ水溶液で現像することによりパターン形成でき、感度、解像度、プラズマエッチング耐性に優れ、しかもレジストパターンの耐熱性にも優れている。
【００６９】
【実施例】
以下、合成例、実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるものではない。なお、各例中の部はいずれも重量部である。
【００７０】
〔合成例１〕
ブタンスルホン酸トリス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）スルホニウムの合成
ビス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）スルホキシド１７．８ｇ（０．０５２ｍｏｌ）をＴＨＦ５２ｇに溶解させ、氷水浴にて冷却した。これにトリエチルアミン５．３ｇ（０．０５２ｍｏｌ）を加え、トリメチルシリルクロリド１４．１ｇ（０．１３ｍｏｌ）を１０℃を越えないようにコントロールしながら滴下し、反応温度を０〜１０℃として反応の熟成を行った。この溶液に４−ｔｅｒｔ−ブトキシクロロベンゼン２４．０ｇ（０．１３ｍｏｌ）と金属マグネシウム３．２ｇ（０．１３ｍｏｌ）、ＴＨＦ４０ｇを用いて常法にて調製したグリニヤ試薬を１０℃を越えないようにコントロールしながら滴下した。更に、反応温度を０〜１０℃として反応の熟成を３０分間行った。反応液に２０％塩化アンモニウム水溶液３００ｇを加えて反応の停止と分液を行った後、有機層にクロロホルム５００ｇを加えた。有機層を水２００ｇを用いて２回水洗した後、溶媒を減圧留去して油状物を得た。この油状物をカラムクロマトグラフィー（シリカゲル：抽出液、クロロホルム−メタノール）にかけたところ、収量９．３ｇ（収率３５％）、純度９９％の塩化トリス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）スルホニウムが単離された。
【００７１】
この塩化トリス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）スルホニウム９．３ｇ（０．０１８モル）をメタノール９３ｇに溶解し、炭酸鉛３．５ｇ（０．０１３ｍｏｌ）、ブタンスルホン酸３．０ｇ（０．０２２ｍｏｌ）を加えて５０℃に加温した。放冷後、沈澱を濾過し溶媒層を減圧溜去した。得られた残さにクロロホルム１００ｇを加えて水１００ｇで水洗した後、再び溶媒層を減圧留去し、純度９７％のブタンスルホン酸トリス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）スルホニウムを収量９．２ｇ、収率２９％（二段階）で得た。
【００７２】
得られたブタンスルホン酸トリス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）スルホニウムの核磁気共鳴スペクトル（ＮＭＲ）、赤外スペクトル（ＩＲ）及び元素分析値の結果を下記に示す。
【００７３】
【化１０】

（ａ、ｅ）１．１０〜１．２６ 多重項 ２９Ｈ
（ｂ）７．００〜７．０４ 二重項 ６Ｈ
（ｃ）７．５１〜７．５５ 二重項 ６Ｈ
（ｄ）０．６５〜０．７１ 三重項 ３Ｈ
（ｆ）１．６２〜１．７４ 多重項 ２Ｈ
（ｇ）２．５９〜２．６６ 三重項 ２Ｈ
ＩＲ：（ｃｍ^-1）
２９７８，１５８３，１４８９，１３６９，１３０５，１２６１，１１６３，８９６．
元素分析値：（％）Ｃ₃₄Ｈ₄₅Ｏ₆Ｓ₂
理論値 Ｃ：６６．５ Ｈ：７．４
分析値 Ｃ：６６．４ Ｈ：７．３
【００７４】
〔合成例２〕
ブタンスルホン酸（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）ジフェニルスルホニウムの合成
ジフェニルスルホキシド２０．２ｇ（０．１０ｍｏｌ）を塩化メチレン２００ｇに溶解させ、氷水浴にて冷却した。これにトリエチルアミン５．３ｇ（０．０５２ｍｏｌ）を加え、トリメチルシリルクロリド３２．６ｇ（０．３０ｍｏｌ）を２０℃を越えないようにコントロールしながら滴下し、反応温度を０〜１０℃として反応の熟成を１５分間行った。この溶液に４−ｔｅｒｔ−ブトキシクロロベンゼン５５．４ｇ（０．３０ｍｏｌ）と金属マグネシウム７．３ｇ（０．３０ｍｏｌ）、ＴＨＦ９０ｇを用いて常法にて調製したグリニヤ試薬を１０℃を越えないようにコントロールしながら滴下した。更に、反応温度を０〜１０℃として反応の熟成を３０分間行った。反応液に２０％塩化アンモニウム水溶液５００ｇを加えて反応の停止と分液を行った後、有機層にクロロホルム１０００ｇを加えた。有機層を水２００ｇを用いて１回水洗した後、溶媒を減圧留去して油状物を得た。この油状物を再結晶したところ、収量２６．６ｇ（収率７２％）、純度９８％の塩化（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）ジフェニルスルホニウムが単離された。
【００７５】
この塩化（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）ジフェニルスルホニウム３．３ｇ（０．００９モル）をメタノール３６ｇに溶解し、炭酸鉛１．７ｇ（０．００６３ｍｏｌ）、ブタンスルホン酸１．４ｇ（０．０１０ｍｏｌ）を加えて４０℃に加温した。放冷後、沈澱を濾過し溶媒層を減圧溜去した。得られた残さにクロロホルム１００ｇを加えて水１００ｇで水洗した後、再び溶媒層を減圧留去し、純度９７％のブタンスルホン酸（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）ジフェニルスルホニウムを収量３．５ｇ、収率６４％（二段階）で得た。
【００７６】
得られたブタンスルホン酸（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）ジフェニルスルホニウムの核磁気共鳴スペクトル（ＮＭＲ）、赤外スペクトル（ＩＲ）及び元素分析値の結果を下記に示す。
【００７７】
【化１１】

（ａ）１．２７ 一重項 ２７Ｈ
（ｂ）７．０３〜７．０６ 二重項 ２Ｈ
（ｃ＋ｃ’）７．４６〜７．６４ 多重項 １２Ｈ
（ｄ）０．６５〜０．７１ 三重項 ３Ｈ
（ｅ）１．１４〜１．２２ 多重項 ２Ｈ
（ｆ）１．６２〜１．７４ 多重項 ２Ｈ
（ｇ）２．５９〜２．６６ 三重項 ２Ｈ
ＩＲ：（ｃｍ^-1）
２９６４，１５８３，１４９０，１４８６，１４７７，１４４６，１２６５，１２１１，１２０３，１１７６，１０６８，１０４９，７５２，６８４，５９９．元素分析値：（％）Ｃ₂₆Ｈ₃₂Ｏ₄Ｓ₂
理論値 Ｃ：６６．１ Ｈ：６．８２
分析値 Ｃ：６６．３ Ｈ：６．７９
【００７８】
〔合成例３〕
合成例１のブタンスルホン酸の代わりに（＋）−１０−カンファースルホン酸を用いる以外は合成例１と同様にして反応を行ったところ、（＋）−１０−カンファースルホン酸トリス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）スルホニウムが純度９８％、収率３５％で得られた。
【００７９】
得られた（＋）−１０−カンファースルホン酸トリス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）スルホニウムの核磁気共鳴スペクトル（ＮＭＲ）、赤外スペクトル（ＩＲ）及び元素分析値の結果を下記に示す。
【００８０】
【化１２】

（ａ）１．３９ 一重項 ２７Ｈ
（ｂ）７．１１〜７．１５ 二重項 ６Ｈ
（ｃ）７．６３〜７．６７ 二重項 ６Ｈ
（ｄ）０．６４ 一重項 ３Ｈ
（ｅ）０．９９ 一重項 ３Ｈ
（ｆ）１．３〜２．３ 多重項 ７Ｈ
（ｇ）２．７９〜２．８５ 二重項 １Ｈ
（ｈ）３．３７〜３．４２ 二重項 １Ｈ
ＩＲ：（ｃｍ^-1）
２９７７，１７４１，１５８３，１４８８，１３９４，１３６９，１３０５，１２６１，１１５９，１０７４，１０４３，９２７，８９６，８４２，６２２．
元素分析値：（％）Ｃ₄₀Ｈ₅₄Ｏ₇Ｓ₂
理論値 Ｃ：６７．６ Ｈ：７．７
分析値 Ｃ：６７．４ Ｈ：７．９
【００８１】
〔合成例４〕
合成例２のブタンスルホン酸の代わりに（＋）−１０−カンファースルホン酸を用いる以外は合成例１と同様にして反応を行ったところ、（＋）−１０−カンファースルホン酸（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）ジフェニルスルホニウムが純度９７％、収率３２％で得られた。
【００８２】
得られた（＋）−１０−カンファースルホン酸（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）ジフェニルスルホニウムの核磁気共鳴スペクトル（ＮＭＲ）、赤外スペクトル（ＩＲ）及び元素分析値の結果を下記に示す。
【００８３】
【化１３】

（ａ）１．２８ 一重項 ９Ｈ
（ｂ）７．０４〜７．０８ 二重項 ２Ｈ
（ｃ＋ｃ’）７．４８〜７．６７ 多重項 １２Ｈ
（ｄ）０．６４ 一重項 ３Ｈ
（ｅ）０．９９ 一重項 ３Ｈ
（ｆ）１．１〜２．３ 多重項 ７Ｈ
（ｇ）２．６１〜２．６６ 二重項 １Ｈ
（ｈ）３．２０〜３．２５ 二重項 １Ｈ
ＩＲ：（ｃｍ^-1）
２９７４，１７４１，１５８３，１４８７，１４７７，１４４６，１４１５，１３９４，１３７１，１３０５，１２６５，１１８９，１１６３，１０４７，９９７，９００，７５２，６８４，６２０．
元素分析値：（％）Ｃ₃₂Ｈ₃₈Ｏ₅Ｓ₂
理論値 Ｃ：６７．８ Ｈ：６．８
分析値 Ｃ：６７．５ Ｈ：６．９
【００８４】
〔合成例５〕
合成例１の４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニルグリニヤの代わりにフェニルグリニヤを用いる以外は合成例１と同様にして反応を行ったところ、ブタンスルホン酸ビス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）フェニルスルホニウムが純度９８％、収率３０％で得られた。
【００８５】
〔合成例６〕
合成例１のスルホキシドの代わりにビス（４−ジメチルアミノフェニル）スルホキシドを用いる以外は合成例１と同様にして反応を行ったところ、ブタンスルホン酸（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）ビス（４−ジメチルアミノフェニル）スルホニウムが純度９８％、収率２８％で得られた。
【００８６】
〔合成例７〕
合成例１のグリニヤ試薬の代わりに４−ジメチルアミノフェニルグリニヤを用いる以外は合成例１と同様にして反応を行ったところ、ブタンスルホン酸ビス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）（４−ジメチルアミノフェニル）スルホニウムが純度９８％、収率３４％で得られた。
【００８７】
〔合成例８〜１０〕
合成例５〜７で用いたブタンスルホン酸の代わりに（＋）−１０−カンファースルホン酸を用いる以外は合成例５〜７と同様に反応させたことろ、それぞれ下記のようなカウンターアニオンに（＋）−１０−カンファースルホネートを持つスルホニウム塩が得られた。
合成例８：
（＋）−１０−カンファースルホン酸ビス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）フェニルスルホニウム 純度９６％、収率３２％
合成例９：
（＋）−１０−カンファースルホン酸（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）ビス（４−ジメチルアミノフェニル）スルホニウム 純度９８％、収率２７％
合成例１０：
（＋）−１０−カンファースルホン酸ビス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）（４−ジメチルアミノフェニル）スルホニウム 純度９７％、収率３２％
【００８８】
〔合成例１１〜１５〕
合成例１，２，５〜７で用いたブタンスルホン酸の代わりにメタンスルホン酸を用いる以外は合成例１，２，５〜７と同様に反応させたことろ、それぞれ下記のようなカウンターアニオンにメタンスルホネートを持つスルホニウム塩が得られた。
合成例１１：
メタンスルホン酸トリス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）スルホニウム 純度９９％、収率３１％
合成例１２：
メタンスルホン酸ビス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）フェニルスルホニウム 純度９９％、収率３０％
合成例１３：
メタンスルホン酸（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）ジフェニルスルホニウム 純度９９％、収率２８％
合成例１４：
メタンスルホン酸（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）ビス（４−ジメチルアミノフェニル）スルホニウム 純度９７％、収率３５％
合成例１５：
メタンスルホン酸ビス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）（４−ジメチルアミノフェニル）スルホニウム 純度９８％、収率３２％
【００８９】
〔合成例１６〕
合成例１の４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニルグリニヤの代わりに３−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニルグリニヤを用い、ビス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）スルホキシドの代わりにビス（３−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）スルホキシドを用いる以外は合成例１と同様にして反応を行ったところ、ブタンスルホン酸トリス（３−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）スルホニウムが純度９８％、収率２５％で得られた。
【００９０】
〔合成例１７〕
合成例１の４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニルグリニヤの代わりに４−ジメチルアミノフェニルグリニヤを用い、ビス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）スルホキシドの代わりにビス（３−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）スルホキシドを用いる以外は合成例１と同様にして反応を行ったところ、ブタンスルホン酸ビス（３−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）４−ジメチルアミノフェニルスルホニウムが純度９７％、収率２１％で得られた。
【００９１】
〔合成例１８〕
合成例３の４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニルグリニヤの代わりにフェニルグリニヤを用い、ビス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）スルホキシドの代わりにビス（３−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）スルホキシドを用いる以外は合成例３と同様にして反応を行ったところ、（＋）−１０−カンファースルホン酸ビス（３−ｔｅｒｔ−ブトキシフェニル）フェニルスルホニウムが純度９７％、収率１９％で得られた。
【００９２】
〔合成例１９〜２３〕
合成例１〜１８で得たｔｅｒｔ−ブトキシ基を持つ新規なスルホニウム塩をカウンターアニオン（例えばメタンスルホネートやブタンスルホネート）と同じスルホン酸を用いてメタノール又はエタノール中で脱保護し、対応する４−ヒドロキシフェニルスルホニウム塩をほぼ定量的に得た後、常法によりジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ジカルボネート、あるいはクロロ酢酸−ｔｅｒｔ−ブチル、ジヒドロピラン、ジヒドロフラン、エチルビニルエーテルを用いることで下記に示すようなアルキルスルホネートをアニオンに持ち、酸不安定基を持つスルホニウム塩を合成した。
合成例１９：
（＋）−１０−カンファースルホン酸ビス（３−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルメチルオキシフェニル）フェニルスルホニウム 純度９６％、収率１９％
合成例２０：
ブタンスルホン酸（４−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルオキシフェニル）ジフェニルスルホニウム 純度９８％、収率２０％
合成例２１：
（＋）−１０−カンファースルホン酸ビス（４−（エトキシエチル）オキシフェニル）ジメチルアミノフェニルスルホニウム 純度９８％、収率２３％
合成例２２：
ブタンスルホン酸トリス（４−（テトラヒドロフラニル）オキシフェニル）スルホニウム 純度９７％、収率２０％
合成例２３：
ブタンスルホン酸トリス（３−（テトラヒドロピラニル）オキシフェニル）スルホニウム 純度９６％、収率２１％
【００９３】
〔実施例１〜１５，比較例１〜４〕
表１に示すように下記式（Ｐｏｌｙｍ．１）で示される部分的に水酸基の水素原子をｔｅｒｔ−ブトシキカルボニル基で保護したポリヒドロキシスチレン、下記式（Ｐｏｌｙｍ．２）で示される部分的に水酸基の水素原子をテトラヒドロフラニル基で保護したポリヒドロキシスチレン又は下記式（Ｐｏｌｙｍ．３）で示される部分的に水酸基の水素原子を１−エトキシエチル基で保護したポリヒドロキシスチレンと、下記式（ＰＡＧ．１）から（ＰＡＧ．５）で示されるオニウム塩から選ばれる酸発生剤と、下記式（ＤＲＩ．１）で示される２，２’−ビス（４−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルオキシフェニル）プロパンの溶解阻止剤を溶剤に溶解し、表３，４に示す各種組成のレジスト組成物を調製した。
【００９４】
得られたレジスト組成物を０．２μｍのテフロン製フィルターで濾過することによりレジスト液を調製した後、このレジスト液をシリコーンウェハー上へスピンコーティングし、０．７μｍに塗布した。
【００９５】
次いで、このシリコーンウェハーを１００℃のホットプレートで１２０秒間ベークした。更に、エキシマレーザーステッパー（ニコン社、ＮＳＲ２００５ＥＸＮＡ＝０．５）を用いて露光し、９０℃で９０秒間ベークを施し、２．３８％のテトラメチルアンモニウムヒドロキシドの水溶液で現像を行うと、ポジ型のパターンを得ることができた。
【００９６】
得られたレジストパターンを次のように評価した。結果を表１に示す。
レジストパターン評価方法：
まず、感度（Ｅｔｈ）を求めた。次に、０．３０μｍのラインアンドスペースのトップとボトムを１：１で解像する露光量を最適露光量（感度：Ｅｏｐ）として、この露光量における分離しているラインアンドスペースの最小線幅を評価レジストの解像度とした。また、解像したレジストパターンの形状は、走査型電子顕微鏡を用いて観察した。
【００９７】
更に、レジストのＰＥＤ安定性は、最適露光量で露光後、放置時間を変えてＰＥＢを行い、レジストパターン形状の変化が観察された時間、例えばラインパターンがＴ−トップとなったり、解像できなくなった時間で評価した。この時間が長いほどＰＥＤ安定性に富む。なお、実施例１４，１５にはＰＥＤ安定性のための窒素含有化合物又はカルボン酸誘導体を添加剤として加えた。以上の結果を表１に示す。
【００９８】
【化１４】

【００９９】
【化１５】

【０１００】
【表１】

ＥｔＯＩＰＡ：１−エトキシ−２−プロパノール
ＰＧＭＥＡ：プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
ＥＬ／ＢＡ：乳酸エチル（８５重量％）と酢酸ブチル（１５重量％）の混合溶液ＮＭＰ：Ｎ−メチルピロリドン
ＢＨＶＡ：４，４−ビス（４−ヒドロキシフェニル）吉草酸[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a novel sulfonium salt suitable as a component of a chemically amplified positive resist material suitable for microfabrication technology and a chemically amplified positive resist material containing this sulfonium salt.
[0002]
[Prior art and problems to be solved by the invention]
Along with the high integration and high speed of LSI, there is a demand for miniaturization of pattern rules, and far-ultraviolet lithography is promising as a next-generation fine processing technology. Far-ultraviolet lithography can process 0.3 to 0.4 μm, and when a resist material with low light absorption is used, it is possible to form a pattern having sidewalls that are nearly perpendicular to the substrate. In recent years, attention has been paid to a technique using a high-brightness KrF excimer laser as a light source for far ultraviolet rays. In order to use this as a mass production technique, a resist material having low light absorption and high sensitivity is demanded. .
[0003]
From this point of view, recently developed acid-amplified chemically amplified positive resist materials (JP-B-2-27660, JP-A-63-27829, etc.) have high sensitivity, resolution and dry etching resistance. It has excellent characteristics and is a particularly promising resist material for deep ultraviolet lithography.
[0004]
In this case, in a chemically amplified positive resist material, it is known that the acid generator to be mixed has a particularly great effect on the function as the chemically amplified positive resist material. Typical examples of such an acid generator include the following onium salts.
[0005]
[Chemical 2]

[0006]
Since the onium salt itself is an oil-soluble compound, when it is blended as a resist component, it has the effect of reducing the solubility of the resist material in an alkaline aqueous solution and suppressing film loss during development.
[0007]
However, in the case of a positive resist material, the decomposition product produced when the acid generator absorbs high energy rays is also oil-soluble, so this decomposition product reduces the dissolution rate of the exposed area in the alkaline aqueous solution. Thus, the alkali dissolution rate ratio (referred to as dissolution contrast) between the exposed area and the unexposed area cannot be increased.
[0008]
For this reason, a tert-butoxycarbonyl group, which is an acid labile group, is introduced into a p-hydroxyphenylsulfonium salt, and a phenol derivative having alkali solubility is produced by the action of an acid that is decomposed and generated by irradiation with high energy rays. Increasing the contrast has been carried out (Japanese Patent Laid-Open Nos. 64-26550, 64-35433, and Japanese Patent Laid-Open No. 2-12153).
[0009]
However, such a tert-butoxycarbonyloxyphenylsulfonium salt lacks thermal stability and does not satisfy high resolution, and the generated acid is a strong acid such as a metal halide anion or trifluoromethanesulfonic acid. Yes, since the acid strength of the generated acid is strong, the acid labile group can be efficiently decomposed with a small amount of acid. However, since the acid generation amount is small, if the exposure time from exposure to PEB (Post Exposure Bake) becomes long. When the pattern is formed, the line pattern becomes a T-top shape and tends to be easily affected by the contamination of the basic compound from the air.
[0010]
This is because the acid on the resist film surface generated by exposure reacts and deactivates with a basic compound in the air, and the amount of acid deactivated increases as the standing time until PEB increases. It is thought that it occurs because it is difficult to decompose. In order to solve this problem, it is known to add a basic compound to the resist material in order to reduce the influence of the basic compound in the air (Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 5-232706 and 5-249683). However, according to the study of the present inventors, the basic compound used here is not taken into the resist film due to volatilization or is not compatible with each component of the resist material and is dispersed in the resist film. It was found that there was a problem in the reproducibility of the effect due to the non-uniformity, and the resolution was degraded.
[0011]
In addition, strong acids such as trifluoromethanesulfonic acid generated during the photolysis reaction cause an undesirable side reaction during the decomposition of the tert-butoxycarbonyloxyphenyl group, which is an acid labile group, in the PEB process. It has also been reported that a side reaction product in which the o-position of tert-butylated is reduced in alkali solubility (Proc. SPIE, 2195, 74-83. (1994)).
[0012]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a novel sulfonium salt suitable as a component of a chemically amplified positive resist material having high resolution suitable for microfabrication technology and a chemically amplified positive resist containing this sulfonium salt. The purpose is to provide material.
[0013]
Means for Solving the Problem and Embodiment of the Invention
As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventor obtained a novel sulfonium salt represented by the following general formula (1) by the method described later, and the sulfonium salt of the formula (1) was chemically synthesized. It has been found that by using it as a component of an amplified positive resist material, it has high resolution suitable for microfabrication technology, and can be very effective especially in deep ultraviolet lithography.
[0014]
[Chemical Formula 3]

(However, R in the formula¹Are alkyl groups, alkoxy groups or dialkylamino groups, which may be the same or different. OR²Is an acid labile group, Y is a linear, branched or cyclic alkyl sulfonate having 1 to 20 carbon atoms, and in its structure C═O carbonyl double bond, C—O—C ether bond or alcohol May contain a functional hydroxyl group. n is an integer of 0 to 2, m is an integer of 1 to 3, and n + m is 3. r is an integer of 1 to 5, p is an integer of 0 to 5, q is an integer of 0 to 4, and q + r is an integer of 1 to 5. )
[0015]
That is, when the sulfonium salt of the above formula (1) of the present invention is used as a component of a chemically amplified positive resist material, although the alkali solubility of the sulfonium salt itself is low, an acid generated by decomposition by irradiation with high energy rays, By the action of moisture in resist material and PEB (Post Exposure Bake), acid labile groups are efficiently decomposed, and tertiary carboxylic acid ester groups such as phenol sites or tert-butoxycarbonylmethyloxy groups having high alkali solubility. In the case of having a carboxylic acid site, a larger dissolution contrast can be obtained. In addition, an oxygen atom is introduced into the 3-position of the phenyl group of the sulfonium salt so that the resonance structure of the oxygen atom and the sulfur atom as seen in the 4-position substitution product cannot be taken, that is, an acid labile group at the 3-position. In the sulfonium salt into which is introduced, light absorption in the vicinity of 250 nm can be suppressed to the same level as that of the unsubstituted product, and as a result, the transmittance as a resist material can be increased.
[0016]
Furthermore, since the acid generated by high energy beam irradiation is not a strong acid such as conventional trifluoromethanesulfonic acid but a relatively weak alkylsulfonic acid, side reactions such as when using a strong acid and on the resist film surface The influence of inactivation of the generated acid by the basic compound can be reduced.
[0017]
  Therefore, the sulfonium salt of the above formula (1) can exhibit excellent performance as an acid generator of a chemically amplified positive resist material, and the resist material containing the sulfonium salt of the above formula (1) Due to the effect of the acid labile group of the sulfonium salt (1), a resist image having a large dissolution contrast, a high resolution, and a wide range of depth of focus can be obtained.
  That is, the present invention provides the sulfonium salt and the chemically amplified positive resist material of the following claims.
Claim 1:
  A sulfonium salt represented by the following general formula (1), having at least one acid labile group in a phenyl group in the molecule and having a linear, branched or cyclic alkyl sulfonate.
Embedded image

(However, R in the formula ¹ Is a dialkylamino group having an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, which may be the same or different. OR ² Tert-butoxy group, tert-butoxycarbonyloxy group, tert-butoxycarbonylmethyloxy group, trimethylsilyloxy group, triethylsilyloxy group, tert-butyldimethylsilyloxy group, tetrahydrofuranyloxy group, tetrahydropyranyloxy group, 2-methoxytetrahydropyranyloxy group, methoxymethyloxy group, 1-ethoxyethoxy group, 1-propoxyethoxy group, 1-n-butoxyethoxy group, 1-iso-butoxyethoxy group, 1-sec-butoxyethoxy group, 1-tert-butoxyethoxy group, 1-amyloxyethoxy group, 1-ethoxy-1-methyl-ethoxy group, 1-propoxy-1-methyl-ethoxy group, 1-n-butoxy-1-methyl-ethoxy group, 1 -Iso-butoki 1-methyl-ethoxy group, 1-sec-butoxy-1-methyl-ethoxy group, 1-tert-butoxy-1-methyl-ethoxy group, 1-amyloxy-1-methyl-ethoxy group Y is a stable group ^- Represents an alkyl sulfonate selected from methane sulfonate, butane sulfonate, (+)-10-camphor sulfonate. n is an integer of 0 to 2, m is an integer of 1 to 3, and n + m is 3. r is an integer of 1 to 5, p is an integer of 0 to 5, q is an integer of 0 to 4, and q + r is an integer of 1 to 5. )
Claim 2:
  Tris (4-tert-butoxyphenyl) sulfonium butanesulfonate, (4-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium butanesulfonate, (+)-10-camphorsulfonic acid tris (4-tert-butoxyphenyl) sulfonium, (+ ) A sulfonium salt selected from -10-camphorsulfonic acid (4-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium.
Claim 3:
  A chemically amplified positive resist composition comprising 0.1 to 15 parts by weight of the sulfonium salt according to claim 1 or 2 to 70 to 90 parts by weight of an alkali-soluble resin.
Claim 4:
(A) 150 to 700 parts by weight of an organic solvent,
(B) 70 to 90 parts by weight of an alkali-soluble resin,
(C) a dissolution inhibitor having an acid labile group that is decomposed by one or more acids in 5 to 40 parts by weight of the molecule;
(D) 0.1-15 parts by weight of the sulfonium salt according to claim 1 or 2,
(E) 0.1 to 15 parts by weight of an acid generator
A chemically amplified positive resist material comprising:
Claim 5:
(A) 150 to 700 parts by weight of an organic solvent,
(B) 70 to 90 parts by weight of an alkali-soluble resin,
(D) 0.1-15 parts by weight of the sulfonium salt according to claim 1 or 2,
(E) 0.1 to 15 parts by weight of an acid generator
A chemically amplified positive resist material comprising:
Claim 6:
The polyhydroxystyrene having a weight average molecular weight of 3,000 to 100,000 in which hydrogen atoms of some hydroxyl groups are substituted with acid labile groups is used as the alkali-soluble resin of component (B). Chemically amplified positive resist material.
[0018]
Hereinafter, the present invention will be described in more detail. First of all, the present invention is represented by the following general formula (1), has at least one acid labile group in the phenyl group in the molecule, and has a carbon number. The present invention provides a novel sulfonium salt having 1 to 20 linear, branched or cyclic alkyl sulfonates.
[0019]
[Formula 4]

(However, R in the formula¹Are alkyl groups, alkoxy groups or dialkylamino groups, which may be the same or different. OR²Is an acid labile group, Y is a linear, branched or cyclic alkyl sulfonate having 1 to 20 carbon atoms, and in its structure C═O carbonyl double bond, C—O—C ether bond or alcohol May contain a functional hydroxyl group. n is an integer of 0 to 2, m is an integer of 1 to 3, and n + m is 3. r is an integer of 1 to 5, p is an integer of 0 to 5, q is an integer of 0 to 4, and q + r is an integer of 1 to 5. )
[0020]
In the above formula (1), R¹Is an alkyl group, an alkoxy group or a dialkylamino group. Specifically, the alkyl group includes a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group, and a hexyl group. And those having 1 to 8 carbon atoms such as a cyclohexyl group are preferable, and among them, a methyl group, an ethyl group, an isopropyl group, and a tert-butyl group are more preferably used. As the alkoxy group, those having 1 to 8 carbon atoms such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, an isopropoxy group, an n-butoxy group, a sec-butoxy group, a hexyloxy group, and a cyclohexyloxy group are preferable. A group, an ethoxy group, and an isopropoxy group are more preferably used. As the dialkylamino group, an amino group having an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms such as a dimethylamino group, a diethylamino group, or a dipropylamino group is used, and among them, a dimethylamino group is preferable.
[0021]
OR²Is an acid labile group. Here, examples of the acid labile group include a tertiary alkoxy group such as a tert-butoxy group, a carbonic acid ester group such as a tert-butoxycarbonyloxy group, a tertiary carboxylic acid ester group such as a tert-butoxycarbonylmethyloxy group, Trialkylsilyloxy groups such as trimethylsilyloxy group, triethylsilyloxy group, tert-butyldimethylsilyloxy group, tetrahydrofuranyloxy group, tetrahydropyranyloxy group, 2-methoxytetrahydropyranyloxy group, methoxymethyloxy group, 1 -Ethoxyethoxy group, 1-propoxyethoxy group, 1-n-butoxyethoxy group, 1-iso-butoxyethoxy group, 1-sec-butoxyethoxy group, 1-tert-butoxyethoxy group, 1-amyloxyethoxy group, 1-ethoxy 1-methyl-ethoxy group, 1-propoxy-1-methyl-ethoxy group, 1-n-butoxy-1-methyl-ethoxy group, 1-iso-butoxy-1-methyl-ethoxy group, 1-sec-butoxy- Examples include acetal groups or ketal groups such as 1-methyl-ethoxy group, 1-tert-butoxy-1-methyl-ethoxy group, and 1-amyloxy-1-methyl-ethoxy group.
[0022]
  Y is a linear, branched or cyclic alkyl sulfonate having 1 to 20 carbon atoms, and the structure includes a C═O carbonyl double bond, a C—O—C ether bond, or an alcoholic hydroxyl group. May be. For example, linear or branched alkyl sulfonates such as methyl, ethyl, propyl, butyl, isopropyl, sec-butyl, isobutyl, tert-butyl, hexyl and octyl, cyclic alkyl sulfonates such as cyclohexyl, 1-hydroxycyclohexyl sulfonate, 1 Alkyl hydroxyl groups such as -methoxycyclohexyl sulfonate, alkyl sulfonates having a C-O-C ether bond, and alkyl sulfonates having a carbonyl double bond in a bulky skeleton such as (+)-10-camphor sulfonate are also suitable.In the present invention, Y ^- As methanesulfonate, butanesulfonate or (+)-10-camphorsulfonate.
[0023]
The counter anion (Y^-When a novel sulfonium salt having a weak acid alkyl sulfonate is used as a component of the resist material, the effect of the weak acid anion, that is, the effect of acid deactivation by a basic compound in the air on the resist film surface is very small. Therefore, it is possible to suppress formation of a hardly surface-soluble layer, good PED stability, and sufficiently solve the problem of the hardly surface-soluble layer that causes the T-top shape, that is, the problem of PED. And better sensitivity can be obtained.
[0024]
Specific examples of the sulfonium salt of the formula (1) include the following. That is, sulfonium salts having an acid labile group at the 4-position and the acid labile group being a tert-butoxy group include, for example, ethanesulfonic acid (4-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium, butanesulfonic acid. (4-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium, propanesulfonic acid (4-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium, butanesulfonic acid bis (4-tert-butoxyphenyl) phenylsulfonium, (+)-10-camphorsulfonic acid bis (4-tert-butoxyphenyl) phenylsulfonium, bis (4-tert-butoxyphenyl) phenylsulfonium butanesulfonate, tris (4-tert-butoxyphenyl) sulfonium butanesulfonate, (+)- 0-camphorsulfonic acid tris (4-tert-butoxyphenyl) sulfonium, methanesulfonic acid (4-tert-butoxyphenyl) bis (4-dimethylaminophenyl) sulfonium, butanesulfonic acid (4-tert-butoxyphenyl) bis ( 4-dimethylaminophenyl) sulfonium, bis (4-tert-butoxyphenyl) methanemethanesulfonate (4-dimethylaminophenyl) sulfonium, bis (4-tert-butoxyphenyl) butanesulfonate (4-dimethylaminophenyl) sulfonium, (+)-10-camphorsulfonic acid bis (4-tert-butoxyphenyl) (4-dimethylaminophenyl) sulfonium and the like.
[0025]
Examples of the sulfonium salt in which the acid labile group is a tert-butoxycarbonyloxy group include bis (4-tert-butoxycarbonyloxyphenyl) phenylsulfonium methanesulfonate and bis (4-tert-butoxycarbonyloxyphenyl) phenyl butanesulfonate. Sulfonium, methanesulfonic acid tris (4-tert-butoxycarbonyloxyphenyl) sulfonium, butanesulfonic acid tris (4-tert-butoxycarbonyloxyphenyl) sulfonium, (+)-10-camphorsulfonic acid tris (4-tert-butoxy) Carbonyloxyphenyl) sulfonium, methanesulfonic acid (4-tert-butoxycarbonyloxyphenyl) bis (4-dimethylaminophenyl) sulfonium, butanesulfone (4-tert-butoxycarbonyloxyphenyl) bis (4-dimethylaminophenyl) sulfonium, bis (4-tert-butoxycarbonyloxyphenyl) methanesulfonate (4-dimethylaminophenyl) sulfonium, bis (4-tert-butoxycarbonyloxyphenyl) sulfane tert-butoxycarbonyloxyphenyl) (4-dimethylaminophenyl) sulfonium, (+)-10-camphorsulfonic acid bis (4-tert-butoxycarbonyloxyphenyl) (4-dimethylaminophenyl) sulfonium, and the like.
[0026]
Examples of the sulfonium salt in which the acid labile group is a tert-butoxycarbonylmethyloxy group include bis (4-tert-butoxycarbonylmethyloxyphenyl) phenylsulfonium methanesulfonate, bis (4-tert-butoxycarbonylmethyloxy) butanesulfonate. Phenyl) phenylsulfonium, methanesulfonic acid tris (4-tert-butoxycarbonylmethyloxyphenyl) sulfonium, (+)-10-camphorsulfonic acid tris (4-tert-butoxycarbonylmethyloxyphenyl) sulfonium, methanesulfonic acid (4 -Tert-butoxycarbonylmethyloxyphenyl) bis (4-dimethylaminophenyl) sulfonium, bis (4-tert-butoxycarbonylmethyloxy) butanesulfonate Phenyl) (4-dimethylaminophenyl) sulfonium, and the like.
[0027]
The sulfonium salt in which the acid labile group is an acetal or ketal group includes bis (4- (2-tetrahydropyranyl) -oxyphenyl) phenylsulfonium methanesulfonate and trisbutanesulfonate as those having a tetrahydropyranyl group. 4- (2-tetrahydropyranyl) -oxyphenylsulfonium, (+)-10-camphorsulfonic acid tris (4- (2-tetrahydropyranyl) -oxyphenyl) sulfonium, methanesulfonic acid (4- (2-tetrahydro Pyranyl) -oxyphenyl) bis (4-dimethylaminophenyl) sulfonium, butanesulfonic acid bis (4- (2-tetrahydropyranyl) -oxyphenyl) (4-dimethylaminophenyl) sulfonium, and the like, and tetrahydrofuranyl I have a group As bis (4- (2-tetrahydrofuranyl) -oxyphenyl) phenylsulfonium methanesulfonate, tris (4- (2-tetrahydrofuranyl) -oxyphenyl) sulfonium butanesulfonate, (+)-10-camphorsulfonic acid Tris (4- (2-tetrahydrofuranyl) -oxyphenyl) sulfonium, methanesulfonic acid (4- (2-tetrahydrofuranyl) -oxyphenyl) bis (4-dimethylaminophenyl) sulfonium, butanesulfonic acid bis (4- ( 2-tetrahydrofuranyl) -oxyphenyl) (4-dimethylaminophenyl) sulfonium and the like, and those having an ethoxyethyl group include bis (4- (1-ethoxyethoxy) phenyl) phenylsulfonium methanesulfonate, butane Tris (4- (1-ethoxyethoxy) phenyl) sulfonium sulfonate, tris (4- (1-ethoxyethoxy) phenyl) sulfonium (+)-10-camphorsulfonate, methanesulfonic acid (4- (1-ethoxyethoxy) ) Phenyl) bis (4-dimethylaminophenyl) sulfonium, bis (4- (1-ethoxyethoxy) phenyl) butanesulfonate (4-dimethylaminophenyl) sulfonium, and the like.
[0028]
Examples of the sulfonium salt in which the acid labile group is a trialkylsilyloxy group include bis (4-trimethylsilyloxyphenyl) phenylsulfonium methanesulfonate, bis (4-triethylsilyloxyphenyl) butanesulfonate phenylsulfonium, and trismethanemethanesulfonate. (4-trimethylsilyloxyphenyl) sulfonium, (+)-10-camphorsulfonic acid tris (4-trimethylsilyloxyphenyl) sulfonium, methanesulfonic acid (4-triethylsilyloxyphenyl) bis (4-dimethylaminophenyl) sulfonium, butane Examples thereof include bis (4-trimethylsilyloxyphenyl) sulfonate (4-dimethylaminophenyl) sulfonium.
[0029]
Examples of the sulfonium salt having an acid labile group at the 3-position and the acid labile group being a tert-butoxy group include ethanesulfonic acid (3-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium, butanesulfone. Acid (3-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium, propanesulfonic acid (3-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium, bis (3-tert-butoxyphenyl) phenylsulfonium butanesulfonate, (+)-10-camphorsulfonic acid Bis (3-tert-butoxyphenyl) phenylsulfonium, bis (3-tert-butoxyphenyl) phenylsulfonium butanesulfonate, tris (3-tert-butoxyphenyl) sulfonium butanesulfonate, (+) 10-camphorsulfonic acid tris (3-tert-butoxyphenyl) sulfonium, methanesulfonic acid (3-tert-butoxyphenyl) bis (4-dimethylaminophenyl) sulfonium, butanesulfonic acid (3-tert-butoxyphenyl) bis ( 4-dimethylaminophenyl) sulfonium, bis (3-tert-butoxyphenyl) methanemethanesulfonate (4-dimethylaminophenyl) sulfonium, bis (3-tert-butoxyphenyl) butanesulfonate (4-dimethylaminophenyl) sulfonium, (+)-10-camphorsulfonic acid bis (3-tert-butoxyphenyl) (4-dimethylaminophenyl) sulfonium and the like.
[0030]
Examples of the sulfonium salt in which the acid labile group is a tert-butoxycarbonyloxy group include bis (3-tert-butoxycarbonyloxyphenyl) phenylsulfonium methanesulfonate and bis (3-tert-butoxycarbonyloxyphenyl) phenyl butanesulfonate. Sulfonium, tris (3-tert-butoxycarbonyloxyphenyl) sulfonium methanesulfonate, tris (3-tert-butoxycarbonyloxyphenyl) sulfonium butanesulfonate, (+)-10-camphorsulfonic acid tris (3-tert-butoxy) Carbonyloxyphenyl) sulfonium, methanesulfonic acid (3-tert-butoxycarbonyloxyphenyl) bis (4-dimethylaminophenyl) sulfonium, butanesulfone (3-tert-butoxycarbonyloxyphenyl) bis (4-dimethylaminophenyl) sulfonium, bis (3-tert-butoxycarbonyloxyphenyl) methanesulfonate (4-dimethylaminophenyl) sulfonium, bisbutanesulfonate (3- tert-butoxycarbonyloxyphenyl) (4-dimethylaminophenyl) sulfonium, (+)-10-camphorsulfonic acid bis (3-tert-butoxycarbonyloxyphenyl) (4-dimethylaminophenyl) sulfonium, and the like.
[0031]
Examples of the sulfonium salt in which the acid labile group is a tert-butoxycarbonylmethyloxy group include bis (3-tert-butoxycarbonylmethyloxyphenyl) methanesulfonate, bis (3-tert-butoxycarbonylmethyloxy) butanesulfonate. Phenyl) phenylsulfonium, methanesulfonic acid tris (3-tert-butoxycarbonylmethyloxyphenyl) sulfonium, (+)-10-camphorsulfonic acid tris (3-tert-butoxycarbonylmethyloxyphenyl) sulfonium, methanesulfonic acid (3 -Tert-butoxycarbonylmethyloxyphenyl) bis (4-dimethylaminophenyl) sulfonium, bis (3-tert-butoxycarbonylmethyloxy) butanesulfonate Phenyl) (4-dimethylaminophenyl) sulfonium, and the like.
[0032]
Examples of the sulfonium salt in which the acid labile group is an acetal or ketal group include bis (3- (2-tetrahydropyranyl) -oxyphenyl) phenylsulfonium methanesulfonate and trisbutanesulfonate as those having a tetrahydropyranyl group. (3- (2-tetrahydropyranyl) -oxyphenyl) sulfonium, (+)-10-camphorsulfonic acid tris (3- (2-tetrahydropyranyl) -oxyphenyl) sulfonium, methanesulfonic acid (3- (2 -Tetrahydropyranyl) -oxyphenyl) bis (4-dimethylaminophenyl) sulfonium, butanesulfonic acid bis (3- (2-tetrahydropyranyl) -oxyphenyl) (3-dimethylaminophenyl) sulfonium, and the like, Has tetrahydrofuranyl group Bis (3- (2-tetrahydrofuranyl) -oxyphenyl) phenylsulfonium methanesulfonate, tris (3- (2-tetrahydrofuranyl) -oxyphenyl) sulfonium butanesulfonate, (+)-10-camphorsulfone Acid tris (3- (2-tetrahydrofuranyl) -oxyphenyl) sulfonium, methanesulfonic acid (3- (2-tetrahydrofuranyl) -oxyphenyl) bis (4-dimethylaminophenyl) sulfonium, butanesulfonic acid bis (3- (2-tetrahydrofuranyl) -oxyphenyl) (4-dimethylaminophenyl) sulfonium and the like, and those having an ethoxyethyl group include bis (3- (1-ethoxyethoxy) phenyl) phenylsulfonium methanesulfonate, Sulfonic acid tris (3- (1-ethoxyethoxy) phenyl) sulfonium, (+)-10-camphorsulfonic acid tris (3- (1-ethoxyethoxy) phenyl) sulfonium, methanesulfonic acid (3- (1-ethoxyethoxy) ) Phenyl) bis (4-dimethylaminophenyl) sulfonium, bis (3- (1-ethoxyethoxy) phenyl) butanesulfonate (4-dimethylaminophenyl) sulfonium, and the like.
[0033]
Examples of the sulfonium salt in which the acid labile group is a trialkylsilyloxy group include bis (3-trimethylsilyloxyphenyl) phenylsulfonium methanesulfonate, bis (3-triethylsilyloxyphenyl) butanesulfonate phenylsulfonium, and trismethanemethanesulfonate. (3-trimethylsilyloxyphenyl) sulfonium, (+)-10-camphorsulfonic acid tris (3-trimethylsilyloxyphenyl) sulfonium, methanesulfonic acid (3-triethylsilyloxyphenyl) bis (4-dimethylaminophenyl) sulfonium, butane Examples thereof include bis (3-trimethylsilyloxyphenyl) sulfonate (4-dimethylaminophenyl) sulfonium.
[0034]
In the examples of the sulfonium salts, those having an acid labile group at the 4-position or 3-position of the phenyl group are exemplified, but bis (3-tert-butoxyphenyl) sulfoxide (2d) and 4- By using tert-butoxyphenyl grinder (4) as a raw material, a sulfonium salt having a 3-position substituent and a 4-position substituent in a ratio of 2 to 1 can be synthesized, and bis (4-tert-butoxyphenyl) sulfoxide (2b) And 3-tert-butoxyphenylgrinya (4) as raw materials, a sulfonium salt having a 3-position substituent and a 4-position substituent in a ratio of 1 to 2 can be synthesized.
[0035]
The sulfonium salt of the above formula (1) of the present invention can be synthesized by the following route. First, 3 or 4-halogenated-tert-butoxybenzene, which can be prepared by a known method (J. Holcombe and T. Livinghouse J. Org. Chem., 111-115.51. (1986)) in THF by a conventional method. It is made to react with magnesium metal to obtain tert-butoxyphenyl grinder represented by the following general formula (4). On the other hand, the diaryl sulfoxide represented by the following general formula (2) is reacted with the trialkylsilyl chloride or bromide represented by the following general formula (3) in the organic solvent, and the above-described Grignard reagent of the formula (4) is further reacted. Thus, a sulfonium salt having a tert-butoxyphenyl group as an acid labile group represented by the following general formula (5) and having a chloride or bromide ion as an anion can be synthesized. Furthermore, the chloride or bromide ion of this sulfonium salt (5) is reacted with lead carbonate, an alkyl sulfonic acid represented by the general formula (6) in methanol, and anion exchange is performed to thereby convert the chloride or bromide ion into chloride. Lead and bromide can be removed, and a sulfonium salt (1a) having an alkyl sulfonate as an anion and a tert-butoxyphenyl group can be obtained. This anion exchange formulation can be performed according to (F. Marshall J. Am. Chem. Soc., 342-351.81. (1959)).
[0036]
[Chemical formula 5]

(However, R in the formula¹, Y, p, q, and r are the same as described above, and X is a bromine atom or a chlorine atom. R^ThreeIs a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. )
[0037]
Here, as the sulfoxide of the above formula (2), diphenyl sulfoxide, bis (3,4-di-tert-butoxyphenyl) sulfoxide represented by the following formula (2a), bis (4 represented by the following formula (2b) -Tert-butoxyphenyl) sulfoxide, bis (4-dimethylaminophenyl) sulfoxide represented by the following formula (2c), bis (3-tert-butoxyphenyl) sulfoxide represented by the following formula (2d), etc. are preferably used. . These sulfoxides can be prepared by the reaction of a corresponding Grignard reagent and thionyl chloride as disclosed in JP-A-7-215930.
[0038]
[Chemical 6]

[0039]
As the trialkylsilyl chloride or bromide of the above formula (3), it is preferable to use trimethylsilyl chloride, trimethylsilyl bromide, tert-butyldimethylsilyl chloride, tert-butyldimethylsilyl bromide, ethyldimethylsilyl chloride, ethyldimethylsilyl bromide, etc. .
[0040]
In the present invention, a novel sulfonium salt having one or three tert-butoxyphenyl groups can be synthesized by using the above sulfoxide as a raw material, and the bis (tert-butene) of the above formula (2b) or (2d) can be synthesized. By reacting butoxyphenyl) sulfoxide with an aryl Grignard reagent represented by the following formula (7), for example, phenyl grinder, 4-dimethylaminophenyl grinder, etc., it has two tert-butoxyphenyl groups and is chlorinated. A sulfonium salt (5a) having a product ion or bromide ion is obtained, and further anion exchange is performed in the same manner as described above, whereby a novel sulfonium salt (1b) having an alkyl sulfonate as an anion and two tert-butoxyphenyl groups Can be synthesized.
[0041]
[Chemical 7]

(In the above formula, R¹, R^Three, Y, X, p, q are the same as above. )
[0042]
As in the above reaction, an acid labile group and various functional substituents can be introduced by changing the combination of the diphenyl sulfoxide derivative and the aryl Grignard reagent. For example, in a sulfonium salt having three phenyl groups having acid labile groups, all of the substituent positions are at the 4-position of the phenyl group, all at the 3-position, two at the 4-position, and at the 3-position. It can be synthesized in various combinations, such as one with one, one in fourth, and two in third.
[0043]
In addition, when a compound having a tert-butoxy group at the 2-position and 2′-position, such as bis (2,4-di-tert-butoxyphenyl) sulfoxide, is used as the sulfoxide of the above formula (2), Therefore, the target compound cannot be obtained. The same applies to those having tetrahydropyranyloxy groups at the 2-position and 2'-position. However, when it has a tert butoxy group at the 2-position of (7), that is, a compound having only one 2-substituted phenyl group can be synthesized.
[0044]
In the conventional method for synthesizing a sulfonium salt or sulfoxide compound by the reaction of phenol or anisole with thionyl chloride, there are two active sites of phenol, ortho-position and para-position. The meta-substituted product cannot be obtained. Furthermore, in this reaction, since hydrogen chloride gas is generated in the reaction system, it is difficult to synthesize a compound having an acid labile group such as tert-butoxyphenyl as a raw material. In contrast, in the method of the present invention, since a Grignard reagent is used, only a meta-substituted product is obtained quantitatively, and only an inorganic salt such as magnesium chloride is produced instead of hydrogen chloride gas. The decomposition of the stable group does not proceed.
[0045]
Furthermore, in the synthesis of a sulfonium salt that generates a strong acid such as sulfonium trifluoromethanesulfonate, which is a conventional technique, a sulfoxide compound, a Grignard reagent, or a trialkylsilyl sulfonate such as trialkylsilyl trifluoromethanesulfonate is used as in the above reaction. An anion such as trifluoromethanesulfonate is introduced almost quantitatively, but this formulation is applied to the novel sulfonium salt of the present invention, and trialkylsilylalkylsulfonate obtained by trialkylsilylation of alkylsulfonic acid is converted to trialkyl. When used in place of silyl chloride, it becomes a mixture of an alkyl sulfonate and a sulfonium salt having a chloride ion or bromide ion derived from a Grignard reagent as an anion, and quantitatively has an alkyl sulfonate. It can not be obtained that sulfonium salt. On the other hand, in the above reaction, after isolation of chloride or sulfonium bromide, precipitation of lead chloride or lead bromide using lead carbonate or alkyl sulfonic acid makes it possible to determine the alkyl sulfonate anion almost quantitatively on the sulfonium salt. Can be introduced.
[0046]
In the above synthesis method, tert-butoxyphenyl Grignard reagent was used as a raw material for sulfoxide and sulfonium salt. However, it is inert to Grignard reagent and can be removed by an acid, such as tetrahydropyranyl group, tetrahydrofuran group. The sulfonium salt of the above formula (1) can also be synthesized using a Grignard reagent prepared by protecting a hydroxyl group of a halogenated phenol with a nyl group, an ethoxyethyl group or the like and reacting with metal magnesium.
[0047]
In the synthesis reaction of the sulfonium salt, 1 to 5 moles, particularly 2 to 3 moles of the trialkylsilyl chloride or bromide of the formula (3) is mixed with 1 mole of the sulfoxide of the formula (2). Moreover, it is preferable to add the Grignard reagent of the said Formula (4) or the said Formula (8) with respect to the sulfoxide of the said Formula (2) in the ratio of 1-5 mol, especially 2-3 mol. Furthermore, these reactions are carried out in the presence of an organic base such as triethylamine or pyridine in order to prevent elimination of the tert-butoxy group by a small amount of acidic impurities present in the trialkylsilyl halide of the above formula (3). It is desirable to carry out in an organic solvent such as methylene chloride. In addition, the reaction conditions for these reactions are not particularly limited, but a reaction temperature of 0 to 10 ° C is preferable.
[0048]
The anion exchange of the sulfonium salt having a chloride or bromide ion obtained under the above reaction conditions is not particularly limited, but the alkylsulfonic acid is used with respect to 1 mol of the sulfonium salt (5). (6) is added in a proportion of 1.0 to 1.5 mol and lead carbonate in a proportion of 0.5 to 1.5 mol, and the reaction is carried out in an organic solvent such as methanol at a temperature range of 0 to 50 ° C. for 30 minutes to 2 hours. It is desirable to make it. In this case, if the ratio of the alkylsulfonic acid (6) and the reaction temperature are too high, the decomposition reaction of the tert-butoxyphenyl group that is an acid labile group may proceed.
[0049]
Furthermore, in the present invention, the tert-butoxy group of the sulfonium salt of the above formula (1a, 1b) is deprotected with the alkyl sulfonic acid represented by the general formula (6), and the hydrogen atom of the phenolic hydroxyl group is tert-butoxy by a conventional method. The target acid labile group is substituted by an acid labile group such as carbonyl group, tert-butoxycarbonylmethyl group, trialkylsilyl group, tetrahydropyranyl group, tetrahydrofuranyl group, ethoxyethyl group, methoxymethyl group, etc. And a novel sulfonium salt represented by the following general formula (1) having an alkyl sulfonate as an anion.
[0050]
[Chemical 8]

(In the above formula, R¹, R², Y, n, m, q, p, and r are the same as described above. )
[0051]
The present invention further provides a chemically amplified positive resist material containing the sulfonium salt represented by the general formula (1). Here, this resist material is a two-component (organic solvent, alkali-soluble resin, acid generator) or three-component (organic solvent, alkali-soluble resin, acid generator, dissolution inhibitor) chemically amplified positive resist material. However, it is particularly suitable for use as a three-component chemically amplified positive resist material. Specific embodiments thereof are as follows.
[I] (A) an organic solvent,
(B) an alkali-soluble resin,
(C) a dissolution inhibitor having an acid labile group,
(D) a sulfonium salt represented by the general formula (1),
(E) Acid generator
Chemically amplified positive resist material containing
[II] (A) an organic solvent,
(B) an alkali-soluble resin,
(C) a dissolution inhibitor having an acid labile group,
(D) a sulfonium salt represented by the general formula (1),
(F) Onium salt represented by the following general formula (8)
(R^Four)_aMY '(8)
(However, R in the formula^FourAre the same or different substituted or unsubstituted aromatic groups, M is iodonium or sulfonium, and Y 'is a substituted or unsubstituted alkyl sulfonate or aryl sulfonate. a is 2 or 3. )
A chemically amplified positive resist material containing
[III] (A) an organic solvent,
(B) an alkali-soluble resin,
(C) a dissolution inhibitor having an acid labile group,
(D) A sulfonium salt represented by the general formula (1)
A chemically amplified positive resist material containing
[IV] (A) an organic solvent,
(B) an alkali-soluble resin,
(D) A sulfonium salt represented by the general formula (1)
A chemically amplified positive resist material containing
[V] (A) an organic solvent,
(B) an alkali-soluble resin,
(D) a sulfonium salt represented by the general formula (1),
(E) Acid generator
A chemically amplified positive resist material containing
[0052]
Here, as the organic solvent of component (A), ketones such as cyclohexanone and methyl-2-n-amyl ketone, 3-methoxybutanol, 3-methyl-3-methoxybutanol, 1-methoxy-2-propanol, 1 -Alcohols such as ethoxy-2-propanol, propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, and other ethers, propylene glycol monomethyl ether acetate, Propylene glycol monoethyl ether acetate, ethyl lactate, ethyl pyruvate, butyl acetate, methyl-3-methoxypropionate, ethyl 3 and esters, such as ethoxy propionate and the like, can be used as a mixture thereof alone, or two or more kinds.
[0053]
Moreover, polyhydroxystyrene or its derivative (s) is mentioned as alkali-soluble resin of (B) component which is base resin. As the derivative of polyhydroxystyrene, those in which the hydrogen atom of the hydroxyl group of polyhydroxystyrene is partially substituted with an acid-labile group are suitable, but a copolymer of hydroxystyrene can also be used. Examples of the acid labile substituent include a substituent of a tert-butyl derivative such as a tert-butyl group, a tert-butoxycarbonyl group, and a tert-butoxycarbonylmethyl group, a 1-ethoxyethyl group, a 1-propoxyethyl group, Linear or branched acetal groups such as 1-n-butoxyethyl group, 1-iso-butoxyethyl group, 1-tert-butoxyethyl group, 1-tert-amyloxyethyl group, tetrahydrofuranyl group, tetrahydropyrani And a cyclic acetal group such as 2-methoxy-tetrahydropyranyl group. These acid labile groups may be used alone or in combination of a plurality of types. Furthermore, the weight average molecular weight of the polyhydroxystyrene derivative is preferably 3,000 to 100,000. If it is less than 3,000, the film formability and resolution may be inferior, and if it exceeds 100,000, the resolution may be inferior. As the copolymer of hydroxystyrene, a copolymer of hydroxystyrene and styrene, a copolymer of hydroxystyrene and tert-butyl acrylate, a copolymer of hydroxystyrene and tert-butyl methacrylate, hydroxy Examples thereof include a copolymer of styrene and maleic anhydride and a copolymer of hydroxystyrene and maleic acid-di-tert-butyl.
[0054]
In the present invention, the sulfonium salt of the above formula (1) is blended as an acid generator as the component (D). If necessary, the sulfonium salt of the above formula (1) may be used as an acid labile group or alkyl sulfonate. It does not matter if they are used in combination. Further, if necessary, other acid generators can be blended as the component (E) in addition to the sulfonium salt of the above formula (1). Examples of the acid generator of component (E) include onium salts, oxime sulfonic acid derivatives, 2,6-dinitrobenzyl sulfonic acid derivatives, diazonaphthoquinone sulfonic acid ester derivatives, and 2,4-bistrichloromethyl-6-aryl-1. , 3,5-triazine derivatives, arylsulfonic acid ester derivatives, pyrogallolsulfonic acid ester derivatives, N-trifluoromethanesulfonyloxyphthalide, N-sulfonyloxyimide derivatives such as N-trifluoromethanesulfonyloxynaphthalide, α, α ′ -Bisarylsulfonyldiazomethane derivatives, α, α'-bisalkylsulfonyldiazomethane derivatives and the like, and the following general formula (8)
(R^Four)_aMY '(8)
(However, R in the formula^FourAre the same or different substituted or unsubstituted aromatic groups, M is iodonium or sulfonium, and Y 'is a substituted or unsubstituted alkyl sulfonate or aryl sulfonate. a is 2 or 3. )
The onium salt shown by these is used suitably. These acid generators can be blended alone or in combination.
[0055]
Here, R in the above formula (8)^FourAs, for example, a phenyl group, R in the above formula (1)¹An aromatic group such as a phenyl group substituted with the same alkyl group or alkoxy group is preferably used. Specific examples of the onium salt of the above formula (8) include compounds having the following structure.
[0056]
[Chemical 9]

[0057]
Furthermore, the dissolution inhibitor for component (C) has one or more groups that can be decomposed by an acid in the molecule, and may be any of low molecular weight compounds and polymers. Examples of low molecular weight compounds include bisphenol A derivatives and carbonic acid ester derivatives. In particular, the hydrogen atom of the hydroxyl group of bisphenol A is substituted with a tert-butoxy group, a tert-butoxycarbonyl group, a tert-butoxycarbonylmethyl group, or the like. -Substituent of butyl derivative, 1-ethoxyethyl group, 1-propoxyethyl group, 1-n-butoxyethyl group, 1-iso-butoxyethyl group, 1-tert-butoxyethyl group, 1-tert-amyloxyethyl A compound substituted with a cyclic acetal group such as a linear or branched acetal group such as a group, a tetrahydrofuranyl group, a tetrahydropyranyl group or a 2-methoxy-tetrahydropyranyl group, or 4,4-bis (4-hydroxy Phenyl) valeric acid-tert-butyl group hydrogen atom t Substituents of tert-butyl derivatives such as rt-butoxy group, tert-butoxycarbonyl group, tert-butoxycarbonylmethyl group, 1-ethoxyethyl group, 1-propoxyethyl group, 1-n-butoxyethyl group, 1-iso Compounds substituted with a cyclic acetal group such as a linear or branched acetal group such as -butoxyethyl group, 1-tert-butoxyethyl group, 1-tert-amyloxyethyl group, tetrahydrofuranyl group, tetrahydropyranyl group These acid labile groups may be used alone or in combination.
[0058]
Examples of the polymer dissolution inhibitor include a copolymer of p-butoxystyrene and t-butyl acrylate and a copolymer of p-butoxystyrene and maleic anhydride. In this case, the weight average molecular weight is preferably 500 to 10,000.
[0059]
The two-component chemical amplification resist material of the present invention comprises 150 to 700 parts (parts by weight, the same applies hereinafter) of the organic solvent of component (A), particularly 250 to 500 parts, and 70 to 70 parts of alkali-soluble resin of component (B). 90 parts, particularly 75 to 85 parts are preferably blended. In the three-component chemically amplified positive resist material, in addition to the above components, (C) a dissolution inhibitor having an acid labile group is added. It is preferable to blend 5 to 40 parts, particularly 10 to 25 parts.
[0060]
Furthermore, the blending amount of the sulfonium salt of the above formula (1) as the component (D) is preferably 0.5 to 15 parts, particularly 2 to 8 parts. The amount of acid generated is small and the sensitivity and resolution may be inferior, and if it exceeds 15 parts, the transmittance of the resist film may be lowered and the resolution may be inferior.
[0061]
Moreover, when other acid generators are blended as the component (E) in addition to the sulfonium salt of the above formula (1), the amount of the acid generator of the component (E) is 0.5 to 15 parts, particularly 2 It is preferable to be in the range of ˜8 parts.
[0062]
Additives such as a carboxylic acid derivative for PED stability, a nitrogen-containing compound, a surfactant for improving coating properties, and a light-absorbing material for reducing irregular reflection from the substrate are added to the resist material. be able to.
[0063]
Specific examples of the carboxylic acid derivative include 4-hydroxyphenylacetic acid, 3-hydroxyphenylacetic acid, 2-hydroxyphenylacetic acid, 3- (4-hydroxyphenyl) propionic acid, 3- (2-hydroxyphenyl) propionic acid, 2 , 5-dihydroxyphenylacetic acid, 3,4-dihydroxyphenylacetic acid, 1,2-phenylenediacetic acid, 1,3-phenylenediacetic acid, 1,4-phenylenediacetic acid, 1,2-phenylenedioxydiacetic acid, 1 , 4-phenylenedipropanoic acid, benzoic acid, 4,4-bis (4-hydroxyphenyl) valeric acid, 4-tert-butoxyphenylacetic acid, 4- (4-hydroxyphenyl) butyric acid, 3,4-dihydroxymandelic acid 4-hydroxymandelic acid and the like. The compounding amount of the carboxylic acid derivative in the resist material of the present invention is preferably 0.1 to 15 parts, particularly 1 to 10 parts.
[0064]
As the nitrogen-containing compound, an amine compound or an amide compound having a boiling point of 150 ° C. or higher is preferable. Specifically, aniline, N-methylaniline, N, N-dimethylaniline, o-toluidine, m-toluidine, p -Toluidine, 2,4-lutidine, quinoline, isoquinoline, formamide, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, 2-pyrrolidone, N-methylpyrrolidone, Imidazole, α-picoline, β-picoline, γ-picoline, o-aminobenzoic acid, m-aminobenzoic acid, p-aminobenzoic acid, 1,2-phenylenediamine, 1,3-phenylenediamine, 1,4- Phenylenediamine, 2-quinolinecarboxylic acid, 2-amino-4-nitrofe Lumpur, 2-(p-chlorophenyl) -4,6-triazine compounds such as trichloromethyl -s- triazine. Among these, pyrrolidone, N-methylpyrrolidone, o-aminobenzoic acid, m-aminobenzoic acid, p-aminobenzoic acid, 1,2-phenylenediamine, 1,3-phenylenediamine, 1,4-phenylenediamine Is preferably used. The compounding amount of the nitrogen-containing compound in the resist material of the present invention is preferably 0.05 to 4 parts, particularly 0.1 to 1 part.
[0065]
Examples of the surfactant include perfluoroalkyl polyoxyethylene ethanol, fluorinated alkyl ester, perfluoroalkylamine oxide, and perfluoroalkyl EO adduct.
[0066]
Furthermore, examples of the light absorbing material include diaryl sulfoxide, diaryl sulfone, 9,10-dimethylanthracene, 9-fluorenone and the like.
[0067]
The method of using the resist material, the method of using light, and the like can be carried out by employing a known lithography technique. In particular, the resist material is most suitable for fine patterning with far ultraviolet light of 254 to 193 nm and an electron beam.
[0068]
【The invention's effect】
The novel sulfonium salt of the above formula (1) according to the present invention introduces an acid labile group into the sulfonium salt that is an acid generator, thereby increasing the dissolution contrast between the exposed area and the unexposed area, Furthermore, during exposure, alkylsulfonic acid, which is a weak acid, is generated as compared with trifluoromethanesulfonic acid, which is a conventional generated acid. Therefore, in the PEB process after exposure, acid generated by a basic compound from the side reaction or the resist film surface is generated. The effect of deactivation due to neutralization can be reduced, and it is effective as a component of a chemically amplified positive resist material having high resolution suitable for fine processing technology. In the sulfonium salt in which an oxygen atom is introduced at the 3-position of the phenyl group of the sulfonium salt so as not to have a resonance structure with the sulfur atom, that is, a sulfonium salt having an acid-labile group introduced at the 3-position, Light absorption can be suppressed to the same level as that of an unsubstituted product, and as a result, the transmittance as a resist material can be increased. Therefore, the resist material containing the sulfonium salt of the above formula (1) of the present invention as an acid generator is used as a chemically amplified positive resist material for high energy rays such as deep ultraviolet rays, electron beams and X-rays, particularly KrF excimer lasers. On the other hand, it has a high sensitivity, can be formed by developing with an alkaline aqueous solution, has excellent sensitivity, resolution, plasma etching resistance, and resist pattern heat resistance.
[0069]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although a synthesis example, an Example, and a comparative example are shown and this invention is demonstrated concretely, this invention is not restrict | limited to the following Example. In addition, all the parts in each example are parts by weight.
[0070]
[Synthesis Example 1]
Synthesis of tris (4-tert-butoxyphenyl) sulfonium butanesulfonate
17.8 g (0.052 mol) of bis (4-tert-butoxyphenyl) sulfoxide was dissolved in 52 g of THF and cooled in an ice-water bath. To this was added 5.3 g (0.052 mol) of triethylamine, and 14.1 g (0.13 mol) of trimethylsilyl chloride was added dropwise while controlling so as not to exceed 10 ° C., and the reaction temperature was 0 to 10 ° C. to mature the reaction. went. To this solution, a Grignard reagent prepared by a conventional method using 24.0 g (0.13 mol) of 4-tert-butoxychlorobenzene, 3.2 g (0.13 mol) of metallic magnesium and 40 g of THF was controlled so as not to exceed 10 ° C. While dripping. Further, the reaction temperature was 0 to 10 ° C., and the reaction was aged for 30 minutes. After adding 300 g of 20% aqueous ammonium chloride solution to the reaction solution to stop the reaction and liquid separation, 500 g of chloroform was added to the organic layer. The organic layer was washed twice with 200 g of water, and then the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain an oil. When this oily substance was subjected to column chromatography (silica gel: extract, chloroform-methanol), 9.3 g (35% yield) and 99% purity tris (4-tert-butoxyphenyl) sulfonium chloride was isolated. It was done.
[0071]
9.3 g (0.018 mol) of this tris (4-tert-butoxyphenyl) sulfonium chloride was dissolved in 93 g of methanol, 3.5 g (0.013 mol) of lead carbonate, 3.0 g (0.022 mol) of butanesulfonic acid. And heated to 50 ° C. After allowing to cool, the precipitate was filtered and the solvent layer was distilled off under reduced pressure. After adding 100 g of chloroform to the obtained residue and washing with 100 g of water, the solvent layer was distilled off again under reduced pressure to obtain 9.2 g of 97% pure butanesulfonic acid tris (4-tert-butoxyphenyl) sulfonium. Obtained at a rate of 29% (two steps).
[0072]
The results of nuclear magnetic resonance spectrum (NMR), infrared spectrum (IR), and elemental analysis of the resulting tris (4-tert-butoxyphenyl) sulfonium butanesulfonate are shown below.
[0073]
[Chemical Formula 10]

(A, e) 1.10 to 1.26 multiplet 29H
(B) 7.00 to 7.04 doublet 6H
(C) 7.51-7.55 doublet 6H
(D) 0.65 to 0.71 triplet 3H
(F) 1.62-1.74 multiplet 2H
(G) 2.59-2.66 Triplet 2H
IR: (cm^-1)
2978, 1583, 1489, 1369, 1305, 1261, 1163, 896.
Elemental analysis value: (%) C₃₄H₄₅O₆S₂
Theoretical value C: 66.5 H: 7.4
Analytical value C: 66.4 H: 7.3
[0074]
[Synthesis Example 2]
Synthesis of butanesulfonic acid (4-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium
Diphenyl sulfoxide (20.2 g, 0.10 mol) was dissolved in 200 g of methylene chloride and cooled in an ice-water bath. To this, 5.3 g (0.052 mol) of triethylamine was added, and 32.6 g (0.30 mol) of trimethylsilyl chloride was added dropwise while controlling so as not to exceed 20 ° C., and the reaction temperature was 0 to 10 ° C. to mature the reaction. I went for 15 minutes. Using this solution, 55.4 g (0.30 mol) of 4-tert-butoxychlorobenzene, 7.3 g (0.30 mol) of metallic magnesium, and 90 g of THF were used to control a Grignard reagent prepared by a conventional method so as not to exceed 10 ° C. While dripping. Further, the reaction temperature was 0 to 10 ° C., and the reaction was aged for 30 minutes. The reaction solution was added with 500 g of 20% aqueous ammonium chloride solution to stop the reaction and liquid separation, and then 1000 g of chloroform was added to the organic layer. The organic layer was washed once with 200 g of water, and then the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain an oil. When this oil was recrystallized, 26.6 g (yield 72%) and 98% purity (4-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium chloride were isolated.
[0075]
This 3.3 g (0.009 mol) of (4-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium chloride is dissolved in 36 g of methanol, 1.7 g (0.0063 mol) of lead carbonate, 1.4 g (0.010 mol) of butanesulfonic acid. And heated to 40 ° C. After allowing to cool, the precipitate was filtered and the solvent layer was distilled off under reduced pressure. After adding 100 g of chloroform to the obtained residue and washing with 100 g of water, the solvent layer was distilled off again under reduced pressure to obtain 3.5 g of 97% pure butanesulfonic acid (4-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium. Obtained at a rate of 64% (two steps).
[0076]
The results of nuclear magnetic resonance spectrum (NMR), infrared spectrum (IR) and elemental analysis of the resulting butanesulfonic acid (4-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium are shown below.
[0077]
Embedded image

(A) 1.27 singlet 27H
(B) 7.03 to 7.06 doublet 2H
(C + c ′) 7.46-7.64 Multiplet 12H
(D) 0.65 to 0.71 triplet 3H
(E) 1.14 to 1.22 Multiplet 2H
(F) 1.62-1.74 multiplet 2H
(G) 2.59-2.66 Triplet 2H
IR: (cm^-1)
2964, 1583, 1490, 1486, 1477, 1446, 1265, 1211, 1203, 1176, 1068, 1049, 752, 684, 599. Elemental analysis value: (%) C₂₆H₃₂O_FourS₂
Theoretical value C: 66.1 H: 6.82
Analytical value C: 66.3 H: 6.79
[0078]
[Synthesis Example 3]
A reaction was conducted in the same manner as in Synthesis Example 1 except that (+)-10-camphorsulfonic acid was used instead of butanesulfonic acid in Synthesis Example 1. As a result, (+)-10-camphorsulfonic acid tris (4-tert -Butoxyphenyl) sulfonium was obtained with a purity of 98% and a yield of 35%.
[0079]
The results of nuclear magnetic resonance spectrum (NMR), infrared spectrum (IR) and elemental analysis of the obtained (+)-10-camphorsulfonic acid tris (4-tert-butoxyphenyl) sulfonium are shown below.
[0080]
Embedded image

(A) 1.39 singlet 27H
(B) 7.11 to 7.15 Doublet 6H
(C) 7.63-7.67 doublet 6H
(D) 0.64 singlet 3H
(E) 0.99 Singlet 3H
(F) 1.3-2.3 Multiplet 7H
(G) 2.79-2.85 doublet 1H
(H) 3.37 to 3.42 doublet 1H
IR: (cm^-1)
2977,1741,1583,1488,1394,1369,1305,1261,1159,1074,1043,927,896,842,622.
Elemental analysis value: (%) C₄₀H₅₄O₇S₂
Theoretical value C: 67.6 H: 7.7
Analytical value C: 67.4 H: 7.9
[0081]
[Synthesis Example 4]
A reaction was conducted in the same manner as in Synthesis Example 1 except that (+)-10-camphorsulfonic acid was used instead of butanesulfonic acid in Synthesis Example 2, and (+)-10-camphorsulfonic acid (4-tert- Butoxyphenyl) diphenylsulfonium was obtained with a purity of 97% and a yield of 32%.
[0082]
The results of nuclear magnetic resonance spectrum (NMR), infrared spectrum (IR) and elemental analysis of the obtained (+)-10-camphorsulfonic acid (4-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium are shown below.
[0083]
Embedded image

(A) 1.28 singlet 9H
(B) 7.04-7.08 doublet 2H
(C + c ') 7.48-7.67 Multiplet 12H
(D) 0.64 singlet 3H
(E) 0.99 Singlet 3H
(F) 1.1-2.3 Multiplet 7H
(G) 2.61 to 2.66 doublet 1H
(H) 3.20-3.25 doublet 1H
IR: (cm^-1)
2974, 1741, 1583, 1487, 1477, 1446, 1415, 1394, 1371, 1305, 1265, 1189, 1163, 1047, 997, 900, 752, 684, 620.
Elemental analysis value: (%) C₃₂H₃₈O_FiveS₂
Theoretical value C: 67.8 H: 6.8
Analytical value C: 67.5 H: 6.9
[0084]
[Synthesis Example 5]
A reaction was conducted in the same manner as in Synthesis Example 1 except that phenylgrinya was used instead of 4-tert-butoxyphenylgrinya in Synthesis Example 1. As a result, bis (4-tert-butoxyphenyl) phenylsulfonium butanesulfonate was obtained. The purity was 98% and the yield was 30%.
[0085]
[Synthesis Example 6]
A reaction was conducted in the same manner as in Synthesis Example 1 except that bis (4-dimethylaminophenyl) sulfoxide was used instead of the sulfoxide in Synthesis Example 1. As a result, butanesulfonic acid (4-tert-butoxyphenyl) bis (4-dimethyl) was obtained. Aminophenyl) sulfonium was obtained with a purity of 98% and a yield of 28%.
[0086]
[Synthesis Example 7]
A reaction was conducted in the same manner as in Synthesis Example 1 except that 4-dimethylaminophenyl grinder was used instead of the Grignard reagent of Synthesis Example 1. As a result, bis (4-tert-butoxyphenyl) butanesulfonate (4-dimethylamino) was obtained. Phenyl) sulfonium was obtained with a purity of 98% and a yield of 34%.
[0087]
[Synthesis Examples 8 to 10]
The reaction was carried out in the same manner as in Synthesis Examples 5 to 7 except that (+)-10-camphorsulfonic acid was used in place of the butanesulfonic acid used in Synthesis Examples 5 to 7, and the following counter anions ( A sulfonium salt with +)-10-camphorsulfonate was obtained.
Synthesis Example 8:
(+)-10-camphorsulfonic acid bis (4-tert-butoxyphenyl) phenylsulfonium purity 96%, yield 32%
Synthesis Example 9:
(+)-10-camphorsulfonic acid (4-tert-butoxyphenyl) bis (4-dimethylaminophenyl) sulfonium purity 98%, yield 27%
Synthesis Example 10:
(+)-10-camphorsulfonic acid bis (4-tert-butoxyphenyl) (4-dimethylaminophenyl) sulfonium purity 97%, yield 32%
[0088]
[Synthesis Examples 11-15]
The reaction was carried out in the same manner as in Synthesis Examples 1, 2, 5-7 except that methanesulfonic acid was used in place of the butanesulfonic acid used in Synthesis Examples 1, 2, 5-7. A sulfonium salt with methanesulfonate was obtained.
Synthesis Example 11:
Methanesulfonic acid tris (4-tert-butoxyphenyl) sulfonium purity 99%, yield 31%
Synthesis Example 12:
Bis (4-tert-butoxyphenyl) phenylsulfonium methanesulfonate purity 99%, yield 30%
Synthesis Example 13:
Methanesulfonic acid (4-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium purity 99%, yield 28%
Synthesis Example 14:
Methanesulfonic acid (4-tert-butoxyphenyl) bis (4-dimethylaminophenyl) sulfonium purity 97%, yield 35%
Synthesis Example 15:
Bis (4-tert-butoxyphenyl) methanesulfonate (4-dimethylaminophenyl) sulfonium purity 98%, yield 32%
[0089]
[Synthesis Example 16]
Instead of 4-tert-butoxyphenyl grinder in Synthesis Example 1, 3-tert-butoxyphenyl grinder was used, and bis (3-tert-butoxyphenyl) sulfoxide was substituted for bis (4-tert-butoxyphenyl) sulfoxide. A reaction was conducted in the same manner as in Synthesis Example 1 except that it was used. As a result, tris (3-tert-butoxyphenyl) sulfonium butanesulfonate was obtained with a purity of 98% and a yield of 25%.
[0090]
[Synthesis Example 17]
In place of 4-tert-butoxyphenyl grinder in Synthesis Example 1, 4-dimethylaminophenyl grinder is used, and bis (3-tert-butoxyphenyl) sulfoxide is used in place of bis (4-tert-butoxyphenyl) sulfoxide. The reaction was carried out in the same manner as in Synthesis Example 1 to obtain bis (3-tert-butoxyphenyl) 4-dimethylaminophenylsulfonium butanesulfonate in a purity of 97% and a yield of 21%.
[0091]
[Synthesis Example 18]
Synthesis example except that phenylgrinya is used instead of 4-tert-butoxyphenylgrinya of synthesis example 3 and bis (3-tert-butoxyphenyl) sulfoxide is used instead of bis (4-tert-butoxyphenyl) sulfoxide The reaction was conducted in the same manner as in 3. As a result, (+)-10-camphorsulfonic acid bis (3-tert-butoxyphenyl) phenylsulfonium was obtained with a purity of 97% and a yield of 19%.
[0092]
[Synthesis Examples 19-23]
The novel sulfonium salt having a tert-butoxy group obtained in Synthesis Examples 1 to 18 is deprotected in methanol or ethanol using the same sulfonic acid as the counter anion (for example, methanesulfonate or butanesulfonate), and the corresponding 4-hydroxy After obtaining the phenylsulfonium salt almost quantitatively, di-tert-butyl-dicarbonate, or chloroacetic acid-tert-butyl, dihydropyran, dihydrofuran, ethyl vinyl ether as shown below is used by a conventional method. A sulfonium salt with an acid labile group was synthesized.
Synthesis Example 19:
(+)-10-camphorsulfonic acid bis (3-tert-butoxycarbonylmethyloxyphenyl) phenylsulfonium purity 96%, yield 19%
Synthesis Example 20:
Butanesulfonic acid (4-tert-butoxycarbonyloxyphenyl) diphenylsulfonium purity 98%, yield 20%
Synthesis Example 21:
(+)-10-camphorsulfonic acid bis (4- (ethoxyethyl) oxyphenyl) dimethylaminophenylsulfonium purity 98%, yield 23%
Synthesis Example 22:
Tris (4- (tetrahydrofuranyl) oxyphenyl) sulfonium butanesulfonate purity 97%, yield 20%
Synthesis Example 23:
Tris (3- (tetrahydropyranyl) oxyphenyl) sulfonium butanesulfonate purity 96%, yield 21%
[0093]
[Examples 1-15, Comparative Examples 1-4]
As shown in Table 1, a polyhydroxystyrene partially protected by a tert-butoxycarbonyl group, partially represented by the following formula (Polym.2), represented by the following formula (Polym.1) A polyhydroxystyrene in which a hydrogen atom of a hydroxyl group is protected with a tetrahydrofuranyl group or a polyhydroxystyrene in which a hydrogen atom of a hydroxyl group is partially protected with a 1-ethoxyethyl group represented by the following formula (Polym.3): 1) to an acid generator selected from onium salts represented by (PAG.5) and 2,2′-bis (4-tert-butoxycarbonyloxyphenyl) propane represented by the following formula (DRI.1) The dissolution inhibitor was dissolved in a solvent to prepare resist compositions having various compositions shown in Tables 3 and 4.
[0094]
A resist solution was prepared by filtering the obtained resist composition through a 0.2 μm Teflon filter, and then the resist solution was spin-coated on a silicone wafer and applied to 0.7 μm.
[0095]
The silicone wafer was then baked on a hot plate at 100 ° C. for 120 seconds. Further, when exposed to light using an excimer laser stepper (Nikon Corporation, NSR2005EXNA = 0.5), baked at 90 ° C. for 90 seconds, and developed with an aqueous solution of 2.38% tetramethylammonium hydroxide, a positive type I was able to get the pattern.
[0096]
The obtained resist pattern was evaluated as follows. The results are shown in Table 1.
Resist pattern evaluation method:
First, sensitivity (Eth) was determined. Next, assuming that the exposure amount for resolving the top and bottom of the 0.30 μm line and space at 1: 1 is the optimum exposure amount (sensitivity: Eop), the minimum line width of the separated line and space at this exposure amount Was defined as the resolution of the evaluation resist. Moreover, the shape of the resolved resist pattern was observed using a scanning electron microscope.
[0097]
Furthermore, the PED stability of the resist can be resolved by performing PEB after changing the exposure time after exposure at the optimal exposure amount, for example, when the change of the resist pattern shape is observed, for example, the line pattern becomes T-top. It was evaluated at the time when it was gone. The longer this time, the better the PED stability. In Examples 14 and 15, a nitrogen-containing compound or carboxylic acid derivative for PED stability was added as an additive. The results are shown in Table 1.
[0098]
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[0099]
Embedded image

[0100]
[Table 1]

EtOIPA: 1-ethoxy-2-propanol
PGMEA: Propylene glycol monomethyl ether acetate
EL / BA: Mixed solution of ethyl lactate (85% by weight) and butyl acetate (15% by weight) NMP: N-methylpyrrolidone
BHVA: 4,4-bis (4-hydroxyphenyl) valeric acid

Claims (6)

A sulfonium salt represented by the following general formula (1), having a phenyl group in the molecule having at least one acid labile group and having a linear, branched or cyclic alkyl sulfonate.

(In the formula, R ¹ is an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, or a dialkylamino group having an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms , which may be the same or different. OR ² represents tert-butoxy group, tert-butoxycarbonyloxy group, tert-butoxycarbonylmethyloxy group, trimethylsilyloxy group, triethylsilyloxy group, tert-butyldimethylsilyloxy group, tetrahydrofuranyloxy group, tetrahydropyranyloxy group Group, 2-methoxytetrahydropyranyloxy group, methoxymethyloxy group, 1-ethoxyethoxy group, 1-propoxyethoxy group, 1-n-butoxyethoxy group, 1-iso-butoxyethoxy group, 1-sec-butoxyethoxy group Group, 1-tert-butoxyethoxy Group, 1-amyloxyethoxy group, 1-ethoxy-1-methyl-ethoxy group, 1-propoxy-1-methyl-ethoxy group, 1-n-butoxy-1-methyl-ethoxy group, 1-iso-butoxy-1 Acid labile groups selected from -methyl-ethoxy group, 1-sec-butoxy-1-methyl-ethoxy group, 1-tert-butoxy-1-methyl-ethoxy group, 1-amyloxy-1-methyl-ethoxy group Y ⁻ represents an alkyl sulfonate selected from methane sulfonate, butane sulfonate, and (+)-10-camphor sulfonate, n is an integer of 0 to 2, m is an integer of 1 to 3, and n + m is 3 R is an integer of 1 to 5, p is an integer of 0 to 5, q is an integer of 0 to 4, and q + r is an integer of 1 to 5.)   Tris (4-tert-butoxyphenyl) sulfonium butanesulfonic acid, butanesulfonic acid (4-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium, (+)-10-camphorsulfonic acid tris (4-tert-butoxyphenyl) sulfonium, (+ ) A sulfonium salt selected from -10-camphorsulfonic acid (4-tert-butoxyphenyl) diphenylsulfonium.   A chemically amplified positive resist composition comprising 0.1 to 15 parts by weight of the sulfonium salt according to claim 1 or 2 to 70 to 90 parts by weight of an alkali-soluble resin. (A) 150 to 700 parts by weight of an organic solvent,
(B) 70-90 parts by weight of an alkali-soluble resin,
(C) a dissolution inhibitor having an acid labile group that is decomposed by one or more acids in 5 to 40 parts by weight of the molecule ;
(D) scan sulfonium salt according to claim 1 or 2 wherein 0.1 to 15 parts by weight,
(E) A chemically amplified positive resist material comprising 0.1 to 15 parts by weight of an acid generator. (A) 150 to 700 parts by weight of an organic solvent,
(B) 70-90 parts by weight of an alkali-soluble resin,
(D) scan sulfonium salt according to claim 1 or 2 wherein 0.1 to 15 parts by weight,
(E) A chemically amplified positive resist material comprising 0.1 to 15 parts by weight of an acid generator. As the component (B) of the alkali-soluble resin, the weight average molecular weight of the hydrogen atoms of some hydroxyl groups are replaced with acid labile groups according to claim 4 or 5, wherein using a polyhydroxystyrene 3,000 to 100,000 Chemically amplified positive resist material.