JP2827940B2 - 新規スルホニウム塩及びその製造方法 - Google Patents
新規スルホニウム塩及びその製造方法Info
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Description
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
ルホニウム塩及びその製造方法に関する。
の高集積化と高速度化に伴い、パターンルールの微細化
が求められているなか、現在汎用技術として用いられて
いる光露光では、光源の波長に由来する本質的な解像度
の限界に近づきつつある。g線(436nm)もしくは
i線(365nm)を光源とする光露光では、おおよそ
0.5μmのパターンルールが限界とされており、これ
を用いて製作したLSIの集積度は、16MビットDR
AM相当までとなる。しかし、LSIの試作は既にこの
段階にまできており、更なる微細化技術の開発が急務と
なっている。
技術として遠紫外線リソグラフィーが有望視されてい
る。遠紫外線リソグラフィーは0.3〜0.4μmの加
工も可能であり、光吸収の低いレジスト材料を用いた場
合、基板に対して垂直に近い側壁を有したパターン形状
が可能となる。近年、遠紫外線の光源として高輝度なK
rFエキシマレーザーを利用する技術が注目されてお
り、これが量産技術として用いられるためには、光吸収
が低く、高感度なレジスト材料が要望されている。
とした化学増幅型レジスト材料(特公平2−27660
号、特開昭63−27829号公報等)は、感度、解像
度、ドライエッチング耐性が高く、優れた特徴を有した
遠紫外線リソグラフィーに特に有望なレジスト材料であ
る。
おいては、用いる酸発生剤が化学増幅型レジスト材料と
しての機能に特に大きな影響を及ぼすことが知られてい
るが、このような酸発生剤の代表的なものとしては、下
記に示すオニウム塩が挙げられる。
化合物であるので、レジスト成分として配合したとき
に、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。
合、露光部においては、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、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の
比(溶解コントラストという)を大きくすることができ
ず、このため上記オニウム塩を用いた化学増幅型レジス
トは、アルカリ現像に際して、解像性の低い、即ち露光
部の抜け性が悪いため、パターン形状が矩形にならず、
台形状の順テーパーとなる欠点があった。
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
することが行われている(特開昭64−26550号、
同64−35433号、特開平2−12153号公
報)。
体を生じるスルホニウム塩を用いても高解像度化が満足
されていない。
は、遠紫外線、電子線、X線リソグラフィーを行った
際、露光からPEB(Post Exposure B
ake)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−トップ形状になる、即ちパ
ターン上部が太くなるという問題〔PED(PostE
xposure Deley)と呼ぶ〕があり、これは
レジスト表面の溶解性が低下するためと考えられ、実用
に供する場合の大きな欠点となっている。このため、リ
ソグラフィー工程での寸法制御を難しくし、ドライエッ
チングを用いた基板加工に際しても寸法制御性を損ねる
問題がある〔参考:W.Hinsberg,et a
l.,J.Photopolym.Sci.Techn
ol.,6(4),535−546(1993).,
T.Kumada,et al.,J.Photopo
lym.Sci.Technol.,6(4),571
−574(1993).〕。この問題を解決し、満足で
きる化学増幅ポジ型レジスト材料は未だない。
EDの問題の原因は、空気中の塩基性化合物が大きく関
与していると考えられている。露光により発生したレジ
スト表面の酸は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。そのため表面に難溶化層が形成され、パターンがT
−トップ形状となるのである。
とにより、空気中の塩基性化合物の影響を抑えることが
できるため、PEDにも効果があることが知られている
が(特開平5−232706号、特開平5−24968
3号公報)、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。
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
びその製造方法を提供することを目的とする。
目的を達成するため種々検討を行った結果、例えば特願
平5−242101号又は同6−82359号記載の下
記一般式(2)で示されるp−tert−ブトキシフェ
ニルスルホニウム塩をスルホン酸(3)を用いて脱保護
し、p−ヒドロキシフェニルスルホニウム塩(4)を
得、引き続いてα−ハロゲン化酢酸tert−ブチル
(5)を塩基性条件下、反応させることにより、下記一
般式(1)で示される酸不安定基としてtert−ブト
キシカルボニルメトキシ基を一個以上持つ新規なスルホ
ニウム塩を得ると共に、これらスルホニウム塩(1)が
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で、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。
を示し、Xは塩素原子又は臭素原子、Yはトリフルオロ
メタンスルホネート又はp−トルエンスルホネートを示
す。nは0〜2の整数、mは1〜3の整数で、n+m=
3である。)
ホニウム塩は、レジスト材料の成分として使用されて、
そ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、微細加工技術に適した高解像度を有する化学増
幅ポジ型レジスト材料を提供することができる。
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及びPEB(Post
Exposure Bake)の作用で、効率よくt
ert−ブチルエステルが分解し、フェノール誘導体よ
りも更にアルカリ溶解性の高いカルボン酸誘導体が生成
するために、より大きな溶解コントラストを得ることが
できる。従って、本発明の新規なスルホニウム塩は、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、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。
ウム塩及び式(2)のp−tert−ブトキシフェニル
スルホニウム塩を式(3)のスルホン酸で脱保護して式
(4)のp−ヒドロキシフェニルスルホニウム塩を得た
後、これに式(5)のα−ハロゲン化酢酸tert−ブ
チルを反応させることを特徴とする式(1)のスルホニ
ウム塩の製造方法を提供する。
と、本発明の新規なスルホニウム塩は下記一般式(1)
で示されるスルホニウム塩である。
数、mは1〜3の整数であり、n+m=3となる数の組
み合わせとなる。R1は水素原子、アルキル基又はアル
コキシ基である。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、s
ec−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、
tert−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、tert
−ブトキシ基がより好ましく用いられる。
ト又はp−トルエンスルホネートを示し、本発明の新規
なスルホニウム塩は具体的に下記式(1a)又は(1
b)で示される。
塩をレジスト材料の成分として用いることにより、その
p−トルエンスルホン酸アニオンの効果、即ちレジスト
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PE
Dの問題を解決することができ、良好な感度が得られる
ものである。
に例示すると、トリフルオロメタンスルホン酸トリス
(p−tert−ブトキシカルボニルメトキシフェニ
ル)スルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ビス
(p−tert−ブトキシカルボニルメトキシフェニ
ル)フェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホ
ン酸ビス(p−tert−ブトキシカルボニルメトキシ
フェニル)(p−メチルフェニル)スルホニウム、トリ
フルオロメタンスルホン酸ビス(p−tert−ブトキ
シカルボニルメトキシフェニル)(m−メチルフェニ
ル)スルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ビス
(p−tert−ブトキシカルボニルメトキシフェニ
ル)(o−メチルフェニル)スルホニウム、トリフルオ
ロメタンスルホン酸ビス(p−tert−ブトキシカル
ボニルメトキシフェニル)(p−メトキシフェニル)ス
ルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ビス(p−
tert−ブトキシカルボニルメトキシフェニル)(m
−メトキシフェニル)スルホニウム、トリフルオロメタ
ンスルホン酸ビス(p−tert−ブトキシカルボニル
メトキシフェニル)(o−メトキシフェニル)スルホニ
ウム、トリフルオロメタンスルホン酸(p−tert−
ブトキシカルボニルメトキシフェニル)ジフェニルスル
ホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(p−ter
t−ブトキシカルボニルメトキシフェニル)ビス(p−
メチルフェニル)スルホニウム、トリフルオロメタンス
ルホン酸(p−tert−ブトキシカルボニルメトキシ
フェニル)ビス(m−メチルフェニル)スルホニウム、
トリフルオロメタンスルホン酸(p−tert−ブトキ
シカルボニルメトキシフェニル)ビス(o−メチルフェ
ニル)スルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸
(p−tert−ブトキシカルボニルメトキシフェニ
ル)ビス(p−メトキシフェニル)スルホニウム、トリ
フルオロメタンスルホン酸(p−tert−ブトキシカ
ルボニルメトキシフェニル)ビス(m−メトキシフェニ
ル)スルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(p
−tert−ブトキシカルボニルメトキシフェニル)ビ
ス(o−メトキシフェニル)スルホニウムなどが挙げら
れる。
に例示すると、p−トルエンスルホン酸トリス(p−t
ert−ブトキシカルボニルメトキシフェニル)スルホ
ニウム、p−トルエンスルホン酸ビス(p−tert−
ブトキシカルボニルメトキシフェニル)フェニルスルホ
ニウム、p−トルエンスルホン酸ビス(p−tert−
ブトキシカルボニルメトキシフェニル)(p−メチルフ
ェニル)スルホニウム、p−トルエンスルホン酸ビス
(p−tert−ブトキシカルボニルメトキシフェニ
ル)(m−メチルフェニル)スルホニウム、p−トルエ
ンスルホン酸ビス(p−tert−ブトキシカルボニル
メトキシフェニル)(o−メチルフェニル)スルホニウ
ム、p−トルエンスルホン酸ビス(p−tert−ブト
キシカルボニルメトキシフェニル)(p−メトキシフェ
ニル)スルホニウム、p−トルエンスルホン酸ビス(p
−tert−ブトキシカルボニルメトキシフェニル)
(m−メトキシフェニル)スルホニウム、p−トルエン
スルホン酸ビス(p−tert−ブトキシカルボニルメ
トキシフェニル)(o−メトキシフェニル)スルホニウ
ム、p−トルエンスルホン酸(p−tert−ブトキシ
カルボニルメトキシフェニル)ジフェニルスルホニウ
ム、p−トルエンスルホン酸(p−tert−ブトキシ
カルボニルメトキシフェニル)ビス(p−メチルフェニ
ル)スルホニウム、p−トルエンスルホン酸(p−te
rt−ブトキシカルボニルメトキシフェニル)ビス(m
−メチルフェニル)スルホニウム、p−トルエンスルホ
ン酸(p−tert−ブトキシカルボニルメトキシフェ
ニル)ビス(o−メチルフェニル)スルホニウム、p−
トルエンスルホン酸(p−tert−ブトキシカルボニ
ルメトキシフェニル)ビス(p−メトキシフェニル)ス
ルホニウム、p−トルエンスルホン酸(p−tert−
ブトキシカルボニルメトキシフェニル)ビス(m−メト
キシフェニル)スルホニウム、p−トルエンスルホン酸
(p−tert−ブトキシカルボニルメトキシフェニ
ル)ビス(o−メトキシフェニル)スルホニウムなどが
挙げられる。
下のような経路(A)により合成できる。即ち、下記式
(2)で示されるp−tert−ブトキシフェニルスル
ホニウム塩を出発物質とし、用いたスルホニウム塩のカ
ウンターアニオンに対応するスルホン酸(3)を用いて
脱保護を行い、p−ヒドロキシフェニルスルホニウム塩
(4)を得、引き続いてα−ハロゲン化酢酸tert−
ブチル(5)を塩基性条件下、反応させることにより、
tert−ブチルカルボニルメトキシ基を一個以上持つ
スルホニウム塩(1)を合成することができる。
を示し、Xは塩素原子又は臭素原子、Yはトリフルオロ
メタンスルホネート又はp−トルエンスルホネートを示
す。nは0〜2の整数、mは1〜3の整数で、n+m=
3である。)
ェニルスルホニウム塩(2)の脱保護を行う際には、メ
タノール、エタノール等の有機溶媒中で行うことが望ま
しく、用いるスルホニウム塩のカウンターアニオンに対
応するスルホン酸(3)をスルホニウム塩に対して0.
1〜0.5モルの割合として加え、還流下(60〜70
℃)2〜6時間反応を行うことが望ましい。反応終了後
は溶媒層を濃縮後、ジエチルエーテルにて残渣を洗浄
し、p−ヒドロキシフェニルスルホニウム塩(4)を得
ることができる。このスルホニウム塩については粗生成
物のままで次の反応を行うことができる。
ニルスルホニウム塩(4)に、t−ブトキシカルボニル
メトキシ基を導入する際には、アセトン、N,N−ジメ
チルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等の有機溶媒
中で反応を行うことが望ましい。p−ヒドロキシフェニ
ルスルホニウム塩(4)のヒドロキシ基一個に対して炭
酸カリウム等の塩基を1〜2モルの割合、クロロ又はブ
ロモ酢酸t−ブチル(5)を1〜2モルの割合で加え、
温度条件は60〜90℃で6〜8時間とすることが望ま
しい。反応終了後は溶媒層を水洗、濃縮した後、再結晶
又はカラム分取を行うことで、t−ブトキシカルボニル
メトキシ基を持つ目的化合物のスルホニウム塩(1)を
得ることができる。
ホニウム塩は、塩化アルミニウム存在下、フェノールと
塩化チオニルの反応により得ることができ〔S.Oae
and C.Zalut,J.Am.Chem.So
c.,82.5359.(1960).〕、ヒドロキシ
基を一つ持つスルホニウム塩はジフェニルスルホキシド
とフェノールの酸による縮合で得ることができる〔S.
R.Akhtar,J.V.Crivello and
J.L.Lee.,J.Org.Chem.,55.
4222.(1990).〕。
ラ位だけでなくオルト位にもあるため、用いる試薬や触
媒によりオルト置換体が生成する可能性があり〔C.
Y.Meyers and G.Picciola,T
etrahedron Lett.,971.(196
2).〕、定量的にp−ヒドロキシ体を得るのは困難で
ある。
リニヤ試薬によってp−tert−ブトキシフェニルス
ルホニウム塩を得るため、フェノールの場合のようなオ
ルト置換体の生成なしに、p−ヒドロキシ体のみを定量
的に得ることができる。
ホニウム塩は、二成分系(アルカリ可溶性樹脂/酸発生
剤)もしくは三成分系(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の酸発生
剤として用いることができる。好ましくは三成分系の化
学増幅ポジ型レジスト材料の酸発生剤として用いること
が好適である。このレジスト材料は、(A)有機溶剤を
150〜700部(重量部、以下同じ)、好ましくは2
50〜500部、(B)アルカリ可溶性樹脂を70〜9
0部、好ましくは75〜85部、(C)三成分系化学増
幅ポジ型レジスト材料においては、酸不安定基を有する
溶解阻止剤を5〜40部、好ましくは10〜25部、
(D)上記一般式(1)で示されるスルホニウム塩を1
〜15部、好ましくは2〜8部含むことが望ましく、更
に必要により(E)他の酸発生剤を0.5〜15部、好
ましくは2〜8部混合したものが好適である。
シクロヘキサノン、メチル−2−n−アミルケトンなど
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−プロパノールなどのアルコール
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などのエーテル
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
シプロピオネートなどのエステル類が挙げられるが、単
独もしくは2種以上であってもよい。このとき、レジス
ト成分の酸発生剤の溶解性が最も優れている1−エトキ
シ−2−プロパノールが好ましく使用される。
は、ポリヒドロキシスチレンもしくはその誘導体が挙げ
られる。ポリヒドロキシスチレン誘導体としては、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や、ヒドロキシスチレンの共
重合体が挙げられる。前者の場合、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、テトラヒドロピラニル基、メトキシメチル
基、トリメチルシリル基、tert−ブチルジメチルシ
リル基などが挙げられ、tert−ブチル基、tert
−ブトキシカルボニル基、テトラヒドロピラニル基が好
ましく用いられる。後者の場合、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などが挙げ
られる。また、このポリヒドロキシスチレンもしくはそ
の誘導体の重量平均分子量は5,000〜100,00
0とすることが好ましい。
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よい。低
分子量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の水酸基をtert−ブトキシ基やブトキシカ
ルボニルオキシ基で置換した化合物が好ましい。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
tert−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5,000〜1
0,000が好ましい。
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、α,α’−
ビスアリールスルホニルジアゾメタン誘導体などを挙げ
ることができる。
示されるオニウム塩を使用する。 (R 2)nMY (式中、R 2は同種又は異種の非置換又は置換芳香族基
を示し、Mはスルホニウム又はヨードニウムを示し、Y
はp−トルエンスルホネート又はトリフルオロメタンス
ルホネートを示す。nは2又は3を示す。)
基、上記式(1)で説明した如きアルキル基やアルコキ
シ基で置換されたフェニル基を例示することができる。
ニウム塩やスルホニウム塩を挙げることができる。
性のため窒素含有化合物、塗布性を向上させるために界
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もできる。
50℃以上のアミン化合物もしくはアミド化合物が挙げ
られる。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−トリアジンなどのトリアジン化合物が挙げられ
る。これらの中では、特にピロリドン、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。
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付加物等が挙げられる。
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。
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。
剤であるスルホニウム塩に少なくとも一つ以上の酸不安
定基であるtert−ブトキシカルボニルメトキシ基を
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るため、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
分として有効であり、本発明の一般式(1)で示される
スルホニウム塩を含有するレジスト材料は、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。
するが、本発明は下記実施例に限定されるものではな
い。
ル)ジフェニルスルホニウムの合成 トリフルオロメタンスルホン酸(p−tert−ブトキ
シフェニル)ジフェニルスルホニウム48.4g(0.
1mol)、トリフルオロメタンスルホン酸1.5g
(0.01mol)をメタノール500gに溶解させ、
還流下(60〜70℃)で6時間反応させた。
を得た。この油状物をジエチルエーテル100gを用い
て二回洗浄した。これ以上の精製はせず油状物のまま次
の反応を行った。粗収量は40g(粗収率93%)であ
った。トリフルオロメタンスルホン酸(p−tert−ブトキ
シカルボニルメトキシフェニル)ジフェニルスルホニウ
ムの合成 上記油状物40g、無水炭酸カリウム20.7g(0.
15mol)、クロロ酢酸t−ブチル18.1g(0.
12mol)をアセトン400gに溶解させ(無水炭酸
カリウムは懸濁)、還流下(60℃)で3時間反応させ
た。
れた有機層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にかけて、収量46.1g
(収率85%(二段階))、純度99%のトリフルオロ
メタンスルホン酸(p−tert−ブトキシカルボニル
メトキシフェニル)ジフェニルスルホニウムを単離し
た。
(p−tert−ブトキシカルボニルメトキシフェニ
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)、及び元素分析の
結果を下記に示す。
1745,1589,1497,1477,1446,
1417,1396,1371,1319,1265,
1224,1155,1070,1068,1066,
1030,997,943,836,752,684,
638 元素分析値:(%)C25H25O6S2F3 理論値 C:55.3 H:4.6 実測値 C:55.2 H:4.7
ェニル)フェニルスルホニウムの合成 トリフルオロメタンスルホン酸ビス(p−tert−ブ
トキシフェニル)フェニルスルホニウム55.7g
(0.1mol)、トリフルオロメタンスルホン酸1.
5g(0.01mol)をメタノール500gに溶解さ
せ、還流下(60〜70℃)で7時間反応させた。
を得た。この油状物をジエチルエーテル100gを用い
て二回洗浄した。これ以上の精製はせず油状物のまま次
の反応を行った。粗収量は42g(粗収率94%)であ
った。トリフルオロメタンスルホン酸ビス(p−tert−ブ
トキシカルボニルメトキシフェニル)フェニルスルホニ
ウムの合成 上記油状物42g、無水炭酸カリウム41.5g(0.
30mol)、クロロ酢酸t−ブチル36.2g(0.
24mol)をジメチルスルホキシド300gに溶解さ
せ(無水炭酸カリウムは懸濁)、80℃で2時間反応さ
せた。
ホルム300gを加え、分液した。有機層を水300g
を用いて二回洗浄後、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にかけて、
収量55.1g(収率82%(二段階))、純度99%
のトリフルオロメタンスルホン酸ビス(p−tert−
ブトキシカルボニルメトキシフェニル)フェニルスルホ
ニウムを単離した。
ス(p−tert−ブトキシカルボニルメトキシフェニ
ル)フェニルスルホニウムの核磁気共鳴スペクトル(N
MR)、赤外スペクトル(IR)、及び元素分析の結果
を下記に示す。
1745,1589,1497,1477,1446,
1418,1396,1372,1319,1265,
1225,1155,1070,1068,1065,
1030,997,942,836,752,684,
638 元素分析値:(%)C31H35O9S2F3 理論値 C:55.4 H:5.2 実測値 C:55.1 H:5.3
ェニル)(p−メチルフェニル)スルホニウムの合成 トリフルオロメタンスルホン酸ビス(p−tert−ブ
トキシフェニル)(p−メチルフェニル)スルホニウム
28.5g(0.05mol)、トリフルオロメタンス
ルホン酸1.5g(0.01mol)をメタノール40
0gに溶解させ、還流下(60〜70℃)で6.5時間
反応させた。
を得た。この油状物をジエチルエーテル200gを用い
て二回洗浄した。これ以上の精製はせず油状物のまま次
の反応を行った。粗収量は22g(粗収率96%)であ
った。トリフルオロメタンスルホン酸ビス(p−tert−ブ
トキシカルボニルメトキシフェニル)(p−メチルフェ
ニル)スルホニウムの合成 上記油状物22g、無水炭酸カリウム20.7g(0.
15mol)、クロロ酢酸t−ブチル22.6g(0.
15mol)をN,N−ジメチルホルムアミド150g
に溶解させ(無水炭酸カリウムは懸濁)、80℃で3時
間反応させた。
ホルム200gを加え、分液した。有機層を水150g
を用いて三回洗浄後、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にかけて、
収量29.0g(収率84%(二段階))、純度98%
のトリフルオロメタンスルホン酸ビス(p−tert−
ブトキシカルボニルメトキシフェニル)(p−メチルフ
ェニル)スルホニウムを単離した。
ス(p−tert−ブトキシカルボニルメトキシフェニ
ル)(p−メチルフェニル)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
元素分析の結果を下記に示す。
1746,1589,1497,1477,1446,
1417,1394,1371,1319,1265,
1224,1157,1071,1068,1066,
1032,997,945,836,752,685,
638 元素分析値:(%)C32H37O9S2F3 理論値 C:56.0 H:5.4 実測値 C:55.6 H:5.3
フェニル)スルホニウムの合成 トリフルオロメタンスルホン酸トリス(p−tert−
ブトキシフェニル)スルホニウム100g(0.16m
ol)、トリフルオロメタンスルホン酸2.4g(0.
016mol)をエタノール320gに溶解させ、還流
下(70〜80℃)で7時間反応させた。
を得た。この油状物をジエチルエーテル150gを用い
て二回洗浄した。これ以上の精製はせず油状物のまま次
の反応を行った。粗収量は68g(粗収率92%)であ
った。トリフルオロメタンスルホン酸トリス(p−tert−
ブトキシカルボニルメトキシフェニル)スルホニウムの
合成 上記油状物68g、無水炭酸カリウム110.8g
(0.80mol)、クロロ酢酸t−ブチル120.5
g(0.80mol)をN,N−ジメチルホルムアミド
320gに溶解させ(無水炭酸カリウムは懸濁)、80
℃で2時間反応させた。
ホルム300gを加え、分液した。有機層を水300g
を用いて二回洗浄後、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にかけて、
収量108.0g(収率84%(二段階))、純度98
%のトリフルオロメタンスルホン酸トリス(p−ter
t−ブトキシカルボニルメトキシフェニル)スルホニウ
ムを単離した。
リス(p−tert−ブトキシカルボニルメトキシフェ
ニル)スルホニウムの核磁気共鳴スペクトル(NM
R)、赤外スペクトル(IR)、及び元素分析の結果を
下記に示す。
1494,1446,1417,1371,1317,
1263,1226,1157,1076,1031,
944,833,752,638 元素分析値:(%)C37H45O12S2F3 理論値 C:55.4 H:5.7 実測値 C:55.2 H:5.6
ル)フェニルスルホニウムの合成 p−トルエンスルホン酸ビス(p−tert−ブトキシ
フェニル)フェニルスルホニウム5.8g(0.01m
ol)、p−トルエンスルホン酸1水和物0.95g
(0.005mol)をメタノール35gに溶解させ、
60℃で5時間反応させた。
を得た。この油状物をジエチルエーテル200gを用い
て二回洗浄した。これ以上の精製はせず油状物のまま次
の反応を行った。粗収量は4.7g(粗収率100%)
であった。p−トルエンスルホン酸ビス(p−tert−ブトキシ
カルボニルメトキシフェニル)フェニルスルホニウムの
合成 上記油状物4.7g、無水炭酸カリウム4.1g(0.
03mol)、クロロ酢酸t−ブチル3.6g(0.0
24mol)をジメチルスルホキシド50gに溶解させ
(無水炭酸カリウムは懸濁)、80℃で2時間反応させ
た。
ホルム100gを加え、分液した。有機層を水100g
を用いて二回洗浄後、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にかけて、
収量5.6g(収率80%(二段階))、純度97%の
p−トルエンスルホン酸ビス(p−tert−ブトキシ
カルボニルメトキシフェニル)フェニルスルホニウムを
単離した。
−tert−ブトキシカルボニルメトキシフェニル)フ
ェニルスルホニウムの核磁気共鳴スペクトル(NM
R)、赤外スペクトル(IR)、及び元素分析の結果を
下記に示す。
1489,1446,1394,1308,1266,
1204,1202,1159,1119,1076,
1027,1033,1012,928,895,84
3,816元素分析値:(%)C37H42O9S2 理論値 C:64.0 H:6.1 実測値 C:63.8 H:6.0
ル)スルホニウムの合成 p−トルエンスルホン酸トリス(p−tert−ブトキ
シフェニル)スルホニウム6.5g(0.01mo
l)、p−トルエンスルホン酸1水和物0.95g
(0.005mol)をメタノール40gに溶解させ、
60℃で7時間反応させた。
を得た。この油状物をジエチルエーテル200gを用い
て二回洗浄した。これ以上の精製はせず油状物のまま次
の反応を行った。粗収量は4.7g(粗収率97%)で
あった。p−トルエンスルホン酸トリス(p−tert−ブトキ
シカルボニルメトキシフェニル)スルホニウムの合成 上記油状物4.7g、無水炭酸カリウム6.9g(0.
05mol)、クロロ酢酸t−ブチル7.5g(0.0
5mol)をジメチルスルホキシド60gに溶解させ
(無水炭酸カリウムは懸濁)、80℃で3時間反応させ
た。
ホルム100gを加え、分液した。有機層を水100g
を用いて二回洗浄後、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にかけて、
収量7.0g(収率85%(二段階))、純度97%の
p−トルエンスルホン酸トリス(p−tert−ブトキ
シカルボニルメトキシフェニル)スルホニウムを単離し
た。
(p−tert−ブトキシカルボニルメトキシフェニ
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)、及び元素分析の結果を下記に
示す。
1488,1447,1396,1308,1265,
1203,1201,1159,1120,1076,
1028,1034,1012,928,895,84
4,816 元素分析値:(%)C43H52O12S2 理論値 C:62.6 H:6.4 実測値 C:62.9 H:6.2
示される部分的に水酸基をt−ブトキシカルボニル基で
保護したポリヒドロキシスチレンと、下記式(Poly
m.2)で示される部分的に水酸基をt−ブチル基で保
護したポリヒドロキシスチレン、もしくは下記式(Po
lym.3)で示される部分的に水酸基をテトラヒドロ
ピラニ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1−エ
トキシ−2−プロパノールに溶解し、表1に示す組成で
レジスト液を調製した。
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。これをシリコーンウェハー上へスピンコーティング
し、0.8μmに塗布した。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。
コン社、NSR 2005EX NA=0.5)を用い
て露光し、90℃で60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。
価した。まず、感度(Eth値)を求めた。次に、0.
35μm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:E op)
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。結果を表1に示す。
G.6〜8)或いは上記式(PAG.4,5)を用いる
以外は上記参考例1と同様にしてポジ型パターンを得た
後、得られたレジストパターンを次のように評価した。
0.35μm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:E o
p)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。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測された時間、例
えばラインパターンがT−トップ形状となったり、解像
できなくなった時間で評価した。この時間が長い程PE
D安定性に富む。結果を表2に示す。
Claims (2)
- 【請求項1】 下記一般式(1)で示される新規スルホ
ニウム塩。 【化1】 (式中、R1は水素原子、アルキル基又はアルコキシ基
を示し、Yはトリフルオロメタンスルホネート又はp−
トルエンスルホネートを示す。nは0〜2の整数、mは
1〜3の整数で、n+m=3である。) - 【請求項2】 下記一般式(2) 【化2】 (式中、R1は水素原子、アルキル基又はアルコキシ基
を示し、Yはトリフルオロメタンスルホネート又はp−
トルエンスルホネートを示す。nは0〜2の整数、mは
1〜3の整数で、n+m=3である。)で示されるp−
tert−ブトキシフェニルスルホニウム塩を下記一般
式(3) YH …(3) (式中、Yは上記と同様の意味を示す。)で示されるス
ルホン酸で脱保護して、下記一般式(4) 【化3】 (式中、R1,Y,n,mは上記と同様の意味を示
す。)で示されるp−ヒドロキシフェニルスルホニウム
塩を得た後、これに下記一般式(5) XCH2CO2C(CH3)3 …(5) (式中、Xは塩素原子又は臭素原子を示す。)で示され
るα−ハロゲン化酢酸tert−ブチルを反応させるこ
とを特徴とする請求項1記載のスルホニウム塩の製造方
法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2827940B2 true JP2827940B2 (ja) | 1998-11-25 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP6329913A Expired - Fee Related JP2827940B2 (ja) | 1994-12-05 | 1994-12-05 | 新規スルホニウム塩及びその製造方法 |
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