JP5517811B2 - 化学増幅型ネガ型フォトレジスト組成物 - Google Patents
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Description
また、半導体素子の高集積化によって膜形成精度の向上を図るために、感光性を付与した感光性ポリイミド系樹脂が種々提案されている(特許文献1、2、3)。
これらの組成物においては、イミド化するために高温で加熱処理する閉環工程を必要としており、硬化後の膜減りや温度制御等プロセス条件が煩雑である。
また、これらを改善したものに、フェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性樹脂を用いた感光性樹脂組成物が提案されている(特許文献4、5)。
露光により光酸発生剤から酸が発生し、架橋剤と主剤樹脂との反応を促進して現像液に不溶となるネガ型フォトレジスト組成物であるが、トリアジン系の光酸発生剤は、発生する酸が塩酸や臭酸であり揮発しやすいため設備を汚染する問題がある。
また従来のスルホニウム塩系の光酸発生剤はフォトリソグラフィー工程において一般的に用いられる露光光源であるi線(365nm)に対する感度が低いという問題がある。
すなわち、本発明は、下記式(1)で示されるスルホニウム塩を含有する光酸発生剤を含んでなる成分(E)と、フェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性樹脂である成分(F)と、架橋剤成分(G)とを含んでなる、化学増幅型ネガ型フォトレジスト組成物である。
成分(E)は、下記式(1)で示されるスルホニウム塩を含有する光酸発生剤を含んでなる。
光酸発生剤は、放射線等の照射により酸を発生する化合物であり、この酸の触媒作用により、後述する架橋剤中の官能基と反応し、ネガ型のパターンを形成することができる。
HO(−AO)q− (2)
〔AOはエチレンオキシ基及び/又はプロピレンオキシ基、qは1〜5の整数を表す。〕
式(1)で示されるスルホニウムのうち、好ましい具体例を下記に示す。
Yはハロゲン原子(フッ素原子が好ましい。)を表す。
aは4〜6の整数を表す。
bは、1〜5の整数が好ましく、さらに好ましくは2〜4、特に好ましくは2又は3である。
cは、1〜4の整数が好ましく、さらに好ましくは4である。
(a)R3及びR4がメチル基又はメトキシ基であり、m3及びm4が1であり、m1、m2、m5及びm6が0であるもの。
(b)m1〜m6が何れも0であるもの。
次反応式で示される方法(たとえば、第4版実験化学講座24巻、1992年、丸善株式会社発行、376頁、特開平7−329399号公報、特開平8−165290号公報、特開平10−212286号公報又は特開平10−7680号公報等に記載されている方法)。
HX’は、一価の多原子アニオンの共役酸を表す。HX’としては、入手しやすさ、酸の安定性及び反応収率の観点から、メタンスルホン酸、パーフルオロメタンスルホン酸及び硫酸が好ましい。
脱水剤は、たとえば、無水リン酸、無水酢酸及び濃硫酸等を表す。
一価の多原子アニオン(X’−)は、たとえば、上記のように複分解反応により、本発明の他のアニオン(X−)に交換することができる。
DXは、アルカリ金属(リチウム、ナトリウム及びカリウム等)カチオンと本発明の他のアニオン(例えば、MYa −、(Rf)bPF6−b −、R10 cBY4−c −、R10 cGaY4−c −、R11SO3 −、(R11SO2)3C−、R11SO2)2N−等で示されるアニオン)との塩を表す。
DX’は、アルカリ金属(リチウム、ナトリウム及びカリウム等)カチオンと一価の多原子アニオン(メタンスルホン酸アニオン、パーフルオロメタンスルホン酸アニオン及び硫酸水素アニオン等。)との塩を表す。
1385-1389 (1980)等に記載されている反応又は第4版実験化学講座23巻(1991年、丸善)、276〜277頁等に記載されている酸化反応が適用できる。
混合スルホニウム塩にすることで、感度、レジスト組成物におけるパターン形状が更に良好になる。
式(2)で示されるスルホニウム塩のカチオンのうち、好ましい具体例を下記に示す。
本発明における「フェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性樹脂」(以下、「フェノール樹脂(F)」という。)としては、例えば、ノボラック樹脂、ポリヒドロキシスチレン、ポリヒドロキシスチレンの共重合体、ヒドロキシスチレンとスチレンの共重合体、ヒドロキシスチレン、スチレン及び(メタ)アクリル酸誘導体の共重合体、フェノール−キシリレングリコール縮合樹脂、クレゾール−キシリレングリコール縮合樹脂、フェノール−ジシクロペンタジエン縮合樹脂、フェノール性水酸基を含有するポリイミド樹脂等が用いられる。これらのなかでも、ノボラック樹脂、ポリヒドロキシスチレン、ポリヒドロキシスチレンの共重合体、ヒドロキシスチレンとスチレンの共重合体、ヒドロキシスチレン、スチレン及び(メタ)アクリル酸誘導体の共重合体、フェノール−キシリレングリコール縮合樹脂が好ましい。尚、これらのフェノール樹脂(F)は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。
上記フェノール類としては、例えば、フェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、o−エチルフェノール、m−エチルフェノール、p−エチルフェノール、o−ブチルフェノール、m−ブチルフェノール、p−ブチルフェノール、2,3−キシレノール、2,4−キシレノール、2,5−キシレノール、2,6−キシレノール、3,4−キシレノール、3,5−キシレノール、2,3,5−トリメチルフェノール、3,4,5−トリメチルフェノール、カテコール、レゾルシノール、ピロガロール、α−ナフトール、β−ナフトール等が挙げられる。
また、上記アルデヒド類としてはホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド等が挙げられる。
上記フェノール性低分子化合物としては、例えば、4,4’−ジヒドロキシジフェニルメタン、4,4’−ジヒドロキシジフェニルエーテル、トリス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1−フェニルエタン、トリス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,3−ビス[1−(4−ヒドロキシフェニル)−1−メチルエチル]ベンゼン、1,4−ビス[1−(4−ヒドロキシフェニル)−1−メチルエチル]ベンゼン、4,6−ビス[1−(4−ヒドロキシフェニル)−1−メチルエチル]−1,3−ジヒドロキシベンゼン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1−[4−〔1−(4−ヒドロキシフェニル)−1−メチルエチル〕フェニル]エタン、1,1,2,2−テトラ(4−ヒドロキシフェニル)エタン、4,4’−{1−[4−〔1−(4−ヒドロキシフェニル)−1−メチルエチル〕フェニル]エチリデン}ビスフェノール等が挙げられる。これらのフェノール性低分子化合物は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。
また、本発明の化学増幅型ネガ型フォトレジスト組成物中におけるフェノール樹脂(F)の含有割合は、溶剤を除いた組成物の全体を100重量%とした場合に、30〜90重量%であることが好ましく、より好ましくは40〜80重量%である。このフェノール樹脂(F)の含有割合が30〜90重量%である場合には、化学増幅型ネガ型フォトレジスト組成物を用いて形成された膜がアルカリ水溶液による十分な現像性を有しているため好ましい。
本発明における「架橋剤」(以下、「架橋剤(G)」ともいう。)は、前記フェノール樹脂(F)と反応する架橋成分(硬化成分)として作用するものであれば、特に限定されない。上記架橋剤(G)としては、例えば、分子中に少なくとも2つ以上のアルキルエーテル化されたアミノ基を有する化合物、分子中に少なくとも2つ以上のアルキルエーテル化されたベンゼンを骨格とする化合物、オキシラン環含有化合物、チイラン環含有化合物、オキセタニル基含有化合物、イソシアネート基含有化合物(ブロック化されたものを含む)、ビニルエーテル基含有化合物等を挙げることができる。
また、アルキルエーテル化されていないメチロール基は、一分子内で自己縮合していてもよく、二分子間で縮合して、その結果オリゴマー成分が形成されていてもよい。具体的には、ヘキサメトキシメチルメラミン、ヘキサブトキシメチルメラミン、テトラメトキシメチルグリコールウリル、テトラブトキシメチルグリコールウリル等を用いることができる。これらのなかでも、ヘキサメトキシメチルメラミン、ヘキサブトキシメチルメラミン等のアルキルエーテル化されたメラミンが好ましい。
また、アルキルエーテル化されたアミノ基を有する化合物及びオキシラン環含有化合物を併用する際、オキシラン環含有化合物の含有割合は、アルキルエーテル化されたアミノ基を有する化合物及びオキシラン環含有化合物の合計を100重量%とした場合に、50重量%以下であることが好ましく、より好ましくは5〜40重量%、特に好ましくは5〜30重量%である。
この場合、得られる硬化膜は、高解像性を損なうことなく耐薬品性にも優れるため好ましい。
本発明の化学増幅型ネガ型フォトレジスト組成物には、得られる硬化物の耐久性や熱衝撃性を向上させるために架橋微粒子(以下、「架橋微粒子(H)」ともいう。)を更に含有させることができる。
架橋微粒子(H)としては、この架橋微粒子を構成する重合体のガラス転移温度(Tg)が0℃以下であれば特に限定されないが、不飽和重合性基を2個以上有する架橋性モノマー(以下、単に「架橋性モノマー」という。)と、架橋微粒子(H)のTgが0℃以下となるように選択される1種又は2種以上の「他のモノマー」と、を共重合したものが好ましい。
特に、上記他のモノマーを2種以上併用し、且つ他のモノマーのうちの少なくとも1種が、カルボキシル基、エポキシ基、アミノ基、イソシアネート基、ヒドロキシル基等の重合性基以外の官能基を有するものであることが好ましい。
他のモノマーとして、上記ブタジエン等のジエン化合物が全モノマー100重量%に対して20〜80重量%で共重合される場合には、架橋微粒子(H)がゴム状の軟らかい微粒子となり、得られる硬化膜にクラック(割れ)が発生するのを防止でき、耐久性に優れた硬化膜を得ることができる。
この架橋微粒子(H)の粒径のコントロール方法は特に限定されないが、例えば、乳化重合により架橋微粒子を合成する場合、使用する乳化剤の量により乳化重合中のミセルの数を制御し、粒径をコントロールすることができる。
尚、本発明における架橋微粒子(H)の平均粒径とは、光散乱流動分布測定装置等を用い、架橋微粒子の分散液を常法に従って希釈して測定した値である。
また、本発明の化学増幅型ネガ型フォトレジスト組成物には、基材との密着性を向上させるために、密着助剤を含有させることができる。
上記密着助剤としては、例えば、カルボキシル基、メタクリロイル基、イソシアネート基、エポキシ基等の反応性置換基を有する官能性シランカップリング剤等が挙げられる。
具体的には、トリメトキシシリル安息香酸、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ−イソシアナートプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、1,3,5−N−トリス(トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレート等が挙げられる。これらの密着助剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。
また、本発明の化学増幅型ネガ型フォトレジスト組成物には、樹脂組成物の取り扱い性を向上させたり、粘度や保存安定性を調節するために溶剤を含有させることができる。
溶剤としては、プロピレンカーボネート,エチレンカーボネート,1,2−ブチレンカーボネート,ジメチルカーボネート及びジエチルカーボネートなどのカーボネート類;アセトン,メチルエチルケトン,シクロヘキサノン,メチルイソアミルケトン,2−ヘプタノンなどのケトン類;エチレングリコール,エチレングリコールモノアセテート,ジエチレングリコール,ジエチレングリコールモノアセテート,プロピレングリコール,プロピレングリコールモノアセテート,ジプロピレングリコール,及びジプロピレングリコールモノアセテートのモノメチルエーテル,モノエチルエーテル,モノプロピルエーテル,モノブチルエーテル,又はモノフェニルエーテルなどの多価アルコール類及びその誘導体;ジオキサンのような環式エーテル類;蟻酸エチル,乳酸メチル,乳酸エチル,酢酸メチル,酢酸エチル,酢酸ブチル,ピルビン酸メチル,アセト酢酸メチル,アセト酢酸エチル,ピルビン酸エチル,エトキシ酢酸エチル,メトキシプロピオン酸メチル,エトキシプロピオン酸エチル,2−ヒドロキシプロピオン酸メチル,2−ヒドロキシプロピオン酸エチル,2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル,2−ヒドロキシ−3−メチルブタン酸メチル,3−メトキシブチルアセテート,3−メチル−3−メトキシブチルアセテートなどのエステル類;トルエン,キシレンなどの芳香族炭化水素類等が挙げられる。
また、本発明の化学増幅型ネガ型フォトレジスト組成物には、必要に応じて他の添加剤を本発明の特性を損なわない程度に含有させることができる。このような他の添加剤としては、無機フィラー、増感剤、クエンチャー、レベリング剤、界面活性剤等が挙げられる。
前述の本発明にかかる化学増幅型ネガ型フォトレジスト組成物は、残膜率が高く、解像性に優れていると共に、その硬化物は電気絶縁性、熱衝撃性等に優れているため、その硬化物は、半導体素子、半導体パッケージ等の電子部品の表面保護膜、平坦化膜、層間絶縁膜材料等として好適に使用することができる。
露光に用いられる放射線としては、例えば、低圧水銀灯、高圧水銀灯、メタルハライドランプ、g線ステッパー、h線ステッパー、i線ステッパー、gh線ステッパー、ghi線ステッパー等の紫外線や電子線、レーザー光線等が挙げられる。また、露光量としては使用する光源や樹脂膜厚等によって適宜選定されるが、例えば、高圧水銀灯からの紫外線照射の場合、樹脂膜厚1〜50μmでは、100〜50000J/m2程度である。
4−ブロモビフェニル3.0部、チオフェノール1.7部、ナトリウム−t−ブトキシド2.5部、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム0.15部及び1−ブタノール64.3部を均一混合し、120℃で2時間反応させた。反応溶液を室温(約25℃)まで冷却後、ろ過し、ろ液をロータリーエバポレーターに移して溶媒を留去することにより、赤褐色結晶状の生成物を得た。これをジクロロメタン70部に溶かし、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液50部を加え、分液操作にて3回洗浄後、ジクロロメタン層を蒸留水70部にてpHが中性になるまで洗浄した。ジクロロメタン層をロータリーエバポレーターに移して溶媒を留去することにより、褐色結晶状の生成物を得た。これにヘキサン20部を加え、超音波洗浄器でヘキサン中に分散し、約15分間静置してから上澄みを除く操作を3回繰り返して、生成した固体を洗浄し、ロータリーエバポレーターで溶媒を留去することにより、褐色結晶状の4−(フェニルチオ)ビフェニルを収率84%で得た。生成物は1H−NMRにて同定した{d6−ジメチルスルホキシド、δ(ppm)7.6〜7.7(4H、m)、7.3〜7.5(10H、m)}。
製造例1で合成した4−(フェニルチオ)ビフェニル2.0部、アセトニトリル8.0部、硫酸0.037部及び30%過酸化水素水溶液0.43部を均一混合し、65℃で3時間反応させた。反応溶液を室温(約25℃)まで冷却後、ジクロロメタン30部を加え、蒸留水40部でpHが中性になるまで分液操作にて洗浄した。ジクロロメタン層をロータリーエバポレーターに移して溶媒を留去することにより、褐色液状の4−[(フェニル)スルフィニル]ビフェニルを55%と4−(フェニルチオ)ビフェニルを45%含む混合物を得た。カラムクロマトグラフィー(溶離液:酢酸エチル/ヘキサン=1/1:容量比)で単離した後、1H−NMRにて同定した。4−[(フェニル)スルフィニル]ビフェニルの1H−NMRデータ:{d6−ジメチルスルホキシド、δ(ppm)7.7〜7.9(4H、m)、7.3〜7.6(10H、m)}。含有量は混合物のHPLC分析によるピーク面積比より算出した。
「チオフェノール1.7部」を、「2−メチルチオフェノール1.8部」に変更したこと以外、製造例1と同様にして、褐色結晶状の4−[(2−メチルフェニル)チオ]ビフェニルを収率89%で得た。生成物は1H−NMRにて同定した{d6−ジメチルスルホキシド、δ(ppm)7.6〜7.7(4H、m)、7.3〜7.5(9H、m)、2.3(3H、s)}。
「4−(フェニルチオ)ビフェニル2.0部」を、製造例3で合成した「4−[(2−メチルフェニル)チオ]ビフェニル2.1部」に変更した以外、製造例2と同様にして、褐色液状の4−[(2−メチルフェニル)スルフィニル]ビフェニルを51%と4−[(2−メチルフェニル)チオ]ビフェニルを49%含む混合物を得た。生成物の同定はカラムクロマトグラフィー(溶離液:酢酸エチル/ヘキサン=1/1:容量比)で単離した後、1H−NMRにて同定した。4−[(2−メチルフェニル)スルフィニル]ビフェニルの1H−NMRデータ:{d6−ジメチルスルホキシド、δ(ppm)7.6〜8.0(7H、m)、7.1〜7.6(6H、m)、2.3〜2.4(3H、s)。含有量は混合物のHPLC分析によるピーク面積比より算出した。
「チオフェノール1.7部」を、「2−メトキシチオフェノール2.2部」に変更したこと以外、製造例1と同様にして、褐色結晶状の4−[(2−メトキシフェニル)チオ]ビフェニルを収率85%で得た。生成物は1H−NMRにて同定した{d6−ジメチルスルホキシド、δ(ppm)7.6〜7.7(4H、m)、7.3〜7.5(9H、m)、3.7(3H、s)}。
「4−(フェニルチオ)ビフェニル2.0部」を、製造例5で合成した「4−[(2−メトキシフェニル)チオ]ビフェニル2.2部」に変更した以外、製造例2と同様にして、褐色液状の4−[(2−メトキシフェニル)スルフィニル]ビフェニルを51%と4−[(2−メトキシフェニル)チオ]ビフェニルを49%含む混合物を得た。生成物の同定はカラムクロマトグラフィー(溶離液:酢酸エチル/ヘキサン=1/1:容量比)で単離した後、1H−NMRにて同定した。4−[(2−メトキシフェニル)スルフィニル]ビフェニルの1H−NMRデータ:{d6−ジメチルスルホキシド、δ(ppm)7.6〜8.0(7H、m)、7.1〜7.6(6H、m)、3.6〜3.7(3H、s)}。含有量は混合物のHPLC分析によるピーク面積比より算出した。
2−クロロチオキサントン11.0部、チオフェノール4.9部、水酸化カリウム2.5部及びN、N−ジメチルホルムアミド162部を均一混合し、130℃で9時間反応させた後、反応溶液を室温(約25℃)まで冷却し、蒸留水200部中に投入し、生成物を析出させた。これをろ過し、残渣を水で濾液のpHが中性になるまで洗浄した後、残渣を減圧乾燥させ、黄色粉末状の生成物を得た。カラムクロマトグラフィー(溶離液:トルエン/ヘキサン=1/1:容量比)にて生成物を精製して、2−(フェニルチオ)チオキサントンを収率45%で得た。生成物は1H−NMRにて同定した{d6−ジメチルスルホキシド、δ(ppm)8.43(1H、d)、8.25(1H、s)、7.75〜7.90(3H、m)、7.66(1H、d)、7.60(1H、t)、7.42〜7.46(5H、m)}。
[4−(4−ビフェニリルチオ)フェニル]−4−ビフェニリルフェニルスルホニウム トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート(3)の合成
(複分解法)
このトリフレートをジクロロメタン27部に溶かし、10%トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロリン酸カリウム水溶液21部中に投入してから、室温(約25℃)で3時間撹拌し、ジクロロメタン層を分液操作にて水で3回洗浄した後、ロータリーエバポレーターに移して溶媒を留去することにより、[4−(4−ビフェニリルチオ)フェニル]−4−ビフェニリルフェニルスルホニウム トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェートを収率88%で得た。生成物は1H−NMRにて同定した{d6−ジメチルスルホキシド、δ(ppm)8.1(2H、d)、7.6〜8.0(17H、m)、7.3〜7.6(8H、m)}。また、赤外吸光分光分析(KBr錠剤法)により、840cm−1付近にP−F結合の吸収を確認した。
[4−(4−ビフェニリルチオ)フェニル]−4−ビフェニリルフェニルスルホニウム テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(5)の合成
「10%トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロリン酸カリウム水溶液21部」を「10%テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸リチウム30部」に変更したこと以外、製造例8と同様にして、[4−(4−ビフェニリルチオ)フェニル]−4−ビフェニリルフェニルスルホニウム テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートを収率90%で得た。生成物は1H−NMRにて同定した{d6−ジメチルスルホキシド、δ(ppm)8.1(2H、d)、7.6〜8.0(17H、m)、7.3〜7.6(8H、m)}。また、赤外吸光分光分析(KBr錠剤法)により、980cm−1付近にB−C結合の吸収を確認した。
4−(4−ビフェニリルチオ)フェニル]−4−ビフェニリルフェニルスルホニウム ノナフルオロブタンスルホネート(7)の合成
「トリフルオロメタンスルホン酸0.72部」を「ノナフルオロブタンスルホン酸1.42部」に変更し、複分解を行わない製造例8と同様にして、[4−(4−ビフェニリルチオ)フェニル]−4−ビフェニリルフェニルスルホニウム ノナフルオロブタンスルホネートを収率87%で得た。生成物は1H−NMRにて同定した{d6−ジメチルスルホキシド、δ(ppm)8.1(2H、d)、7.6〜8.0(17H、m)、7.3〜7.6(8H、m)}。また、赤外吸光分光分析(KBr錠剤法)により、1200cm−1付近にC−F結合の吸収を確認した。
4−(4−ビフェニリルチオ)フェニル]−4−ビフェニリルフェニルスルホニウム ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(8)の合成
「10%トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロリン酸カリウム水溶液21部」を「10%ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドリチウム14部」に変更したこと以外、製造例8と同様にして、[4−(4−ビフェニリルチオ)フェニル]−4−ビフェニリルフェニルスルホニウム ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドを収率85%で得た。生成物は1H−NMRにて同定した{d6−ジメチルスルホキシド、δ(ppm)8.1(2H、d)、7.6〜8.0(17H、m)、7.3〜7.6(8H、m)}。また、赤外吸光分光分析(KBr錠剤法)により、1200cm−1付近にC−F結合の吸収を確認した。
4−(4−ビフェニリルチオ)フェニル]−4−ビフェニリルフェニルスルホニウム トリス(トリフルオロメタンスルホニル)メチド(9)の合成
「10%トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロリン酸カリウム水溶液21部」を「10%トリス(トリフルオロメタンスルホニル)メチドリチウム20部」に変更したこと以外、製造例8と同様にして、[4−(4−ビフェニリルチオ)フェニル]−4−ビフェニリルフェニルスルホニウム トリス(トリフルオロメタンスルホニル)メチドを収率86%で得た。生成物は1H−NMRにて同定した{d6−ジメチルスルホキシド、δ(ppm)8.1(2H、d)、7.6〜8.0(17H、m)、7.3〜7.6(8H、m)}。また、赤外吸光分光分析(KBr錠剤法)により、1200cm−1付近にC−F結合の吸収を確認した。
4−(4−ビフェニリルチオ)フェニル]−4−ビフェニリルフェニルスルホニウム メタンスルホネート(10)の合成
「トリフルオロメタンスルホン酸0.72部」を「メタンスルホン酸2.28部」に変更し、複分解を行わない製造例8と同様にして、[4−(4−ビフェニリルチオ)フェニル]−4−ビフェニリルフェニルスルホニウム メタンスルホネートを収率65%で得た。生成物は1H−NMRにて同定した{d6−ジメチルスルホキシド、δ(ppm)8.1(2H、d)、7.6〜8.0(17H、m)、7.3〜7.6(8H、m)、2.7(3H、s)}。
(2−メチル)フェニル [4−(4−ビフェニリルチオ)−3−メチルフェニル] 4−ビフェニリルスルホニウム トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート(11)の合成
(複分解法)
このトリフレートをジクロロメタン25部に溶かし、10%トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロリン酸カリウム水溶液21部中に投入してから、室温(約25℃)で3時間撹拌し、ジクロロメタン層を分液操作にて水で3回洗浄した後、ロータリーエバポレーターに移して溶媒を留去することにより、(2−メチル)フェニル [4−(4−ビフェニリルチオ)−3−メチルフェニル] 4−ビフェニリルスルホニウム トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェートを収率92%で得た。生成物は1H−NMRにて同定した{d6−ジメチルスルホキシド、δ(ppm)8.1(2H、d)、7.6〜8.0(15H、m)、7.3〜7.6(8H、m)、2.5(6H、s)}。また、赤外吸光分光分析(KBr錠剤法)により、840cm−1付近にP−F結合の吸収を確認した。
(2−メチル)フェニル [4−(4−ビフェニリルチオ)−3−メチルフェニル] 4−ビフェニリルスルホニウム テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(13)の合成
「10%トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロリン酸カリウム水溶液21部」を「10%テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸リチウム27部」に変更したこと以外、製造例14と同様にして、(2−メチル)フェニル [4−(4−ビフェニリルチオ)−3−メチルフェニル] 4−ビフェニリルスルホニウム テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートを収率92%で得た。生成物は1H−NMRにて同定した{d6−ジメチルスルホキシド、δ(ppm)8.1(2H、d)、7.6〜8.0(15H、m)、7.3〜7.6(8H、m)、2.5(6H、s)}。また、赤外吸光分光分析(KBr錠剤法)により、980cm−1付近にB−C結合の吸収を確認した。
(2−メトキシ)フェニル [4−(4−ビフェニリルチオ)−3−メトキシフェニル] 4−ビフェニリルスルホニウム トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート(15)の合成
(複分解法)
このトリフレートをジクロロメタン25部に溶かし、10%トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロリン酸カリウム水溶液19部中に投入してから、室温(約25℃)で3時間撹拌し、ジクロロメタン層を分液操作にて水で3回洗浄した後、ロータリーエバポレーターに移して溶媒を留去することにより、(2−メトキシ)フェニル [4−(4−ビフェニリルチオ)−3−メトキシフェニル] 4−ビフェニリルスルホニウム トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェートを収率90%で得た。生成物は1H−NMRにて同定した{d6−ジメチルスルホキシド、δ(ppm)8.1(2H、d)、7.6〜8.0(15H、m)、7.3〜7.6(8H、m)、3.6〜3.8(6H、d)}。また、赤外吸光分光分析(KBr錠剤法)により、840cm−1付近にP−F結合の吸収を確認した。
〔製造例17〕4−(フェニルチオ)ビフェニルと[4−(フェニル)スルフィニル]ビフェニルの混合物の製造−1
4−(フェニルチオ)ビフェニル10.0部、アセトニトリル40.0部、硫酸0.19部を仕込み均一に混合後、50℃に昇温して30%過酸化水素水溶液2.59部を10分間かけて滴下した。その後65℃で3時間反応させ、反応溶液を室温(約25℃)まで冷却後、ジクロロメタン150部を加え、蒸留水200部でpHが中性になるまで分液操作にて洗浄した。ジクロロメタン層をロータリーエバポレーターに移して溶媒を留去することにより、褐色液状の4−(フェニルチオ)ビフェニルを39%と[4−(フェニル)スルフィニル]ビフェニルを61%含む混合物を9.8部得た。含有量は混合物のHPLC分析によるピーク面積比より算出した。
30%過酸化水素水溶液2.59部を、2.66部に変更した以外、製造例17と同様にして、褐色液状の4−(フェニルチオ)ビフェニルを37%と[4−(フェニル)スルフィニル]ビフェニルを63%含む混合物を9.9部得た。
30%過酸化水素水溶液2.59部を、2.44部に変更した以外、製造例17と同様にして、褐色液状の4−(フェニルチオ)ビフェニルを42%と[4−(フェニル)スルフィニル]ビフェニルを58%含む混合物を9.8部得た。
30%過酸化水素水溶液2.59部を、2.27部に変更した以外、製造例17と同様にして、褐色液状の4−(フェニルチオ)ビフェニルを46%と[4−(フェニル)スルフィニル]ビフェニルを54%含む混合物を9.8部得た。
30%過酸化水素水溶液2.59部を、2.17部に変更した以外、製造例17と同様にして、褐色液状の4−(フェニルチオ)ビフェニルを48.3%と[4−(フェニル)スルフィニル]ビフェニルを51.7%含む混合物を9.8部得た。
4−(フェニルチオ)ビフェニル10.0部を、4−[(2−メチルフェニル)チオ]ビフェニル10.5部に、30%過酸化水素水溶液2.59部を、2.44部に変更した以外、製造例17と同様にして、褐色液状の4−[(2−メチルフェニル)チオ]ビフェニルを42%と4−[(2−メチルフェニル)スルフィニル]ビフェニルを58%を含む混合物を10.3部得た。各化合物の含有量は混合物のHPLC分析によるピーク面積比より算出した。
4−(フェニルチオ)ビフェニル10.0部を、4−[(2−メトキシフェニル)チオ]ビフェニル11.1部に、30%過酸化水素水溶液2.59部を、2.44部に変更した以外、製造例17と同様にして、褐色液状の4−[(2−メトキシフェニル)チオ]ビフェニルを42%と4−[(2−メトキシフェニル)スルフィニル]ビフェニルを58%を含む混合物を10.9部得た。各化合物の含有量は混合物のHPLC分析によるピーク面積比より算出した。
フェニル[4−(4−ビフェニルチオ)フェニル]4−ビフェニリルスルホニウム トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート〔化合物(a)〕とフェニル〔4−[4−(4’−フェニルビフェニリルスルホニオ)ビフェニリルチオ]フェニル〕4−ビフェニリルスルホニウム ビス[トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート]〔化合物(b)〕の混合物の製造−1
ここに、攪拌下、10%トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロリン酸カリウム水溶液52.7部を滴下し、室温(約25℃)で3時間撹拌を継続後、ジクロロメタン80部を加え、目的物を抽出した。有機層(ジクロロメタン層)を分液後、水で5回洗浄し、有機層をロータリーエバポレーターに移して溶媒を留去後、残渣をトルエン/ヘキサン溶液で洗浄することにより、フェニル[4−(4−ビフェニリルチオ)フェニル]4−ビフェニリルスルホニウム トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート〔化合物(a)〕とフェニル〔4−[4−(4’−フェニルビフェニリルスルホニオ)ビフェニリルチオ]フェニル〕4−ビフェニリルスルホニウム ビス[トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート]〔化合物(b)〕の混合物〔化合物(a)と化合物(b)のモル比率はそれぞれ、50モル%、50モル%であった〕を6.8部得た。生成物は1H−NMR、赤外吸光分光分析(IR)、LC−MSにて同定した。{1H−NMR:d6−ジメチルスルホキシド;δ(ppm)7.7〜8.2(m)、7.3〜7.6(m)。IR(KBr錠剤法:C−F結合特性吸収;1200cm−1付近。LC−MS:化合物(a)の分子イオンピーク;524、化合物(b)の分子イオンピーク;393}。また、混合物の比率(モル%)はHPLC分析によるピーク面積比より算出した。
フェニル[4−(4−ビフェニリルチオ)フェニル]4−ビフェニリルスルホニウム トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート〔化合物(a)〕とフェニル〔4−[4−(4’−フェニルビフェニリルスルホニオ)ビフェニリルチオ]フェニル〕4−ビフェニリルスルホニウム ビス[トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート]〔化合物(b)〕の混合物の製造−2
製造例17で製造した「4−(フェニルチオ)ビフェニルを39%と[4−(フェニル)スルフィニル]ビフェニルを61%含む混合物」4.1部を、製造例18で製造した「4−(フェニルチオ)ビフェニルを37%と[4−(フェニル)スルフィニル]ビフェニルを63%含む混合物」4.0部に変更した以外は、製造例24と同様にして、フェニル[4−(4−ビフェニリルチオ)フェニル]4−ビフェニリルスルホニウム トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート〔化合物(a)〕とフェニル〔4−[4−(4’−フェニルビフェニリルスルホニオ)ビフェニリルチオ]フェニル〕4−ビフェニリルスルホニウム ビス[トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート]〔化合物(b)〕の混合物〔化合物(a)と化合物(b)のモル比率はそれぞれ、40モル%、60モル%であった〕を6.7部得た。
フェニル[4−(4−ビフェニリルチオ)フェニル]4−ビフェニリルスルホニウム トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート〔化合物(a)〕とフェニル〔4−[4−(4’−フェニルビフェニリルスルホニオ)ビフェニリルチオ]フェニル〕4−ビフェニリルスルホニウム ビス[トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート]〔化合物(b)〕の混合物の製造−3
製造例17で製造した「4−(フェニルチオ)ビフェニルを39%と[4−(フェニル)スルフィニル]ビフェニルを61%含む混合物」4.1部を、製造例19で製造した「4−(フェニルチオ)ビフェニルを42%と[4−(フェニル)スルフィニル]ビフェニルを58%含む混合物」4.4部に変更した以外は、製造例24と同様にして、フェニル[4−(4−フェニルチオ)フェニルチオ]フェニル(4−フェニルチオ)フェニルスルホニウム トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート〔化合物(a)〕と1、4−ビス{4−〔[4−(フェニルチオ)フェニルフェニル]スルホニオ〕フェニルチオ}ベンゼン ビス[トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート]〔化合物(b)〕の混合物〔化合物(a)と化合物(b)のモル比率はそれぞれ、70モル%、30モル%であった〕を7.0部得た。
フェニル[4−(4−ビフェニリルチオ)フェニル]4−ビフェニリルスルホニウム トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート〔化合物(a)〕とフェニル〔4−[4−(4’−フェニルビフェニリルスルホニオ)ビフェニリルチオ]フェニル〕4−ビフェニリルスルホニウム ビス[トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート]〔化合物(b)〕の混合物の製造−4
製造例17で製造した「4−(フェニルチオ)ビフェニルを39%と[4−(フェニル)スルフィニル]ビフェニルを61%含む混合物」4.1部を、製造例20で製造した「4−(フェニルチオ)ビフェニルを46%と[4−(フェニル)スルフィニル]ビフェニルを54%含む混合物」4.7部に変更した以外は、製造例24と同様にして、フェニル[4−(4−ビフェニリルチオ)フェニル]4−ビフェニリルスルホニウム トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート〔化合物(a)〕とフェニル〔4−[4−(4’−フェニルビフェニリルスルホニオ)ビフェニリルチオ]フェニル〕4−ビフェニリルスルホニウム ビス[トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート]〔化合物(b)〕の混合物〔化合物(a)と化合物(b)のモル比率はそれぞれ、90モル%、10モル%であった〕を7.3部得た。
フェニル[4−(4−ビフェニリルチオ)フェニル]4−ビフェニリルスルホニウム トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート〔化合物(a)〕とフェニル〔4−[4−(4’−フェニルビフェニリルスルホニオ)ビフェニリルチオ]フェニル〕4−ビフェニリルスルホニウム ビス[トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート]〔化合物(b)〕の混合物の製造−5
製造例17で製造した「4−(フェニルチオ)ビフェニルを39%と[4−(フェニル)スルフィニル]ビフェニルを61%含む混合物」4.1部を、製造例21で製造した「4−(フェニルチオ)ビフェニルを48.3%と[4−(フェニル)スルフィニル]ビフェニルを51.7%含む混合物」4.9部に変更した以外は、製造例24と同様にして、フェニル[4−(4−ビフェニリルチオ)フェニル]4−ビフェニリルスルホニウム トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート〔化合物(a)〕とフェニル〔4−[4−(4’−フェニルビフェニリルスルホニオ)ビフェニリルチオ]フェニル〕4−ビフェニリルスルホニウム ビス[トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート]〔化合物(b)〕の混合物〔化合物(a)と化合物(b)のモル比率はそれぞれ、99モル%、1モル%であった〕を7.4部得た。
フェニル[4−(4−ビフェニリルチオ)フェニル]4−ビフェニリルスルホニウム テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート〔化合物(c)〕とフェニル〔4−[4−(4’−フェニルビフェニリルスルホニオ)ビフェニリルチオ]フェニル〕4−ビフェニリルスルホニウム ビス[テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート]〔化合物(d)〕の混合物の製造
「10%トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロリン酸カリウム水溶液52.7部」を「10%テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸リチウム水溶液74.6部」に変更したこと以外、製造例26と同様にして、フェニル[4−(4−ビフェニリルチオ)フェニル]4−ビフェニリルスルホニウム テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート〔化合物(c)〕とフェニル〔4−[4−(4’−フェニルビフェニリルスルホニオ)ビフェニリルチオ]フェニル〕4−ビフェニリルスルホニウム ビス[テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート]〔化合物(d)〕の混合物〔化合物(c)と化合物(d)のモル比率はそれぞれ、70モル%、30モル%であった〕を8.8部得た。生成物は1H−NMR、赤外吸光分光分析(IR)、LC−MSにて同定した。{1H−NMR:d6−ジメチルスルホキシド;δ(ppm)7.7〜8.2(m)、7.3〜7.6(m)。IR(KBr錠剤法):B−C結合特性吸収;980cm−1付近。LC−MS:化合物(c)の分子イオンピーク;524、化合物(d)の分子イオンピーク;393}。また、混合物の比率(モル%)はHPLC分析によるピーク面積比より算出した。
(2−メチル)フェニル[4−(4−ビフェニリルチオ)−3−メチルフェニル]4−ビフェニリルスルホニウム トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート〔化合物(i)〕と(2−メチル)フェニル{4−〔4−(4’−[(2−メチル)フェニル]ビフェニリルスルホニオ)ビフェニリルチオ〕−3−メチルフェニル}4−ビフェニリルスルホニウム ビス[トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート]〔化合物(j)〕の混合物の製造
生成物は1H−NMR、赤外吸光分光分析(IR)、LC−MSにて同定した。{1H−NMR:d6−ジメチルスルホキシド;δ(ppm)7.6〜8.2(m)、7.0〜7.6(m)、2.3〜2.6(m)。IR(KBr錠剤法):C−F結合特性吸収;1200cm−1付近。LC−MS:化合物(i)の分子イオンピーク;552、化合物(j)の分子イオンピーク;414}。また、混合物の比率(モル%)はHPLC分析によるピーク面積比より算出した。
(2−メチル)フェニル[4−(4−ビフェニリルチオ)−3−メチルフェニル]4−ビフェニリルスルホニウム テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート〔化合物(k)〕と(2−メチル)フェニル{4−〔4−(4’−[(2−メチル)フェニル]ビフェニリルスルホニオ)ビフェニリルチオ〕−3−メチルフェニル}4−ビフェニリルスルホニウム ビス[テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート]〔化合物(m)〕の混合物の製造
製造例17で製造した「4−(フェニルチオ)ビフェニルを39%と[4−(フェニル)スルフィニル]ビフェニルを61%含む混合物」4.1部を、製造例22で製造した「4−[(2−メチルフェニル)チオ]ビフェニルを42%と4−[(2−メチルフェニル)スルフィニル]ビフェニルを58%とを含む混合物」4.6部に変更し、且つ「10%トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロリン酸カリウム水溶液52.7部」を「10%テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸リチウム水溶液74.6部」に変更した以外、製造例24と同様にして、(2−メチル)フェニル[4−(4−ビフェニリルチオ)−3−メチルフェニル]4−ビフェニリルスルホニウム テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート〔化合物(k)〕と(2−メチル)フェニル{4−〔4−(4’−[(2−メチル)フェニル]ビフェニリルスルホニオ)ビフェニリルチオ〕−3−メチルフェニル}4−ビフェニリルスルホニウム ビス[テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート]〔化合物(m)〕の混合物〔化合物(k)と化合物(m)のモル比率はそれぞれ、70モル%、30モル%であった〕を9.0部得た。
生成物は1H−NMR、赤外吸光分光分析(IR)、LC−MSにて同定した。{1H−NMR:d6−ジメチルスルホキシド;δ(ppm)7.6〜8.2(m)、7.0〜7.6(m)、2.3〜2.6(m)。IR(KBr錠剤法):B−C結合特性吸収;980cm−1付近。LC−MS:化合物(k)の分子イオンピーク;552、化合物(m)の分子イオンピーク;414}。また、混合物の比率(モル%)はHPLC分析によるピーク面積比より算出した。
(2−メトキシ)フェニル[4−(4−ビフェニリルチオ)−3−メトキシフェニル]4−ビフェニリルスルホニウム トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート〔化合物(n)〕と(2−メトキシ)フェニル{4−〔4−(4’−[(2−メトキシ)フェニル]ビフェニリルスルホニオ)ビフェニリルチオ〕−3−メトキシフェニル}4−ビフェニリルスルホニウム ビス[トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート]〔化合物(o)〕の混合物の製造
生成物は1H−NMR、赤外吸光分光分析(IR)、LC−MSにて同定した。{1H−NMR:d6−ジメチルスルホキシド;δ(ppm)7.6〜8.2(m)、7.0〜7.6(m)、3.6〜3.8(m)。IR(KBr錠剤法):C−F結合特性吸収;1200cm−1付近。LC−MS:化合物(n)の分子イオンピーク;584、化合物(o)の分子イオンピーク;438}。また、混合物の比率(モル%)はHPLC分析によるピーク面積比より算出した。
(2−メトキシ)フェニル[4−(4−ビフェニリルチオ)−3−メトキシフェニル]4−ビフェニリルスルホニウム テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート〔化合物(p)〕と(2−メトキシ)フェニル{4−〔4−(4’−[(2−メトキシ)フェニル]ビフェニリルスルホニオ)ビフェニリルチオ〕−3−メトキシフェニル}4−ビフェニリルスルホニウム ビス[テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート]〔化合物(q)〕の混合物の製造
製造例17で製造した「4−(フェニルチオ)ビフェニルを39%と[4−(フェニル)スルフィニル]ビフェニルを61%含む混合物」4.1部を、製造例23で製造した「4−[(2−メトキシフェニル)チオ]ビフェニルを42%と4−[(2−メトキシフェニル)スルフィニル]ビフェニルを58%含む混合物」4.8部に変更し、且つ「10%トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロリン酸カリウム水溶液52.7部」を「10%テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸リチウム水溶液74.6部」に変更した以外、製造例24と同様にして、(2−メトキシ)フェニル[4−(4−ビフェニリルチオ)−3−メトキシフェニル]4−ビフェニリルスルホニウム テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート〔化合物(p)〕と(2−メトキシ)フェニル{4−〔4−(4’−[(2−メトキシ)フェニル]ビフェニリルスルホニオ)ビフェニリルチオ〕−3−メトキシフェニル}4−ビフェニリルスルホニウム ビス[テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート]〔化合物(q)〕の混合物〔化合物(p)と化合物(q)のモル比率はそれぞれ、70モル%、30モル%であった〕を9.2部得た。
生成物は1H−NMR、赤外吸光分光分析(IR)、LC−MSにて同定した。{1H−NMR:d6−ジメチルスルホキシド;δ(ppm)7.6〜8.2(m)、7.0〜7.6(m)、3.6〜3.8(m)。IR(KBr錠剤法):B−C結合特性吸収;980cm−1付近。LC−MS:化合物(p)の分子イオンピーク;584、化合物(q)の分子イオンピーク;438}。また、混合物の比率(モル%)はHPLC分析によるピーク面積比より算出した。
フェニル[4−(4−ビフェニリルチオ)フェニル]4−ビフェニリルスルホニウム ノナフルオロブタンスルホネート〔化合物(r)〕とフェニル〔4−[4−(4’−フェニルビフェニリルスルホニオ)ビフェニリルチオ]フェニル〕4−ビフェニリルスルホニウム ビス(ノナフルオロブタンスルホネート)〔化合物(s)〕の混合物の製造
「10%トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロリン酸カリウム水溶液52.7部」を「5%ノナフルオロブタンスルホン酸ナトリウム水溶液63.1部」に変更したこと以外、製造例26と同様にして、フェニル[4−(4−ビフェニリルチオ)フェニル]4−ビフェニリルスルホニウム ノナフルオロブタンスルホネート〔化合物(r)〕とフェニル〔4−[4−(4’−フェニルビフェニリルスルホニオ)ビフェニリルチオ]フェニル〕4−ビフェニリルスルホニウム ビス(ノナフルオロブタンスルホネート)〔化合物(s)〕の混合物〔化合物(r)と化合物(s)のモル比率はそれぞれ、70モル%、30モル%であった〕を5.6部得た。
生成物は1H−NMR、赤外吸光分光分析(IR)、LC−MSにて同定した。{1H−NMR:d6−ジメチルスルホキシド;δ(ppm)7.7〜8.2(m)、7.3〜7.6(m)。IR(KBr錠剤法:C−F結合特性吸収;1200cm−1付近。LC−MS:化合物(r)の分子イオンピーク;524、化合物(s)の分子イオンピーク;393)。また、混合物の比率(モル%)はHPLC分析によるピーク面積比より算出した。
フェニル[4−(4−ビフェニリルチオ)フェニル]4−ビフェニリルスルホニウム ノナフルオロブタンスルホネート〔化合物(r)〕とフェニル〔4−[4−(4’−フェニルビフェニリルスルホニオ)ビフェニリルチオ]フェニル〕4−ビフェニリルスルホニウム ビス(ノナフルオロブタンスルホネート)〔化合物(s)〕の混合物の製造
「10%トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロリン酸カリウム水溶液52.7部」を「5%ノナフルオロブタンスルホン酸ナトリウム水溶液63.1部」に変更したこと以外、製造例27と同様にして、フェニル[4−(4−ビフェニリルチオ)フェニル]4−ビフェニリルスルホニウム ノナフルオロブタンスルホネート〔化合物(r)〕とフェニル〔4−[4−(4’−フェニルビフェニリルスルホニオ)ビフェニリルチオ]フェニル〕4−ビフェニリルスルホニウム ビス(ノナフルオロブタンスルホネート)〔化合物(s)〕の混合物〔化合物(r)と化合物(s)のモル比率はそれぞれ、90モル%、10モル%であった〕を5.9部得た。
フェニル[4−(4−ビフェニリルチオ)フェニル]4−ビフェニリルスルホニウム ノナフルオロブタンスルホネート〔化合物(r)〕とフェニル〔4−[4−(4’−フェニルビフェニリルスルホニオ)ビフェニリルチオ]フェニル〕4−ビフェニリルスルホニウム ビス(ノナフルオロブタンスルホネート)〔化合物(s)〕の混合物の製造
「10%トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロリン酸カリウム水溶液52.7部」を「5%ノナフルオロブタンスルホン酸ナトリウム水溶液63.1部」に変更したこと以外、製造例28と同様にして、フェニル[4−(4−ビフェニリルチオ)フェニル]4−ビフェニリルスルホニウム ノナフルオロブタンスルホネート〔化合物(r)〕とフェニル〔4−[4−(4’−フェニルビフェニリルスルホニオ)ビフェニリルチオ]フェニル〕4−ビフェニリルスルホニウム ビス(ノナフルオロブタンスルホネート)〔化合物(s)〕の混合物〔化合物(r)と化合物(s)のモル比率はそれぞれ、99モル%、1モル%であった〕を6.1部得た。
ジフェニルスルホキシド12.1部、ジフェニルスルフィド9.3部及びメタンスルホン酸43.0部を撹拌しながら、これに無水酢酸7.9部を滴下し、40〜50℃で5時間反応させた後、室温(約25℃)まで冷却し、この反応溶液を20%トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロリン酸カリウム水溶液121部中に投入し、室温(約25℃)で1時間撹拌して、黄色のやや粘調な油状物が析出した。この油状物を酢酸エチルにて抽出し、有機層を水で数回洗浄した後、有機層から溶剤を留去し、得られた残渣にトルエンを加えて溶解した後、ヘキサンを加え、10℃で1時間よく撹拌した後静置した。1時間後、溶液は2層に分離したため、上層を分液によって除いた。残った下層にヘキサンを加え、室温(約25℃)でよく混合すると淡黄色の結晶が析出した。これをろ別し、減圧乾燥して、4−(フェニルチオ)フェニルジフェニルスルホニウムトリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェートを収率60%で得た。生成物は1H−NMRにて同定した{d6−ジメチルスルホキシド、δ(ppm)7.72〜7.87(12H、m)、7.54〜7.63(5H、m)、7.42(2H、d)}。また、赤外吸光分光分析(KBr錠剤法)により、840cm−1付近にP−F結合の吸収を確認した。
<評価用試料の調製>
表1に示す通り、光酸発生剤である成分(E)1重量部、フェノール樹脂である成分(F)として、p−ヒドロキシスチレン/スチレン=80/20(モル比)からなる共重合体(Mw=10、000)を100重量部、架橋剤である成分(G)として、ヘキサメトキシメチルメラミン(三和ケミカル社製、商品名「ニカラックMW−390」)を20重量部、架橋微粒子である成分(H)として、ブタジエン/アクリロニトリル/ヒドロキシブチルメタクリレート/メタクリル酸/ジビニルベンゼン=64/20/8/6/2(重量%)からなる共重合体(平均粒径=65nm、Tg=−38℃)を10重量部、密着助剤である成分(I)として、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(チッソ社製、商品名「S510」)5重量部を、溶剤(乳酸エチル)145重量部に均一に溶解して、本発明のネガ型フォトレジスト組成物(実施例N1〜N22)を調製した。
また比較例も表1に示した配合量で同様に行い、ネガ型フォトレジスト組成物(比較例N1〜N4)を調製した。
シリコンウェハー基盤上に、各組成物をスピンコートした後、ホットプレートを用いて110℃で3分間加熱乾燥して約20μmの膜厚を有する樹脂塗膜を得た。その後、TME−150RSC(トプコン社製)を用いてパターン露光(i線)を行い、ホットプレートにより110℃で3分間の露光後加熱(PEB)を行った。その後、2.38重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いた浸漬法により、2分間の現像処理を行い、流水洗浄し、窒素でブローして10μmのラインアンドスペースパターンを得た。更に、現像前後の残膜の比率を示す残膜率が95%以上のパターンを形成するのに必要な最低必須露光量(感度に対応する)を測定した。
また、上記で調製した化学増幅型ネガ型レジスト組成物を用いて、調製直後と40℃で1ヶ月保存後の感光性(感度)評価を上記の通りに行い、貯蔵安定性を次の基準で判断した。
○:40℃で1ヶ月保存後の感度変化が調製直後の感度の5%未満
×:40℃で1ヶ月保存後の感度変化が調製直後の感度の5%以上
上記操作により、シリコンウエハー基板上に形成した20μmのL&Sパターンの形状断面の下辺の寸法Laと上辺の寸法Lbを、走査型電子顕微鏡を用いて測定し、パターン形状を次の基準で判断した。結果を表2に示す。
◎:0.90≦La/Lb≦1
○:0.85≦La/Lb<0.90
×:La/Lb<0.85
Claims (24)
- 下記式(1)で示されるスルホニウム塩を含有する光酸発生剤を含んでなる成分(E)と、フェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性樹脂である成分(F)と、架橋剤成分(G)とを含んでなる、化学増幅型ネガ型フォトレジスト組成物。
- R1〜R6が、互いに独立して、メチル基、メトキシ基及びアセチル基からなる群より選ばれる1種を表すものである、請求項1に記載の化学増幅型ネガ型フォトレジスト組成物。
- R3及びR4がメチル基又はメトキシ基であり、m3及びm4が1であり、m1、m2、m5及びm6が0である、請求項1又は2に記載の化学増幅型ネガ型フォトレジスト組成物。
- m1〜m6が何れも0である、請求項1に記載の化学増幅型ネガ型フォトレジスト組成物。
- X−が、MYa −、(Rf)bPF6−b −、R10 cBY4−c −、R10 cGaY4−c −、R11SO3 −、(R11SO2)3C−又は(R11SO2)2N−で表されるアニオン(ここに、Mはリン原子、ホウ素原子、ヒ素原子又はアンチモン原子、Yはハロゲン原子、Rfは水素原子の80モル%以上がフッ素原子で置換されたアルキル基、Pはリン原子、Fはフッ素原子、R10は、少なくとも1個の水素原子がハロゲン原子、トリフルオロメチル基、ニトロ基又はシアノ基で置換されたフェニル基、Bはホウ素原子、Gaはガリウム原子、R11は炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のパーフルオロアルキル基又は炭素数6〜20のアリール基、aは4〜6の整数、bは1〜5の整数、cは1〜4の整数を表す。)である請求項1〜4のいずれかに記載の化学増幅型ネガ型フォトレジスト組成物。
- X−が、SbF6 −、PF6 −、BF4 −、(CF3CF2)3PF3 −、(C6F5)4B−、((CF3)2C6H3)4B−、(C6F5)4Ga−、((CF3)2C6H3)4Ga−、トリフルオロメタンスルホン酸アニオン、ノナフルオロブタンスルホン酸アニオン、メタンスルホン酸、ブタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸アニオン又はp−トルエンスルホン酸アニオンで表されるアニオンである請求項1〜5のいずれかに記載の化学増幅型ネガ型フォトレジスト組成物。
- スルホニウム塩が、4−(4−ビフェニリルチオ)フェニル]−4−ビフェニリルフェニルスルホニウム トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート、4−(4−ビフェニリルチオ)フェニル]−4−ビフェニリルフェニルスルホニウム テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、4−(4−ビフェニリルチオ)フェニル]−4−ビフェニリルフェニルスルホニウム ヘキサフルオロアンチモネート、4−(4−ビフェニリルチオ)フェニル]−4−ビフェニリルフェニルスルホニウム ヘキサフルオロホスフェート、4−(4−ビフェニリルチオ)フェニル]−4−ビフェニリルフェニルスルホニウム トリフルオロメタンスルホネート、4−(4−ビフェニリルチオ)フェニル]−4−ビフェニリルフェニルスルホニウム ノナフルオロブタンスルホネート、4−(4−ビフェニリルチオ)フェニル]−4−ビフェニリルフェニルスルホニウム メタンスルホネート、4−(4−ビフェニリルチオ)フェニル]−4−ビフェニリルフェニルスルホニウム ブタンスルホネート、及び4−(4−ビフェニリルチオ)フェニル]−4−ビフェニリルフェニルスルホニウム p−トルエンスルホネートからなる群より選ばれる一種である、請求項1に記載の化学増幅型ネガ型フォトレジスト組成物。
- 光酸発生剤を含んでなる成分(E)が、さらに下記式(2)で示されるスルホニウム塩を含んでなる混合スルホニウム塩を含有する請求項1〜7のいずれかに記載の化学増幅型ネガ型フォトレジスト組成物。
- 式(2)中のR1〜R9が、互いに独立して、メチル基、メトキシ基及びアセチル基からなる群より選ばれる1種を表すものである、請求項8に記載の化学増幅型ネガ型フォトレジスト組成物。
- 式(2)中のR3、R4及びR7がメチル基又はメトキシ基であり、m3、m4及びm7が1であり、m1、m2、m5、m6、m8及びm9が0であるスルホニウム塩である、請求項8又は9に記載の化学増幅型ネガ型フォトレジスト組成物。
- 式(2)中のm1〜m9が何れも0である、請求項8に記載の化学増幅型ネガ型フォトレジスト組成物。
- 式(2)中のX−が、MYa −、(Rf)bPF6−b −、R10 cBY4−c −、R10 cGaY4−c −、R11SO3 −、(R11SO2)3C−又は(R11SO2)2N−で示されるアニオン〔ここに、Mはリン原子、ホウ素原子、又はアンチモン原子、Yはハロゲン原子、Rfは水素原子の80モル%以上がフッ素原子で置換されたアルキル基、Pはリン原子、Fはフッ素原子、R10は、少なくとも1個の水素原子がハロゲン原子、トリフルオロメチル基、ニトロ基又はシアノ基で置換されたフェニル基、Bはホウ素原子、Gaはガリウム原子、R11は炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のパーフルオロアルキル基又は炭素数6〜20のアリール基、aは4〜6の整数、bは1〜5の整数、cは1〜4の整数を表す。〕である、請求項8〜11のいずれかに記載の化学増幅型ネガ型フォトレジスト組成物。
- 式(2)中のX−が、SbF6 −、PF6 −、BF4 −、(CF3CF2)3PF3 −、(C6F5)4B−、((CF3)2C6H3)4B−、(C6F5)4Ga−、((CF3)2C6H3)4Ga−、トリフルオロメタンスルホン酸アニオン、ノナフルオロブタンスルホン酸アニオン、メタンスルホン酸アニオン、ブタンスルホン酸アニオン、ベンゼンスルホン酸アニオン、p−トルエンスルホン酸アニオン、(CF3SO2)3C−、及び(CF3SO2)2N−で示されるアニオンよりなる群より選ばれるものである、請求項8〜12のいずれかに記載の化学増幅型ネガ型フォトレジスト組成物。
- 式(2)のスルホニウム塩が、フェニル〔4−[4−(4’−フェニルビフェニリルスルホニオ)ビフェニリルチオ]フェニル〕4−ビフェニリルスルホニウム ビス[トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート]、フェニル〔4−[4−(4’−フェニルビフェニリルスルホニオ)ビフェニリルチオ]フェニル〕4−ビフェニリルスルホニウム ビス[テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート]、フェニル〔4−[4−(4’−フェニルビフェニリルスルホニオ)ビフェニリルチオ]フェニル〕4−ビフェニリルスルホニウム ビス(ヘキサフルオロアンチモネート)、フェニル〔4−[4−(4’−フェニルビフェニリルスルホニオ)ビフェニリルチオ]フェニル〕4−ビフェニリルスルホニウム ビス(ヘキサフルオロホスフェート)、フェニル〔4−[4−(4’−フェニルビフェニリルスルホニオ)ビフェニリルチオ]フェニル〕4−ビフェニリルスルホニウム ビス(トリフルオロメタンスルホネート)、フェニル〔4−[4−(4’−フェニルビフェニリルスルホニオ)ビフェニリルチオ]フェニル〕4−ビフェニリルスルホニウム ビス(ノナフルオロブタンスルホネート)、フェニル〔4−[4−(4’−フェニルビフェニリルスルホニオ)ビフェニリルチオ]フェニル〕4−ビフェニリルスルホニウム ビス(メタンスルホネート)、フェニル〔4−[4−(4’−フェニルビフェニリルスルホニオ)ビフェニリルチオ]フェニル〕4−ビフェニリルスルホニウム ビス(ブタンスルホネート)、及ビフェニリル〔4−[4−(4’−フェニルビフェニリルスルホニオ)ビフェニリルチオ]フェニル〕4−ビフェニリルスルホニウム ビス(p−トルエンスルホネート)からなる群より選ばれる一種である、請求項8に記載の化学増幅型ネガ型フォトレジスト組成物。
- 式(1)で示されるスルホニウム塩と式(2)で示されるスルホニウム塩の合計量のうち、式(1)で示されるスルホニウム塩の割合が50〜99.9モル%である、請求項8〜14のいずれかに記載の化学増幅型ネガ型フォトレジスト組成物。
- 架橋剤(G)が、分子中に2つ以上のアルキルエーテル化されたアミノ基を有する化合物を含む請求項1〜15のいずれかに記載の化学増幅型ネガ型レジスト組成物。
- 分子中に2つ以上のアルキルエーテル化されたアミノ基を有する化合物が、アルキルエーテル化されたメラミンである請求項16に記載の化学増幅型ネガ型レジスト組成物。
- 架橋剤(G)が、オキシラン環含有化合物を含む請求項1〜17のいずれかに記載の化学増幅型ネガ型レジスト組成物。
- オキシラン環含有化合物が、脂環式エポキシ樹脂又は脂肪族エポキシ樹脂である請求項18に記載の化学増幅型ネガ型レジスト組成物。
- 架橋剤(G)が、分子中に2つ以上のアルキルエーテル化されたアミノ基を有する化合物及びオキシラン環含有化合物を含んでおり、該オキシラン環含有化合物の含有割合が、分子中に2つ以上のアルキルエーテル化されたアミノ基を有する化合物及びオキシラン環含有化合物の合計を100重量%とした場合に、50重量%以下である請求項1〜19のいずれかに記載の化学増幅型ネガ型レジスト組成物。
- 更に架橋微粒子成分(H)を含んでなる、請求項1〜20のいずれかに記載の化学増幅型ネガ型フォトレジスト組成物。
- 請求項1〜21のいずれかに記載の化学増幅型ネガ型フォトレジスト組成物を硬化させて得られる硬化体。
- 請求項22に記載の硬化物を備える電子部品。
- 硬化物が、層間絶縁膜又は平坦化膜である請求項23に記載の電子部品。
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