JPH07252214A - Sulfonium salt and resist material - Google Patents

Sulfonium salt and resist material

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JPH07252214A
JPH07252214A JP7019844A JP1984495A JPH07252214A JP H07252214 A JPH07252214 A JP H07252214A JP 7019844 A JP7019844 A JP 7019844A JP 1984495 A JP1984495 A JP 1984495A JP H07252214 A JPH07252214 A JP H07252214A
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resist material
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acid
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聡 渡辺
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順次 島田
Yoichi Osawa
洋一 大澤
Katsuya Takemura
勝也 竹村
Toshinobu Ishihara
俊信 石原
Kazumasa Maruyama
和政 丸山
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Abstract

PURPOSE:To obtain a new sulfonium salt highly sensitive to high energy rays, e.g. far ultraviolet rays, electron rays and X-rays, capable of forming patterns by developing with an alkali aqueous solution and useful as a component of a chemically amplifiable positive-type resist material suitable for a fine- processing technology. CONSTITUTION:This is a sulfonium salt expressed by formula I(R<1> to R<3> are each a substituted or an unsubstituted aromatic group, at least one of R<1> to R<3> is a substituted aromatic group having an acid-unstable group and at least one of the rest of groups is a nitrogen-containing aromatic group or all of R<1> to R<3> are nitrogen-containing aromatic groups), e.g. trlfluolomethanesulfonic acid bis(p-t-butoxyphenyl) (p-dimethylaminophenyl)sulfonium. A sulfonium salt of formula I is obtained by reacting a sulfoxide compound of formula III with trimethylsilyl triflate and subsequently reacting the reaction product with an aryl Grignard reagent of formula IV (X is a halogen). A chemically amplifiable positive-type resist material is obtained from an organic solvent, an alkali- soluble resin, a solution-inhibiting agent having an acid-unstable group and a sulfonium salt of formula I.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、遠紫外線、電子線、X
線などの高エネルギー線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る、
微細加工技術に適した化学増幅ポジ型レジスト材料の成
分として好適な新規なスルホニウム塩及び該スルホニウ
ム塩を含有する化学増幅ポジ型レジスト材料に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to deep ultraviolet rays, electron beams, X-rays.
It has high sensitivity to high energy rays such as rays, and can be patterned by developing with an alkaline aqueous solution.
The present invention relates to a novel sulfonium salt suitable as a component of a chemically amplified positive resist composition suitable for microfabrication technology and a chemically amplified positive resist composition containing the sulfonium salt.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】LSI
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の試作はすでにこ
の段階まできており、更なる微細化技術の開発が急務と
なっている。
2. Description of the Related Art LSI to be Solved
Along with the higher integration and higher speed of photolithography, there is a demand for finer pattern rules, and with optical exposure, which is currently used as a general-purpose technology, we are approaching the essential resolution limit derived from the wavelength of the light source. is there. In photoexposure using a g-line (436 nm) or an i-line (365 nm) as a light source, the pattern rule of about 0.5 μm is the limit, and the integration degree of the LSI manufactured using this is 16 Mbit DR.
Up to the AM equivalent. However, the trial manufacture of the LSI has already reached this stage, and the development of further miniaturization technology is urgently needed.

【0003】このような背景により、次世代の微細加工
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。この遠紫外線リソグラフィーは、0.3〜0.4μ
mの加工も可能であり、光吸収の低いレジストを用いた
場合、基板に対して垂直に近い側壁を有したパターン形
成が可能である。近年、遠紫外線の光源として高輝度な
KrFエキシマレーザーを利用する技術が注目されてお
り、量産技術として用いられるには、光吸収が低く、高
感度なレジスト材料が要望されている。
Due to such a background, deep-UV lithography is considered promising as a next-generation microfabrication technique. This deep UV lithography is 0.3-0.4μ
It is also possible to process m, and when a resist having a low light absorption is used, it is possible to form a pattern having a side wall that is nearly vertical to the substrate. In recent years, a technique using a high-intensity KrF excimer laser as a light source for far-ultraviolet rays has attracted attention, and a resist material having low light absorption and high sensitivity is required for use as a mass production technique.

【0004】近年開発された酸を触媒とした化学増幅ポ
ジ型レジスト材料(特公平2−27660号、特開昭6
3−27829号公報等)は、感度、解像性、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。
Recently developed acid-catalyzed chemically amplified positive resist materials (Japanese Patent Publication No. 27660/1990).
JP-A-3-27829) is a resist material which is particularly promising for deep-UV lithography because it has high sensitivity, resolution and dry etching resistance and has excellent characteristics.

【0005】しかしながら、従来の化学増幅ポジ型レジ
ストは、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
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−トップ形状になる、即
ち、パターン上部が太くなるという問題〔PED(Po
st Exposure 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
性を損ねるものである〔参考:W.Hinsberg,
et al.,J.Photopolym.Sci,T
echnol.,6(4),535−546(199
3),T.Kumada,et al.,J.Phot
opolym.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は未だない。
However, the conventional chemically amplified positive resist is exposed to PEB (Post Exposure) when exposed to deep ultraviolet rays, electron beams and X-ray lithography.
When the standing time before Bake) becomes long, the line pattern becomes T-top shape when the pattern is formed, that is, the upper part of the pattern becomes thick [PED (Po
st Exposure Deley)], which is considered to be because the solubility of the resist surface is lowered, which is a major drawback in practical use. Therefore, it is difficult to control the dimensions in the lithography process,
This also impairs dimensional controllability when processing a substrate using dry etching [Reference: W. Hinsberg,
et al. J. Photopolym. Sci, T
echnol. , 6 (4), 535-546 (199
3), T. Kumada, et al. J. Photo
opolym. Sci, Technol. , 6 (4),
571-574 (1993)]. There is still no chemically amplified positive resist that solves this problem and is satisfactory.

【0006】化学増幅ポジ型レジストにおいてPED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にくくなる。
そのため表面に難溶化層が形成され、パターンがT−ト
ップ形状となってしまうのである。
[0006] It is considered that the cause of the PED problem in the chemically amplified positive resist is that the basic compound in the air is largely involved. The acid on the resist surface generated by exposure reacts with and deactivates the basic compound in the air, and PEB
The longer the standing time is, the more the amount of deactivated acid increases, and thus the acid labile group is less likely to decompose.
Therefore, a poorly soluble layer is formed on the surface, and the pattern becomes a T-top shape.

【0007】しかしながら、化学増幅ポジ型レジストに
微量の塩基性化合物を添加することにより、解像限界付
近でマスクパターンの光コントラストが低下してもマス
クエッジ部の酸濃度分布を急峻にできるので寸法制御性
を向上させ、更にマスク遮光部に光干渉によって生成し
た酸は塩基性化合物によって完全に中和されるので、レ
ジストスカムの問題が解消されることが知られている
(特開平5−127369号公報)。
However, by adding a small amount of a basic compound to the chemically amplified positive resist, the acid concentration distribution at the mask edge portion can be made sharp even if the optical contrast of the mask pattern is lowered near the resolution limit. It is known that the controllability is improved, and the acid generated by light interference in the mask light-shielding portion is completely neutralized by the basic compound, so that the problem of resist scum is solved (Japanese Patent Laid-Open No. 5-127369). Issue).

【0008】また、塩基性化合物を添加することにより
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、平5−249683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、レジスト膜巾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、しかも解像力を落としてし
まうことがわかった。
Further, it is known that the addition of a basic compound can suppress the influence of the basic compound in the air, and therefore it is also effective for PED (Japanese Patent Laid-Open No. 232706/1993). No. 5-249683),
The basic compound used here is not incorporated into the resist film due to volatilization, has poor compatibility with each component of the resist, and has a non-uniform dispersion in the resist film width, which causes a problem in reproducibility of the effect. Yes, it was found that the resolution was reduced.

【0009】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
T−トップ形状の原因である表面難溶層の問題、即ちP
EDの問題を解決する微細加工技術に適した化学増幅ポ
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含有する化学増幅ポジ型レ
ジスト材料を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances.
The problem of the surface insoluble layer that causes the T-top shape, that is, P
It is an object of the present invention to provide a novel sulfonium salt suitable as a component of a chemically amplified positive resist material suitable for a microfabrication technique for solving the problem of ED and a chemically amplified positive resist material containing this sulfonium salt.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は、上
記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、例えば下
記一般式(3)で表わされるスルホキシド化合物に、ト
リメチルシリルトリフレート及び下記一般式(4)で表
わされるアリールグリニア試薬を反応させることによ
り、下記一般式(1)で表わされる新規な窒素含有芳香
族基を有するスルホニウム塩が得られると共に、このス
ルホニウム塩がT−トップ形状の原因である表面難溶層
の問題、即ちPEDの問題を解決する微細加工技術に適
した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。
Means and Actions for Solving the Problems As a result of intensive studies for achieving the above object, the present inventor has found that, for example, a sulfoxide compound represented by the following general formula (3) is added to trimethylsilyl triflate and the following general formula. By reacting the aryl Grignard reagent represented by (4), a sulfonium salt having a novel nitrogen-containing aromatic group represented by the following general formula (1) can be obtained, and this sulfonium salt can have a T-top shape. Suitable as a component of a chemically amplified positive resist material suitable for a microfabrication technique that solves the problem of the surface insoluble layer, which is the cause, that is, the problem of PED,
In particular, they have found that they can exert great power in deep ultraviolet lithography.

【0011】[0011]

【化2】 (式中、R1,R2,R3は非置換又は置換芳香族基を示
し、R1,R2,R3の少なくとも1つは酸不安定基を有
する置換芳香族基及び残りの少なくとも一つは窒素含有
芳香族基であるか、又はR1,R2,R3の全てが窒素含
有芳香族基である。)
[Chemical 2] (In the formula, R 1 , R 2 and R 3 represent an unsubstituted or substituted aromatic group, and at least one of R 1 , R 2 and R 3 is a substituted aromatic group having an acid labile group and the remaining at least One is a nitrogen-containing aromatic group, or all of R 1 , R 2 , and R 3 are nitrogen-containing aromatic groups.)

【0012】本発明の上記一般式(1)で表わされるス
ルホニウム塩を含有するレジスト材料は、上記一般式
(1)で表わされるスルホニウム塩の窒素含有置換基の
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
るために表面難溶層の形成を抑え、更に塩基性基である
窒素含有置換基が酸発生剤であるスルホニウム塩に付い
ていることにより、レジスト各成分との相溶性がよく、
レジスト膜中での分散が均一であるため効果の再現性に
問題がない。また、酸不安定基を有する場合は、酸不安
定基の効果によりコントラストを増強することを可能と
するもので、T−トップ形状の原因である表面難溶層の
問題、即ちPEDの問題を解決する微細加工技術に適し
た化学増幅ポジ型レジスト材料の成分として好適な新規
なスルホニウム塩及び該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できるものである。
The resist material containing the sulfonium salt represented by the general formula (1) of the present invention has the effect of the nitrogen-containing substituent of the sulfonium salt represented by the general formula (1), that is, in the air on the resist surface. The influence of acid deactivation by the basic compound can be made extremely small, so that the formation of a surface-insoluble layer is suppressed, and the nitrogen-containing substituent that is a basic group is a sulfonium salt whose acid generator is an acid generator. It has good compatibility with each component of the resist,
Since the dispersion in the resist film is uniform, there is no problem in the reproducibility of the effect. Further, in the case of having an acid labile group, it is possible to enhance the contrast by the effect of the acid labile group, and to solve the problem of the surface-insoluble layer which is the cause of the T-top shape, that is, the problem of PED. It is possible to provide a novel sulfonium salt suitable as a component of a chemically amplified positive type resist material suitable for a fine processing technique to be solved and a chemically amplified positive type resist material containing the sulfonium salt.

【0013】従って、本発明は、上記一般式(1)で表
わされるスルホニウム塩、及び、このスルホニウム塩を
含有する化学増幅ポジ型レジスト材料を提供する。
Therefore, the present invention provides a sulfonium salt represented by the above general formula (1), and a chemically amplified positive resist material containing the sulfonium salt.

【0014】この場合、レジスト材料としては、上記効
果を確実に発揮させる点から、 (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)上記スルホニウム塩 (E)下記一般式(2)で表わされるオニウム塩又はそ
の他の酸発生剤 (R)nMY …(2) (式中、R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。)を含有するレ
ジスト材料、及び (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)上記スルホニウム塩 を含有するレジスト材料が有効に用いられる。
In this case, as the resist material, from the viewpoint of reliably exerting the above effects, (A) an organic solvent (B) an alkali-soluble resin (C) a dissolution inhibitor having an acid labile group (D) the sulfonium salt (E) Onium salt represented by the following general formula (2) or other acid generator (R) n MY ... (2) (In the formula, R represents the same or different unsubstituted or substituted aromatic group, and M Represents sulfonium or iodonium, Y represents p-toluenesulfonate or trifluoromethanesulfonate, n represents 2 or 3, and (A) an organic solvent (B) an alkali-soluble resin (C). Dissolution inhibitor having acid labile group (D) A resist material containing the sulfonium salt is effectively used.

【0015】以下、本発明につき更に詳細に説明する
と、本発明の新規なスルホニウム塩は下記一般式(1)
で表わされるスルホニウム塩である。
The present invention will be described in more detail below. The novel sulfonium salt of the present invention has the following general formula (1):
It is a sulfonium salt represented by.

【0016】[0016]

【化3】 [Chemical 3]

【0017】ここで、上記式(1)中、R1,R2,R3
は非置換又は置換芳香族基であり、R1,R2,R3の少
なくとも1つは酸不安定基を有する置換芳香族基、更に
残りの少なくとも1つは窒素含有芳香族基であるか、又
はR1,R2,R3の全てが窒素含有芳香族基である。非
置換芳香族基としては、例えば、フェニル基が挙げら
れ、酸不安定基を有する置換芳香族基としては、ter
t−ブトキシフェニル基が挙げられる。また、窒素含有
芳香族基としては、アルキル基の炭素数が1〜8のジア
ルキルアミノフェニル基、ピコリロキシフェニル基、ピ
リジニル基が好適であり、中でもジメチルアミノフェニ
ル基、ジエチルアミノフェニル基、ピコリロキシフェニ
ル基、ピリジニル基がより好ましく用いられる。
In the above formula (1), R 1 , R 2 , R 3
Is an unsubstituted or substituted aromatic group, at least one of R 1 , R 2 and R 3 is a substituted aromatic group having an acid labile group, and at least one of the remaining is a nitrogen-containing aromatic group. , Or R 1 , R 2 and R 3 are all nitrogen-containing aromatic groups. Examples of the unsubstituted aromatic group include a phenyl group, and examples of the substituted aromatic group having an acid labile group include ter.
A t-butoxyphenyl group may be mentioned. As the nitrogen-containing aromatic group, a dialkylaminophenyl group having an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a picolinyloxyphenyl group, and a pyridinyl group are preferable, and among them, a dimethylaminophenyl group, a diethylaminophenyl group, and a picolinyloxyphenyl group. A group and a pyridinyl group are more preferably used.

【0018】上記式(1)のスルホニウム塩を具体的に
例示すると、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−ジメチルアミノフ
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−ブトキシフェニル)ビス(p−ジメチ
ルアミノフェニル)スルホニウム、トリフルオロメタン
スルホン酸ビス(p−tert−ブトキシフェニル)
(p−ピコリロキシフェニル)スルホニウム、トリフル
オロメタンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニ
ル)ビス(p−ピコリロキシフェニル)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
シフェニル)(p−ジメチルアミノフェニル)フェニル
スルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(p−t
ert−ブトキシフェニル)(p−ピコリロキシフェニ
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−ブトキシフェニル)(ピリジ
ン−4−イル)スルホニウム、トリフルオロメタンスル
ホン酸ビス(p−tert−ブトキシフェニル)(ピリ
ジン−3−イル)スルホニウム、トリフルオロメタンス
ルホン酸ビス(p−tert−ブトキシフェニル)(ピ
リジン−2−イル)スルホニウム、トリフルオロメタン
スルホン酸トリス(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。
A specific example of the sulfonium salt of the above formula (1) is bis (p-trifluoromethanesulfonic acid).
tert-butoxyphenyl) (p-dimethylaminophenyl) sulfonium, trifluoromethanesulfonic acid (p-tert-butoxyphenyl) bis (p-dimethylaminophenyl) sulfonium, trifluoromethanesulfonic acid bis (p-tert-butoxyphenyl)
(P-picolinyloxyphenyl) sulfonium, (p-tert-butoxyphenyl) bis (p-picolyloxyphenyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate,
Trifluoromethanesulfonic acid (p-tert-butoxyphenyl) (p-dimethylaminophenyl) phenylsulfonium, trifluoromethanesulfonic acid (pt)
ert-butoxyphenyl) (p-picolyloxyphenyl) phenylsulfonium, bis (p-tert-butoxyphenyl) trifluoromethanesulfonate (pyridin-4-yl) sulfonium, bis (p-tert-butoxyphenyl) trifluoromethanesulfonate Examples include (pyridin-3-yl) sulfonium, bis (p-tert-butoxyphenyl) trifluoromethanesulfonate (pyridin-2-yl) sulfonium, and tris (4-dimethylaminophenyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate.

【0019】本発明の式(1)のスルホニウム塩は、下
記一般式(3)で表わされるスルホキシド化合物にトリ
メチルシリルトリフレートを反応させた後、下記一般式
(4)で表わされるTHF(テトラヒドロフラン)等の
有機溶剤中で調整されたアリールグリニア試薬を反応さ
せることにより合成することができる。
The sulfonium salt of the formula (1) of the present invention is obtained by reacting a sulfoxide compound represented by the following general formula (3) with trimethylsilyl triflate and then forming a THF (tetrahydrofuran) represented by the following general formula (4). It can be synthesized by reacting the prepared aryl Grignard reagent in the organic solvent.

【0020】[0020]

【化4】 [Chemical 4]

【0021】この場合、上記反応は塩化メチレン、TH
F等の有機溶剤中で行うことが好ましい。式(3)で表
わされるスルホキシド化合物にトリメチルシリルトリフ
レートを反応させる際は、スルホキシド化合物(3)に
対してトリメチルシリルトリフレートを1〜2モルの割
合で滴下し、式(3)で表わされるスルホキシド化合物
のR1もしくはR2が酸不安定基を有している場合は、ト
リエチルアミン、ピリジン等の塩基存在下で行うことが
望ましい。なお、その反応条件は−78〜0℃で10〜
60分とすることが好適である。
In this case, the above reaction is carried out using methylene chloride, TH
It is preferably carried out in an organic solvent such as F. When trimethylsilyl triflate is reacted with the sulfoxide compound represented by the formula (3), trimethylsilyl triflate is added dropwise to the sulfoxide compound (3) at a ratio of 1 to 2 mol to give the sulfoxide compound represented by the formula (3). When R 1 or R 2 has an acid labile group, it is preferably carried out in the presence of a base such as triethylamine or pyridine. The reaction conditions are −78 to 0 ° C. and 10 to
It is preferably 60 minutes.

【0022】更に、THF等の有機溶剤中で調整された
アリールグリニア試薬(4)を反応させる際は、−78
〜0℃でスルホキシド化合物(3)に対してアリールグ
リニア試薬(4)を1〜3モルの割合で滴下することが
好ましい。なお、その反応の熟成条件は0〜40℃で
0.5〜2時間とすることが好適である。反応終了後は
溶剤層を水洗・濃縮した後、再結晶ないしカラム分取を
行うことで、目的とする式(1)のスルホニウム塩を得
ることができる。
Further, when reacting the prepared aryl Grignard reagent (4) in an organic solvent such as THF, -78 is used.
It is preferable to add the aryl Grignard reagent (4) at a ratio of 1 to 3 mol to the sulfoxide compound (3) at ˜0 ° C. The aging conditions for the reaction are preferably 0 to 40 ° C. and 0.5 to 2 hours. After completion of the reaction, the solvent layer is washed with water and concentrated, and then recrystallization or column fractionation is carried out to obtain the desired sulfonium salt of the formula (1).

【0023】本発明の化学増幅ポジ型レジスト材料は上
記一般式(1)で表わされるスルホニウム塩を含有する
もので、2成分系(アルカリ可溶性樹脂/酸発生剤)も
しくは3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、あるいはそれらに添加して用いることができる。好
ましくは3成分系の化学増幅ポジ型レジストに添加して
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150〜700部(重量部、以下同じ)、好ま
しくは250〜500部、(B)アルカリ可溶性樹脂7
0〜90部、好ましくは75〜85部、(C)酸不安定
基を有する溶解阻止剤0〜40部、好ましくは10〜2
5部、(D)上記一般式(1)で表わされるスルホニウ
ム塩0.1〜5部、好ましくは0.8〜4部、(E)酸
発生剤0〜15部、好ましくは2〜8部を混合したもの
が好適である。
The chemically amplified positive resist composition of the present invention contains a sulfonium salt represented by the above general formula (1), and is a two-component system (alkali-soluble resin / acid generator) or a three-component system (alkali-soluble resin). / Acid generator / dissolution inhibitor) chemically amplified and can be used as an acid generator of a positive resist composition or added to them. It is preferable to use it by adding it to a three-component chemically amplified positive type resist. This resist material is (A)
Organic solvent 150 to 700 parts (weight part, the same hereinafter), preferably 250 to 500 parts, (B) alkali-soluble resin 7
0-90 parts, preferably 75-85 parts, (C) acid labile dissolution inhibitor 0-40 parts, preferably 10-2
5 parts, (D) 0.1 to 5 parts, preferably 0.8 to 4 parts of the sulfonium salt represented by the general formula (1), 0 to 15 parts of (E) acid generator, preferably 2 to 8 parts. A mixture of the above is preferable.

【0024】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。
Here, as the organic solvent of the component (A),
Cyclohexanone, ketones such as methyl-2-n-amyl ketone, 3-methoxybutanol, 3-methyl-3
-Alcohols such as methoxycybutanol, 1-methoxy-2-propanol, 1-ethoxy-2-propanol, propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol dimethyl ether ,
Ethers such as diethylene glycol dimethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, ethyl lactate, ethyl pyruvate, butyl acetate, methyl-3-methoxypropionate, ethyl-3-ethoxypropionate, etc. Examples thereof include one kind or two or more kinds. At this time, 1-ethoxy-2-propanol, which has the highest solubility of the acid generator of the resist component, is preferably used.

【0025】(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もしくはその誘導体が挙げ
られる。好ましくは、ポリヒドロキシスチレンのOH基
を部分的に酸に不安定な基で置換したものが用いられ
る。この場合、酸に不安定な置換基としては、tert
−ブチル基やtert−ブトキシカルボニル基、テトラ
ヒドロピラニル基などが好ましく、置換度は10〜50
モル%、重量平均分子量は5,000〜100,000
とすることが好ましい。
Examples of the alkali-soluble resin as the component (B) include polyhydroxystyrene and its derivatives. Preferably, polyhydroxystyrene in which the OH group is partially substituted with an acid labile group is used. In this case, the acid labile substituent is tert
-Butyl group, tert-butoxycarbonyl group, tetrahydropyranyl group and the like are preferable, and the degree of substitution is 10 to 50.
Mol%, weight average molecular weight 5,000-100,000
It is preferable that

【0026】(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(酸不安定基)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。この溶解阻止剤としては公知のものを使用
でき、例えば低分子の化合物の例としては、酸不安定基
を有するビスフェノール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OH基をt−
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。
The dissolution inhibitor of the component (C) has at least one group decomposable by an acid (acid labile group) in the molecule, and may be a low molecular weight compound or polymer. Good. As the dissolution inhibitor, known compounds can be used, and examples of the low molecular weight compound include a bisphenol A derivative having an acid labile group and a carbonic acid ester derivative. Particularly, the OH group of bisphenol A is t-
A compound substituted with a butoxy group or a butoxycarbonyloxy group is preferable. Examples of polymer dissolution inhibitors include:
Examples thereof include copolymers of p-butoxystyrene and t-butyl acrylate and copolymers of p-butoxystyrene and maleic anhydride. In this case, the weight average molecular weight is preferably 500 to 10,000.

【0027】(E)成分の酸発生剤としては、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、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。好ましくは下記式(2) (R)nMY …(2) で示されるオニウム塩である。
Examples of the acid generator as the component (E) include onium salts, oxime sulfonic acid derivatives, 2,6-dinitrobenzyl sulfonic acid derivatives, diazonaphthoquinone sulfonic acid ester derivatives, 2,4-bistrichloromethyl-6-.
Aryl-1,3,5-triazine derivative, α, α'-
Examples thereof include bisarylsulfonyldiazomethane derivatives. An onium salt represented by the following formula (2) (R) n MY ... (2) is preferable.

【0028】ここで、Rは同種又は異種の非置換又は置
換芳香族基、例えばフェニル基、tert−ブトキシカ
ルボニルオキシフェニル基、tert−ブトキシフェニ
ル基、tert−ブチルフェニル基、メトキシフェニル
基、ヒドロキシフェニル基などであり、Mはスルホニウ
ム又はヨードニウム、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である。また、nは
2又は3である。
Here, R is the same or different type of unsubstituted or substituted aromatic group such as phenyl group, tert-butoxycarbonyloxyphenyl group, tert-butoxyphenyl group, tert-butylphenyl group, methoxyphenyl group, hydroxyphenyl. A group such as M, sulfonium or iodonium, and Y is p-toluenesulfonate or trifluoromethanesulfonate. Also, n is 2 or 3.

【0029】このようなオニウム塩として、具体的には
下記のようなヨードニウム塩やスルホニウム塩を挙げる
ことができる。
Specific examples of such an onium salt include the following iodonium salts and sulfonium salts.

【0030】[0030]

【化5】 [Chemical 5]

【0031】更に、本発明のレジスト材料には、塗布性
を向上させるために界面活性剤、基盤よりの乱反射の影
響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。
Further, the resist material of the present invention may be added with an additive such as a surfactant for improving the coating property and an absorptive material for reducing the influence of irregular reflection from the substrate.

【0032】本発明の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、特に本発明のレジスト材は254〜19
3nm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。
The method of using the resist material of the present invention, the method of using light, and the like can be carried out by employing a known lithography technique. Particularly, the resist material of the present invention is 254 to 19
It is optimal for fine patterning with 3 nm deep ultraviolet light and electron beam.

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明のレジスト材料は、ポジ型レジス
ト材料として高エネルギー線、特にKrFエキシマレー
ザーに感応し、感度、解像性、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。また、T−トップ形状の原因である表面難溶層の問
題、即ちPEDの問題を解決する微細加工技術に適した
化学増幅ポジ型レジスト材料であり、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成分とし
て有効である。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The resist material of the present invention is a positive resist material sensitive to high energy rays, especially KrF excimer laser, and is excellent in sensitivity, resolution and plasma etching resistance, and is also excellent in heat resistance of a resist pattern. ing. In addition, it is a chemically amplified positive resist material suitable for a fine processing technology that solves the problem of the surface-insoluble layer that causes the T-top shape, that is, the problem of PED. The novel sulfonium salt of the present invention is a chemically amplified positive resist material. It is effective as a component of a mold resist material.

【0034】[0034]

【実施例】以下、本発明のスルホニウム塩の合成例とレ
ジスト材料の実施例を示して本発明を具体的に説明する
が、本発明は下記例に限定されるものではない。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples of sulfonium salt synthesis and resist materials of the present invention, but the present invention is not limited to the following examples.

【0035】[合成例1]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−ジメチルアミノフェニル)スル
ホニウムの合成 ビス(p−tert−ブトキシフェニル)スルホキシド
8.5g(0.025モル)、トリエチルアミン1.3
g(0.013モル)を塩化メチレン110gに溶解さ
せた溶液を、ドライアイスメタノール浴を用いて−70
℃に冷却した後、トリメチルシリルトリフレート6.0
g(0.027モル)を、−60℃を超えないように温
度コントロールしながら撹拌・滴下した。
Synthesis Example 1 Bis (p-tert-butane ) trifluoromethanesulfonate
Toxyphenyl) (p-dimethylaminophenyl) sul
Synthesis of Fonium 8.5 g (0.025 mol) of bis (p-tert-butoxyphenyl) sulfoxide, 1.3 of triethylamine
g (0.013 mol) in 110 g of methylene chloride was used to prepare a solution of -70 using a dry ice methanol bath.
After cooling to ° C, trimethylsilyl triflate 6.0
g (0.027 mol) was added dropwise with stirring while controlling the temperature so as not to exceed -60 ° C.

【0036】次いで、ドライアイスメタノール浴を氷水
浴に代えて反応温度を0〜5℃とし、10分間撹拌し
た。
Then, the dry ice methanol bath was replaced with an ice water bath, the reaction temperature was adjusted to 0 to 5 ° C., and the mixture was stirred for 10 minutes.

【0037】得られた反応溶液を、ドライアイスメタノ
ール浴を用いて再度−70℃に冷却し、これに金属マグ
ネシウム1.2g(0.049モル)、テトラヒドロフ
ラン18.9g及び4−ブロモ−N,N−ジメチルアニ
リン9.9g(0.049モル)を用いて常法によって
調整したグリニア試薬を、反応温度が−60℃を超えな
いようにコントロールしながら滴下した。
The resulting reaction solution was cooled again to -70 ° C. using a dry ice methanol bath, to which 1.2 g (0.049 mol) of magnesium metal, 18.9 g of tetrahydrofuran and 4-bromo-N, were added. A Grineer reagent prepared by a conventional method using 9.9 g (0.049 mol) of N-dimethylaniline was added dropwise while controlling the reaction temperature so as not to exceed -60 ° C.

【0038】次に、再び氷水浴に代え、反応温度を0〜
5℃となるようにして更に60分間撹拌し、反応を終了
させた。
Next, the ice water bath was replaced again and the reaction temperature was adjusted to 0 to
The reaction was terminated by stirring at 60 ° C. for another 60 minutes.

【0039】得られた反応液に水を滴下して過剰のグリ
ニア試薬を分解させた後、生成した無機塩を取り除くた
めに濾過を行った。得られた濾液を水130gを用いて
3回洗浄した。得られた有機層を減圧乾固して油状物を
得た。得られた油状物をシリカゲルカラムクロマトグラ
フにかけて、収量4.8g(収率32%)、純度98%
のトリフルオロメタンスルホン酸ビス(p−tert−
ブトキシフェニル)(p−ジメチルアミノフェニル)ス
ルホニウムを単離した。
Water was added dropwise to the resulting reaction solution to decompose excess Grineer's reagent, and then filtration was performed to remove the produced inorganic salt. The obtained filtrate was washed 3 times with 130 g of water. The obtained organic layer was dried under reduced pressure to obtain an oily substance. The obtained oily substance was applied to a silica gel column chromatograph to give a yield of 4.8 g (yield 32%) and a purity of 98%.
Bis (p-tert-) trifluoromethanesulfonate
Butoxyphenyl) (p-dimethylaminophenyl) sulfonium was isolated.

【0040】得られた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−ジメチル
アミノフェニル)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。 〈1H−NMR:CDCl3,δ(ppm)〉
The results of nuclear magnetic resonance spectrum (NMR), infrared spectrum (IR), and elemental analysis values of the obtained bis (p-tert-butoxyphenyl) trifluoromethanesulfonate (p-dimethylaminophenyl) sulfonium were obtained. Shown below. < 1 H-NMR: CDCl 3 , δ (ppm)>

【0041】[0041]

【化6】 (a) 1.38 一重項 18H (b) 3.00 一重項 6H (c) 6.76〜6.79 二重項 2H (e) 7.11〜7.15 二重項 4H (d),(f) 7.40〜7.45 多重項 6H 〈IR:(cm-1)〉3095,3072,2980,
2935,2873,2827,1589,1520,
1489,1446,1373,1308,1265,
1223,1203,1157,1074,1030,
991,927,892,816 〈元素分析値:(%)C29363NO5〉 理論値 C:58.1 H:6.0 N:2.3 実測値 C:57.8 H:6.3 N:2.2
[Chemical 6] (A) 1.38 singlet 18H (b) 3.00 singlet 6H (c) 6.76 to 6.79 doublet 2H (e) 7.11 to 7.15 doublet 4H (d), (F) 7.40 to 7.45 multiplet 6H <IR: (cm -1 )> 3095, 3072, 2980,
2935, 2873, 2827, 1589, 1520,
1489, 1446, 1373, 1308, 1265,
1223, 1203, 1157, 1074, 1030,
991, 927, 892, 816 <Elemental analysis value: (%) C 29 H 36 F 3 NO 5 > Theoretical value C: 58.1 H: 6.0 N: 2.3 Actual value C: 57.8 H: 6.3 N: 2.2

【0042】[参考例]マグネシウム24.3g(1モ
ル)、p−tert−ブトキシフェニルクロリド20
3.2g(1.1モル)、THF280gを用いて常法
により調整したグリニヤ試薬をTHF500gで希釈
し、ドイラアイスメタノール浴で−60℃以下に冷却し
た。次いで塩化チオニル47.5g(0.4モル)をT
HF70gで希釈した溶液を0℃を超えない温度で1時
間かけて滴下した。氷浴にて1時間熟成を行った後、水
36gを加えて過剰のグリニヤ試薬を分解した。塩化メ
チレン1000gにさらに飽和塩化アンモニウム水溶液
400gと水300gを加えて分液を行い、有機溶媒層
の水洗を純水700gで2回行った。有機溶媒層を硫酸
マグネシウムで乾燥、濾過し、溶媒を減圧留去した。得
られた油状物を再結晶することで目的化合物ビス(p−
tert−ブトキシフェニル)スルホキシドを純度96
%、融点80〜82℃の白色結晶として83g(収率6
0%)得た。
[Reference Example] 24.3 g (1 mol) of magnesium, p-tert-butoxyphenyl chloride 20
A Grignard reagent prepared by a conventional method using 3.2 g (1.1 mol) and 280 g of THF was diluted with 500 g of THF, and cooled to -60 ° C or lower in a doilla ice methanol bath. Then, 47.5 g (0.4 mol) of thionyl chloride was added to T
The solution diluted with 70 g of HF was added dropwise over 1 hour at a temperature not exceeding 0 ° C. After aging for 1 hour in an ice bath, 36 g of water was added to decompose excess Grignard reagent. 400 g of a saturated ammonium chloride aqueous solution and 300 g of water were further added to 1000 g of methylene chloride for liquid separation, and the organic solvent layer was washed with 700 g of pure water twice. The organic solvent layer was dried over magnesium sulfate and filtered, and the solvent was distilled off under reduced pressure. By recrystallizing the obtained oily substance, the target compound bis (p-
tert-butoxyphenyl) sulfoxide to a purity of 96
%, Melting point 80-82 ° C. as white crystals 83 g (yield 6
0%) was obtained.

【0043】[0043]

【化7】 1H−NMR:CDCl3,δ(ppm)〉核磁気共鳴
スペクトル 1.34 Ha 一重項 18H 7.01〜7.04 Hb 二重項 4H 7.48〜7.51 Hc 二重項 4H 〈IR:(cm-1)〉2976,2931,1589,
1487,1392,1367,1302,1238,
1159,1090,1043,1009,930,8
93,852,827 〈MS:(m/z)〉質量スペクトル 346(M+):331,290(C20263 =34
6) 〈m.p.:(℃)〉融点 80〜82℃
[Chemical 7]<1H-NMR: CDCl3, Δ (ppm)> Nuclear magnetic resonance
Spectra 1.34 Ha Singlet 18H 7.01 to 7.04 Hb Doublet 4H 7.48 to 7.51 Hc Doublet 4H <IR: (cm-1)> 2976, 2931, 1589,
1487, 1392, 1367, 1302, 1238,
1159, 1090, 1043, 1009, 930, 8
93,852,827<MS: (m / z)> Mass spectrum 346 (M+): 331,290 (C20H26O3S = 34
6) <m. p. : (° C)> melting point 80 to 82 ° C

【0044】[合成例2]トリフルオロメタンスルホン酸(p−tert−ブトキ
シフェニル)ビス(p−ジメチルアミノフェニル)スル
ホニウムの合成 ビス(p−ジメチルアミノフェニル)スルホキシド7.
0g(0.024モル)を塩化メチレン100gに溶解
させた溶液を、ドライアイスメタノール浴を用いて−7
0℃に冷却した後、トリメチルシリルトリフレート6.
0g(0.027モル)を、−60℃を超えないように
温度コントロールしながら撹拌・滴下した。
[Synthesis Example 2] Trifluoromethanesulfonic acid (p-tert-butoxy)
Cyphenyl) bis (p-dimethylaminophenyl) sul
Synthesis of Fonium Bis (p-dimethylaminophenyl) sulfoxide 7.
A solution prepared by dissolving 0 g (0.024 mol) in 100 g of methylene chloride was dried by using a dry ice methanol bath, and then -7.
After cooling to 0 ° C., trimethylsilyl triflate 6.
0 g (0.027 mol) was stirred and added dropwise while controlling the temperature so as not to exceed -60 ° C.

【0045】次いで、ドライアイスメタノール浴を氷水
浴に代えて反応温度を0〜5℃とし、10分間撹拌し
た。
Then, the dry ice methanol bath was replaced with an ice water bath, the reaction temperature was adjusted to 0 to 5 ° C., and the mixture was stirred for 10 minutes.

【0046】得られた反応溶液を、ドライアイスメタノ
ール浴を用いて再度−70℃に冷却し、これに金属マグ
ネシウム1.2g(0.049モル)、テトラヒドロフ
ラン13.4g及びp−tert−ブトキシフェニルク
ロライド9.8g(0.053モル)を用いて常法によ
って調整したグリニア試薬を、反応温度が−60℃を超
えないようにコントロールしながら滴下した。
The obtained reaction solution was cooled to -70 ° C. again using a dry ice methanol bath, and 1.2 g (0.049 mol) of magnesium metal, 13.4 g of tetrahydrofuran and p-tert-butoxyphenyl were added thereto. Grineer reagent prepared by a conventional method using 9.8 g (0.053 mol) of chloride was added dropwise while controlling the reaction temperature so as not to exceed −60 ° C.

【0047】次に、再び氷水浴に代え、反応温度を0〜
5℃となるようにして更に60分間撹拌し、反応を終了
させた。
Then, the ice water bath was replaced again, and the reaction temperature was adjusted to 0 to
The reaction was terminated by stirring at 60 ° C. for another 60 minutes.

【0048】得られた反応液に水を滴下して過剰のグリ
ニア試薬を分解させた後、生成した無機塩を取り除くた
めに濾過を行った。得られた濾液を水130gを用いて
3回洗浄した。得られた有機層を減圧乾固して油状物を
得た。得られた油状物をシリカゲルカラムクロマトグラ
フにかけて、収量3.9g(収率28%)、純度99%
のトリフルオロメタンスルホン酸(p−tert−ブト
キシフェニル)ビス(p−ジメチルアミノフェニル)ス
ルホニウムを単離した。
Water was added dropwise to the resulting reaction solution to decompose excess Grineer's reagent, and then filtration was performed to remove the produced inorganic salt. The obtained filtrate was washed 3 times with 130 g of water. The obtained organic layer was dried under reduced pressure to obtain an oily substance. The obtained oily substance was applied to a silica gel column chromatograph to give a yield of 3.9 g (yield 28%) and a purity of 99%.
Of (p-tert-butoxyphenyl) bis (p-dimethylaminophenyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate was isolated.

【0049】得られたトリフルオロメタンスルホン酸
(p−tert−ブトキシフェニル)ビス(p−ジメチ
ルアミノフェニル)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。 〈1H−NMR:CDCl3,δ(ppm)〉
The results of nuclear magnetic resonance spectrum (NMR), infrared spectrum (IR) and elemental analysis values of the obtained (p-tert-butoxyphenyl) bis (p-dimethylaminophenyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate are shown. Shown below. < 1 H-NMR: CDCl 3 , δ (ppm)>

【0050】[0050]

【化8】 (a) 1.36 一重項 9H (b) 2.99 一重項 12H (c) 6.73〜6.76 二重項 4H (e) 7.08〜7.11 二重項 2H (d),(f) 7.29〜7.34 多重項 6H 〈IR:(cm-1)〉3097,2978,2929,
2908,2870,2825,1589,1551,
1518,1487,1446,1373,1265,
1223,1200,1155,1074,1030,
991,943,893,816 〈元素分析値:(%)C27333242〉 理論値 C:56.8 H:5.8 N:4.9 実測値 C:56.6 H:6.1 N:4.9
[Chemical 8] (A) 1.36 singlet 9H (b) 2.99 singlet 12H (c) 6.73 to 6.76 doublet 4H (e) 7.08 to 7.11 doublet 2H (d), (F) 7.29 to 7.34 multiplet 6H <IR: (cm -1 )> 3097, 2978, 2929,
2908, 2870, 2825, 1589, 1551,
1518, 1487, 1446, 1373, 1265,
1223, 1200, 1155, 1074, 1030,
991,943,893,816 <Elemental analysis: (%) C 27 H 33 F 3 N 2 O 4 S 2> theory C: 56.8 H: 5.8 N: 4.9 Found C: 56 .6 H: 6.1 N: 4.9

【0051】[合成例3]トリフルオロメタンスルホン酸トリス(4−ジメチルア
ミノフェニル)スルホニウムの合成 ビス(4−ジメチルアミノフェニル)スルホキシド7.
0g(0.024モル)を塩化メチレン100gに溶解
させた溶液を、ドライアイスメタノール浴を用いて−7
0℃に冷却した後、トリメチルシリルトリフレート6.
0g(0.027モル)を−60℃を超えない温度で撹
拌・滴下した。
[Synthesis Example 3] Trifluoromethanesulfonic acid tris (4-dimethylacetate)
Synthesis of Minophenyl) sulfonium Bis (4-dimethylaminophenyl) sulfoxide 7.
A solution prepared by dissolving 0 g (0.024 mol) in 100 g of methylene chloride was dried by using a dry ice methanol bath, and then -7.
After cooling to 0 ° C., trimethylsilyl triflate 6.
0 g (0.027 mol) was stirred and added dropwise at a temperature not exceeding -60 ° C.

【0052】次いで、ドライアイスメタノール浴を氷水
浴に代えて反応温度を0〜5℃とし、10分間撹拌し
た。
Then, the dry ice methanol bath was replaced with an ice water bath, the reaction temperature was adjusted to 0 to 5 ° C., and the mixture was stirred for 10 minutes.

【0053】得られた反応溶液を、ドライアイスメタノ
ール浴を用いて再度−70℃に冷却した後、4−ブロモ
−N,N−ジメチルアニリン9.9g(0.049モ
ル)、金属マグネシウム1.2g(0.049モル)と
テトラヒドロフラン20gを用いて常法により調整した
グリニア試薬を、反応温度が−60℃を超えない温度で
撹拌・滴下した。
The obtained reaction solution was cooled to −70 ° C. again using a dry ice methanol bath, and then 9.9 g (0.049 mol) of 4-bromo-N, N-dimethylaniline and magnesium 1. A Grignard reagent prepared by a conventional method using 2 g (0.049 mol) and 20 g of tetrahydrofuran was stirred and added dropwise at a temperature at which the reaction temperature did not exceed -60 ° C.

【0054】次に、再び氷水浴に代え、反応温度を0〜
5℃として60分間撹拌し、反応を終了させた。
Next, the ice water bath was replaced again and the reaction temperature was adjusted to 0 to
The reaction was terminated by stirring at 5 ° C for 60 minutes.

【0055】この反応液に15%塩化アンモニウム水溶
液300gを加えて分液を行った後、有機溶媒層の水洗
を水150gで2回行った。得られた有機層をロータリ
ーエバポレーターを用いて溶媒を減圧留去し、油状物を
得た。得られた油状物をシリカゲルカラムクロマトグラ
フにかけて、収量5.2g(収率40%)、純度99%
のトリフルオロメタンスルホン酸トリス(4−ジメチル
アミノフェニル)スルホニウムを得た。
300 g of a 15% ammonium chloride aqueous solution was added to this reaction solution to carry out liquid separation, and then the organic solvent layer was washed twice with 150 g of water. The solvent was distilled off from the obtained organic layer under reduced pressure using a rotary evaporator to obtain an oily substance. The obtained oily substance was subjected to silica gel column chromatography to give a yield of 5.2 g (yield 40%) and a purity of 99%.
Tris (4-dimethylaminophenyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate was obtained.

【0056】得られたトリフルオロメタンスルホン酸ト
リス(4−ジメチルアミノフェニル)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(I
R)、及び元素分析値の結果を下記に示す。 〈1H−NMR:CDCl3,δ(ppm)〉
Nuclear magnetic resonance spectrum (NMR) and infrared spectrum (I) of the obtained trifluoromethanesulfonate tris (4-dimethylaminophenyl) sulfonium
The results of R) and elemental analysis values are shown below. < 1 H-NMR: CDCl 3 , δ (ppm)>

【0057】[0057]

【化9】 (a) 3.01 一重項 18H (b) 6.72〜6.75 二重項 6H (c) 7.23〜7.26 二重項 6H 〈IR:(cm-1)〉2910,1591,1550,
1515,1444,1375,1272,1222,
1199,1145,1076,1031,991,9
43,811,638,520 〈元素分析値:(%)C25303323〉 理論値 C:55.4 H:5.6 N:7.8 実測値 C:55.3 H:5.6 N:7.7
[Chemical 9] (A) 3.01 singlet 18H (b) 6.72 to 6.75 doublet 6H (c) 7.23 to 7.26 doublet 6H <IR: (cm -1 )> 2910, 1591, 1550,
1515, 1444, 1375, 1272, 1222
1199, 1145, 1076, 1031, 991, 9
43,811,638,520 <Elemental analysis: (%) C 25 H 30 O 3 N 3 S 2 F 3> theory C: 55.4 H: 5.6 N: 7.8 Found C: 55 .3 H: 5.6 N: 7.7

【0058】[実施例1〜11,比較例1〜4]下記式
(Polym.1)で表わされる部分的にOH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、下記式(Polym.2)で表わされる部分的にO
H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(Polym.3)で表わされる部
分的にOH基をテトラヒドロキシ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.7)で表わされるオニウム塩から選ばれる酸
発生剤と、下記式(DRI.1)で表わされる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並びに表2に示す組成でレジス
ト液を調合した。
[Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 4] OH groups partially represented by the following formula (Polym.
Polyhydroxystyrene protected with butoxycarbonyl group, partially represented by the following formula (Polym.
A polyhydroxystyrene in which the H group is protected by a t-butyl group, or a polyhydroxystyrene in which an OH group partially represented by the following formula (Polym.3) is protected by a tetrahydroxypyranyl group, and a polyhydroxystyrene represented by the following formula (PAG. ) To (PAG.7), an acid generator selected from onium salts and 2,2 ′ represented by the following formula (DRI.1):
A dissolution inhibitor of -bis (4-tert-butoxycarbonyloxyphenyl) propane was dissolved in 1-ethoxy-2-propanol, and resist solutions having the compositions shown in Tables 1 and 2 were prepared.

【0059】これらの各組成物を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整し
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、1.0μm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。
A resist solution was prepared by filtering each of these compositions through a 0.2 μm Teflon filter. This was spin-coated on a silicone wafer and coated to 1.0 μm. Then, the silicone wafer was baked on a hot plate at 100 ° C. for 120 seconds.

【0060】そして、エキシマレーザーステッパー(ニ
コン社、NSR 2005EX NA=0.5)を用い
て露光し、90℃で60秒ベークを施し、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。
Then, the film was exposed using an excimer laser stepper (NSR 2005EX NA = 0.5, manufactured by Nikon Corporation), baked at 90 ° C. for 60 seconds, and developed with an aqueous solution of 2.38% tetramethylammonium hydroxide. When done, a positive pattern could be obtained.

【0061】得られたレジストパターンを次のように評
価した。まず、感度(Eth値)を求めた。次に、0.
4μm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の安定性は、最適露光量で露光
後、放置時間を変えベークを行い、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−トップ形状になったり、解像できなくなった時間で
評価した。即ち、この時間が長いほどPED安定性に富
む。評価結果を表1並びに比較例を表2に示す。
The obtained resist pattern was evaluated as follows. First, the sensitivity (Eth value) was obtained. Next, 0.
4μm line and space top and bottom 1:
The exposure dose resolved in 1 was taken as the optimum exposure dose, and the minimum line width of the separated lines and spaces in this exposure dose was taken as the resolution of the evaluation resist. The shape of the resolved resist pattern was observed using a scanning electron microscope. The stability of the PED of the resist is determined by changing the standing time after the exposure at the optimum exposure amount and baking, and the time when the change of the resist pattern shape is observed, for example, the line pattern becomes the T-top shape, or the resolution can be resolved. It was evaluated by the time when it disappeared. That is, the longer this time, the better the PED stability. The evaluation results are shown in Table 1 and Comparative Example.

【0062】[0062]

【化10】 [Chemical 10]

【0063】[0063]

【化11】 [Chemical 11]

【0064】[0064]

【化12】 なお、PAG.4及びPAG.5は、上記合成例と同様
にして合成した。
[Chemical 12] In addition, PAG. 4 and PAG. 5 was synthesized in the same manner as in the above synthesis example.

【0065】[0065]

【化13】 [Chemical 13]

【0066】[0066]

【表1】 [Table 1]

【0067】[0067]

【表2】 [Table 2]

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H05K 3/08 A (72)発明者 竹村 勝也 新潟県中頸城郡頸城村大字西福島28−1 信越化学工業株式会社合成技術研究所内 (72)発明者 石原 俊信 新潟県中頸城郡頸城村大字西福島28−1 信越化学工業株式会社合成技術研究所内 (72)発明者 丸山 和政 新潟県中頸城郡頸城村大字西福島28−1 信越化学工業株式会社合成技術研究所内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Reference number within the agency FI Technical indication location H05K 3/08 A (72) Inventor Katsuya Takemura 28-1 Nishifukushima Nishikofukuri, Nakakubiki-gun, Niigata prefecture Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.Synthesis Technology Laboratory (72) Inventor Toshinobu Ishihara 28-1 Nishikofukushima, Kubiki-mura, Nakakubiki-gun, Niigata Prefecture Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Synthetic Technology Laboratory (72) Inventor Kazumasa Maruyama Nakakubiki, Niigata Prefecture 28-1 Nishi-Fukushima, Kubiki, Gun-gun Synthetic Technology Laboratory, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下記一般式(1)で表わされるスルホニ
ウム塩。 【化1】 (式中、R1,R2,R3は非置換又は置換芳香族基を示
し、R1,R2,R3の少なくとも1つは酸不安定基を有
する置換芳香族基及び残りの少なくとも一つは窒素含有
芳香族基であるか、又はR1,R2,R3の全てが窒素含
有芳香族基である。)
1. A sulfonium salt represented by the following general formula (1): [Chemical 1] (In the formula, R 1 , R 2 and R 3 represent an unsubstituted or substituted aromatic group, and at least one of R 1 , R 2 and R 3 is a substituted aromatic group having an acid labile group and the remaining at least One is a nitrogen-containing aromatic group, or all of R 1 , R 2 , and R 3 are nitrogen-containing aromatic groups.)
【請求項2】 酸不安定基を有する置換芳香族基がte
rt−ブトキシフェニル基であり、窒素含有芳香族基が
アルキル基の炭素数1〜8のジアルキルアミノフェニル
基、ピコリロキシフェニル基又はピリジニル基である請
求項1記載のスルホニウム塩。
2. A substituted aromatic group having an acid labile group is te.
The sulfonium salt according to claim 1, which is an rt-butoxyphenyl group and the nitrogen-containing aromatic group is a dialkylaminophenyl group having 1 to 8 carbon atoms, a picolinyloxyphenyl group or a pyridinyl group of the alkyl group.
【請求項3】 請求項1又は2記載のスルホニウム塩を
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。
3. A chemically amplified positive type resist material containing the sulfonium salt according to claim 1.
【請求項4】 (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)請求項1又は2記載のスルホニウム塩 (E)酸発生剤 を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。
4. (A) Organic solvent (B) Alkali-soluble resin (C) Dissolution inhibitor having acid labile group (D) Containing sulfonium salt (E) Acid generator according to claim 1 or 2. And a chemically amplified positive resist material.
【請求項5】 (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)請求項1又は2記載のスルホニウム塩 を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。
5. An organic solvent (A), an alkali-soluble resin (B), a dissolution inhibitor (C) having an acid labile group, and (D) a sulfonium salt according to claim 1 or 2. Chemically amplified positive resist material.
【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5,000〜100,000のポリヒド
ロキシスチレンを用いた請求項4又は5記載のレジスト
材料。
6. The component (B), which is an alkali-soluble resin, is polyhydroxystyrene having a weight average molecular weight of 5,000 to 100,000 in which some hydrogen atoms of hydroxyl groups are substituted with acid labile groups. 4. The resist material according to 4 or 5.
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