JP2827938B2 - 新規スルホニウム塩及び化学増幅ポジ型レジスト材料 - Google Patents
新規スルホニウム塩及び化学増幅ポジ型レジスト材料Info
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Description
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。
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。
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
成が可能になる。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、これが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。
とした化学増幅ポジ型レジスト材料(特公平2−276
60号、特開昭63−27829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。
おいては、用いる酸発生剤が化学増幅ポジ型レジスト材
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
収することによって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ポジ
型レジストは、アルカリ現像に際して、解像性が低い、
即ち露光部の抜け性が悪いため、パターン形状が矩形に
はならず、台形状の順テーパとなる欠点があった。
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
のである〔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。
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、しかも解像力
を落としてしまうことが判った。
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
ト材料を提供することを目的とする。
目的を達成するため鋭意検討を行った結果、例えば下記
式(3)で示されるビス(p−tert−ブトキシフェ
ニル)スルホキシドに、トリメチルシリルスルホネート
化合物(4)及び下記一般式(5)で示されるアリール
グリニア試薬を反応させることにより、下記一般式
(1)で示される少なくとも2つの酸不安定基であるt
ert−ブトキシ基で置換された芳香族基を有する新規
な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。
である。また、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。)
ホニウム塩を含有するレジスト材料は、上記一般式
(1)で示される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するもので、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te
rt−ブトキシ基が分解し、アルカリ溶解性が高いフェ
ノール誘導体が生成するために、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。
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。
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、例えば、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,te
rt−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
スルホニウム塩は具体的に下記式(1a)又は(1b)
で表わされる。
塩を用いることにより、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PEDの問題を解決し得、良
好な感度を有するものである。
に例示すると、トリフルオロメタンスルホン酸ビス(p
−tert−ブトキシフェニル)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−ter
t−ブトキシフェニル)(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−te
rt−ブトキシフェニル)(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−t
ert−ブトキシフェニル)(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
トリス(p−tert−ブトキシフェニル)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ビス(p−te
rt−ブトキシフェニル)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
酸トリス(p−tert−ブトキシフェニル)スルホニ
ウムなどが挙げられる。
記式(3)で示されるビス(p−tert−ブトキシフ
ェニル)スルホキシド化合物にトリメチルシリルスルホ
ネート化合物(4)を反応させた後、下記一般式(5)
で示されるTHF(テトラヒドロフラン)等の有機溶媒
中で調製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。
様の意味を示す。)
F等の有機溶媒中で行うことが好ましい。式(3)で示
されるビス(p−tert−ブトキシフェニル)スルホ
キシド化合物にトリメチルシリルスルホネート化合物
(4)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スルホネート化合物(4)を1
〜2モルの割合で滴下し、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℃〜室温で10〜60分とすることが好適
である。
たアリールグリニア試薬(5)を反応させる際は、−7
8℃〜室温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(5)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−10〜4
0℃で0.5〜2時間とすることが好適である。反応終
了後は溶媒層を水洗・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。
tert−ブトキシフェニル)スルホキシドは、下記式
(6)で示されるp−tert−ブトキシフェニルグリ
ニヤに塩化チオニルを反応させることにより得ることが
できる。
有機溶剤中で行うことが好ましい。また、グリニヤ試薬
に塩化チオニルを反応させる際にはグリニヤ試薬に対し
て塩化チオニルを1/6〜1/2モル、好ましくは1/
3〜1/2モルの割合で滴下し、反応条件は−78℃〜
70℃、好ましくは−60℃〜10℃であり、滴下時間
は10〜120分、好ましくは45〜90分である。反
応終了後は溶媒層を水洗、乾燥、濃縮後、再結晶あるい
はカラムクロマトグラフィーにより目的化合物を得るこ
とができる。
ルホニウム塩は、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
250〜500部、(B)アルカリ可溶性樹脂を70〜
90部、好ましくは75〜85部、(C)3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)で表わされるスルホニウム塩を
1〜15部、好ましくは2〜8部含むことが好ましく、
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te
rt−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5,000〜100,000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。
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。
(2)で表わされるオニウム塩を使用する。 (R2 )nMY …(2) (式中、R2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
シ基などで置換されたフェニル基を例示することができ
る。
ドニウム塩やスルホニウム塩を挙げることができる。
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。
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料は254〜1
93nm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2つ以上の酸不安
定基であるtert−ブ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)で表わ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線などの高エネルギー線、特にK
rF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。
的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるもの
ではない。なお、実施例、比較例の説明に先立ち、本発
明の新規なスルホニウム塩の合成例を示す。
トキシフェニル)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
40.0g(0.12モル)、トリエチルアミン6.0
g(0.060モル)を塩化メチレン400g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)トリフルオロメ
タンスルホネート28.4g(0.13モル)を、−6
0℃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。
浴に代えて反応温度を0〜5℃とし、10分間撹拌し
た。
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5.6g(0.23モル)、テトラヒドロフラ
ン60g及びクロロベンゼン26.0g(0.23モ
ル)を用いて常法によって調製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。
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。
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520g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。この油状物を再結晶して、収量16.8g(収率
25%)、純度99%、融点94〜96℃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)フェニルスルホニウムを単離した。
ス(p−tert−ブトキシフェニル)フェニルスルホ
ニウムの核磁気共鳴スペクトル(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)〉
2875,1585,1489,1446,1396,
1371,1309,1265,1223,1157,
1072,1030,999,928,893,839 〈元素分析値:(%)C27H31F3O5S2〉 理論値 C:58.3 H:5.6 実測値 C:58.2 H:5.6
ブトキシフェニル)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
30.0g(0.087モル)、ピリジン13.4g
(0.17モル)をテトラヒドロフラン200gに溶解
させた溶液に、(トリメチルシリル)トリフルオロメタ
ンスルホネート37.8g(0.17モル)を、0℃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。次いで、反応温度を0〜5℃とし、10分間撹拌し
た。
4.2g(0.17モル)、テトラヒドロフラン50g
及びp−tert−ブトキシフェニルクロライド34.
3g(0.19モル)を用いて常法によって調製したグ
リニア試薬を、反応温度が0℃を超えないようにコント
ロールしながら滴下した。
て更に60分間撹拌し、反応を終了させた。
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。得られた濾液に、塩化メチレン60
0g、飽和塩化アンモニウム水溶液300g、水400
gを用いて分散し、次いで水400gを用いて2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。こ
の油状物を再結晶して、収量27.3g(収率50
%)、純度99%、融点150〜152℃のトリフルオ
ロメタンスルホン酸トリス(p−tert−ブトキシフ
ェニル)スルホニウムを単離した。
リス(p−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。 〈1H−NMR:CDCl3,δ(ppm)〉
1585,1490,1417,1396,1371,
1309,1269,1267,1223,1159,
1076,1030,930,908,904,839 〈元素分析値:(%)C31H39F3O6S2〉 理論値 C:59.2 H:6.2 実測値 C:59.4 H:6.4
トキシフェニル)(p−メチルフェニル)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
40.0g(0.12モル)、ピリジン19.0g
(0.24モル)を塩化メチレン400g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)トリフルオロメタン
スルホネート53.4g(0.24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。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、30分間撹拌した。
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5.8g(0.24モル)、テトラヒドロフラ
ン60g及び4−クロロトルエン30.4g(0.24
モル)を用いて常法によって調製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。
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。
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。得られた濾液に、飽和塩化アンモニ
ウム水溶液300g、水400gを用いて分液し、次い
で得られた濾液を水520gを用いて2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。この油状物
をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにかけて、収量
26.7g(収率39%)、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−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(NM
R)、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)〉
2875,1584,1489,1446,1395,
1371,1310,1265,1223,1157,
1073,1030,998,927,893,840 〈元素分析値:(%)C28H33F3O5S2〉 理論値 C:58.9 H:5.8 実測値 C:59.0 H:5.6
フェニル)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
17.3g(0.05モル)、トリエチルアミン10.
1g(0.1モル)をテトラヒドロフラン150gに溶
解させた溶液に、(トリメチルシリル)p−トルエンス
ルホネート24.4g(0.1モル)を、0℃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。次
いで、反応温度を0〜5℃とし、30分間撹拌した。
2.4g(0.1モル)、テトラヒドロフラン27g及
びクロロベンゼン11.3g(0.1モル)を用いて常
法によって調製したグリニア試薬を、反応温度が0℃を
超えないようにコントロールしながら滴下した。次に、
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。
ニア試薬を分解させた後、塩化メチレン1,000g、
飽和塩化アンモニウム700gを加えて分液を行い、水
1,000g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。この油状物をシリカゲルカ
ラムクロマトグラフィーにかけて、収量8.8g(収率
30%)、純度98%の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
ウムを単離した。
−tert−ブトキシフェニル)フェニルスルホニウム
の核磁気共鳴スペクトル(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)〉
1583,1489,1446,1396,1308,
1265,1203,1201,1159,1119,
1072,1034,1012,928,895,84
3,816 〈元素分析値:(%)C33H22O5S2〉 理論値 C:68.5 H:6.6 実測値 C:68.3 H:6.4
シフェニル)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
10.0g(0.029モル)、トリエチルアミン5.
8g(0.058モル)をテトラヒドロフラン115g
に溶解させた溶液に、(トリメチルシリル)p−トルエ
ンスルホネート14.2g(0.058モル)を、0℃
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。次いで、反応温度を0〜5℃とし、30分間撹拌
した。
1.4g(0.058モル)、テトラヒドロフラン16
g及びp−tert−ブトキシフェニルクロライド1
1.8g(0.064モル)を用いて常法によって調製
したグリニア試薬を、反応温度が0℃を超えないように
コントロールしながら滴下した。次に、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。
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。得られた濾液に、塩化メチレン60
0g、飽和塩化アンモニウム水溶液200g、水200
gを用いて分液し、次いで水500g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
られた油状物を再結晶して、収量5.2g(収率28
%)、純度99%、融点178〜181℃のp−トルエ
ンスルホン酸トリス(p−tert−ブトキシフェニ
ル)スルホニウムを単離した。
(p−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(I
R)、及び元素分析値の結果を下記に示す。 〈1H−NMR:CDCl3,δ(ppm)〉
1369,1307,1263,1261,1217,
1200,1159,1120,1074,1034,
1012,903,897,845,816 〈元素分析値:(%)C37H45O6S2〉 理論値 C:68.3 H:7.1 実測値 C:68.2 H:7.0
フェニル)(p−メチルフェニル)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
40.0g(0.12モル)、ピリジン19.0g
(0.24モル)を塩化メチレン400g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)p−トルエンスルホ
ネート58.7g(0.24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。
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、30分間撹拌した。
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5.8g(0.24モル)、テトラヒドロフラ
ン60g及び4−クロロトルエン30.4g(0.24
モル)を用いて常法によって調製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。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。
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。得られた濾液に、飽和塩化アンモニ
ウム水溶液300g、水400gを用いて分液し、次い
で得られた濾液を水520gを用いて2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。この油状物
をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにかけて、収量
24.9g(収率35%)、純度98%のp−トルエン
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)スルホニウムを単離した。
−tert−ブトキシフェニル)(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)、及び元素分析値の結果を下記
に示す。 〈1H−NMR:CDCl3,δ(ppm)〉
1583,1488,1447,1396,1369,
1307,1265,1204,1201,1159,
1118,1072,1034,1012,928,8
95,843,815 〈元素分析値:(%)C34H40O5S2〉 理論値 C:68.9 H:6.8 実測値 C:68.8 H:6.8
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、ドライ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。
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(C20H26O3S =34
6) 〈m.p.:(℃)〉融点 80〜82℃
m.1)で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、下記式
(Polym.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(Polym.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(DR
I.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並
びに表2に示す組成でレジスト液を調合した。
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、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。感度(Eth値)を求めた。次に、0.35μ
m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。
価結果を表2に示す。
記PAG.6〜8或いは上述したPAG.4,5を用い
る以外は上記実施例、比較例I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: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。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P
ED安定性に富む。
価結果を表4に示す。
Claims (8)
- 【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は水素原子、アルキル基又はアルコキシ基
である。また、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。) - 【請求項2】 請求項1記載の一般式(1)で表わされ
る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。 - 【請求項3】 (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記載の一般式(1)で表わされるスルホ
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。 - 【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記載の一般式(1)で表わされるスルホ
ニウム塩 (E)下記一般式(2)で表わされるオニウム塩 (R2 )nMY …(2) (式中、R2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2又は3を示す。)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。 - 【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記載の一般式(1)で表わされるスルホ
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。 - 【請求項6】 (A)有機溶剤 (B)アルカリ可溶性樹脂 (D)請求項1記載の一般式(1)で表わされるスルホ
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。 - 【請求項7】 (A)有機溶剤 (B)アルカリ可溶性樹脂 (D)請求項1記載の一般式(1)で表わされるスルホ
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。 - 【請求項8】 (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3乃至7のいずれか1項
記載のレジスト材料。
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