JPH0725846A - アルキルスルホニウム塩 - Google Patents
アルキルスルホニウム塩Info
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Landscapes
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- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 本発明によるアルキルスルホニウム塩(I)
は、R1 が炭素数1ないし8の直鎖状、分岐状、又は環
状アルキル基、R2 は炭素数5ないし7の環状アルキル
基、R3 は炭素数5ないし7の2−オキソ環状アルキル
基、Y- は対イオンであることを特徴とする。 【効果】 本発明のアルキルスルホニウム塩は、220
nm以下の遠紫外領域に対し高い透明性を有し、かつ遠
紫外光等の放射線により有効にプロトン酸を発生するこ
とから、遠紫外光(とりわけ220nm以下の短波長
光)用フォトレジストの感光剤(光酸発生剤)として有
用である。 【構成式】 化1
は、R1 が炭素数1ないし8の直鎖状、分岐状、又は環
状アルキル基、R2 は炭素数5ないし7の環状アルキル
基、R3 は炭素数5ないし7の2−オキソ環状アルキル
基、Y- は対イオンであることを特徴とする。 【効果】 本発明のアルキルスルホニウム塩は、220
nm以下の遠紫外領域に対し高い透明性を有し、かつ遠
紫外光等の放射線により有効にプロトン酸を発生するこ
とから、遠紫外光(とりわけ220nm以下の短波長
光)用フォトレジストの感光剤(光酸発生剤)として有
用である。 【構成式】 化1
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は波長220nm以下の遠
紫外光に対して吸収が少なく、かつ効率良く酸を発生す
るアルキルスルホニウム塩化合物に関する。
紫外光に対して吸収が少なく、かつ効率良く酸を発生す
るアルキルスルホニウム塩化合物に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体デバイスを始めとする微細
加工を必要とする各種電子デバイスの分野では、デバイ
スの高密度、高集積化の要求がますます高まっており、
この要求を満たすにはパターンの微細化が必須となって
きている。
加工を必要とする各種電子デバイスの分野では、デバイ
スの高密度、高集積化の要求がますます高まっており、
この要求を満たすにはパターンの微細化が必須となって
きている。
【0003】パターンの微細化を図る方法の一つは、フ
ォトレジストのパターン形成の際に使用される露光光の
波長を短くする方法である。
ォトレジストのパターン形成の際に使用される露光光の
波長を短くする方法である。
【0004】一般に、光学系の解像度RSは、RS=k
・λ/NA(ここでλは露光光源の波長、NAはレンズ
の開口数、kはプロセスファクター)で表すことが出来
る。この式から、より高解像度、即ちRSの値を小さく
するためにはリソグラフィーにおける露光光の波長λを
短くすれば良い事が分かる。
・λ/NA(ここでλは露光光源の波長、NAはレンズ
の開口数、kはプロセスファクター)で表すことが出来
る。この式から、より高解像度、即ちRSの値を小さく
するためにはリソグラフィーにおける露光光の波長λを
短くすれば良い事が分かる。
【0005】現在、例えば64Mまでの集積度のDRA
Mの製造には最小パターン寸法0.35μmラインアン
ドスペースの解像度が要求され、Hgランプのg線(4
38nm)、i線(365nm)が光源として使用され
てきたが、更に微細な加工技術(加工寸法が0.25μ
m以下)を必要とする256M以上の集積度を持つDR
AMの製造には、エキシマレーザ(KrF:248n
m、ArF:193nm、F2 :157nm)などのよ
り短波長の光(ディープUV光、遠紫外光)の利用が有
効であると考えられており、特にKrFエキシマレーザ
リソグラフィーは最近盛んに研究されている。
Mの製造には最小パターン寸法0.35μmラインアン
ドスペースの解像度が要求され、Hgランプのg線(4
38nm)、i線(365nm)が光源として使用され
てきたが、更に微細な加工技術(加工寸法が0.25μ
m以下)を必要とする256M以上の集積度を持つDR
AMの製造には、エキシマレーザ(KrF:248n
m、ArF:193nm、F2 :157nm)などのよ
り短波長の光(ディープUV光、遠紫外光)の利用が有
効であると考えられており、特にKrFエキシマレーザ
リソグラフィーは最近盛んに研究されている。
【0006】またこれとは別の方法として、従来の単層
レジストに代わり多層(2層、或いは3層)レジストの
利用による高集積化の方法も検討されている。2層レジ
ストとしては、例えばシャーナル・オブ・バキューム・
サイエンス・アンド・テクノロジー(Journal
of Vacuum Science and Tec
hnology)B3巻,306頁〜309頁(198
5年)に記載されているウィルキンス(Wilkin
s)らの報告(シリル化したノボラック樹脂を上層に用
いた2層レジスト)が挙げられる。
レジストに代わり多層(2層、或いは3層)レジストの
利用による高集積化の方法も検討されている。2層レジ
ストとしては、例えばシャーナル・オブ・バキューム・
サイエンス・アンド・テクノロジー(Journal
of Vacuum Science and Tec
hnology)B3巻,306頁〜309頁(198
5年)に記載されているウィルキンス(Wilkin
s)らの報告(シリル化したノボラック樹脂を上層に用
いた2層レジスト)が挙げられる。
【0007】更に、微細加工に用いられるレジスト材料
には、加工寸法の微細化に対応する高解像性に加え、高
感度化の要求も高まってきている。これは、光源に高価
なエキシマレーザを使用するためコストパフォーマンス
の向上を実現する必要があるためである。レジストの高
感度化方法として光酸発生剤を利用した化学増幅系の利
用がKrFエキシマレーザ用レジストで詳細に検討され
ている(例えば、ヒロシ イトー、C.グラント ウイ
ルソン、アメリカン・ケミカル・ソサイアテイ・シンポ
ジウム・シリーズ(American Chemica
l Society Symposium Serie
s)242巻、11頁〜23頁(1984年))。化学
増幅型レジストの特徴は、感光剤(一般に光酸発生剤と
呼ばれる)が露光されることで生成するプロトン酸を露
光後の加熱処理によりレジスト固相内を移動させ、当該
酸により触媒されるレジスト樹脂などの化学変化を触媒
反応的に数百倍〜数千倍にも増幅させることである。こ
のようにして光反応効率(一光子あたりの反応)が1未
満の従来のレジストに比べ飛躍的な高感度化を達成して
いる。現在使用される光酸発生剤の例としては、例え
ば、ザ・ジャーナル・オブ・オーガニック・ケミストリ
ー(The Journal of Organic
Chemistry)43巻、15号、3055頁〜3
058頁(1978年)に記載されているJ.V.クリ
ベロ(J.V.Crivello)らのトリフェニルス
ルホニウム塩誘導体などが知られている。
には、加工寸法の微細化に対応する高解像性に加え、高
感度化の要求も高まってきている。これは、光源に高価
なエキシマレーザを使用するためコストパフォーマンス
の向上を実現する必要があるためである。レジストの高
感度化方法として光酸発生剤を利用した化学増幅系の利
用がKrFエキシマレーザ用レジストで詳細に検討され
ている(例えば、ヒロシ イトー、C.グラント ウイ
ルソン、アメリカン・ケミカル・ソサイアテイ・シンポ
ジウム・シリーズ(American Chemica
l Society Symposium Serie
s)242巻、11頁〜23頁(1984年))。化学
増幅型レジストの特徴は、感光剤(一般に光酸発生剤と
呼ばれる)が露光されることで生成するプロトン酸を露
光後の加熱処理によりレジスト固相内を移動させ、当該
酸により触媒されるレジスト樹脂などの化学変化を触媒
反応的に数百倍〜数千倍にも増幅させることである。こ
のようにして光反応効率(一光子あたりの反応)が1未
満の従来のレジストに比べ飛躍的な高感度化を達成して
いる。現在使用される光酸発生剤の例としては、例え
ば、ザ・ジャーナル・オブ・オーガニック・ケミストリ
ー(The Journal of Organic
Chemistry)43巻、15号、3055頁〜3
058頁(1978年)に記載されているJ.V.クリ
ベロ(J.V.Crivello)らのトリフェニルス
ルホニウム塩誘導体などが知られている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、現在広く用い
られているレジスト(上記の化学増幅型を含む)を使用
し、パターン微細化のためより短波長の露光光を使用す
ると、レジストによる露光光の吸収が極めて強くなるこ
とが一般的である。このためレジストの透明性が低下
し、その結果レジストの深さ方向で感光する割合が変化
し(即ち、露光光入射側のレジスト表面近傍で大部分の
光が吸収されてしまい、基板に近いレジスト部位に光が
到達し難いため)、それによって解像度が低下するとい
う問題が起こる。この問題を解決する1つの手段として
多層レジストプロセスの採用がある。多層レジスト法で
は単層レジスト法に比べレジストをより薄く塗布するた
め、吸収の影響を抑えることができ、所望のパターンを
得ることができるからである。しかし、多層レジストプ
ロセスでは、従来の単層レジストに比べパターン形成に
要する工程数が格段に増えるためコストアップにつなが
るという欠点がある。またクリベロらのトリフェニルス
ルホニウム塩誘導体は220nm以下の光を強く吸収す
るため、より高解像性が期待できる220nm以下の波
長の光を露光光とした単層レジストの感光剤(光酸発生
剤)として利用できない。
られているレジスト(上記の化学増幅型を含む)を使用
し、パターン微細化のためより短波長の露光光を使用す
ると、レジストによる露光光の吸収が極めて強くなるこ
とが一般的である。このためレジストの透明性が低下
し、その結果レジストの深さ方向で感光する割合が変化
し(即ち、露光光入射側のレジスト表面近傍で大部分の
光が吸収されてしまい、基板に近いレジスト部位に光が
到達し難いため)、それによって解像度が低下するとい
う問題が起こる。この問題を解決する1つの手段として
多層レジストプロセスの採用がある。多層レジスト法で
は単層レジスト法に比べレジストをより薄く塗布するた
め、吸収の影響を抑えることができ、所望のパターンを
得ることができるからである。しかし、多層レジストプ
ロセスでは、従来の単層レジストに比べパターン形成に
要する工程数が格段に増えるためコストアップにつなが
るという欠点がある。またクリベロらのトリフェニルス
ルホニウム塩誘導体は220nm以下の光を強く吸収す
るため、より高解像性が期待できる220nm以下の波
長の光を露光光とした単層レジストの感光剤(光酸発生
剤)として利用できない。
【0009】この分野での現在の技術的課題の一つは、
220nm以下の遠紫外光に対して吸収が少なく、かつ
光反応効率(光酸発生効率)が高い光酸発生剤の開発で
ある。
220nm以下の遠紫外光に対して吸収が少なく、かつ
光反応効率(光酸発生効率)が高い光酸発生剤の開発で
ある。
【0010】
【課題を解決するための手段】発明者らは鋭意研究の結
果、上記技術的課題は以下に開示するアルキルスルホニ
ウム塩化合物により解決されることを見い出し本発明に
至った。
果、上記技術的課題は以下に開示するアルキルスルホニ
ウム塩化合物により解決されることを見い出し本発明に
至った。
【0011】本発明のアルキルスルホニウム塩化合物
は、下記一般式(I)で表される。
は、下記一般式(I)で表される。
【0012】
【化2】
【0013】但し、一般式(I)において、R1 は炭素
数1ないし8の直鎖状、分岐状、または環状アルキル基
(より具体的には、R1 は、メチル基、エチル基、n−
プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−
ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル
基、ヘプチル基、オクチル基、シクロペンチル基、シク
ロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロプロピルメチ
ル基、4−メチルシクロヘキシル基あるいはシクロヘキ
シルメチル基などを表す。)、R2 は炭素数5ないし7
の環状アルキル基(より具体的には、R2 はシクロペン
チル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、4−メ
チルシクロヘキシル基あるいはシクロヘキシルメチル基
など表す。)、R3 は炭素数5ないし7の2−オキソ環
状アルキル基(より具体的には、原料の入手の容易さあ
るいは安価性からR3 としては2−オキソシクロペンチ
ル基、2−オキソシクロヘキシル基あるいは2−オキソ
シクロヘプチル基がより好ましい。)、Y- は対イオン
を表す。
数1ないし8の直鎖状、分岐状、または環状アルキル基
(より具体的には、R1 は、メチル基、エチル基、n−
プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−
ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル
基、ヘプチル基、オクチル基、シクロペンチル基、シク
ロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロプロピルメチ
ル基、4−メチルシクロヘキシル基あるいはシクロヘキ
シルメチル基などを表す。)、R2 は炭素数5ないし7
の環状アルキル基(より具体的には、R2 はシクロペン
チル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、4−メ
チルシクロヘキシル基あるいはシクロヘキシルメチル基
など表す。)、R3 は炭素数5ないし7の2−オキソ環
状アルキル基(より具体的には、原料の入手の容易さあ
るいは安価性からR3 としては2−オキソシクロペンチ
ル基、2−オキソシクロヘキシル基あるいは2−オキソ
シクロヘプチル基がより好ましい。)、Y- は対イオン
を表す。
【0014】Y- で表される対イオンとしては、BF4
- (テトラフルオロボラート イオン)、AsF
6 - (ヘキサフルオロアルセナート イオン)、SbF
6 - (ヘキサフルオロアンチモナート イオン)、PF
6 - (ヘキサフルオロホスファートイオン)、CF3 S
O3 - (トリフルオロメタンスルホナート イオン)、
CH3 SO3 - (メタンスルホナート イオン)、Cl
O4 - (過塩素酸イオン)、Br- (臭素イオン)、C
l- (塩素イオン)、或いはI- (沃素イオン)等が挙
げられる(集積回路製造時に於ける不純イオン混入の抑
制、あるいはレジストパターン作製工程に於いて適用さ
れるポストエキスポウジャーベイク(post exp
osure bake)加熱処理におけるプロトン酸の
レジストからの飛散・消失の抑制などの観点から、これ
らの対イオンのうちBF4 - (テトラフルオロボラート
イオン)、AsF6 - (ヘキサフルオロアルセナート
イオン)、SbF6 - (ヘキサフルオロアンチモナー
ト イオン)、PF6 - (ヘキサフルオロホスファート
イオン)、CF3 SO3 - (トリフルオロメタンスル
ホナート イオン)がより好ましい)。
- (テトラフルオロボラート イオン)、AsF
6 - (ヘキサフルオロアルセナート イオン)、SbF
6 - (ヘキサフルオロアンチモナート イオン)、PF
6 - (ヘキサフルオロホスファートイオン)、CF3 S
O3 - (トリフルオロメタンスルホナート イオン)、
CH3 SO3 - (メタンスルホナート イオン)、Cl
O4 - (過塩素酸イオン)、Br- (臭素イオン)、C
l- (塩素イオン)、或いはI- (沃素イオン)等が挙
げられる(集積回路製造時に於ける不純イオン混入の抑
制、あるいはレジストパターン作製工程に於いて適用さ
れるポストエキスポウジャーベイク(post exp
osure bake)加熱処理におけるプロトン酸の
レジストからの飛散・消失の抑制などの観点から、これ
らの対イオンのうちBF4 - (テトラフルオロボラート
イオン)、AsF6 - (ヘキサフルオロアルセナート
イオン)、SbF6 - (ヘキサフルオロアンチモナー
ト イオン)、PF6 - (ヘキサフルオロホスファート
イオン)、CF3 SO3 - (トリフルオロメタンスル
ホナート イオン)がより好ましい)。
【0015】本発明のアルキルスルホニウム塩誘導体
は、例えばジャーナル・オブ・ジ・アメリカン・ケミカ
ル・ソサイアティ(Journal of the A
merican Chemical Society)
108巻(7号)、1579頁〜1585頁(1986
年)に記載されているスルホニウム塩に関するデー・エ
ヌ・ケビィル(D.N.Kevill)らの方法を応用
して製造出来る。すなわち、一般式(II)又は(II
I)で表されるスルフィド誘導体の例えばニトロメタン
溶液に一般式(IV)又は(V)で表されるハロゲン化
アルキルを過剰量(スルフィド誘導体に対して2ないし
100倍モル(より好ましくは5ないし20倍モル))
加え室温で0.5〜5時間(好ましくは1〜2時間)反
応させる。その後、スルフィド誘導体に対し等モル量の
一般式(VI)で表される有機酸金属塩をニトロメタン
に溶解した溶液を添加後、更に室温ないし50℃で3〜
24時間反応させる。その後、不要な金属塩を濾別し、
濾液を濃縮後、多量のジエチルエーテルなどの貧溶剤中
に注下再沈する。得られた沈殿を適当な溶剤(エチルセ
ルソルブアセテートなど)から再結晶することにより目
的とするアルキルスルホニウム塩誘導体(一般式
(I))が得られる。
は、例えばジャーナル・オブ・ジ・アメリカン・ケミカ
ル・ソサイアティ(Journal of the A
merican Chemical Society)
108巻(7号)、1579頁〜1585頁(1986
年)に記載されているスルホニウム塩に関するデー・エ
ヌ・ケビィル(D.N.Kevill)らの方法を応用
して製造出来る。すなわち、一般式(II)又は(II
I)で表されるスルフィド誘導体の例えばニトロメタン
溶液に一般式(IV)又は(V)で表されるハロゲン化
アルキルを過剰量(スルフィド誘導体に対して2ないし
100倍モル(より好ましくは5ないし20倍モル))
加え室温で0.5〜5時間(好ましくは1〜2時間)反
応させる。その後、スルフィド誘導体に対し等モル量の
一般式(VI)で表される有機酸金属塩をニトロメタン
に溶解した溶液を添加後、更に室温ないし50℃で3〜
24時間反応させる。その後、不要な金属塩を濾別し、
濾液を濃縮後、多量のジエチルエーテルなどの貧溶剤中
に注下再沈する。得られた沈殿を適当な溶剤(エチルセ
ルソルブアセテートなど)から再結晶することにより目
的とするアルキルスルホニウム塩誘導体(一般式
(I))が得られる。
【0016】 R3 −S−R1 (II) (式中R1 、R3 は前記に同じ) R3 −S−R2 (III) (式中R2 、R3 は前記に同じ) R2 −W (IV) (式中R2 は前記に同じ、Wは沃素、臭素等のハロゲン
原子) R1 −W (V) (式中R1 、Wは前記に同じ) M+ Y- (VI) (式中、M+ はK+ 、Na+ 、あるいはAg+ 、Y- は
前記に同じ)既知の光酸発生剤(クリベロらの上記文献
記載のトリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンス
ルホナート(以後TPSと略す))と比較した場合、本
発明で得られる新規化合物は、190〜220nmの遠
紫外領域の光吸収が著しく少ない特徴を有する。
原子) R1 −W (V) (式中R1 、Wは前記に同じ) M+ Y- (VI) (式中、M+ はK+ 、Na+ 、あるいはAg+ 、Y- は
前記に同じ)既知の光酸発生剤(クリベロらの上記文献
記載のトリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンス
ルホナート(以後TPSと略す))と比較した場合、本
発明で得られる新規化合物は、190〜220nmの遠
紫外領域の光吸収が著しく少ない特徴を有する。
【0017】またこれらアルキルスルホニウム塩に遠紫
外光、エキシマレーザ等の放射線を照射すると、プロト
ン酸が発生することを確認した。
外光、エキシマレーザ等の放射線を照射すると、プロト
ン酸が発生することを確認した。
【0018】本発明で得られるアルキルスルホニウム塩
誘導体は、短波長光を利用した光カチオン重合用開始剤
あるいはフォトレジストの感光剤として利用できる。
誘導体は、短波長光を利用した光カチオン重合用開始剤
あるいはフォトレジストの感光剤として利用できる。
【0019】なお、本発明においてR1 の炭素数を1〜
8,R2 及びR3 の炭素数を5〜7としているが、これ
は実用上最も好適な値であり、R1 の炭素数が9以上で
あっても、又R2 及びR3 の炭素数が3〜4、及び8以
上であってもほぼ同様な効果が得られる。
8,R2 及びR3 の炭素数を5〜7としているが、これ
は実用上最も好適な値であり、R1 の炭素数が9以上で
あっても、又R2 及びR3 の炭素数が3〜4、及び8以
上であってもほぼ同様な効果が得られる。
【0020】
【実施例】次に実施例により本発明をさらに詳しく説明
するが、本発明はこれらの例によって何ら制限されるも
のではない。
するが、本発明はこれらの例によって何ら制限されるも
のではない。
【0021】(実施例1) シクロヘキシルメチル(2−オキソシクロヘキシル)ス
ルホニウム トリフルオロメタンスルホナートの合成
ルホニウム トリフルオロメタンスルホナートの合成
【0022】
【化3】
【0023】以下の合成操作はイエローランプ下で実施
した。
した。
【0024】ナス型フラスコ(300ml用)中で、2
−(シクロヘキシルメルカプト)シクロヘキサノン1
0.0g(41.1mmol)をニトロメタン30ml
に溶解し、テフロン製攪拌子/マグネチックスターラー
で攪拌した。そこにヨウ化メチル54g(380mmo
l)を滴下ロートを用い加え、滴下後室温で1時間攪拌
した。次にトリフルオロメタンスルホン酸銀12.1g
(41.1mmol)をニトロメタン200mlに溶解
したものを滴下ロートを用い除々に滴下した。15時間
攪拌後、析出したヨウ化銀を濾別し、ニトロメタン溶液
を20mlまで濃縮した。それをジエチルエーテル20
0ml中に加える。析出した結晶をジエチルエーテルで
数回洗浄した後、残渣をエチルセルソルブアセテートよ
り再結することにより目的物を11.2g得た(収率6
3%)。なお目的物の構造は1 H−NMR測定(ブルカ
ー社製AMX−400型NMR装置)、IR測定(島津
製作所製IR−470)、元素分析等で確認した。熱分
析はThermal Analysis System
001(マック・サイエンス社製)を用いて行なっ
た。
−(シクロヘキシルメルカプト)シクロヘキサノン1
0.0g(41.1mmol)をニトロメタン30ml
に溶解し、テフロン製攪拌子/マグネチックスターラー
で攪拌した。そこにヨウ化メチル54g(380mmo
l)を滴下ロートを用い加え、滴下後室温で1時間攪拌
した。次にトリフルオロメタンスルホン酸銀12.1g
(41.1mmol)をニトロメタン200mlに溶解
したものを滴下ロートを用い除々に滴下した。15時間
攪拌後、析出したヨウ化銀を濾別し、ニトロメタン溶液
を20mlまで濃縮した。それをジエチルエーテル20
0ml中に加える。析出した結晶をジエチルエーテルで
数回洗浄した後、残渣をエチルセルソルブアセテートよ
り再結することにより目的物を11.2g得た(収率6
3%)。なお目的物の構造は1 H−NMR測定(ブルカ
ー社製AMX−400型NMR装置)、IR測定(島津
製作所製IR−470)、元素分析等で確認した。熱分
析はThermal Analysis System
001(マック・サイエンス社製)を用いて行なっ
た。
【0025】融点:91−93℃1 H−NMR(CDCl3 、内部標準物質:テトラメチ
ルシラン):δ(ppm) 1.22−1.35(m,1H)、1.40−1.78
(m,6H)、1.84−2.27(m,8H)、2.
54−2.64(m,2H)、2.70−2.80
(m,1H)、2.81(s,1.5H)、2.92
(s,1.5H)、3.62(tt,0.5H)、3.
73(tt,0.5H)、5.17(t,0.5H)、
5.18(t,0.5H) IR(KBr錠剤、cm- 1 )2950、2870(ν
C - H )、1710((νC = O )1450
(νC - H )、1276、1256(νC - F )、11
48、1034(νS O 3 ) 元素分析 C H S 実測値(重量%) 44.43 6.38 16.84 理論値(重量%) 44.67 6.16 17.03 (但し、理論値はC1 4 H2 3 O4 S2 F3 (MW 3
76.4485)に対する計算値) 熱分解開始温度:142℃ (実施例2) ジシクロヘキシル(2−オキソシクロヘキシル)スルホ
ニウム トリフルオロメタンスルホナートの合成
ルシラン):δ(ppm) 1.22−1.35(m,1H)、1.40−1.78
(m,6H)、1.84−2.27(m,8H)、2.
54−2.64(m,2H)、2.70−2.80
(m,1H)、2.81(s,1.5H)、2.92
(s,1.5H)、3.62(tt,0.5H)、3.
73(tt,0.5H)、5.17(t,0.5H)、
5.18(t,0.5H) IR(KBr錠剤、cm- 1 )2950、2870(ν
C - H )、1710((νC = O )1450
(νC - H )、1276、1256(νC - F )、11
48、1034(νS O 3 ) 元素分析 C H S 実測値(重量%) 44.43 6.38 16.84 理論値(重量%) 44.67 6.16 17.03 (但し、理論値はC1 4 H2 3 O4 S2 F3 (MW 3
76.4485)に対する計算値) 熱分解開始温度:142℃ (実施例2) ジシクロヘキシル(2−オキソシクロヘキシル)スルホ
ニウム トリフルオロメタンスルホナートの合成
【0026】
【化4】
【0027】実施例1と同様にして、但しヨウ化メチル
に代えてヨウ化シクロヘキシルを用いて合成した(収率
16%)。
に代えてヨウ化シクロヘキシルを用いて合成した(収率
16%)。
【0028】融点:172−174℃1 H−NMR(CDCl3 、内部標準物質:テトラメチ
ルシラン):δ(ppm) 0.97−2.3(m,24H)、2.33−2.80
(m,4H)、3.97−4.47(m,2H)、5.
20−5.35(m,1H) IR(KBr錠剤、cm- 1 )2932、2860(ν
C - H )、1700((νC = O )、1444(ν
C - H )、1276、1256(νC - F )、116
8、1050(νS O 3 ) 元素分析 C H S 実測値(重量%) 51.58 6.75 14.74 理論値(重量%) 51.33 7.03 14.42 (但し、理論値はC1 9 H3 1 O4 S2 F3 (MW44
4.5667)に対する計算値) 熱分解開始温度:185℃ (実施例3) シクロペンチルメチル(2−オキソシクロヘキシル)ス
ルホニウム トリフルオロメタンスルホナートの合成
ルシラン):δ(ppm) 0.97−2.3(m,24H)、2.33−2.80
(m,4H)、3.97−4.47(m,2H)、5.
20−5.35(m,1H) IR(KBr錠剤、cm- 1 )2932、2860(ν
C - H )、1700((νC = O )、1444(ν
C - H )、1276、1256(νC - F )、116
8、1050(νS O 3 ) 元素分析 C H S 実測値(重量%) 51.58 6.75 14.74 理論値(重量%) 51.33 7.03 14.42 (但し、理論値はC1 9 H3 1 O4 S2 F3 (MW44
4.5667)に対する計算値) 熱分解開始温度:185℃ (実施例3) シクロペンチルメチル(2−オキソシクロヘキシル)ス
ルホニウム トリフルオロメタンスルホナートの合成
【0029】
【化5】
【0030】実施例1と同様にして、但し、2−(シク
ロヘキシルメルカプト)シクロヘキサノンに代えて2−
(シクロペンチルメルカプト)シクロヘキサノンを用い
て合成した(収率93%、オイル)。
ロヘキシルメルカプト)シクロヘキサノンに代えて2−
(シクロペンチルメルカプト)シクロヘキサノンを用い
て合成した(収率93%、オイル)。
【0031】1 H−NMR(CDCl3 、内部標準物
質:テトラメチルシラン):δ(ppm) 1.50−2.50(m,14H)、2.51−2.8
0(m,2H)、2.85(s,1.5H)、2.95
(s,1.5H)、3.67−4.23(m,1H)、
4.87−5.37(m,1H) IR(KBr錠剤、cm- 1 )2950、2880(ν
C - H )、1710((νC = O )1448,1424
(νC - H )、1264(νC - F )、1156、10
30(νS O 3 ) 元素分析 C H 実測値(重量%) 43.02 5.65 理論値(重量%) 43.08 5.84 (但し、理論値はC1 3 H2 1 O4 S2 F3 (MW36
2.4217)に対する計算値) (実施例4) シクロヘプチルメチル(2−オキソシクロペンチル)ス
ルホニウム トリフルオロメタンスルホナートの合成
質:テトラメチルシラン):δ(ppm) 1.50−2.50(m,14H)、2.51−2.8
0(m,2H)、2.85(s,1.5H)、2.95
(s,1.5H)、3.67−4.23(m,1H)、
4.87−5.37(m,1H) IR(KBr錠剤、cm- 1 )2950、2880(ν
C - H )、1710((νC = O )1448,1424
(νC - H )、1264(νC - F )、1156、10
30(νS O 3 ) 元素分析 C H 実測値(重量%) 43.02 5.65 理論値(重量%) 43.08 5.84 (但し、理論値はC1 3 H2 1 O4 S2 F3 (MW36
2.4217)に対する計算値) (実施例4) シクロヘプチルメチル(2−オキソシクロペンチル)ス
ルホニウム トリフルオロメタンスルホナートの合成
【0032】
【化6】
【0033】実施例1と同様にして、但し、2−(シク
ロヘキシルメルカプト)シクロヘキサノンに代えて2−
(シクロヘプチルメルカプト)シクロペンタノンを用い
て合成した(収率20%)。
ロヘキシルメルカプト)シクロヘキサノンに代えて2−
(シクロヘプチルメルカプト)シクロペンタノンを用い
て合成した(収率20%)。
【0034】融点:97−99℃ 元素分析 C H 実測値(重量%) 44.20 6.21 理論値(重量%) 44.67 6.16 (但し、理論値はC1 4 H2 3 O4 S2 F3 (MW37
6.4485)に対する計算値) (実施例5) アルキルスルホニウム塩含有樹脂膜の透過率の測定 エチルセルソルブアセテート6gにポリ(メチルメタク
リレート)(アルドリッチ・ケミカル・カンパニー社
製、平均分子量12000、以後PMMAと略す)1.
5gと実施例1、或いは実施例2で得られたアルキルス
ルホニウム塩0.079g(アルキルスルホニウム塩は
PMMAに対し5wt%)を溶解し、さらに孔径0.2
μmのメンブレンフィルターでろ過し、得られた濾液を
石英基板上に回転塗布し、ホットプレート上で、100
℃、120秒ベークを行なった。この操作で膜厚約1μ
mの薄膜を得た。得られた膜の透過率の波長依存性を島
津製作所のUV−365型紫外可視分光光度計を用いて
測定した。結果を図1に示す。なお比較例としてPMM
A単独の膜とアルキルスルホニウム塩の代わりに既知化
合物であるTPSを用いた場合の同一条件での測定スペ
クトルを併せて示す。
6.4485)に対する計算値) (実施例5) アルキルスルホニウム塩含有樹脂膜の透過率の測定 エチルセルソルブアセテート6gにポリ(メチルメタク
リレート)(アルドリッチ・ケミカル・カンパニー社
製、平均分子量12000、以後PMMAと略す)1.
5gと実施例1、或いは実施例2で得られたアルキルス
ルホニウム塩0.079g(アルキルスルホニウム塩は
PMMAに対し5wt%)を溶解し、さらに孔径0.2
μmのメンブレンフィルターでろ過し、得られた濾液を
石英基板上に回転塗布し、ホットプレート上で、100
℃、120秒ベークを行なった。この操作で膜厚約1μ
mの薄膜を得た。得られた膜の透過率の波長依存性を島
津製作所のUV−365型紫外可視分光光度計を用いて
測定した。結果を図1に示す。なお比較例としてPMM
A単独の膜とアルキルスルホニウム塩の代わりに既知化
合物であるTPSを用いた場合の同一条件での測定スペ
クトルを併せて示す。
【0035】本実施例の結果から、TPS含有PMMA
膜では波長220nm以下領域では透過率が極端に減少
しているが、本発明のアルキルスルホニウム塩では高い
透過率を保持しており、本発明化合物は露光波長220
nm以下のリソグラフィーに有効であることが示され
た。 (実施例6)ArFエキシマレーザ光(193nm)を
照射した場合のアルキルスルホニウム塩のアセトニトリ
ル中における光酸発生およびその効率を測定した。
膜では波長220nm以下領域では透過率が極端に減少
しているが、本発明のアルキルスルホニウム塩では高い
透過率を保持しており、本発明化合物は露光波長220
nm以下のリソグラフィーに有効であることが示され
た。 (実施例6)ArFエキシマレーザ光(193nm)を
照射した場合のアルキルスルホニウム塩のアセトニトリ
ル中における光酸発生およびその効率を測定した。
【0036】実施例1のアルキルスルホニウム塩のアセ
トニトリル溶液(1×10- 2 mol・1- 1 )0.3
mlを入れた合成石英セル(セル長:1mm、ジ−エル
サイエンス(株)製)にArFエキシマレーザ(ルモニ
クス社製ArFエキシマレ−ザ発生装置を室温で照射し
た(露光面積:3cm2 )。照射後、その溶液をテトラ
ブロモフェノールブールーのナトリウム塩を含むアセト
ニトリル溶液に加え、可視吸収スペクトルを測定した
(発生した酸の定量は、アナリティカル・ケミストリー
48巻(2号)、450頁〜451頁(1976年)に
記載されている方法に準じ、619nmの吸光度の変化
から決定した)。結果を表1に示す。尚、比較例として
TPSの同一条件での結果も示す。
トニトリル溶液(1×10- 2 mol・1- 1 )0.3
mlを入れた合成石英セル(セル長:1mm、ジ−エル
サイエンス(株)製)にArFエキシマレーザ(ルモニ
クス社製ArFエキシマレ−ザ発生装置を室温で照射し
た(露光面積:3cm2 )。照射後、その溶液をテトラ
ブロモフェノールブールーのナトリウム塩を含むアセト
ニトリル溶液に加え、可視吸収スペクトルを測定した
(発生した酸の定量は、アナリティカル・ケミストリー
48巻(2号)、450頁〜451頁(1976年)に
記載されている方法に準じ、619nmの吸光度の変化
から決定した)。結果を表1に示す。尚、比較例として
TPSの同一条件での結果も示す。
【0037】
【表1】
【0038】上記の結果から本発明のアルキルスルホニ
ウム塩は光酸発生剤として有効であることが示された。
ウム塩は光酸発生剤として有効であることが示された。
【0039】(実施例7)実施例5と同様に、但し、石
英基板に代えてシリコンウエハーを基板として用い実施
例1で合成したアルキルスルホニウム塩を含有するPM
MA薄膜(膜厚1.0μm)を作成した。実施例4と同
様にしてArFエキシマレーザ光(193nm)をこの
薄膜に照射し、光酸発生およびその効率を測定した。露
光量:40mJ・cm- 2 、露光面積:20cm2 。照
射後、薄膜をアセトニトリルに溶解、その溶液をテトラ
ブロモフェノールブールーのナトリウム塩を含むアセト
ニトリル溶液に加え可視吸収スペクトルを実施例6と同
様に測定することで発生酸量を定量した。プロトン酸生
成量は14nmolであった。
英基板に代えてシリコンウエハーを基板として用い実施
例1で合成したアルキルスルホニウム塩を含有するPM
MA薄膜(膜厚1.0μm)を作成した。実施例4と同
様にしてArFエキシマレーザ光(193nm)をこの
薄膜に照射し、光酸発生およびその効率を測定した。露
光量:40mJ・cm- 2 、露光面積:20cm2 。照
射後、薄膜をアセトニトリルに溶解、その溶液をテトラ
ブロモフェノールブールーのナトリウム塩を含むアセト
ニトリル溶液に加え可視吸収スペクトルを実施例6と同
様に測定することで発生酸量を定量した。プロトン酸生
成量は14nmolであった。
【0040】(参考例1)実施例7と同様に、但し、実
施例1で合成したアルキルスルホニウム塩に代えてジシ
クロヘキシルメチルスルホニウム トリフルオロメタン
スルホナート(融点:52−54℃、熱分解開始温度:
164℃)を使用して酸発生量を測定した。プロトン酸
生成量は1nmolであり、同一条件下での実施例1の
化合物の場合の酸発生量の1/14という低い効率であ
った。
施例1で合成したアルキルスルホニウム塩に代えてジシ
クロヘキシルメチルスルホニウム トリフルオロメタン
スルホナート(融点:52−54℃、熱分解開始温度:
164℃)を使用して酸発生量を測定した。プロトン酸
生成量は1nmolであり、同一条件下での実施例1の
化合物の場合の酸発生量の1/14という低い効率であ
った。
【0041】実施例7と本参考例の比較から、アルキル
スルホニウム塩化合物のケトン基(2−オキソシクロア
ルキル基)構造が遠紫外光(この場合はArFエキシマ
レーザ光(193nm))による光酸発生の効率を高め
ていることが明かである。
スルホニウム塩化合物のケトン基(2−オキソシクロア
ルキル基)構造が遠紫外光(この場合はArFエキシマ
レーザ光(193nm))による光酸発生の効率を高め
ていることが明かである。
【0042】
【発明の効果】上記に説明したように、本発明のアルキ
ルスルホニウム塩は、220nm以下の遠紫外領域に対
し高い透明性を有し、かつ遠紫外光等の放射線により有
効にプロトン酸を発生することから、遠紫外光(とりわ
け220nm以下の短波長光)用フォトレジストの感光
剤(光酸発生剤)として有用であることがわかった。
ルスルホニウム塩は、220nm以下の遠紫外領域に対
し高い透明性を有し、かつ遠紫外光等の放射線により有
効にプロトン酸を発生することから、遠紫外光(とりわ
け220nm以下の短波長光)用フォトレジストの感光
剤(光酸発生剤)として有用であることがわかった。
【図1】スルホニウム塩含有PMMA膜の透過率を示す
図である。
図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷川 悦雄 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内
Claims (2)
- 【請求項1】 下記の一般式(I)で表されるアルキル
スルホニウム塩。 【化1】 (但し、R1 は炭素数1ないし8の直鎖状、分岐状、ま
たは環状アルキル基、R2 は炭素数5ないし7の環状ア
ルキル基、R3 は炭素数5ないし7の2−オキソ環状ア
ルキル基、Y- は対イオンを表す。) - 【請求項2】 Y- で表される対イオンがBF4 - 、A
sF6 - 、SbF6 -、PF6 - 、或いはCF3 SO3
- であることを特徴とする請求項1記載のアルキルスル
ホニウム塩。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5174528A JPH0725846A (ja) | 1993-07-14 | 1993-07-14 | アルキルスルホニウム塩 |
| US08/274,436 US5635332A (en) | 1993-07-14 | 1994-07-13 | Alkylsulfonium salts and photoresist compositions containing the same |
| US08/478,969 US5585507A (en) | 1993-07-14 | 1995-06-07 | Alkylsulfonium salts and photoresist compositions containing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5174528A JPH0725846A (ja) | 1993-07-14 | 1993-07-14 | アルキルスルホニウム塩 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0725846A true JPH0725846A (ja) | 1995-01-27 |
Family
ID=15980110
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5174528A Pending JPH0725846A (ja) | 1993-07-14 | 1993-07-14 | アルキルスルホニウム塩 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0725846A (ja) |
Cited By (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0728237A (ja) * | 1993-07-14 | 1995-01-31 | Nec Corp | 遠紫外線露光用感光性樹脂組成物 |
| US6030747A (en) * | 1997-03-07 | 2000-02-29 | Nec Corporation | Chemically amplified resist large in transparency and sensitivity to exposure light less than 248 nanometer wavelength and process of forming mask |
| US6406830B2 (en) | 2000-05-09 | 2002-06-18 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Chemical amplification type positive resist compositions and sulfonium salts |
| US6420085B1 (en) | 1999-09-17 | 2002-07-16 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Resist compositions and patterning process |
| US6541179B2 (en) | 2000-03-21 | 2003-04-01 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Resist compositions and patterning process |
| KR100451472B1 (ko) * | 2000-11-15 | 2004-10-06 | 닛뽕덴끼 가부시끼가이샤 | 2종의 술포늄 염 화합물을 포함하는 광산 발생제, 그를포함하는 화학 증폭형 레지스트 및 패턴 전사 방법 |
| US7105267B2 (en) | 2001-08-24 | 2006-09-12 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Resist compositions and patterning process |
| US7235343B2 (en) | 2003-05-12 | 2007-06-26 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Photoacid generators, chemically amplified resist compositions, and patterning process |
| EP2033966A2 (en) | 2007-09-05 | 2009-03-11 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Movel photoacid generators, resist compositons, and patterning processes |
| US7511169B2 (en) | 2005-04-06 | 2009-03-31 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Sulfonate salts and derivatives, photoacid generators, resist compositions, and patterning process |
| US7527912B2 (en) | 2006-09-28 | 2009-05-05 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Photoacid generators, resist compositions, and patterning process |
| US7531290B2 (en) | 2005-10-31 | 2009-05-12 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Sulfonate salts and derivatives, photoacid generators, resist compositions, and patterning process |
| US7556909B2 (en) | 2005-10-31 | 2009-07-07 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Sulfonate salts and derivatives, photoacid generators, resist compositions, and patterning process |
| US7569324B2 (en) | 2006-06-27 | 2009-08-04 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Sulfonate salts and derivatives, photoacid generators, resist compositions, and patterning process |
| EP2105794A1 (en) | 2008-03-25 | 2009-09-30 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Novel photoacid generator, resist composition, and patterning process |
| US7928262B2 (en) | 2006-06-27 | 2011-04-19 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Sulfonate salts and derivatives, photoacid generators, resist compositions, and patterning process |
| US8105748B2 (en) | 2008-10-17 | 2012-01-31 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Polymerizable anion-containing sulfonium salt and polymer, resist composition, and patterning process |
| US8114571B2 (en) | 2008-05-01 | 2012-02-14 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Photoacid generator, resist composition, and patterning process |
| US8283104B2 (en) | 2009-02-19 | 2012-10-09 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Sulfonate and its derivative, photosensitive acid generator, and resist composition and patterning process using the same |
| US8349533B2 (en) | 2008-11-07 | 2013-01-08 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Resist lower-layer composition containing thermal acid generator, resist lower layer film-formed substrate, and patterning process |
| US8394570B2 (en) | 2008-12-04 | 2013-03-12 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Sulfonium salt, acid generator, resist composition, photomask blank, and patterning process |
| US8609889B2 (en) | 2009-07-02 | 2013-12-17 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Photoacid generator, resist composition, and patterning process |
-
1993
- 1993-07-14 JP JP5174528A patent/JPH0725846A/ja active Pending
Cited By (26)
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|---|---|---|---|---|
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| US7511169B2 (en) | 2005-04-06 | 2009-03-31 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Sulfonate salts and derivatives, photoacid generators, resist compositions, and patterning process |
| US7556909B2 (en) | 2005-10-31 | 2009-07-07 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Sulfonate salts and derivatives, photoacid generators, resist compositions, and patterning process |
| US7531290B2 (en) | 2005-10-31 | 2009-05-12 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Sulfonate salts and derivatives, photoacid generators, resist compositions, and patterning process |
| US8030515B2 (en) | 2006-06-27 | 2011-10-04 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Sulfonate salts and derivatives, photoacid generators, resist compositions, and patterning process |
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