(57)【要約】      （修正有）【課題】有機溶剤に対する溶解性が高く、特に、ｄｅｅｐ−ＵＶ（２５４ｎｍ）以下の波長の光に対して高い分解効率を有するスルホニウム塩及び該スルホニウム塩を含んでなる新たな光酸発生剤の提供。【解決手段】式（１）で示されるスルホニウム塩及び該スルホニウム塩を含有する光酸発生剤。2014234348.tif 000009〔式中、Ｒ１は電子吸引性基を表し；Ｒ２およびＲ３は炭素数１〜５のアルキル基などを表し；ｐ、ｑはそれぞれ独立に０〜５の整数であり；Ｘ−は一価の対アニオンを表す。〕【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（１）で示されるスルホニウム塩。
【化１】
2014234348.tif 000008
〔式（１）中、Ｒ１は電子吸引性基を表し；Ｒ２およびＲ３はそれぞれ独立に炭素数１〜５のアルキル基、アルコキシ基、アシル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、水酸基、シアノ基、またはニトロ基を表し；ｐ、ｑはそれぞれ独立に０〜５の整数であり；Ｘ−は一価の対アニオンを表す。〕
【請求項２】
Ｒ１が炭素数１〜４のパーフルオロアルキル基、ニトロ基、水酸基、シアノ基、炭素数１〜４のアシル基又はハロゲン原子である請求項１に記載のスルホニウム塩。
【請求項３】
Ｒ１が炭素数１〜４のパーフルオロアルキル基又はハロゲン原子である請求項１に記載のスルホニウム塩。
【請求項４】
Ｒ１がトリフルオロメチル基又はフッ素原子である請求項１に記載のスルホニウム塩。
【請求項５】
Ｘ−がＣｌ−、Ｂｒ−、ＳｂＦ６−、ＰＦ６−、ＢＦ４−、（ＣＦ３ＣＦ２）３ＰＦ３−、（ＣＦ３ＣＦ２）２ＰＦ４−、（ＣＦ３ＣＦ２）ＰＦ５−、（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、カンファー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−、（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ−及び（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）２Ｎ−からなる群から選ばれるアニオンである請求項１〜４のいずれかに記載のスルホニウム塩。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のスルホニウム塩を含有することを特徴とする光酸発生剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１にスルホニウム塩に関し、第２に、光酸発生剤に関し、より詳しくは、光、電子線又はＸ線等の活性エネルギー線の照射により分解して酸を発生する特定のスルホニウム塩を含有する光酸発生剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
光酸発生剤とは、光、電子線またはＸ線等の活性エネルギー線を照射することにより分解して酸を発生する化合物の総称であり、活性エネルギー線照射により発生した酸を活性種として、重合、架橋、脱保護反応等様々な反応に使用されている。具体的には、カチオン重合性化合物の重合やフェノール樹脂と架橋剤存在下での架橋反応、さらにはアルカリ可溶性樹脂に保護基を導入したポリマーの酸触媒脱保護反応などが挙げられる。
【０００３】
近年、フォトリソグラフィー技術を駆使して電子部品の製造や半導体素子形成が盛んに行われているが、光酸発生剤から発生する酸を利用した化学増幅型レジストが広く用いられている。露光光源としては、ＫｒＦエキシマレーザーやＡｒＦエキシマレーザーを用いて半導体素子の量産が行われており、さらに短波長の電子線、ＥＵＶ（極紫外線）やＸ線などについても検討が行われている。
【０００４】
トリフェニルスルホニウム塩は前記の露光光源に対して、高い光感応性を持つことが知られており、化学増幅型レジストの光酸発生剤として、一般的に用いられている。
しかしながら、トリフェニルスルホニウム塩はカチオン構造が対称的で結晶性が高いため、例えばプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）、乳酸エチル等の溶剤への溶解性が低い。そのため、添加量が制限されたり、組成物中で均一に分散しないといった実用上の問題点を有している。
【０００５】
溶剤に対する溶解性を上げるために、フェニル環のパラ位をフッ素原子又はフッ素置換アルキル基等で置換したトリフェニルスルホニウム塩（特許文献１、２）、フェニル環のパラ位をアルキル基で置換したトリフェニルスルホニウム塩（特許文献３）が提案されている。しかしながら、トリフェニルスルホニウム塩のパラ位に置換基を導入すると、無置換のものと比較して、溶剤に対する溶解性は向上するものの、光感応性が低下することは当業者の間では公知である。
また、フェニル環のメタ位をアルキル基で置換したトリフェニルスルホニウム塩（特許文献４）が提案されているが、本発明者の検討の結果、トリフェニルスルホニウム塩のメタ位にアルキル基を導入すると、無置換のものと比較して、溶剤に対する溶解性は向上するものの、光感応性が低下することが明らかになった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＷＯ２００２−０１８３３２号公報
【特許文献２】特開２００５−０９１９７６号公報
【特許文献３】特開２００２−１９３９２５号公報
【特許文献４】ＷＯ２００５−０３７７７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の背景において、本発明の第１の目的は、溶剤に対する溶解性が高く、特に、ｄｅｅｐ−ＵＶ（２５４ｎｍ）以下の波長の光に対して高い光感応性を有する新たなスルホニウム塩を提供することである。
本発明の第２の目的は、上記スルホニウム塩を含んでなる新たな光酸発生剤を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、下記の式（１）で示されるスルホニウム塩を合成し、それが上記の各目的に好適であることを見出した。
すなわち、本発明は、下記一般式（１）で示されるスルホニウム塩である。
【０００９】
【化１】
2014234348.tif 000002
【００１０】
〔式（１）中、Ｒ１は電子吸引性基を表し；Ｒ２およびＲ３はそれぞれ独立に炭素数１〜５のアルキル基、アルコキシ基、アシル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、水酸基、シアノ基、またはニトロ基を表し；ｐ、ｑはそれぞれ独立に０〜５の整数であり；Ｘ−は一価の対アニオンを表す。〕
【００１１】
また本発明は、上記のスルホニウム塩を含有することを特徴とする光酸発生剤である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のスルホニウム塩は、溶剤への溶解性が高く、ｄｅｅｐ−ＵＶ、ＫｒＦエキシマレーザー、ＡｒＦエキシマレーザー、電子線、ＥＵＶ（極紫外線）、Ｘ線等の活性エネルギー線に対する光感応性に優れる。
本発明の光酸発生剤は、エネルギー線硬化性組成物や化学増幅型レジスト組成物に添加する際、モノマーや樹脂、有機溶剤への溶解性が高いため、配合後の析出がなく、樹脂中での分散性が良好で、従来のものよりも多く添加することが可能である。さらに、ｄｅｅｐ−ＵＶ、ＫｒＦエキシマレーザー、ＡｒＦエキシマレーザー、電子線、ＥＵＶ（極紫外線）、Ｘ線等の作用による光感応性に優れており、従来のものよりも低露光量で反応（重合、架橋、脱保護等）を行うことが可能である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１４】
本発明のスルホニウム塩は、下記一般式（１）で表される。
【００１５】
【化２】
2014234348.tif 000003
【００１６】
〔式（１）中、Ｒ１は電子吸引性基を表し；Ｒ２およびＲ３はそれぞれ独立に炭素数１〜５のアルキル基、アルコキシ基、アシル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、水酸基、シアノ基、またはニトロ基を表し；ｐ、ｑはそれぞれ独立に０〜５の整数であり；Ｘ−は一価の対アニオンを表す。〕
【００１７】
一般式（１）中、Ｒ１における電子吸引性基とは、本発明ではハメットの置換基定数σｍ値が正の値の置換基を表す。ハメットのσｍ値については、例えば、都野雄甫の総説（有機合成化学第２３巻第８号（１９６５）ｐ６３１−６４２）、湯川泰秀訳「クラム有機化学〔II〕第４版」ｐ．６５６（廣川書店）等に詳しく説明されている。なお、本発明において電子吸引性基をσｍ値により規定しているが、上記文献に記載の既知の値がある置換基のみに限定されるものではない。
【００１８】
σｍ値が正の値の電子吸引性基としては、アルコキシ基｛例えば、メトキシ基（σｍ値：０．１２）｝、水酸基（０．１２）、ハロゲン原子｛例えば、フッ素原子（０．３４）、塩素原子（０．３７）、臭素原子（０．３９）、ヨウ素原子（０．３５）｝、ハロゲン化アルキル基｛例えば、トリフルオロメチル基（０．４３）｝、アシロキシ基｛例えば、アセトキシ基（０．３７）｝、アシル基｛例えば、アセチル基（０．３８）｝、シアノ基（０．５６）、ニトロ基（０．７１）、スルホニル基｛例えば、メチルスルホニル基（０．６０）｝が挙げられる。
【００１９】
上記電子吸引性基及び一般式（１）中、Ｒ２及びＲ３における、アルコキシ基としては、メトキシ、エトキシ、ｎ−プロポキシ、ｉｓｏ−プロポキシ、ｎ−ブトキシ、ｓｅｃ−ブトキシ、ｔｅｒｔ−ブトキシ、ｎ−ペントキシ、ｉｓｏ−ペントキシ、ｎｅｏ−ペントキシ及び２−メチルブトキシ等が挙げられる。
アシル基としては、アセチル、エタノイル、プロパノイル、ブタノイル、ピバロイル及びベンゾイル等が挙げられる。
ハロゲン化アルキル基としては、アルキル基中の水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換されたパーフルオロアルキル基が挙げられ、該アルキル基としては、直鎖アルキル基（メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル及びオクチル等）、分枝鎖アルキル基（イソプロピル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル及びｔｅｒｔ−ブチル等）及びシクロアルキル基（シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル及びシクロヘキシル等）等が挙げられる。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子等が挙げられる。
【００２０】
上記電子吸引性基における、アシロキシ基としては、アセトキシ、ブタノイルオキシ及びベンゾイルオキシ等が挙げられる。
スルホニル基としては、メタンスルホニル、ベンゼンスルホニル、トルエンスルホニル、トリフルオロメタンスルホニル及びジフルオロメタンスルホニル等が挙げられる。
【００２１】
一般式（１）中、Ｒ２及びＲ３における、炭素数１〜５のアルキル基としては、直鎖アルキル基（メチル、エチル、ｎ−プロピル、ｎ−ブチル及びｎ−ペンチル等）、分岐アルキル基（イソプロピル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、イソペンチル、ネオペンチル及びｔｅｒｔ−ペンチル等）、シクロアルキル基（シクロプロピル、シクロブチル及びシクロペンチル等）が挙げられる。
【００２２】
一般式（１）において、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、相互に独立であり、従って、互いに同一でも異なっていてもよい。
【００２３】
Ｒ１うち、好ましくは炭素数１〜４のパーフルオロアルキル基、ニトロ基、水酸基、シアノ基、炭素数１〜４のアシル基及びハロゲン原子であり、さらに好ましくは炭素数１〜４のパーフルオロアルキル基及びハロゲン原子であり、特に好ましくはトリフルオロメチル基及びフッ素原子である。Ｒ１がこれら好ましい範囲にあると、スルホニウム塩の光感応性および溶解性が良好となる。
【００２４】
一般式（１）において、ｐ、ｑは、Ｒ２、Ｒ３の個数をそれぞれ表し、０〜５の整数であり、好ましくは０〜２、更に好ましくは０又は１、最も好ましくは０である。また、ｐ、ｑがこれら好ましい範囲にあると、スルホニウム塩の光感応性および溶解性が良好となる。
【００２５】
一般式（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。
【００２６】
【化３】
2014234348.tif 000004
【００２７】
一般式（１）において、Ｘ−は、本発明のスルホニウム塩に活性エネルギー線を照射することにより発生する酸（ＨＸ）に対応するアニオンである。Ｘ−は、一価のアニオンであるということ以外には制限がないが、Ｃｌ−、Ｂｒ−、ＭＹａ−、（Ｒｆ）ｂＰＦ６−ｂ−、Ｒ１０ｃＢＹ４−ｃ−、Ｒ１０ｃＧａＹ４−ｃ−、Ｒ１１ＳＯ３−、（Ｒ１１ＳＯ２）３Ｃ−又は（Ｒ１１ＳＯ２）２Ｎ−で表されるアニオンが好ましい。
【００２８】
Ｍは、リン原子、ホウ素原子又はアンチモン原子を表す。
Ｙはハロゲン原子（フッ素原子が好ましい。）を表す。
【００２９】
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（炭素数１〜８のアルキル基が好ましい。）を表す。フッ素置換によりＲｆとするアルキル基としては、直鎖アルキル基（メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル及びオクチル等）分枝鎖アルキル基（イソプロピル、イソブチル、sec−ブチル及びtert−ブチル等）及びシクロアルキル基（シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル及びシクロヘキシル等）等が挙げられる。Ｒｆにおいてこれらのアルキル基の水素原子がフッ素原子に置換されている割合は、もとのアルキル基が有していた水素原子のモル数に基づいて，８０モル％以上が好ましく、さらに好ましくは９０％以上、特に好ましくは１００％である。フッ素原子による置換割合がこれら好ましい範囲にあると，スルホニウム塩の光感応性がさらに良好となる。特に好ましいＲｆとしては、ＣＦ３−、ＣＦ３ＣＦ２−、（ＣＦ３）２ＣＦ−、ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２−、ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２−、（ＣＦ３）２ＣＦＣＦ２−、ＣＦ３ＣＦ２（ＣＦ３）ＣＦ−及び（ＣＦ３）３Ｃ−が挙げられる。ｂ個のＲｆは、相互に独立であり、従って、互いに同一でも異なっていてもよい。
【００３０】
Ｐは、リン原子、Ｆは、フッ素原子を表す。
【００３１】
Ｒ１０は、水素原子の一部が少なくとも１個の元素又は電子求引性基で置換されたフェニル基を表す。そのような１個の元素の例としては、ハロゲン原子が含まれ、フッ素原子、塩素原子及び臭素原子等が挙げられる。電子求引性基としては、トリフルオロメチル基、ニトロ基及びシアノ基等が挙げられる。これらのうち、１個の水素原子がフッ素原子又はトリフルオロメチル基で置換されたフェニル基が好ましい。ｃ個のＲ１０は相互に独立であり、従って、互いに同一でも異なっていてもよい。
【００３２】
Ｂは、ホウ素原子、Ｇａは、ガリウム原子を表す。
【００３３】
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のアリール基を表し、アルキル基及びパーフルオロアルキル基は直鎖、分枝鎖状又は環状のいずれでもよく、アリール基は無置換であっても、置換基を有していてもよい。
【００３４】
Ｓはイオウ原子、Ｏは酸素原子、Ｃは炭素原子、Ｎは窒素原子を表す。
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。
【００３５】
ＭＹａ−で表されるアニオンとしては、ＳｂＦ６−、ＰＦ６−及びＢＦ４−で表されるアニオン等が挙げられる。
【００３６】
（Ｒｆ）ｂＰＦ６−ｂ−で表されるアニオンとしては、（ＣＦ３ＣＦ２）２ＰＦ４−、（ＣＦ３ＣＦ２）３ＰＦ３−、（（ＣＦ３）２ＣＦ）２ＰＦ４−、（（ＣＦ３）２ＣＦ）３ＰＦ３−、（ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２）２ＰＦ４−、（ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２）３ＰＦ３−、（（ＣＦ３）２ＣＦＣＦ２）２ＰＦ４−、（（ＣＦ３）２ＣＦＣＦ２）３ＰＦ３−、（ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２）２ＰＦ４−及び（ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２）３ＰＦ３−で表されるアニオン等が挙げられる。
【００３７】
Ｒ１０ｃＢＹ４−ｃ−で表されるアニオンとしては、（Ｃ６Ｆ５）４Ｂ−、（（ＣＦ３）２Ｃ６Ｈ３）４Ｂ−、（ＣＦ３Ｃ６Ｈ４）４Ｂ−、（Ｃ６Ｆ５）２ＢＦ２−、Ｃ６Ｆ５ＢＦ３−及び（Ｃ６Ｈ３Ｆ２）４Ｂ−で表されるアニオン等が挙げられる。
【００３８】
Ｒ１０ｃＧａＹ４−ｃ−で表されるアニオンとしては、（Ｃ６Ｆ５）４Ｇａ−、（（ＣＦ３）２Ｃ６Ｈ３）４Ｇａ−、（ＣＦ３Ｃ６Ｈ４）４Ｇａ−、（Ｃ６Ｆ５）２ＧａＦ２−、Ｃ６Ｆ５ＧａＦ３−及び（Ｃ６Ｈ３Ｆ２）４Ｇａ−で表されるアニオン等が挙げられる。
【００３９】
Ｒ１１ＳＯ３−で表されるアニオンとしては、トリフルオロメタンスルホン酸アニオン、ペンタフルオロエタンスルホン酸アニオン、ヘプタフルオロプロパ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、ペンタフルオロフェニルスルホン酸アニオン、ｐ−トルエンスルホン酸アニオン、ベンゼンスルホン酸アニオン、カンファースルホン酸アニオン、メタンスルホン酸アニオン，エタンスルホン酸アニオン、プロパンスルホン酸アニオン及びブタンスルホン酸アニオン等が挙げられる。
【００４０】
（Ｒ１１ＳＯ２）３Ｃ−で表されるアニオンとしては、（ＣＦ３ＳＯ２）３Ｃ−、（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）３Ｃ−、（Ｃ３Ｆ７ＳＯ２）３Ｃ−及び（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）３Ｃ−で表されるアニオン等が挙げられる。
【００４１】
（Ｒ１１ＳＯ２）２Ｎ−で表されるアニオンとしては、（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ−、（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎ−、（Ｃ３Ｆ７ＳＯ２）２Ｎ−及び（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）２Ｎ−で表されるアニオン等が挙げられる。
【００４２】
一価の多原子アニオンとしては、ＭＹａ−、（Ｒｆ）ｂＰＦ６−ｂ−、Ｒ１０ｃＢＹ４−ｃ−、Ｒ１０ｃＧａＹ４−ｃ−、Ｒ１１ＳＯ３−、（Ｒ１１ＳＯ２）３Ｃ−又は（Ｒ１１ＳＯ２）２Ｎ−で表されるアニオン以外に、過ハロゲン酸イオン（ＣｌＯ４−，ＢｒＯ４−等）、ハロゲン化スルホン酸イオン（ＦＳＯ３−，ＣｌＳＯ３−等）、硫酸イオン（ＣＨ３ＳＯ４−、ＣＦ３ＳＯ４−、ＨＳＯ４−等）、炭酸イオン（ＨＣＯ３−、ＣＨ３ＣＯ３−等）、アルミン酸イオン（ＡｌＣｌ４−、ＡｌＦ４−等）、ヘキサフルオロビスマス酸イオン（ＢｉＦ６−）、カルボン酸イオン（ＣＨ３ＣＯＯ−、ＣＦ３ＣＯＯ−、Ｃ６Ｈ５ＣＯＯ−、ＣＨ３Ｃ６Ｈ４ＣＯＯ−、Ｃ６Ｆ５ＣＯＯ−、ＣＦ３Ｃ６Ｈ４ＣＯＯ−等）、アリールホウ酸イオン｛Ｂ（Ｃ６Ｈ５）４−、ＣＨ３ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｂ（Ｃ６Ｈ５）３−等｝、チオシアン酸イオン（ＳＣＮ−）及び硝酸イオン（ＮＯ３−）等が使用できる。
【００４３】
上記以外のアニオンとしては、特開２０１３−０９２６５７、特開２０１３−０８０２４５、特開２０１３−０８０２４０、特開２０１３−０４７２１１、特開２０１３−０３３１６１等に記載のアニオンが挙げられる。
【００４４】
Ｘ−のうち、好ましくは、Ｃｌ−、Ｂｒ−、ＳｂＦ６−、ＰＦ６−、ＢＦ４−、（ＣＦ３ＣＦ２）３ＰＦ３−、（ＣＦ３ＣＦ２）２ＰＦ４−、（ＣＦ３ＣＦ２）１ＰＦ５−、（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、カンファー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−、（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ−及び（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）２Ｎ−で表されるアニオンである。
【００４５】
スルホニウム塩は、以下に述べる製造方法で製造できる。
【００４６】
【化４】
2014234348.tif 000005
【００４７】
上記の反応式中、Ａはハロゲン原子を表し、Ｘ’−はＣｌ−又はトリフルオロメタンスルホン酸アニオンを表し、ＭＸ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一価のアニオンとの塩を表す。
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、ｐ、ｑ、Ｘ−は、一般式（１）における定義に同じである。
Ｘ’−は、例えば、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。
【００４８】
上記反応式中、第１段目の反応は、無溶剤下で行ってもよいし、必要により有機溶媒（テトラヒドロフラン、クロロホルム、ジクロロメタン等グリニャール反応で用いられる一般的な溶媒類等）中で行ってもよい。反応温度は、使用する溶媒の沸点にもよるが−２０〜１５０℃程度である。反応時間は、１〜数十時間程度である。
【００４９】
第２段目の反応は、第１段目の反応に引き続いて行ってもよいし、前駆体を単離（必要に応じて精製）してから行ってもよい。前駆体と、アルカリ金属カチオンと一価のアニオンとの塩（ＭＸ）の水溶液とを混合・撹拌して、複分解反応を行い、析出する固体をろ別するか、又は分離した油状物を有機溶媒で抽出して有機溶媒を除去することにより、本発明のスルホニウム塩が固体あるいは粘調な液体として得られる。得られる固体又は粘稠液体は必要に応じて適当な有機溶媒で洗浄するか、再結晶法もしくはカラムクロマトグラフィー法により精製することができる。
【００５０】
本発明のスルホニウム塩の化学構造は、一般的な分析手法（たとえば、１Ｈ−、１１Ｂ−、１３Ｃ−、１９Ｆ−、３１Ｐ−核磁気共鳴スペクトル、赤外吸収スペクトル及び／又は元素分析等）によって同定することができる。
【００５１】
本発明の光酸発生剤は、式（１）で表されるスルホニウム塩を含有するが、式（１）で表される光酸発生剤以外にも従来公知の他の光酸発生剤を含有させて使用してもよい。
【００５２】
他の光酸発生剤を含有する場合、他の光酸発生剤の含有量（モル％）は、本発明の式（１）で表されるスルホニウム塩の総モル数に対して、０．１〜１００が好ましく、さらに好ましくは０．５〜５０である。
【００５３】
他の光酸発生剤としては、オニウム塩（スルホニウム、ヨードニウム、セレニウム、アンモニウム及びホスホニウム等）並びに遷移金属錯体イオンと、アニオンとの塩等の従来公知のものが含まれる。
【００５４】
式（１）で表されるスルホニウム塩（光酸発生剤）を使用する場合は、カチオン重合性化合物や化学増幅型レジスト組成物への溶解を容易にするため、あらかじめ重合や架橋、脱保護反応等を阻害しない溶剤に溶かしておいてもよい。
【００５５】
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、シクロペンタノン、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。
【００５６】
溶剤を使用する場合、溶剤の使用割合は、本発明の式（１）で表されるスルホニウム塩（光酸発生剤）１００重量部に対して、１５〜１０００重量部が好ましく、さらに好ましくは３０〜５００重量部である。使用する溶媒は、単独で使用してもよく、または２種以上を併用してもよい。
【実施例】
【００５７】
以下、実施例により本発明を更に説明するが、本発明はこれに限定されることは意図するものではない。なお、以下特記しない限り、％は重量％を意味する。
【００５８】
〔実施例１〕  光酸発生剤（Ａ−１）の合成
（１）３−フルオロフェニルマグネシウムブロマイドの合成
脱気窒素置換した反応容器に、マグネシウム２８．０部、テトラヒドロフラン６２．０部を仕込み、３−ブロモフルオロベンゼン１７３部、テトラヒドロフラン３３０部を滴下ロートに仕込み、系内温度が６０℃を超えないように滴下した。滴下終了後４０〜６０℃で１時間反応を継続した後、テトラヒドロフラン７１０部を投入し、３−フルオロフェニルマグネシウムブロマイドのテトラヒドロフラン溶液を得た。
（２）目的物の合成
脱気窒素置換した反応容器に、ジフェニルスルホキシド６６．３部、テトラヒドロフラン６５２部、トリメチルシリルトリフルオロメタンスルホネート５１０部を仕込み、氷浴にて５℃まで冷却した。その後、（１）で合成した３−フルオロフェニルマグネシウムブロマイドのテトラヒドロフラン溶液を氷浴にて５℃まで冷却し、滴下ロートより系内温度が１５℃を超えないように滴下した。滴下終了後１０℃で１時間反応を継続し反応を完結させた。
この溶液を、氷浴にて５℃まで冷却したイオン交換水３４００部に１５℃を超えないように加え、投入終了後、２５℃を超えないように１時間攪拌した。その後、トルエン３２００部を投入し、１時間攪拌した。トルエン層を除去し、残った溶液をトルエン１６００部で２回洗浄した。その後、ジクロロメタン３２００部を加え抽出し、水層を分離し、さらに有機層をイオン交換水１２００部で４回洗浄した。有機層を脱溶剤し、得られた黄色のオイル状残渣にジクロロメタン７５．０部を加えて溶解した。この溶液をジエチルエーテル１５００部に攪拌下でゆっくり投入し、淡黄色の固体を析出させた。この固体をろ過して分取し、ジクロロメタン４８０部を加えて溶解した。この溶液に、ジエチルエーテル６５０部を攪拌下でゆっくり投入し、白色の針状結晶を析出させた。この結晶をろ過にて分取し、減圧乾燥することにより、目的物である光酸発生剤（Ａ−１）１１４．０部を収率８１％（純度９９．８％以上）で得た。生成物は１Ｈ−ＮＭＲ、１９Ｆ−ＮＭＲにより同定した｛１Ｈ−ＮＭＲ、ｄ６−ジメチルスルホキシド、δ（ｐｐｍ）；７．９５−７．７０（１３Ｈ、ｍ）、７．６０（１Ｈ、ｄ）｝。｛１９Ｆ−ＮＭＲ、ｄ６−ジメチルスルホキシド、δ（ｐｐｍ）；−７４（３Ｆ、ｓ）、−１０４（１Ｆ、ｓ）；内部標準物質＝ヘキサフルオロベンゼン、−１５９（６Ｆ、ｓ）｝。Ａ−１の構造は表１に記載した。
【００５９】
〔実施例２〕  光酸発生剤（Ａ−２）の合成
実施例１で合成した（Ａ−１）２０．０部をジクロロメタン１８０部に溶かし、５％ノナフルオロブタンスルホン酸カリウム水溶液１２６０部中に投入した後、２５℃で２時間撹拌した。水層を除去した後、有機層に５％ノナフルオロブタンスルホン酸カリウム水溶液１２６０部中を投入し、再度２５℃で２時間攪拌した。水層を除去した後、有機層を水で数回洗浄し、減圧乾燥することにより、目的物である光酸発生剤（Ａ−２）２３．２部を収率８６％で得た。生成物は１９Ｆ−ＮＭＲにより同定した｛１９Ｆ−ＮＭＲ、ｄ６−ジメチルスルホキシド、δ（ｐｐｍ）；−７７（３Ｆ、ｔ）、−１０４（１Ｆ、ｓ）、−１１１（２Ｆ、ｔ）、−１１８（２Ｆ、ｓ）−１２２（２Ｆ、ｔ）；内部標準物質＝ヘキサフルオロベンゼン、−１５９（６Ｆ、ｓ）｝。Ａ−２の構造は表１に記載した。
【００６０】
〔実施例３〕  光酸発生剤（Ａ−３）の合成
実施例１で合成した（Ａ−１）２０．０部をジクロロメタン１８０部に溶かし、１０％ビス（ノナフルオロブタンスルホニル）イミド水溶液１５７部中に投入した後、２５℃で３時間撹拌した。有機層を水で数回洗浄し、減圧乾燥することにより、目的物である光酸発生剤（Ａ−３）２４．０部を収率９２％で得た。生成物は１９Ｆ−ＮＭＲにより同定した｛１９Ｆ−ＮＭＲ、ｄ６−ジメチルスルホキシド、δ（ｐｐｍ）；−７７（６Ｆ、ｔ）、−１０４（１Ｆ、ｓ）、−１１０（４Ｆ、ｔ）、−１１７（４Ｆ、ｓ）−１２２（４Ｆ、ｔ）；内部標準物質＝ヘキサフルオロベンゼン、−１５９（６Ｆ、ｓ）｝。Ａ−３の構造は表１に記載した。
【００６１】
〔実施例４〕  光酸発生剤（Ａ−４）の合成
実施例１で合成した（Ａ−１）２０．０部をジクロロメタン１８０部に溶かし、１０％トリス（トリフルオロメタンスルホニル）メチド水溶液２１１部中に投入した後、２５℃で３時間撹拌した。有機層を水で数回洗浄し、減圧乾燥することにより、目的物である光酸発生剤（Ａ−４）２９．０部を収率９０％で得た。生成物は１９Ｆ−ＮＭＲにより同定した｛１９Ｆ−ＮＭＲ、ｄ６−ジメチルスルホキシド、δ（ｐｐｍ）；−７３（９Ｆ、ｓ）、−１０４（１Ｆ、ｓ）；内部標準物質＝ヘキサフルオロベンゼン、−１５９（６Ｆ、ｓ）｝。Ａ−４の構造は表１に記載した。
【００６２】
〔実施例５〕  光酸発生剤（Ａ−５）の合成
実施例２と同様にして、目的物である光酸発生剤（Ａ−５）を得た。生成物は１Ｈ−ＮＭＲにより同定した｛１Ｈ−ＮＭＲ、ｄ６−ジメチルスルホキシド、δ（ｐｐｍ）；７．５０〜８．００（１４Ｈ、ｍ、ＡｒＨ）、２．８８（１Ｈ、ｄ、ＣＨ）、２．６６〜２．７４（１Ｈ、ｍ、ＣＨ）、２．３７（１Ｈ、ｄ、ＣＨ）、２．１７〜２．２４（１Ｈ、ｍ、ＣＨ）、１．９０（１Ｈ、ｔ、ＣＨ）、１．７４〜１．８９（２Ｈ、ｍ、ＣＨ２）、１．２２〜１．２９（２Ｈ、ｍ、ＣＨ２）、１．０３（３Ｈ、ｓ、ＣＨ３）、０．７１（３Ｈ、ｓ、ＣＨ３）｝。Ａ−５の構造は表１に記載した。
【００６３】
〔実施例６〕  光酸発生剤（Ａ−６）の合成
（１）３−トリフルオロメチルフェニルマグネシウムブロマイドの合成
脱気窒素置換した反応容器に、マグネシウム１９．０部、テトラヒドロフラン４５．０部を仕込み、３−ブロモベンゾトリフライド１５０部、テトラヒドロフラン２２２部を滴下ロートに仕込み、系内温度が６０℃を超えないように滴下した。滴下終了後４０〜６０℃で１時間反応を継続した後、テトラヒドロフラン４７７部を投入し、３−トリフルオロメチルフェニルマグネシウムブロマイドのテトラヒドロフラン溶液を得た。
（２）目的物の合成
脱気窒素置換した反応容器に、ジフェニルスルホキシド４５．０部、テトラヒドロフラン４４４部、トリメチルシリルトリフルオロメタンスルホナート３４５部を仕込み、氷浴にて５℃まで冷却した。その後、（１）で合成した３−トリフルオロメチルフェニルマグネシウムブロマイドのテトラヒドロフラン溶液を氷浴にて５℃まで冷却し、滴下ロートより系内温度が１５℃を超えないように滴下した。滴下終了後１０℃で１時間反応を継続し反応を完結させた。
この溶液を、氷浴にて５℃まで冷却したイオン交換水２４００部に１５℃を超えないように加え、投入終了後、２５℃を超えないように１時間攪拌した。その後、トルエン２３００部を投入し、１時間攪拌した。トルエン層を除去し、残った溶液をトルエン１１５０部で２回洗浄した。その後、ジクロロメタン２３００部を加え抽出し、水層を分離し、さらに有機層をイオン交換水８５０部で４回洗浄した。有機層を脱溶剤し、得られた黄色のオイル状残渣にジクロロメタン５５．０部を加えて溶解した。この溶液をジエチルエーテル１０５０部に攪拌下でゆっくり投入し、淡黄色の固体を析出させた。この固体をろ過して分取し、ジクロロメタン３５０部を加えて溶解した。この溶液に、ジエチルエーテル４５０を攪拌下でゆっくり投入し、白色の針状結晶を析出させた。この結晶をろ過にて分取し、減圧乾燥することにより、目的物であるジフェニル−３−トリフルオロ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ネート７５．０部を収率７０％（純度９９．９％以上）で得た。生成物は１Ｈ−ＮＭＲ、１９Ｆ−ＮＭＲにより同定した｛１Ｈ−ＮＭＲ、ｄ６−ジメチルスルホキシド、δ（ｐｐｍ）；８．４０（１Ｈ、ｓ）、８．２０（１Ｈ、ｄ）、８．０５−７．７０（１２Ｈ、ｍ）｝。｛１９Ｆ−ＮＭＲ、ｄ６−ジメチルスルホキシド、δ（ｐｐｍ）；−５８（３Ｆ、ｓ）、−７４（３Ｆ、ｓ）；内部標準物質＝ヘキサフルオロベンゼン、−１５９（６Ｆ、ｓ）｝。Ａ−６の構造は表１に記載した。
【００６４】
〔実施例７〕  光酸発生剤（Ａ−７）の合成
実施例６で合成した（Ａ−６）２０．０部をジクロロメタン１８０部に溶かし、５％ノナフルオロブタンスルホン酸カリウム水溶液１１３０部中に投入した後、２５℃で２時間撹拌した。水層を除去した後、有機層に５％ノナフルオロブタンスルホン酸カリウム水溶液１１３０部中を投入し、再度２５℃で２時間攪拌した。水層を除去した後、有機層を水で数回洗浄し、減圧乾燥することにより、目的物である光酸発生剤（Ａ−７）２１．３部を収率８１％で得た。生成物は１９Ｆ−ＮＭＲにより同定した｛１９Ｆ−ＮＭＲ、ｄ６−ジメチルスルホキシド、δ（ｐｐｍ）；−５８（３Ｆ、ｓ）、−７７（３Ｆ、ｔ）、−１１１（２Ｆ、ｔ）、−１１８（２Ｆ、ｓ）−１２２（２Ｆ、ｔ）；内部標準物質＝ヘキサフルオロベンゼン、−１５９（６Ｆ、ｓ）｝。Ａ−７の構造は表１に記載した。
【００６５】
〔実施例８〕  光酸発生剤（Ａ−８）の合成
実施例６で合成した（Ａ−６）２０．０部をジクロロメタン１８０部に溶かし、１０％ビス（ノナフルオロブタンスルホニル）イミド水溶液１４０部中に投入した後、２５℃で３時間撹拌した。有機層を水で数回洗浄し、減圧乾燥することにより、目的物である光酸発生剤（Ａ−８）２２．４部を収率８８％で得た。生成物は１９Ｆ−ＮＭＲにより同定した｛１９Ｆ−ＮＭＲ、ｄ６−ジメチルスルホキシド、δ（ｐｐｍ）；−５８（３Ｆ、ｓ）、−７７（６Ｆ、ｔ）、−１１０（４Ｆ、ｔ）、−１１７（４Ｆ、ｓ）−１２２（４Ｆ、ｔ）；内部標準物質＝ヘキサフルオロベンゼン、−１５９（６Ｆ、ｓ）｝。Ａ−８の構造は表１に記載した。
【００６６】
〔実施例９〕  光酸発生剤（Ａ−９）の合成
実施例６で合成した（Ａ−６）２０．０部をジクロロメタン１８０部に溶かし、１０％トリス（トリフルオロメタンスルホニル）メチド水溶液１８９部中に投入した後、２５℃で３時間撹拌した。有機層を水で数回洗浄し、減圧乾燥することにより、目的物である光酸発生剤（Ａ−９）２６．３部を収率８５％で得た。生成物は１９Ｆ−ＮＭＲにより同定した｛１９Ｆ−ＮＭＲ、ｄ６−ジメチルスルホキシド、δ（ｐｐｍ）；−５８（３Ｆ、ｓ）、−７３（９Ｆ、ｓ）；内部標準物質＝ヘキサフルオロベンゼン、−１５９（６Ｆ、ｓ）｝。Ａ−９の構造は表１に記載した。
【００６７】
〔実施例１０〕  光酸発生剤（Ａ−１０）の合成
実施例６と同様にして、目的物である光酸発生剤（Ａ−１０）を得た。生成物は１Ｈ−ＮＭＲにより同定した｛１Ｈ−ＮＭＲ、ｄ６−ジメチルスルホキシド、δ（ｐｐｍ）；７．７４〜７．９０（１２Ｈ、ｍ、ＡｒＨ）、８．２５（１Ｈ、ｄ、ＡｒＨ）、８．５０（１Ｈ、ｓ、ＡｒＨ）、２．８８（１Ｈ、ｄ、ＣＨ）、２．６６〜２．７４（１Ｈ、ｍ、ＣＨ）、２．３７（１Ｈ、ｄ、ＣＨ）、２．１７〜２．２４（１Ｈ、ｍ、ＣＨ）、１．９０（１Ｈ、ｔ、ＣＨ）、１．７４〜１．８９（２Ｈ、ｍ、ＣＨ２）、１．２２〜１．２９（２Ｈ、ｍ、ＣＨ２）、１．０３（３Ｈ、ｓ、ＣＨ３）、０．７１（３Ｈ、ｓ、ＣＨ３）｝。Ａ−１０の構造は表１に記載した。
【００６８】
【表１】
2014234348.tif 000006
【００６９】
〔比較例１〕
トリ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（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ製）を比較用の光酸発生剤（Ｈ−１）とした。
【００７０】
〔比較例２〕
（４−メチルフェニル）ジフェニルスルホニウム  トリフルオロメタンスルホネート（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ製）を比較用の光酸発生剤（Ｈ−２）とした。
【００７１】
〔比較例３〕
（４−フルオロフェニル）ジフェニルスルホニウム  トリフルオロメタンスルホネート（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ製）を比較用の光酸発生剤（Ｈ−３）とした。
【００７２】
＜光感応性評価＞
（試料溶液の調製）
本発明の光酸発生剤（Ａ−１）〜（Ａ−１０）および比較例の光酸発生剤（Ｈ−１）〜（Ｈ−３）をモル濃度が２．５ｍＭになるようにアセトニトリルでそれぞれ希釈し、各溶液にローダミンＢベース（酸の呈色試薬、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ製）をモル濃度が２．５ｍＭになるように加え、試料溶液とした。
【００７３】
（酸発生率の測定）
上記で得た試料溶液を、光路長１ｃｍの石英セルに入れ、ＡｒＦエキシマランプ（中心波長＝１９３ｎｍ）を用いて、所定の条件で露光した。露光により、試料溶液中の光酸発生剤が分解して酸が発生し、ローダミンＢベースと反応して５５６ｎｍ付近の吸光度が増加するため、分光光度計（ＵＶ−ｖｉｓ）にて露光後の各試料溶液の５５６ｎｍの吸光度を測定した。５５６ｎｍの吸光度から、検量線（標準物質：ｐ−トルエンスルホン酸）を用いて、露光後の試料溶液中の酸のモル濃度を定量した。定量した酸濃度と光酸発生剤の初期濃度から、酸発生率を下記計算により求めた。酸発生率が高いほど、光感応性が優れていることを示す。
・酸発生率（％）＝露光後の酸濃度（ｍＭ）／露光前の光酸発生剤濃度（ｍＭ）×１００
【００７４】
（評価）  
上記操作により求めた酸発生率を次の基準で判断した。結果を表２に示す。
○：５５％以上
×：５５％未満
【００７５】
（露光条件）
・露光装置：ＡｒＦエキシマランプ（ウシオ電機株式会社製）
・照度（１９３ｎｍヘッド照度計で測定）：１．８ｍＷ／ｃｍ２
・積算光量（１９３ｎｍヘッド照度計で測定）：１００ｍＪ／ｃｍ２
【００７６】
＜溶解性評価＞
（溶解度の測定）
本発明の光酸発生剤（Ａ−１）〜（Ａ−１０）および比較例の光酸発生剤（Ｈ−１）〜（Ｈ−３）のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）への溶解度を測定した。溶解度が高いほど、溶解性が優れていることを示す。
（評価）  
上記操作により求めた溶解度を次の基準で判断した。結果を表２に示す。
◎：３０％以上
○：５％以上３０％未満
△：１％以上〜５％未満
×：１％未満
【００７７】
【表２】
2014234348.tif 000007
【００７８】
表２に示される通り、アニオン部分が同一でカチオン部分が異なる実施例１および６と比較例１〜３とを比較すると、実施例１および６の方が比較例１〜３よりもＰＧＭＥＡに対する溶解度が高いことがわかる。また、実施例１〜１０と比較例１〜３とを比較すると、実施例１〜１０は比較例１〜３と同等以上の酸発生率であることがわかる。
上記の結果から、実施例１〜８の本発明の光酸発生剤は比較例１〜３のような従来の光酸発生剤よりも、溶解性と光感応性の何れにも優れていることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明のスルホニウム塩は、塗料、コーティング剤、各種被覆材料（ハードコート、耐汚染被覆材、防曇被覆材、耐触被覆材、光ファイバー等）、粘着テープの背面処理剤、粘着ラベル用剥離シート（剥離紙、剥離プラスチックフィルム、剥離金属箔等）の剥離コーティング材、印刷板、歯科用材料（歯科用配合物、歯科用コンポジット）インキ、インクジェットインキ、半導体集積回路用化学増幅型レジスト（紫外線、ｄｅｅｐ−ＵＶ、ＫｒＦエキシマレーザー、ＡｒＦエキシマレーザー、電子線、ＥＵＶ、Ｘ線）、ポジ型レジスト（回路基板、ＣＳＰ、ＭＥＭＳ素子等の電子部品製造の接続端子や配線パターン形成等）、レジストフィルム、液状レジスト、ネガ型レジスト（半導体素子等の表面保護膜、層間絶縁膜、平坦化膜等の永久膜材料等）、ＭＥＭＳ用レジスト、ポジ型感光性材料、ネガ型感光性材料、各種接着剤（各種電子部品用仮固定剤、ＨＤＤ用接着剤、ピックアップレンズ用接着剤、ＦＰＤ用機能性フィルム（偏向板、反射防止膜等）用接着剤等）、ホログラフ用樹脂、ＦＰＤ材料（カラーフィルター、ブラックマトリックス、隔壁材料、フォトスペーサー、リブ、液晶用配向膜、ＦＰＤ用シール剤等）、光学部材、成形材料（建築材料用、光学部品、レンズ）、注型材料、パテ、ガラス繊維含浸剤、目止め材、シーリング材、封止材、光半導体（ＬＥＤ）封止材、光導波路材料、ナノインプリント材料、光造用、及びマイクロ光造形用材料等に使用される光酸発生剤として好適に用いられる。