JPH04211257A - ポリフェノール化合物 - Google Patents
ポリフェノール化合物Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
キシマーレーザー等を含む)、電子線、イオンビーム、
X線などの放射線に感応するポジ型感放射線性レジスト
組成物の一成分として好適に用いられるポリフェノール
化合物に関するものである。
う微細化が進み、今やサブミクロンのパターン形成が要
求されるに至り、解像力に優れたポジ型フォトレジスト
が要望されている。従来、集積回路の形成にはマスク密
着方式が用いられてきたが、この方式では2μm が限
界といわれている。そこで、マスク密着方式に代わって
、縮小投影露光方式が注目されている。これは、マスタ
ーマスク(レクチル)のパターンをレンズ系により縮小
投影して露光する方式であり、解像力はサブミクロンま
で可能である。しかしながらこの縮小投影露光方式の場
合、問題点の一つとしてスループットが低いという点が
ある。すなわち、従来のマスク密着方式のような一括露
光と異なり、縮小投影露光方式では分割繰り返し露光と
なるため、ウェハー1枚あたりの露光トータル時間が長
くなるという問題である。
もさることながら、用いるレジストの高感度化が最も重
要である。高感度化により露光時間が短縮できれば、ス
ループットの向上、ひいては歩留まりの向上が達成され
うる。一方LSIの集積度の向上とともに配線の幅が微
細化され、そのためエッチングも従来のウェットエッチ
ングに代わり、ドライエッチングが主流となってきてい
る。このドライエッチングのため、レジストの耐熱性が
従来以上に要求されるようになってきている。
いられているポジ型フォトレジストを見ると、必ずしも
感度、解像力、耐熱性のすべてにおいて十分満足しうる
ものとはいいがたい。一般にポジ型フォトレジストは、
ネガ型フォトレジストに比べて感度が低いため、かかる
点での改良が望まれている。
として、ポジ型フォトレジストに用いるアルカリ可溶性
樹脂の分子量を低くすることが知られており、この方法
によれば、アルカリ現像液に対する溶解速度が増し、見
かけ上レジストの感度は向上する。しかしこの方法では
、非露光部の膜減りが大きくなったり(いわゆる残膜率
の低下)、パターン形状が悪化したり、露光部と非露光
部の現像液に対する溶解速度の差が小さくなることから
くる、いわゆるγ値の低下(解像力の低下)といった問
題がある他に、レジストの耐熱性が低下するという極め
て深刻な不都合を生じる。すなわち現状では、感度、解
像力、耐熱性のすべてを兼ね備えたポジ型レジストはな
く、いずれかを改良しようとすると、別の性質がさらに
悪くなるという問題があった。
ト組成物に配合することによって、前記従来技術の問題
点を解決し、感度、解像力および耐熱性に優れたレジス
ト組成物とすることができる化合物を提供することにあ
る。
のポリフェノール化合物が、レジスト組成物の一成分と
して上記課題の解決に有効であることを見出し、本発明
を完成した。
】
る。
しては、以下に示す(1)、(2)および(3)が挙げ
られる。
合物は例えば、対応するキシレノール類を酸触媒の存在
下で、o−ヒドロキシベンズアルデヒド(サリチルアル
デヒドともいう)と縮合させることにより、合成するこ
とができる。
,5−キシレノール、2,5−キシレノール、2,3−
キシレノール、2,4−キシレノール、2,6−キシレ
ノール、3,4−キシレノールが挙げられる。
有機酸、無機酸、あるいは二価金属塩などが挙げられる
。具体例としては、蓚酸、塩酸、硫酸、過塩素酸、p−
トルエンスルホン酸、トリクロル酢酸、リン酸、蟻酸、
酢酸亜鉛、塩化亜鉛、酢酸マグネシウムなどが挙げられ
る。選択性が良く、また反応速度を濃度によりコントロ
ールできるという点では、塩酸触媒を用いるのが好まし
い。
は、キシレノール類1モルに対して0.02〜3モルが
好ましく、また酸触媒の使用量は、o−ヒドロキシベン
ズアルデヒド1モルに対して 0.01 〜0.7 モ
ルが好ましい。 縮合反応は通常、30〜250 ℃で2〜30時間行わ
れる。
な溶剤を用いて行ってもよい。この際用いられる溶剤と
しては例えば、水、メチルアルコール、エチルアルコー
ル、iso −プロピルアルコール、n−ブチルアルコ
ール、iso−アミルアルコールなどのアルコール類、
あるいはエチルセロソルブアセテート、エチルセロソル
ブ、メチルセロソルブ、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘ
プタン、 ベンゼン、トルエン、キシレンなどが挙げ
られる。これらの溶剤は、キシレノール類とo−ヒドロ
キシベンズアルデヒドの総量100重量部あたり、10
〜1000重量部用いられる。
2,5−キシレノールとo−ヒドロキシベンズアルデヒ
ドとの縮合反応により合成できる。
酸触媒およびトルエン溶剤を用いる場合、溶剤の量は、
2,5−キシレノール100重量部に対して50〜50
0重量部であり、また2,5−キシレノールの仕込み量
は、o−ヒドロキシベンズアルデヒド1モルに対して2
〜5モル、好ましくは3〜4モルである。一方、p−ト
ルエンスルホン酸触媒およびメタノール溶剤を用いる場
合、溶剤の量は、2,5−キシレノール100重量部に
対して50〜1000重量部であり、また2,5−キシ
レノールの仕込み量は、o−ヒドロキシベンズアルデヒ
ド1モルに対して2〜4モルが好ましい。
の仕込み量は、o−ヒドロキシベンズアルデヒド1モル
に対して 0.01 〜0.1 モル、好ましくは 0
.02 〜 0.03 モルである。縮合反応は、50
℃〜還流温度で5〜30時間行われる。縮合生成物は脱
金属イオン処理を施したあと、再結晶または再沈澱によ
り精製できる。
分液する有機溶媒に生成物を溶解させ、イオン交換水を
用いて洗浄することにより行うことができる。この際に
用いる有機溶媒としては、メチルイソブチルケトン、エ
チルセロソルブアセテート、酢酸エチルなどが挙げられ
る。また脱金属イオン処理は、水と混合して分液しない
有機溶媒に生成物を溶解させ、イオン交換水にチャージ
すること(再沈澱)によっても行うことができる。ここ
で用いる有機溶媒としては、メタノール、エタノール、
アセトンなどが挙げられる。この方法は、脱金属イオン
と精製が同時に行えるので好ましい。
ノール化合物の用途は特に限定されないが、例えば、ア
ルカリ可溶性樹脂および1,2−キノンジアジド化合物
を含むポジ型感放射線性レジスト組成物の一成分として
用いることができる。このようなレジスト組成物に式(
I)のポリフェノール化合物を添加することにより、レ
ジスト組成物の感度、解像力および耐熱性をバランスよ
く向上させることができる。
ポリフェノール化合物の合計100重量部を基準として
、式(I)のポリフェノール化合物を4〜40重量部用
いるのが好ましい。式(I)のポリフェノール化合物が
4重量部未満になると、アルカリ水溶液からなる現像液
に対する溶解性が落ちるので、現像がしにくくなり、ま
た40重量部を越えると、放射線があたっていない部分
も現像液に溶けやすくなるので、パターニングが難しく
なる。
性樹脂は、例えばポリビニルフェノール、ノボラック樹
脂などであり、特にノボラック樹脂が好ましい。ノボラ
ック樹脂としては、例えば、フェノール、o−クレゾー
ル、m−クレゾール、p−クレゾール、2,5−キシレ
ノール、3,5−キシレノール、3,4−キシレノール
、2,3,5−トリメチルフェノール、4−t−ブチル
フェノール、2−t−ブチルフェノール、3−t−ブチ
ルフェノール、3−エチルフェノール、2−エチルフェ
ノール、4−エチルフェノール、2−ナフトール、1,
3−ジヒドロキシナフタリン、1,7−ジヒドロキシナ
フタリン、1,5−ジヒドロキシナフタリンなどのフェ
ノール類を、単独でまたは2種以上組み合わせて、ホル
マリンと常法により縮合させた樹脂が挙げられる。
2〜30時間行われる。触媒としては、有機酸、無機酸
、あるいは二価金属塩などが用いられる。具体例として
は、蓚酸、塩酸、硫酸、過塩素酸、p−トルエンスルホ
ン酸、トリクロル酢酸、リン酸、蟻酸、酢酸亜鉛、酢酸
マグネシウムなどが挙げられる。この反応は、バルクで
行っても、また適当な溶剤を用いて行ってもよい。
子量(GPCによるポリスチレン換算値)が2000以
上のノボラック樹脂のうち、30〜90重量%に相当す
る低分子量ノボラックを、晶析、分別などで除去するこ
とにより得られる高分子量ノボラックが好ましい。
−キノンジアジド化合物は、特に限定されないが、例え
ば、1,2−ベンゾキノンジアジド−4−スルホン酸エ
ステル、1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホン
酸エステル、1,2−ナフトキノンジアジド−5−スル
ホン酸エステルなどが挙げられる。
ば、1,2−ナフトキノンジアジドスルホン酸クロリド
やベンゾキノンジアジドスルホン酸クロリドとヒドロキ
シル基含有化合物とを、弱アルカリの存在下で縮合させ
ることにより得られる。ここで、ヒドロキシル基含有化
合物の例としては、ハイドロキノン、レゾルシン、フロ
ログルシン、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2
,3,4−トリヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4
,4′−テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,2′,
4,4′−テトラヒドロキシベンゾフェノン、ビス(p
−ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(2,4−ジヒド
ロキシフェニル)メタン、ビス(2,3,4−トリヒド
ロキシフェニル)メタン、2,2−ビス(p−ヒドロキ
シフェニル)プロパン、2,2−ビス(2,4−ジヒド
ロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(2,3,4
−トリヒドロキシフェニル)プロパン、オキシフラバン
類
ド化合物は、それぞれ単独で、あるいは2種以上組み合
わせて用いることができる。
ル化合物を配合したポジ型感放射線性レジスト組成物は
、1,2−キノンジアジド化合物、アルカリ可溶性樹脂
、および式(I)のポリフェノール化合物を、適当な溶
剤に混合し、溶解させることにより調製することができ
る。この際、アルカリ可溶性樹脂と式(I)で示される
ポリフェノール化合物の合計100重量部に対し、通常
1,2−キノンジアジド化合物を5〜100重量部用い
るのが好ましく、より好ましくは10〜50重量部用い
る。1,2−キノンジアジド化合物の配合量が5重量部
未満になると、塗布後のレジスト膜全体が、アルカリ性
水溶液からなる現像液に溶けやすくなるので、パターニ
ングが難しくなる。また1,2−キノンジアジド化合物
の配合量が100重量部を越えると、短時間の放射線照
射では加えた1,2−キノンジアジド化合物のすべてを
分解することができず、結果的に放射線照射量を多くし
なければならなくなるので、感度の低下を招く。
し、均一で平滑な塗膜を与えるものがよい。そのような
溶剤としては、エチルセロソルブアセテート、メチルセ
ロソルブアセテート、エチルセロソルブ、メチルセロソ
ルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテ
ート、酢酸ブチル、メチルイソブチルケトン、キシレン
などが挙げられる。これらの溶剤は、単独でまたは2種
以上混合して用いることができる。
性レジスト組成物は、必要に応じてさらに付加物として
、少量の樹脂や染料などを含んでいてもよい。
に説明するが、本発明はこれらの実施例によってなんら
限定されるものでない。なお、以下の例中にある%およ
び部は、特にことわらないかぎり重量基準である。
0mlの三ツ口フラスコに、2,5−キシレノール 1
34.0g、サリチルアルデヒド 33.7 g、p−
トルエンスルホン酸 0.83 gおよびトルエン26
8gを仕込み、油浴中、加熱攪拌下、115℃で、縮合
水を除去しながら16時間反応させた。反応液50〜6
0℃で反応混合物を濾過することにより、下記式(1)
で示されるトリフェニルメタン誘導体の粗ケーキを得た
。この粗ケーキを、メタノール580gに20〜25℃
で溶解させ、イオン交換水1450gにチャージしたあ
と、濾過、乾燥させることにより、下記式(1)で示さ
れるトリフェニルメタン誘導体の精製ケーキ 89.3
gが得られた。収率93.0%(サリチルアルデヒド
基準)。
、6.52 (s, 2H)、6.63 (s, 2H
)、6.74 (m, 2H)、6.83 (m, 1
H)、7.05 (m, 1H)、7.78 (s,
2H)、8.09 (s, 1H)。 融点 274〜275℃
ットルの三ツ口フラスコに、3,4−キシレノール10
94g、サリチルアルデヒド448g、および20%塩
酸1955gを仕込み、水浴中、50〜55℃で43時
間反応させた。そのあと室温まで冷却し、酢酸エチル4
リットルで抽出を行った。塩酸層を分液し、オイル層に
イオン交換水4リットルを加えて、洗浄分液を4回繰り
返した。濃縮後、トルエン5500gを加え、70〜7
5℃で2時間攪拌した。そのあと室温まで冷却し、濾過
した。得られたウェットケーキに、トルエン2500g
および酢酸エチル125gを加え、70〜75℃で2時
間攪拌した。室温まで冷却後、濾過、乾燥させることに
より、下記式(2)で示されるトリフェニルメタン誘導
体のケーキ1211gが得られた。HPLCによる純度
98.2 %。
、6.35 (s, 1H)、6.58 (s, 2H
)、6.62 (s, 2H)、6.70 (m, 1
H)、6.80 (m, 2H)、7.00 (m,
1H)、7.50 (s, 2H)、7.82 (s,
1H)。 融点 220℃
ットルの三ツ口フラスコに、2,6−キシレノール24
4g、サリチルアルデヒド 61.1 gおよび濃塩酸
300gを仕込み、水浴中、45〜50℃で6時間反応
させた。そのあと室温まで冷却し、デカンテーションを
行った。酢酸エチル4リットルで抽出を行い、塩酸層を
分液し、オイル層にイオン交換水1リットルを加えて、
洗浄分液を4回繰り返した。濃縮後トルエン520gを
加え、70〜75℃で2時間攪拌した。そのあと室温ま
で冷却し、濾過した。得られたウェットケーキにトルエ
ン430gを加えて70〜75℃で2時間攪拌し、室温
まで冷却した。そのあと、濾過して得られたウェットケ
ーキに、トルエン200gを加えて洗浄した。乾燥後、
下記式(3)で示されるトリフェニルメタン誘導体のケ
ーキが124g得られた。HPLC純度 97.6 %
。
、6.67 (s, 4H)、6.80 (m, 4H
)、7.03 (s, 2H)、8.06 (s, 1
H)。 融点 203〜204℃
0mlの三ツ口フラスコに、メタクレゾール149g、
パラクレゾール121g、エチルセロソルブアセテート
252gおよび5%シュウ酸30.4 gを仕込み、9
0℃の油浴で加熱攪拌しながら、ホルマリン水溶液(3
7.0%)147.8 gを40分かけて滴下し、その
あとさらに7時間、加熱攪拌して反応させた。次いで中
和、水洗、脱水して、ノボラック樹脂のエチルセロソル
ブアセテート溶液を得た。GPCによるポリスチレン換
算重量平均分子量は9600であった。
られたノボラック樹脂のエチルセロソルブアセテート溶
液(ノボラック樹脂の含有量 41.2 %)120g
を3リットルの底抜きセパラブルフラスコに仕込み、さ
らにエチルセロソルブアセテート 868.8gとn−
ヘプタン 544.6gを加えて、20℃で30分間攪
拌後、静置・分液した。分液で得られた下層中のn−ヘ
プタンをエバポレータにより除去して、ノボラック樹脂
のエチルセロソルブアセテート溶液を得た。GPCによ
るポリスチレン換算重量平均分子量は、15,500で
あった。なお、この分別操作により、低分子量ノボラッ
クは75%除去された。
合成例1および2で得られたノボラック樹脂を各々、感
光剤とともに表−1に示す組成でエチルセロソルブアセ
テートに溶かし、レジスト組成物を調合した。なお溶剤
量は、以下に示す塗布条件で膜厚 1.28 μm に
なるように調整した。これら各組成物を 0.2μm
のテフロン製フィルターで濾過し、レジスト液を調製し
た。
リコンウェハーに、回転塗布機を用いて4000rpm
で塗布した。次いでこのシリコンウェハーを、100
℃の真空吸着型ホットプレートで1分間ベークした。そ
のあと、超高圧水銀灯を光源とする縮小投影露光装置を
用い、ショット毎に露光時間を段階的に変えて露光した
。 次いで、現像液SOPD〔住友化学工業(株)製商品名
〕を用いて現像した。リンス、乾燥後、各ショットの膜
減り量と露光時間をプロットして感度を求めた。また、
未露光部の残膜厚から残膜率を求めた。
たシリコンウェハーを、種々の温度に設定したクリーン
オーブン中に30分間、空気雰囲気で放置し、そのあと
レジストパターンを走査型電子顕微鏡で観察することに
より、耐熱性を評価した。
−1から明らかなように、本発明のポリフェノール化合
物を配合したレジスト組成物は、感度、解像力および耐
熱性のバランスがとれており、このポリフェノール化合
物を配合しない場合に比べ、格段に性能が向上している
。
ジド−5−スルホニルクロライドと2,3,4−トリヒ
ドロキシベンゾフェノンの縮合物 感光剤(b): 1,2−ナフトキノンジアジド−5
−スルホニルクロライドと2,3,4,4′−テトラヒ
ドロキシベンゾフェノンの縮合物 *2 レジストパターンがだれ始めたときのクリーン
オーブン内の温度 *3 ラインアンドスペースを解像する最小線幅
052】
型感放射線性レジスト組成物の一成分として配合するこ
とにより、既存のレジスト組成物に比べ、感度を向上さ
せ、かつ解像力および耐熱性も向上させることができる
。
Claims (4)
- 【請求項1】式 【化1】 で示されるポリフェノール化合物。
- 【請求項2】式 【化2】 で示される請求項1記載のポリフェノール化合物。
- 【請求項3】式 【化3】 で示される請求項1記載のポリフェノール化合物。
- 【請求項4】式 【化4】 で示される請求項1記載のポリフェノール化合物。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH07330647A (ja) * | 1994-06-07 | 1995-12-19 | Nippon Steel Chem Co Ltd | ビスフェノール化合物の製造方法 |
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-
1991
- 1991-03-20 JP JP5671591A patent/JPH0819021B2/ja not_active Expired - Lifetime
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