JPH0525257A - 感放射線性成分の製造方法およびポジ型レジスト組成物 - Google Patents
感放射線性成分の製造方法およびポジ型レジスト組成物Info
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Abstract
製造する方法および解像度の向上したポジ型レジスト組
成物を提供する。 【構成】 フェノール化合物とキノンジアジドスルホン
酸ハロゲン化物とを、比誘電率10以下の溶媒と比誘電
率15以上の溶媒との混合溶媒中で縮合させる感放射線
性成分の製造方法および該製造方法により得られた感放
射線性成分を用いてなるポジ型レジスト組成物。
Description
方法および該製造方法により得られた感放射線性成分を
用いてなるポジ型レジスト組成物に関するものである。
分として、フェノール化合物とキノンジアジドスルホン
酸ハロゲン化物との縮合物が用いられている。このフェ
ノール化合物の-OH が立体障害の大きな置換基の近くに
ある場合あるいはキノンジアジドスルホン酸ハロゲン化
物の対フェノール化合物モル比が高くなった場合、低比
誘電率溶媒中では縮合反応に長時間を要していた。ま
た、感光剤の種類によっては、低比誘電率溶媒中のみで
は反応中に析出が起こるという問題があった。これらを
解決する方法として、例えば、トリエチルアミン等の塩
基性触媒の量を増やすという方法がある。しかし、触媒
を増加させると反応時間が短縮され析出問題は回避され
るが、感放射線性成分の着色が激しくなるため解像度が
低下するという問題が生じる。
大幅に短縮された着色の少ない感放射線性成分の製造方
法を提供しようとするものである。また、本発明は上記
製造方法により得られる着色の少ない感放射線性成分お
よびそれを用いてなる解像度の優れたポジ型レジスト組
成物を提供しようとするものである。
の結果、感放射線性成分の合成溶媒として比誘電率10
以下の溶媒と比誘電率が15以上の溶媒との混合溶媒を
用いることにより従来技術の有する欠点を一挙に解決で
きることを見出して、本発明を完成させるに至った。
ジドスルホン酸ハロゲン化物とを、比誘電率10以下の
溶媒(以下低比誘電率溶媒という)と比誘電率15以上
の溶媒(以下高比誘電率溶媒という)との混合溶媒中で
縮合反応させることにより、短時間に、縮合物を析出さ
せることなく、着色の少ない感放射線性成分が得られる
こと及びそれを用いたポジ型レジストが高解像度を示す
ことを見出したものである。以下に本発明の感放射線性
成分の製造方法についてさらに詳細に説明する。感放射
線性成分は、フェノール化合物とキノンジアジドスルホ
ン酸ハロゲン化物とを比誘電率10以下の溶媒と比誘電
率15以上の溶媒との混合溶媒中で反応させ、その後晶
析、洗浄および乾燥の工程を経て得られる。代表的に
は、フェノール化合物とキノンジアジドスルホン酸ハロ
ゲン化物とを比誘電率10以下の溶媒と比誘電率15以
上の溶媒との混合溶媒中に完溶させた後、塩基性触媒を
滴下し、保温する。反応終了後塩基性触媒の塩酸塩をろ
別する。反応溶液をイオン交換水にジスチャージし、数
時間攪拌し、晶析を行う。この晶析マスをろ過し、得ら
れた結晶をリンス、リパルブ等により洗浄する。得られ
たウエットケーキを加熱減圧下で乾燥後、目的とする感
放射線性成分を得ることができる。
のアミン類、炭酸水素ナトリウム等の無機アルカリ類が
用いられる。
サン、テトラヒドロフラン、ジクロロメタン、クロロホ
ルムが挙げられる。高比誘電率溶媒としては、例えば、
γ−ブチロラクトン、N-メチル−2−ピロリドン、アセ
トン、N,N-ジメチルホルムアミド、フルフラール、ニト
ロベンゼン、スルホランおよびメタノール、エタノー
ル、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノ
ール、2−ブタノール等の比誘電率が15以上のアルコ
ール系溶媒が挙げられる。このうちアルコール系溶媒、
特にメタノールが好適である。また中でも、比誘電率が
5以下の溶媒と比誘電率が20以上の溶媒との混合溶
媒、好ましくは、比誘電率が5以下の溶媒とγ−ブチロ
ラクトンまたはメタノール、更に好ましくは、ジオキサ
ンとγ−ブチロラクトンまたはメタノールとの混合溶媒
が好ましい。
全溶媒に対して50重量%以下が可能であり、好ましく
は20重量%以下である。下限は0重量%より多ければ
よいが、好ましくは1重量%である。高比誘電率溶媒と
して、アルコール系溶媒を用いる場合は、全溶媒に対し
て好ましくは1重量%以下、更に好ましくは0.1重量
%以下である。下限は0重量%より多ければよいが、好
ましくは1ppmである。
3’,4−テトラ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、
2,2’,3,4−テトラヒドロキシベンゾフェノン、
2,2’,3,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノ
ン、2,2’,5,5’−テトラヒドロキシベンゾフェ
ノン、2,3’,4’,5−テトラヒドロキシベンゾフ
ェノン、2,3’,5,5’−テトラヒドロキシベンゾ
フェノンなどのテトラヒドロキシベンゾフェノン類、
2,2’,3,4,4’−ペンタヒドロキシベンゾフェ
ノン、2,2’,3,4,5’−ペンタヒドロキシベン
ゾフェノン、2,2’,3,3’,4−ペンタヒドロキ
シベンゾフェノン、2,3,3’,4,5’−ペンタヒ
ドロキシベンゾフェノンなどのペンタヒドロキシベンゾ
フェノン類、2,3,3’,4,4’,5’−ヘキサヒ
ドロキシベンゾフェノン、2,2’,3,3’,4,
5’−ヘキサヒドロキシベンゾフェノンなどのヘキサヒ
ドロキシベンゾフェノン類、没食子酸アルキルエステ
ル、下記構造をもつ化合物(I)等のオキシフラバン類
および特開平2-269351号に記載の一般式(I)で示され
るフェノール化合物等が例示される。
は1以上4以下の数を表し、l+mは1以上である。R
1 〜R5 はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アル
ケニル基、シクロアルキル基またはアリール基を表す。
又、R1 とR2 およびR4 とR 5 はそれぞれ独立に、環
を形成していてもよい。但し、R4 、R5 のどちらか一
方はアルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基また
はアリール基である。)
しては、例えば1,2−ベンゾキノンジアジド−4−ス
ルホン酸クロライド、1,2−ナフトキノンジアジド−
4−スルホン酸クロライド、1,2−ナフトキノンジア
ジド−5−スルホン酸クロライド等が挙げられる。
の製造方法により得られた感放射線性成分及びアルカリ
可溶性樹脂を含有するものである。アルカリ可溶性樹脂
としてはフェノール類とホルマリン等のアルデヒド類を
付加縮合反応させて得られるノボラック樹脂等が挙げら
れる。ノボラック樹脂の原料として使用するフェノール
類の具体例としては、フェノール、クレゾール、キシレ
ノール、エチルフェノール、トリメチルフェノール、プ
ロピルフェノール、ブチルフェノール、ジヒドロキシベ
ンゼン、ナフトール類等を挙げることができる。これら
フェノール類は単独でもしくは混合して使用することが
できる。フェノール類として、クレゾール類を用いるこ
とは特に好ましい。この場合メタクレゾールのみでもよ
いし、メタ・パラ混合クレゾールを使用してもよい。フ
ェノール類と付加縮合反応させるアルデヒド類としては
ホルムアルデヒド水溶液(ホルマリン)やホルムアルデ
ヒドのオリゴマーであるパラホルムアルデヒドが用いら
れる。特に37%のホルマリンは工業的に量産されており
好都合である。
反応は常法に従って行われる。反応は通常60〜120 ℃、
2〜30時間で行われる。触媒としては有機酸あるいは無
機酸や二価金属塩等が用いられる。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
ウム等があげられる。また反応はバルクで行っても適当
な溶剤を用いてもよい。
性成分とアルカリ可溶性樹脂を溶剤に混合溶解すること
によって行う。アルカリ可溶性樹脂と感放射線性成分の
割合は1:1〜6:1の範囲が好ましい。用いる溶剤
は、適当な乾燥速度で溶剤が蒸発し、均一で平滑な塗膜
を与えるものがよい。こ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、キシレン等が挙げられる。
に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限
定されるものではない。以下、部数は重量部数を示す。
合物21.0g、ナフトキノン−(1,2)−ジアジド−(2)
−5−スルホン酸クロリド45.1g (反応モル比1:2.4
)、ジオキサン281gおよびγ−ブチロラクトン50g を
仕込んだ後、攪拌して完溶させた。その後、攪拌しなが
ら、反応温度を26〜32℃にコントロールし、トリエチル
アミン18.7g を滴下ロートを用いて1時間で滴下させ
た。その後、26〜32℃に保ちながら3時間攪拌を続け
た。反応後、トリエチルアミンの塩酸塩をろ別した溶液
をイオン交換水にジスチャージした後、ろ過、洗浄およ
び乾燥させることによって感放射線性成分Aを得た。こ
の条件では、反応終了に4時間を要した。
合物21.0g、ナフトキノン−(1,2)−ジアジド−(2)
−5−スルホン酸クロリド48.9g (反応モル比1:2.6
)、ジオキサン350gおよびメタノール0.07g を仕込ん
だ後、攪拌して完溶させた。その後、攪拌しながら、反
応温度を26〜32℃にコントロールし、トリエチルアミン
21.2g を滴下ロートを用いて1時間で滴下させた。その
後、26〜32℃に保ちながら3時間攪拌を続けた。反応
後、トリエチルアミンの塩酸塩をろ別した溶液をイオン
交換水にジスチャージした後、ろ過、洗浄および乾燥さ
せることによって感放射線性成分Bを得た。この条件で
は、反応終了に4時間を要した。
サン331gに代え、トリエチルアミンの使用量18.7gを2
3.8g に代え、かつトリエチルアミン滴下終了後の26〜3
2℃での攪拌時間を3時間から16時間に代えた以外は実
施例1と同様にして感放射線性成分Cを得た。この条件
では、反応終了に17時間を要した。
0gに代え、トリエチルアミンの使用量21.2gを23.0g に
代え、かつトリエチルアミン滴下終了後の26〜32℃での
攪拌時間を3時間から24時間に代えた以外は実施例2
と同様にして感放射線性成分Dを得た。この条件では、
反応終了に25時間を要した。
ロソルブアセテート溶液を調整し、23℃で10日保存
後の700nm における吸光度を測定したところ表1のよう
になった。
成分A、B、CおよびDを各々、ノボラック樹脂ととも
に、表2に示す組成でエチルセロソルブアセテート44
部に溶解した。調合したこの溶液を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溶液を調製
した。これを常法によって洗浄したシリコンウェハーに
回転塗布機を用いて1.27μm厚に塗布した。ついでこの
シリコンウェハーを90℃のホットプレートで60秒間
ベークした。次いで、このシリコンウェハーに365nm
(i線)の露光波長を有する縮小投影露光機(日立製作
所製LO−5010i NA=0.40)を用いて露光量を段階
的に変化させて露光した。これを住友化学工業製現像液
SOPDで1分間現像することにより、ポジ型パターンを得
た。ついで露光量の対数に対する、規格化膜厚(=残膜
厚/初期膜厚)をプロットし、その傾きθを求めtan θ
をγ値とした。同時に求めた解像度とともに結果を表2
に示す。
/ホルマリン=1/0.8 のモル比で、シュウ酸触媒を用
いて還流下に反応させることにより得られた重量平均分
子量8000(ポリスチレン換算)のノボラック樹脂。 2)解像度の求め方 0.6 μmのラインアンドスペースパターンの線巾が1対
1になる露光量で膜減りなく分離する最小のラインアン
ドスペースパターンの寸法を解像度とした。
化合物の構造、キノンジアジドスルホン酸ハロゲン化物
の構造及びキノンジアジドハロゲン化物対フェノール化
合物モル比にかかわらず、縮合生成物が析出することな
く、縮合反応が短時間で進行するため感放射線性成分の
起業上の合成範囲が広がる。又、本発明による製造方法
によって得られた感放射線性成分は着色が少なく、又そ
れを用いたポジ型レジスト組成物は優れた解像度を示
す。
Claims (8)
- 【請求項1】フェノール化合物とキノンジアジドスルホ
ン酸ハロゲン化物とを、比誘電率が10以下の溶媒と比
誘電率が15以上の溶媒との混合溶媒中で縮合させるこ
とを特徴とする感放射線性成分の製造方法。 - 【請求項2】比誘電率が15以上の溶媒が全溶媒に対し
て50重量%以下である、請求項1記載の感放射線性成
分の製造方法。 - 【請求項3】比誘電率が10以下の溶媒がジオキサンで
ある、請求項1記載の感放射線性成分の製造方法。 - 【請求項4】比誘電率が15以上の溶媒がγ−ブチロラ
クトンである、請求項1または3に記載の感放射線性成
分の製造方法。 - 【請求項5】比誘電率が15以上の溶媒がアルコール系
溶媒である、請求項1または3に記載の感放射線性成分
の製造方法。 - 【請求項6】アルコール系溶媒が全溶媒に対して1重量
%以下である、請求項5記載の感放射線性成分の製造方
法。 - 【請求項7】アルコール系溶媒が全溶媒に対して0.1
重量%以下である、請求項5記載の感放射線性成分の製
造方法。 - 【請求項8】請求項1〜7のいずれかに記載の製造方法
により得られた感放射線性成分およびアルカリ可溶性樹
脂を含有するポジ型レジスト組成物。
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