JPH0899922A - Polyhydric phenol compound, its production and use - Google Patents

Polyhydric phenol compound, its production and use

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JPH0899922A
JPH0899922A JP5882795A JP5882795A JPH0899922A JP H0899922 A JPH0899922 A JP H0899922A JP 5882795 A JP5882795 A JP 5882795A JP 5882795 A JP5882795 A JP 5882795A JP H0899922 A JPH0899922 A JP H0899922A
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Abstract

PURPOSE: To obtain a new polyhydric phenol compound producible in high purity by simple reaction, useful as an intermediate for a sensitive agent for a resist composition and an alkali-soluble component for the resist composition. CONSTITUTION: 1,2,3-Trihydroxy-4-(4-hydroxy-2,5-dimethylbenzyl)benzene is expressed by the formula. The compound is obtained by reacting 4-hydroxy- methyl-2,5-dimethylphenol with pyrogallol. The molar ratio of pyrogallol to 4-hydroxy-methyl-2,5-dimethylphenol is 1-3 and the reaction is preferably carried out in the presence of an acid catalyst. The amount of water as a reaction solvent is preferably 0.25 5 pts.wt. based on 1 pt.wt. of pyrogallol. The reaction product is preferably purified by crystallization from an aromatic solvent or an aqueous solution of an alcohol. A positive type resist composition containing the compound has excellent balance of properties such as sensitivity, resolving power, γ value and profile and no scum in development and is suitable for fine processing of semiconductor.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えばレジスト組成物
の成分として有用な多価フェノール化合物、それの製造
方法、及びそれのレジスト組成物への適用に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polyphenol compound useful as a component of a resist composition, a method for producing the same, and its application to a resist composition.

【0002】[0002]

【従来の技術】多価フェノール化合物は従来から多数知
られており、例えば特開昭 55-162728号公報(=USP 4,51
4,334)や特開昭 62-84035 号公報(=USP 4,894,432)に
は、複数のベンゼン環を有する多価フェノール化合物が
記載されている。しかし、こうした公知の多価フェノー
ル化合物は、長い製造工程を必要とし、また反応によっ
て得られるものの純度が低く、高純度に精製することが
困難であった。
2. Description of the Related Art Many polyhydric phenol compounds have been known so far, for example, JP-A-55-162728 (= USP 4,51).
4,334) and JP-A-62-84035 (= USP 4,894,432) describe a polyhydric phenol compound having a plurality of benzene rings. However, such a known polyphenol compound requires a long production process, and the product obtained by the reaction has a low purity, which makes it difficult to purify it to a high purity.

【0003】一方、多価フェノール化合物をキノンジア
ジドスルホン酸エステル化して、半導体微細加工用のレ
ジスト組成物における感光剤として用いる研究も多数行
われており〔例えば、特開平 6-167805 号公報(=EP-A-5
73,056) など〕、また多価フェノール化合物自体を、こ
うしたレジスト組成物におけるアルカリ可溶性成分であ
る添加剤として用いる研究も行われている〔例えば、特
開平 2-2560 号公報、特開平 3-200253 号公報など〕。
On the other hand, many studies have been conducted for converting a polyhydric phenol compound into a quinonediazide sulfonic acid ester and using it as a photosensitizer in a resist composition for semiconductor fine processing [for example, JP-A-6-167805 (= EP. -A-5
73, 056), etc.), and the use of the polyphenol compound itself as an additive which is an alkali-soluble component in such a resist composition is also being conducted [eg, JP-A-2-2560, 3-200253. Bulletin, etc.].

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、簡単
な反応により、高い純度で、ジフェニルメタン系の新規
な多価フェノール化合物を製造し、提供することにあ
る。
An object of the present invention is to produce and provide a novel diphenylmethane-based polyhydric phenol compound with high purity by a simple reaction.

【0005】本発明の別の目的は、半導体微細加工用の
レジスト組成物における一成分として有用なジフェニル
メタン系の多価フェノール化合物を提供することにあ
る。
Another object of the present invention is to provide a diphenylmethane type polyhydric phenol compound useful as one component in a resist composition for semiconductor fine processing.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意研究を
行った結果、特定構造の芳香族テトラヒドロキシ化合物
を見いだし、しかもこの化合物は、容易に高純度で得ら
れ、レジスト組成物の成分として有用であることを見い
だし、本発明に至った。
As a result of intensive studies, the present inventors have found an aromatic tetrahydroxy compound having a specific structure, and this compound can be easily obtained in high purity and is a component of a resist composition. As a result, the present invention has been completed, and the present invention has been completed.

【0007】したがって本発明は一つの見地から、1,
2,3−トリヒドロキシ−4−(4−ヒドロキシ−2,
5−ジメチルベンジル)ベンゼンを提供するものであ
る。この化合物は、次式(I)の構造を有し、以下、簡
単のため、化合物(I)と呼ぶことがある。
Therefore, the present invention, from one aspect,
2,3-trihydroxy-4- (4-hydroxy-2,
5-dimethylbenzyl) benzene. This compound has a structure of the following formula (I), and may be hereinafter referred to as compound (I) for simplicity.

【0008】 [0008]

【0009】また本発明は、別の見地から、4−ヒドロ
キシメチル−2,5−ジメチルフェノールとピロガロー
ルを反応させることにより、化合物(I)を製造する方
法をも提供する。
The present invention also provides, from another aspect, a method for producing compound (I) by reacting 4-hydroxymethyl-2,5-dimethylphenol with pyrogallol.

【0010】本発明はまた、もう一つ別の見地から、化
合物(I)を有効成分とするレジスト用添加剤を提供
し、さらには、化合物(I)を含有するレジスト組成物
をも提供する。
From another aspect, the present invention also provides a resist additive containing compound (I) as an active ingredient, and further provides a resist composition containing compound (I). .

【0011】本発明による化合物(I)は、4−ヒドロ
キシメチル−2,5−ジメチルフェノールとピロガロー
ルとの反応により、容易に高純度で製造することができ
る。この際、4−ヒドロキシメチル−2,5−ジメチル
フェノールに対して、ピロガロールを1〜3のモル比で
用いるのが好ましく、とりわけ1〜2のモル比で用いる
のがより好ましい。
The compound (I) according to the present invention can be easily produced in high purity by the reaction of 4-hydroxymethyl-2,5-dimethylphenol and pyrogallol. At this time, it is preferable to use pyrogallol in a molar ratio of 1 to 3 with respect to 4-hydroxymethyl-2,5-dimethylphenol, and more preferably in a molar ratio of 1 to 2.

【0012】この反応は、酸触媒の使用により促進され
る。酸触媒は、無機酸、有機酸のいずれでもよく、例え
ば塩酸、硫酸、ギ酸、酢酸、シュウ酸、p−トルエンス
ルホン酸などが挙げられる。好ましくは塩酸、硫酸又は
p−トルエンスルホン酸が、さらに好ましくはp−トル
エンスルホン酸が用いられる。酸触媒は、ピロガロール
に対して、通常0.01〜0.1モル倍、好ましくは0.01
〜0.05モル倍、さらに好ましくは0.01〜0.03モル
倍の範囲で使用される。
The reaction is accelerated by the use of acid catalysts. The acid catalyst may be either an inorganic acid or an organic acid, and examples thereof include hydrochloric acid, sulfuric acid, formic acid, acetic acid, oxalic acid and p-toluenesulfonic acid. Hydrochloric acid, sulfuric acid or p-toluenesulfonic acid is preferably used, and more preferably p-toluenesulfonic acid is used. The acid catalyst is usually 0.01 to 0.1 mol times, preferably 0.01 times, the amount of pyrogallol.
It is used in an amount of up to 0.05 mol times, and more preferably within a range of 0.01 to 0.03 mol times.

【0013】またこの反応は、通常溶媒中で行われ、反
応溶媒としては水が好ましく用いられる。反応溶媒、特
に水は、ピロガロールの量を基準として、一般的には
0.25〜5重量倍の範囲で、好ましくは0.5〜2重量
倍、さらに好ましくは0.8〜1.2重量倍の範囲で使用さ
れる。
The reaction is usually carried out in a solvent, and water is preferably used as the reaction solvent. The reaction solvent, especially water, is generally in the range of 0.25 to 5 times by weight, preferably 0.5 to 2 times by weight, more preferably 0.8 to 1.2 times by weight, based on the amount of pyrogallol. Used in double range.

【0014】この反応は、一般に大気圧下、例えば10
〜60℃の温度で行われる。反応温度は、原料が溶解す
る範囲で、低いほうが好ましい。この反応においては、
ピロガロール及び酸触媒を含む水溶液に4−ヒドロキシ
メチル−2,5−ジメチルフェノールを徐々に、又は分
割して、例えば0.5〜2時間かけて加えていくのが好ま
しい。
The reaction is generally carried out at atmospheric pressure, eg 10
It is carried out at a temperature of -60 ° C. The reaction temperature is preferably as low as possible within the range in which the raw materials are dissolved. In this reaction,
It is preferable that 4-hydroxymethyl-2,5-dimethylphenol is gradually or dividedly added to an aqueous solution containing pyrogallol and an acid catalyst, for example, over 0.5 to 2 hours.

【0015】こうした反応により、化合物(I)が生成
する。例えば反応溶媒として水を用いた場合は、反応の
進行とともに、あるいは反応後室温付近に冷却すること
により、化合物(I)が沈澱してくる。これを固液分離
すれば、化合物(I)の粗生成物が得られ、この粗生成
物は、好ましくはさらに精製される。精製は任意の手段
で行うことができるが、特に晶析による精製が好ましく
採用される。例えば、ベンゼン、トルエン、キシレンの
ような芳香族溶媒からの晶析、メタノール、エタノール
のようなアルコールを含む水溶液からの晶析などが採用
できる。芳香族溶媒からの晶析を採用する場合は、好ま
しくはトルエンが用いられる。またアルコール水溶液か
らの晶析を採用する場合は、好ましくは30〜60重量
%、より好ましくは30〜40重量%のアルコール水溶
液、とりわけメタノール水溶液が用いられる。
Compound (I) is produced by such a reaction. For example, when water is used as the reaction solvent, the compound (I) precipitates as the reaction progresses or after the reaction is cooled to around room temperature. If this is subjected to solid-liquid separation, a crude product of compound (I) is obtained, and this crude product is preferably further purified. Purification can be performed by any means, but purification by crystallization is particularly preferably adopted. For example, crystallization from an aromatic solvent such as benzene, toluene or xylene, crystallization from an aqueous solution containing an alcohol such as methanol or ethanol, and the like can be adopted. When crystallization from an aromatic solvent is adopted, toluene is preferably used. When crystallization from an alcohol aqueous solution is adopted, an alcohol aqueous solution of preferably 30 to 60% by weight, more preferably 30 to 40% by weight, especially an aqueous methanol solution is used.

【0016】こうして得られる化合物(I)は、例え
ば、1,2−ナフトキノンジアジド−4−又は−5−ス
ルホン酸クロリド、1,2−ベンゾキノンジアジド−4
−スルホン酸クロリドのようなo−キノンジアジドスル
ホン酸ハライドとの反応によりエステル化して、アルカ
リ可溶性ノボラック樹脂を含有するポジ型レジスト組成
物の感光剤成分として用いることができる。またこれと
は別に、化合物(I)自体で、芳香族ポリヒドロキシ化
合物のo−キノンジアジドスルホン酸エステルからなる
感光剤及びアルカリ可溶性ノボラック樹脂を含有するポ
ジ型レジスト組成物において、低分子量アルカリ可溶性
成分となる添加剤として用いることもできる。これらの
ポジ型レジスト組成物は、紫外線や遠紫外線(エキシマ
ーレーザー等を含む)などの放射線に感応し、半導体の
微細加工に用いられる。
The compound (I) thus obtained is, for example, 1,2-naphthoquinonediazide-4- or -5-sulfonic acid chloride, 1,2-benzoquinonediazide-4.
It can be esterified by reaction with o-quinonediazide sulfonic acid halide such as sulfonic acid chloride and used as a photosensitizer component of a positive resist composition containing an alkali-soluble novolac resin. Separately from this, in compound (I) itself, in a positive resist composition containing a photosensitizer composed of an o-quinonediazide sulfonic acid ester of an aromatic polyhydroxy compound and an alkali-soluble novolak resin, a low molecular weight alkali-soluble component is added. Can also be used as an additive. These positive resist compositions are sensitive to radiation such as ultraviolet rays and deep ultraviolet rays (including excimer lasers) and are used for fine processing of semiconductors.

【0017】レジスト組成物を構成するアルカリ可溶性
ノボラック樹脂は、フェノール性水酸基を少なくとも1
個有する化合物とアルデヒドとを、酸触媒の存在下に縮
合させて得られるものであって、その種類は特に限定さ
れるものでなく、レジスト分野で用いられる各種のもの
であることができる。ノボラック樹脂の原料となるフェ
ノール系化合物としては、例えば、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、2−t−ブチル−
5−メチルフェノールなどが挙げられる。また、ノボラ
ック樹脂のもう一方の原料であるアルデヒドとしては、
ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、グリオキサール
のような脂肪族アルデヒド及び、ベンズアルデヒド、サ
リチルアルデヒドのような芳香族アルデヒドが挙げられ
る。特にホルムアルデヒドは、37重量%水溶液として
工業的に量産されており、好適に用いられる。
The alkali-soluble novolac resin constituting the resist composition contains at least 1 phenolic hydroxyl group.
The compound is obtained by condensing an individual compound and an aldehyde in the presence of an acid catalyst, and the type thereof is not particularly limited, and various types used in the resist field can be used. Examples of the phenolic compound which is a raw material of the novolac resin include o-cresol and m.
-Cresol, p-cresol, 2,5-xylenol, 3,5-xylenol, 3,4-xylenol,
2,3,5-trimethylphenol, 2-t-butyl-
5-methylphenol and the like can be mentioned. Further, as the aldehyde which is the other raw material of the novolac resin,
Aliphatic aldehydes such as formaldehyde, acetaldehyde, glyoxal, and aromatic aldehydes such as benzaldehyde and salicylaldehyde are mentioned. In particular, formaldehyde is industrially mass-produced as a 37% by weight aqueous solution and is preferably used.

【0018】こうしたフェノール系化合物の1種又は2
種以上と、アルデヒドの1種又は2種以上とを、酸触媒
の存在下で縮合させることにより、ノボラック樹脂が得
られる。酸触媒としては、塩酸、硫酸、リン酸のような
無機酸、シュウ酸、酢酸、p−トルエンスルホン酸のよ
うな有機酸、酢酸亜鉛のような二価金属塩などが挙げら
れる。縮合反応は常法に従って行うことができ、例えば
60〜120℃の範囲の温度で2〜30時間程度行われ
る。また、反応はバルクで行っても、適当な溶媒中で行
ってもよい。
One or two of such phenolic compounds
The novolak resin is obtained by condensing one or more species and one or more species of aldehydes in the presence of an acid catalyst. Examples of the acid catalyst include inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid and phosphoric acid, oxalic acid, acetic acid, organic acids such as p-toluenesulfonic acid, and divalent metal salts such as zinc acetate. The condensation reaction can be performed according to a conventional method, for example, at a temperature in the range of 60 to 120 ° C. for about 2 to 30 hours. The reaction may be carried out in bulk or in a suitable solvent.

【0019】得られるノボラック樹脂は、レジストの現
像残渣を少なくするなどの目的で、例えば分別などの操
作を施して、そのゲルパーミエーションクロマトグラフ
ィー(GPC)(UV 254nmの検出器を使用)によるパタ
ーンにおいて、ポリスチレン換算分子量で900以下の
成分の面積比が、未反応のフェノール系化合物のパター
ン面積を除く全パターン面積に対して25%以下となる
ようにしておくのが好ましい。さらには、かかるポリス
チレン換算分子量で900以下の成分の面積比が、20
%以下となるようにしておくのがより好ましい。分別を
行う場合、縮合により得られたノボラック樹脂を、良溶
媒、例えばメタノールやエタノールのようなアルコー
ル、アセトンやメチルエチルケトン、メチルイソブチル
ケトンのようなケトン、エチルセロソルブのようなエチ
レングリコールエーテル、エチルセロソルブアセテート
のようなエチレングリコールエーテルエステル、テトラ
ヒドロフランのようなエーテルなどに溶解し、この溶液
を水中に注いで高分子量成分を沈澱させる方法、あるい
はこの溶液を、ペンタン、ヘキサン、ヘプタンのような
貧溶媒と混合して分液する方法などが採用できる。
The resulting novolak resin is subjected to a gel permeation chromatography (GPC) (using a UV 254 nm detector) pattern by subjecting to operations such as fractionation for the purpose of reducing the development residue of the resist. In the above, it is preferable that the area ratio of the components having a polystyrene equivalent molecular weight of 900 or less is 25% or less with respect to the total pattern area excluding the pattern area of the unreacted phenolic compound. Furthermore, the area ratio of the components having a polystyrene-equivalent molecular weight of 900 or less is 20
It is more preferable to set it to be not more than%. When fractionation is carried out, the novolak resin obtained by condensation is treated with a good solvent, for example, alcohol such as methanol or ethanol, acetone or methyl ethyl ketone, ketone such as methyl isobutyl ketone, ethylene glycol ether such as ethyl cellosolve, ethyl cellosolve acetate. Dissolve in ethylene glycol ether ester such as, or ether such as tetrahydrofuran, and then pour this solution into water to precipitate the high molecular weight component, or mix this solution with a poor solvent such as pentane, hexane or heptane. Then, a method of separating the liquid can be adopted.

【0020】化合物(I)をレジスト組成物の添加剤と
して用いる場合、そのレジスト組成物を構成する感光剤
は、芳香族ポリヒドロキシ化合物のo−キノンジアジド
スルホン酸エステルである。エステル化される芳香族ポ
リヒドロキシ化合物は、例えば、トリヒドロキシベンゾ
フェノン、テトラヒドロキシベンゾフェノン、ペンタヒ
ドロキシベンゾフェノンのようなポリヒドロキシベンゾ
フェノン類、2,4,4−トリメチル−2′,4′,7
−トリヒドロキシフラバン、2,4,4−トリメチル−
2′,3′,4′,7,8−ペンタヒドロキシフラバ
ン、6−ヒドロキシ−4a−(2,4−ジヒドロキシフェ
ニル)−1,2,3,4,4a,9a−ヘキサヒドロキサン
テン−9−スピロ−1′−シクロヘキサンのようなポリ
ヒドロキシフラバン類、その他、2〜4個のベンゼン環
を脂肪族炭化水素系の連結基で結合し、芳香族水酸基を
2個以上有する化合物などであることができる。さらに
具体的な感光剤としては、例えば特開平 2-32352号公報
(=USP 5,124,228)、特開平 2-103543 号公報(=EP-A-36
3,978) 、特開平 2-269351 号公報(=USP 5,290,656)、
特開平 3-185447 号公報(=USP 5,283,155)、特開平 4-5
0851号公報(=USP 5,188,920)、特開平 4-295472 号公報
(=EP-A-505,987) 、特開平 5-323597 号公報(=EP-A-57
0,884) 、特開平 6-167805 号公報(=EP-A-573,056) な
どに記載されるものが挙げられる。
When the compound (I) is used as an additive for a resist composition, the photosensitizer constituting the resist composition is an o-quinonediazide sulfonic acid ester of an aromatic polyhydroxy compound. Aromatic polyhydroxy compounds to be esterified include, for example, polyhydroxybenzophenones such as trihydroxybenzophenone, tetrahydroxybenzophenone and pentahydroxybenzophenone, 2,4,4-trimethyl-2 ′, 4 ′, 7.
-Trihydroxyflavan, 2,4,4-trimethyl-
2 ', 3', 4 ', 7,8-pentahydroxyflavan, 6-hydroxy-4a- (2,4-dihydroxyphenyl) -1,2,3,4,4a, 9a-hexahydroxanthene-9- Polyhydroxyflavans such as spiro-1'-cyclohexane, and other compounds having 2 to 4 benzene rings bonded by an aliphatic hydrocarbon-based linking group and having 2 or more aromatic hydroxyl groups it can. As a more specific photosensitizer, for example, JP-A-2-2352
(= USP 5,124,228), JP-A-2-103543 (= EP-A-36
3,978), JP-A-2-269351 (= USP 5,290,656),
JP-A-3-185447 (= USP 5,283,155), JP-A-4-5
0851 (= USP 5,188,920), JP-A-4-295472
(= EP-A-505,987), JP-A-5-323597 (= EP-A-57
0,884), JP-A-6-167805 (= EP-A-573,056) and the like.

【0021】化合物(I)をレジスト組成物の添加剤と
して用いる場合、その量は、レジスト組成物中の全固形
分の量を基準に、 3〜40重量%の範囲とするのが好
ましい。またレジスト組成物における感光剤の量は、レ
ジスト組成物中の全固形分の量を基準に、10〜50重
量%の範囲とするのが好ましい。
When the compound (I) is used as an additive for the resist composition, its amount is preferably in the range of 3 to 40% by weight based on the total solid content in the resist composition. Further, the amount of the photosensitizer in the resist composition is preferably in the range of 10 to 50% by weight based on the amount of total solids in the resist composition.

【0022】化合物(I)を含むレジスト液の調製は、
感光剤、ノボラック樹脂及び化合物(I)、あるいは必
要に応じてさらにその他の成分を、溶剤に混合し、溶解
することにより行われる。ここで用いる溶剤は、適当な
乾燥速度を有し、溶剤が蒸発したあとに均一で平滑な塗
膜を与えるものが好ましい。このような溶剤としては例
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、エチルセロソルブアセテート、メチルセロソルブ
アセテートのようなグリコールエーテルエステル類、酢
酸n−アミル、酢酸エチル、乳酸エチル、ピルビン酸エ
チル、γ−ブチロラクトンのようなエステル類、2−ヘ
プタノンのようなケトン類、その他特開平 2-220056 号
公報に記載のもの、特開平 4-362645 号公報に記載のも
の、特開平 4-367863 号公報に記載のものなどが挙げら
れる。溶剤としては、それぞれの化合物を単独で、又は
2種以上混合して用いることができる。
Preparation of the resist solution containing the compound (I)
It is carried out by mixing the photosensitive agent, the novolac resin and the compound (I) or, if necessary, other components with a solvent and dissolving them. The solvent used here preferably has an appropriate drying rate and gives a uniform and smooth coating film after the solvent is evaporated. Examples of such a solvent include glycol ether esters such as propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl cellosolve acetate and methyl cellosolve acetate, n-amyl acetate, ethyl acetate, ethyl lactate, ethyl pyruvate and γ-butyrolactone. Esters, ketones such as 2-heptanone, and others described in JP-A-2-220056, JP-A-4-362645, JP-A-4-367863, etc. Can be mentioned. As the solvent, each compound may be used alone or in combination of two or more kinds.

【0023】こうして得られるレジスト組成物は、必要
に応じてさらに、添加物として少量の樹脂や染料を含有
することもできる。
The resist composition thus obtained may further contain a small amount of resin or dye as an additive, if necessary.

【0024】[0024]

【実施例】次に実施例を挙げて、本発明をさらに具体的
に説明するが、本発明はこれらの実施例によってなんら
限定されるものではない。例中、含有量ないし添加量を
表す%及び部は、特にことわらないかぎり重量基準であ
る。
EXAMPLES Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. In the examples,% and parts representing the content or the addition amount are based on weight unless otherwise specified.

【0025】参考例: ノボラック樹脂の製造 内容積1000mlの四つ口フラスコに、m−クレゾール
148.5g、p−クレゾール121.5g、メチルイソブ
チルケトン252g、 10%シュウ酸水溶液37.0g
及び90%酢酸水溶液84.8gを仕込み、100℃の油
浴で加熱攪拌しながら、37%ホルマリン129.5gを
40分かけて滴下し、さらに15時間反応させた。その
後水洗、脱水して、ノボラック樹脂を42.3%含有する
メチルイソブチルケトン溶液466gを得た。GPCに
よるポリスチレン換算重量平均分子量は4300であっ
た。
Reference Example: Production of Novolac Resin In a four-necked flask having an internal volume of 1000 ml, 148.5 g of m-cresol, 121.5 g of p-cresol, 252 g of methyl isobutyl ketone, 37.0 g of 10% aqueous oxalic acid solution.
Then, 84.8 g of a 90% aqueous acetic acid solution was charged, and 129.5 g of 37% formalin was added dropwise over 40 minutes while heating and stirring in an oil bath at 100 ° C., and the reaction was further performed for 15 hours. Then, it was washed with water and dehydrated to obtain 466 g of a methyl isobutyl ketone solution containing 42.3% of novolak resin. The polystyrene reduced weight average molecular weight by GPC was 4,300.

【0026】この溶液450gを、5リットルの底抜き
セパラブルフラスコに仕込み、 さらにメチルイソブチ
ルケトン909.6g及びn−ヘプタン996.1gを加え
て、60℃で30分間攪拌したあと、静置し、分液し
た。分液で得られた下層のマスに2−ヘプタノンを38
0g加え、メチルイソブチルケトン及びn−ヘプタンを
エバポレーターにより除去して、ノボラック樹脂の2−
ヘプタノン溶液を得た。GPCによるポリスチレン換算
重量平均分子量は9000であり、ポリスチレン換算分
子量で900以下の範囲の面積比は、全パターン面積に
対して14%であった。
450 g of this solution was charged into a 5-liter bottomed separable flask, 909.6 g of methyl isobutyl ketone and 996.1 g of n-heptane were added, and the mixture was stirred at 60 ° C. for 30 minutes and then left to stand, The layers were separated. 2-heptanone was added to the lower layer mass obtained by liquid separation.
0 g was added, methyl isobutyl ketone and n-heptane were removed by an evaporator, and novolak resin 2-
A heptanone solution was obtained. The polystyrene reduced weight average molecular weight by GPC was 9,000, and the area ratio in the polystyrene reduced molecular weight range of 900 or less was 14% with respect to the entire pattern area.

【0027】実施例1 5リットルの三つ口フラスコに、ピロガロール1009
g、p−トルエンスルホン酸30.43g及び水1009
gを仕込み、35℃に保ちながら、4−ヒドロキシメチ
ル−2,5−ジメチルフェノール761gを1.5時間で
分割投入した。引き続き同温度で1.5時間保持したあと
室温まで冷却し、析出した結晶を濾過した。濾過物をト
ルエン400g及び酢酸エチル2400gの混合液に投
入して溶解し、次にイオン交換水で洗浄して脱金属を行
い、濃縮後、濾過、乾燥を行い、さらに一昼夜減圧乾燥
して、1,2,3−トリヒドロキシ−4−(4−ヒドロ
キシ−2,5−ジメチルベンジル)ベンゼン〔化合物
(I)〕を450g得た。
Example 1 Pyrogallol 1009 was placed in a 5-liter three-necked flask.
g, p-toluenesulfonic acid 30.43 g and water 1009
Then, while maintaining the temperature at 35 ° C., 761 g of 4-hydroxymethyl-2,5-dimethylphenol was added portionwise in 1.5 hours. Subsequently, the mixture was kept at the same temperature for 1.5 hours, cooled to room temperature, and the precipitated crystals were filtered. The filtered material was poured into a mixed solution of 400 g of toluene and 2400 g of ethyl acetate to dissolve it, and then it was washed with ion-exchanged water to demetallize, concentrated, filtered, dried, and further dried under reduced pressure all day and night. , 2,3-trihydroxy-4- (4-hydroxy-2,5-dimethylbenzyl) benzene [compound (I)] was obtained in an amount of 450 g.

【0028】質量分析値: MS 2601 H−NMR(アセトン) δ(ppm) :2.11 (s, 6H);
3.74 (s, 2H);6.16 (d, J = 8.5 Hz, 1H);6.27 (d, J =
8.5 Hz, 1H); 6.62 (s, 1H);6.80 (s, 1H); 7.54 (br
s, 4H).
Mass spectrum: MS 260 1 H-NMR (acetone) δ (ppm): 2.11 (s, 6H);
3.74 (s, 2H); 6.16 (d, J = 8.5 Hz, 1H); 6.27 (d, J =
8.5 Hz, 1H); 6.62 (s, 1H); 6.80 (s, 1H); 7.54 (br
s, 4H).

【0029】実施例2 5リットルの三つ口フラスコに、ピロガロール1009
g、p−トルエンスルホン酸30.43g及び水1009
gを仕込み、35℃に保ちながら、4−ヒドロキシメチ
ル−2,5−ジメチルフェノール761gを1.5時間で
分割投入した。引き続き同温度で1.5時間保持したあと
室温まで冷却し、析出した結晶を濾過した。 濾過物を
50℃でメタノール1160gに加えて完溶させ、その
後イオン交換水1740gを投入してから、20℃に冷
却して結晶を析出させ、この結晶を濾過、乾燥し、さら
に一昼夜減圧乾燥して、1,2,3−トリヒドロキシ−
4−(4−ヒドロキシ−2,5−ジメチルベンジル)ベ
ンゼン〔化合物(I)〕を500g得た。
Example 2 Pyrogallol 1009 was placed in a 5-liter three-necked flask.
g, p-toluenesulfonic acid 30.43 g and water 1009
Then, while maintaining the temperature at 35 ° C., 761 g of 4-hydroxymethyl-2,5-dimethylphenol was added portionwise in 1.5 hours. Subsequently, the mixture was kept at the same temperature for 1.5 hours, cooled to room temperature, and the precipitated crystals were filtered. The filtrate was added to 1160 g of methanol at 50 ° C. to completely dissolve it, and then 1740 g of ion-exchanged water was added, and then cooled to 20 ° C. to precipitate crystals, which were filtered, dried, and dried under reduced pressure for a whole day and night. 1,2,3-trihydroxy-
500 g of 4- (4-hydroxy-2,5-dimethylbenzyl) benzene [compound (I)] was obtained.

【0030】ここで得られた化合物は、質量分析及び核
磁気共鳴分析の結果、実施例1で得られたものと同じで
あることが確認された。
As a result of mass spectrometry and nuclear magnetic resonance analysis, it was confirmed that the compound obtained here was the same as that obtained in Example 1.

【0031】実施例3 参考例で得たノボラック樹脂の2−ヘプタノン溶液を固
形分換算で15部、感光剤としての4,4′−メチレン
ビス〔2−(4−ヒドロキシベンジル)−3,6−ジメ
チルフェノール〕と1,2−ナフトキノンジアジド−5
−スルホン酸クロリドとのモル比1:2の縮合物5部、
同じく感光剤としての6−ヒドロキシ−4a−(2,4−
ジヒドロキシフェニル)−1,2,3,4,4a,9a−ヘ
キサヒドロキサンテン−9−スピロ−1′−シクロヘキ
サン(下式の構造を有する)
Example 3 15 parts by weight of a 2-heptanone solution of the novolak resin obtained in Reference Example in terms of solid content, 4,4'-methylenebis [2- (4-hydroxybenzyl) -3,6- Dimethylphenol] and 1,2-naphthoquinonediazide-5
5 parts of a condensate with a molar ratio of 1: 2 with sulfonic acid chloride,
Similarly, 6-hydroxy-4a- (2,4- as a photosensitizer
Dihydroxyphenyl) -1,2,3,4,4a, 9a-hexahydroxanthene-9-spiro-1'-cyclohexane (having the structure of the following formula)

【0032】 [0032]

【0033】と1,2−ナフトキノンジアジド−5−ス
ルホン酸クロリドとのモル比1:3の縮合物1部、添加
剤としての化合物(I)を3.9部、及び2−ヘプタノン
を、2−ヘプタノンが合計で50部となるように混合
し、溶解した。この液を孔径0.2μm のフッ素樹脂製フ
ィルターで濾過して、レジスト液を調製した。
1 part of a condensate of 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid chloride in a molar ratio of 1: 3, 3.9 parts of compound (I) as an additive and 2 parts of 2-heptanone. -Heptanone was mixed and dissolved in a total of 50 parts. This solution was filtered through a fluororesin filter having a pore size of 0.2 μm to prepare a resist solution.

【0034】常法により洗浄したシリコンウェハーに、
回転塗布器を用いて上記レジスト液を乾燥後の膜厚が
1.1μm となるように塗布し、ホットプレートにて90
℃で1分間ベークした。次いで、365nm(i線)の露
光波長を有する縮小投影露光器〔(株)ニコン製品、NS
R 1755i 7A、NA=0.5)を用いて、露光量を段階的に変化
させて露光した。次にこのウェハーを、ホットプレート
にて110℃で1分間ベークした。これを現像液"SOPD"
〔住友化学工業(株)製品〕で1分間現像して、ポジ型
パターンを得た。 このポジ型パターンについて、以下
のようにして評価し、結果を表1に示した。
On a silicon wafer washed by a conventional method,
Using a spin coater, apply the above resist solution so that the film thickness after drying will be 1.1 μm, and apply 90 on a hot plate.
Bake at 1 ° C for 1 minute. Next, a reduction projection exposure tool with an exposure wavelength of 365 nm (i-line) [Nikon Products, NS
R 1755i 7A, NA = 0.5) was used, and the exposure amount was changed stepwise for exposure. Next, the wafer was baked on a hot plate at 110 ° C. for 1 minute. This is the developer "SOPD"
The product was developed for 1 minute with [Sumitomo Chemical Co., Ltd. product] to obtain a positive pattern. The positive pattern was evaluated as follows, and the results are shown in Table 1.

【0035】実効感度: 0.50μm のラインアンドス
ペースパターンが1:1になる露光量で表示した。
Effective Sensitivity: The line and space pattern of 0.50 μm was displayed at an exposure dose of 1: 1.

【0036】解像度: ラインアンドスペースパターン
が1:1になる露光量(実効感度)で、膜減りなく分離
するラインアンドスペースパターンの寸法を、走査型電
子顕微鏡で測定した。
Resolution: The dimension of the line-and-space pattern, which is separated without film loss, was measured with a scanning electron microscope at an exposure amount (effective sensitivity) at which the line-and-space pattern became 1: 1.

【0037】プロファイル: 実効感度における0.45
μm ラインアンドスペースパターンの断面形状を走査型
電子顕微鏡で観察した。
Profile: 0.45 in effective sensitivity
The cross-sectional shape of the μm line and space pattern was observed with a scanning electron microscope.

【0038】フォーカス(焦点深度): 実効感度にお
いて、0.40μm ラインアンドスペースパターンが膜減
りなく分離する焦点の幅を、走査型電子顕微鏡で測定し
た。
Focus (depth of focus): At the effective sensitivity, the width of the focus at which the 0.40 μm line-and-space pattern was separated without film loss was measured with a scanning electron microscope.

【0039】γ値: 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。
Γ value: The normalized film thickness (= remaining film thickness / initial film thickness) was plotted against the logarithm of the exposure amount, the inclination θ was determined, and tan θ was taken as the γ value.

【0040】スカム: 走査型電子顕微鏡でスカム(現
像残渣)の有無を観察した。
Scum: The presence or absence of scum (development residue) was observed with a scanning electron microscope.

【0041】[0041]

【表1】 [Table 1]

【0042】[0042]

【発明の効果】本発明による1,2,3−トリヒドロキ
シ−4−(4−ヒドロキシ−2,5−ジメチルベンジ
ル)ベンゼンは、o−キノンジアジドスルホン酸エステ
ル化してレジスト組成物の感光剤となるほか、そのまま
テトラヒドロキシ体の形で、レジスト組成物のアルカリ
可溶性成分としても有用である。この化合物は、簡単な
反応で純度よく製造できる。またこの化合物を含有する
ポジ型レジスト組成物は、感度、解像度、γ値、プロフ
ァイルなどの諸性能のバランスに優れ、また現像時のス
カム(現像残渣)がないなど、半導体の微細加工に適し
たものである。
The 1,2,3-trihydroxy-4- (4-hydroxy-2,5-dimethylbenzyl) benzene according to the present invention is converted into an o-quinonediazide sulfonic acid ester and becomes a photosensitizer for a resist composition. In addition, it is also useful as an alkali-soluble component of a resist composition in the form of a tetrahydroxy compound as it is. This compound can be produced in high purity by a simple reaction. In addition, a positive resist composition containing this compound has an excellent balance of various performances such as sensitivity, resolution, γ value, and profile, and is free from scum (development residue) during development, and is suitable for fine processing of semiconductors. It is a thing.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G03F 7/022 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location G03F 7/022

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】1,2,3−トリヒドロキシ−4−(4−
ヒドロキシ−2,5−ジメチルベンジル)ベンゼン。
1. 1,2,3-Trihydroxy-4- (4-
Hydroxy-2,5-dimethylbenzyl) benzene.
【請求項2】4−ヒドロキシメチル−2,5−ジメチル
フェノールとピロガロールを反応させることを特徴とす
る、1,2,3−トリヒドロキシ−4−(4−ヒドロキ
シ−2,5−ジメチルベンジル)ベンゼンの製造方法。
2. 1,2-, 3-Trihydroxy-4- (4-hydroxy-2,5-dimethylbenzyl), characterized in that 4-hydroxymethyl-2,5-dimethylphenol is reacted with pyrogallol. Benzene production method.
【請求項3】4−ヒドロキシメチル−2,5−ジメチル
フェノールに対し、ピロガロールを1〜3のモル比で用
い、酸触媒の存在下で反応させる請求項2記載の方法。
3. The method according to claim 2, wherein pyrogallol is used in a molar ratio of 1 to 3 with respect to 4-hydroxymethyl-2,5-dimethylphenol, and the reaction is carried out in the presence of an acid catalyst.
【請求項4】反応溶媒として水を使用する請求項2又は
3記載の方法。
4. The method according to claim 2, wherein water is used as a reaction solvent.
【請求項5】ピロガロールに対して、水を0.25〜5重
量倍使用する請求項4記載の方法。
5. The method according to claim 4, wherein water is used in an amount of 0.25 to 5 times by weight the amount of pyrogallol.
【請求項6】反応生成物を芳香族溶媒又はアルコール水
溶液から晶析して、精製する請求項2〜5のいずれかに
記載の方法。
6. The method according to claim 2, wherein the reaction product is purified by crystallization from an aromatic solvent or an aqueous alcohol solution.
【請求項7】1,2,3−トリヒドロキシ−4−(4−
ヒドロキシ−2,5−ジメチルベンジル)ベンゼンを有
効成分とするレジスト用添加剤。
7. 1,2,3-Trihydroxy-4- (4-
A resist additive containing hydroxy-2,5-dimethylbenzyl) benzene as an active ingredient.
【請求項8】1,2,3−トリヒドロキシ−4−(4−
ヒドロキシ−2,5−ジメチルベンジル)ベンゼンを含
有することを特徴とするレジスト組成物。
8. 1,2,3-Trihydroxy-4- (4-
A resist composition comprising hydroxy-2,5-dimethylbenzyl) benzene.
【請求項9】さらに、アルカリ可溶性ノボラック樹脂及
びo−キノンジアジドスルホン酸エステル系感光剤を含
有し、ポジ型である請求項8記載の組成物。
9. The composition according to claim 8, which further comprises an alkali-soluble novolac resin and an o-quinonediazide sulfonic acid ester-based photosensitizer and is of a positive type.
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