JPH1069076A - Positive resist composition - Google Patents

Positive resist composition

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JPH1069076A
JPH1069076A JP16056497A JP16056497A JPH1069076A JP H1069076 A JPH1069076 A JP H1069076A JP 16056497 A JP16056497 A JP 16056497A JP 16056497 A JP16056497 A JP 16056497A JP H1069076 A JPH1069076 A JP H1069076A
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JP
Japan
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phenols
phenol
compound
detector
molecular weight
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JP16056497A
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Japanese (ja)
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Masaji Kawada
正司 河田
Motofumi Kashiwagi
幹文 柏木
Masahiro Nakamura
昌洋 中村
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Zeon Corp
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Nippon Zeon Co Ltd
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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the positive resist composition capable of stably obtaining excellent resist characteristics on sensitivity and resolution and film endurance and moreover having excellent storage stability. SOLUTION: The positive resist composition is one of polycyclic phenols obtained by reaction of p-cresol with methylol compounds obtained by reaction between o-cresol and formaldehyde and they comprise 65-95% (GPC pattern area) 4-cyclic phenols and >=10% total lower phenols and 5-25% total higher phenols and have a weight average molecular weight of 510-700 in terms of polystyrene and 40-80mol% of the polycyclic phenols are esterified with a quinonediazidosulfonic acid to form a photosensitive agent. GPC means gell permeation chromatography.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ポジ型レジスト組
成物に関し、さらに詳しくは、半導体素子、磁気バブル
メモリー素子、集積回路などの製造に必要な微細加工用
ポジ型レジスト組成物に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a positive resist composition, and more particularly to a positive resist composition for fine processing required for manufacturing semiconductor devices, magnetic bubble memory devices, integrated circuits and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子を形成するためのレジスト組
成物としては、近年、ネガ型レジスト組成物よりポジ型
レジスト組成物が主流となっている。これは、ネガ型レ
ジスト組成物は高感度ではあるが、現像に有機溶剤を用
いるために膨潤が大きく解像性に難点があることに起因
している。一方、ポジ型レジスト組成物は、膨潤の少な
いアルカリ水溶液により現像でき、しかも解像性に優れ
ているため半導体の高集積化に充分対応できると考えら
れている。従来、この分野で一般的に用いられているポ
ジ型レジスト組成物は、ノボラック樹脂などのアルカリ
可溶性樹脂とキノンジアジドスルホン酸化合物とからな
るものである。このポジ型レジスト組成物は、アルカリ
水溶液による現像を行うため膨潤がなく、解像性に優れ
ている。また、このようなポジ型レジスト組成物は、そ
れ自体の性能改良と露光機の高性能化により解像度がさ
らに向上し、0.5μm以下の微細パターンの形成も可
能となってきた。
2. Description of the Related Art In recent years, as a resist composition for forming a semiconductor device, a positive resist composition has become more popular than a negative resist composition. This is due to the fact that the negative resist composition has high sensitivity, but has a problem in resolution due to the use of an organic solvent for development because of the large swelling. On the other hand, it is considered that the positive resist composition can be developed with an alkaline aqueous solution having a small swelling and has excellent resolution, and thus can sufficiently cope with high integration of semiconductors. Conventionally, a positive resist composition generally used in this field comprises an alkali-soluble resin such as a novolak resin and a quinonediazidesulfonic acid compound. This positive resist composition does not swell because it is developed with an aqueous alkali solution, and is excellent in resolution. The resolution of such a positive resist composition has been further improved by improving the performance of the positive resist composition itself and the performance of an exposing machine, and it has become possible to form a fine pattern of 0.5 μm or less.

【0003】しかしながら、従来のポジ型レジスト組成
物は、感度・残膜率・解像度・耐熱性・保存安定性など
の諸特性の点で必ずしも満足な結果は得られておらず、
性能の一層の向上が望まれている。特に、0.5μm以
下の微細パターン形成においてはレジスト寸法をより厳
しく制御することが必要となり、従って、より寸法精度
のよいポジ型レジスト組成物が強く求められるようにな
っている。このような観点から、従来、感光剤としては
種々のフェノール化合物が母核となるキノンジアジドス
ルホン酸エステルが使用されてきている(特公平3−4
896号公報、特表平4−502519号公報、特開平
6−167805号公報、特開平6−148878号公
報、特開平7−159989号公報、特開平7−168
355号公報など)。また、フェノール化合物としてノ
ボラック系4核体化合物群を感光剤原料とすることも検
討されている(特開平7−319158号公報、特開平
7−225476号公報、特開平7−175213号公
報、特開平7−230166号公報、特開平7−219
220号公報など)。感光剤のレジスト中での性能は、
母核となるフェノール化合物に依存するところが大き
く、各フェノール化合物毎にその性能の最も発揮される
条件は異なる場合がある。このように、感度・残膜率・
耐熱性等の諸特性のバランスを改善する目的で、前記各
公報に記載されているように母核となるフェノール化合
物が検討されている。しかしながら、これらの中にはレ
ジスト特性の向上には有効であったものの、保存中に微
粒子が増加するなどの保存安定性に劣るものもある。保
存中の微粒子の発生は、微細加工の歩留まりを極端に低
下させるため、きわめて重要な問題として捉えられてい
る。
[0003] However, conventional positive resist compositions do not always provide satisfactory results in terms of various characteristics such as sensitivity, residual film ratio, resolution, heat resistance, and storage stability.
Further improvements in performance are desired. In particular, in the formation of a fine pattern of 0.5 μm or less, it is necessary to more strictly control the resist dimensions. Therefore, a positive resist composition having higher dimensional accuracy has been strongly demanded. From such a viewpoint, quinonediazidesulfonic acid esters having various phenol compounds as a nucleus have been conventionally used as a photosensitive agent (Japanese Patent Publication No. 3-4 / 1991).
896, JP-T4-502519, JP-A-6-167805, JP-A-6-148878, JP-A-7-159989, JP-A-7-168.
355). Further, the use of a novolak-based tetranuclear compound group as a phenol compound as a raw material for a photosensitive agent has been studied (JP-A-7-319158, JP-A-7-225476, JP-A-7-175213, JP-A-7-230166, JP-A-7-219
No. 220). The performance of the photosensitizer in the resist
It depends largely on the phenol compound serving as the core, and the conditions under which the performance is best exhibited may differ for each phenol compound. Thus, sensitivity, residual film ratio,
For the purpose of improving the balance of various properties such as heat resistance, a phenol compound serving as a mother nucleus has been studied as described in each of the above publications. However, among these, although effective in improving the resist properties, some of them have poor storage stability such as an increase in fine particles during storage. The generation of fine particles during storage significantly reduces the yield of microfabrication, and is therefore regarded as a very important problem.

【0004】したがって、これらの従来技術に具体的に
開示されているポジ型レジスト組成物は、感度・解像度
・残膜率に関して優れたレジスト特性が安定して得ら
れ、かつ保存安定性にも優れたレジスト組成物とは限ら
ず、レジスト組成物中の感光剤に関して更なる改善が求
められているのが現状である。
Therefore, the positive resist compositions specifically disclosed in these prior arts can stably obtain excellent resist characteristics with respect to sensitivity, resolution and residual film ratio, and also have excellent storage stability. At present, there is a demand for further improvement of the photosensitive agent in the resist composition, not limited to the conventional resist composition.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】かかる従来技術のもと
で、発明者らは、前記問題を解決すべく鋭意研究した結
果、ある特定のフェノール化合物のキノンジアジドスル
ホン酸エステルを用いることにより、感度、残膜率、解
像度、パターン形状ばかりでなく焦点深度や露光マージ
ンにも優れた高いレジスト特性を得られ、しかも微粒子
の保存安定性にも優れることを見いだし、本発明を完成
するに到った。
Under such prior art, the inventors of the present invention have made intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, by using a quinonediazidesulfonic acid ester of a specific phenol compound, the sensitivity, The inventors have found that high resist characteristics excellent in not only the residual film ratio, the resolution and the pattern shape but also the depth of focus and the exposure margin can be obtained, and the storage stability of the fine particles is also excellent, and the present invention has been completed.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】かくして本発明によれ
ば、(A)アルカリ可溶性フェノール樹脂、および
(B)フェノール類のキノンジアジドスルホン酸エステ
ル系感光剤とを含有するポジ型レジスト組成物であっ
て、(B)感光剤が、(a)前記フェノール類が、オル
トクレゾールとホルムアルデヒドとを反応させて得られ
るメチロール化合物とパラクレゾールとを反応させて得
られる多核体フェノール類であり、(b)当該多核体フ
ェノール類が、検出器としてUV254nmの検出器、
溶離液としてテトラヒドロフランを用いたゲルパーミエ
ーションクロマトグラフィーにより得られたパターンの
面積比で、4核体フェノール類が65〜95%、4核体
フェノール類より低分子量の物質(未反応のメチロール
化合物および未反応のフェノール類を含む)の合計量が
10%以下、4核体フェノール類より高分子量の物質が
5〜25%の混合物であり、(c)当該多核体フェノー
ル類が、検出器としてUV254nmの検出器、溶離液
としてテトラヒドロフランを用いたゲルパーミエーショ
ンクロマトグラフィーにより得られたポリスチレン換算
重量平均分子量Mwが510〜700であり、(d)前
記多核体フェノール類のフェノール性水酸基の40〜8
0モル%がキノンジアジドスルホン酸エステル化された
ものであることを特徴とするポジ型レジスト組成物が提
供される。
Thus, according to the present invention, there is provided a positive resist composition comprising (A) an alkali-soluble phenol resin and (B) a quinonediazidesulfonic acid ester-based photosensitizer of phenols. And (B) a photosensitizer, wherein (a) the phenol is a polynuclear phenol obtained by reacting a methylol compound obtained by reacting orthocresol with formaldehyde and paracresol; A polynuclear phenol is a UV 254 nm detector as a detector,
In the area ratio of the pattern obtained by gel permeation chromatography using tetrahydrofuran as an eluent, the tetranuclear phenols are 65 to 95%, and a substance having a lower molecular weight than the tetranuclear phenols (an unreacted methylol compound and (Including unreacted phenols) is 10% or less, a mixture of 5 to 25% of a substance having a higher molecular weight than the tetranuclear phenols, and (c) the polynuclear phenols have a UV of 254 nm as a detector. Having a weight average molecular weight Mw of 510 to 700 in terms of polystyrene obtained by gel permeation chromatography using tetrahydrofuran as an eluent, and (d) 40 to 8 of phenolic hydroxyl groups of the polynuclear phenol.
A positive resist composition is provided, wherein 0 mol% is quinonediazidesulfonic acid esterified.

【0007】以下、本発明について詳述する。 (A)アルカリ可溶性フェノール樹脂 本発明において、アルカリ可溶性フェノール樹脂は、単
独でも、あるいは2種類以上を混合して用いることもで
きる。アルカリ可溶性フェノール樹脂の具体例として
は、例えば、フェノール類とアルデヒド類との縮合反応
生成物、フェノール類とケトン類との縮合反応生成物、
ビニルフェノール系重合体、イソプロペニルフェノール
系重合体、これらのフェノール樹脂の水素添加反応生成
物などを混合して使用することができる。ここで用いる
フェノール類の具体例としては、フェノール、オルトク
レゾール、メタクレゾール、パラクレゾール、2,3−
ジメチルフェノール、2,5−ジメチルフェノール、
3,4−ジメチルフェノール、3,5−ジメチルフェノ
ール、2,4−ジメチルフェノール、2,6−ジメチル
フェノール、2,3,5−トリメチルフェノール、2,
3,6−トリメチルフェノール、2−t−ブチルフェノ
ール、3−t−ブチルフェノール、4−t−ブチルフェ
ノール、2−メチルレゾルシノール、4−メチルレゾル
シノール、5−メチルレゾルシノール、4−t−ブチル
カテコール、2−メトキシフェノール、3−メトキシフ
ェノール、2−プロピルフェノール、3−プロピルフェ
ノール、4−プロピルフェノール、2−イソプロピルフ
ェノール、3−イソプロピルフェノール、4−イソプロ
ピルフェノール、2−メトキシ−5−メチルフェノー
ル、2−t−ブチル−5−メチルフェノール、チモー
ル、イソチモールなどが例示される。これらのうち、オ
ルトクレゾール、メタクレゾール、パラクレゾール、
2,3−ジメチルフェノール、3,4−ジメチルフェノ
ール、3,5−ジメチルフェノール、2,5−ジメチル
フェノール、2,3,5−トリメチルフェノール、2,
3,6−トリメチルフェノールなどが好ましい例であ
る。これらの化合物は、単独または2種類以上を組み合
わせて用いることもできる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail. (A) Alkali-soluble phenolic resin In the present invention, the alkali-soluble phenolic resin can be used alone or in combination of two or more. Specific examples of the alkali-soluble phenol resin include, for example, a condensation reaction product of a phenol and an aldehyde, a condensation reaction product of a phenol and a ketone,
A vinylphenol-based polymer, an isopropenylphenol-based polymer, or a hydrogenation reaction product of these phenolic resins can be used as a mixture. Specific examples of phenols used here include phenol, ortho-cresol, meta-cresol, para-cresol, 2,3-
Dimethylphenol, 2,5-dimethylphenol,
3,4-dimethylphenol, 3,5-dimethylphenol, 2,4-dimethylphenol, 2,6-dimethylphenol, 2,3,5-trimethylphenol, 2,
3,6-trimethylphenol, 2-t-butylphenol, 3-t-butylphenol, 4-t-butylphenol, 2-methylresorcinol, 4-methylresorcinol, 5-methylresorcinol, 4-t-butylcatechol, 2-methoxy Phenol, 3-methoxyphenol, 2-propylphenol, 3-propylphenol, 4-propylphenol, 2-isopropylphenol, 3-isopropylphenol, 4-isopropylphenol, 2-methoxy-5-methylphenol, 2-t- Butyl-5-methylphenol, thymol, isothymol and the like are exemplified. Of these, ortho-cresol, meta-cresol, para-cresol,
2,3-dimethylphenol, 3,4-dimethylphenol, 3,5-dimethylphenol, 2,5-dimethylphenol, 2,3,5-trimethylphenol, 2,
3,6-trimethylphenol is a preferred example. These compounds may be used alone or in combination of two or more.

【0008】アルデヒド類の具体例としては、ホルマリ
ン、パラホルムアルデヒド、トリオキサン、アセトアル
デヒド、プロピルアルデヒド、ベンズアルデヒド、フェ
ニルアセトアルデヒド、α−フェニルプロピルアルデヒ
ド、β−フェニルプロピルアルデヒド、o−ヒドロキシ
ベンズアルデヒド、m−ヒドロキシベンズアルデヒド、
p−ヒドロキシベンズアルデヒド、o−クロロベンズア
ルデヒド、m−クロロベンズアルデヒド、p−クロロベ
ンズアルデヒド、o−ニトロベンズアルデヒド、m−ニ
トロベンズアルデヒド、p−ニトロベンズアルデヒド、
o−メチルベンズアルデヒド、m−メチルベンズアルデ
ヒド、p−メチルベンズアルデヒド、p−エチルベンズ
アルデヒド、p−n−ブチルベンズアルデヒド、テレフ
タルアルデヒドなどが例示される。これらのうち、ホル
マリン、パラホルムアルデヒド及びヒドロキシベンズア
ルデヒド類が好ましい。これらの化合物は、単独または
2種類以上を組み合わせて用いることもできる。ケトン
類の具体例としては、アセトン、メチルエチルケトン、
ジエチルケトン、ジフェニルケトンなどが例示される。
これらの化合物は、単独または2種類以上を組み合わせ
て用いることもできる。これらの縮合反応生成物は、常
法、例えばフェノール類とアルデヒド類またはケトン類
とを酸性触媒存在下で反応させることにより得ることが
できる。
Specific examples of aldehydes include formalin, paraformaldehyde, trioxane, acetaldehyde, propylaldehyde, benzaldehyde, phenylacetaldehyde, α-phenylpropylaldehyde, β-phenylpropylaldehyde, o-hydroxybenzaldehyde, m-hydroxybenzaldehyde,
p-hydroxybenzaldehyde, o-chlorobenzaldehyde, m-chlorobenzaldehyde, p-chlorobenzaldehyde, o-nitrobenzaldehyde, m-nitrobenzaldehyde, p-nitrobenzaldehyde,
Examples thereof include o-methylbenzaldehyde, m-methylbenzaldehyde, p-methylbenzaldehyde, p-ethylbenzaldehyde, pn-butylbenzaldehyde, and terephthalaldehyde. Of these, formalin, paraformaldehyde and hydroxybenzaldehydes are preferred. These compounds may be used alone or in combination of two or more. Specific examples of ketones include acetone, methyl ethyl ketone,
Examples include diethyl ketone and diphenyl ketone.
These compounds may be used alone or in combination of two or more. These condensation reaction products can be obtained by a conventional method, for example, by reacting a phenol with an aldehyde or a ketone in the presence of an acidic catalyst.

【0009】ビニルフェノール系重合体は、ビニルフェ
ノールの単独重合体およびビニルフェノールと共重合可
能な成分との共重合体から選択されるものであり、イソ
プロペニルフェノール系重合体は、イソプロペニルフェ
ノールの単独重合体およびイソプロペニルフェノールと
共重合可能な成分との共重合体である。ビニルフェノー
ルやイソプロペニルフェノールと共重合可能な成分の具
体例としては、アクリル酸、メタクリル酸、スチレン、
無水マレイン酸、マレイン酸イミド、酢酸ビニル、アク
リロニトリルやこれらの誘導体などが例示される。共重
合体は、周知の方法により得られる。フェノール樹脂の
水素添加反応生成物は、常法、例えば上記のフェノール
樹脂を有機溶剤に溶解させ、均一系または不均一系触媒
の存在下、水素添加を行うことにより得られるものであ
る。
The vinylphenol polymer is selected from a homopolymer of vinylphenol and a copolymer with a component copolymerizable with vinylphenol, and the isopropenylphenol polymer is a copolymer of isopropenylphenol. It is a homopolymer or a copolymer of isopropenylphenol with a copolymerizable component. Specific examples of components copolymerizable with vinyl phenol and isopropenyl phenol include acrylic acid, methacrylic acid, styrene,
Examples thereof include maleic anhydride, maleic imide, vinyl acetate, acrylonitrile, and derivatives thereof. The copolymer is obtained by a well-known method. The hydrogenation reaction product of the phenolic resin is obtained by a conventional method, for example, by dissolving the phenolic resin in an organic solvent and performing hydrogenation in the presence of a homogeneous or heterogeneous catalyst.

【0010】上述した中でも、特にメタクレゾールと
2,3,5−トリメチルフェノールとを必須とし、第3
のフェノール化合物を更に用い、ホルムアルデヒド又は
ホルマリンと反応させたノボラック樹脂を用いると、優
れたレジスト性能(特に焦点深度が良好)が発揮され、
特に第3のフェノール化合物としてパラクレゾールや
3,5−キシレノールを用いるのが好ましい。
Of the above, metacresol and 2,3,5-trimethylphenol are particularly essential,
When a phenolic compound is further used and a novolak resin reacted with formaldehyde or formalin is used, excellent resist performance (especially good depth of focus) is exhibited,
In particular, it is preferable to use paracresol or 3,5-xylenol as the third phenol compound.

【0011】本発明において用いられるアルカリ可溶性
フェノール樹脂の、検出器としてUV254nmの検出
器、溶離液としてテトラヒドロフランを用いたゲルパー
ミエーションクロマトグラフィーによるポリスチレン換
算重量平均分子量(以下、単に平均分子量という)は、
通常2,000〜25,000、好ましくは3,500
〜20,000である。平均分子量が3,500未満で
はパターン形状、解像度、現像性が悪化する傾向にあ
り、2,000未満では実用的ではない。また、20,
000を超えるとパターン形状、現像性、感度が悪化
し、特に25,000を超えると実用的ではない。
The alkali-soluble phenol resin used in the present invention has a weight average molecular weight in terms of polystyrene (hereinafter simply referred to as average molecular weight) determined by gel permeation chromatography using a UV 254 nm detector as a detector and tetrahydrofuran as an eluent.
Usually 2,000 to 25,000, preferably 3,500
~ 20,000. If the average molecular weight is less than 3,500, the pattern shape, resolution, and developability tend to deteriorate, and if it is less than 2,000, it is not practical. Also, 20,
If it exceeds 5,000, the pattern shape, developability and sensitivity deteriorate, and if it exceeds 25,000, it is not practical.

【0012】これらのアルカリ可溶性フェノール樹脂
は、公知の手段により分子量や分子量分布を制御したも
のとして用いることもできる。分子量や分子量分布を制
御する方法としては、樹脂を破砕し、適当な溶解度を持
つ有機溶剤で固−液抽出するか、樹脂を良溶剤に溶解さ
せ、貧溶剤中に滴下するか、または貧溶剤を滴下して固
−液または液−液抽出するなどの方法が挙げられる。
These alkali-soluble phenol resins can be used as those whose molecular weight and molecular weight distribution are controlled by known means. As a method for controlling the molecular weight or molecular weight distribution, the resin is crushed and solid-liquid extracted with an organic solvent having appropriate solubility, or the resin is dissolved in a good solvent and dropped into a poor solvent, or a poor solvent is used. Is added dropwise to perform solid-liquid or liquid-liquid extraction.

【0013】(B)感光剤 本発明において用いられる感光剤は、フェノール類のキ
ノンジアジドスルホン酸エステルであって、(a)フェ
ノール類が、オルトクレゾールとホルムアルデヒドとを
反応させて得られるメチロール化合物とパラクレゾール
とを反応させて得られる多核体フェノール類であり、
(b)当該多核体フェノール類が、検出器としてUV2
54nmの検出器、溶離液としてテトラヒドロフランン
の面積比で、4核体フェノール類が65〜95%、4核
体フェノール類より低分子量の物質(未反応のメチロー
ル化合物および未反応のフェノール類を含む)の合計量
が、10%以下、4核体フェノール類より高分子量の物
質が5〜25%であり、(c)当該多核体フェノール類
が、検出器としてUV254nmの検出器、溶離液とし
てテトラヒドロフランを用いたゲルパーミエーションク
ロマトグラフィーにより得られたポリスチレン換算重量
平均分子量Mwが510〜700であり、(d)前記多
核体フェノール類のフェノール性水酸基の40〜80モ
ル%がキノンジアジドスルホン酸エステル化されたもの
である。
(B) Photosensitizer The photosensitizer used in the present invention is a quinonediazidesulfonic acid ester of a phenol, and (a) a phenol is reacted with a methylol compound obtained by reacting ortho-cresol with formaldehyde and a para-methylol compound. Polynuclear phenols obtained by reacting with cresol,
(B) The polynuclear phenol is UV2 as a detector
54 nm detector, 65 to 95% of tetranuclear phenols in an area ratio of tetrahydrofuran as an eluent, a substance having a lower molecular weight than tetranuclear phenols (including unreacted methylol compounds and unreacted phenols ) Is 5% to 25% of the substance having a higher molecular weight than the tetranuclear phenol, and (c) the polynuclear phenol is a UV254 nm detector as a detector and tetrahydrofuran as an eluent. Has a weight average molecular weight Mw of 510 to 700 in terms of polystyrene obtained by gel permeation chromatography using (d), and (d) 40 to 80 mol% of the phenolic hydroxyl groups of the polynuclear phenol are quinonediazide sulfonic acid esterified. It is a thing.

【0014】本発明において感光剤の母核となる多核体
フェノール類は、メチロール化合物とパラクレゾールと
を酸触媒(例えば、塩酸、硫酸、シュウ酸、メタンスル
ホン酸、パラトルエンスルホン酸、スルホン酸系イオン
交換樹脂等)存在下で、メタノール、エタノール、イソ
プロピルアルコール、アセトン、メチルエチルケトン等
の有機溶媒中または水などの無機溶媒中で、あるいは無
溶媒条件で、通常20〜110℃で反応させることによ
り得られるものであるが、単一化合物が得られることは
少なく、通常、未反応のフェノール類、未反応のメチロ
ール類、および1以上のパラクレゾールが結合した多核
体フェノール類などが混合した状態(多核体フェノール
の混合物)で得られる。これらの化合物は、そのまま用
いても良いが蒸留、溶剤洗浄や再結晶、各種クロマトグ
ラフィーによる分離等の精製を行い、所定の混合比率に
調製して使用することもできる。
In the present invention, the polynuclear phenol serving as the mother nucleus of the photosensitive agent is prepared by reacting a methylol compound and paracresol with an acid catalyst (for example, hydrochloric acid, sulfuric acid, oxalic acid, methanesulfonic acid, paratoluenesulfonic acid, sulfonic acid type). Ion exchange resin) in the presence of an organic solvent such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, acetone, methyl ethyl ketone or an inorganic solvent such as water, or in the absence of a solvent, usually at 20 to 110 ° C. However, a single compound is rarely obtained, and usually, a state in which unreacted phenols, unreacted methylols, and polynuclear phenols to which at least one paracresol is bonded is mixed (polynuclear phenols). Mixture of body phenols). These compounds may be used as they are, or may be used after being purified by distillation, washing with a solvent, recrystallization, separation by various types of chromatography, etc., and adjusted to a predetermined mixing ratio.

【0015】ここで原料として用いられるメチロール化
合物は、オルトクレゾールとホルムアルデヒドを酸触媒
存在下で反応させて得る方法や、オルトクレゾールとホ
ルムアルデヒドまたはオルトクレゾールとホルムアルデ
ヒドの酸触媒存在下反応により得られる2核体(以下、
オルトクレゾール−ホルムアルデヒド2核体という)と
ホルムアルデヒドをアルカリ触媒を用いた反応によって
得る方法などが挙げられる。これらの反応は、一般的な
ノボラック樹脂やレゾール樹脂の合成反応と同様の方法
であると考えてよいが、各原料の比率や触媒の種類、反
応条件を変えることにより、オルトクレゾール−ホルム
アルデヒド2核体の異性体比率とそのモノメチロール化
合物やジメチロール化合物の得られる比率を任意に設定
することができる。本発明では、上述の反応により得ら
れたメチロール化合物中のオルトクレゾールの2核体の
ジメチロール体が、検出器としてUV254nmの検出
器、溶離液としてテトラヒドロフランを用いた高速液体
クロマトグラフィー分析により得られたパターンの面積
比で87%以上、好ましくは94%以上を含み、かつ式
(I)のジメチロール体が同比で80%以上、好ましく
は90%以上である。
The methylol compound used as a raw material may be obtained by reacting ortho-cresol with formaldehyde in the presence of an acid catalyst or by dinuclear obtained by reacting ortho-cresol with formaldehyde or ortho-cresol with formaldehyde in the presence of an acid catalyst. Body (hereinafter,
A method of obtaining orthocresol-formaldehyde binuclear) and formaldehyde by a reaction using an alkali catalyst. These reactions may be considered to be the same method as the synthesis reaction of a general novolak resin or resol resin, but by changing the ratio of each raw material, the type of catalyst, and the reaction conditions, it is possible to obtain ortho-cresol-formaldehyde dinuclear. It is possible to arbitrarily set the isomer ratio of the isomer and the obtained ratio of the monomethylol compound or dimethylol compound. In the present invention, the binuclear dimethylol form of ortho-cresol in the methylol compound obtained by the above reaction was obtained by high-performance liquid chromatography analysis using a UV254 nm detector as a detector and tetrahydrofuran as an eluent. The area ratio of the pattern is 87% or more, preferably 94% or more, and the dimethylol compound of the formula (I) is 80% or more, preferably 90% or more in the same ratio.

【0016】[0016]

【化1】 Embedded image

【0017】これらの比率が少ない原料を用いた場合、
得られた感光剤は感度、解像度を劣化させることがあり
好ましくない。このような混合物の場合、混合する各成
分の存在比率がレジスト諸特性に大きな影響を及ぼす。
When a raw material having a low ratio is used,
The obtained photosensitive agent is not preferred because it may deteriorate sensitivity and resolution. In the case of such a mixture, the ratio of each component to be mixed has a great influence on various resist properties.

【0018】本発明で感光剤原料として用いる多核体フ
ェノール等混合物は、4核体フェノール類が主体となる
のが好ましいが、4核体フェノール純度がきわめて高く
なるのは望ましくない。従って、検出器としてUV25
4nmの検出器、溶離液としてテトラヒドロフランを用
いたゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより得
られたパターンの面積比で、4核体フェノール類が65
〜95%、好ましくは75〜90%、4核体フェノール
類より低分子量の物質(未反応のメチロール化合物およ
び未反応のフェノール類を含む)の合計量が、10%以
下、好ましくは5%以下、4核体フェノール類より高分
子量の物質が5〜25%、好ましくは5〜15%である
ものが、高いレジスト特性を示し、保存安定性も良好で
ある。
In the present invention, the mixture of polynuclear phenols and the like used as a photosensitive material is preferably mainly composed of tetranuclear phenols, but it is not desirable that the purity of tetranuclear phenols be extremely high. Therefore, UV25 as a detector
The tetranuclear phenols were 65% in the area ratio of the pattern obtained by gel permeation chromatography using a 4 nm detector and tetrahydrofuran as an eluent.
-95%, preferably 75-90%, the total amount of substances having a lower molecular weight than tetranuclear phenols (including unreacted methylol compounds and unreacted phenols) is 10% or less, preferably 5% or less Those having 5 to 25%, preferably 5 to 15% of a substance having a higher molecular weight than tetranuclear phenols show high resist properties and good storage stability.

【0019】上記4核体フェノール類の主成分は、下式
(II)の化合物である。
The main component of the tetranuclear phenols is a compound of the following formula (II).

【化2】 Embedded image

【0020】本発明で感光剤原料として用いる多核体フ
ェノール等混合物の重量平均分子量(検出器としてUV
254nmの検出器、溶離液としてテトラヒドロフラン
を用いたゲルパーミエーションクロマトグラフィーによ
り得られたポリスチレン換算重量平均分子量)Mwが5
10〜700であるものが特に優れた保存安定性を発揮
する上、レジスト性能のバランスにも優れるので望まし
い。また、同条件での数平均分子量Mnが1.02〜
1.10である多核体フェノール等混合物を用いると、
とりわけ優れた保存安定性とレジスト性能が得られる。
The weight average molecular weight of a mixture of polynuclear phenols and the like used as a photosensitive material in the present invention (UV
254 nm detector, polystyrene-equivalent weight average molecular weight (Mw) of 5 obtained by gel permeation chromatography using tetrahydrofuran as an eluent.
A value of 10 to 700 is preferable because it exhibits particularly excellent storage stability and also has an excellent balance of resist performance. Further, the number average molecular weight Mn under the same conditions is 1.02 to
When a mixture of polynuclear phenols, which is 1.10, is used,
Particularly, excellent storage stability and resist performance can be obtained.

【0021】さらに、本発明においては、多核体フェノ
ール等混合物のフェノール性水酸基のエステル化率もレ
ジスト特性に影響を及ぼす。本発明においては、感光剤
原料となる当該フェノール類のフェノール性水酸基に対
して40〜80モル%、好ましくは50〜70モル%が
キノンジアジドスルホン酸エステル化されたものが、高
いレジスト特性を示す。なお、本発明で定義する前記混
合物のエステル化率は、便宜上、100%を全フェノー
ル類を主成分である前記式(II)であると仮定して取
扱い、そのフェノール性水酸基に対する割合を意味す
る。
Further, in the present invention, the esterification rate of the phenolic hydroxyl group of a mixture of polynuclear phenols and the like also affects the resist properties. In the present invention, a phenol used as a photosensitive agent raw material in which 40 to 80 mol%, preferably 50 to 70 mol% of the phenolic hydroxyl group is quinonediazide sulfonic acid ester exhibits high resist properties. In addition, the esterification rate of the mixture defined in the present invention is handled, assuming, for convenience, that 100% is the above formula (II) in which all phenols are the main component, and means the ratio to the phenolic hydroxyl group. .

【0022】本発明に於て感光剤として用いられるエス
テル化物の具体例としては、上述してきたフェノール化
合物の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、1,2−ナフトキノンジアジド−6
−スルホン酸エステル、2,1−ナフトキノンジアジド
−4−スルホン酸エステル、2,1−ナフトキノンジア
ジド−5−スルホン酸エステル、2,1−ナフトキノン
ジアジド−6−スルホン酸エステル等が例示される。
Specific examples of the esterified compound used as a photosensitizer in the present invention include 1,2-benzoquinonediazide-4-sulfonic acid ester of the above-mentioned phenol compound and 1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfone. Acid ester, 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester, 1,2-naphthoquinonediazide-6
-Sulfonic acid ester, 2,1-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid ester, 2,1-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester, and 2,1-naphthoquinonediazide-6-sulfonic acid ester.

【0023】キノンジアジドスルホン酸化合物をキノン
ジアジドスルホン酸ハライドとした後、アセトン、ジオ
キサン、テトラヒドロフラン等の溶媒中で炭酸ナトリウ
ム、炭酸水素ナトリウム、水酸化ナトリウムや水酸化カ
リウム等の無機塩基、または、トリメチルアミン、トリ
エチルアミン、トリプロピルアミン、ジイソプロピルア
ミン、トリブチルアミン、ピロリジン、ピペリジン、ピ
ペラジン、モルホリン、ピリジン、ジシクロヘキシルア
ミン、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノナ−5
−エン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデ
ク−7−エン等の有機塩基存在下、キノンジアジドスル
ホン酸ハライドと多核体フェノール類の混合物とを反応
させる等の常法にしたがって、本発明で使用されるキノ
ンジアジドスルホン酸エステル系感光剤を得ることがで
きる。また、本発明においては上述した感光剤以外の感
光剤を併用することもできる。
The quinonediazidesulfonic acid compound is converted into a quinonediazidesulfonic acid halide, and then in a solvent such as acetone, dioxane or tetrahydrofuran, an inorganic base such as sodium carbonate, sodium hydrogencarbonate, sodium hydroxide or potassium hydroxide, or trimethylamine or triethylamine. , Tripropylamine, diisopropylamine, tributylamine, pyrrolidine, piperidine, piperazine, morpholine, pyridine, dicyclohexylamine, 1,5-diazabicyclo [4.3.0] nona-5
-Ene, 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene, and the like, in the presence of an organic base such as quinonediazidesulfonic acid halide and a mixture of polynuclear phenols according to a conventional method. The quinonediazidesulfonic acid ester-based photosensitizer used in the present invention can be obtained. In the present invention, a photosensitive agent other than the above-described photosensitive agent may be used in combination.

【0024】本発明で用いる感光剤の配合割合は通常使
用される割合でよく、アルカリ可溶性フェノール樹脂1
00重量部に対して、下限は通常1重量部以上、好まし
くは3重量部以上、より好ましくは5重量部以上であ
り、上限は通常150重量部以下、好ましくは100重
量部以下、より好ましくは80重量部以下である。この
配合割合が少なすぎると十分な残膜率が得られず解像性
の劣化を招き、逆に配合割合が多すぎると耐熱性の劣化
を招き好ましくない。
The compounding ratio of the photosensitizer used in the present invention may be a commonly used ratio.
The lower limit is usually at least 1 part by weight, preferably at least 3 parts by weight, more preferably at least 5 parts by weight, and the upper limit is usually at most 150 parts by weight, preferably at most 100 parts by weight, more preferably at most 100 parts by weight, relative to 00 parts by weight. 80 parts by weight or less. If the blending ratio is too small, a sufficient residual film ratio cannot be obtained, resulting in deterioration of resolution. Conversely, if the blending ratio is too large, heat resistance deteriorates, which is not preferable.

【0025】(C)フェノール化合物 本発明においては、任意成分として、パターン形状、耐
熱性、感度などのレジスト特性を改良するためにフェノ
ール化合物を添加することができる。このようなフェノ
ール化合物は、通常レジスト組成物の添加剤として用い
られるものが挙げられ、具体例としては、p−フェニル
フェノール、p−イソプロピルフェノール等のモノフェ
ノール類;ビフェノール、4,4’−ジヒドロキシジフ
ェニルエーテル、4,4’−ジヒドロキシベンゾフェノ
ン、ビスフェノールA(本州化学工業社製)、ビスフェ
ノールC(本州化学工業社製)、ビスフェノールE(本
州化学工業社製)、ビスフェノールF(本州化学工業社
製)、ビスフェノールAP(本州化学工業社製)、ビス
フェノールM(三井石油化学工業社製)、ビスフェノー
ルP(三井石油化学工業社製)、ビスフェノールZ(本
州化学工業社製)、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェ
ニル)シクロペンタン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ
フェニル)フルオレン、1,1−ビス(5−メチル−2
−ヒドロキシフェニル)メタン、3,5−ジメチル−4
−ヒドロキシベンジルフェノール等のビスフェノール
類;1,1,1−トリス(4−ヒドロキシフェニル)メ
タン、1,1,1−トリス(4−ヒドロキシフェニル)
エタン、1,1−ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフ
ェニル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)メタン、
1,1−ビス(2,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェ
ニル)−1−(2−ヒドロキシフェニル)メタン、1,
1−ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニ
ル)−1−(2−ヒドロキシフェニル)メタン、2,6
−ビス(5−メチル−2−ヒドロキシベンジル)−4−
メチルフェノール、2,6−ビス(4−ヒドロキシベン
ジル)−4−メチルフェノール、2,6−ビス(3−メ
チル−4−ヒドロキシベンジル)−4−メチルフェノー
ル、2,6−ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシ
ベンジル)−4−メチルフェノール、トリスフェノール
−PA(本州化学工業社製)、トリスフェノール−TC
(本州化学工業社製)等のトリスフェノール類;1,
1,2,2−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)エ
タン、1,1,2,2−テトラキス(3−メチル−4−
ヒドロキシフェニル)エタン、1,1,3,3−(4−
ヒドロキシフェニル)プロパン、1,1,5,5−テト
ラキス(4−ヒドロキシフェニル)ペンタン、α,α,
α’,α’−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)−
3−キシレン、α,α,α’,α’−テトラキス(4−
ヒドロキシフェニル)−4−キシレン、α,α,α’,
α’−テトラキス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニ
ル)−3−キシレン、α,α,α’,α’−テトラキス
(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)−4−キシレ
ン等のテトラキスフェノール類などが例示される。
(C) Phenol Compound In the present invention, a phenol compound can be added as an optional component in order to improve resist characteristics such as pattern shape, heat resistance and sensitivity. Examples of such phenol compounds include those usually used as additives in resist compositions. Specific examples include monophenols such as p-phenylphenol and p-isopropylphenol; biphenol, 4,4′-dihydroxy Diphenyl ether, 4,4'-dihydroxybenzophenone, bisphenol A (manufactured by Honshu Chemical Industry Co., Ltd.), bisphenol C (manufactured by Honshu Chemical Industry Co., Ltd.), bisphenol E (manufactured by Honshu Chemical Industry Co., Ltd.), bisphenol F (manufactured by Honshu Chemical Industry Co., Ltd.), Bisphenol AP (manufactured by Honshu Chemical), bisphenol M (manufactured by Mitsui Petrochemical), bisphenol P (manufactured by Mitsui Petrochemical), bisphenol Z (manufactured by Honshu Chemical), 1,1-bis (4- Hydroxyphenyl) cyclopentane, 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) Yl) fluorene, 1,1-bis (5-methyl-2
-Hydroxyphenyl) methane, 3,5-dimethyl-4
Bisphenols such as -hydroxybenzylphenol; 1,1,1-tris (4-hydroxyphenyl) methane, 1,1,1-tris (4-hydroxyphenyl)
Ethane, 1,1-bis (3-methyl-4-hydroxyphenyl) -1- (4-hydroxyphenyl) methane,
1,1-bis (2,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) -1- (2-hydroxyphenyl) methane,
1-bis (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) -1- (2-hydroxyphenyl) methane, 2,6
-Bis (5-methyl-2-hydroxybenzyl) -4-
Methylphenol, 2,6-bis (4-hydroxybenzyl) -4-methylphenol, 2,6-bis (3-methyl-4-hydroxybenzyl) -4-methylphenol, 2,6-bis (3,5 -Dimethyl-4-hydroxybenzyl) -4-methylphenol, trisphenol-PA (manufactured by Honshu Chemical Industry Co., Ltd.), trisphenol-TC
(Honshu Chemical Industry Co., Ltd.) and other trisphenols;
1,2,2-tetrakis (4-hydroxyphenyl) ethane, 1,1,2,2-tetrakis (3-methyl-4-
Hydroxyphenyl) ethane, 1,1,3,3- (4-
Hydroxyphenyl) propane, 1,1,5,5-tetrakis (4-hydroxyphenyl) pentane, α, α,
α ', α'-tetrakis (4-hydroxyphenyl)-
3-xylene, α, α, α ′, α′-tetrakis (4-
(Hydroxyphenyl) -4-xylene, α, α, α ′,
Tetrakisphenols such as α′-tetrakis (3-methyl-4-hydroxyphenyl) -3-xylene and α, α, α ′, α′-tetrakis (3-methyl-4-hydroxyphenyl) -4-xylene Is exemplified.

【0026】(C)成分としてのフェノール化合物は、
任意の1種類または2種類以上を使用することができ、
特にアルカリ可溶性樹脂(A)の10核体以下の分子量
のものを含有する比率の少ない樹脂を選択したとき、こ
のようなフェノール化合物を併用すると良好な結果が得
られることが多い。その添加量は、任意に選択すること
ができるが、通常、アルカリ可溶性フェノール樹脂10
0重量部に対して、1重量部以上40重量部以下、好ま
しくは3重量部以上30重量部以下である。
The phenol compound as the component (C) is
Any one or more can be used,
In particular, when a resin having a low ratio of containing 10 or less nuclei of the alkali-soluble resin (A) is selected, good results are often obtained when such a phenol compound is used in combination. The addition amount can be arbitrarily selected.
1 part by weight or more and 40 parts by weight or less, preferably 3 parts by weight or more and 30 parts by weight or less with respect to 0 parts by weight.

【0027】本発明のポジ型レジスト組成物は、基板に
塗布してレジスト膜を形成するために、通常溶剤に溶解
して用いる。本発明に於て使用可能な溶剤の具体例とし
ては、アセトン、メチルエチルケトン、シクロペンタノ
ン、シクロヘキサノンなどのケトン類;n−プロピルア
ルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコ
ール、シクロヘキサノールなどのアルコール類;エチレ
ングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジ
エチルエーテル、ジオキサンなどのエーテル類;エチレ
ングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコール
モノエチルエーテルなどのアルコールエーテル類;ギ酸
プロピル、ギ酸ブチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、プ
ロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、
酪酸エチル、乳酸メチル、乳酸エチルなどのエステル
類;セロソルブアセテート、メチルセロソルブアセテー
ト、エチルセロソルブアセテート、プロピルセロソルブ
アセテート、ブチルセロソルブアセテートなどのセロソ
ルブアセテート類;プロピレングリコール、プロピレン
グリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレン
グリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレン
グリコールモノブチルエーテルなどのプロピレングリコ
ール類;ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジ
エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレング
リコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエ
チルエーテルなどのジエチレングリコール類;トリクロ
ロエチレンなどのハロゲン化炭化水素類;トルエン、キ
シレンなどの芳香族炭化水素類;ジメチルアセトアミ
ド、ジメチルホルムアミド、N−メチルアセトアミドな
どの極性溶媒などが挙げられ、これらは、単独でも2種
以上を混合して用いてもよい。
The positive resist composition of the present invention is usually used by dissolving it in a solvent in order to form a resist film by coating it on a substrate. Specific examples of solvents usable in the present invention include ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclopentanone and cyclohexanone; alcohols such as n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol and cyclohexanol; Ethers such as glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether and dioxane; alcohol ethers such as ethylene glycol monomethyl ether and ethylene glycol monoethyl ether; propyl formate, butyl formate, propyl acetate, butyl acetate, methyl propionate, and ethyl propionate; Methyl butyrate,
Ester such as ethyl butyrate, methyl lactate, ethyl lactate; cellosolve acetates such as cellosolve acetate, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, propyl cellosolve acetate, butyl cellosolve acetate; propylene glycol, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether Propylene glycols such as acetate and propylene glycol monobutyl ether; diethylene glycols such as diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether and diethylene glycol diethyl ether; halogenated hydrocarbons such as trichloroethylene; aromatics such as toluene and xylene Hydrogen like; dimethylacetamide, dimethylformamide, such as a polar solvent such as N- methyl acetamide and the like, which may be used by either singly or in combination.

【0028】本発明のポジ型レジスト組成物には必要に
応じて、現像性・保存安定性・耐熱性などを改善するた
めに、スチレンとアクリル酸、メタクリル酸または無水
マレイン酸との共重合体、アルケンと無水マレイン酸と
の共重合体、ビニルアルコール重合体、ビニルピロリド
ン重合体、ロジン、シェラックなどを添加することがで
きる。このようなポリマーの添加量は、全アルカリ可溶
性フェノール樹脂100重量部に対して上記重合体0〜
50重量部、好ましくは5〜20重量部である。
In the positive resist composition of the present invention, a copolymer of styrene and acrylic acid, methacrylic acid or maleic anhydride may be added, if necessary, in order to improve developability, storage stability, heat resistance and the like. And a copolymer of an alkene and maleic anhydride, a vinyl alcohol polymer, a vinyl pyrrolidone polymer, rosin, shellac and the like. The amount of the polymer added is 0 to 100 parts by weight of the total alkali-soluble phenol resin.
It is 50 parts by weight, preferably 5 to 20 parts by weight.

【0029】本発明のポジ型レジスト組成物には、必要
に応じて界面活性剤、保存安定剤、増感剤、ストリエー
ション防止剤、可塑剤などの相溶性のある添加剤を含有
させることができる。
The positive resist composition of the present invention may contain, if necessary, compatible additives such as a surfactant, a storage stabilizer, a sensitizer, a striation inhibitor, and a plasticizer. it can.

【0030】界面活性剤としては、例えばポリオキシエ
チレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリ
ルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等の
ポリオキシエチレンアルキルエテール類;ポリオキシエ
チレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン
ノニルフェノルエーテルなどのポリオキシエチレンアリ
ールエーテル類;ポリエチレングリコールジラウレー
ト、エチレングリコールジステアレート等のポリエチレ
ングリコールジアルキルエステル類;エフトップEF3
01、EF303、EF352(新秋田化成社製)、メ
ガファックスF171、F172、F173、F177
(大日本インキ社製)、フロラードFC430、FC4
31(住友スリーエム社製)、アサヒガード AG71
0、サーフロン S−382、SC−101、SC−1
02、SC−103、SC−104、SC−105、S
C−106(旭硝子社製)等のフッ素界面活性剤;オル
ガノシロキサンポリマー KP341(信越化学工業社
製);アクリル酸系またはメタクリル酸系(共)重合体
ポリフローNo.75、No.95(共栄社油脂化学工
業社製)が挙げられる。これらの界面活性剤の配合量
は、組成物の固形分100重量部当り、通常、2重量部
以下、好ましくは1重量部以下である。
Examples of the surfactant include polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether and polyoxyethylene oleyl ether; polyoxyethylene octyl phenyl ether and polyoxyethylene nonyl phenol ether Polyoxyethylene aryl ethers such as polyethylene glycol dilaurate, ethylene glycol distearate, etc .;
01, EF303, EF352 (manufactured by Shin-Akita Kasei), Megafax F171, F172, F173, F177
(Dai Nippon Ink Co., Ltd.), Florade FC430, FC4
31 (Sumitomo 3M), Asahi Guard AG71
0, Surflon S-382, SC-101, SC-1
02, SC-103, SC-104, SC-105, S
Fluorinated surfactants such as C-106 (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.); organosiloxane polymer KP341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.); acrylic acid or methacrylic acid (co) polymer Polyflow No. 75, no. 95 (manufactured by Kyoeisha Yushi Kagaku Kogyo KK). The amount of these surfactants is usually 2 parts by weight or less, preferably 1 part by weight or less, per 100 parts by weight of the solid content of the composition.

【0031】本発明のレジスト組成物はアルカリ現像液
として通常、アルカリ水溶液を用いるが、具体例として
は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ケイ酸ナトリ
ウム、アンモニアなどの無機アルカリの水溶液;エチル
アミン、プロピルアミンなどの第一アミン類の水溶液;
ジエチルアミン、ジプロピルアミンなどの第二アミンの
水溶液;トリメチルアミン、トリエチルアミンなどの第
三アミンの水溶液;ジエチルエタノールアミン、トリエ
タノールアミンなどのアルコールアミン類の水溶液;テ
トラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルア
ンモニウムヒドロキシド、トリメチルヒドロキシメチル
アンモニウムヒドロキシド、トリエチルヒドロキシメチ
ルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルヒドロキシエ
チルアンモニウムヒドロキシドなどの第四級アンモニウ
ムヒドロキシドの水溶液などが挙げられる。また、必要
に応じて、上記アルカリ水溶液にメタノール、エタノー
ル、プロパノール、エチレングリコールなどの水溶性有
機溶媒、界面活性剤、樹脂の溶解抑止剤などを添加する
ことができる。
The resist composition of the present invention generally uses an aqueous alkali solution as an alkali developing solution. Specific examples thereof include an aqueous solution of an inorganic alkali such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium silicate and ammonia; ethylamine, propyl Aqueous solutions of primary amines such as amines;
Aqueous solutions of secondary amines such as diethylamine and dipropylamine; aqueous solutions of tertiary amines such as trimethylamine and triethylamine; aqueous solutions of alcoholamines such as diethylethanolamine and triethanolamine; tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide; An aqueous solution of a quaternary ammonium hydroxide such as trimethylhydroxymethylammonium hydroxide, triethylhydroxymethylammonium hydroxide, and trimethylhydroxyethylammonium hydroxide is exemplified. If necessary, a water-soluble organic solvent such as methanol, ethanol, propanol, and ethylene glycol, a surfactant, and a resin dissolution inhibitor may be added to the aqueous alkali solution.

【0032】本発明のレジスト組成物を溶剤に溶解させ
たレジスト溶液をシリコンウエハなどの基板表面に常法
により塗布した後、溶剤を乾燥除去することによりレジ
スト膜を形成することができる。このときの塗布方法と
しては、特にスピンコーティングが奨励される。このよ
うにして得られたレジスト膜にパターンを形成させるた
めの露光で用いられる露光源としては紫外線、遠紫外
線、KrFエキシマレーザー光、X線、電子線などの電
子線源が挙げられる。更に、露光後に熱処理(露光後ベ
ーク)を行うと、感度・残膜率・解像度・耐熱性の向上
が図れるため好ましい。
A resist solution obtained by dissolving the resist composition of the present invention in a solvent is applied to the surface of a substrate such as a silicon wafer by a conventional method, and the solvent is dried and removed to form a resist film. As a coating method at this time, spin coating is particularly recommended. An exposure source used for exposure for forming a pattern on the resist film thus obtained includes an electron beam source such as an ultraviolet ray, a far ultraviolet ray, a KrF excimer laser beam, an X-ray, and an electron beam. Further, it is preferable to perform a heat treatment after the exposure (post-exposure bake) because the sensitivity, the residual film ratio, the resolution, and the heat resistance can be improved.

【0033】[0033]

【実施例】以下に合成例、実施例を挙げて本発明をさら
に具体的に説明する。なお、各例中の部及び%は、特に
断りのない限り重量基準である。また、測定された重量
平均分子量は、検出器としてUV254nmの検出器、
溶離液としてテトラヒドロフランを用いたゲルパーミエ
ーションクロマトグラフィーにより得られたパターンに
おけるポリスチレン換算重量平均分子量(以下、Mwと
いう)および数平均分子量(以下、Mnという)であ
る。カラムがGXL2000(60cm)×1およびG
XL1000(60cm)×1、溶離液であるテトラヒ
ドロフラン流量が1.00ml/分、カラム温度が38
℃というゲルパーミエーションクロマトグラフィー条件
でパターンを得た。
The present invention will be more specifically described below with reference to synthesis examples and working examples. The parts and percentages in each example are based on weight unless otherwise specified. In addition, the measured weight average molecular weight is a UV 254 nm detector as a detector,
The polystyrene-equivalent weight average molecular weight (hereinafter, referred to as Mw) and number average molecular weight (hereinafter, referred to as Mn) in a pattern obtained by gel permeation chromatography using tetrahydrofuran as an eluent. Column is GXL2000 (60 cm) x 1 and G
XL1000 (60 cm) × 1, the flow rate of tetrahydrofuran as an eluent was 1.00 ml / min, and the column temperature was 38.
A pattern was obtained under gel permeation chromatography conditions of ° C.

【0034】(合成例1)ノボラック樹脂A−1の合成 冷却管と撹拌装置を装着した2リットルのフラスコに、
m−クレゾール350g、p−クレゾール350g、3
7%ホルマリン350g、及びシュウ酸2水和物2.4
gを入れ、95〜100℃に保ちながら、2時間反応さ
せた。この後、100〜105℃で2時間かけて水を留
去し、さらに、180℃まで昇温しながら10mmHg
まで減圧し、未反応モノマー及び水を除去したあと、室
温に戻して回収し、ノボラック樹脂A−1を450g得
た。このノボラック樹脂のMwは5000であった。
(Synthesis Example 1) Synthesis of Novolak Resin A-1 A 2 liter flask equipped with a cooling pipe and a stirrer was put into a flask.
350 g of m-cresol, 350 g of p-cresol, 3
350 g of 7% formalin and 2.4 of oxalic acid dihydrate
g, and the mixture was reacted for 2 hours while maintaining the temperature at 95 to 100 ° C. Thereafter, water is distilled off at 100 to 105 ° C. over 2 hours, and while heating to 180 ° C., 10 mmHg
After reducing the pressure to remove unreacted monomers and water, the mixture was returned to room temperature and collected to obtain 450 g of novolak resin A-1. The Mw of this novolak resin was 5000.

【0035】(合成例2)ノボラック樹脂A−2の合成 合成例1で得られたノボラック樹脂を380g、エチル
セロソルブアセテート350gを加えて溶解した。フラ
スコに滴下漏斗を装着し、温度を80〜85℃に制御し
た状態で滴下漏斗よりトルエン3420gを滴下し、更
に80℃で1時間加熱した。室温まで徐冷し、更に1時
間静置した。析出してきた樹脂分の上澄み液をデカンテ
ーションによって除去した後、乳酸エチル570gを加
え、100mmHgで100℃に加熱して残留トルエン
を除去し、ノボラック樹脂A−2の乳酸エチル溶液を得
た。このノボラック樹脂A−2のMwは9200であっ
た。
(Synthesis Example 2) Synthesis of Novolak Resin A-2 380 g of the novolak resin obtained in Synthesis Example 1 and 350 g of ethyl cellosolve acetate were added and dissolved. A dropping funnel was attached to the flask, and while controlling the temperature at 80 to 85 ° C, 3420 g of toluene was dropped from the dropping funnel and further heated at 80 ° C for 1 hour. The mixture was gradually cooled to room temperature and left still for 1 hour. After removing the supernatant liquid of the precipitated resin by decantation, 570 g of ethyl lactate was added, and the mixture was heated to 100 ° C. at 100 mmHg to remove residual toluene, thereby obtaining an ethyl lactate solution of novolak resin A-2. Mw of the novolak resin A-2 was 9,200.

【0036】(合成例3)ノボラック樹脂A−3の合成 冷却管と撹拌装置を装着した2リットルのフラスコに、
m−クレゾール318g、p−クレゾール255g、
2,3,5−トリメチルフェノール160g、パラホル
ムアルデヒド138g、及びシュウ酸2水和物2.5g
を入れ、95〜100℃に保ちながら、2時間反応させ
た。この後、100〜105℃で2時間かけて水を留去
し、さらに、180℃まで昇温しながらし10mmHg
まで減圧し、未反応モノマー及び水を除去したあと、室
温に戻して回収し、ノボラック樹脂を620g得た。こ
のノボラック樹脂のMwは3900であった。上記ノボ
ラック樹脂380g、プロピレングリコールモノメチル
エーテルアセテート38g、およびトルエン380gを
加え、80℃に加熱・溶解した。滴下漏斗を装着し、温
度80〜85℃に制御した状態で、トルエン3000g
を滴下し、さらに1時間加熱した。室温まで徐冷し、さ
らに1時間静置した。析出してきた樹脂分の上澄み液を
デカンテーションによって除去した後、乳酸エチル60
0gを加え、100mmHgで100℃に加熱して残留
トルエンを除去し、ノボラック樹脂A−3の乳酸エチル
溶液を得た。このノボラック樹脂A−3のMwは600
0であった。
(Synthesis Example 3) Synthesis of Novolak Resin A-3 A 2 liter flask equipped with a cooling pipe and a stirrer was put into a flask.
m-cresol 318 g, p-cresol 255 g,
160 g of 2,3,5-trimethylphenol, 138 g of paraformaldehyde, and 2.5 g of oxalic acid dihydrate
And kept at 95-100 ° C for 2 hours. Thereafter, water is distilled off at 100 to 105 ° C. over 2 hours, and the temperature is further raised to 180 ° C. to 10 mmHg.
After reducing the pressure to remove unreacted monomers and water, the mixture was returned to room temperature and collected, to obtain 620 g of a novolak resin. Mw of this novolak resin was 3,900. 380 g of the novolak resin, 38 g of propylene glycol monomethyl ether acetate, and 380 g of toluene were added, and the mixture was heated and dissolved at 80 ° C. With a dropping funnel attached and controlling the temperature to 80 to 85 ° C., 3000 g of toluene
Was added dropwise, and the mixture was further heated for 1 hour. The mixture was gradually cooled to room temperature and left still for 1 hour. After removing the supernatant liquid of the precipitated resin by decantation, 60 ml of ethyl lactate was removed.
0 g was added, and the mixture was heated to 100 ° C. at 100 mmHg to remove residual toluene, thereby obtaining an ethyl lactate solution of novolak resin A-3. Mw of this novolak resin A-3 is 600
It was 0.

【0037】(合成例4)ノボラック樹脂A−4の合成 冷却管と撹拌装置を装着した2リットルのフラスコに、
m−クレゾール420g、p−クレゾール140g、
3,5−キシレノール158g、37%ホルマリン41
5g、及びシュウ酸2水和物2.4gを入れ、95〜1
00℃に保ちながら、40分間反応させた。この後、1
00〜105℃で80分間かけて水を留去し、さらに、
190℃まで昇温しながらし10mmHgまで減圧し、
未反応モノマー及び水を除去したあと、室温に戻して回
収し、ノボラック樹脂を630g得た。このノボラック
樹脂のMwは3600であった。
(Synthesis Example 4) Synthesis of Novolak Resin A-4 A 2 liter flask equipped with a cooling pipe and a stirrer was put into a flask.
420 g of m-cresol, 140 g of p-cresol,
158 g of 3,5-xylenol, 37% formalin 41
5 g, and 2.4 g of oxalic acid dihydrate, 95-1
The reaction was carried out for 40 minutes while maintaining at 00 ° C. After this, 1
Water is distilled off at 00 to 105 ° C. over 80 minutes,
While raising the temperature to 190 ° C., the pressure was reduced to 10 mmHg,
After removing unreacted monomers and water, the mixture was recovered by returning to room temperature, and 630 g of a novolak resin was obtained. Mw of this novolak resin was 3,600.

【0038】次いで得られたノボラック樹脂を300
g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテー
ト270g、およびトルエン300gを加え、80℃に
加熱・溶解した。滴下漏斗を装着し、温度80〜85℃
に制御した状態で、トルエン2400gを滴下し、さら
に1時間加熱した。室温まで徐冷し、さらに1時間静置
した。析出してきた樹脂分の上澄み液をデカンテーショ
ンによって除去した後、乳酸エチル500gを加え、1
00mmHgで100℃に加熱して残留トルエンを除去
し、ノボラック樹脂A−4の乳酸エチル溶液を得た。こ
のノボラック樹脂A−4のMwは6200であった。
Next, the obtained novolak resin was
g, 270 g of propylene glycol monomethyl ether acetate, and 300 g of toluene were added, and the mixture was heated and dissolved at 80 ° C. Equipped with a dropping funnel, temperature 80-85 ° C
In this state, 2400 g of toluene was added dropwise, and the mixture was further heated for 1 hour. The mixture was gradually cooled to room temperature and left still for 1 hour. After removing the supernatant liquid of the precipitated resin by decantation, 500 g of ethyl lactate was added, and
The mixture was heated to 100 ° C. at 00 mmHg to remove residual toluene, thereby obtaining an ethyl lactate solution of novolak resin A-4. Mw of this novolak resin A-4 was 6,200.

【0039】(合成例5)ノボラック樹脂A−5の合成 冷却管と撹拌装置を装着した2リットルのフラスコに、
m−クレゾール292g、3,5−キシレノール110
g、2,3,5−トリメチルフェノール112g、37
%ホルマリン390g、及びシュウ酸2水和物1.7g
を入れ、95〜100℃に保ちながら、2時間反応させ
た。この後、100〜105℃で2時間かけて水を留去
し、さらに、190℃まで昇温しながらし10mmHg
まで減圧し、未反応モノマー及び水を除去したあと、室
温に戻して回収し、ノボラック樹脂を560g得た。こ
のノボラック樹脂のMwは3400であった。
(Synthesis Example 5) Synthesis of Novolak Resin A-5 A 2 liter flask equipped with a cooling pipe and a stirrer was put into a flask.
292 g of m-cresol, 3,5-xylenol 110
g, 2,3,5-trimethylphenol 112 g, 37
% Formalin 390 g and oxalic acid dihydrate 1.7 g
And kept at 95-100 ° C for 2 hours. Thereafter, water is distilled off at 100 to 105 ° C. over 2 hours, and the temperature is further increased to 190 ° C. by 10 mmHg.
After reducing the pressure to remove unreacted monomers and water, the mixture was returned to room temperature and collected, to obtain 560 g of a novolak resin. Mw of this novolak resin was 3,400.

【0040】次いで得られたノボラック樹脂を300
g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテー
ト30g、およびトルエン300gを加え、80℃に加
熱・溶解した。滴下漏斗を装着し、温度80〜85℃に
制御した状態で、トルエン2400gを滴下し、さらに
1時間加熱した。室温まで徐冷し、さらに1時間静置し
た。析出してきた樹脂分の上澄み液をデカンテーション
によって除去した後、乳酸エチル600gを加え、10
0mmHgで100℃に加熱して残留トルエンを除去
し、ノボラック樹脂A−5の乳酸エチル溶液を得た。こ
のノボラック樹脂A−5のMwは4300であった。
Next, the obtained novolak resin was mixed with 300
g, 30 g of propylene glycol monomethyl ether acetate, and 300 g of toluene were added, and the mixture was heated and dissolved at 80 ° C. With a dropping funnel attached, 2400 g of toluene was added dropwise while controlling the temperature at 80 to 85 ° C, and the mixture was further heated for 1 hour. The mixture was gradually cooled to room temperature and left still for 1 hour. After removing the supernatant liquid of the precipitated resin by decantation, 600 g of ethyl lactate was added, and
The mixture was heated to 100 ° C. at 0 mmHg to remove residual toluene, thereby obtaining a solution of novolak resin A-5 in ethyl lactate. Mw of this novolak resin A-5 was 4,300.

【0041】(合成例6〜9、感光剤B−1〜4の合
成)メチロール化合物として、オルトクレゾール−ホル
ムアルデヒド2核体のジメチロール化合物の合計が、検
出器としてUV254nmの検出器、溶離液としてテト
ラヒドロフランを用いたゲルパーミエーションクロマト
グラフィー分析により得られたパターンの面積比で96
%であり、かつ前記式(I)のジメチロール化合物が同
比で94%を含むメチロール化合物(1)を原料とし
た。フラスコに、パラクレゾール150gと塩酸0.7
0gを加え、60℃に保ちながら滴下漏斗より前記メチ
ロール化合物(1)20gを30分かけて滴下し、さら
に1時間反応させた。その後、100℃で30分かけて
水を留去し、さらに170℃で減圧蒸留し未反応パラク
レゾールを除去した。室温に戻し、メチルイソブチルケ
トン300gを加えて溶解し、0.5%テトラメチルア
ンモニウムハイドロオキサイド水溶液洗浄と1%塩酸洗
浄を行った後、イオン交換水で洗浄した。有機層を減圧
蒸留、真空乾燥器により溶剤を除去し、多核体フェノー
ル化合物b−1を39.6g得た。検出器としてUV2
54nmの検出器、溶離液としてテトラヒドロフランに
よるゲルパーミエーションクロマトグラフィーで分析し
た結果、多核体フェノール化合物b−1中、4核体フェ
ノール類より低分子の化合物は4%(面積比)、4核体
フェノール類が82%、4核体より高分子の化合物が1
4%であった。また、検出器を屈折率系を用いて同様に
分析したところ、面積比は同様の値であった。
(Synthesis Examples 6 to 9, Synthesis of Photosensitive Agents B-1 to B-4) As a methylol compound, a total of a dimethylol compound of ortho-cresol-formaldehyde binuclear was used, a UV254 nm detector was used as a detector, and tetrahydrofuran was used as an eluent. The area ratio of the pattern obtained by gel permeation chromatography analysis using
%, And the methylol compound (1) containing the dimethylol compound of the formula (I) in an equal ratio of 94% was used as a raw material. In a flask, add 150 g of paracresol and 0.7 hydrochloric acid.
0 g was added, and while maintaining the temperature at 60 ° C., 20 g of the methylol compound (1) was dropped from the dropping funnel over 30 minutes, and the mixture was further reacted for 1 hour. Thereafter, water was distilled off at 100 ° C. over 30 minutes, and further distilled at 170 ° C. under reduced pressure to remove unreacted paracresol. After returning to room temperature, 300 g of methyl isobutyl ketone was added and dissolved, washed with 0.5% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide and 1% hydrochloric acid, and then washed with ion-exchanged water. The solvent was removed from the organic layer by distillation under reduced pressure and a vacuum dryer to obtain 39.6 g of polynuclear phenol compound b-1. UV2 as detector
As a result of analysis by gel permeation chromatography using a 54 nm detector and tetrahydrofuran as an eluent, 4% (area ratio) of compounds having a lower molecular weight than tetranuclear phenols in the polynuclear phenol compound b-1 were tetranuclear. 82% phenols, 1 compound higher than tetranuclear
4%. When the detector was similarly analyzed using a refractive index system, the area ratio was the same.

【0042】このようにして得られた多核体フェノール
類b−1 9.4gと1,2−ナフトキノンジアジドス
ルホン酸クロライド15.0g(100%が前記式(I
I)で表される4核体フェノール化合物であると仮定
し、その水酸基の70モル%相当)をフラスコに加え、
アセトン220gに溶解した。20〜25℃に温度を制
御しながら6.8gのトリエチルアミン(1,2−ナフ
トキノンジアジド−5−スルホン酸クロライドの1.2
等量相当)を30分間かけて滴下し、この温度でさらに
4時間保持して反応を完結させた。析出してきた塩を濾
別し、2400gの0.2%シュウ酸水溶液に投入し
た。析出してきた固形分を濾過し、イオン交換水で洗浄
後、真空乾燥して、エステル化率70%のナフトキノン
ジアジドスルホン酸エステル系感光剤B−1を20.1
g得た。
9.4 g of the polynuclear phenols b-1 thus obtained and 15.0 g of 1,2-naphthoquinonediazidosulfonic acid chloride (100% of which is of the formula (I)
Assuming that the compound is a tetranuclear phenol compound represented by I), 70 mol% of its hydroxyl groups) is added to the flask, and
Dissolved in 220 g of acetone. 6.8 g of triethylamine (1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid chloride 1.2
(Equivalent amount) was added dropwise over 30 minutes, and the reaction was completed by maintaining at this temperature for 4 hours. The precipitated salt was separated by filtration and poured into 2400 g of a 0.2% oxalic acid aqueous solution. The precipitated solid was filtered, washed with ion-exchanged water, and dried under vacuum to obtain a naphthoquinonediazidesulfonic acid ester-based photosensitizer B-1 having an esterification rate of 70% in 20.1%.
g was obtained.

【0043】上記と同様の方法により、多核体フェノー
ル化合物(1)に対する1,2−ナフトキノンジアジド
−5−スルホン酸クロライドの仕込み比とトリエチルア
ミンの量を変更して、エステル化率が65%、60%、
50%の感光剤B−2、B−3、およびB−4を得た。
By the same method as above, the charge ratio of 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid chloride to the polynuclear phenol compound (1) and the amount of triethylamine were changed, and the esterification ratio was 65% and 60%. %,
50% of photosensitive agents B-2, B-3 and B-4 were obtained.

【0044】(合成例10)感光剤B−5の合成 メチロール化合物(1)を20.0gとパラクレゾール
を113gとした以外は、合成例6と同様の方法で、検
出器としてUV254nmの検出器、溶離液としてテト
ラヒドロフランによるゲルパーミエーションクロマトグ
ラフィーでの分析による面積比が、4核体フェノール類
より低分子の化合物4%、4核体フェノール類が76
%、4核体より高分子の化合物が20%である多核体フ
ェノール化合物b−2を合成した。また、検出器を屈折
率系を用いて同様に分析したところ、面積比は同様の値
であった。この多核体フェノールb−2を用いて、合成
例6と同様の方法により、エステル化率75%の感光剤
B−5を得た。
(Synthesis Example 10) Synthesis of Photosensitive Agent B-5 A UV 254 nm detector was used in the same manner as in Synthesis Example 6, except that 20.0 g of the methylol compound (1) and 113 g of paracresol were used. The area ratio determined by gel permeation chromatography using tetrahydrofuran as an eluent was 4% of a compound having a lower molecular weight than tetranuclear phenols and 76% of tetranuclear phenols.
%, A polynuclear phenol compound b-2 containing 20% of a higher molecular compound than a tetranuclear compound was synthesized. When the detector was similarly analyzed using a refractive index system, the area ratio was the same. Using this polynuclear phenol b-2, a photosensitive agent B-5 having an esterification rate of 75% was obtained in the same manner as in Synthesis Example 6.

【0045】(合成例11)感光剤B−6の合成 メチロール化合物とクレゾールとを、それぞれ、検出器
としてUV254nmの検出器、溶離液としてテトラヒ
ドロフランを用いたゲルパーミエーションクロマトグラ
フィー分析により得られたパターンの面積比で、オルト
クレゾール−ホルムアルデヒド2核体のジメチロール化
合物が98%であり、かつ前記式(I)のジメチロール
化合物が96%であるメチロール化合物(2)を20.
0gとパラクレゾールを188gとした以外は、合成例
6と同様の方法により、同面積比が、4核体フェノール
類より低分子の化合物2%、4核体フェノール類が90
%、4核体より高分子の化合物が8%である多核体フェ
ノール化合物b−3を合成した。また、検出器を屈折率
系を用いて同様に分析したところ、面積比は同様の値で
あった。この多核体フェノールb−3を用いて、合成例
6と同様の方法により、エステル化率65%の感光剤B
−6を得た。
(Synthesis Example 11) Synthesis of Photosensitizer B-6 A pattern obtained by gel permeation chromatography analysis of a methylol compound and cresol using a UV254 nm detector as a detector and tetrahydrofuran as an eluent, respectively. 20. The methylol compound (2) in which the dimethylol compound of the binuclear orthocresol-formaldehyde is 98% and the dimethylol compound of the formula (I) is 96% in the area ratio of 20.
By the same method as in Synthesis Example 6 except that 0 g and 188 g of paracresol were used, the same area ratio was 2% of a compound having a lower molecular weight than tetranuclear phenols, and 90% of tetranuclear phenols was 90%.
%, A polynuclear phenol compound b-3 containing 8% of a higher molecular compound than a tetranuclear compound was synthesized. When the detector was similarly analyzed using a refractive index system, the area ratio was the same. Using this polynuclear phenol b-3, a photosensitive agent B having an esterification rate of 65% was obtained in the same manner as in Synthesis Example 6.
-6 was obtained.

【0046】(合成例12)感光剤B−7の合成 メチロール化合物とクレゾールとを、それぞれ、検出器
としてUV254nmの検出器、溶離液としてテトラヒ
ドロフランを用いたゲルパーミエーションクロマトグラ
フィー分析により得られたパターンの面積比で、オルト
クレゾール−ホルムアルデヒド2核体のジメチロール化
合物が100%であり、かつ前記式(I)のジメチロー
ル化合物が99%であるメチロール化合物(3)を2
0.0gとオルトクレゾールを225gとした以外は、
合成例6と同様の方法により化合物を合成し、さらにメ
タノール/水=1/4の混合溶媒で再結晶し、下式(I
II)で表される4核体フェノール化合物を主成分とす
る多核体フェノール化合物b−4を得た。
(Synthesis Example 12) Synthesis of Photosensitive Agent B-7 A pattern obtained by gel permeation chromatography analysis of a methylol compound and cresol using a UV254 nm detector as a detector and tetrahydrofuran as an eluent, respectively. The methylol compound (3) having 100% of the dimethylol compound of the orthonucleoform-formaldehyde binuclear compound and 99% of the dimethylol compound of the formula (I) in an area ratio of 2
Except that 0.0 g and 225 g of orthocresol were used,
The compound was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 6, and further recrystallized with a mixed solvent of methanol / water = 1/4 to obtain the compound of the following formula (I
A polynuclear phenol compound b-4 containing a tetranuclear phenol compound represented by II) as a main component was obtained.

【0047】[0047]

【化3】 Embedded image

【0048】この化合物b−4の、検出器としてUV2
54nmの検出器、溶離液としてテトラヒドロフランを
用いたゲルパーミエーションクロマトグラフィー分析に
より得られたパターンの面積比は、4核体フェノール類
より低分子の化合物0%、4核体フェノール類が98
%、4核体より高分子の化合物が2%であり、かつ式
(III)の化合物は97%であった。この多核体フェ
ノールb−4を用いて、合成例6と同様の方法により、
エステル化率60%の感光剤B−7を得た。ここで示す
エステル化率は、多核体フェノールb−4の100%が
式(III)で表される化合物であると仮定して、その
水酸基の60%を置換したことを意味する。
The compound b-4 was treated with UV2 as a detector.
The area ratio of the pattern obtained by gel permeation chromatography analysis using a 54 nm detector and tetrahydrofuran as an eluent is 0% of a compound having a lower molecular weight than tetranuclear phenols, and 98% of tetranuclear phenols is 98%.
% Of the compound having a higher molecular weight than the tetranuclear compound, and 97% of the compound of the formula (III). Using this polynuclear phenol b-4, in the same manner as in Synthesis Example 6,
Photosensitive agent B-7 having an esterification rate of 60% was obtained. The esterification ratio shown here means that 60% of the hydroxyl groups were substituted, assuming that 100% of the polynuclear phenol b-4 was the compound represented by the formula (III).

【0049】(合成例13)感光剤B−8の合成 多核体フェノール化合物の代わりに2,3,4,4’−
テトラヒドロキシベンゾフェノンを用い、合成例5と同
様の方法によりエステル化率75%の感光剤B−8を得
た。
Synthesis Example 13 Synthesis of Photosensitizer B-8 Instead of the polynuclear phenol compound, 2,3,4,4′-
Photosensitizer B-8 having an esterification rate of 75% was obtained in the same manner as in Synthesis Example 5 using tetrahydroxybenzophenone.

【0050】上記合成例で得た各感光剤の原料となる多
核体フェノール等混合物中の4核体フェノール類より低
分子量のフェノール類の量(%)(表中では「低分
子」)、原料となる多核体フェノール等混合物中の4核
体フェノール類の量(%)(表中では「4核体」)、原
料となる多核体フェノール等混合物中の4核体フェノー
ル類より高分子量のフェノール類の量(%)(表中では
「高分子」)、およびエステル化率)を表1にまとめ
た。
The amount (%) of phenols having a lower molecular weight than tetranuclear phenols in the mixture of polynuclear phenols, etc., which are raw materials of the respective photosensitive agents obtained in the above synthesis examples (in the table, "low molecular weight"). The amount (%) of tetranuclear phenols in the mixture of polynuclear phenols and the like ("tetranuclear" in the table), a phenol having a higher molecular weight than the tetranuclear phenols in the mixture of polynuclear phenols and the like as the raw material The amounts (%) of the class ("polymer" in the table) and the esterification ratio are summarized in Table 1.

【0051】[0051]

【表1】 [Table 1]

【0052】(評価)以下の実施例及び比較例における
レジスト評価方法は、次の通りである。レジスト評価
は、すべてシリコンウェハ上で行った。 (1)感度 0.50μmの1:1ライン&スペースが設計寸法通り
に形成できる露光エネルギー量を露光時間で表した値
(単位:msec)。 (2)解像度 上記露光条件における限界解像度(単位:μm)を表
す。 (3)残膜率 ウエハ上でパターンの形成されていない部分の現像前後
のレジスト膜厚の比(%)を表す。 (4)パターン形状 レジストパターンを形成したウエハをラインパターンの
垂直方向から切断し、パターンの断面方向より電子顕微
鏡で観察した結果を示した。パターンサイドウオールが
基板に対して80度以上の角度で立ち上がっており、膜
減りがないものを良好と判定した。80度未満のものを
「テーパー」と表中に記載した。また、スカムの発生が
見られたものは「スカム」、定在波による側壁の形状不
良(段状の形状が確認)は「定在波」と表中に記載し
た。 (5)露光マージン 露光時間と感度測定したパターン寸法との関係をグラフ
化し、パターン寸法の変動量設計寸法の±5%以内に維
持できる露光時間の幅を求め、この幅を感度で割った値
である。 (6)焦点深度 0.50μmの1:1ライン&スペースの感度におい
て、ステッパーの焦点を変化させた時のパターン寸法の
変動幅が設計寸法の±5%以内に維持できる焦点変動幅
(μm)を表す。
(Evaluation) The resist evaluation method in the following Examples and Comparative Examples is as follows. All the resist evaluations were performed on a silicon wafer. (1) Sensitivity A value (unit: msec) representing the amount of exposure energy that can form a 1: 1 line & space of 0.50 μm according to design dimensions. (2) Resolution Limit resolution (unit: μm) under the above exposure conditions. (3) Residual film ratio The ratio (%) of the resist film thickness before and after development of a portion where a pattern is not formed on the wafer. (4) Pattern Shape The wafer on which the resist pattern was formed was cut from the direction perpendicular to the line pattern, and the result of observation with an electron microscope from the cross-sectional direction of the pattern was shown. Pattern sidewalls were raised at an angle of 80 ° or more with respect to the substrate, and those without film reduction were judged to be good. Those less than 80 degrees are described as "taper" in the table. In the table, the occurrence of scum was described in the table as "scum", and the side wall defect due to the standing wave (stepped shape was confirmed) was described as "standing wave" in the table. (5) Exposure margin The relationship between the exposure time and the pattern dimensions measured for sensitivity is graphed to determine the width of the exposure time that can be maintained within ± 5% of the design dimension variation, and this width is divided by the sensitivity. It is. (6) Depth of focus (1m line and space sensitivity of 0.50μm) Focus fluctuation width (μm) that can maintain the fluctuation width of the pattern dimension when changing the focus of the stepper within ± 5% of the design dimension Represents

【0053】(7)微粒子増加 23℃と35℃で保存したレジスト溶液の微粒子増加の
有無について、4インチのベアシリコンにレジストを
1.07μm膜厚にレジストを塗布し、トプコン社製ウ
エハモニターWM−3を用いてレジスト膜中の0.2μ
m以上の微粒子数を測定した。レジスト溶液調製直後
(微粒子数が20個以下であることを確認する)から、
200個以上に増加するまでの期間を日数で表す。
(7) Increase in Fine Particles Regarding the presence or absence of increase in fine particles in the resist solution stored at 23 ° C. and 35 ° C., a resist was applied to 4-inch bare silicon to a thickness of 1.07 μm, and a wafer monitor WM manufactured by Topcon Corporation was used. 0.2μ in the resist film using -3
m or more of the fine particles were measured. Immediately after preparing the resist solution (confirm that the number of fine particles is 20 or less)
The period until the number increases to 200 or more is expressed in days.

【0054】(実施例1〜6、比較例1〜5)表2に示
した組成のレジスト溶液を、1.07〜0.76μmの
膜厚に塗布できるよう溶剤配合量を調製した。これらの
溶液を0.1μmのテフロンフィルター(ポリテトラフ
ルオロエチレンフィルター)で濾過してレジスト溶液を
調製した。
Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 5 The amounts of solvents were adjusted so that the resist solutions having the compositions shown in Table 2 could be applied to a film thickness of 1.07 to 0.76 μm. These solutions were filtered through a 0.1 μm Teflon filter (polytetrafluoroethylene filter) to prepare a resist solution.

【0055】上記レジスト溶液をシリコンウエハ上にコ
ーターで塗布した後、90℃で90秒間プリベークを行
い、実施例1〜4については、膜厚1.07μmのレジ
スト膜を、実施例5および6については、膜厚0.76
μmのレジスト膜を形成した。このウエハをi線ステッ
パーNSR1755i7A(ニコン社製;NA=0.5
0)とテスト用レクチルを用いて、露光時間を可変しな
がら露光を行った後、110℃で60秒間露光後ベーク
(Post Exposure Baking)を行っ
た。次に、2.38%のテトラメチルアンモニウムヒド
ロキシド水溶液で23℃、1分間パドル法により現像し
てポジ型パターンを形成した。このウエハを取り出し
て、電子顕微鏡で観察し、感度、解像度、残膜率、パタ
ーン形状、露光マージン、焦点深度を観察し、保存安定
性を微粒子数の増加の度合いとして確認した。結果を表
2に示す。
After the resist solution was coated on a silicon wafer by a coater, prebaking was performed at 90 ° C. for 90 seconds. In Examples 1 to 4, a 1.07 μm-thick resist film was obtained. Is 0.76
A μm resist film was formed. This wafer was placed in an i-line stepper NSR1755i7A (Nikon Corporation; NA = 0.5).
After performing exposure while varying the exposure time using 0) and a test reticle, post exposure baking (post exposure baking) was performed at 110 ° C. for 60 seconds. Next, a positive pattern was formed by developing with a 2.38% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide by a paddle method at 23 ° C. for 1 minute. The wafer was taken out and observed with an electron microscope, and the sensitivity, resolution, remaining film ratio, pattern shape, exposure margin, and depth of focus were observed, and storage stability was confirmed as the degree of increase in the number of fine particles. Table 2 shows the results.

【0056】[0056]

【表2】 [Table 2]

【0057】表2の略語の説明:B−9=オルトクレゾ
ールとパラクレゾールを常法に従って37%ホルマリン
と反応させて得たフェノール類を用いて合成例7と同様
の方法で合成された1,2−ナフトキノンジアジドスル
ホン酸エステル B−10=下式(IV)で表されるメチロール化合物と
2,5−キシレノールとを反応させて得られた4核体化
合物を含むフェノール類を用いて合成例7と同様の方法
で合成された1,2−ナフトキノンジアジドスルホン酸
エステル
Description of abbreviations in Table 2: B-9 = 1, synthesized in the same manner as in Synthesis Example 7 using phenols obtained by reacting ortho-cresol and para-cresol with 37% formalin according to a conventional method. 2-Naphthoquinonediazidosulfonic acid ester B-10 = Synthesis example 7 using a phenol containing a tetranuclear compound obtained by reacting a methylol compound represented by the following formula (IV) with 2,5-xylenol 1,2-naphthoquinonediazidosulfonic acid ester synthesized by the same method as described above

【化4】 Embedded image

【0058】B−11=前式(IV)で表されるメチロ
ール化合物とオルトクレゾールとを反応させて得られた
4核体化合物を含むフェノール類を用いて合成例7と同
様の方法で合成された1,2−ナフトキノンジアジドス
ルホン酸エステル
B-11 = Synthesized in the same manner as in Synthesis Example 7 using a phenol containing a tetranuclear compound obtained by reacting the methylol compound represented by the formula (IV) with orthocresol. 1,2-naphthoquinonediazidosulfonic acid ester

【0059】C−1=トリスフェノールPA(本州化学
工業社製) C−2=1,1−ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロ
キシフェニル)−1−(2−ヒドロキシフェニル)メタ
ン C−3=ビスフェノールF(本州化学工業社製) C−4=ビスフェノールZ(本州化学工業社製)
C-1 = trisphenol PA (manufactured by Honshu Chemical Industry Co., Ltd.) C-2 = 1,1-bis (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) -1- (2-hydroxyphenyl) methane C- 3 = Bisphenol F (Honshu Chemical Industry Co., Ltd.) C-4 = Bisphenol Z (Honshu Chemical Industry Co., Ltd.)

【0060】この結果から、本発明の感光剤を用いると
感度・残膜率・解像度・パターン形状、焦点深度、露光
マージンなどレジスト諸特性が向上し、保存安定性に優
れることが判った。
From the results, it was found that the use of the photosensitive agent of the present invention improved various resist characteristics such as sensitivity, residual film ratio, resolution, pattern shape, depth of focus, and exposure margin, and was excellent in storage stability.

【0061】[0061]

【発明の効果】かくして本発明によれば、レジスト諸特
性に優れ、しかも保存安定性にも優れた1μm以下の微
細加工用ポジ型レジストとして好適である。
As described above, according to the present invention, it is suitable as a positive resist for fine processing of 1 .mu.m or less which is excellent in various resist characteristics and also excellent in storage stability.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (A)アルカリ可溶性フェノール樹脂、
および(B)フェノール類のキノンジアジドスルホン酸
エステル系感光剤とを含有するポジ型レジスト組成物で
あって、(B)感光剤が、(a)前記フェノール類が、
オルトクレゾールとホルムアルデヒドとを反応させて得
られるメチロール化合物とパラクレゾールとを反応させ
て得られる多核体フェノール類であり、(b)当該多核
体フェノール類が、検出器としてUV254nmの検出
器、溶離液としてテトラヒドロフランを用いたゲルパー
ミエーションクロマトグラフィーにより得られたパター
ンの面積比で、4核体フェノール類が65〜95%、4
核体フェノール類より低分子量の物質(未反応のメチロ
ール化合物および未反応のフェノール類を含む)の合計
量が10%以下、4核体フェノール類より高分子量の物
質が5〜25%の混合物であり、(c)当該多核体フェ
ノール類が、検出器としてUV254nmの検出器、溶
離液としてテトラヒドロフランを用いたゲルパーミエー
ションクロマトグラフィーにより得られたポリスチレン
換算重量平均分子量Mwが510〜700であり、
(d)前記多核体フェノール類のフェノール性水酸基の
40〜80モル%がキノンジアジドスルホン酸エステル
化されたものであることを特徴とするポジ型レジスト組
成物。
(A) an alkali-soluble phenolic resin,
And (B) a quinonediazide sulfonic acid ester-based photosensitizer of a phenol, wherein (B) the photosensitizer is (a) the phenol is:
Polynuclear phenols obtained by reacting a methylol compound obtained by reacting orthocresol with formaldehyde and paracresol, and (b) the polynuclear phenol is a UV254 nm detector as a detector, an eluent In the area ratio of the pattern obtained by gel permeation chromatography using tetrahydrofuran as the
The total amount of substances having a lower molecular weight than nucleated phenols (including unreacted methylol compounds and unreacted phenols) is 10% or less, and a mixture of substances having a higher molecular weight than tetranuclear phenols is 5 to 25%. (C) the polynuclear phenol has a weight average molecular weight Mw of 510 to 700 in terms of polystyrene obtained by gel permeation chromatography using a UV 254 nm detector as a detector and tetrahydrofuran as an eluent;
(D) A positive resist composition characterized in that 40 to 80 mol% of the phenolic hydroxyl groups of the polynuclear phenol are quinonediazidesulfonic acid esterified.
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