JP2003292557A - Resin for photoresist and photoresist composition - Google Patents

Resin for photoresist and photoresist composition

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JP2003292557A
JP2003292557A JP2002095060A JP2002095060A JP2003292557A JP 2003292557 A JP2003292557 A JP 2003292557A JP 2002095060 A JP2002095060 A JP 2002095060A JP 2002095060 A JP2002095060 A JP 2002095060A JP 2003292557 A JP2003292557 A JP 2003292557A
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JP
Japan
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group
photoresist
resin
parts
acid
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Japanese (ja)
Inventor
Yuji Imamura
裕治 今村
Yasushi Arita
靖 有田
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Bakelite Co Ltd
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)
  • Phenolic Resins Or Amino Resins (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a resin enabling the production of a photoresist excellent in transparency and dry etching property toward a radiation especially to such as a Kr excimer laser, as a chemically amplifying type resist and further having excellent characteristics such as resolution, sensitivity, heat resistance, wide focus margin, wide exposure margin to light, etc. <P>SOLUTION: This resin for the photoresist is obtained by protecting at least a part of hydroxy group of a novolak phenolic resin obtained by the reaction of phenols with an aldehyde in the presence of an acid catalyst, with a group eliminable by an action of an acid. The phenols are characterized by containing meta-cresol and a phenol expressed by a specific structural formula as indispensable components. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

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、半導体を製造する
際のリソグラフィーに使用されるフォトレジスト用樹脂
及びフォトレジスト化合物に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photoresist resin and a photoresist compound used for lithography when manufacturing a semiconductor.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般にポジ型フォトレジストには、ナフ
トキノンジアジド化合物等のキノンジアジド基を有する
感光剤とアルカリ可溶性樹脂(例えば、ノボラック型フ
ェノール樹脂)が用いられる。このような組成からなる
ポジ型フォトレジストはアルカリ溶液による現像によっ
て高い解像力を示し、IC、LSI等の半導体製造、L
CDなどの回路パターンの製造に利用されている。ま
た、ノボラック型フェノール樹脂は、芳香環を多く持つ
ことに起因する露光後の高いプラズマドライエッチング
性と耐熱性を有しており、これまで、ノボラック型フェ
ノール樹脂とナフトキノンジアジド系感光剤を含有する
数多くのポジ型フォトレジストが開発され、大きな成果
をあげている。
2. Description of the Related Art Generally, for a positive photoresist, a sensitizer having a quinonediazide group such as a naphthoquinonediazide compound and an alkali-soluble resin (for example, a novolac phenolic resin) are used. A positive photoresist having such a composition exhibits a high resolution when developed with an alkaline solution, and is used in the manufacture of semiconductors such as IC and LSI, and L
It is used to manufacture circuit patterns such as CDs. In addition, novolac type phenolic resin has high plasma dry etching property and heat resistance after exposure due to having many aromatic rings, and so far contains novolac type phenolic resin and naphthoquinonediazide type photosensitizer. Many positive photoresists have been developed with great success.

【0003】一般にフォトレジスト用のフェノール樹脂
としては、メタ・パラクレゾールとホルムアルデヒドと
を酸触媒の存在下で反応させて得られたフェノール樹脂
が使用されている。フォトレジストの特性を調整または
向上させるために、メタ・パラクレゾールの比率、分子
量や分子量分布などの検討がなされ、半導体やLCDな
どのリソグラフィー技術に適用されてきた。半導体用フ
ォトレジストでは、高耐熱、高解像度、高感度などの特
性が要求されており、耐熱性向上のためにキシレノー
ル、トリメチルフェノールなどのアルキルフェノール類
や芳香族アルデヒドなどのモノマー類を用いることが検
討され、また、高感度化のためにヒドロキシベンズアル
デヒドなどが検討された例があるが十分な効果を有する
には至っていないのが現状である。
As a phenol resin for photoresist, a phenol resin obtained by reacting meta-paracresol and formaldehyde in the presence of an acid catalyst is generally used. In order to adjust or improve the characteristics of the photoresist, the ratio of meta-paracresol, the molecular weight and the molecular weight distribution have been studied and applied to lithography techniques such as semiconductors and LCDs. Photoresists for semiconductors are required to have properties such as high heat resistance, high resolution, and high sensitivity. To improve heat resistance, it is considered to use alkylphenols such as xylenol and trimethylphenol, and monomers such as aromatic aldehydes. In addition, there is an example in which hydroxybenzaldehyde and the like have been studied for higher sensitivity, but the present situation is that it does not have a sufficient effect.

【0004】近年、半導体集積回路の製造工程におい
て、回路パターンの細密化に伴い、高解像度でしかも高
感度のフォトレジスト材料が求められている。回路パタ
ーンが微細になるほど露光源として用いる光の波長の短
波長化が必要であり、250nm以下の波長であるエキ
シマーレーザーを用いるリソグラフィー用途に対してポ
リビニルフェノール系樹脂、脂環式アクリル系樹脂、ポ
リノルボルネン系樹脂等が提案されているが、十分なる
レジスト特性(解像度、感度等)を有するには至ってい
ないのが現状である。
In recent years, in the process of manufacturing a semiconductor integrated circuit, a photoresist material having high resolution and high sensitivity has been demanded as the circuit pattern becomes finer. As the circuit pattern becomes finer, the wavelength of light used as an exposure source needs to be shortened. For lithography applications using an excimer laser having a wavelength of 250 nm or less, polyvinylphenol resin, alicyclic acrylic resin, poly Norbornene-based resins and the like have been proposed, but at present, they do not have sufficient resist characteristics (resolution, sensitivity, etc.).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、化学増幅型
レジストとして特にKrFエキシマレーザーなどの放射
線に対する透明性、耐ドライエッチング性に優れ、さら
に解像度、感度、耐熱性、広いフォーカスマージン、広
い露光マージンなど優れた特徴をもつフォトレジストの
製造を可能にする樹脂を提供するものである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention provides a chemically amplified resist which is particularly excellent in transparency to radiation such as KrF excimer laser and in dry etching resistance, and further in resolution, sensitivity, heat resistance, wide focus margin, and wide exposure. It is intended to provide a resin that enables production of a photoresist having excellent characteristics such as a margin.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】このような目的は、以下
の本発明(1)〜(10)によって達成される。 (1)フェノール類とアルデヒド類とを酸触媒の存在下
で反応して得られるノボラック型フェノール樹脂中の水
酸基の少なくとも一部を、酸の作用により脱離可能な基
で保護したフォトレジスト用樹脂であって、前記フェノ
ール類が、メタクレゾールと、一般式(I)で表されるフ
ェノール類とを必須成分として含有することを特徴とす
るフォトレジスト用樹脂。
Such an object is achieved by the following inventions (1) to (10). (1) A photoresist resin in which at least a part of hydroxyl groups in a novolac type phenol resin obtained by reacting a phenol and an aldehyde with each other in the presence of an acid catalyst is protected by a group capable of being eliminated by the action of an acid. The photoresist resin contains meta-cresol and the phenols represented by the general formula (I) as essential components.

【化3】 一般式(I)中、R1はフッ素、炭素数1〜10の部分ま
たは完全フッ素化アルキル基、部分または完全フッ素化
アルコキシ基、及び炭素数3〜15の部分または完全フ
ッ素化シクロアルキル基のいずれかであり、lは1〜4
の整数で、l=2〜4のとき、R 1は同一であっても異
なっていてもよい。 (2)前記フェノール類として、さらに2,3,5−ト
リメチルフェノール及び/又は3,5−キシレノールを
含むものである上記(1)に記載のフォトレジスト用樹
脂 (3)前記アルデヒド類が、一般式(II)で表されるアル
デヒド類である上記(1)又は(2)に記載のフォトレ
ジスト用樹脂。
[Chemical 3] R in the general formula (I)1Is fluorine, the part having 1 to 10 carbon atoms
Or fully fluorinated alkyl groups, partially or fully fluorinated
Alkoxy group and partial or complete C3-15
It is one of fluorinated cycloalkyl groups, and l is 1 to 4
Is an integer, and when l = 2 to 4, R 1Are the same but different
It may be. (2) As the phenols, 2,3,5-toluene is further added.
Limethylphenol and / or 3,5-xylenol
The photoresist tree according to (1) above, which includes
Fat (3) The aldehydes are represented by the general formula (II)
The photo resist according to (1) or (2) above, which is a dehydrate.
Gist resin.

【化4】 一般式(II)中、R2は水素、炭素数1〜10のアルキル
基、部分または完全フッ素化アルキル基、炭素数3〜1
5のシクロアルキル基、部分または完全フッ素化シクロ
アルキル基、及び一般式(III)で表される基のいずれか
である。一般式(III)中、R3は水素、フッ素、水酸基、
炭素数1〜10の部分または完全フッ素化アルキル基、
部分または完全フッ素化アルコキシ基、及び炭素数3〜
15の部分または完全フッ素化シクロアルキル基のいず
れかであり、mは1〜5の整数で、m=2〜5のとき、
3は同一であっても異なっていてもよい。 (4)前記アルデヒド類が、ホルムアルデヒド及び/又
はフッ素化ベンズアルデヒド類である上記(1)ないし
(3)のいずれかに記載のフォトレジスト用樹脂。 (5)前記酸の作用により脱離可能な基が、tert−
ブトキシカルボニル基、エトキシエチル基、テトラヒド
ロピラニル基、及びtert−ブチル基のいずれかであ
る上記(1)ないし(4)のいずれかに記載のフォトレ
ジスト用樹脂。 (6)前記酸の作用により脱離可能な基による前記ノボ
ラック型フェノール樹脂中の水酸基の保護率が、5〜9
0モル%である上記(1)ないし(5)のいずれかに記
載のフォトレジスト用樹脂。 (7)GPC測定により得られる重量平均分子量が、1
000〜50000である上記(1)ないし(6)のい
ずれかに記載のフォトレジスト用樹脂。 (8)紫外可視分光光度計により測定される248nm
における透過率が、20%以上である上記(1)ないし
(7)のいずれかに記載のフォトレジスト用樹脂。 (9)下記(X)〜(Z)を必須成分として含有するフ
ォトレジスト組成物。(X)上記(1)ないし(8)の
いずれかに記載のフォトレジスト用樹脂、(Y)光の作
用により酸を発生する化合物、及び(Z)(X)、
(Y)及び(Z)を溶解する溶媒。 (10)前記(Y)光の作用により酸を発生する化合物
が、前記(X)フォトレジスト用樹脂100重量部に対
して0.5〜5重量部である上記(9)に記載のフォト
レジスト組成物。
[Chemical 4] In the general formula (II), R 2 is hydrogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a partially or completely fluorinated alkyl group, and 3 to 1 carbon atoms.
5 is a cycloalkyl group, a partially or fully fluorinated cycloalkyl group, and a group represented by the general formula (III). In the general formula (III), R 3 is hydrogen, fluorine, a hydroxyl group,
A partially or completely fluorinated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms,
Partially or fully fluorinated alkoxy group and carbon number 3 to
15 is a partially or fully fluorinated cycloalkyl group, m is an integer of 1 to 5, and when m = 2 to 5,
R 3 may be the same or different. (4) The photoresist resin according to any one of (1) to (3), wherein the aldehyde is formaldehyde and / or fluorinated benzaldehyde. (5) The group capable of leaving by the action of the acid is tert-
The photoresist resin according to any one of (1) to (4) above, which is any one of a butoxycarbonyl group, an ethoxyethyl group, a tetrahydropyranyl group, and a tert-butyl group. (6) The rate of protection of the hydroxyl groups in the novolak type phenolic resin by the groups capable of leaving by the action of the acid is 5 to 9
The resin for photoresist according to any one of (1) to (5) above, which is 0 mol%. (7) The weight average molecular weight obtained by GPC measurement is 1
The resin for photoresist according to any one of (1) to (6) above, which is 000 to 50,000. (8) 248 nm measured by UV-visible spectrophotometer
The resin for photoresist according to any one of (1) to (7) above, which has a transmittance of 20% or more. (9) A photoresist composition containing the following (X) to (Z) as essential components. (X) The photoresist resin according to any one of (1) to (8) above, (Y) a compound that generates an acid by the action of light, and (Z) (X),
A solvent that dissolves (Y) and (Z). (10) The photoresist according to (9), wherein the compound that generates an acid by the action of light (Y) is 0.5 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the resin for photoresist (X). Composition.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】本発明は、フォトレジスト用樹脂
及びフォトレジスト組成物に関するものである。まず、
本発明のフォトレジスト用樹脂について説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention relates to a photoresist resin and a photoresist composition. First,
The photoresist resin of the present invention will be described.

【0008】(X)フォトレジスト用樹脂 本発明のフォトレジスト用樹脂は、フェノール類とアル
デヒド類とを酸触媒の存在下で反応して得られるノボラ
ック型フェノール樹脂中の水酸基の少なくとも一部を、
酸の作用により脱離可能な基で保護したフォトレジスト
用樹脂であって、前記フェノール類が、メタクレゾール
と、前記一般式(I)で表されるフェノール類とを必須成
分として含有することを特徴とする。一般式(I)中、R
1はフッ素、炭素数1〜10の部分または完全フッ素化
アルキル基、部分または完全フッ素化アルコキシ基、及
び炭素数3〜15の部分または完全フッ素化シクロアル
キル基のいずれかであり、lは1〜4の整数で、l=2
〜4のとき、R1は同一であっても異なっていてもよ
い。一般式(I)で表されるフェノール類は、前記範囲内
であれば特に限定されないが、例えば、2−フルオロフ
ェノール、3−フルオロフェノール、2,3−ジフルオ
ロフェノール、2,4−ジフルオロフェノール、2,5
−ジフルオロフェノール、2,6−ジフルオロフェノー
ル、3,4−ジフルオロフェノール、3,5−ジフルオ
ロフェノール、2,3,4−トリフルオロフェノール、
3,4,5−トリフルオロフェノールなどのフッ素化フ
ェノール類、あるいは2-トリフルオロメチルフェノー
ル、3−トリフルオロメチルフェノール、4-トリフル
オロメチルフェノール、3,5−ビストリフルオロメチ
ルフェノールなどのフッ素化アルキルフェノール類など
が挙げられる。これらの中でも、3,5−ジフルオロフ
ェノール、3,5−ビストリフルオロメチルフェノール
を用いることが好ましい。これにより、フォトレジスト
として用いたとき、透過光に対する透明性を向上させる
ことができ、高解像度とすることができる。
(X) Resin for Photoresist The resin for photoresist of the present invention comprises at least a part of hydroxyl groups in a novolac type phenol resin obtained by reacting phenols and aldehydes in the presence of an acid catalyst.
A photoresist resin protected by a group capable of being removed by the action of an acid, wherein the phenols contain meta-cresol and the phenols represented by the general formula (I) as essential components. Characterize. R in the general formula (I)
1 is either fluorine, a partially or fully fluorinated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a partially or fully fluorinated alkoxy group, and a partially or fully fluorinated cycloalkyl group having 3 to 15 carbon atoms, and l is 1 Is an integer of 4 and l = 2
In the case of ~ 4, R 1 may be the same or different. The phenol represented by the general formula (I) is not particularly limited as long as it is within the above range, and examples thereof include 2-fluorophenol, 3-fluorophenol, 2,3-difluorophenol, 2,4-difluorophenol, 2,5
-Difluorophenol, 2,6-difluorophenol, 3,4-difluorophenol, 3,5-difluorophenol, 2,3,4-trifluorophenol,
Fluorinated phenols such as 3,4,5-trifluorophenol, or fluorinated 2-trifluoromethylphenol, 3-trifluoromethylphenol, 4-trifluoromethylphenol, 3,5-bistrifluoromethylphenol Examples thereof include alkylphenols. Among these, it is preferable to use 3,5-difluorophenol and 3,5-bistrifluoromethylphenol. As a result, when used as a photoresist, the transparency to transmitted light can be improved and high resolution can be achieved.

【0009】また、フェノール類として、メタクレゾー
ル及び前記一般式(I)で表されるフェノール類以外のも
のを併用することもできる。これらのフェノール類とし
ては特に限定されないが、例えば、フェノール、オルソ
クレゾール、パラクレゾール、2,3−キシレノール、
2,4−キシレノール、2,5−キシレノール、2,6
−キシレノール、3,4−キシレノール、3,5−キシ
レノール、2,3,4−トリメチルフェノール、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、2,4,5−トリメチルフェノール、
3,4,5−トリメチルフェノール、エチルフェノー
ル、プロピルフェノール、ブチルフェノール、オクチル
フェノール、ノニルフェノール、1−ナフトール、2−
ナフトール、フェニルフェノールなどが挙げられる。こ
れらの中でも、2,3,5−トリメチルフェノール及び
/又は3,5−キシレノールを用いることが好ましい。
これにより、フォトレジストとして用いたとき、高感度
を維持しながら透明性、耐熱性を向上させることができ
る。
Further, as the phenols, those other than the phenols represented by the general formula (I) can be used in combination. Although these phenols are not particularly limited, for example, phenol, orthocresol, paracresol, 2,3-xylenol,
2,4-xylenol, 2,5-xylenol, 2,6
-Xylenol, 3,4-xylenol, 3,5-xylenol, 2,3,4-trimethylphenol, 2,
3,5-trimethylphenol, 2,3,6-trimethylphenol, 2,4,5-trimethylphenol,
3,4,5-Trimethylphenol, ethylphenol, propylphenol, butylphenol, octylphenol, nonylphenol, 1-naphthol, 2-
Examples include naphthol and phenylphenol. Among these, it is preferable to use 2,3,5-trimethylphenol and / or 3,5-xylenol.
This makes it possible to improve transparency and heat resistance while maintaining high sensitivity when used as a photoresist.

【0010】前記フェノール類の配合量は特に限定され
ないが、メタクレゾールと一般式(I)で表されるフェ
ノール類を用いる場合は、フェノール類全体に対して、
メタクレゾールが50〜95重量%であることが好まし
く、さらに好ましくは70〜90重量%である。また、
一般式(I)で表されるフェノール類は5〜50重量%
であることが好ましく、さらに好ましくは10〜30重
量%である。これにより、フォトレジストとして用いた
とき、高感度とすることができ、透明性を向上させるこ
とができる。さらに、メタクレゾールと一般式(I)で
表されるフェノール類とともに、3,5−キシレノール
及び/又は2,3,5−トリメチルフェノールを用いる
場合は、メタクレゾールが50〜90重量%であること
が好ましく、さらに好ましくは60〜80重量%であ
る。また、一般式(I)で表されるフェノール類は5〜
40重量%であることが好ましく、さらに好ましくは1
0〜30重量%である。そして、3,5−キシレノール
及び/又は2,3,5−トリメチルフェノールは5〜3
0重量%が好ましく、さらに好ましくは10〜20重量
%である。これにより、前記効果に加えて、耐熱性を向
上させることができる。
The blending amount of the phenols is not particularly limited, but when metacresol and the phenols represented by the general formula (I) are used,
The content of meta-cresol is preferably 50 to 95% by weight, more preferably 70 to 90% by weight. Also,
The phenol represented by the general formula (I) is 5 to 50% by weight.
Is preferable, and more preferably 10 to 30% by weight. Thereby, when used as a photoresist, high sensitivity can be obtained and transparency can be improved. Further, when 3,5-xylenol and / or 2,3,5-trimethylphenol is used together with meta-cresol and the phenol represented by the general formula (I), the content of meta-cresol is 50 to 90% by weight. Is preferable, and more preferably 60 to 80% by weight. The phenols represented by the general formula (I) are 5
It is preferably 40% by weight, more preferably 1
It is 0 to 30% by weight. And 3,5-xylenol and / or 2,3,5-trimethylphenol is 5 to 3
It is preferably 0% by weight, more preferably 10 to 20% by weight. Thereby, in addition to the above effects, heat resistance can be improved.

【0011】本発明のフォトレジスト用樹脂に用いられ
るアルデヒド類としては特に限定されないが、前記一般
式(II)で表されるアルデヒド類であることが好ましい。
一般式(II)中、R2は水素、炭素数1〜10のアルキル
基、部分または完全フッ素化アルキル基、炭素数3〜1
5のシクロアルキル基、部分または完全フッ素化シクロ
アルキル基、及び一般式(III)で表される基のいずれか
である。一般式(III)中、R3は水素、フッ素、水酸基、
炭素数1〜10の部分または完全フッ素化アルキル基、
部分または完全フッ素化アルコキシ基、及び炭素数3〜
15の部分または完全フッ素化シクロアルキル基から選
ばれるものであり、mは1〜5の整数で、m=2〜5の
とき、R3は同一であっても異なっていてもよい。
The aldehyde used in the photoresist resin of the present invention is not particularly limited, but the aldehyde represented by the general formula (II) is preferable.
In the general formula (II), R 2 is hydrogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a partially or completely fluorinated alkyl group, and 3 to 1 carbon atoms.
5 is a cycloalkyl group, a partially or fully fluorinated cycloalkyl group, and a group represented by the general formula (III). In the general formula (III), R 3 is hydrogen, fluorine, a hydroxyl group,
A partially or completely fluorinated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms,
Partially or fully fluorinated alkoxy group and carbon number 3 to
It is selected from 15 partially or completely fluorinated cycloalkyl groups, m is an integer of 1 to 5, and when m = 2 to 5, R 3 may be the same or different.

【0012】前記一般式(II)で表されるアルデヒド類と
しては例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、
プロピルアルデヒド、ブチルアルデヒドなどが挙げら
れ、また、一般式(III)で示される基が結合したものと
して、例えば、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒ
ド、2−フルオロベンズアルデヒド、3−フルオロベン
ズアルデヒド、4−フルオロベンズアルデヒド、2,4
−ジフルオロベンズアルデヒド、2,6−ジフルオロベ
ンズアルデヒド、3,4−ジフルオロベンズアルデヒド
などのフッ素化ベンズアルデヒド類などが挙げられる。
これらの中でも、ホルムアルデヒド、フッ素化ベンズア
ルデヒド類が好ましい。これにより、フォトレジストと
して用いたときに、透明性を維持しながら、高感度とす
ることができる。なお、ホルムアルデヒドを用いる場合
は、ホルムアルデヒド源としては特に限定されないが、
ホルマリン(水溶液)、パラホルムアルデヒド、アルコ
ール類とのヘミホルマール、トリオキサンなど、ホルム
アルデヒドを発生するものであれば使用できる。
Examples of the aldehydes represented by the general formula (II) include formaldehyde, acetaldehyde,
Propyl aldehyde, butyraldehyde, etc. may be mentioned, and as the group to which the group represented by the general formula (III) is bound, for example, benzaldehyde, salicylaldehyde, 2-fluorobenzaldehyde, 3-fluorobenzaldehyde, 4-fluorobenzaldehyde, 2 , 4
Fluorinated benzaldehydes such as -difluorobenzaldehyde, 2,6-difluorobenzaldehyde, and 3,4-difluorobenzaldehyde.
Of these, formaldehyde and fluorinated benzaldehydes are preferable. Thereby, when used as a photoresist, high sensitivity can be achieved while maintaining transparency. When formaldehyde is used, the formaldehyde source is not particularly limited,
Formalin (aqueous solution), paraformaldehyde, hemiformal with alcohols, trioxane, and the like can be used as long as they generate formaldehyde.

【0013】前記フェノール類とアルデヒド類との反応
には、酸触媒が一般的に使用される。酸触媒としては特
に限定されないが、例えば、蓚酸、酢酸などの有機カル
ボン酸、ベンゼンスルホン酸、パラトルエンスルホン
酸、メタンスルホン酸などの有機スルホン酸、塩酸、硫
酸などの無機酸などが挙げられる。これらの中から、単
独あるいは2種以上を混合して使用することもできる。
酸触媒の使用量は特に限定されないが、フェノール類に
対して0.01〜5重量%であることが好ましく、フォ
トレジスト樹脂の特性のためには少量であることが好ま
しい。また、反応溶媒は必要に応じて使用することがで
きるが、種類としては特に限定されず、樹脂を溶解し、
反応に寄与するものでなければ使用することができる。
An acid catalyst is generally used for the reaction between the phenols and the aldehydes. The acid catalyst is not particularly limited, but examples thereof include organic carboxylic acids such as oxalic acid and acetic acid, organic sulfonic acids such as benzenesulfonic acid, paratoluenesulfonic acid and methanesulfonic acid, and inorganic acids such as hydrochloric acid and sulfuric acid. Among these, it is also possible to use a single type or a mixture of two or more types.
The amount of the acid catalyst used is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 5% by weight with respect to the phenols, and is preferably a small amount for the characteristics of the photoresist resin. Further, the reaction solvent can be used as necessary, but the kind is not particularly limited, and it dissolves the resin,
Any substance that does not contribute to the reaction can be used.

【0014】本発明のフォトレジスト用樹脂は、ノボラ
ック型フェノール樹脂中の水酸基の少なくとも一部を酸
の作用により脱離可能な基で保護した構造を有すること
を特徴とする。ここで、酸の作用により脱離可能な基と
は、酸が存在しない状態で安定で、かつ、酸により容易
に脱離するものであり、特に限定されないが、例えば、
アルキル基、アルコキシルカルボニル基、アシル基、環
状エーテル基などであり、具体的にはtert−ブトキ
シカルボニル基、エトキシエチル基、tert−ブチル
基、イソプロピルオキシエチル基、プロピルオキシエチ
ル基、イソブチルオキシエチル基、ブチルオキシエチル
基、シクロヘキシルオキシエチル基、ヒドロキシブトキ
シエチル基、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフ
ラニル基などが挙げられる。これらの中でも、tert
−ブトキシカルボニル基、エトキシエチル基、テトラヒ
ドロピラニル基、tert−ブチル基が好ましい。これ
により、フォトレジストとして用いた場合に高感度とす
ることができ、透明性、耐熱性が向上する。
The photoresist resin of the present invention is characterized by having a structure in which at least a part of the hydroxyl groups in the novolac type phenol resin is protected by a group capable of being eliminated by the action of an acid. Here, the group capable of being eliminated by the action of an acid is stable in the absence of an acid, and is easily eliminated by an acid, and is not particularly limited, for example,
And an alkyl group, an alkoxyl carbonyl group, an acyl group, a cyclic ether group, and the like, specifically, a tert-butoxycarbonyl group, an ethoxyethyl group, a tert-butyl group, an isopropyloxyethyl group, a propyloxyethyl group, an isobutyloxyethyl group. , A butyloxyethyl group, a cyclohexyloxyethyl group, a hydroxybutoxyethyl group, a tetrahydropyranyl group, a tetrahydrofuranyl group and the like. Among these, tert
-Butoxycarbonyl group, ethoxyethyl group, tetrahydropyranyl group and tert-butyl group are preferred. Thereby, when used as a photoresist, high sensitivity can be obtained, and transparency and heat resistance are improved.

【0015】前記酸の作用により脱離可能な基によるノ
ボラック型フェノール樹脂中の水酸基の保護率としては
特に限定されないが、10〜90モル%であることが好
ましく、さらに好ましくは、15〜50モル%である。
保護率が前記下限値よりも低いと、照射光に対する透明
性が低下するようになり、アルカリ水溶液に溶解しやす
くなるため残膜性が低下する傾向がある。また、前記上
限値よりも高いと、照射光に対する透明性や残膜性は良
いものの、フォトレジストの感度低下や樹脂の軟化点が
低くなることによる耐熱性の低下が起こる場合がある。
前記保護率は、使用する基の特性により好ましい範囲を
選択すればよい。例えば、tert−ブチル基、ter
t−ブトキシカルボニル基を用いた場合は、これらの保
護基は強酸により脱保護されるものであり、保護率が高
くても耐熱性の低下は起こりにくい傾向がある。また、
エトキシエチル基を用いた場合は、弱酸により脱保護さ
れるものであり、耐熱性を保持し、露光から加熱処理ま
での間のパターン形状の変化を抑える場合は、保護率を
低い値にすることが好ましい。酸によって脱離可能な基
による保護率は、例えば熱重量分析装置(SEIKO電
子製TG−DTA6300)を使用し、得られた結果か
ら、酸により脱離可能な各置換基に対応する重量減少に
より計算できる。測定条件としては昇温速度を10℃/
min、窒素雰囲気下で行うことができる。
The rate of protection of the hydroxyl groups in the novolak type phenolic resin by the group capable of leaving by the action of the acid is not particularly limited, but is preferably 10 to 90 mol%, more preferably 15 to 50 mol. %.
When the protection rate is lower than the lower limit value, the transparency to irradiation light is lowered and the protective layer tends to be dissolved in an alkaline aqueous solution, so that the residual film property tends to be lowered. On the other hand, when the amount is higher than the upper limit, although the transparency to the irradiation light and the residual film property are good, the sensitivity of the photoresist may be lowered and the softening point of the resin may be lowered to lower the heat resistance.
The protection rate may be selected within a preferable range depending on the characteristics of the group used. For example, tert-butyl group, ter
When a t-butoxycarbonyl group is used, these protecting groups are deprotected by a strong acid, and thus the heat resistance tends not to decrease even if the protection rate is high. Also,
When an ethoxyethyl group is used, it is deprotected by a weak acid. To maintain the heat resistance and suppress the change in pattern shape from exposure to heat treatment, lower the protection rate. Is preferred. The protection rate by the group capable of being removed by an acid is determined by using, for example, a thermogravimetric analyzer (TG-DTA6300 manufactured by SEIKO Denshi), and from the obtained results, the weight reduction corresponding to each substituent removable by an acid is obtained. Can be calculated. As the measurement conditions, the temperature rising rate is 10 ° C /
min, under a nitrogen atmosphere.

【0016】ノボラック型フェノール樹脂中の水酸基を
酸によって脱離可能な基により保護するために用いられ
る化合物としては特に限定されないが、例えば、保護基
としてtert−ブトキシカルボニル基を導入する場合
は、ジ−tert−ブチルジカルボネイト、同様にエト
キシエチル基を導入する場合はエチルビニルエーテル、
テトラヒドロピラニル基を導入する場合は3,4ジヒド
ロ−2H−ピランなどを用いることができる。
The compound used for protecting the hydroxyl group in the novolak type phenolic resin with a group capable of being removed by an acid is not particularly limited. For example, when a tert-butoxycarbonyl group is introduced as a protecting group, a -Tert-butyl dicarbonate, likewise ethyl vinyl ether when an ethoxyethyl group is introduced,
When introducing a tetrahydropyranyl group, 3,4 dihydro-2H-pyran or the like can be used.

【0017】本発明のフォトレジスト用樹脂の分子量は
特に限定されないが、GPC測定による重量平均分子量
(Mw)が1000〜50000であることが好まし
く、さらに好ましくは2000〜30000である。こ
れにより、アルカリ溶解性、耐熱性などのレジスト特性
のバランスに優れた樹脂とすることができる。重量平均
分子量が前記下限値未満であると耐熱性が低下する場合
があり、前記上限値を超えるとフォトレジスト樹脂の感
度が不充分になる場合がある。この重量平均分子量をコ
ントロールする方法としては特に限定されないが、フェ
ノール類(P)に対するアルデヒド類(F)の反応モル
比(F/P)を調整することが好ましい。前記重量平均
分子量を有するフォトレジスト用樹脂を製造する場合
は、反応モル比を0.5〜1.5とすることが好まし
く、さらに好ましくは0.7〜1.2である。これによ
り、得られる樹脂の重量平均分子量を適正なものにで
き、かつ、樹脂のアルカリ溶解性、耐熱性などを好まし
いものにすることができる。
The molecular weight of the photoresist resin of the present invention is not particularly limited, but the weight average molecular weight (Mw) measured by GPC is preferably 1,000 to 50,000, more preferably 2,000 to 30,000. This makes it possible to obtain a resin having a good balance of resist properties such as alkali solubility and heat resistance. If the weight average molecular weight is less than the lower limit, the heat resistance may decrease, and if it exceeds the upper limit, the sensitivity of the photoresist resin may be insufficient. The method for controlling the weight average molecular weight is not particularly limited, but it is preferable to adjust the reaction molar ratio (F / P) of the aldehydes (F) to the phenols (P). In the case of producing a photoresist resin having the above-mentioned weight average molecular weight, the reaction molar ratio is preferably 0.5 to 1.5, more preferably 0.7 to 1.2. Thereby, the weight average molecular weight of the obtained resin can be made appropriate, and the alkali solubility and heat resistance of the resin can be made preferable.

【0018】なお、前記重量平均分子量はゲルパーミエ
ーションクロマトグラフィー(GPC)測定によりポリ
スチレン標準物質を用いて作成した検量線をもとに計算
されたものである。GPC測定はテトラヒドロフランを
溶出溶媒とし、流量1.0ml/min、カラム温度4
0℃の条件で実施した。本体:TOSOH製HLC−8
020、検出器:波長280nmにセットしたTOSO
H製UV−8011、分析用カラム:昭和電工製SHO
DEX KF−802、KF−803、KF−805を
それぞれ使用した。
The weight average molecular weight is calculated by gel permeation chromatography (GPC) based on a calibration curve prepared using a polystyrene standard substance. GPC measurement uses tetrahydrofuran as an elution solvent, a flow rate of 1.0 ml / min, and a column temperature of 4
It was carried out under the condition of 0 ° C. Body: TOSOH HLC-8
020, detector: TOSO set to a wavelength of 280 nm
UV-8011 manufactured by H, analytical column: SHO manufactured by Showa Denko
DEX KF-802, KF-803 and KF-805 were used, respectively.

【0019】本発明のフォトレジスト用樹脂は特に限定
されないが、紫外可視分光光度計により測定される24
8nmにおける透過率が、20%以上であることが好ま
しい。さらに好ましくは40%以上である。これによ
り、フォトレジストとして用いたときに良好なパターン
を描画することができる。透過率が前記下限値より小さ
いと、フォトレジストとして用いた場合、光源としてK
rFを用いたときの透過性が小さくなり、感度が低下し
てパターン形成が不充分になることがある。
The photoresist resin of the present invention is not particularly limited, but it is measured by an ultraviolet-visible spectrophotometer 24.
The transmittance at 8 nm is preferably 20% or more. More preferably, it is 40% or more. Thereby, a good pattern can be drawn when used as a photoresist. When the transmittance is smaller than the lower limit value, when it is used as a photoresist, it has a K value as a light source.
When rF is used, the transparency may be reduced, the sensitivity may be reduced, and pattern formation may be insufficient.

【0020】前記透過率は、例えばUV分光光度計(日
立製作所製 U−2000)を使用し、波長が248n
mの光に対する透過率の測定を行うことにより評価する
ことができる。評価用サンプルは、石英ガラス上に溶剤
に溶解した樹脂溶液をスピンコーターにより塗布し、9
0℃のホットプレート上で100秒間脱溶剤処理して、
約0.5μmの厚みになるよう石英ガラス上に樹脂フィ
ルムを形成して作成することができる。
The transmittance is measured by using, for example, a UV spectrophotometer (U-2000 manufactured by Hitachi, Ltd.), and the wavelength is 248 n.
It can be evaluated by measuring the transmittance for light of m. A sample for evaluation was prepared by applying a resin solution dissolved in a solvent on quartz glass by a spin coater,
Desolventize for 100 seconds on a 0 ° C hot plate,
It can be prepared by forming a resin film on quartz glass so as to have a thickness of about 0.5 μm.

【0021】次に、本発明のフォトレジスト用樹脂を合
成する手順について説明する。以下に説明する合成方法
は一例であり、特にこれに限定されるものではない。ま
ず、ノボラック型フェノール樹脂を合成する。合成は攪
拌機、温度計、熱交換器を備えた反応容器に、フェノー
ル類、アルデヒド類を仕込み、酸触媒を添加して行うこ
とができる。前記反応において、反応温度や時間につい
ては上記原料の反応性などによって適宜設定すればよい
が、安定して経済的に合成するためには、反応時間を2
〜10時間、反応温度は70〜150℃とすることが好
ましい。また、必要によっては反応溶媒を使用すること
もできる。溶媒の種類は特に限定されないが、エチルセ
ロソルブ、メチルエチルケトン等、反応により得られる
樹脂を溶解する溶媒が好ましい。
Next, the procedure for synthesizing the photoresist resin of the present invention will be described. The synthesis method described below is an example, and the present invention is not particularly limited to this. First, a novolac type phenol resin is synthesized. The synthesis can be performed by charging a reaction vessel equipped with a stirrer, a thermometer, and a heat exchanger with phenols and aldehydes and adding an acid catalyst. In the above reaction, the reaction temperature and time may be appropriately set depending on the reactivity of the above-mentioned raw materials, but the reaction time is set to 2 for stable and economical synthesis.
The reaction temperature is preferably 70 to 150 ° C. for 10 hours. If necessary, a reaction solvent can be used. The type of solvent is not particularly limited, but a solvent that dissolves the resin obtained by the reaction, such as ethyl cellosolve and methyl ethyl ketone, is preferable.

【0022】更に前記反応終了後、例えば酸触媒を除去
するために塩基性化合物を添加して中和し、中和塩を水
洗により除去してもよい。水洗水の量と回数は特に限定
されないが、水洗回数は、実質的に影響ないレベルまで
樹脂中の中和塩を除去させることと経済的観点から1〜
5回程度が好ましい。また、水洗温度は、特に限定され
ないが、中和塩の除去効率と作業性の観点から40〜9
5℃で行うのが好ましい。
After completion of the above reaction, for example, a basic compound may be added for neutralization to remove the acid catalyst, and the neutralized salt may be removed by washing with water. The amount and number of times of washing water is not particularly limited, but the number of times of washing is 1 to 1 from the economical point of view of removing the neutralized salt in the resin to a level at which there is substantially no effect.
About 5 times is preferable. The washing temperature is not particularly limited, but is 40 to 9 from the viewpoint of neutralizing salt removal efficiency and workability.
It is preferably carried out at 5 ° C.

【0023】前記の反応または水洗終了後、常圧下及び
/または減圧下で脱水・脱モノマーを行う。脱水・脱モ
ノマーを行う減圧度は特に限定されないが、0.1to
rr〜200torr程度が好ましい。脱水・脱モノマ
ー後の反応容器からの取り出し温度は、特に限定されな
いが、樹脂の特性や粘度などにより適宜設定できる。樹
脂の安定性の観点からは、150〜250℃が好まし
い。このようにして、本発明のフォトレジスト用樹脂の
ベースとなるノボラック型フェノール樹脂が得られる。
After completion of the above reaction or washing with water, dehydration / demonomer is carried out under normal pressure and / or reduced pressure. The degree of reduced pressure for dehydration / demonomer is not particularly limited, but 0.1 to
It is preferably about rr to 200 torr. The temperature for taking out from the reaction vessel after dehydration / demonomer is not particularly limited, but can be appropriately set depending on the characteristics and viscosity of the resin. From the viewpoint of resin stability, 150 to 250 ° C is preferable. In this way, the novolac type phenolic resin which is the base of the photoresist resin of the present invention is obtained.

【0024】次に、前記ノボラック樹脂からフォトレジ
スト用樹脂を製造する方法について説明する。上記の方
法で得られたノボラック型フェノール樹脂中の水酸基の
一部または全部を酸により脱離可能な基で保護する。こ
うして得られたフォトレジスト用樹脂は、酸の作用によ
り前記保護基が容易に脱離して遊離の水酸基を生成させ
ることができ、これにより、脱保護が起こらなかった部
分との間にアルカリ現像液に対する溶解性に差を生じる
ことにより、レジスト機能が付与される。酸により脱離
可能な基で前記ノボラック型フェノール樹脂中の水酸基
を保護する方法は、この酸により脱離可能な基により使
用される原料及び方法が異なるため特に限定されない
が、例えばtert−ブトキシカルボニル基により保護
する場合は、上記のノボラック型フェノール樹脂中に所
定量のジ−tert−ブチルジカルボネイトを添加して
塩基性化合物の存在下で所定時間反応させて置換するこ
とができる。また、エトキシエチル基またはテトラヒド
ロピラニル基により保護する場合は、それぞれエチルビ
ニルエーテル又はジヒドロピランを酸性触媒の存在下で
所定時間反応させて置換することができる。
Next, a method for producing a photoresist resin from the novolac resin will be described. A part or all of the hydroxyl groups in the novolak type phenolic resin obtained by the above method are protected with a group capable of being removed by an acid. The photoresist resin thus obtained is capable of easily releasing the protective group by the action of an acid to form a free hydroxyl group, whereby an alkali developing solution is formed between the protective group and a portion where deprotection has not occurred. A resist function is imparted by causing a difference in solubility with respect to. The method of protecting the hydroxyl group in the novolak type phenolic resin with an acid eliminable group is not particularly limited because the starting material and method used differ depending on the acid eliminable group, but for example tert-butoxycarbonyl In the case of protecting with a group, a predetermined amount of di-tert-butyldicarbonate may be added to the above novolac type phenolic resin, and the reaction may be carried out for a predetermined time in the presence of a basic compound for substitution. Further, in the case of protecting with an ethoxyethyl group or a tetrahydropyranyl group, ethyl vinyl ether or dihydropyran can be substituted by reacting for a predetermined time in the presence of an acidic catalyst.

【0025】合成にあたって、反応容器等の設備材質は
特に限定されないが、不純物の混入の観点からガラスラ
イニング製、テフロン(R)製、あるいはタンタル、ハ
フニウム、ジルコニウム、ニオブ、チタンから選ばれた
金属ないしそれらの合金からなり、実質的に他の材料を
含まない腐食に強い金属材料を反応装置材料として用い
た製造装置を使用することが望ましい。
In the synthesis, the material of the equipment such as the reaction vessel is not particularly limited, but from the viewpoint of mixing of impurities, glass lining, Teflon (R), or a metal selected from tantalum, hafnium, zirconium, niobium, and titanium. It is desirable to use a manufacturing apparatus using as a reactor material a metallic material that is made of such alloys and is substantially free of other materials and is resistant to corrosion.

【0026】次に、本発明のフォトレジスト組成物(以
下、「組成物」という)について説明する。本発明の組
成物は、前記フォトレジスト用樹脂、光の作用により酸
を発生する化合物(以下、「光酸発生剤」という)、及
びフォトレジスト用樹脂と光酸発生剤とを溶解する溶媒
(以下、「溶媒」という)を必須成分として配合してな
るものである。本発明の組成物をフォトレジストとして
使用した場合、光の照射により光酸発生剤が酸を発生
し、この酸の作用により、ポリマーに脱保護反応が起こ
る。脱保護が起こった部分のポリマーは、後の現像工程
においてアルカリ現像液に溶解し、脱保護反応が起こら
なかった部分のポリマーとの間に明確な溶解速度差を生
ずることで、目的とするパターンを現像により得ること
ができる。
Next, the photoresist composition of the present invention (hereinafter referred to as "composition") will be described. The composition of the present invention comprises the photoresist resin, a compound that generates an acid by the action of light (hereinafter, referred to as “photoacid generator”), and a solvent that dissolves the photoresist resin and the photoacid generator ( Hereinafter, it will be referred to as a "solvent") as an essential component. When the composition of the present invention is used as a photoresist, the photoacid generator generates an acid upon irradiation with light, and the action of this acid causes a deprotection reaction in the polymer. The polymer of the deprotected portion is dissolved in an alkaline developing solution in the subsequent development step, and a clear difference in dissolution rate is generated between the polymer of the portion where the deprotection reaction has not occurred and the target pattern. Can be obtained by development.

【0027】(Y)光酸発生剤 本発明の組成物で用いられる光酸発生剤としては特に限
定されないが、スルホニウム塩誘導体[スルホン酸エス
テル(1,2,3−トリ(メチルスルホニルオキシ)ベ
ンゼンなどのアリールアルカンスルホネート(特にC
6-10アリールC1- 2アルカンスルホネート);2,6−
ジニトロベンジルトルエンスルホネート、ベンゾイント
シレートナドノアリールベンゼンスルホネート(特にベ
ンゾイル基を有していてもよいC6-10アリールトルエン
ホスホネート);2−ベンゾイルー2−ヒドロキシ−2
−フェニルエチルトルエンスルホネートなどのアラルキ
ルベンゼンスルホネート類(特にベンゾイル基を有して
いてもよいC6-10アリール―C1-4アルキルトルエンス
ルホネート);ジフェニルジスルホンなどのジスルホン
酸;ルイス酸塩(トリフェニルスルホニウムヘキサフル
オロホスフェート、トリフェニルスルホニウムヘキサフ
ルオロアンチモン、トリフェニルスルホニウムメタンス
ルホニルなどのトリアリールスルホニウム塩(特にトリ
フェニルスルホニウム塩)など)など)]、ホスホニウ
ム塩誘導体、ジアリールハロニウム塩誘導体[ジアリー
ルヨードニウム塩(ジフェニルヨードニウムヘキサフル
オロホスフェートなど)などのルイス酸塩など]、ジア
ゾニウム塩誘導体(p−ニトロフェニルジアゾニウムヘ
キサフルオロホスフェートなどのルイス酸塩など)、ジ
アゾメタン誘導体、トリアジン誘導体などが例示でき
る。特に、ルイス酸塩(ホスホニウム塩などのルイス酸
塩)が好ましい。
(Y) Photo-acid generator The photo-acid generator used in the composition of the present invention is not particularly limited, but a sulfonium salt derivative [sulfonic acid ester (1,2,3-tri (methylsulfonyloxy) benzene] is used. Aryl alkane sulfonates such as C
6-10 aryl C 1-2 alkane sulfonates); 2,6
Dinitrobenzyltoluene sulfonate, benzoin tosylate nadnoarylbenzene sulfonate (particularly C 6-10 aryltoluene phosphonate optionally having a benzoyl group); 2-benzoyl-2-hydroxy-2
Aralkylbenzene sulfonates such as phenylethyltoluene sulfonate (especially C 6-10 aryl-C 1-4 alkyltoluene sulfonate optionally having a benzoyl group); disulfonic acid such as diphenyldisulfone; Lewis acid salt (triphenyl Sulfonium hexafluorophosphate, triphenylsulfonium hexafluoroantimony, triphenylsulfonium methanesulfonyl and other triarylsulfonium salts (especially triphenylsulfonium salts), etc.)], phosphonium salt derivatives, diarylhalonium salt derivatives [diaryliodonium salts ( Lewis acid salts such as diphenyliodonium hexafluorophosphate, etc.], diazonium salt derivatives (p-nitrophenyldiazonium hexafluorophosphate, etc.) Lewis, etc. salts), such as, diazomethane derivatives, triazine derivatives can be exemplified. In particular, Lewis acid salts (Lewis acid salts such as phosphonium salts) are preferable.

【0028】光酸発生剤の配合量は特に限定されない
が、前記ポリマー100重量部に対して、0.5〜5重
量部であることが好ましく、さらに好ましくは1〜4重
量部である。これにより、組成物の感度・解像度が良好
になる。光酸発生剤の配合量が前記下限値未満であると
ポリマーの脱保護反応が進行しにくくなるため像が充分
に形成されないことがある。一方、前記上限値を越える
と脱保護反応が急速に進行するようになるため、現像時
にポリマーが溶解しやすくなり、像を形成しにくくなっ
たり、光酸発生剤を含有したポリマーの融点が低くなる
ために耐熱性が低下する原因になることがある。
The blending amount of the photo-acid generator is not particularly limited, but it is preferably 0.5 to 5 parts by weight, more preferably 1 to 4 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polymer. This improves the sensitivity and resolution of the composition. If the blending amount of the photo-acid generator is less than the lower limit value described above, the deprotection reaction of the polymer is difficult to proceed, so that an image may not be sufficiently formed. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the deprotection reaction will proceed rapidly, and the polymer will be more likely to dissolve during development, making it difficult to form an image, and the melting point of the polymer containing the photoacid generator will be low. Therefore, the heat resistance may decrease.

【0029】(Z)溶媒 本発明の組成物に配合される溶媒としては、前記ポリマ
ーと光酸発生剤とを溶解するものであれば特に限定され
ないが、水、アルコール類、グリコール類、セロソルブ類、
ケトン類、エステル類、エーテル類、アミド#類、炭化水素
類などを挙げることができ、具体的には、プロピレング
リコールモノメチルエーテルアセテート(PGME
A)、プロピレングリコールモノエ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、ブチルセロソルブアセテート、メトキシエ
チルプロピオネート、エトキシエチルプロピオネート、
乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、酢酸エチル、酢
酸ブチル、メチルイソブチルケトン、メチルペンチルケ
トンなどが挙げられる。これらの中でも、溶解性、塗膜
安定性、安全性、環境への影響、人体への影響、経済性
の観点から、PGMEA、エトキシエチルプロピオネー
ト、乳酸エチルが特に好ましい。これらは単独または2
種以上混合して用いられる。
(Z) Solvent The solvent to be added to the composition of the present invention is not particularly limited as long as it dissolves the polymer and the photo-acid generator, but water, alcohols, glycols, cellosolves. ,
Examples thereof include ketones, esters, ethers, amides #, and hydrocarbons. Specifically, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGME
A), propylene glycol monoethyl ether acetate, ethyl cellosolve acetate, methyl cellosolve acetate, butyl cellosolve acetate, methoxyethyl propionate, ethoxyethyl propionate,
Examples thereof include methyl lactate, ethyl lactate, butyl lactate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl isobutyl ketone, and methyl pentyl ketone. Among these, PGMEA, ethoxyethyl propionate, and ethyl lactate are particularly preferable from the viewpoints of solubility, coating film stability, safety, environmental impact, human impact, and economic efficiency. These are alone or 2
Used as a mixture of two or more species.

【0030】なお、本発明の組成物には、以上説明した
成分のほかにも、必要により、酸化防止剤などの安定
剤、可塑剤、界面活性剤、密着性向上剤、溶解促進剤な
どの種々の添加剤を使用してもよい。
In the composition of the present invention, in addition to the components described above, if necessary, stabilizers such as antioxidants, plasticizers, surfactants, adhesion improvers, dissolution accelerators, etc. Various additives may be used.

【0031】[0031]

【実施例】以下本発明を実施例により詳細に説明する。
ここに記載されている「部」および「%」はすべて「重量
部」および「重量%」を示し、本発明はこれら実施例に
より何ら制約されるものではない。
EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to examples.
All "parts" and "%" described herein represent "parts by weight" and "% by weight", and the present invention is not limited to these examples.

【0032】(1)ノボラック型フェノール樹脂の合成 合成例1 攪拌機、温度計、熱交換機のついた5Lの4つ口フラス
コに、メタクレゾール1296部、3,5−ジフルオロ
フェノール324部、43%ホルマリン970部、エチ
ルセロソルブ162部、蓚酸3.24部を仕込み、98
〜102℃で4時間反応を行った後、さらにエチルセロ
ソルブ162部を添加して内温170℃まで常圧下で脱
水し、さらに80torrの減圧下で200℃まで脱水
・脱モノマーを行い、フェノール樹脂1650部を得
た。得られた樹脂の重量平均分子量は7325、遊離モ
ノマーは1.5%であった。
(1) Synthesis of novolac type phenol resin Synthesis example 1 In a 5 L four-necked flask equipped with a stirrer, thermometer and heat exchanger, 1296 parts of metacresol, 324 parts of 3,5-difluorophenol, 43% formalin. Charge 970 parts, 162 parts of ethyl cellosolve, 3.24 parts of oxalic acid, 98
After reacting at 102 ° C for 4 hours, 162 parts of ethyl cellosolve was further added to dehydrate the mixture to an internal temperature of 170 ° C under normal pressure, and further dehydrated and demonomerized under reduced pressure of 80 torr to 200 ° C to obtain a phenol resin. 1650 parts were obtained. The obtained resin had a weight average molecular weight of 7325 and a free monomer content of 1.5%.

【0033】合成例2 攪拌機、温度計、熱交換機のついた5Lの4つ口フラス
コにメタクレゾール1296部、3,5−ビストリフル
オロメチルフェノール324部、43%ホルマリン98
0部、エチルセロソルブ162部、蓚酸3.24部を仕
込み、98〜102℃で4時間反応を行った後、さらに
エチルセロソルブ162部を添加して内温170℃まで
常圧下で脱水し、さらに80torrの減圧下で200
℃まで脱水・脱モノマーを行い、フェノール樹脂161
0部を得た。得られた樹脂の重量平均分子量は731
0、遊離モノマーは1.2%であった。
Synthesis Example 2 1296 parts of metacresol, 324 parts of 3,5-bistrifluoromethylphenol, and 43% formalin 98 were placed in a 5 L four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a heat exchanger.
0 parts, 162 parts of ethyl cellosolve and 3.24 parts of oxalic acid were charged, and after reacting at 98 to 102 ° C. for 4 hours, 162 parts of ethyl cellosolve were further added to dehydrate the mixture to an internal temperature of 170 ° C. under normal pressure, and further. 200 under reduced pressure of 80 torr
Dehydrated and demonomerized to ℃, phenol resin 161
I got 0 copies. The weight average molecular weight of the obtained resin is 731.
0, 1.2% of free monomer.

【0034】合成例3 攪拌機、温度計、熱交換機のついた5Lの4つ口フラス
コにメタクレゾール1134部、3,5−ジフルオロフ
ェノール324部、2,3,5−トリメチルフェノール
162部、43%ホルマリン998部、エチルセロソル
ブ162部、蓚酸3.24部を仕込み、98〜102℃
で4時間反応を行った後、さらにエチルセロソルブ16
2部を添加して内温170℃まで常圧下で脱水し、さら
に80torrの減圧下で200℃まで脱水・脱モノマ
ーを行い、フェノール樹脂1580部を得た。得られた
樹脂の重量平均分子量は7222、遊離モノマーは1.
2%であった。
Synthesis Example 3 1134 parts of metacresol, 324 parts of 3,5-difluorophenol, 162 parts of 2,3,5-trimethylphenol, 43% in a 5 L four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer and a heat exchanger. Charge 98 parts of formalin, 162 parts of ethyl cellosolve and 3.24 parts of oxalic acid, and 98 to 102 ° C.
After reacting for 4 hours at room temperature, ethyl cellosolve 16 was added.
Two parts were added and dehydration was carried out at an inner temperature of 170 ° C. under normal pressure, and further dehydration / demonomer was carried out under a reduced pressure of 80 torr to 200 ° C. to obtain 1580 parts of a phenol resin. The weight average molecular weight of the obtained resin was 7222, and the free monomer was 1.
It was 2%.

【0035】合成例4 攪拌機、温度計、熱交換機のついた5Lの4つ口フラス
コにメタクレゾール1324部、3,5−ビストリフル
オロメチルフェノール162部、2,3,5−トリメチル
フェノール162部、43%ホルマリン984部、エチ
ルセロソルブ162部、蓚酸3.24部を仕込み、98
〜102℃で4時間反応を行った後、さらにエチルセロ
ソルブ162部を添加して内温170℃まで常圧下で脱
水し、さらに80torrの減圧下で200℃まで脱水
・脱モノマーを行い、フェノール樹脂1655部を得
た。得られた樹脂の重量平均分子量は7520、遊離モ
ノマーは1.0%であった。
Synthesis Example 4 1324 parts of metacresol, 162 parts of 3,5-bistrifluoromethylphenol, 162 parts of 2,3,5-trimethylphenol were placed in a 5 L four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a heat exchanger. 43% formalin 984 parts, ethyl cellosolve 162 parts, and oxalic acid 3.24 parts were charged, and 98
After reacting at 102 ° C for 4 hours, 162 parts of ethyl cellosolve was further added to dehydrate the mixture to an internal temperature of 170 ° C under normal pressure, and further dehydrated and demonomerized under reduced pressure of 80 torr to 200 ° C to obtain a phenol resin. 1655 parts were obtained. The weight average molecular weight of the obtained resin was 7520, and the free monomer was 1.0%.

【0036】合成例5 攪拌機、温度計、熱交換機のついた5Lの4つ口フラス
コにメタクレゾール972部、3,5−ジフルオロフェ
ノール324部、3,5−キシレノール324部、43
%ホルマリン992部、エチルセロソルブ162部、蓚
酸3.24部を仕込み、98〜102℃で4時間反応を
行った後、さらにエチルセロソルブ162部を添加して
内温170℃まで常圧下で脱水し、さらに80torr
の減圧下で200℃まで脱水・脱モノマーを行い、フェ
ノール樹脂1588部を得た。得られた樹脂の重量平均
分子量は7111、遊離モノマーは1.2%であった。
Synthesis Example 5 Meta-cresol 972 parts, 3,5-difluorophenol 324 parts, 3,5-xylenol 324 parts, 43 in a 5 L four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer and a heat exchanger.
% Formalin 992 parts, ethyl cellosolve 162 parts, and oxalic acid 3.24 parts were charged, and after reacting at 98 to 102 ° C. for 4 hours, 162 parts of ethyl cellosolve was further added, and dehydration was performed under an atmospheric pressure to an internal temperature of 170 ° C. , 80 torr
The mixture was dehydrated and demonomerized under reduced pressure up to 200 ° C to obtain 1588 parts of a phenol resin. The obtained resin had a weight average molecular weight of 7111 and a free monomer of 1.2%.

【0037】合成例6 攪拌機、温度計、熱交換機のついた5Lの4つ口フラス
コにメタクレゾール1134部、3,5−ビストリフル
オロメチルフェノール324部、3,5−キシレノール
162部、43%ホルマリン950部、エチルセロソル
ブ162部、蓚酸3.24部を仕込み、98〜102℃
で4時間反応を行った後、さらにエチルセロソルブ16
2部を添加して内温170℃まで常圧下で脱水し、さら
に80torrの減圧下で200℃まで脱水・脱モノマ
ーを行い、フェノール樹脂1589部を得た。得られた
樹脂の重量平均分子量は7321、遊離モノマーは1.
1%であった。
Synthesis Example 6 1134 parts of metacresol, 324 parts of 3,5-bistrifluoromethylphenol, 162 parts of 3,5-xylenol, 43% formalin were placed in a 5 L four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer and a heat exchanger. Charge 950 parts, 162 parts of ethyl cellosolve, 3.24 parts of oxalic acid, and 98 to 102 ° C.
After reacting for 4 hours at room temperature, ethyl cellosolve 16 was added.
Two parts were added and dehydration was carried out at an internal temperature of 170 ° C. under normal pressure, and further dehydration / demonomer was carried out under a reduced pressure of 80 torr to 200 ° C. to obtain 1589 parts of a phenol resin. The obtained resin has a weight average molecular weight of 7321 and a free monomer of 1.
It was 1%.

【0038】合成例7 攪拌機、温度計、熱交換機のついた5Lの4つ口フラス
コにメタクレゾール1458部、3,5−ジフルオロフ
ェノール162部、43%ホルマリン967部、エチル
セロソルブ162部、蓚酸3.24部を仕込み、98〜
102℃で4時間反応を行った後、さらにエチルセロソ
ルブ162部を添加して内温170℃まで常圧下で脱水
し、さらに80torrの減圧下で200℃まで脱水・
脱モノマーを行い、フェノール樹脂1601部を得た。
得られた樹脂の重量平均分子量は7225、遊離モノマ
ーは1.0%であった。
Synthesis Example 7 1458 parts of metacresol, 162 parts of 3,5-difluorophenol, 967 parts of 43% formalin, 162 parts of ethyl cellosolve, 3 parts of oxalic acid were placed in a 5 L four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer and a heat exchanger. .24 parts charged, 98-
After reacting at 102 ° C. for 4 hours, 162 parts of ethyl cellosolve was further added to dehydrate to an internal temperature of 170 ° C. under normal pressure, and further to 200 ° C. under a reduced pressure of 80 torr.
Demonomerization was performed to obtain 1601 parts of a phenol resin.
The obtained resin had a weight average molecular weight of 7225 and a free monomer content of 1.0%.

【0039】合成例8 攪拌機、温度計、熱交換機のついた5Lの4つ口フラス
コにメタクレゾール972部、3,5−ジフルオロフェ
ノール648部、43%ホルマリン976部、エチルセ
ロソルブ162部、蓚酸3.24部を仕込み、98〜1
02℃で4時間反応を行った後、さらにエチルセロソル
ブ162部を添加して内温170℃まで常圧下で脱水
し、さらに80torrの減圧下で200℃まで脱水・
脱モノマーを行い、フェノール樹脂1612部を得た。
得られた樹脂の重量平均分子量は7530、遊離モノマ
ーは1.3%であった。
Synthesis Example 8 972 parts of meta-cresol, 648 parts of 3,5-difluorophenol, 976 parts of 43% formalin, 162 parts of ethyl cellosolve, and oxalic acid 3 were placed in a 5 L four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a heat exchanger. .24 parts charged, 98-1
After reacting at 02 ° C for 4 hours, 162 parts of ethyl cellosolve was further added to dehydrate the mixture to an internal temperature of 170 ° C under normal pressure, and further dehydrated to 200 ° C under a reduced pressure of 80 torr.
Demonomerization was performed to obtain 1612 parts of a phenol resin.
The weight average molecular weight of the obtained resin was 7530, and the free monomer was 1.3%.

【0040】合成例9 攪拌機、温度計、熱交換機のついた5Lの4つ口フラス
コにメタクレゾール1458部、3,5−ジフルオロフ
ェノール81部、2,3,5−トリメチルフェノール8
1部、43%ホルマリン985部、エチルセロソルブ1
62部、蓚酸3.24部を仕込み、98〜102℃で4
時間反応を行った後、さらにエチルセロソルブ162部
を添加して内温170℃まで常圧下で脱水し、さらに8
0torrの減圧下で200℃まで脱水・脱モノマーを
行い、フェノール樹脂1620部を得た。得られた樹脂
の重量平均分子量は7305、遊離モノマーは1.1%
であった。
Synthesis Example 9 Metacresol 1458 parts, 3,5-difluorophenol 81 parts, and 2,3,5-trimethylphenol 8 were placed in a 5 L four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a heat exchanger.
1 part, 43% formalin 985 parts, ethyl cellosolve 1
62 parts and 3.24 parts of oxalic acid were charged, and 4 at 98-102 ° C
After reacting for a period of time, 162 parts of ethyl cellosolve was further added, and dehydration was carried out at an internal temperature of 170 ° C. under normal pressure.
Dehydration and demonomerization were performed up to 200 ° C. under reduced pressure of 0 torr to obtain 1620 parts of a phenol resin. The obtained resin has a weight average molecular weight of 7305 and free monomer is 1.1%.
Met.

【0041】合成例10 攪拌機、温度計、熱交換機のついた5Lの4つ口フラス
コにメタクレゾール810部、3,5−ジフルオロフェ
ノール648部、2,3,5−トリメチルフェノール16
2部、43%ホルマリン954部、エチルセロソルブ1
62部、蓚酸3.24部を仕込み、98〜102℃で4
時間反応を行った後、さらにエチルセロソルブ162部
を添加して内温170℃まで常圧下で脱水し、さらに8
0torrの減圧下で200℃まで脱水・脱モノマーを
行い、フェノール樹脂1642部を得た。得られた樹脂
の重量平均分子量は7555、遊離モノマーは1.4%
であった。
Synthesis Example 10 810 parts of meta-cresol, 648 parts of 3,5-difluorophenol, and 648 parts of 2,3,5-trimethylphenol were placed in a 5 L four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer and a heat exchanger.
2 parts, 43% formalin 954 parts, ethyl cellosolve 1
62 parts and 3.24 parts of oxalic acid were charged, and 4 at 98-102 ° C
After reacting for a period of time, 162 parts of ethyl cellosolve was further added, and dehydration was carried out at an internal temperature of 170 ° C. under normal pressure.
It was dehydrated and demonomerized under reduced pressure of 0 torr to 200 ° C. to obtain 1642 parts of a phenol resin. The weight average molecular weight of the obtained resin was 7555, and the free monomer was 1.4%.
Met.

【0042】合成例11 攪拌機、温度計、熱交換機のついた5Lの4つ口フラス
コにメタクレゾール1134部、3,5−ジフルオロフ
ェノール324部、2,3,5−トリメチルフェノール
162部、43%ホルマリン930部、2−フルオロベ
ンズアルデヒド232部、エチルセロソルブ162部、
蓚酸3.24部を仕込み、98〜102℃で4時間反応
を行った後、さらにエチルセロソルブ162部を添加し
て内温170℃まで常圧下で脱水し、さらに80tor
rの減圧下で200℃まで脱水・脱モノマーを行い、フ
ェノール樹脂1600部を得た。得られた樹脂の重量平
均分子量は7420、遊離モノマーは1.4%であっ
た。
Synthesis Example 11 Metacresol 1134 parts, 3,5-difluorophenol 324 parts, 2,3,5-trimethylphenol 162 parts, 43% in a 5 L four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a heat exchanger. Formalin 930 parts, 2-fluorobenzaldehyde 232 parts, ethyl cellosolve 162 parts,
After charging 3.24 parts of oxalic acid and carrying out a reaction at 98 to 102 ° C. for 4 hours, 162 parts of ethyl cellosolve were further added, and dehydration was carried out under atmospheric pressure to an internal temperature of 170 ° C., and further 80 torr
The mixture was dehydrated and demonomerized under reduced pressure of r to 200 ° C. to obtain 1600 parts of a phenol resin. The obtained resin had a weight average molecular weight of 7420 and a free monomer content of 1.4%.

【0043】合成例12 攪拌機、温度計、熱交換機のついた5Lの4つ口フラス
コにメタクレゾール1134部、3,5−ジフルオロフ
ェノール324部、2,3,5−トリメチルフェノール
162部、43%ホルマリン930部、エチルセロソル
ブ162部、蓚酸3.24部を仕込み、98〜102℃
で4時間反応を行った後、さらにエチルセロソルブ16
2部を添加して内温170℃まで常圧下で脱水し、さら
に80torrの減圧下で200℃まで脱水・脱モノマ
ーを行い、フェノール樹脂1610gを得た。得られた
樹脂の重量平均分子量は3288、遊離モノマーは1.
6%であった。
Synthesis Example 12 1134 parts of metacresol, 324 parts of 3,5-difluorophenol, 162 parts of 2,3,5-trimethylphenol, 43% in a 5 L four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer and a heat exchanger. Charge 930 parts formalin, 162 parts ethyl cellosolve, 3.24 parts oxalic acid, 98-102 ° C
After reacting for 4 hours at room temperature, ethyl cellosolve 16 was added.
Two parts were added and dehydrated to an internal temperature of 170 ° C. under normal pressure, and further dehydrated and demonomerized to 200 ° C. under reduced pressure of 80 torr to obtain 1610 g of a phenol resin. The obtained resin has a weight average molecular weight of 3288 and a free monomer of 1.
It was 6%.

【0044】合成例13 攪拌機、温度計、熱交換機のついた5Lの4つ口フラス
コにメタクレゾール1324部、3,5−ジフルオロフ
ェノール162部、2,3,5−トリメチルフェノール1
62部、43%ホルマリン1160部、エチルセロソル
ブ162部、蓚酸3.24部を仕込み、98〜102℃
で4時間反応を行った後、さらにエチルセロソルブ16
2部を添加して内温170℃まで常圧下で脱水し、さら
に80torrの減圧下で200℃まで脱水・脱モノマ
ーを行い、フェノール樹脂1602部を得た。得られた
樹脂の重量平均分子量は22272、遊離モノマーは
1.1%であった。
Synthesis Example 13 1324 parts of metacresol, 162 parts of 3,5-difluorophenol, and 2,3,5-trimethylphenol 1 were placed in a 5 L four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a heat exchanger.
62 parts, 1160 parts of 43% formalin, 162 parts of ethyl cellosolve, 3.24 parts of oxalic acid were charged, and 98 to 102 ° C.
After reacting for 4 hours at room temperature, ethyl cellosolve 16 was added.
Two parts were added and dehydration was carried out at an internal temperature of 170 ° C. under normal pressure, and further dehydration / demonomer was carried out under reduced pressure of 80 torr to 200 ° C. to obtain 1602 parts of a phenol resin. The obtained resin had a weight average molecular weight of 22272 and a free monomer of 1.1%.

【0045】合成例14 攪拌機、温度計、熱交換機のついた5Lの4つ口フラス
コにメタクレゾール1620部、43%ホルマリン94
2部、エチルセロソルブ162部、蓚酸3.24部を仕
込み、98〜102℃で4時間反応を行った後、さらに
エチルセロソルブ162部を添加して内温170℃まで
常圧下で脱水し、さらに80torrの減圧下で200
℃まで脱水・脱モノマーを行い、フェノール樹脂158
9部を得た。得られた樹脂の重量平均分子量は710
2、遊離モノマーは1.5%であった。
Synthesis Example 14 1620 parts of metacresol and 43% formalin 94 were placed in a 5 L four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a heat exchanger.
2 parts, 162 parts of ethyl cellosolve and 3.24 parts of oxalic acid were charged, and after reacting at 98 to 102 ° C. for 4 hours, 162 parts of ethyl cellosolve was further added to dehydrate the mixture to an internal temperature of 170 ° C. under normal pressure, and further. 200 under reduced pressure of 80 torr
Dehydrated and demonomerized to ℃, phenol resin 158
9 parts were obtained. The weight average molecular weight of the obtained resin was 710.
2. Free monomer was 1.5%.

【0046】合成例15 攪拌機、温度計、熱交換機のついた5Lの4つ口フラス
コにメタクレゾール1296部、2,3,5−トリメチル
フェノール324部、43%ホルマリン952部、エチ
ルセロソルブ162部、蓚酸3.24部を仕込み、98
〜102℃で4時間反応を行った後、さらにエチルセロ
ソルブ162部を添加して内温170℃まで常圧下で脱
水し、さらに80torrの減圧下で200℃まで脱水
・脱モノマーを行い、フェノール樹脂1598部を得
た。得られた樹脂の重量平均分子量は7145、遊離モ
ノマーは1.2%であった。
Synthesis Example 15 In a 5 L four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer and a heat exchanger, 1296 parts of metacresol, 324 parts of 2,3,5-trimethylphenol, 952 parts of 43% formalin, 162 parts of ethyl cellosolve, Charge 3.24 parts of oxalic acid, 98
After reacting at 102 ° C for 4 hours, 162 parts of ethyl cellosolve was further added to dehydrate the mixture to an internal temperature of 170 ° C under normal pressure, and further dehydrated and demonomerized under reduced pressure of 80 torr to 200 ° C to obtain a phenol resin. 1598 parts were obtained. The obtained resin had a weight average molecular weight of 7145 and a free monomer of 1.2%.

【0047】合成例16 攪拌機、温度計、熱交換機のついた5Lの4つ口フラス
コにメタクレゾール1296部、3,5−キシレノール
324部、43%ホルマリン942部、エチルセロソル
ブ162部、蓚酸3.24部を仕込み、98〜102℃
で4時間反応を行った後、さらにエチルセロソルブ16
2部を添加して内温170℃まで常圧下で脱水し、さら
に80torrの減圧下で200℃まで脱水・脱モノマ
ーを行い、フェノール樹脂1640部を得た。得られた
樹脂の重量平均分子量は7628、遊離モノマーは1.
2%であった。
Synthesis Example 16 1296 parts of metacresol, 324 parts of 3,5-xylenol, 942 parts of 43% formalin, 162 parts of ethyl cellosolve, and oxalic acid in a 5 L four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a heat exchanger. Charge 24 parts, 98-102 ° C
After reacting for 4 hours at room temperature, ethyl cellosolve 16 was added.
Two parts were added and dehydrated to an internal temperature of 170 ° C. under normal pressure, and further dehydrated and demonomerized to 200 ° C. under a reduced pressure of 80 torr to obtain 1640 parts of a phenol resin. The weight average molecular weight of the obtained resin was 7628, and the free monomer was 1.
It was 2%.

【0048】2.フォトレジスト用樹脂の合成(実施例
1〜29、比較例1〜3) (1)tert−ブトキシカルボニル基の導入 攪拌機、温度計、熱交換機のついたフラスコに合成例1
〜6、11〜13及び16で得られた樹脂のテトラヒド
ロフラン溶液に、ジ−tert−ブチルジカルボネイト
とトリエチルアミンとを適当量添加し、60℃で6時間
反応させた後、酢酸で中和を行った。イオン交換水を加
えて水洗を行った後、脱溶剤を行い、表2に示したよう
なフォトレジスト用樹脂を得た。 (2)エトキシエチル基の導入 攪拌機、温度計、熱交換機のついたフラスコに合成例1
〜15で得られた樹脂のテトラヒドロフラン溶液に、エ
チルビニルエーテルを適当量添加し、触媒量のパラトル
エンスルホン酸を添加して40℃で4時間反応させた
後、トリエチルアミンを用いて中和を行った。イオン交
換水を用いて水洗した後、脱溶剤を行い、表2に示した
ようなフォトレジスト用樹脂を得た。 (3)テトラヒドロピラニル基の導入 攪拌機、温度計、熱交換機のついたフラスコに合成例3
で得られた樹脂のテトラヒドロフラン溶液に3,4−ジ
ヒドロ−2H−ピランを適当量添加し、触媒量のパラト
ルエンスルホン酸を添加して40℃で4時間反応させた
後、トリエチルアミンを用いて中和を行った。イオン交
換水を用いて水洗した後、脱溶剤を行い、表2に示した
ようなフォトレジスト用樹脂を得た。
2. Synthesis of Resin for Photoresist (Examples 1 to 29, Comparative Examples 1 to 3) (1) Introduction of tert-butoxycarbonyl group Synthesis Example 1 in a flask equipped with a stirrer, thermometer, and heat exchanger.
~ 6, 11-13 and 16 to the tetrahydrofuran solution of the resin, di-tert-butyl dicarbonate and triethylamine are added in appropriate amounts, and the mixture is reacted at 60 ° C for 6 hours and then neutralized with acetic acid. went. After ion-exchanged water was added and washing with water was performed, the solvent was removed to obtain a photoresist resin as shown in Table 2. (2) Introduction of ethoxyethyl group Synthesis Example 1 in a flask equipped with a stirrer, thermometer, heat exchanger
To a tetrahydrofuran solution of the resin obtained in ~ 15, ethyl vinyl ether was added in an appropriate amount, a catalytic amount of paratoluenesulfonic acid was added, and the mixture was reacted at 40 ° C for 4 hours, and then neutralized with triethylamine. . After washing with ion-exchanged water, the solvent was removed to obtain a photoresist resin as shown in Table 2. (3) Introduction of tetrahydropyranyl group Synthesis Example 3 in a flask equipped with a stirrer, thermometer, and heat exchanger.
An appropriate amount of 3,4-dihydro-2H-pyran was added to the tetrahydrofuran solution of the resin obtained in step 1, a catalytic amount of paratoluenesulfonic acid was added, and the mixture was reacted at 40 ° C. for 4 hours, and then triethylamine was added to the intermediate solution. I went to sum. After washing with ion-exchanged water, the solvent was removed to obtain a photoresist resin as shown in Table 2.

【0049】3.フォトレジスト用樹脂の評価 実施例1〜29及び比較例1〜3で得られたフォトレジ
スト用樹脂について下記の評価を行った。 (1)保護率 熱重量分析装置(SEIKO電子製TG−DTA630
0)を使用し、得られた結果から、酸により脱離可能な
各置換基に対応する重量減少により計算した。測定条件
としては昇温速度を10℃/min、窒素雰囲気下で行
った。 (2)透過率 フォトレジスト用樹脂3gをエチルセロソルブ9gに溶
解させ、0.2μmのPTFE製フィルターを用いてろ
過した後、スピンコータを使用して石英ガラス上に塗布
した。ホットプレート上で90℃、60秒間ベーキング
して膜厚約0.5μmのフィルム膜を形成した。この膜
の吸収スペクトルを測定し、248nmにおける透過率
を評価した。 (3)重量平均分子量(Mw) ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測
定によりポリスチレン標準物質を用いて作成した検量線
をもとに計算した。GPC測定はテトラヒドロフランを
溶出溶媒とし、流量1.0ml/min、カラム温度4
0℃の条件で実施した。本体:TOSOH製HLC−8
020、検出器:波長280nmにセットしたTOSO
H製UV−8011、分析用カラム:昭和電工製SHO
DEX KF−802、KF−803、KF−805を
それぞれ使用した。
3. Evaluation of Photoresin Resin The photoresist resins obtained in Examples 1 to 29 and Comparative Examples 1 to 3 were evaluated as follows. (1) Protection rate thermogravimetric analyzer (TG-DTA630 manufactured by SEIKO Denshi)
0) was used and calculated from the results obtained by the weight loss corresponding to each substituent removable by acid. As the measurement conditions, the heating rate was 10 ° C./min and the measurement was performed in a nitrogen atmosphere. (2) Transmittance 3 g of a photoresist resin was dissolved in 9 g of ethyl cellosolve, filtered through a 0.2 μm PTFE filter, and then applied onto quartz glass using a spin coater. The film was baked on a hot plate at 90 ° C. for 60 seconds to form a film having a thickness of about 0.5 μm. The absorption spectrum of this film was measured to evaluate the transmittance at 248 nm. (3) Weight average molecular weight (Mw) The weight average molecular weight (Mw) was calculated by gel permeation chromatography (GPC) based on a calibration curve prepared using a polystyrene standard substance. GPC measurement uses tetrahydrofuran as an elution solvent, a flow rate of 1.0 ml / min, and a column temperature of 4
It was carried out under the condition of 0 ° C. Body: TOSOH HLC-8
020, detector: TOSO set to a wavelength of 280 nm
UV-8011 manufactured by H, analytical column: SHO manufactured by Showa Denko
DEX KF-802, KF-803 and KF-805 were used, respectively.

【0050】4.フォトレジスト組成物の調製 表3に示したように、実施例1〜29及び比較例1〜3
で得られたフォトレジスト用樹脂の一部を、プロピレン
グリコールモノメチルエーテルアセテートに溶解させ
て、15%の樹脂溶液を調製し、光酸発生剤(みどり化
学製 DAM−301及びTPS−105)を表3に示
した量添加した後、0.2μmのPTFE(ポリテトラ
フルオロエチレン)製フィルターを用いてろ過してフォ
トレジスト組成物を得た。
4. Preparation of Photoresist Compositions As shown in Table 3, Examples 1-29 and Comparative Examples 1-3
A part of the photoresist resin obtained in 1. was dissolved in propylene glycol monomethyl ether acetate to prepare a 15% resin solution, and a photo-acid generator (Midori Kagaku DAM-301 and TPS-105) was prepared. After the addition of the amount shown in No. 3, it was filtered using a 0.2 μm PTFE (polytetrafluoroethylene) filter to obtain a photoresist composition.

【0051】5.フォトレジスト組成物の評価(実施例
101〜119、比較例101〜103) (1)感度(EOP) 前記調製したフォトレジスト組成物を、スピンコーター
を用いてシリコン基板上に塗布し、90℃、60秒間プ
リベークして、膜厚0.5μmのレジスト膜を形成し
た。その後、リソテックジャパン製UVES−2000
を用いてKrFエキシマーレーザーによる18水準の異
なる露光量で露光を行い、ホットプレート上で110
℃、90sec間ポストベーキング(PEB)を行っ
た。次いで、膜厚測定装置で各露光部分の膜厚を測定
し、リソテックジャパン製RDA−790を使用し、
2.38%水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液を使
用して現像を行い、膜厚の減少量および速度の測定を行
った。測定結果をもとにLeap SetおよびPro
lith2のシュミレーションソフトを使用して、線幅
0.18μmのラインアンドスペースパターン(ライン
とスペースの比は1対1)を1対1の線幅に形成するこ
とができる露光量を感度(EOP)とした。 (2)フォーカスマージン 焦点の位置を上下に移動させて、線幅0.18μmのラ
インアンドスペースパターンを再現する最小露光量で露
光し、PEB及び現像を行ったときに、線幅0.18μ
mのラインアンドスペースパターンを再現できる許容可
能な焦点の範囲を測定した。 (3)限界解像度 (1)で得られた感度に相当する露光量で露光したとき
に解像される最小のフォトレジストパターンの寸法を解
像度とした。 (4)tanθ 横軸に露光量(mJ/cm2)、縦軸に組成物のアルカ
リ溶解速度(nm/s)をとり、種々の露光量に対する
アルカリ溶解速度をプロットした識別曲線(discrimina
tion curve)を作成した。この曲線の変曲点付近におけ
る傾きを正接(tanθ)で表した。
5. Evaluation of Photoresist Compositions (Examples 101 to 119, Comparative Examples 101 to 103) (1) Sensitivity (E OP ) The prepared photoresist composition was applied on a silicon substrate using a spin coater, and 90 ° C. Then, pre-baking was performed for 60 seconds to form a resist film having a film thickness of 0.5 μm. After that, UVES-2000 manufactured by Litho Tech Japan
With a KrF excimer laser at different exposure levels of 18 levels, and then 110 on a hot plate.
Post baking (PEB) was performed at 90 ° C. for 90 seconds. Then, measure the film thickness of each exposed portion with a film thickness measuring device, using RDA-790 manufactured by Lithotec Japan,
Development was performed using a 2.38% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution, and the amount of reduction in film thickness and the speed were measured. Leap Set and Pro based on measurement results
Using the simulation software of lith2, the exposure amount that can form a line-and-space pattern with a line width of 0.18 μm (the ratio of line to space is 1: 1) with a line width of 1: 1 is the sensitivity (E OP ). (2) Focus margin When the focus position is moved up and down, the line width is 0.18 μm when PEB and development are performed by exposure with the minimum exposure amount that reproduces a line and space pattern with a line width of 0.18 μm.
The range of acceptable focus that can reproduce a line and space pattern of m was measured. (3) Critical resolution The resolution is defined as the minimum size of the photoresist pattern that is resolved when exposed with an exposure amount corresponding to the sensitivity obtained in (1). (4) tan θ Discrimination curve (discrimina) in which the horizontal axis shows the exposure amount (mJ / cm 2 ) and the vertical axis shows the alkaline dissolution rate (nm / s) of the composition
tion curve) was created. The slope near the inflection point of this curve is represented by tangent (tan θ).

【0052】合成例1〜16のノボラック型フェノール
樹脂については表1、フォトレジスト用樹脂については
表2、そして、フォトレジスト組成物については表3に
示す。
The novolak type phenolic resins of Synthesis Examples 1 to 16 are shown in Table 1, the photoresist resin is shown in Table 2, and the photoresist composition is shown in Table 3.

【0053】[0053]

【表1】 [Table 1]

【表2】 [Table 2]

【表3】 [Table 3]

【0054】実施例1〜29は、本発明のフォトレジス
ト用樹脂である。そして、実施例101〜108及び1
18〜119は、前記フォトレジスト用樹脂の中で、保
護基としてエトキシエチル基を導入した樹脂を用いたフ
ォトレジスト組成物であり、比較例101〜102(ノ
ボラック型フェノール樹脂として実施例と異なるフェノ
ール類を用い、同様にエトキシエチル基を導入したも
の)と比べて、感度、解像度に優れ、充分なフォーカス
マージンを有するものであった。また、実施例109〜
116は、同様に保護基としてtert−ブトキシカル
ボニル基を導入した樹脂を用いたフォトレジスト組成物
であり、比較例103と比べて同様の結果が得られた。
そして、実施例117は、保護基としてテトラヒドロピ
ラニル基を導入した樹脂を用いたフォトレジスト組成物
であり、これについても前記同様良好な特性が得られ
た。
Examples 1 to 29 are photoresist resins of the present invention. And Examples 101-108 and 1
Nos. 18 to 119 are photoresist compositions using a resin having an ethoxyethyl group introduced as a protective group among the photoresist resins, and Comparative Examples 101 to 102 (novolac-type phenol resin, which is different from the examples). It was excellent in sensitivity and resolution, and had a sufficient focus margin, as compared with those in which an ethoxyethyl group was similarly introduced using the same type). Moreover, Example 109-
Similarly, 116 is a photoresist composition using a resin into which a tert-butoxycarbonyl group was introduced as a protecting group, and similar results to Comparative Example 103 were obtained.
Then, Example 117 is a photoresist composition using a resin into which a tetrahydropyranyl group was introduced as a protective group, and also with respect to this, the same good characteristics as described above were obtained.

【0055】[0055]

【発明の効果】本発明は、特定のフェノール類とアルデ
ヒド類とを酸触媒の存在下で反応して得られるノボラッ
ク型フェノール樹脂中の水酸基の少なくとも一部を、酸
の作用により脱離可能な基で保護したフォトレジスト用
樹脂であって、これを用いた化学増幅型フォトレジスト
組成物は、解像度、感度に優れ、広いフォーカスマージ
ンを有するものであった。従って本発明は、特にKrF
などのエキシマーレーザーを用いるリソグラフィー用途
に対して有用であり、また、現行使用されているポリヒ
ドロキシスチレンよりも簡便かつ安価に製造できること
からコスト低減の効果も期待できるものである。
INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, at least a part of hydroxyl groups in a novolak type phenol resin obtained by reacting a specific phenol and an aldehyde in the presence of an acid catalyst can be eliminated by the action of an acid. A resin for photoresist protected by a base, and a chemically amplified photoresist composition using the same was excellent in resolution and sensitivity and had a wide focus margin. Therefore, the present invention is particularly applicable to KrF.
It is useful for lithography applications using excimer lasers, and can be expected to have a cost reduction effect because it can be produced more easily and cheaply than currently used polyhydroxystyrene.

フロントページの続き Fターム(参考) 2H025 AA01 AA02 AA10 AC04 AC08 AD03 BE00 BG00 FA03 FA12 FA17 4J033 CA02 CA05 CA12 CA26 CA29 CA32 CA36 HB10 Continued front page    F term (reference) 2H025 AA01 AA02 AA10 AC04 AC08                       AD03 BE00 BG00 FA03 FA12                       FA17                 4J033 CA02 CA05 CA12 CA26 CA29                       CA32 CA36 HB10

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 フェノール類とアルデヒド類とを酸触媒
の存在下で反応して得られるノボラック型フェノール樹
脂中の水酸基の少なくとも一部を、酸の作用により脱離
可能な基で保護したフォトレジスト用樹脂であって、前
記フェノール類が、メタクレゾールと、一般式(I)で表
されるフェノール類とを必須成分として含有することを
特徴とするフォトレジスト用樹脂。 【化1】 一般式(I)中、R1はフッ素、炭素数1〜10の部分ま
たは完全フッ素化アルキル基、部分または完全フッ素化
アルコキシ基、及び炭素数3〜15の部分または完全フ
ッ素化シクロアルキル基のいずれかであり、lは1〜4
の整数で、l=2〜4のとき、R 1は同一であっても異
なっていてもよい。
1. An acid catalyst comprising phenols and aldehydes.
Novolac-type phenolic tree obtained by reaction in the presence of
At least some of the hydroxyl groups in fat are eliminated by the action of acid.
A photoresist resin protected by a possible group,
The phenols are represented by meta-cresol and the general formula (I).
That contains phenols that are used as essential ingredients
Characteristic resin for photoresist. [Chemical 1] R in the general formula (I)1Is fluorine, the part having 1 to 10 carbon atoms
Or fully fluorinated alkyl groups, partially or fully fluorinated
Alkoxy group and partial or complete C3-15
It is one of fluorinated cycloalkyl groups, and l is 1 to 4
Is an integer, and when l = 2 to 4, R 1Are the same but different
It may be.
【請求項2】 前記フェノール類として、さらに2,
3,5−トリメチルフェノール及び/又は3,5−キシ
レノールを含むものである請求項1に記載のフォトレジ
スト用樹脂
2. Further, as the phenols, 2,
The photoresist resin according to claim 1, which contains 3,5-trimethylphenol and / or 3,5-xylenol.
【請求項3】 前記アルデヒド類が、一般式(II)で表さ
れるアルデヒド類である請求項1又は2に記載のフォト
レジスト用樹脂。 【化2】 一般式(II)中、R2は水素、炭素数1〜10のアルキル
基、部分または完全フッ素化アルキル基、炭素数3〜1
5のシクロアルキル基、部分または完全フッ素化シクロ
アルキル基、及び一般式(III)で表される基のいずれか
である。一般式(III)中、R3は水素、フッ素、水酸基、
炭素数1〜10の部分または完全フッ素化アルキル基、
部分または完全フッ素化アルコキシ基、及び炭素数3〜
15の部分または完全フッ素化シクロアルキル基のいず
れかであり、mは1〜5の整数で、m=2〜5のとき、
3は同一であっても異なっていてもよい。
3. The resin for photoresist according to claim 1, wherein the aldehyde is an aldehyde represented by the general formula (II). [Chemical 2] In the general formula (II), R 2 is hydrogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a partially or completely fluorinated alkyl group, and 3 to 1 carbon atoms.
5 is a cycloalkyl group, a partially or fully fluorinated cycloalkyl group, and a group represented by the general formula (III). In the general formula (III), R 3 is hydrogen, fluorine, a hydroxyl group,
A partially or completely fluorinated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms,
Partially or fully fluorinated alkoxy group and carbon number 3 to
15 is a partially or fully fluorinated cycloalkyl group, m is an integer of 1 to 5, and when m = 2 to 5,
R 3 may be the same or different.
【請求項4】 前記アルデヒド類が、ホルムアルデヒド
及び/又はフッ素化ベンズアルデヒド類である請求項1
ないし3のいずれかに記載のフォトレジスト用樹脂。
4. The aldehydes are formaldehyde and / or fluorinated benzaldehydes.
4. The photoresist resin according to any one of 3 to 3.
【請求項5】 前記酸の作用により脱離可能な基が、t
ert−ブトキシカルボニル基、エトキシエチル基、テ
トラヒドロピラニル基、及びtert−ブチル基のいず
れかである請求項1ないし4のいずれかに記載のフォト
レジスト用樹脂。
5. The group capable of leaving by the action of the acid is t
The photoresist resin according to any one of claims 1 to 4, which is one of an ert-butoxycarbonyl group, an ethoxyethyl group, a tetrahydropyranyl group, and a tert-butyl group.
【請求項6】 前記酸の作用により脱離可能な基による
前記ノボラック型フェノール樹脂中の水酸基の保護率
が、5〜90モル%である請求項1ないし5のいずれか
に記載のフォトレジスト用樹脂。
6. The photoresist according to claim 1, wherein the protection rate of the hydroxyl group in the novolac type phenolic resin by the group capable of leaving by the action of the acid is 5 to 90 mol%. resin.
【請求項7】 GPC測定により得られる重量平均分子
量が、1000〜50000である請求項1ないし6の
いずれかに記載のフォトレジスト用樹脂。
7. The photoresist resin according to claim 1, wherein the weight average molecular weight obtained by GPC measurement is 1000 to 50,000.
【請求項8】 紫外可視分光光度計により測定される2
48nmにおける透過率が、20%以上である請求項1
ないし7のいずれかに記載のフォトレジスト用樹脂。
8. Measured by an ultraviolet-visible spectrophotometer 2.
The transmittance at 48 nm is 20% or more.
8. The photoresist resin according to any one of 1 to 7.
【請求項9】 下記(X)〜(Z)を必須成分として含
有するフォトレジスト組成物。(X)請求項1ないし8
のいずれかに記載のフォトレジスト用樹脂、(Y)光の
作用により酸を発生する化合物、及び(Z)(X)、
(Y)及び(Z)を溶解する溶媒。
9. A photoresist composition containing the following (X) to (Z) as essential components. (X) Claims 1 to 8
The photoresist resin according to any one of (1) to (4), (Y) a compound that generates an acid by the action of light, and (Z) (X),
A solvent that dissolves (Y) and (Z).
【請求項10】 前記(Y)光の作用により酸を発生す
る化合物が、前記(X)フォトレジスト用樹脂100重
量部に対して0.5〜5重量部である請求項9に記載の
フォトレジスト組成物。
10. The photo according to claim 9, wherein the compound (Y) which generates an acid by the action of light is 0.5 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the resin (X) for photoresist. Resist composition.
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