JP2004323822A - Method for producing novolak-type phenol resin and novolak-type metacresol resin - Google Patents

Method for producing novolak-type phenol resin and novolak-type metacresol resin Download PDF

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Shigeki Inatomi
茂樹 稲富
Satoshi Takehara
聡 竹原
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Asahi Yukizai Corp
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Asahi Organic Chemicals Industry Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a novolak-type phenol resin capable of obtaining the novolak-type phenol resin at a high yield which has a high softening point and a large weight-averaged molecular weight, containing few low-nuclear component and high content of high molecular weight components. <P>SOLUTION: This method for producing the novolak-type phenol resin comprises a first step of subjecting phenols and aldehydes to a heterogeneous reaction in the presence of ≥5 pts.mass phosphates to 100 pts.mass phenols, and a second step of subjecting the reaction product to fractionation treatment by at least one process selected from a solvent extraction method, a liquid-liquid separation method and a reprecipitation method. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明はノボラック型フェノール樹脂の製造方法に関するものであり、さらに詳しくは、リン酸類及び好ましくは反応補助溶媒の存在下で不均一系反応させて得られたノボラック型フェノール樹脂をさらに分別処理することを特徴とするノボラック型フェノール樹脂の製造方法である。   The present invention relates to a method for producing a novolak-type phenolic resin, and more specifically, to further fractionate a novolak-type phenolic resin obtained by performing a heterogeneous reaction in the presence of phosphoric acids and preferably a reaction auxiliary solvent. A method for producing a novolak type phenol resin.

また、本発明は、フェノール類としてメタクレゾールを用いた上記製造方法によって得ることができるノボラック型メタクレゾール樹脂に関するものである。   Further, the present invention relates to a novolak-type meta-cresol resin obtainable by the above-mentioned production method using meta-cresol as a phenol.

ノボラック型フェノール樹脂は、一般に酸触媒の存在下、フェノール類とアルデヒド類とを所望の縮合度まで反応させて初期縮合物を合成した後、減圧下に高温濃縮して製造されている。このような製造方法で得られるノボラック型フェノール樹脂は、臭気を伴うフェノール類モノマー成分を多く含んでいるが、これらの気散による環境の汚染が問題となっており、このようなフェノール類モノマー成分を低減する方法が検討されてきた。例えば、縮合反応終了後のノボラック系縮合物を150〜210℃で濃縮する際に不活性ガスや水蒸気を吹き込んで低分子量成分を除去する方法が提案されている(特許文献1)。しかしながら、この方法によれば、フェノール類モノマー成分の低減効果は確かではあるが、樹脂が高分子量化しやすくなり、さらにフェノール類モノマー成分の除去により樹脂の収率が低下してしまうという問題点があった。   The novolak-type phenol resin is generally produced by reacting a phenol and an aldehyde to a desired degree of condensation in the presence of an acid catalyst to synthesize an initial condensate, and then concentrating at a high temperature under reduced pressure. The novolak-type phenolic resin obtained by such a production method contains a large amount of phenolic monomer components accompanied by odor, however, there is a problem of environmental pollution due to the diffusion of such phenolic monomer components. Methods for reducing the noise have been studied. For example, a method has been proposed in which an inert gas or steam is blown when a novolak-based condensate after condensation reaction is concentrated at 150 to 210 ° C. to remove low molecular weight components (Patent Document 1). However, according to this method, although the effect of reducing the phenolic monomer component is certain, the resin tends to have a high molecular weight, and the removal of the phenolic monomer component lowers the resin yield. there were.

また、ポジ型フォトレジストは、アルカリ可溶性のノボラック型フェノール樹脂とナフトキノンジアジド化合物等の感光剤から構成されており、LCD、半導体および感光性平版印刷板等の製造工程において広範囲で用いられている。近年、LCDや半導体の高集積化に伴い、より高精度な微細パタ−ンを形成する必要があり、ポジ型フォトレジストに対しても特に耐熱性を向上する要求がますます高くなっている。一般にポジ型フォトレジストのベース樹脂としては、クレゾール類及びホルムアルデヒドを酸触媒の存在下で反応させたクレゾールノボラック樹脂等が使用されており、このような性能向上のために種々の改良がなされてきたが、現在のノボラック樹脂では軟化点の向上には限界があり、まだ十分なものが得られていないのが現状である。   Further, the positive photoresist is composed of an alkali-soluble novolak-type phenol resin and a photosensitive agent such as a naphthoquinonediazide compound, and is widely used in manufacturing processes for LCDs, semiconductors, and photosensitive lithographic printing plates. In recent years, along with the high integration of LCDs and semiconductors, it has been necessary to form finer patterns with higher precision, and there has been an increasing demand for positive photoresists, especially for improving heat resistance. In general, as a base resin of a positive photoresist, a cresol novolak resin obtained by reacting cresols and formaldehyde in the presence of an acid catalyst is used, and various improvements have been made to improve such performance. However, with the current novolak resins, there is a limit to the improvement of the softening point, and at present, no satisfactory resin has yet been obtained.

一方、LCDの製造においては、特に現像液処理後のポストベーク工程で、ポジ型フォトレジスト中のフェノール類ダイマーの昇華物が引き起こすラインの汚染と製品の歩留り低下が問題となっている。そこで、このような問題を克服するために、ノボラック樹脂中のフェノール類ダイマー成分の低減が強く望まれており、種々の改良が試みられている。   On the other hand, in the manufacture of LCDs, particularly in the post-baking step after the developer treatment, there is a problem of line contamination caused by sublimation of phenolic dimer in the positive photoresist and reduction in product yield. Then, in order to overcome such a problem, reduction of the phenol dimer component in the novolak resin is strongly desired, and various improvements have been attempted.

ノボラック型フェノール樹脂においてフェノール類ダイマーを始めとする低核体成分を低減する方法としては、液/液分離法に代表される分別法がある(特許文献2)。しかしながら、これらの分別法を従来の低核体成分を多量に含むノボラック型フェノール樹脂に対して用いると、多量のフェノール類ダイマー成分を除去するために分別の条件を厳しくせざるを得ず、結果的に、必要とする高分子量成分までも除去してしまい、収率が大幅に低下すると共にアルカリ現像液への溶解性も大幅に低下するという問題点があった。その他にも液体クロマトグラフィ−を用いた分子量別分取法、水蒸気蒸留法あるいは薄膜蒸留法などが知られているが工程が複雑などの問題があり、低コストで効率良くノボラック型フェノール樹脂のフェノール類ダイマー成分を低減する方法が求められてきた。   As a method for reducing low nucleus components such as phenol dimers in a novolak type phenol resin, there is a fractionation method represented by a liquid / liquid separation method (Patent Document 2). However, when these fractionation methods are used on a conventional novolak-type phenol resin containing a large amount of low-nucleotide components, the separation conditions have to be strict to remove a large amount of phenolic dimer components, and as a result, In particular, the required high molecular weight components are also removed, and the yield is greatly reduced, and the solubility in an alkali developing solution is also significantly reduced. Other methods such as preparative separation by molecular weight using liquid chromatography, steam distillation and thin film distillation are also known, but there are problems such as complicated processes, and phenol dimers of novolak-type phenol resins are efficiently manufactured at low cost. There has been a need for a method of reducing components.

こうしたことから、フェノール類モノマー及びフェノール類ダイマーが少なく、さらに重量平均分子量が大きく、高い軟化点を有するノボラック型フェノール樹脂を効率良く製造する方法が求められてきた。   For these reasons, there has been a demand for a method for efficiently producing a novolak-type phenol resin having a small amount of phenolic monomers and phenolic dimers, a large weight average molecular weight, and a high softening point.

特公平7−91352号公報Japanese Patent Publication No. Hei 7-91352 特開平2−60915号公報JP-A-2-60915

本発明は、フェノール類モノマー及びフェノール類ダイマー成分(以下、「低核体成分」という。)が少なく、重量平均分子量(Mw)が5000以上の成分(以下、「高分子量成分」という。)の含有率が高く、重量平均分子量が大きく高軟化点を有するノボラック型フェノール樹脂を高収率で得ることができるノボラック型フェノール樹脂の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention comprises a component having a small amount of phenolic monomers and phenolic dimer components (hereinafter, referred to as “low nucleus component”) and having a weight average molecular weight (Mw) of 5000 or more (hereinafter, referred to as “high molecular weight component”). It is an object of the present invention to provide a method for producing a novolak-type phenol resin capable of obtaining a novolak-type phenol resin having a high content, a large weight average molecular weight and a high softening point in a high yield.

また、本発明は、クレゾールダイマーが少なく、高軟化点を有すると共にアルカリ現像液への優れた溶解性を示すノボラック型メタクレゾール樹脂を提供することを目的とする。   Another object of the present invention is to provide a novolak-type meta-cresol resin having a low cresol dimer, a high softening point, and excellent solubility in an alkali developer.

本発明者らは、前記課題を克服するために鋭意研究した結果、リン酸類及び好ましくは特定の有機溶媒の存在下に、不均一系でフェノール類とアルデヒド類とを縮合反応させることによって得られたノボラック型フェノール樹脂を、溶媒抽出法、液/液分離法及び再沈殿法から選ばれる少なくとも一種により分別処理することにより、低核体成分が少なく、高軟化点を有するノボラック型フェノール樹脂を高収率で製造できることを見出し、本発明を完成するに至った。   The present inventors have made intensive studies to overcome the above-mentioned problems, and as a result, obtained by performing a condensation reaction of phenols and aldehydes in a heterogeneous system in the presence of phosphoric acids and preferably a specific organic solvent. The novolak-type phenolic resin is fractionated by at least one selected from a solvent extraction method, a liquid / liquid separation method, and a reprecipitation method, so that the novolak-type phenolic resin having a low low nucleus component and a high softening point is improved. They have found that they can be produced in a high yield, and have completed the present invention.

すなわち本発明のノボラック型フェノール樹脂の製造方法は、フェノール類とアルデヒド類とを、フェノール類100質量部に対し5質量部以上のリン酸類と、好ましくは反応補助溶媒として非反応性の含酸素有機溶媒との存在下で不均一系反応させる第一工程と、溶媒抽出法、液/液分離法及び再沈殿法から選ばれる少なくとも一種により分別処理する第二工程とを有することを特徴とする。   That is, the method for producing a novolak-type phenolic resin of the present invention comprises the steps of: mixing phenols and aldehydes with 5 parts by mass or more of phosphoric acids with respect to 100 parts by mass of phenols; It comprises a first step of performing a heterogeneous reaction in the presence of a solvent, and a second step of performing a fractionation treatment by at least one selected from a solvent extraction method, a liquid / liquid separation method, and a reprecipitation method.

また、本発明のノボラック型メタクレゾール樹脂は、ゲル濾過クロマトグラフ法により測定したメタクレゾールトリマーとメタクレゾールダイマーとメタクレゾールモノマーの合計含有量が5.0%未満かつメタクレゾールダイマー成分の含有量が2%未満で、重量平均分子量が5000以上の高分子量成分の含有量が55%以上であり、さらに23℃の2.38%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に対する溶解速度が60Å/秒以上であることを特徴とする。   Further, the novolak-type meta-cresol resin of the present invention has a total content of meta-cresol trimer, meta-cresol dimer and meta-cresol monomer of less than 5.0% and a content of meta-cresol dimer component measured by gel filtration chromatography. Less than 2%, the content of high molecular weight components having a weight average molecular weight of 5000 or more is 55% or more, and the dissolution rate in a 2.38% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide at 23 ° C. is 60 ° / sec or more. It is characterized by.

本発明の製造方法は、第一工程においてリン酸類及び好ましくは反応補助溶媒を用いる相分離反応を採用し、さらに第二工程おいて低核体成分の低減を図り、高分子量成分の含有率を向上させるため、高軟化点を有し低核体成分が少ないノボラック型フェノール樹脂を高収率で製造することができ、生産コストを低減できる。   The production method of the present invention employs a phase separation reaction using phosphoric acids and preferably a reaction auxiliary solvent in the first step, and further reduces the low nucleus component in the second step to reduce the content of the high molecular weight component. In order to improve the content, a novolak-type phenol resin having a high softening point and a low content of low nuclei can be produced in a high yield, and the production cost can be reduced.

本発明の第一工程では、フェノール類とアルデヒド類とを、リン酸類の存在下に攪拌混合しながら不均一系で縮合反応させてノボラック型フェノール樹脂を得る。   In the first step of the present invention, a novolak-type phenol resin is obtained by subjecting a phenol and an aldehyde to a heterogeneous condensation reaction while stirring and mixing in the presence of phosphoric acids.

第一工程において、反応原料として用いるフェノール類としては、例えば、フェノール、m−クレゾール、p−クレゾール、o−クレゾール、2,3−キシレノール、2,5−キシレノール、3,5−キシレノール、3,4−キシレノールなどのキシレノール類、m−エチルフェノール、p−エチルフェノール、o−エチルフェノール、2,3,5−トリメチルフェノール、2,3,5−トリエチルフェノール、4−tert−ブチルフェノール、3−tert−ブチルフェノール、2−tert−ブチルフェノール、2−tert−ブチル−4−メチルフェノール、2−tert−ブチル−5−メチルフェノール、6−tert−ブチル−3−メチルフェノールなどのアルキルフェノール類、p−メトキシフェノール、m−メトキシフェノール、p−エトキシフェノール、m−エトキシフェノール、p−プロポキシフェノール、m−プロポキシフェノールなどのアルコキシフェノール類、o−イソプロペニルフェノール、p−イソプロペニルフェノール、2−メチル−4−イソプロペニルフェノール、2−エチル−4−イソプロペニルフェノールなどのイソプロペニルフェノール類、4,4′−ジヒドロキシビフェニル、ビスフェノールA、フェニルフェノール、レゾルシノール、ヒドロキノン、ピロガロールなどのポリヒドロキシフェノール類、α−ナフトール、β−ナフトール、ナフタレンジオール類などを挙げることができる。いずれも上記の例示に限定はされず、またそれぞれ、単独で又は2種類以上を併用してもよい。   In the first step, phenols used as a reaction raw material include, for example, phenol, m-cresol, p-cresol, o-cresol, 2,3-xylenol, 2,5-xylenol, 3,5-xylenol, Xylenols such as 4-xylenol, m-ethylphenol, p-ethylphenol, o-ethylphenol, 2,3,5-trimethylphenol, 2,3,5-triethylphenol, 4-tert-butylphenol, 3-tert Alkylphenols such as -butylphenol, 2-tert-butylphenol, 2-tert-butyl-4-methylphenol, 2-tert-butyl-5-methylphenol, 6-tert-butyl-3-methylphenol, p-methoxyphenol , M-methoxypheno And alkoxyphenols such as p-ethoxyphenol, m-ethoxyphenol, p-propoxyphenol and m-propoxyphenol, o-isopropenylphenol, p-isopropenylphenol, 2-methyl-4-isopropenylphenol, Isopropenylphenols such as -ethyl-4-isopropenylphenol, polyhydroxyphenols such as 4,4'-dihydroxybiphenyl, bisphenol A, phenylphenol, resorcinol, hydroquinone and pyrogallol, α-naphthol, β-naphthol and naphthalene Diols and the like can be mentioned. Neither is limited to the above examples, and each may be used alone or in combination of two or more.

これらのフェノール類の中では、低核体成分の反応効率を向上させ、高分子量化を進めるために、フェノール、m−クレゾール、3,5−キシレノールから選ばれる少なくとも一種を用いることが好ましい。さらに、より高分子量のノボラック型フェノール樹脂を得るためには、フェノール類としてこれらを60%以上含むことが好ましく、より好ましくは80%以上とするのがよい。   Among these phenols, it is preferable to use at least one selected from phenol, m-cresol, and 3,5-xylenol in order to improve the reaction efficiency of the low nucleus component and increase the molecular weight. Further, in order to obtain a higher molecular weight novolak-type phenol resin, the phenols are preferably contained in an amount of 60% or more, more preferably 80% or more.

第一工程において、反応原料として用いるアルデヒド類としては、例えばホルムアルデヒド、ホルマリン、パラホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、サリチルアルデヒド等が挙げられ、いずれも上記の例示に限定はされず、またそれぞれ、単独で又は2種類以上を併用してもよい。アルデヒド類の添加は、原料と共に一括して仕込む方法、あるいは一部は(あるいは全部は)反応の進行と共に分割して加えていく方法など、目的に適した方法を採用してよい。   In the first step, the aldehydes used as a reaction raw material include, for example, formaldehyde, formalin, paraformaldehyde, acetaldehyde, salicylaldehyde, and the like. None of the aldehydes is limited to the above examples. The above may be used in combination. The aldehydes may be added by a method suitable for the purpose, such as a method in which the aldehydes are charged together with the raw materials, or a method in which a part (or all) is divided and added as the reaction proceeds.

フェノール類とアルデヒド類との配合比(アルデヒド類/フェノール類)は特に限定されるものではないが、好ましくはモル基準で0.7以上、より好ましくは0.8〜3.0で、さらに好ましくは0.9〜1.0である。配合比が0.7未満では、低核体成分含有量を減少させることが難しくなる可能性があり、逆に3.0を超えると未反応のアルデヒド類が増加して生産効率が低下する可能性がある。   The blending ratio of phenols and aldehydes (aldehydes / phenols) is not particularly limited, but is preferably 0.7 or more, more preferably 0.8 to 3.0 on a molar basis, and still more preferably. Is 0.9 to 1.0. If the compounding ratio is less than 0.7, it may be difficult to reduce the content of the low nucleus component, while if it exceeds 3.0, unreacted aldehydes may increase and production efficiency may decrease. There is.

また、反応触媒として用いられるリン酸類は、フェノール類とアルデヒド類との相分離反応(不均一系反応)の場を形成する重要な役割を果すものであり、このようなリン酸類の例としては、例えばメタリン酸、ピロリン酸、オルトリン酸、三リン酸、四リン酸等のポリリン酸、無水リン酸及びこれらの混合物などが挙げられるが、低コストで入手し易いオルトリン酸水溶液、例えば75質量%リン酸、89質量%リン酸等が一般的に用いられる。   Phosphoric acid used as a reaction catalyst plays an important role in forming a field of a phase separation reaction (heterogeneous reaction) between phenols and aldehydes. Examples thereof include polyphosphoric acid such as metaphosphoric acid, pyrophosphoric acid, orthophosphoric acid, triphosphoric acid, and tetraphosphoric acid, phosphoric anhydride, and a mixture thereof. Phosphoric acid, 89% by mass phosphoric acid and the like are generally used.

リン酸類の配合量は、フェノール類100質量部に対して5質量部以上を必要とし、また、その上限量は特に制限されるものではないが、反応容積効率、安全性、相分離効果などを勘案すると、好ましくは20〜500質量部、より好ましくは50〜100質量部である。配合量が5質量部未満では、高分子量成分の生成が促進される一方で、低核体成分とりわけフェノール類ダイマーが低減しない。さらに、リン酸類は原料と共に一括して仕込む方法、あるいは反応の進行と共に分割して加えていく方法など、目的に適した方法を採用してよい。   The compounding amount of the phosphoric acid is required to be 5 parts by mass or more based on 100 parts by mass of the phenol, and the upper limit is not particularly limited, but the reaction volume efficiency, safety, phase separation effect, and the like are required. When considering, it is preferably 20 to 500 parts by mass, more preferably 50 to 100 parts by mass. When the amount is less than 5 parts by mass, the production of the high molecular weight component is promoted, but the low nucleus component, especially the phenol dimer, is not reduced. Further, a method suitable for the purpose may be adopted, such as a method in which phosphoric acids are charged together with the raw materials, or a method in which the phosphoric acids are dividedly added as the reaction proceeds.

また、相分離反応の促進という観点から、反応補助溶媒としての非反応性含酸素有機溶媒を用いることが好ましい。反応補助溶媒としては、アルコール類、多価アルコール系エーテル、環状エーテル類、多価アルコール系エステル、ケトン類、スルホキシド類からなる群から選ばれる少なくとも一種を用いることが好ましい。   From the viewpoint of promoting the phase separation reaction, it is preferable to use a non-reactive oxygen-containing organic solvent as a reaction auxiliary solvent. As the reaction auxiliary solvent, it is preferable to use at least one selected from the group consisting of alcohols, polyhydric alcohol ethers, cyclic ethers, polyhydric alcohol esters, ketones, and sulfoxides.

アルコール類としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール等の一価アルコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、エチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、ジエチレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール等の二価アルコール、グリセリン等の三価アルコール等が挙げられる。   Examples of the alcohols include monohydric alcohols such as methanol, ethanol, and propanol, butanediol, pentanediol, hexanediol, ethylene glycol, propylene glycol, trimethylene glycol, diethylene glycol, diethylene glycol, dipropylene glycol, triethylene glycol, and triethylene glycol. Examples include dihydric alcohols such as propylene glycol and polyethylene glycol, and trihydric alcohols such as glycerin.

多価アルコール系エーテルとしては、例えば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、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノペンチルエーテル、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メチルエチルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル等のグリコールエーテル類が挙げられる。   Examples of polyhydric alcohol ethers include ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monopentyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol methyl ethyl ether, and ethylene glycol monoethyl ether. And glycol ethers such as phenyl ether.

環状エーテル類としては、例えば、1,3−ジオキサン、1,4−ジオキサン等が挙げられ、多価アルコール系エステルとしては、例えばエチレングリコールアセテート等のグリコールエステル類等が挙げられ、ケトン類としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等が挙げられ、スルホキシド類としては、例えばジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド等が挙げられる。   Examples of the cyclic ethers include 1,3-dioxane and 1,4-dioxane, and examples of the polyhydric alcohol ester include glycol esters such as ethylene glycol acetate, and examples of the ketones For example, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and the like can be mentioned, and as the sulfoxides, for example, dimethyl sulfoxide, diethyl sulfoxide and the like can be mentioned.

これらの中でも、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、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、1,4−ジオキサンなどが特に好ましい。   Among them, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol, polyethylene glycol, 1,4-dioxane and the like are particularly preferable.

反応補助溶媒は、上記の例示に限定されず、上記の特質を有しかつ反応時に液体を呈するものであれば固体でも使用することができるし、またそれぞれを単独で又は2種類以上を併用してもよい。反応補助溶媒の配合量としては、フェノール類100質量部に対して、好ましくは20〜1000質量部であり、より好ましくは50〜500質量部である。配合量が20質量部未満では溶媒添加効果が認められない可能性があり、また1000質量部を超えると反応速度及び容積効率の点から生産性が低下する可能性がある。さらに、反応補助溶媒は原料と共に一括して仕込む方法、反応の進行と共に分割して加えていく方法など、目的に適した方法を採用してよい。   The reaction auxiliary solvent is not limited to the above examples, and may be a solid as long as it has the above characteristics and exhibits a liquid during the reaction, or may use each alone or in combination of two or more. You may. The amount of the reaction auxiliary solvent is preferably 20 to 1000 parts by mass, more preferably 50 to 500 parts by mass, per 100 parts by mass of the phenol. If the amount is less than 20 parts by mass, the effect of adding a solvent may not be recognized. If the amount exceeds 1000 parts by mass, productivity may be reduced in terms of reaction rate and volumetric efficiency. Further, a method suitable for the purpose may be adopted, such as a method of charging the reaction auxiliary solvent together with the raw materials and a method of dividing and adding it as the reaction proceeds.

第一工程においては、相分離効果の観点から、反応を始める前にあらかじめ系内の水分量を30質量%以下、好ましくは20質量%以下にしておくことが好ましい。反応温度は、反応効率及び相分離効果の観点から、一般に70℃以上の温度が採用されるが、好ましくは80℃以上であり、より好ましくは還流温度である。反応時間は、反応温度、リン酸類の配合量、反応系の含水量、生成物の縮合状況などを考慮しながら決定されるが一般的には1〜50時間程度である。   In the first step, from the viewpoint of the phase separation effect, it is preferable that the amount of water in the system is 30% by mass or less, preferably 20% by mass or less before starting the reaction. The reaction temperature is generally 70 ° C. or higher from the viewpoint of the reaction efficiency and the phase separation effect, but is preferably 80 ° C. or higher, and more preferably the reflux temperature. The reaction time is determined in consideration of the reaction temperature, the amount of phosphoric acid, the water content of the reaction system, the state of condensation of the product, and the like, but is generally about 1 to 50 hours.

第一工程は、反応終了後に洗浄工程を有することが好ましい。具体的には、非水溶性有機溶媒(例えばメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等)を添加混合して縮合物(ノボラック型フェノール樹脂)を溶解したのち、静置して有機層(非水溶性有機溶媒、縮合物を含む)と水層(反応補助溶媒、リン酸類を含む)に分離させる。次に、水層は系外に除去した後、リン酸類及び反応補助溶媒を回収し、一方、有機層は湯水洗及び/又は中和した後、減圧蒸留により非水溶性有機溶媒を除去する。   The first step preferably has a washing step after completion of the reaction. Specifically, a water-insoluble organic solvent (eg, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, etc.) is added and mixed to dissolve the condensate (novolak-type phenol resin), and then allowed to stand still to form an organic layer (water-insoluble organic solvent, (Including a condensate) and an aqueous layer (including a reaction auxiliary solvent and phosphoric acids). Next, after removing the aqueous layer out of the system, the phosphoric acids and the reaction auxiliary solvent are recovered, while the organic layer is washed with hot water and / or neutralized, and then the water-insoluble organic solvent is removed by vacuum distillation.

本発明は、ノボラック型フェノール樹脂に対して、溶媒抽出法、液/液分離法及び再沈殿法から選ばれる少なくともひとつにより分別処理する第二工程を有する。   The present invention has a second step of fractionating a novolak-type phenol resin by at least one selected from a solvent extraction method, a liquid / liquid separation method, and a reprecipitation method.

溶媒抽出法は、樹脂を溶媒中に分散させ、攪拌することにより低核体成分を抽出して除去する方法である。具体的には、樹脂を磨り潰し、ベンゼン、トルエン、クロロベンゼン等の芳香族系溶媒を主成分とする溶媒中に分散させ攪拌し、低核体成分を溶媒中に抽出した後、濾別して得られた固形分を溶媒で洗浄し乾燥することによってノボラック型フェノール樹脂を得る。   The solvent extraction method is a method in which a resin is dispersed in a solvent and a low nucleus component is extracted and removed by stirring. Specifically, it is obtained by grinding the resin, dispersing and stirring in a solvent mainly containing an aromatic solvent such as benzene, toluene, and chlorobenzene, extracting the low nucleus component into the solvent, and then filtering. The novolak-type phenol resin is obtained by washing the solid content with a solvent and drying.

液/液分離法は、樹脂を親水性溶媒と疎水性溶媒との二種類の良溶媒に溶解させ、この樹脂溶液にさらに水を添加して二層分離状態とし、静置分離等により樹脂溶液相と水溶液相を分離させる。低核体成分が移動した水溶液相を除去した後、残った樹脂溶液相から溶媒を留去することによってノボラック型フェノール樹脂を得る。親水性溶媒としては、メタノール、エタノール、プロパノール、アセトン、エチルセロソルブ等が好ましく、疎水性溶媒としては、エチルセロソルブアセテート、メチルセロソルブアセテート、プロピルグリコールモノメチルエーテルアセテート、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等が好ましい。   In the liquid / liquid separation method, a resin is dissolved in two kinds of good solvents, a hydrophilic solvent and a hydrophobic solvent, and water is further added to the resin solution to form a two-layer separation state. The phases are separated from the aqueous phase. After removing the aqueous phase in which the low nucleus component has moved, the solvent is distilled off from the remaining resin solution phase to obtain a novolak-type phenol resin. As the hydrophilic solvent, methanol, ethanol, propanol, acetone, ethyl cellosolve and the like are preferable, and as the hydrophobic solvent, ethyl cellosolve acetate, methyl cellosolve acetate, propyl glycol monomethyl ether acetate, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and the like are preferable.

再沈殿法は、樹脂溶液を貧溶媒に添加することにより生じた沈殿層を取り出し、溶媒を留去する方法である。具体的には樹脂を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、メタノール、エタノール、プロパノール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン等に溶解させた樹脂溶液を、ベンゼン、トルエン、キシレン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、水等の貧溶媒に添加し、沈殿層を取り出し、溶媒を除去することでノボラック型フェノール樹脂を得る。   The reprecipitation method is a method in which a precipitated layer formed by adding a resin solution to a poor solvent is taken out, and the solvent is distilled off. Specifically, a resin solution in which the resin is dissolved in ethyl cellosolve acetate, methyl cellosolve acetate, methanol, ethanol, propanol, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, etc., is benzene, toluene, xylene, It is added to a poor solvent such as hexane, cyclohexane, heptane, and water, the precipitated layer is taken out, and the solvent is removed to obtain a novolak-type phenol resin.

第二工程は、縮合反応後であればいつ行ってもよく、具体的には、第一工程後、あるいは第一工程における洗浄工程の前または洗浄工程中に導入するなど、目的に応じて導入すればよい。   The second step may be performed at any time after the condensation reaction.Specifically, the second step is introduced according to the purpose, such as being introduced after the first step, or before or during the washing step in the first step. do it.

本発明の製造方法によって、フェノール類モノマー成分の含有量が3%以下、好ましくは1%以下、かつフェノール類ダイマー成分の含有量が5.0%以下、好ましくは3.0%以下のノボラック型フェノール樹脂が得られる。また同時にノボラック型フェノール樹脂の重量平均分子量が大きくなると共に、樹脂の軟化点も高くすることができる。   According to the production method of the present invention, a novolak type having a phenolic monomer component content of 3% or less, preferably 1% or less, and a phenolic dimer component content of 5.0% or less, preferably 3.0% or less. A phenolic resin is obtained. At the same time, the weight average molecular weight of the novolak type phenol resin increases, and the softening point of the resin can be increased.

特に、フェノール類としてメタクレゾールを用いたノボラック型メタクレゾール樹脂は、低核体成分とメタクレゾールトリマーの合計含有量が5.0%未満、好ましくは3.0%未満、かつメタクレゾールダイマー成分の含有量が2.0%未満、好ましくは1.0%未満となり、また同時に、高分子量成分の含有量が55%以上、好ましくは60%以上、より好ましくは70%以上となり、その結果、ノボラック樹脂の平均分子量も向上させることができ、180℃以上、好ましくは200℃以上という高軟化点も付与できる。   In particular, a novolak-type meta-cresol resin using meta-cresol as a phenol has a total content of a low nucleus component and a meta-cresol trimer of less than 5.0%, preferably less than 3.0%, and a content of a meta-cresol dimer component. The content is less than 2.0%, preferably less than 1.0%, and at the same time, the content of the high molecular weight component is 55% or more, preferably 60% or more, more preferably 70% or more. The average molecular weight of the resin can be improved, and a high softening point of 180 ° C. or higher, preferably 200 ° C. or higher can be imparted.

さらに、フェノール類としてメタクレゾールやパラクレゾールなどを用いてフォトレジスト用樹脂が得られた場合には、アルカリ現像液への溶解性は従来製法による樹脂と比較すると大幅に高いまま保持する事ができ、具体的にはフォトレジスト用アルカリ現像液である2.38%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に対する23℃での溶解速度が60Å/秒以上、好ましくは100Å/秒以上、より好ましくは300Å/秒以上という優れた溶解性を有することができる。   Furthermore, when a photoresist resin is obtained using meta-cresol or para-cresol as phenols, the solubility in an alkaline developer can be maintained at a significantly higher level than a resin produced by a conventional method. Specifically, the dissolution rate at 23 ° C. in a 2.38% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide, which is an alkaline developer for photoresist, is 60 ° / sec or more, preferably 100 ° / sec or more, more preferably 300 ° / sec or more. Excellent solubility.

[作用]
本発明方法により、従来製法より低核体成分が少なく、さらに分子量が大きく高軟化点を有するノボラック型フェノール樹脂が高収率で得られる理由は、必ずしも明確ではないが次のように推察される。
[Action]
The reason that the method of the present invention can produce a novolak-type phenol resin having a low nucleus component less than the conventional production method and a high molecular weight and a high softening point in a high yield is not necessarily clear, but is presumed as follows. .

第一工程において、有機相(主にフェノール類)と水相(主にリン酸類、アルデヒド類及び反応補助溶媒)との相分離反応において、水相に溶解した低核体成分は、リン酸類の触媒作用のもとアルデヒド類と速やかに反応するため低核体成分から優先的に低減しながら徐々に高分子量化が進行し、低核体成分の少ないノボラック型フェノール樹脂が得られる。   In the first step, in the phase separation reaction between the organic phase (mainly phenols) and the aqueous phase (mainly phosphoric acids, aldehydes, and a reaction auxiliary solvent), the low nucleus component dissolved in the aqueous phase becomes Since it rapidly reacts with aldehydes under the catalytic action, the molecular weight increases gradually while preferentially reducing the low nucleus component, so that a novolak phenol resin having a low low nucleus component is obtained.

さらに、第二工程により、残存する低核体を主とする成分を除去することによって高分子量成分の含有率が高くなり、つまり平均分子量が高くなり軟化点の向上が可能となる。すなわち、あらかじめ第一工程においてフェノール類ダイマーを始めとする低核体成分を従来製法よりも大幅に低減しているため、第二工程の際に、必要最小限の低核体を主とする成分を除去する程度の緩やかな分別条件でも十分となり、その結果、高分子量成分中の軟化点やアルカリ現像液に対する溶解性の向上に有効な成分はほとんど低減されずに、除去を望まれる低核体を主とした成分のみがより選択的に低減された高分子量ノボラック型フェノール樹脂が高収率で得られるものと思われる。   Further, in the second step, the content of the high molecular weight component is increased by removing the remaining component mainly composed of low nuclei, that is, the average molecular weight is increased and the softening point can be improved. That is, in the first step, low nucleus components such as phenol dimers are significantly reduced in advance in the first step compared with the conventional production method. Slow fractionation conditions sufficient to remove spheroids will be sufficient, and as a result, the components effective for improving the softening point in the high molecular weight components and the solubility in an alkali developing solution are hardly reduced, and low nuclei that are desired to be removed It is considered that a high molecular weight novolak type phenol resin in which only the component mainly composed of phenol is reduced more selectively can be obtained in high yield.

本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。なお、「%」は特に断らない限り「質量基準」を意味する。また、得られたノボラック型フェノール樹脂の特性は下記の試験法により測定した。   The present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. In addition, "%" means "mass basis" unless otherwise specified. The properties of the obtained novolak-type phenol resin were measured by the following test methods.

(1)重量平均分子量(Mw)
東ソー株式会社製ゲル濾過クロマトグラフ8020シリーズビルドアップシステム(カラム:G2000HXL+G4000HXL、検出器:UV254nm、キャリヤー:テトラヒドロフラン1ml/min、カラム温度38℃)の測定により、標準ポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)を求めた。
(1) Weight average molecular weight (Mw)
Tosoh gel filtration chromatography 8020 series build-up system, Ltd. Measurement of the (column: G2000H XL + G4000H XL, detector:: UV254nm, carrier tetrahydrofuran 1 ml / min, column temperature 38 ° C.), a weight average molecular weight of standard polystyrene ( Mw) was determined.

(2)低核体成分、フェノール類トリマー及び高分子量成分の含有量(%)
分子量分布の全面積に対する各成分の面積を百分率で表示する面積法によって測定し含有量とした。
(2) Content (%) of low nucleus component, phenolic trimer and high molecular weight component
The content was determined by measuring the area of each component with respect to the total area of the molecular weight distribution by an area method showing the percentage.

(3)アルカリ溶解速度(Å/秒)
ノボラック樹脂をエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(酢酸エチルセロソルブ)に溶解させた後、その溶液をシリコンウエハーに回転塗布機を用いて塗布、プリベークし、膜厚約1.5μmのノボラック樹脂膜を形成した。これを23℃のアルカリ現像液(2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液)に浸漬させ、塗膜のなくなる時間を測定し、1秒当りに溶解される膜厚(Å/秒)を求めてこれをアルカリ溶解速度とした。
(3) Alkali dissolution rate (Å / sec)
After dissolving the novolak resin in ethylene glycol monoethyl ether acetate (ethyl acetate cellosolve), the solution was applied to a silicon wafer using a spin coater and pre-baked to form a novolak resin film having a thickness of about 1.5 μm. . This was immersed in an alkali developing solution (aqueous solution of 2.38% by mass of tetramethylammonium hydroxide) at 23 ° C., the time when the coating disappeared was measured, and the film thickness (さ れ る / sec) dissolved per second was determined. This was taken as the alkali dissolution rate.

(4)軟化点(℃)
JIS−K6910に記載された環球法に準拠し、株式会社メイテック製 環球式自動軟化点測定装置ASP−MGK2を使用して測定した。
(4) Softening point (℃)
Based on the ring and ball method described in JIS-K6910, the measurement was performed using a ring and ball automatic softening point measuring device ASP-MGK2 manufactured by Meitec Corporation.

(5)耐熱性評価(パターン形状)
ノボラック樹脂10.0gと、ナフトキノン1,2−ジアジド−5−スルホン酸のトリス(4−ヒドロキシフェニル)メタンエステル2.5gとをエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(酢酸エチルセロソルブ)40.0gに溶解し、0.2μmのメンブレンフィルターにて濾過し、レジスト液とした。この溶液を洗浄済のシリコンウエハーに回転塗布機を用いて塗布、プリベークし、膜厚約1.0μmの乾燥塗膜を形成した。引き続き、縮小投影露光装置を用いテストチャートマスクを介しつつ露光し、アルカリ現像液(2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液)を用い1分間現像してポジ型パターンを得た。パターンを形成したシリコンウエハーを125℃の環境下に3分間置いた後、走査型電子顕微鏡で観察することによりパターン形状のダレ具合を評価した。
○:パターンがほとんど元のままである。
△:ややダレる程度である。
×:明らかにダレている(かまぼこ状)。
(5) Heat resistance evaluation (pattern shape)
10.0 g of novolak resin and 2.5 g of tris (4-hydroxyphenyl) methane ester of naphthoquinone 1,2-diazido-5-sulfonic acid were dissolved in 40.0 g of ethylene glycol monoethyl ether acetate (ethyl cellosolve). The solution was filtered through a 0.2 μm membrane filter to obtain a resist solution. The solution was applied to a cleaned silicon wafer using a spin coater and pre-baked to form a dried coating film having a thickness of about 1.0 μm. Subsequently, exposure was performed using a reduction projection exposure apparatus through a test chart mask, and development was performed for 1 minute using an alkali developing solution (2.38 mass% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide) to obtain a positive pattern. After the silicon wafer on which the pattern was formed was placed in an environment of 125 ° C. for 3 minutes, the degree of sagging of the pattern shape was evaluated by observation with a scanning electron microscope.
:: The pattern is almost unchanged.
Δ: Slight dripping.
×: Clearly sagged (kamaboko-shaped).

<実施例1>
(第一工程)
温度計、攪拌装置、還流冷却器を備えた反応容器内に、フェノール(P)を100.0g、37%ホルマリン(F)を81.9g(モル基準:F/P=0.95)、89%リン酸を60.0g(53.4%/P)、エチレングリコールを100.0g(100%/P)仕込んだ後、攪拌混合により形成される白濁状態(二相混合物)のもとで、徐々に還流温度まで昇温し、さらに同温度で20時間縮合反応を行ってから反応を停止した。
<Example 1>
(First step)
In a reaction vessel equipped with a thermometer, a stirrer, and a reflux condenser, 100.0 g of phenol (P) and 81.9 g of 37% formalin (F) (molar basis: F / P = 0.95), 89 % Phosphoric acid, 60.0 g (53.4% / P), and ethylene glycol, 100.0 g (100% / P), and then, under a cloudy state (two-phase mixture) formed by stirring and mixing, The temperature was gradually raised to the reflux temperature, and after a condensation reaction was further performed at the same temperature for 20 hours, the reaction was stopped.

次いで攪拌混合しながらメチルイソブチルケトンを添加して縮合物を溶解させた後、攪拌を停止して内容物を分液フラスコ内に移して静置し、メチルイソブチルケトン溶液相(上層)とリン酸水溶液相(下層)に分離させた。次いで、リン酸水溶液相を除去し、メチルイソブチルケトン溶液を数回水洗してリン酸を除去した後、再び内容物を反応容器内に戻し、減圧蒸留によりメチルイソブチルケトンを完全に除去してノボラック型フェノール樹脂108g(収率108%/P)を得た。ノボラック型フェノール樹脂の収率はフェノールの仕込み量(質量基準)に対する百分率で表示した。   Next, methyl isobutyl ketone was added while stirring and mixing to dissolve the condensate. Then, stirring was stopped, and the contents were transferred into a separation flask and allowed to stand, and the methyl isobutyl ketone solution phase (upper layer) and phosphoric acid were added. The aqueous phase (lower layer) was separated. Next, the phosphoric acid aqueous solution phase was removed, and the methyl isobutyl ketone solution was washed with water several times to remove phosphoric acid. Then, the contents were returned to the reaction vessel again, and methyl isobutyl ketone was completely removed by vacuum distillation to remove novolak. As a result, 108 g of a phenol resin was obtained (yield: 108% / P). The yield of the novolak type phenol resin was expressed as a percentage with respect to the charged amount (based on mass) of phenol.

(第二工程:液/液分離法)
第一工程で得られたノボラック型フェノール樹脂100gをメチルイソブチルケトン/メタノ−ル(50g/300g)混合溶液に溶解させ、攪拌しながら蒸留水190gを滴下し、充分に攪拌した後、静置することで、樹脂溶液相と水溶液相に分離した。その後、樹脂溶液相を取り出し、脱溶媒することでノボラック型フェノール樹脂87g(収率94%/P)を得、特性を評価した。結果を表1に示す。また、ノボラック型フェノール樹脂のGPCチャート図を図1に示す。
(Second step: liquid / liquid separation method)
100 g of the novolak type phenol resin obtained in the first step is dissolved in a mixed solution of methyl isobutyl ketone / methanol (50 g / 300 g), 190 g of distilled water is added dropwise with stirring, the mixture is sufficiently stirred, and then allowed to stand. As a result, a resin solution phase and an aqueous solution phase were separated. Thereafter, the resin solution phase was taken out and the solvent was removed to obtain 87 g of a novolak-type phenol resin (yield 94% / P), and the characteristics were evaluated. Table 1 shows the results. FIG. 1 shows a GPC chart of the novolak phenol resin.

<実施例2>
各配合成分及び分別条件を表1のように変更した以外は、実施例1と同様にしてノボラック型フェノール樹脂を得、特性を評価した。結果を表1に示す。
<Example 2>
A novolak-type phenol resin was obtained and the properties were evaluated in the same manner as in Example 1, except that the components and the separation conditions were changed as shown in Table 1. Table 1 shows the results.

<実施例3>
(第一工程)
各配合成分を表1のように変更した以外は、実施例1と同様にしてノボラック型フェノール樹脂を得た。
<Example 3>
(First step)
A novolak-type phenol resin was obtained in the same manner as in Example 1, except that the components were changed as shown in Table 1.

(第二工程:再沈殿法)
キシレン1200gを攪拌しながら、第一工程で得られたノボラック型フェノール樹脂100gをメチルイソブチルケトン50gに溶解させた樹脂溶液150gを滴下し、充分に攪拌した後、静置することで沈殿層を生じさせた。その後、沈殿層を取り出し、脱溶媒することでノボラック型フェノール樹脂86g(収率95%/P)を得、特性を評価した。結果を表1に示す。
(Second step: reprecipitation method)
While stirring 1200 g of xylene, 150 g of a resin solution obtained by dissolving 100 g of the novolak-type phenol resin obtained in the first step in 50 g of methyl isobutyl ketone was added dropwise. I let it. Thereafter, the precipitated layer was taken out and desolvated to obtain 86 g of a novolak-type phenol resin (yield 95% / P), and the characteristics were evaluated. Table 1 shows the results.

<実施例4>
(第一工程)
各配合成分を表1のように変更した以外は、実施例1と同様にしてノボラック型フェノール樹脂を得た。
<Example 4>
(First step)
A novolak-type phenol resin was obtained in the same manner as in Example 1, except that the components were changed as shown in Table 1.

(第二工程:溶媒抽出法)
第一工程で得られたノボラック型フェノール樹脂100gを粉末状にしてメチルイソブチルケトン/キシレン混合溶液(100g/1200g)に室温にて攪拌分散させ、その後、静置によって樹脂分を分離し、濾別および溶媒による洗浄、さらに乾燥することでノボラック型フェノール樹脂84g(収率92%/P)を得、特性を評価した。結果を表1に示す。
(Second step: solvent extraction method)
100 g of the novolak-type phenol resin obtained in the first step was powdered and dispersed in a mixed solution of methyl isobutyl ketone / xylene (100 g / 1200 g) with stirring at room temperature. Thereafter, the resin component was separated by standing and separated by filtration. After washing with a solvent and further drying, 84 g of a novolak-type phenol resin (yield 92% / P) was obtained, and the characteristics were evaluated. Table 1 shows the results.

<実施例5>
各配合成分及び分別条件を表1のように変更した以外は、実施例4と同様にしてノボラック型フェノール樹脂を得、特性を評価した。結果を表1に示す。
<Example 5>
A novolak-type phenol resin was obtained and the properties were evaluated in the same manner as in Example 4, except that the components and the separation conditions were changed as shown in Table 1. Table 1 shows the results.

<実施例6>
各配合成分及び分別条件を表1のように変更した以外は、実施例1と同様にしてノボラック型フェノール樹脂を得、特性を評価した。結果を表1に示す。
<Example 6>
A novolak-type phenol resin was obtained and the properties were evaluated in the same manner as in Example 1, except that the components and the separation conditions were changed as shown in Table 1. Table 1 shows the results.

Figure 2004323822
Figure 2004323822

<比較例1〜6>
第二工程を行わない以外は、実施例1〜6と同様にしてノボラック型フェノール樹脂を得、特性を評価した。結果を表2に示す。また、比較例1のノボラック型フェノール樹脂のGPCチャート図を図2に示す。
<Comparative Examples 1 to 6>
Except not performing the second step, a novolak-type phenol resin was obtained in the same manner as in Examples 1 to 6, and the characteristics were evaluated. Table 2 shows the results. FIG. 2 shows a GPC chart of the novolak type phenol resin of Comparative Example 1.

<比較例7>
(第一工程)
実施例1と同様の反応容器内に、フェノール(P)を100.0g、37%ホルマリン(F)を75.9g(モル基準:F/P=0.88)、蓚酸二水和物を0.5g(0.5%/P)仕込んだ後、徐々に還流温度まで昇温して同温度で4時間縮合反応を行った。次いで常圧脱水、引き続き減圧脱水してノボラック型フェノール樹脂105g(収率105%/P)を得た。
<Comparative Example 7>
(First step)
In the same reaction vessel as in Example 1, 100.0 g of phenol (P), 75.9 g of 37% formalin (F) (molar basis: F / P = 0.88), and 0% of oxalic acid dihydrate were added. After charging 0.5 g (0.5% / P), the temperature was gradually raised to the reflux temperature, and a condensation reaction was carried out at the same temperature for 4 hours. Subsequently, dehydration under normal pressure and then under reduced pressure were performed to obtain 105 g of a novolak phenol resin (yield: 105% / P).

(第二工程:液/液分離法)
蒸留水を200g滴下した以外は実施例1と同様にしてノボラック型フェノール樹脂50g(収率52%/P)を得、特性を評価した。結果を表2に示す。
(Second step: liquid / liquid separation method)
Except that 200 g of distilled water was dropped, 50 g of a novolak-type phenol resin (yield: 52% / P) was obtained in the same manner as in Example 1, and the characteristics were evaluated. Table 2 shows the results.

Figure 2004323822
Figure 2004323822

<実施例7>
各配合成分及び分別条件を表3のように変更した以外は、実施例4と同様にしてノボラック型フェノール樹脂を得、特性を評価した。結果を表3に示す。また、ノボラック型フェノール樹脂のGPCチャート図を図3に示す。
<Example 7>
A novolak-type phenol resin was obtained and the properties were evaluated in the same manner as in Example 4, except that the components and the separation conditions were changed as shown in Table 3. Table 3 shows the results. FIG. 3 shows a GPC chart of the novolak type phenol resin.

<実施例8>
各配合成分及び分別条件を表3のように変更した以外は、実施例3と同様にしてノボラック型フェノール樹脂を得、特性を評価した。結果を表3に示す。
Example 8
A novolak-type phenol resin was obtained and the properties were evaluated in the same manner as in Example 3, except that the components and the separation conditions were changed as shown in Table 3. Table 3 shows the results.

<実施例9>
各配合成分及び分別条件を表3のように変更した以外は、実施例1と同様にしてノボラック型フェノール樹脂を得、特性を評価した。結果を表3に示す。
<Example 9>
A novolak-type phenol resin was obtained and the properties were evaluated in the same manner as in Example 1 except that the components and the separation conditions were changed as shown in Table 3. Table 3 shows the results.

<比較例8>
第二工程を行わない以外は、実施例7と同様にしてノボラック型フェノール樹脂を得、特性を評価した。結果を表3に示す。また、ノボラック型フェノール樹脂のGPCチャート図を図4に示す。
<Comparative Example 8>
A novolak-type phenol resin was obtained in the same manner as in Example 7 except that the second step was not performed, and the characteristics were evaluated. Table 3 shows the results. FIG. 4 shows a GPC chart of the novolak phenol resin.

<比較例9>
(第一工程)
各配合成分を表3のように変更した以外は、比較例7と同様にしてノボラック型フェノール樹脂を得た。
<Comparative Example 9>
(First step)
A novolak-type phenol resin was obtained in the same manner as in Comparative Example 7, except that the components were changed as shown in Table 3.

(第二工程:溶媒抽出法)
メチルイソブチルケトン/キシレン混合溶液(100g/1500g)を用いた以外は実施例4と同様にしてノボラック型フェノール樹脂79g(収率83%/mC)を得、特性を評価した。結果を表3に示す。また、ノボラック型フェノール樹脂のGPCチャート図を図5に示す。
(Second step: solvent extraction method)
79 g of novolak phenol resin (83% / mC) was obtained in the same manner as in Example 4 except that a mixed solution of methyl isobutyl ketone / xylene (100 g / 1500 g) was used, and the properties were evaluated. Table 3 shows the results. FIG. 5 shows a GPC chart of the novolak type phenol resin.

<比較例10>
各配合成分及び分別条件を表3のように変更した以外は、比較例7と同様にしてノボラック型フェノール樹脂を得、特性を評価した。結果を表3に示す。
<Comparative Example 10>
A novolak-type phenol resin was obtained and the properties were evaluated in the same manner as in Comparative Example 7, except that the components and the separation conditions were changed as shown in Table 3. Table 3 shows the results.

Figure 2004323822
Figure 2004323822

本発明の製造方法で得られるノボラック型フェノール樹脂は、高軟化点を有し、しかも従来の樹脂と同等以上のアルカリ溶解性を有するため、この樹脂をフォトレジストに用いた場合、フォトレジストの耐熱性の向上を図ることができ、LCDや半導体のさらなる高集積化及び高精度化が可能となる。また、従来のノボラック型フェノール樹脂に比べて低核体成分が低減されているため、LCD等の製造工程における生産ラインの汚染を低減することができ、ラインの清掃等に伴う生産性の低下を防止することができる。   The novolak-type phenolic resin obtained by the production method of the present invention has a high softening point and an alkali solubility equal to or higher than that of a conventional resin. Performance can be improved, and higher integration and higher precision of LCDs and semiconductors can be achieved. Further, since the low nucleus component is reduced as compared with the conventional novolak type phenol resin, it is possible to reduce the contamination of the production line in the manufacturing process of LCD and the like, and to reduce the productivity reduction due to line cleaning and the like. Can be prevented.

実施例1のノボラック型フェノール樹脂のGPCチャート図である。FIG. 2 is a GPC chart of the novolak type phenol resin of Example 1. 比較例1のノボラック型フェノール樹脂のGPCチャート図である。FIG. 4 is a GPC chart of the novolak type phenol resin of Comparative Example 1. 実施例7のノボラック型フェノール樹脂のGPCチャート図である。FIG. 7 is a GPC chart of the novolak type phenol resin of Example 7. 比較例8のノボラック型フェノール樹脂のGPCチャート図である。FIG. 9 is a GPC chart of the novolak type phenol resin of Comparative Example 8. 比較例9のノボラック型フェノール樹脂のGPCチャート図である。13 is a GPC chart of the novolak type phenol resin of Comparative Example 9. FIG.

符号の説明Explanation of reference numerals

1 フェノール類モノマー
2 フェノール類ダイマー
3 フェノール類トリマー
4 高分子量成分
1 phenolic monomer 2 phenolic dimer 3 phenolic trimer 4 high molecular weight component

Claims (5)

フェノール類とアルデヒド類とを、フェノール類100質量部に対し5質量部以上のリン酸類の存在下で不均一系反応させる第一工程と、溶媒抽出法、液/液分離法及び再沈殿法から選ばれる少なくとも一種により分別処理する第二工程とを有することを特徴とするノボラック型フェノール樹脂の製造方法。   The first step of heterogeneously reacting phenols and aldehydes with phenols in the presence of 5 parts by mass or more of phosphoric acid with respect to 100 parts by mass of phenols, and the solvent extraction method, liquid / liquid separation method, and reprecipitation method A second step of performing a separation treatment by at least one selected from the group consisting of: a novolak-type phenol resin. 前記第一工程において、反応補助溶媒として非反応性の含酸素有機溶媒を存在させることを特徴とする請求項1に記載のノボラック型フェノール樹脂の製造方法。   The method for producing a novolak-type phenol resin according to claim 1, wherein in the first step, a non-reactive oxygen-containing organic solvent is present as a reaction auxiliary solvent. 前記反応補助溶媒が、アルコール類、多価アルコール系エーテル、環状エーテル類、多価アルコール系エステル、ケトン類、スルホキシド類からなる群から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする請求項2に記載のノボラック型フェノール樹脂の製造方法。   The method according to claim 2, wherein the reaction auxiliary solvent is at least one selected from the group consisting of alcohols, polyhydric alcohol ethers, cyclic ethers, polyhydric alcohol esters, ketones, and sulfoxides. A method for producing a novolak-type phenol resin. フェノール類がフェノール、m−クレゾール、3,5−キシレノールから選ばれる少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のノボラック型フェノール樹脂の製造方法。   The method for producing a novolak-type phenol resin according to any one of claims 1 to 3, wherein the phenols include at least one selected from phenol, m-cresol, and 3,5-xylenol. ゲル濾過クロマトグラフ法により測定したメタクレゾールトリマーとメタクレゾールダイマーとメタクレゾールモノマーの合計含有量が5.0%未満かつメタクレゾールダイマー成分の含有量が2%未満で、重量平均分子量が5000以上の高分子量成分の含有量が55%以上であり、さらに23℃の2.38%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に対する溶解速度が60Å/秒以上であることを特徴とするノボラック型メタクレゾール樹脂。   The total content of meta-cresol trimer, meta-cresol dimer, and meta-cresol monomer measured by gel filtration chromatography is less than 5.0%, the content of meta-cresol dimer component is less than 2%, and the weight average molecular weight is 5,000 or more. A novolak-type meta-cresol resin, wherein the content of the high molecular weight component is 55% or more, and the dissolution rate in a 2.38% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide at 23 ° C. is 60 ° / sec or more.
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