JP2013254193A - Resin composition for photoresist, photoresist and method of manufacturing liquid crystal device - Google Patents

Resin composition for photoresist, photoresist and method of manufacturing liquid crystal device Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a resin composition for photoresist which has excellent sensitivity, pattern shape, resolution and film retaining properties with good balance.SOLUTION: A resin composition for photoresist contains (A) a high-orthonovolac phenol resin having ortho-form ratio of 23% or more, obtained by reacting phenol including metacresol, p-cresol and 2,5-xylenol with aldehyde in the presence of an acid catalyst under the temperature condition of 110°C or more and 220°C or less, (B) a naphthoquinonediazido derivative, and (C) a solvent.

Description

本発明は、フォトレジスト用樹脂組成物、フォトレジストおよび液晶デバイスの製造方法に関する。   The present invention relates to a resin composition for photoresist, a photoresist, and a method for producing a liquid crystal device.

液晶表示装置回路または半導体集積回路のように微細な回路パターンは、以下の方法で形成する。まず、基板上に形成された絶縁膜または導電性金属膜に、フォトレジスト組成物を均一にコーティングまたは塗布する。次に、所定の形状のマスク存在下で、コーティングされたフォトレジスト組成物を露光・現像することにより、目的とする形状のレジストパターンを作成する。その後、パターンが形成されたフォトレジスト膜をマスクとして用いて、金属膜または絶縁膜を除去する。次に、残存するフォトレジスト膜を除去して基板上に微細回路を形成する。なお、フォトレジスト組成物は、可溶なフォトレジスト膜を形成する場合、ポジ型に、不溶なフォトレジスト膜を形成する場合、ネガ型に分類される。   A fine circuit pattern such as a liquid crystal display device circuit or a semiconductor integrated circuit is formed by the following method. First, a photoresist composition is uniformly coated or applied to an insulating film or a conductive metal film formed on a substrate. Next, in the presence of a mask having a predetermined shape, the coated photoresist composition is exposed and developed to form a resist pattern having a target shape. Thereafter, the metal film or the insulating film is removed using the photoresist film on which the pattern is formed as a mask. Next, the remaining photoresist film is removed to form a fine circuit on the substrate. The photoresist composition is classified into a positive type when forming a soluble photoresist film and a negative type when forming an insoluble photoresist film.

一般に、ポジ型フォトレジスト組成物には、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−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組成物は、露光後にアルカリ溶液による現像によって高い解像力を示すことから、IC、LSI等の半導体製造、LCD等の液晶表示画面機器の製造及び印刷原版の製造等に利用されている。   Generally, for a positive photoresist composition, a photosensitizer having a quinonediazide group such as a naphthoquinonediazide compound and an alkali-soluble resin (for example, a novolac-type phenol resin) are used. A positive photoresist composition having such a composition exhibits high resolving power by development with an alkaline solution after exposure, and therefore, manufacture of semiconductors such as IC and LSI, manufacture of liquid crystal display screen devices such as LCD, and manufacture of printing masters Etc. are used.

また、ノボラック型フェノ−ル樹脂は、プラズマドライエッチングに対し、芳香環を多く持つ構造に起因する高い耐熱性も有している。このため、ノボラック型フェノ−ル樹脂とナフトキノンジアジド系感光剤とを含有する数多くのポジ型フォトレジストが、開発、実用化されており、これまでに大きな成果を挙げている。   Further, the novolac type phenol resin has high heat resistance due to the structure having many aromatic rings with respect to plasma dry etching. For this reason, a number of positive photoresists containing a novolac type phenolic resin and a naphthoquinone diazide photosensitizer have been developed and put to practical use, and great results have been achieved so far.

実用面という観点において、液晶表示装置回路用フォトレジスト組成物に求められる重要な特性は、形成されたレジスト膜の感度、現像コントラスト、解像度、基板との接着力、残膜率、耐熱性、および回路線幅均一度(CD uniformity)である。
特に、薄膜トランジスタ液晶表示装置用のフォトレジスト組成物には、その特徴である基板の大面積化による生産ラインでの長い露光時間のため、感度を向上することが要求される。また、感度と残膜率は反比例関係であるため、感度が高ければ残膜率は減少する傾向を示す。
In terms of practical use, important characteristics required for a photoresist composition for a liquid crystal display device circuit are sensitivity of the formed resist film, development contrast, resolution, adhesion to the substrate, residual film ratio, heat resistance, and Circuit line width uniformity (CD uniformity).
In particular, a photoresist composition for a thin film transistor liquid crystal display device is required to improve sensitivity because of its long exposure time in a production line due to the large area of the substrate, which is a feature of the photoresist composition. Further, since the sensitivity and the remaining film rate are in an inversely proportional relationship, the higher the sensitivity, the lower the remaining film rate tends to decrease.

液晶表示装置回路用ポジ型フォトレジストには、m/p−クレゾール等のフェノール類とホルムアルデヒド等のアルデヒド類とを酸触媒の存在下で反応させて得られたノボラック型フェノール樹脂が一般に使用されている。そして、フォトレジストの特性を調整又は向上させるために、原料フェノール類として用いるm/p−クレゾールの比率や、原料フェノール類の種類、フェノール樹脂の分子量、分子量分布等の検討がなされてきた。   A novolak type phenol resin obtained by reacting phenols such as m / p-cresol and aldehydes such as formaldehyde in the presence of an acid catalyst is generally used for positive photoresists for liquid crystal display circuits. Yes. And in order to adjust or improve the characteristic of a photoresist, examination of the ratio of m / p-cresol used as raw material phenols, the kind of raw material phenols, the molecular weight of a phenol resin, molecular weight distribution, etc. has been made.

フォトレジストの特性を調整又は向上させる技術として、たとえば、特許文献1および2に記載の技術がある。   As a technique for adjusting or improving the characteristics of a photoresist, there are techniques described in Patent Documents 1 and 2, for example.

特許文献1には、核間メチレン結合のオルソ結合/パラ結合の比率(O/P比)と、2核体成分の含有量が特定の値を示すフォトレジスト用フェノール樹脂が開示されている。また、特許文献1には、フォトレジスト特性を向上させるために、2核体成分の少ないハイオルソ型ノボラック樹脂を配合したポジ型フォトレジストを用いることが記載されている。この特許文献1に記載のフォトレジストによれば、解像力(パターン形状)に優れ、かつ耐熱性、感度の良好でレジスト塗膜の乾燥工程時に低分子量揮発成分によるオーブン汚れが少なく良好な作業性を得ることができる。   Patent Document 1 discloses a phenol resin for a photoresist in which the ratio of ortho bond / para bond (O / P ratio) of the internuclear methylene bond and the content of the binuclear component show specific values. Further, Patent Document 1 describes that a positive photoresist mixed with a high-ortho type novolac resin having a small number of binuclear components is used in order to improve the photoresist characteristics. According to the photoresist described in Patent Document 1, it has excellent resolving power (pattern shape), good heat resistance and sensitivity, and has good workability with little oven contamination due to low molecular weight volatile components during the resist coating drying process. Can be obtained.

特許文献2には、ノボラック樹脂の分別を行い、早い溶解速度、および感光性組成物においての早いフォトスピードおよび優れたリソグラフ性能を示す造膜性ノボラック樹脂を提供する方法が開示されている。特許文献2に記載の技術のように、フォトレジスト特性を向上させるためにノボラック樹脂を分溜処理する方法は、本技術分野に携わる当業者であれば、一般的である。   Patent Document 2 discloses a method for separating a novolak resin to provide a film-forming novolak resin that exhibits a high dissolution rate, a high photospeed in a photosensitive composition, and excellent lithographic performance. A method for fractionating a novolak resin to improve the photoresist characteristics as in the technique described in Patent Document 2 is generally used by those skilled in the art.

特開平07−110576号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-110576 特表2002−508415号公報Special table 2002-508415 gazette

従来、フォトレジストの感度を向上させるためには、ノボラック樹脂の分子量を低くしていた。しかしながら、ノボラック樹脂の分子量を低下させた場合、耐熱性が悪くなる、未露光部の残膜率が低下する、露光部との溶解速度差が取れないため、露光部と未露光部との現像コントラストの低下を招き、解像度が低下する等といった不都合があった。   Conventionally, in order to improve the sensitivity of the photoresist, the molecular weight of the novolak resin has been lowered. However, when the molecular weight of the novolak resin is lowered, the heat resistance is deteriorated, the remaining film ratio of the unexposed part is lowered, and the difference in dissolution rate from the exposed part cannot be obtained. There is a disadvantage that the contrast is lowered and the resolution is lowered.

これに対し、ノボラック樹脂の分子量を高くした場合、耐熱性や解像度については改善される物の、感度が低下するといった不都合があった。   On the other hand, when the molecular weight of the novolak resin is increased, the heat resistance and resolution are improved, but there is a disadvantage that the sensitivity is lowered.

すなわち、従来技術によれば、耐熱性、残膜率および解像度等の各種フォトレジスト特性の内いずれかを向上させることで、その他の特性に何らかの不都合が生じることがあった。このため、感度、残膜率、現像コントラスト、解像度、基板との接着力および回路線幅均一度等の各種フォトレジスト特性が全てバランスよく優れた液晶表示装置回路用フォトレジスト用樹脂組成物は、未だ得られていない。   That is, according to the prior art, by improving any one of various photoresist characteristics such as heat resistance, remaining film ratio, and resolution, some inconvenience may occur in other characteristics. For this reason, the resin composition for photoresists for liquid crystal display device circuits, which is excellent in balance in various photoresist properties such as sensitivity, residual film ratio, development contrast, resolution, adhesion to the substrate and circuit line width uniformity, It has not been obtained yet.

また、特許文献1および2の出願時と比べて、フォトレジスト用樹脂組成物の感度、パターン形状、解像度や残膜性等の各種特性について要求される技術水準は高くなっている。   Compared with the time of filing of Patent Documents 1 and 2, the technical level required for various characteristics such as sensitivity, pattern shape, resolution, and remaining film property of the resin composition for photoresist is higher.

そこで、本発明の目的は、感度、パターン形状、解像度および残膜性がそれぞれバランスよく優れたフォトレジスト用樹脂組成物を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a resin composition for a photoresist which is excellent in balance among sensitivity, pattern shape, resolution and residual film property.

本発明者は、感度、パターン形状、解像度および残膜性がそれぞれバランスよく優れたフォトレジスト用樹脂組成物を提供するため、モノマーの配合組成、や配合するノボラック型フェノール樹脂のオルソ化率の各種製造条件について鋭意検討した。その結果、従来のm−クレゾールとp−クレゾールを混合してなるモノマーでは、良好な感度が得られず、さらにはパターン形状が優れたものではなくなることを知見した。また、ノボラック型フェノール樹脂のオルソ化率が、例えば、20%程度の低い値を示すフォトレジスト用樹脂組成物では、良好なパターン形状、残膜性および解像度を得られないことを知見した。   In order to provide a photoresist resin composition having excellent balance in sensitivity, pattern shape, resolution, and residual film property, the present inventor has various blending compositions of monomers and various orthorification rates of novolak-type phenolic resins to be blended. The manufacturing conditions were studied earnestly. As a result, it has been found that a conventional monomer obtained by mixing m-cresol and p-cresol does not provide good sensitivity and does not have an excellent pattern shape. In addition, it was found that a resin pattern for a photoresist showing a low value of, for example, a low value of about 20% for a novolak-type phenol resin cannot obtain a good pattern shape, residual film property and resolution.

そこで、上記事情に鑑みて、本願発明者は、感度、パターン形状、解像度および残膜性がそれぞれバランスよく優れたフォトレジスト用樹脂組成物を得るため、メタクレゾール、パラクレゾールおよび2,5−キシレノールの三成分を必須成分としたモノマーを用い、かつオルソ化率が特定の値以上を示すノボラック型フェノール樹脂を、ナフトキノンジアジド誘導体や溶媒とともに用いることが有効であることを見出し、本発明に至った。   Therefore, in view of the above circumstances, the present inventor has obtained a resin composition for a photoresist having a good balance of sensitivity, pattern shape, resolution, and residual film properties, respectively, so that metacresol, paracresol and 2,5-xylenol are obtained. The present inventors have found that it is effective to use a novolak-type phenol resin having an ortho-conversion rate of a specific value or more together with a naphthoquinone diazide derivative or a solvent, using a monomer having the above three components as essential components. .

本発明によれば、(A)メタクレゾール、パラクレゾールおよび2,5−キシレノールを含むフェノール類とアルデヒド類とを、酸触媒の存在下、110℃以上、220℃以下の温度条件下で反応させて得られるオルソ化率23%以上のハイオルソノボラック型フェノール樹脂と、
(B)ナフトキノンジアジド誘導体と、
(C)溶媒と、
を含有することを特徴とするフォトレジスト用樹脂組成物が提供される。
According to the present invention, (A) a phenol and a aldehyde containing metacresol, paracresol and 2,5-xylenol are reacted in the presence of an acid catalyst at a temperature of 110 ° C. or higher and 220 ° C. or lower. A high ortho novolac type phenolic resin having an ortho-conversion rate of 23% or more,
(B) a naphthoquinonediazide derivative;
(C) a solvent;
A resin composition for photoresists is provided.

さらに、本発明によれば、フォトレジスト用樹脂組成物を用いてなることを特徴とするフォトレジストが提供される。   Furthermore, according to this invention, the photoresist characterized by using the resin composition for photoresists is provided.

さらに、本発明によれば、上記フォトレジスト用樹脂組成物を用いてフォトリソグラフィーを行う工程を含むことを特徴とする液晶デバイスの製造方法が提供される。   Furthermore, according to this invention, the manufacturing method of the liquid crystal device characterized by including the process of performing photolithography using the said resin composition for photoresists is provided.

本発明により、感度、パターン形状、解像度および残膜性がそれぞれバランスよく優れたフォトレジスト用樹脂組成物を得ることができる。   According to the present invention, it is possible to obtain a resin composition for a photoresist having excellent balance of sensitivity, pattern shape, resolution, and residual film properties.

以下に、本実施形態に係るフォトレジスト用樹脂組成物について詳細に説明する。   Hereinafter, the photoresist resin composition according to the present embodiment will be described in detail.

<フォトレジスト用樹脂組成物>
本実施形態に係るフォトレジスト用樹脂組成物は、(A)メタクレゾール(以下、「m−クレゾール」とも示す。)、パラクレゾール(以下、「p−クレゾール」とも示す。)および2,5−キシレノールを含むフェノール類とアルデヒド類とを、酸触媒の存在下、110℃以上、220℃以下の温度条件下で反応させて得られるオルソ化率23%以上のハイオルソノボラック型フェノール樹脂と、(B)ナフトキノンジアジド誘導体と、(C)溶媒と、を含むものである。これにより、感度、パターン形状、解像度および残膜性がそれぞれバランスよく優れたフォトレジスト用樹脂組成物となる。また、本実施形態に係るフォトレジスト用樹脂組成物は、ポジ型レジストとして用いることが好ましい。
<Resin composition for photoresist>
The resin composition for photoresists according to this embodiment includes (A) metacresol (hereinafter also referred to as “m-cresol”), paracresol (hereinafter also referred to as “p-cresol”), and 2,5-. A high ortho novolak type phenol resin having an ortho-conversion rate of 23% or more obtained by reacting xylenol-containing phenols and aldehydes in the presence of an acid catalyst under a temperature condition of 110 ° C. or higher and 220 ° C. or lower; B) A naphthoquinonediazide derivative and (C) a solvent are included. Thereby, it becomes the resin composition for photoresists with which the sensitivity, the pattern shape, the resolution, and the remaining film property are each excellent in a good balance. The photoresist resin composition according to this embodiment is preferably used as a positive resist.

まず、本実施形態に係るフォトレジスト用樹脂組成物は、感度、パターン形状、解像度および残膜性がそれぞれバランスよく優れていることを特徴としている。なお、本実施形態に係るフォトレジスト用樹脂組成物は、ポジ型レジスト用樹脂組成物として用いることが好ましい。以下、フォトレジスト用樹脂組成物をポジ型フォトレジストとして用いる場合を、例に説明する。   First, the resin composition for photoresists according to the present embodiment is characterized by excellent balance between sensitivity, pattern shape, resolution, and residual film property. Note that the photoresist resin composition according to this embodiment is preferably used as a positive resist resin composition. Hereinafter, a case where the photoresist resin composition is used as a positive photoresist will be described as an example.

以下、本実施形態に係るフォトレジスト用樹脂組成物について詳説する。
本実施形態に係るフォトレジスト用樹脂組成物には、(A)オルソ化率23%以上のハイオルソノボラック型フェノール樹脂を用いることができる。この(A)オルソ化率23%以上のハイオルソノボラック型フェノール樹脂は、メタクレゾール、パラクレゾール及び2,5−キシレノールを含むフェノール類とアルデヒド類とを、酸触媒の存在下、110℃以上、220℃以下の温度条件下で反応して得られる樹脂である。
Hereinafter, the resin composition for photoresists according to this embodiment will be described in detail.
In the photoresist resin composition according to the present embodiment, (A) a high ortho novolac type phenol resin having an ortho conversion rate of 23% or more can be used. This (A) high ortho novolak type phenol resin having an ortho conversion rate of 23% or more is obtained by adding phenols and aldehydes containing metacresol, paracresol and 2,5-xylenol in the presence of an acid catalyst to 110 ° C. or higher. It is a resin obtained by reaction under a temperature condition of 220 ° C. or lower.

(A)オルソ化率23%以上のハイオルソノボラック型フェノール樹脂は、初めに110℃以上、220℃以下の高温で反応させることにより、フェノール性水酸基近傍での反応を優先的に引き起こすことができる。このため、通常のものと比べて、オルソ化率の高い樹脂が得られやすい。   (A) A high ortho novolac type phenol resin having an ortho-conversion rate of 23% or more can preferentially cause a reaction in the vicinity of the phenolic hydroxyl group by reacting at a high temperature of 110 ° C. or higher and 220 ° C. or lower. . For this reason, it is easy to obtain a resin having a higher ortho-ratio compared to a normal one.

本実施形態に係るハイオルソノボラック型フェノール樹脂を製造する反応の温度は、110℃以上220℃以下で行うことが好ましく、120℃以上150℃以下で行うとさらに好ましい。こうすることで、(A)オルソ化率23%以上のハイオルソノボラック型フェノール樹脂を得ることができる。このようにして得られたオルソ化率が特定の値以上のノボラック型フェノール樹脂をフォトレジスト用樹脂組成物に含有させることによって、フェノール核のパラ位が空位の成分が多くなり、フォトレジストとして用いた時に、パターン形状や解像度が優れたものとなる。   The temperature of the reaction for producing the high ortho novolak type phenolic resin according to this embodiment is preferably 110 ° C. or higher and 220 ° C. or lower, and more preferably 120 ° C. or higher and 150 ° C. or lower. Thus, (A) a high ortho novolac type phenol resin having an ortho conversion rate of 23% or more can be obtained. By including the novolak type phenol resin having the ortho-ratio obtained in this way with a specific value or more in the photoresist resin composition, the number of components in the vacancies in the para position of the phenol nucleus increases, and it is used as a photoresist. The pattern shape and resolution are excellent.

また、(A)ハイオルソノボラック型フェノール樹脂の合成に用いるメタクレゾールとパラクレゾールとの配合比率は、特に限定されるものではないが、質量比で90:10〜50:50であることが好ましく、80:20〜60:40であることがさらに好ましい。こうすることで、高感度領域での解像度および残膜率をより一層優れたものとすることができる。また、パラクレゾールの配合比率を上記範囲とすることで、フォトレジストとして用いた時に感度が低下することを防ぐことができる。   The blending ratio of metacresol and paracresol used for the synthesis of (A) high ortho novolak type phenol resin is not particularly limited, but is preferably 90:10 to 50:50 by mass ratio. 80:20 to 60:40 is more preferable. By doing so, the resolution and the remaining film ratio in the high sensitivity region can be further improved. Moreover, it can prevent that a sensitivity falls, when it uses as a photoresist by making the mixture ratio of paracresol into the said range.

また、本実施形態では、(A)ハイオルソノボラック型フェノール樹脂の合成に用いるモノマーとして、メタクレゾール、パラクレゾールおよび2,5−キシレノールの三成分を必須成分として混合してなるモノマーを用いている。こうすることで、感度、パターン形状、解像度および残膜性がそれぞれバランスよく優れたフォトレジスト用樹脂組成物を得ることができる。また、上記課題を解決するための手段で述べた従来のm−クレゾールとp−クレゾールを混合してなるモノマーを用いた場合のように、感度の低下や、パターン形状が優れたものではなくなることを抑制することもできる。   Moreover, in this embodiment, (A) As a monomer used for the synthesis | combination of a high ortho novolak type phenol resin, the monomer formed by mixing three components of metacresol, paracresol, and 2, 5- xylenol as an essential component is used. . By carrying out like this, the resin composition for photoresists with which the sensitivity, the pattern shape, the resolution, and the remaining film property were each excellent in a good balance can be obtained. In addition, as in the case of using a monomer obtained by mixing conventional m-cresol and p-cresol described in the means for solving the above problems, the sensitivity is not lowered and the pattern shape is not excellent. Can also be suppressed.

また、(A)ハイオルソノボラック型フェノール樹脂の合成に用いるモノマーには、上記三成分に加えて、3,5−キシレノールをさらに含ませることが好ましい。こうすることで、感度、パターン形状、解像度および残膜性がそれぞれより一層バランスよく優れたフォトレジスト用樹脂組成物を得ることができる。   Moreover, it is preferable that the monomer used for the synthesis of the (A) high ortho novolak type phenol resin further includes 3,5-xylenol in addition to the above three components. By carrying out like this, the resin composition for photoresists which was excellent in each of the sensitivity, the pattern shape, the resolution, and the remaining film property with an even better balance can be obtained.

また、(A)ハイオルソノボラック型フェノール樹脂の合成に用いるモノマーにおける2,5−キシレノールと3,5−キシレノールとの配合比率は、特に限定されるものではないが、質量比で100:0〜50:50のであることが好ましく、95:5〜60:40であるとさらに好ましい。こうすることで、感度、パターン形状、解像度および残膜性がそれぞれより一層バランスよく優れたフォトレジスト用樹脂組成物を得ることができる。なお、キシレノール異性体である2,5−キシレノールと3,5−キシレノールとの配合比率が上記範囲内になるように制御することで、感度の低下やパターン形状が悪化することを防ぐことができる。特に3,5−キシレノールの比率が大きい場合、感度の低下やパターン形状が悪化することを顕著に防ぐことができる。   In addition, the blending ratio of 2,5-xylenol and 3,5-xylenol in the monomer used for the synthesis of (A) the high ortho novolac type phenol resin is not particularly limited, but is 100: 0 by mass ratio. The ratio is preferably 50:50, and more preferably 95: 5 to 60:40. By carrying out like this, the resin composition for photoresists which was excellent in each of the sensitivity, the pattern shape, the resolution, and the remaining film property with an even better balance can be obtained. In addition, it can prevent that a sensitivity fall or a pattern shape deteriorates by controlling so that the compounding ratio of the 2, 5- xylenol which is xylenol isomer, and 3, 5- xylenol may become in the said range. . In particular, when the ratio of 3,5-xylenol is large, it is possible to remarkably prevent a decrease in sensitivity and a deterioration in pattern shape.

また、(A)ハイオルソノボラック型フェノール樹脂の合成に用いるモノマーにおけるメタクレゾールおよびパラクレゾールの合計配合量と、2,5−キシレノールおよび3,5−キシレノールの合計配合量との比率は、質量比で90:10〜60:40であることが好ましく、85:15〜65:35であるとさらに好ましい。配合比率が上記範囲にあることによって、高感度領域でパターン形状、解像度および残膜率をより一層優れたものとすることができる。また、2,5−キシレノールと3,5−キシレノールの合計配合量の比率が、上記範囲内となるように制御することによって、フォトレジストとして用いた時に生じる感度の大幅な低下を防ぐことができる。特に3,5−キシレノールの比率が大きい場合、フォトレジストとして用いた時に生じる感度の大幅な低下を顕著に防ぐことができる。   The ratio of the total blending amount of metacresol and paracresol in the monomer used for the synthesis of (A) high ortho novolak type phenol resin and the total blending amount of 2,5-xylenol and 3,5-xylenol is a mass ratio. Is preferably 90:10 to 60:40, and more preferably 85:15 to 65:35. When the blending ratio is in the above range, the pattern shape, resolution, and remaining film ratio can be further improved in the high sensitivity region. In addition, by controlling the ratio of the total amount of 2,5-xylenol and 3,5-xylenol to be within the above range, it is possible to prevent a significant decrease in sensitivity that occurs when used as a photoresist. . In particular, when the ratio of 3,5-xylenol is large, it is possible to remarkably prevent a significant decrease in sensitivity that occurs when used as a photoresist.

また、(A)ハイオルソノボラック型フェノール樹脂の合成に用いるアルデヒド類としては、特に限定されないが、例えば、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、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、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒドなどが挙げられる。これらの中でも、ホルムアルデヒド、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が好ましい。これにより、フォトレジスト用樹脂組成物として用いたときに感度を向上させ、かつパターン形状、解像度および残膜性とバランスよく優れたものとすることができる。なお、アルデヒド類としてホルムアルデヒドを用いる場合、ホルムアルデヒド源として、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を使用することができる。   In addition, aldehydes used for the synthesis of (A) high ortho novolak type phenol resin are not particularly limited, and examples thereof include formaldehyde, paraformaldehyde, acetaldehyde, propyl aldehyde, butyraldehyde, benzaldehyde, salicylaldehyde, and the like. Among these, formaldehyde, paraformaldehyde, acetaldehyde, and salicylaldehyde are preferable. Thereby, when it uses as a resin composition for photoresists, a sensitivity can be improved and it can be excellent with good balance with pattern shape, resolution, and residual film property. When formaldehyde is used as the aldehyde, the formaldehyde source is not particularly limited, and those that generate formaldehyde such as formalin (aqueous solution), paraformaldehyde, hemi-formal with alcohols, and trioxane can be used.

また、(A)ハイオルソノボラック型フェノール樹脂の合成におけるフェノール類とアルデヒド類との反応には、酸触媒を用いる。本実施形態において(A)ハイオルソノボラック型フェノール樹脂を合成するための酸触媒は、特に限定はされないが、例えば、蓚酸、酢酸などの有機カルボン酸といった弱酸が挙げられる。これらを、単独あるいは2種以上を混合して使用してもよい。   In addition, an acid catalyst is used for the reaction between phenols and aldehydes in the synthesis of (A) high ortho novolac type phenol resin. In this embodiment, the acid catalyst for synthesizing (A) the high ortho novolak type phenol resin is not particularly limited, and examples thereof include weak acids such as organic carboxylic acids such as oxalic acid and acetic acid. You may use these individually or in mixture of 2 or more types.

また、上記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質量%以上5質量%以下であればよい。なお、(A)ハイオルソノボラック型フェノール樹脂をフォトレジスト用樹脂組成物に含ませる時、フォトレジストの特性を発揮させるためには、樹脂に残留している触媒は少量であることが好ましい。こうすることで、感度、パターン形状、解像度および残膜性がそれぞれより一層バランスよく優れたフォトレジスト用樹脂組成物を得ることができる。もちろん、樹脂を合成する過程で、一般的な除去方法(中和、水洗やフィルターろ過等)により除去してもよい。   Moreover, although the usage-amount of the said acid catalyst is not specifically limited, What is necessary is just 0.01 mass% or more and 5 mass% or less with respect to phenols. In addition, when (A) a high ortho novolak type phenol resin is included in the resin composition for a photoresist, it is preferable that a small amount of catalyst remains in the resin in order to exhibit the characteristics of the photoresist. By carrying out like this, the resin composition for photoresists which was excellent in each of the sensitivity, the pattern shape, the resolution, and the remaining film property with an even better balance can be obtained. Of course, in the process of synthesizing the resin, it may be removed by a general removal method (neutralization, water washing, filter filtration, etc.).

また、(A)ハイオルソノボラック型フェノール樹脂の合成に用いる反応溶媒は、適度に非極性な溶媒であればよく、例えば、ヘキサン、ベンゼン、キシレンなどが挙げられる。これらを用いることで樹脂のオルソ化率を高く維持することが可能になる。   Moreover, the reaction solvent used for the synthesis | combination of (A) high ortho novolak type phenol resin should just be a moderately non-polar solvent, for example, hexane, benzene, xylene, etc. are mentioned. By using these, it becomes possible to keep the ortho-ratio of the resin high.

また、本実施形態に係るフォトレジスト用樹脂組成物に用いられる(A)ハイオルソノボラック型フェノール樹脂のオルソ化率は、23%以上40%以下であることが好ましく、25%以上35%以下であるとさらに好ましい。これにより、フォトレジストとして用いたときに感度と残膜率を高い状態に保持することができ、かつパターン形状もよく、高解像度とすることができる。なお、オルソ化率は、一般的に13C−NMRを用いて分析することができる。 Further, the ortho-ratio of the (A) high ortho novolak type phenol resin used in the photoresist resin composition according to the present embodiment is preferably 23% or more and 40% or less, and 25% or more and 35% or less. More preferably. Thereby, when used as a photoresist, the sensitivity and the remaining film ratio can be kept high, the pattern shape is good, and high resolution can be achieved. In addition, the orthorification rate can generally be analyzed using 13 C-NMR.

また、(A)ハイオルソノボラック型フェノール樹脂の、GPCによるポリスチレン換算の重量平均分子量は、1000以上10000以下であることが好ましく、2500以上8000以下であるとさらに好ましい。(A)ハイオルソノボラック型フェノール樹脂の重量平均分子量を上記範囲とすることで、感度、残膜率および解像度を向上させることができる。   The weight average molecular weight in terms of polystyrene by GPC of the (A) high ortho novolak type phenol resin is preferably 1000 or more and 10000 or less, and more preferably 2500 or more and 8000 or less. (A) By making the weight average molecular weight of a high ortho novolak type phenol resin into the said range, a sensitivity, a remaining film rate, and the resolution can be improved.

なお、本実施形態に係る重量平均分子量は、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、標準物質としてポリスチレン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。このGPC測定は、溶出溶媒としてテトラヒドロフランを用い、流量1.0ml/min、カラム温度40℃の条件で実施した。また、GPC測定に用いた装置およびカラムは、以下のとおりである。クロマトグラフとしては、TOSOH社製・「HLC−8020」を、検出器としては、波長280nmにセットしたTOSOH社製・「UV−8011」を、分析用カラムとしては、昭和電工社製・「SHODEX KF−802、KF−803、KF−805」をそれぞれ使用した。   The weight average molecular weight according to the present embodiment is calculated based on a calibration curve prepared using polystyrene as a standard substance by gel permeation chromatography (GPC) measurement. This GPC measurement was performed using tetrahydrofuran as an elution solvent under conditions of a flow rate of 1.0 ml / min and a column temperature of 40 ° C. Moreover, the apparatus and column used for GPC measurement are as follows. As a chromatograph, manufactured by TOSOH, "HLC-8020", as a detector, manufactured by TOSOH, set at a wavelength of 280 nm, "UV-8011", as an analytical column, manufactured by Showa Denko Co., Ltd., "SHODEX" KF-802, KF-803, KF-805 "were used respectively.

次に、本実施形態に係る(A)ハイオルソノボラック型フェノール樹脂の製造方法を、反応手順に沿って説明する。   Next, the manufacturing method of the (A) high ortho novolak type phenol resin which concerns on this embodiment is demonstrated along the reaction procedure.

(A)ハイオルソノボラック型フェノール樹脂の製造反応は、まず、攪拌機、温度計、および熱交換機を備えた反応装置に対し、メタクレゾール、パラクレゾール及び2,5−キシレノールを少なくとも含むフェノール類、酸性触媒を所定の配合量ずつ仕込む。次に、反応装置内の温度を、所定温度まで昇温後、アルデヒド類の逐次添加を開始する。なお、逐次添加温度や時間はモノマーの反応性、目的とする特性によって適宜設定できるが、安定かつ経済的に製造可能なレベルに設定する。   (A) The reaction of producing a high ortho novolac type phenol resin is first made with respect to a reaction apparatus equipped with a stirrer, a thermometer, and a heat exchanger, phenols containing at least metacresol, paracresol and 2,5-xylenol, acidic A predetermined amount of the catalyst is charged. Next, after the temperature in the reactor is raised to a predetermined temperature, sequential addition of aldehydes is started. The sequential addition temperature and time can be appropriately set depending on the reactivity of the monomer and the desired characteristics, but are set to a level at which stable and economical production is possible.

アルデヒド類の逐次添加温度は、好ましくは70〜130℃であり、さらに好ましくは90〜110℃である。こうすることで、急激な昇温をすることなく、適正な速度で反応を進めることができる。   The sequential addition temperature of aldehydes is preferably 70 to 130 ° C, more preferably 90 to 110 ° C. By carrying out like this, reaction can be advanced at a suitable speed | rate, without raising temperature rapidly.

アルデヒド類の逐次添加時間は、好ましくは30〜300分間であり、さらに好ましくは60〜180分間である。こうすることで、急激な昇温をすることなく、適正な速度で反応を進めることができる。   The sequential addition time of aldehydes is preferably 30 to 300 minutes, more preferably 60 to 180 minutes. By carrying out like this, reaction can be advanced at a suitable speed | rate, without raising temperature rapidly.

なお、逐次添加終了後、必要によってそのまま反応を継続することができる。また、逐次添加・反応時において、必要によって反応溶媒を添加使用することもでき、特に溶媒の種類は限定されないが、フェノール樹脂を溶解する溶媒であれば好ましい。このような溶媒としては、例えば、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、ブタノール等のアルコール類、エトキシエタノール等のエーテルアルコール類等が挙げられる。   In addition, after completion | finish of sequential addition, reaction can be continued as it is as needed. Further, during sequential addition and reaction, a reaction solvent can be added and used as necessary. The type of the solvent is not particularly limited, but a solvent that dissolves the phenol resin is preferable. Examples of such a solvent include ketones such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, alcohols such as butanol, ether alcohols such as ethoxyethanol, and the like.

次に、上記反応後、常圧下及び減圧下で脱水・脱モノマーを行う。こうすることで、ノボラック型フェノール樹脂を得ることができる。なお、脱水・脱モノマーの条件は、特に限定されないが、得られたノボラック型フェノール樹脂の安定性(バラツキ)や粘度の観点から、減圧度は、0〜200Torr程度、反応装置からの取り出し温度は、150〜200℃で行うことが好ましい。   Next, after the reaction, dehydration / demonomerization is performed under normal pressure and reduced pressure. By doing so, a novolac type phenol resin can be obtained. The conditions for dehydration / demonomer are not particularly limited, but from the viewpoint of stability (variation) and viscosity of the obtained novolak type phenol resin, the degree of vacuum is about 0 to 200 Torr, and the temperature taken out from the reactor is It is preferable to carry out at 150 to 200 ° C.

次に、(B)ナフトキノンジアジド誘導体について説明する。
本実施形態に係るフォトレジスト用樹脂組成物に含有させる(B)ナフトキノンジアジド誘導体は、特に限定するものではないが、例えば、ジアゾナフトキノン−5−スルフォン酸クロリド又はジアゾナフトキノン−4−スルフォン酸クロリドの誘導体をアルコール又はフェノール誘導体等のバラストとテトラヒドロフラン又はジオキサン等の溶媒中において、トリエチルアミン等の塩基性触媒の存在下で反応させてエステル化を行って得ることができる。上記バラストの化学構造としては種々の化学構造の化合物を使用することができる。例えば、ヒドロキシベンゾフェノン、ジヒドロキシベンゾフェノン等のポリヒドロキシベンゾフェノン、ナフトール、ヒドロキノン、ピロガロール、ビスフェノールA、p−クレゾールポリマー、及びこれらの誘導体である。また、この反応においては、ジアゾナフトキノンのスルフォン酸クロリドとバラストのモル比を調整することでエステル化率をコントロールすることができる。これらのナフトキノンジアジド誘導体は、1種類でも2種類以上の混合物でもかまわない。
Next, (B) naphthoquinonediazide derivative will be described.
The (B) naphthoquinonediazide derivative contained in the photoresist resin composition according to the present embodiment is not particularly limited. For example, diazonaphthoquinone-5-sulfonic acid chloride or diazonaphthoquinone-4-sulfonic acid chloride is used. It can be obtained by reacting the derivative with a ballast such as an alcohol or a phenol derivative in a solvent such as tetrahydrofuran or dioxane in the presence of a basic catalyst such as triethylamine. As the chemical structure of the ballast, compounds having various chemical structures can be used. For example, polyhydroxybenzophenone such as hydroxybenzophenone and dihydroxybenzophenone, naphthol, hydroquinone, pyrogallol, bisphenol A, p-cresol polymer, and derivatives thereof. In this reaction, the esterification rate can be controlled by adjusting the molar ratio of diazonaphthoquinone sulfonic acid chloride to ballast. These naphthoquinonediazide derivatives may be one kind or a mixture of two or more kinds.

次に、(C)溶媒について説明する。
本実施形態に係るフォトレジスト用樹脂組成物に含有させる(C)溶媒は、(A)ハイオルソノボラック型フェノール樹脂と(B)ナフトキノンジアジド誘導体とを溶解するものであれば特に限定されない。本実施形態に係るフォトレジスト用樹脂組成物はこれらの成分を(C)溶媒に溶解したものである。
本実施形態に係るフォトレジスト用樹脂組成物に含有させる(C)溶媒は、特に限定するものではないが、例えば、N−メチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラクトン、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、メチル−1,3−ブチレングリコールアセテート、1,3−ブチレングリコール−3−モノメチルエーテル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メチル−3−メトキシプロピオネート等が挙げられ、これらを単独又は混合して使用できる。
Next, (C) the solvent will be described.
The (C) solvent to be contained in the photoresist resin composition according to the present embodiment is not particularly limited as long as it dissolves (A) a high ortho novolak type phenol resin and (B) a naphthoquinone diazide derivative. The photoresist resin composition according to this embodiment is obtained by dissolving these components in the solvent (C).
The (C) solvent to be contained in the photoresist resin composition according to this embodiment is not particularly limited, and examples thereof include N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, N, N-dimethylacetamide, and dimethyl. Sulfoxide, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, methyl lactate, ethyl lactate, butyl lactate, methyl-1,3-butylene glycol acetate, 1 , 3-butylene glycol-3-monomethyl ether, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, methyl-3-methoxypropionate, etc. These can be used singly or as a mixture.

なお、本実施形態に係るフォトレジスト用樹脂組成物には、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 addition to the components described above, the photoresist resin composition according to the present embodiment includes a stabilizer such as an antioxidant, a plasticizer, a surfactant, an adhesion improver, and a dissolution accelerator, if necessary. Various additives such as an agent may be used.

本実施形態に係るフォトレジスト用樹脂組成物の調製方法は、特に限定されないが、フォトレジスト用樹脂組成物に充填材、顔料を添加しない場合には、上記の成分を通常の方法で混合・攪拌するだけでよく、充填材、顔料を添加する場合には、例えば、ディゾルバー、ホモジナイザー、3本ロールミル等の分散装置を用いて分散、混合させればよい。また、必要に応じて、さらにメッシュフィルター、メンブレンフィルター等を用いて濾過してもよい。このようにして得られたフォトレジスト用樹脂組成物に対して、マスクを介して露光を行うことで、露光部においてはフォトレジスト用樹脂組成物に構造変化が生じ、アルカリ現像液に対しての溶解性を促進することができる。一方、非露光部においてはアルカリ現像液に対する低い溶解性を保持しているため、こうして生じた溶解性の差により、レジスト機能を付与することができる。   The method for preparing the photoresist resin composition according to the present embodiment is not particularly limited, but when no filler or pigment is added to the photoresist resin composition, the above components are mixed and stirred by a usual method. In the case of adding a filler or a pigment, it may be dispersed and mixed using a dispersing device such as a dissolver, a homogenizer, or a three roll mill. Moreover, you may further filter using a mesh filter, a membrane filter, etc. as needed. When the photoresist resin composition thus obtained is exposed through a mask, a structural change occurs in the photoresist resin composition in the exposed portion, and the resist composition with respect to the alkaline developer is used. Solubility can be promoted. On the other hand, in the non-exposed area, low solubility in an alkali developer is maintained, so that a resist function can be imparted due to the difference in solubility thus generated.

<フォトレジスト>
次に、本実施形態に係るフォトレジストについて説明する。
本実施形態に係るフォトレジストは、上述のフォトレジスト用樹脂組成物を用いてなることを特徴とする。これにより、液晶表示装置回路や半導体集積回路の微細回路製造に好適に用いることができるフォトレジストとすることができる。
<Photoresist>
Next, the photoresist according to this embodiment will be described.
The photoresist according to this embodiment is characterized by using the above-described photoresist resin composition. Thereby, it can be set as the photoresist which can be used suitably for fine circuit manufacture of a liquid crystal display device circuit or a semiconductor integrated circuit.

本実施形態に係るフォトレジストを使用した場合、光の照射によりフォトレジスト用樹脂組成物中の(B)ナフトキノンジアジド誘導体が化学変化を起こし、後の現像工程において(A)ハイオルソノボラック型フェノール樹脂と共にアルカリ現像液に溶解し、露光されなかった部分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。   When the photoresist according to the present embodiment is used, the (B) naphthoquinone diazide derivative in the photoresist resin composition undergoes a chemical change by irradiation with light, and (A) a high ortho novolac type phenol resin in a later development step. At the same time, it dissolves in an alkaline developer and produces a clear difference in dissolution rate from the unexposed portion, whereby a desired pattern can be obtained by development.

<液晶デバイスの製造方法>
本実施形態に係るフォトレジスト用樹脂組成物をフォトリソグラフィーに使用する際、以下に説明する方法を用いる。
まず、(A)ノボラック型フェノール樹脂、(B)感光剤としてナフトキノンジアジド誘導体および(C)溶剤を混合する。混合して得られたフォトレジスト用樹脂組成物を、フォトリソグラフィーを行う対象物上に塗布してレジストパターンを形成する。なお、本実施形態に係るフォトレジスト用樹脂組成物は、ポジ型レジストである場合、露光しない限り現像液には溶解しない。
次に、レジストパターンに対し露光を行った後、レジストパターンを現像する。なお、レジストパターンにおいて、露光した箇所では、感光剤が化学変化することによりカルボン酸となる。このため、露光した箇所のみ現像液に溶かすことができる。また、現像液に溶かす際、感光剤の作用により、溶解性に差をつけることも可能であり、これによってコントラストのパターンを形成することができる。
その後、製造したレジストパターンをマスクとして所定の膜をエッチング加工することにより、液晶デバイスの層構造を形成することができる。
<Manufacturing method of liquid crystal device>
When the photoresist resin composition according to the present embodiment is used for photolithography, the method described below is used.
First, (A) a novolak type phenol resin, (B) a naphthoquinonediazide derivative and (C) a solvent are mixed as a photosensitizer. The resin composition for photoresist obtained by mixing is applied onto an object to be subjected to photolithography to form a resist pattern. When the photoresist resin composition according to this embodiment is a positive resist, it does not dissolve in the developer unless it is exposed.
Next, after exposing the resist pattern, the resist pattern is developed. In the resist pattern, the exposed portion becomes carboxylic acid due to a chemical change of the photosensitive agent. For this reason, only the exposed part can be dissolved in the developer. Further, when dissolved in a developing solution, it is possible to make a difference in solubility by the action of a photosensitive agent, whereby a contrast pattern can be formed.
Thereafter, the layer structure of the liquid crystal device can be formed by etching a predetermined film using the manufactured resist pattern as a mask.

以下、本発明を合成例及び実施例により説明する。しかし本発明はこれらの合成例及び実施例によって限定されるものではない。また、合成例、実施例及び比較例に記載されている「部」は「重量部」、「%」は「重量%」を示す。但し、ホルマリン水溶液の濃度(%)を除く。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to synthesis examples and examples. However, the present invention is not limited by these synthesis examples and examples. In the synthesis examples, examples and comparative examples, “part” means “part by weight” and “%” means “% by weight”. However, the concentration (%) of the formalin aqueous solution is excluded.

<ノボラック型フェノール樹脂の合成>
(合成例1)
攪拌装置、温度計、熱交換器を備えた3Lの4口フラスコにm−クレゾール750部、p−クレゾール250部、2,5−キシレノール200部、3,5−キシレノール50部、ヘキサン200部、シュウ酸12.5部を仕込み、4口フラスコの内部温度を130℃まで昇温させた。次に、37%ホルマリン706部を3時間かけて徐々に添加し、脱水しながらその後2時間反応させた。この後、4口フラスコの内部温度が170℃となるまで常圧下で脱水し、さらに9.3×10Paの減圧下で200℃まで脱水・脱モノマーを行った。このようにして、重量平均分子量4000のノボラック型フェノール樹脂Aを、1190部得た。
<Synthesis of novolac type phenolic resin>
(Synthesis Example 1)
In a 3 L four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a heat exchanger, 750 parts of m-cresol, 250 parts of p-cresol, 200 parts of 2,5-xylenol, 50 parts of 3,5-xylenol, 200 parts of hexane, 12.5 parts of oxalic acid was charged, and the internal temperature of the 4-neck flask was raised to 130 ° C. Next, 706 parts of 37% formalin was gradually added over 3 hours, followed by reaction for 2 hours while dehydrating. Thereafter, dehydration was performed under normal pressure until the internal temperature of the four-necked flask reached 170 ° C., and dehydration / demonomerization was further performed to 200 ° C. under a reduced pressure of 9.3 × 10 3 Pa. In this manner, 1190 parts of a novolac type phenol resin A having a weight average molecular weight of 4000 was obtained.

(合成例2)
m−クレゾールを900部、p−クレゾールを100部用いた点、37%ホルマリンを733部用いた点以外は、実施例1と同様の方法を用いた。この方法により、重量平均分子量5400のノボラック型フェノール樹脂Bを、1200部得た。
(Synthesis Example 2)
The same method as in Example 1 was used except that 900 parts of m-cresol and 100 parts of p-cresol were used and 733 parts of 37% formalin were used. By this method, 1200 parts of a novolak type phenol resin B having a weight average molecular weight of 5400 was obtained.

(合成例3)
m−クレゾールを600部、p−クレゾールを400部用いた点、37%ホルマリンを687部用いた点以外は、実施例1と同様の方法を用いた。この方法により、重量平均分子量3500のノボラック型フェノール樹脂Cを、1025部得た。
(Synthesis Example 3)
The same method as in Example 1 was used except that 600 parts of m-cresol and 400 parts of p-cresol were used and 687 parts of 37% formalin were used. By this method, 1025 parts of a novolak type phenol resin C having a weight average molecular weight of 3,500 was obtained.

(合成例4)
2,5−キシレノールを150部、3,5−キシレノールを100部用いた点、37%ホルマリンを687部用いた点以外は、実施例1と同様の方法を用いた。この方法により、重量平均分子量3600のノボラック型フェノール樹脂Dを、1160部得た。
(Synthesis Example 4)
The same method as in Example 1 was used except that 150 parts of 2,5-xylenol, 100 parts of 3,5-xylenol were used, and 687 parts of 37% formalin were used. By this method, 1160 parts of a novolak type phenol resin D having a weight average molecular weight of 3600 was obtained.

(合成例5)
m−クレゾールを700部、p−クレゾールを300部、2,5−キシレノールを250部用いた点、3,5−キシレノールを配合しなかった点、37%ホルマリンを687部用いた点以外は、実施例1と同様の方法を用いた。この方法により、重量平均分子量400のノボラック型フェノール樹脂Eを、1190部得た。
(Synthesis Example 5)
Except for 700 parts of m-cresol, 300 parts of p-cresol, 250 parts of 2,5-xylenol, no blending of 3,5-xylenol, and 687 parts of 37% formalin, The same method as in Example 1 was used. By this method, 1190 parts of a novolak type phenol resin E having a weight average molecular weight of 400 was obtained.

(合成例6)
2,5−キシレノールを100部、3,5−キシレノールを25部用いた点、37%ホルマリンを642部用いた点以外は、実施例1と同様の方法を用いた。この方法により、重量平均分子量4400のノボラック型フェノール樹脂Fを1024部得た。
(Synthesis Example 6)
The same method as in Example 1 was used except that 100 parts of 2,5-xylenol, 25 parts of 3,5-xylenol and 642 parts of 37% formalin were used. By this method, 1024 parts of a novolak type phenol resin F having a weight average molecular weight of 4400 was obtained.

(合成例7)
2,5−キシレノールを400部、3,5−キシレノールを100部用いた点、37%ホルマリンを823部用いた点以外は、実施例1と同様の方法を用いた。この方法により、重量平均分子量3600のノボラック型フェノール樹脂Gを、1350部得た。
(Synthesis Example 7)
The same method as in Example 1 was used except that 400 parts of 2,5-xylenol, 100 parts of 3,5-xylenol and 823 parts of 37% formalin were used. By this method, 1350 parts of a novolac type phenol resin G having a weight average molecular weight of 3600 was obtained.

(比較合成例1)
2,5−キシレノールおよび3,5−キシレノールを配合しなかった点、ヘキサンを160部、シュウ酸を10部用いた点、37%ホルマリンを600部用いた点以外は、実施例1と同様の方法を用いた。この方法により、重量平均分子量6000のノボラック型フェノール樹脂Hを、900部得た。
(Comparative Synthesis Example 1)
The same as Example 1 except that 2,5-xylenol and 3,5-xylenol were not blended, 160 parts of hexane, 10 parts of oxalic acid, and 600 parts of 37% formalin were used. The method was used. By this method, 900 parts of a novolak type phenol resin H having a weight average molecular weight of 6000 was obtained.

(比較合成例2)
2,5−キシレノールを配合しなかった点、3,5−キシレノールを250部用いた点、37%ホルマリンを641部用いた点以外は、実施例1と同様の方法を用いた。この方法により、重量平均分子量3100のノボラック型フェノール樹脂Iを、1130部得た。
(Comparative Synthesis Example 2)
The same method as in Example 1 was used except that 2,5-xylenol was not blended, 250 parts of 3,5-xylenol was used, and 641 parts of 37% formalin was used. By this method, 1130 parts of a novolak type phenol resin I having a weight average molecular weight of 3100 was obtained.

(比較合成例3)
m−クレゾールを700部、p−クレゾールを300部、2,5−キシレノールを250部用いた点、3,5−キシレノールとヘキサンを配合しなかった点、37%ホルマリンを600部用いた点以外は、実施例1と同様の方法を用いた。この方法により、重量平均分子量5500のノボラック型フェノール樹脂Jを、1163部得た。
(Comparative Synthesis Example 3)
Other than using 700 parts of m-cresol, 300 parts of p-cresol, 250 parts of 2,5-xylenol, not using 3,5-xylenol and hexane, and using 600 parts of 37% formalin. The same method as in Example 1 was used. By this method, 1163 parts of a novolak type phenol resin J having a weight average molecular weight of 5500 was obtained.

<ノボラック型フェノール樹脂の評価>
13C−NMRによるオルソ化率(o−o'結合率)の測定
得られたフェノール樹脂A〜Iについて、核磁気共鳴分光分析(NMR)を行った。なお、NMRの測定には、日本電子データム社製JNM−AL300を使用した。
NMR測定により得られた結果から、樹脂のo−p、p−p'、o−o'の各結合率を求めた。なお、o−p結合の比率は40〜35ppm、p−p'結合の比率は35〜28.5ppm、o−o'結合の比率は28.5〜25ppmにおける積分時の面積から求めた。なお、測定条件としては積算回数を10000回とした。
<Evaluation of novolac type phenolic resin>
Measurement of Orthogonalization Rate (o'o Bond Rate) by 13 C-NMR Nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR) was performed on the obtained phenol resins A to I. Note that JNM-AL300 manufactured by JEOL Datum was used for NMR measurement.
From the result obtained by NMR measurement, each bond rate of op, pp ′, and oo ′ of the resin was obtained. The ratio of the op bond was 40 to 35 ppm, the ratio of the pp ′ bond was 35 to 28.5 ppm, and the ratio of the oo ′ bond was determined from the area at the time of integration at 28.5 to 25 ppm. As measurement conditions, the number of integrations was 10,000.

合成例1〜7で得られたフェノール樹脂A〜Gのオルソ化率は、それぞれ、30%、28%、32%、33%、28%、25%および30%であった。また、比較合成例1〜3で得られたフェノール樹脂H〜Jのオルソ化率は、それぞれ、21%、38%および18%であった。なお、フェノール樹脂A〜Jのオルソ化率は、以下の表1にも示してある。   The orthorectification rates of the phenol resins A to G obtained in Synthesis Examples 1 to 7 were 30%, 28%, 32%, 33%, 28%, 25%, and 30%, respectively. Moreover, the ortho-rectification rates of the phenol resins H to J obtained in Comparative Synthesis Examples 1 to 21 were 21%, 38%, and 18%, respectively. In addition, the orthoification rate of phenol resin AJ is also shown in the following Table 1.

<フォトレジスト用樹脂組成物の調整>
(実施例1)
合成例1で得られたノボラック型フェノール樹脂A20部と、ナフトキノン1,2−ジアジド−5−スルホン酸の2,3,4−トリヒドロキシ−ベンゾフェノンエステル5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(PGMEA)75部に溶解した。その後、0.1μmのメンブレンフィルターを用いてろ過し、フォトレジスト用樹脂組成物を調製した。
<Preparation of resin composition for photoresist>
Example 1
20 parts of the novolak type phenol resin A obtained in Synthesis Example 1 and 5 parts of 2,3,4-trihydroxy-benzophenone ester of naphthoquinone 1,2-diazide-5-sulfonic acid were mixed with 75 parts of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA). Dissolved in the part. Then, it filtered using a 0.1 micrometer membrane filter, and prepared the resin composition for photoresists.

(実施例2〜7)
ノボラック型フェノール樹脂として、合成例2〜7で得られたノボラック型フェノール樹脂B〜Gを用いた他は、実施例1と同様にしてフォトレジスト用樹脂組成物を調整した。
(Examples 2 to 7)
A resin composition for photoresist was prepared in the same manner as in Example 1 except that the novolak type phenol resins B to G obtained in Synthesis Examples 2 to 7 were used as the novolak type phenol resin.

(比較例1〜3)
ノボラック型フェノール樹脂として、比較合成例1〜3で得られたノボラック型フェノール樹脂H〜Jを用いた他は、実施例1と同様にしてフォトレジスト用樹脂組成物を調整した。
(Comparative Examples 1-3)
A resin composition for a photoresist was prepared in the same manner as in Example 1 except that the novolak type phenol resins H to J obtained in Comparative Synthesis Examples 1 to 3 were used as the novolak type phenol resin.

実施例1〜7、及び比較例1〜3で得られたフォトレジスト用樹脂組成物について、下記に示す測定及び評価を行った。   About the resin composition for photoresists obtained in Examples 1-7 and Comparative Examples 1-3, the measurement and evaluation shown below were performed.

<特性の評価方法>
(1)残膜率測定方法
フォトレジスト用樹脂組成物を3インチのシリコンウェハ上に、厚さが約1μmとなるようにスピンコーターで塗布し、110℃のホットプレート上で100秒間乾燥させた。次いで、このシリコンウェハを現像液(2.38%水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液)に60秒間浸した後、水で洗浄し、110℃のホットプレート上で100秒間乾燥させた。現像前の膜厚に対する、現像後の膜厚の比を百分率で表し、残膜率とした。これにより、感光剤とフォトレジストとして用いたときの残膜(耐性)の程度がわかる。そして、数値が高いほど残膜率が高いことを示す。なお、単位は、%である。
<Evaluation method of characteristics>
(1) Residual film ratio measuring method The photoresist resin composition was applied onto a 3 inch silicon wafer with a spin coater so as to have a thickness of about 1 μm, and dried on a hot plate at 110 ° C. for 100 seconds. . The silicon wafer was then immersed in a developer (2.38% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution) for 60 seconds, washed with water, and dried on a 110 ° C. hot plate for 100 seconds. The ratio of the film thickness after development to the film thickness before development was expressed as a percentage, and was defined as the remaining film ratio. Thus, the degree of residual film (resistance) when used as a photosensitive agent and a photoresist can be understood. The higher the numerical value, the higher the remaining film rate. The unit is%.

(2)感度の測定方法
フォトレジスト用樹脂組成物を3インチのシリコンウェハに、厚さが約1.5μmとなるようにスピンコーターで塗布し、110℃のホットプレート上で100秒間乾燥させた。次いで、このシリコンウェハにテストチャートマスクを重ね、5mJ/cm,10mJ/cm,15mJ/cmの紫外線をそれぞれ照射し、その後現像液(2.38%の水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液)を用い60秒間現像した。得られたパターンを走査型電子顕微鏡でパターン形状を観察し、以下の基準で評価した。
A 5mJ/cmで画像が形成できる。
B 5mJ/cmでは画像が形成できない、10mJ/cmで画像が形成できる。
C 10mJ/cmでは画像が形成できない、15mJ/cmで画像が形成できる。
(2) Sensitivity Measurement Method The photoresist resin composition was applied to a 3-inch silicon wafer with a spin coater so as to have a thickness of about 1.5 μm, and dried on a hot plate at 110 ° C. for 100 seconds. . Then, repeated test chart mask on the silicon wafer, 5mJ / cm 2, 10mJ / cm 2, 15mJ / cm 2 of ultraviolet irradiation, respectively, then developing solution (2.38% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution) Developed for 60 seconds. The obtained pattern was observed with a scanning electron microscope and the pattern shape was evaluated according to the following criteria.
A An image can be formed at 5 mJ / cm 2 .
B 5 mJ / cm in the two images can not be formed, the image can be formed at 10 mJ / cm 2.
C 10 mJ / cm at 2 image can not be formed, the image can be formed at 15 mJ / cm 2.

(3)解像度の測定
得られたフォトレジスト用樹脂組成物を、スピンコーターを用いてシリコンウェハ上に塗布し、110℃、100秒間プリベークして、膜厚1.5μmのレジスト膜を形成した。これに100μm〜1μmの線幅が刻まれたパターンマスクを介し、紫外線を用いて露光した。露光後、直ちに2.38wt%のテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイト水溶液により、23℃で60秒間現像し、水洗、乾燥を行い、ポジ型パターンを得た。その際、一定の露光量で解像される最小のフォトレジストパターンの寸法を限界解像度とした。なお、単位は、μmである。
(3) Measurement of resolution The obtained resin composition for photoresist was applied onto a silicon wafer using a spin coater and pre-baked at 110 ° C. for 100 seconds to form a resist film having a thickness of 1.5 μm. This was exposed using ultraviolet rays through a pattern mask in which a line width of 100 μm to 1 μm was engraved. Immediately after the exposure, the film was developed with a 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution at 23 ° C. for 60 seconds, washed with water and dried to obtain a positive pattern. At that time, the minimum resolution of the photoresist pattern that can be resolved with a constant exposure amount is defined as the limit resolution. The unit is μm.

(4)パターン形状
フォトレジスト用樹脂組成物を、スピンコーターを用いてシリコンウェハ上に塗布し、110℃、100秒間プリベークして、膜厚1.5μmのレジスト膜を形成した。これに5μmの線幅が刻まれたパターンマスクを介し、紫外線を用いて露光した。露光後、直ちに2.38wt%のテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイト水溶液により、23℃で60秒間現像し、水洗、乾燥を行い、ポジ型パターンを得た。シリコンウェハ上のレジストパターンの形状を走査型電子顕微鏡で観察し、レジストの矩形パターンの断面の上部の角の角度を測定し、110度以下のものを○、110度以上のもの又は角が丸みを帯び明確に測定できないものを×とした。
(4) Pattern shape The resin composition for photoresist was apply | coated on the silicon wafer using the spin coater, and it prebaked at 110 degreeC for 100 second, and formed the resist film with a film thickness of 1.5 micrometers. This was exposed using ultraviolet rays through a pattern mask in which a line width of 5 μm was engraved. Immediately after the exposure, the film was developed with a 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution at 23 ° C. for 60 seconds, washed with water and dried to obtain a positive pattern. The shape of the resist pattern on the silicon wafer is observed with a scanning electron microscope, the angle of the upper corner of the cross section of the resist rectangular pattern is measured, ○ for 110 degrees or less, ○, 110 degrees or more, or rounded corners A mark which is clearly marked and cannot be measured was marked as x.

上記評価項目に関する評価結果を、以下の表1に示す。   The evaluation results regarding the above evaluation items are shown in Table 1 below.

Figure 2013254193
Figure 2013254193

表1の結果から、実施例1〜7のフォトレジスト用樹脂組成物は、比較例1〜3のフォトレジスト用樹脂組成物と比べて、感度、パターン形状、解像度および残膜性がそれぞれバランスよく優れたものであった。このフォトレジスト用樹脂組成物を用いたレジストは、微細加工性に優れたものであった。その結果、実際に、実施例に記載のフォトレジスト用組成物を用いて液晶デバイスを製造した場合、設計通りの微細回路を有する液晶デバイスを得ることができた。   From the results in Table 1, the photoresist resin compositions of Examples 1 to 7 have a good balance of sensitivity, pattern shape, resolution, and residual film properties as compared to the photoresist resin compositions of Comparative Examples 1 to 3, respectively. It was excellent. The resist using this photoresist resin composition was excellent in fine workability. As a result, when a liquid crystal device was actually produced using the photoresist composition described in the examples, a liquid crystal device having a designed fine circuit could be obtained.

なお、比較例1は、ノボラック型フェノール樹脂を合成する際のフェノール類としてm−クレゾールとp−クレゾールのみを用いたものであり、さらにはオルソ化率が23%を下回るものである。比較例1のフォトレジスト用組成物は、残膜率が低く、限界解像度も大きく、パターンの断面形状も略半楕円形状であり、角度がはっきりしないものであった。   In addition, the comparative example 1 uses only m-cresol and p-cresol as phenols at the time of synthesize | combining a novolak-type phenol resin, Furthermore, an ortho-conversion rate is less than 23%. The composition for photoresist of Comparative Example 1 had a low residual film ratio, a large limit resolution, a pattern having a substantially semi-elliptical shape, and an unclear angle.

比較例2は、ノボラック型フェノール樹脂を合成する際のフェノール類として、m−クレゾール、p−クレゾール及び3,5−キシレノールのみを用いたものであり、2,5−キシレノールを用いなかったものである。比較例2のフォトレジスト用組成物は、感度が低く、パターン形状も優れたものではなかった。   In Comparative Example 2, only m-cresol, p-cresol and 3,5-xylenol were used as phenols when synthesizing a novolak type phenol resin, and 2,5-xylenol was not used. is there. The photoresist composition of Comparative Example 2 had low sensitivity and was not excellent in pattern shape.

比較例3は、ノボラック型フェノール樹脂を合成する際のフェノール類としてm−クレゾール、p−クレゾールおよび2,5−キシレノールを用いているものの、合成時の温度が100℃と低かったため、オルソ化率が23%を下回るものである。比較例3のフォトレジスト用組成物は、残膜率が低く、限界解像度も大きく、パターンの断面形状も略半楕円形状であり、角度がはっきりしないものであった。   In Comparative Example 3, although m-cresol, p-cresol and 2,5-xylenol were used as phenols when synthesizing the novolak type phenol resin, the temperature during synthesis was as low as 100 ° C. Is less than 23%. The photoresist composition of Comparative Example 3 had a low residual film ratio, a large limit resolution, a pattern cross-sectional shape that was substantially semi-elliptical, and the angle was not clear.

本発明のフォトレジスト用樹脂組成物は、良好なパターン形状を有し、かつ高感度・高解像度で高残膜性を有することから、液晶表示装置回路や半導体集積回路の微細回路製造に好適に用いることができる。   The resin composition for photoresists of the present invention has a good pattern shape, and has high sensitivity, high resolution, and high residual film properties. Therefore, it is suitable for manufacturing fine circuits of liquid crystal display devices and semiconductor integrated circuits. Can be used.

Claims (8)

(A)メタクレゾール、パラクレゾールおよび2,5−キシレノールを含むフェノール類とアルデヒド類とを、酸触媒の存在下、110℃以上、220℃以下の温度条件下で反応させて得られるオルソ化率23%以上のハイオルソノボラック型フェノール樹脂と、
(B)ナフトキノンジアジド誘導体と、
(C)溶媒と、
を含有することを特徴とするフォトレジスト用樹脂組成物。
(A) Orthogonation rate obtained by reacting phenols and aldehydes containing metacresol, paracresol and 2,5-xylenol under the temperature conditions of 110 ° C. or higher and 220 ° C. or lower in the presence of an acid catalyst. More than 23% high ortho novolac type phenolic resin,
(B) a naphthoquinonediazide derivative;
(C) a solvent;
Containing a resin composition for photoresist.
前記メタクレゾールと前記パラクレゾールとの配合比率が、質量比で90:10〜50:50である請求項1に記載のフォトレジスト用樹脂組成物。   The resin composition for photoresists according to claim 1, wherein a mixing ratio of the metacresol and the paracresol is 90:10 to 50:50 by mass ratio. 前記フェノール類が、さらに3,5−キシレノールを含む、請求項1または2に記載のフォトレジスト用樹脂組成物。   The resin composition for photoresists according to claim 1 or 2, wherein the phenol further contains 3,5-xylenol. 前記2,5−キシレノールと前記3,5−キシレノールとの配合比率が、質量比で100:0〜50:50である請求項3に記載のフォトレジスト用樹脂組成物。   The resin composition for photoresists according to claim 3, wherein a mixing ratio of the 2,5-xylenol and the 3,5-xylenol is 100: 0 to 50:50 by mass ratio. 前記メタクレゾールおよび前記パラクレゾールの合計配合量と、前記2,5−キシレノールおよび前記3,5−キシレノールの合計配合量の比率が、質量比で90:10〜60:40である請求項3または4に記載のフォトレジスト用樹脂組成物。   The ratio of the total blending amount of the metacresol and the paracresol and the total blending amount of the 2,5-xylenol and the 3,5-xylenol is 90:10 to 60:40 by mass ratio. 5. The resin composition for photoresists according to 4. 当該フォトレジスト用樹脂組成物が、ポジ型レジスト用樹脂組成物である請求項1乃至5のいずれか一項に記載のフォトレジスト用樹脂組成物。   The photoresist resin composition according to claim 1, wherein the photoresist resin composition is a positive resist resin composition. 請求項1乃至6のいずれか1項に記載のフォトレジスト用樹脂組成物を用いてなることを特徴とするフォトレジスト。   A photoresist comprising the photoresist resin composition according to any one of claims 1 to 6. 請求項1乃至6のいずれか一項に記載のフォトレジスト用樹脂組成物を用いてフォトリソグラフィーを行う工程を含むことを特徴とする液晶デバイスの製造方法。   A method for producing a liquid crystal device, comprising a step of performing photolithography using the resin composition for photoresists according to claim 1.
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