JP3458385B2 - Method for producing novolak resin and positive resist composition - Google Patents

Method for producing novolak resin and positive resist composition

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JP3458385B2
JP3458385B2 JP17108391A JP17108391A JP3458385B2 JP 3458385 B2 JP3458385 B2 JP 3458385B2 JP 17108391 A JP17108391 A JP 17108391A JP 17108391 A JP17108391 A JP 17108391A JP 3458385 B2 JP3458385 B2 JP 3458385B2
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acid
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novolak resin
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、フェノール類とアルデ
ヒド類とを縮合してノボラック樹脂を製造する方法に関
し、さらに詳しくはレジストに使用するのに好適なノボ
ラック樹脂の製造方法に関するものである
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing a novolak resin by condensing phenols and aldehydes, and more particularly to a method for producing a novolak resin suitable for use in a resist .

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、集積回路においては高集積化に伴
う微細化が進み、今やサブミクロンのパターン形成が要
求されるに至っており、解像力の優れたポジ型レジスト
が要望されている。従来、集積回路の形成にはマスク密
着方式が用いられてきたが、この方式では2μm が限界
とされており、これに代わって縮小投影露光方式が、特
に大規模集積回路(LSI)の形成には主体的に用いら
れている。
2. Description of the Related Art In recent years, integrated circuits have become finer with higher integration, and nowadays, submicron pattern formation is required, and a positive resist having excellent resolution is demanded. Conventionally, a mask contact method has been used to form an integrated circuit, but this method has a limit of 2 μm. Instead, a reduction projection exposure method is used especially for forming a large-scale integrated circuit (LSI). Is used proactively.

【0003】この方式は、マスターマスク(レチクル)
のパターンをレンズ系により縮小投影して露光する方式
であり、解像力はサブミクロンまで可能である。しかし
ながら、この縮小投影露光方式の場合の問題点の一つ
に、スループットが低いという点がある。すなわち、従
来のマスク密着方式のような一括露光方式と異なり、縮
小投影露光方式では分割くり返し露光となるため、ウェ
ハー1枚当りの露光トータル時間が長くなるという問題
である。
This system is a master mask (reticle)
The pattern is exposed by reducing and projecting the pattern with a lens system, and the resolution can be up to submicron. However, one of the problems in this reduction projection exposure method is that the throughput is low. That is, unlike the conventional batch exposure method such as the mask contact method, the reduced projection exposure method uses divided and repeated exposure, and thus the total exposure time per wafer becomes long.

【0004】これを解決する方法としては、装置の改良
もさることながら、用いるレジストの高感度化が最も重
要である。高感度化によりスループットの向上、ひいて
は歩留りの向上が達成されうる。一般に、ポジ型レジス
トはネガ型レジストに比べて感度が低く改良が望まれて
いる。
As a method for solving this, it is most important to improve the sensitivity of the resist used as well as to improve the apparatus. Through higher sensitivity, throughput can be improved, and yield can be improved. In general, positive resists have lower sensitivity than negative resists and are desired to be improved.

【0005】一方、LSIの集積度の向上とともに配線
の微細化が進み、そのためエッチングも従来のウェット
エッチングに代わり、ドライエッチングが主流となって
きている。このドライエッチングのため、レジストの耐
熱性が従来以上に要求されるようになった。
On the other hand, as the degree of integration of LSI has improved and wiring has become finer, dry etching has become mainstream instead of conventional wet etching. Due to this dry etching, the heat resistance of the resist is required more than ever.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】こうした観点で現在用
いられているポジ型レジストを見ると、感度、解像力、
耐熱性および残膜率の点で、必ずしも満足なものとはい
えず、ある性質を改良しようとすると他の性質が悪化す
るという不都合な状況にある。
Looking at the positive resists currently used from this point of view, the sensitivity, resolution,
It is not always satisfactory in terms of heat resistance and residual film rate, and there is an inconvenient situation in that when one property is improved, another property is deteriorated.

【0007】例えば、レジストを高感度化するために
は、ポジ型レジストに用いられているノボラック樹脂の
分子量を低くする方法があり、これによりアルカリ現像
液に対する溶解速度が増すので、見かけ上レジストの感
度は上がる。しかし、この方法では、膜べりが非常に大
きくなったり(残膜率の低下)、パターン形状が悪化し
たり、露光部と未露光部の現像液に対する溶解速度の差
が小さくなることからくる、いわゆるγ値の低下(解像
力の低下)といった問題点の他に、レジストの耐熱性が
低下するという極めて深刻な不都合を生じる。
For example, in order to increase the sensitivity of the resist, there is a method of lowering the molecular weight of the novolak resin used for the positive type resist, which increases the dissolution rate in an alkali developing solution, so that the apparent resist The sensitivity goes up. However, in this method, the film slippage becomes very large (reduction of the residual film rate), the pattern shape is deteriorated, and the difference in the dissolution rate between the exposed portion and the unexposed portion with respect to the developing solution becomes small. In addition to the problem of so-called reduction of γ value (decrease of resolution), there is a very serious inconvenience that the heat resistance of the resist is reduced.

【0008】本発明の目的は、前記従来技術の問題点を
解決し、集積回路製作用として、感度、解像力、耐熱性
および残膜率のバランスに優れたポジ型レジスト組成
使用するのに好適なノボラック樹脂の製造方法を提供
することにある。
The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and to produce a positive resist composition having excellent balance of sensitivity, resolution, heat resistance and residual film rate for the production of integrated circuits .
And to provide a manufacturing method suitable novolak resins for use in.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、フ
ェノール類とアルデヒド類を酸触媒の存在下に反応させ
てノボラック樹脂を製造する方法において、溶剤として
水、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチル
ケトン、ジイソブチルケトン、トルエン、メタノール、
エタノール、n−プロパノール、 iso−プロパノール、
n−ブタノール、n−ペンタノール、シクロヘキサノ
ン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、エチレングリコ
ールメチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテ
ル、エチレングリコールメチルエーテルアセテート、エ
チレングリコールエチルエーテルアセテート、ジオキサ
ン、3−メトキシブタノール又はジメチルホルムアミド
を共存させて、pKaが3〜5の酸触媒をフェノール類
1モルに対して0.27〜1.30モル、及びpKaが
3未満の酸触媒をフェノール類1モルに対して0.00
2〜0.1モル用いることを特徴とするノボラック樹脂
の製造方法を提供するものである
That is, the present invention is a method for producing a novolak resin by reacting phenols and aldehydes in the presence of an acid catalyst, and water, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone as a solvent, Diisobutyl ketone, toluene, methanol,
Ethanol, n-propanol, iso-propanol,
n-butanol, n-pentanol, cyclohexanone, 2-heptanone, 3-heptanone, ethylene glycol methyl ether, ethylene glycol ethyl ether, ethylene glycol methyl ether acetate, ethylene glycol ethyl ether acetate, dioxane, 3-methoxybutanol or dimethylformamide. In an amount of 0.27 to 1.30 mol with respect to 1 mol of the phenols, and an acid catalyst with a pKa of less than 3 with respect to 1 mol of the phenols in an amount of 0.005 to 1 mol of the phenols.
The present invention provides a method for producing a novolac resin, which is characterized by using 2 to 0.1 mol .

【0010】以下、本発明をさらに詳細に説明する。ノ
ボラック樹脂の製造に用いられ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、キシレノール、トリメチルフェ
ノール、p−sec−ブチルフェノール、p−tert−ブチ
ルフェノール、p−tert−アミルフェノール、2−tert
−ブチル−4−メチル−フェノール、カテコール、レゾ
ルシン、p−フェニルフェノール、ビスフェノールA、
およびこれらの混合物などを挙げることができ、これら
のうち、m−クレゾール、p−クレゾール、2−tert−
ブチル−5−メチルフェノール、2,3,5−トリメチ
ルフェノールまたはこれらの混合物が特に好ましい。
The present invention will be described in more detail below. Examples of the phenols used for producing the novolac resin include phenol, m-cresol, p-cresol, o-cresol, xylenol, trimethylphenol, p-sec-butylphenol, p-tert-butylphenol, p-tert-amyl. Phenol, 2-tert
-Butyl-4-methyl-phenol, catechol, resorcin, p-phenylphenol, bisphenol A,
And mixtures thereof, and the like. Among these, m-cresol, p-cresol, 2-tert-
Butyl-5-methylphenol, 2,3,5-trimethylphenol or mixtures thereof are particularly preferred.

【0011】ノボラック樹脂の製造に用いられるアルデ
ヒド類としては、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、クロトンアルデヒ
ド、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒド、m−ヒド
ロキシベンズアルデヒド、p−ヒドロキシベンズアルデ
ヒド、テレフタルアルデヒド、アクロレイン、グリオキ
サールなどを挙げることができ、これらのうち、特にホ
ルムアルデヒドが好ましい。これらのアルデヒド類は単
独で、または2種以上混合して使用することができる。
アルデヒド類の使用量は、フェノール類1モルに対し、
好ましくは0.2〜2モル、より好ましくは0.5〜1モル
である。
Examples of the aldehydes used for producing the novolac resin include formaldehyde, paraformaldehyde, acetaldehyde, crotonaldehyde, benzaldehyde, salicylaldehyde, m-hydroxybenzaldehyde, p-hydroxybenzaldehyde, terephthalaldehyde, acrolein, glyoxal and the like. Of these, formaldehyde is particularly preferable. These aldehydes can be used alone or in admixture of two or more.
The amount of aldehydes used is based on 1 mol of phenols.
It is preferably 0.2 to 2 mol, more preferably 0.5 to 1 mol.

【0012】本発明においては、フェノール類とアルデ
ヒド類を反応させてノボラック樹脂を製造する際に、p
Kaが3〜5の酸触媒を用いる。かかる酸触媒として
は、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、吉草酸、イ
ソ吉草酸、ギ酸、乳酸などを挙げることができ、これら
のうち、特に酢酸が好ましい。pKaが3〜5の酸触媒
は、フェノール類1モルに対して0.271.30
ルの範囲で用いる。この酸触媒の量があまりに少ない
と、反応時間が長くなり、また得られるノボラック樹脂
をポジ型レジストに適用したときに、耐熱性や解像度の
向上が見られなくなる。一方、その量があまり多いと、
得られるノボラック樹脂を洗浄後も触媒が残存すること
があるので、好ましくない。
In the present invention, when the novolac resin is produced by reacting phenols and aldehydes, p
An acid catalyst having a Ka of 3 to 5 is used. Examples of such an acid catalyst include acetic acid, propionic acid, butyric acid, isobutyric acid, valeric acid, isovaleric acid, formic acid and lactic acid, and of these, acetic acid is particularly preferable. The acid catalyst having a pKa of 3 to 5 has a pH of 0. It is used in the range of 27 to 1.30 mol. When the amount of the acid catalyst is too small, the reaction time becomes long, and when the resulting novolac resin is applied to a positive resist, heat resistance and resolution are not improved. On the other hand, if the amount is too large,
The catalyst may remain after the obtained novolac resin is washed, which is not preferable.

【0013】本発明においては、前記pKaが3〜5の
酸触媒に加えて、pKaが3未満の酸触媒を併用する。
このようなpKaが3未満の酸触媒としては、シュウ
酸、塩酸、過塩素酸、硫酸、p−トルエンスルホン酸、
トリクロル酢酸、トリフルオロ酢酸、トリフルオロメタ
ンスルホン酸、およびこれらの混合物を挙げることがで
きる。pKaが3〜5の酸触媒に加えて、pKaが3未
満の酸触媒を用いる場合、後者の量は、フェノール類1
モルに対して0.002〜0.1モルである。
In the present invention, in addition to the acid catalyst having a pKa of 3 to 5, an acid catalyst having a pKa of less than 3 is used in combination.
Examples of such an acid catalyst having a pKa of less than 3 include oxalic acid, hydrochloric acid, perchloric acid, sulfuric acid, p-toluenesulfonic acid,
Mention may be made of trichloroacetic acid, trifluoroacetic acid, trifluoromethanesulfonic acid, and mixtures thereof. When an acid catalyst having a pKa of less than 3 is used in addition to the acid catalyst having a pKa of 3 to 5, the amount of the latter is 1
It is 0.002-0.1 mol with respect to mol.

【0014】本発明の方法は、フェノール類とアルデヒ
ド類を特定の酸触媒の存在下に反応させるものであり、
その他の反応条件は、一般的な範囲から適宜選択するこ
とができる。例えば、反応温度は適宜調整することがで
き、好ましくは80〜200℃である。
The method of the present invention comprises reacting phenols and aldehydes in the presence of a specific acid catalyst,
Other reaction conditions can be appropriately selected from the general range. For example, the reaction temperature can be appropriately adjusted and is preferably 80 to 200 ° C.

【0015】フェノール類とアルデヒド類の反応は、溶
剤を用いて行なう。溶剤としては、水、アセトン、メチ
ルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチ
ルケトン、トルエン、メタノール、エタノール、n−プ
ロパノール、 iso−プロパノール、n−ブタノール、n
−ペンタノール、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン、
3−ヘプタノン、エチレングリコールメチルエーテル、
エチレングリコールエチルエーテル、エチレングリコー
ルメチルエーテルアセテート、エチレングリコールエチ
ルエーテルアセテート、ジオキサン、3−メトキシブタ
ノール又はジメチルホルムアミドである。これらのう
ち、メチルイソブチルケトンまたはエチレングリコール
エチルエーテルアセテートが特に好ましい。もちろん、
2種以上の溶剤を混合して用いてもよい。溶剤の量は、
フェノール類100重量部に対し、10〜1,000 重量
部、好ましくは30〜500重量部である。
[0015] The reaction of phenols and aldehydes Nau lines using solvent <br/> agent. It is a solvent, water, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, diisobutyl ketone, toluene, methanol, ethanol, n- propanol, iso- propanol, n- butanol, n
-Pentanol, cyclohexanone, 2-heptanone,
3-heptanone, ethylene glycol methyl ether,
Ethylene glycol ethyl ether, ethylene glycol methyl ether acetate, ethylene glycol ethyl ether acetate, dioxane, 3-methoxybutanol or dimethylformamide. Of these, methyl isobutyl ketone or ethylene glycol ethyl ether acetate is particularly preferable. of course,
You may mix and use 2 or more types of solvents. The amount of soluble agent,
The amount is 10 to 1,000 parts by weight, preferably 30 to 500 parts by weight, based on 100 parts by weight of phenols.

【0016】反応原料であるフェノール類、アルデヒド
類および酸触媒の仕込み方法としては、これらを一括し
て仕込む方法、これらのうちの一部または全部を反応の
進行とともに加えていく方法などを挙げることができ
る。
Examples of the method for charging the reaction raw materials such as phenols, aldehydes and acid catalysts include a method of charging them all at once and a method of adding a part or all of them as the reaction progresses. You can

【0017】反応終了後は、水洗および脱水を行い、ノ
ボラック樹脂中に含まれる酸触媒および金属分を除去す
ることが好ましい。また、必要があれば分別等の操作を
行って、低分子量分を除去するとともに分子量分布を狭
くするのも有効である。
After completion of the reaction, it is preferable to wash with water and dehydrate to remove the acid catalyst and metal components contained in the novolac resin. If necessary, it is also effective to carry out an operation such as fractionation to remove low molecular weight components and narrow the molecular weight distribution.

【0018】このようにして得られるノボラック樹脂
は、ポジ型レジスト組成物等の感放射線性樹脂組成物に
好適に使用される。ポジ型レジスト組成物は、ノボラッ
ク樹脂および感放射線性化合物を含有するものである。
The novolak resin thus obtained is preferably used in a radiation sensitive resin composition such as a positive resist composition. The positive resist composition contains a novolac resin and a radiation sensitive compound.

【0019】ポジ型レジスト組成物における感放射線性
化合物としては、キノンジアジド化合物等が用いられ
る。このキノンジアジド化合物は、公知の方法、例え
ば、ナフトキノンジアジドスルホン酸ハロゲン化物やベ
ンゾキノンジアジドスルホン酸ハロゲン化物とヒドロキ
シル基を有する化合物とを、弱アルカリの存在下で縮合
することにより得られる。
A quinonediazide compound or the like is used as the radiation-sensitive compound in the positive resist composition. This quinonediazide compound can be obtained by a known method, for example, by condensing a naphthoquinonediazidesulfonic acid halide or a benzoquinonediazidesulfonic acid halide with a compound having a hydroxyl group in the presence of a weak alkali.

【0020】感放射線性キノンジアジド化合物の製造に
用いられるヒドロキシル基を有する化合物の例として
は、ハイドロキノン、レゾルシン、フロログルシン、没
食子酸アルキルエステル、2,4−ジヒドロキシベンゾ
フェノン、さらには、2,3,4−トリヒドロキシベン
ゾフェノン、2,2′,3−トリヒドロキシベンゾフェ
ノン、2,2′,4−トリヒドロキシベンゾフェノン、
2,2′,5−トリヒドロキシベンゾフェノン、2,
3,3′−トリヒドロキシベンゾフェノン、 2,3,
4′−トリヒドロキシベンゾフェノン、2,3′,4−
トリヒドロキシベンゾフェノン、2,3′,5−トリヒ
ドロキシベンゾフェノン、2,4,4′−トリヒドロキ
シベンゾフェノン、2,4′,5−トリヒドロキシベン
ゾフェノン、2′,3,4−トリヒドロキシベンゾフェ
ノン、3,3′,4−トリヒドロキシベンゾフェノン、
3,4,4′−トリヒドロキシベンゾフェノン等のトリ
ヒドロキシベンゾフェノン類、2,3,3′,4−テト
ラヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4,4′−テト
ラヒドロキシベンゾフェノン、2,2′,4,4′−テ
トラヒドロキシベンゾフェノン、2,2′,3,4−テ
トラヒドロキシベンゾフェノン、2,2′,3,4′−
テトラヒドロキシベンゾフェノン、 2,2′,5,
5′−テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,3′,
4′,5−テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,
3′,5,5′−テトラヒドロキシベンゾフェノン等の
テトラヒドロキシベンゾフェノン類、2,2′,3,
4,4′−ペンタヒドロキシベンゾフェノン、2,
2′,3,4,5′−ペンタヒドロキシベンゾフェノ
ン、2,2′,3,3′,4,−ペンタヒドロキシベン
ゾフェノン、2,3,3′,4,5′−ペンタヒドロキ
シベンゾフェノン等のペンタヒドロキシベンゾフェノン
類、 2,3,3′,4,4′,5′−ヘキサヒドロキ
シベンゾフェノン、2,2′,3,3′,4,5′−ヘ
キサヒドロキシベンゾフェノン等のヘキサヒドロキシベ
ンゾフェノン類、式
Examples of the compound having a hydroxyl group used for producing the radiation-sensitive quinonediazide compound include hydroquinone, resorcin, phloroglucin, alkyl gallate, 2,4-dihydroxybenzophenone, and further 2,3,4- Trihydroxybenzophenone, 2,2 ', 3-trihydroxybenzophenone, 2,2', 4-trihydroxybenzophenone,
2,2 ', 5-trihydroxybenzophenone, 2,
3,3'-trihydroxybenzophenone, 2,3
4'-trihydroxybenzophenone, 2,3 ', 4-
Trihydroxybenzophenone, 2,3 ', 5-trihydroxybenzophenone, 2,4,4'-trihydroxybenzophenone, 2,4', 5-trihydroxybenzophenone, 2 ', 3,4-trihydroxybenzophenone, 3, 3 ', 4-trihydroxybenzophenone,
Trihydroxybenzophenones such as 3,4,4'-trihydroxybenzophenone, 2,3,3 ', 4-tetrahydroxybenzophenone, 2,3,4,4'-tetrahydroxybenzophenone, 2,2', 4 4'-tetrahydroxybenzophenone, 2,2 ', 3,4-tetrahydroxybenzophenone, 2,2', 3,4'-
Tetrahydroxybenzophenone, 2,2 ', 5,
5'-tetrahydroxybenzophenone, 2,3 ',
4 ', 5-tetrahydroxybenzophenone, 2,
Tetrahydroxybenzophenones such as 3 ', 5,5'-tetrahydroxybenzophenone, 2,2', 3,
4,4'-pentahydroxybenzophenone, 2,
Pentahydroxy such as 2 ', 3,4,5'-pentahydroxybenzophenone, 2,2', 3,3 ', 4, -pentahydroxybenzophenone, 2,3,3', 4,5'-pentahydroxybenzophenone Hexahydroxybenzophenones such as benzophenones, 2,3,3 ', 4,4', 5'-hexahydroxybenzophenone, 2,2 ', 3,3', 4,5'-hexahydroxybenzophenone, formula

【0021】[0021]

【化1】 [Chemical 1]

【0022】(式中、pは0以上4以下の数を表し、q
は1以上5以下の数を表し、p+qは2以上であり、R
1 〜R3 はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、ア
ルケニル基、シクロヘキシル基またはアリール基を表
す。)で示されるオキシフラバン類など、芳香族ヒドロ
キシル化合物が挙げられる。
(Where p is a number from 0 to 4 and q
Represents a number of 1 or more and 5 or less, p + q is 2 or more, and R
1 to R 3 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, a cyclohexyl group or an aryl group. Aromatic hydroxyl compounds such as oxyflavans represented by

【0023】ポジ型レジスト液の調製は、ノボラック樹
脂と感放射線性化合物を溶剤に混合溶解することにより
行われる。ノボラック樹脂と感放射線性化合物との割合
は、重量比で1:1〜6:1の範囲が好ましい。
The positive resist solution is prepared by mixing and dissolving the novolac resin and the radiation-sensitive compound in a solvent. The weight ratio of the novolac resin to the radiation-sensitive compound is preferably in the range of 1: 1 to 6: 1.

【0024】また用いる溶剤は、適当な乾燥速度を有
し、溶剤が蒸発して均一で平滑な塗膜を与えるものがよ
い。このような溶剤としては、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、エチルセロソル
ブ、メチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチ
ルエーテルアセテート、酢酸ブチル、メチルイソブチル
ケトン、キシレン、乳酸エチル、プロピレングリコール
モノエチルエーテルアセテートなどが挙げられる。溶剤
量は、エチルセロソルブアセテートを溶剤とした場合
は、組成物の全重量に対して30〜80重量%が好まし
い。以上の方法で得られたレジスト組成物には、さらに
必要に応じて、付加物として少量の樹脂や染料などが添
加されていてもよい。
The solvent used is preferably one which has an appropriate drying rate and evaporates the solvent to give a uniform and smooth coating film. Examples of such a solvent include ethyl cellosolve acetate, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve, methyl cellosolve, propylene glycol monomethyl ether acetate, butyl acetate, methyl isobutyl ketone, xylene, ethyl lactate, and propylene glycol monoethyl ether acetate. When ethyl cellosolve acetate is used as the solvent, the amount of the solvent is preferably 30 to 80% by weight based on the total weight of the composition. The resist composition obtained by the above method may further contain a small amount of a resin or dye as an additive, if necessary.

【0025】[0025]

【実施例】以下に実施例を示すが、本発明はこれらに限
定されるものではない。なお、%および部は特に断りの
ない限り重量基準である。また、合成例1中の( )内
に記載した表示は、後記する表1中の項目名に対応して
いる。
EXAMPLES Examples will be shown below, but the present invention is not limited thereto. In addition,% and parts are based on weight unless otherwise specified. Further, the indications in parentheses in Synthesis Example 1 correspond to the item names in Table 1 described later.

【0026】合成例1(本発明) 還流冷却管、温度計、攪拌機および滴下ロートを備えた
四ツ口フラスコに、以下に示す各原料を入れ、溶解させ
た。
Synthesis Example 1 (Invention) In a four-necked flask equipped with a reflux condenser, a thermometer, a stirrer and a dropping funnel, the following raw materials were placed and dissolved.

【0027】 m−クレゾール 316.0g p−クレゾール 170.6g 氷酢酸(酸触媒1) 223.0g 10%シュウ酸水(酸触媒2) 82.1g メチルイソブチルケトン(反応溶媒) 453.6g 〔以下、MIBKとする〕[0027] m-cresol 316.0g p-cresol 170.6 g Glacial acetic acid (acid catalyst 1) 223.0g 10% oxalic acid water (acid catalyst 2) 82.1g Methyl isobutyl ketone (reaction solvent) 453.6g [Hereinafter, referred to as MIBK]

【0028】この混合物を90℃まで加熱し、37%ホ
ルマリン 209.8gを1時間かけて滴下し、その後還流温
度で8時間(反応時間)加熱した。得られた反応混合物
を水洗、脱水し、さらにMIBK(希釈溶媒)を加えて
15%濃度(希釈率)に希釈した。希釈後の樹脂溶液の
500g(希釈樹脂の溶液量)をとり、そこにn−ヘプ
タンを 384.5g加え、60℃に保温しながら攪拌し、静
置後、分液した。得られた樹脂溶液に乳酸エチル400
gを加えて濃縮し、ノボラック樹脂の溶液を得た。この
溶液中のノボラック樹脂固型分は35%であった。この
反応における原料仕込み量および条件を表1にまとめ
た。
The mixture was heated to 90 ° C., 209.8 g of 37% formalin was added dropwise over 1 hour, and then heated at reflux temperature for 8 hours (reaction time). The obtained reaction mixture was washed with water, dehydrated, and MIBK (diluting solvent) was further added to dilute it to a concentration of 15% (dilution ratio). After taking 500 g (amount of diluted resin solution) of the diluted resin solution, 384.5 g of n-heptane was added thereto, and the mixture was stirred while keeping the temperature at 60 ° C., allowed to stand, and separated. Ethyl lactate 400 was added to the obtained resin solution.
g was added and the mixture was concentrated to obtain a solution of novolak resin. The solid content of novolac resin in this solution was 35%. The raw material charging amounts and conditions in this reaction are summarized in Table 1.

【0029】合成例2〜6(本発明)および7〜10
(比較) 合成例1に準じ、表1〜3に示した条件下で合成を行
い、各々のノボラック樹脂を得た。
Synthesis Examples 2-6 (invention) and 7-10
(Comparison) According to Synthesis Example 1, synthesis was performed under the conditions shown in Tables 1 to 3 to obtain each novolac resin.

【0030】[0030]

【表1】 [Table 1]

【0031】[0031]

【表2】 [Table 2]

【0032】[0032]

【表3】 [Table 3]

【0033】合成例11(レジスト用添加物の製造) 攪拌器、冷却管、水分離器および温度計を装着した50
0mlの三ツ口フラスコに、2,6−キシレノール 134.0
g、サリチルアルデヒド 33.7 g、p−トルエンスルホ
ン酸 0.83 gおよびトルエン268gを仕込み、油浴中
で加熱攪拌下、115℃で縮合水を除去しながら16時
間反応させた。反応混合物を50〜60℃で濾過するこ
とにより、下式(a)で示される化合物の粗ケーキを得
た。
Synthesis Example 11 (Production of Resist Additive) 50 equipped with a stirrer, cooling pipe, water separator and thermometer
In a 0 ml three-necked flask, 2,6-xylenol 134.0
g, salicylaldehyde 33.7 g, p-toluenesulfonic acid 0.83 g and toluene 268 g were charged, and the mixture was reacted in an oil bath with heating and stirring at 115 ° C. for 16 hours while removing condensed water. The reaction mixture was filtered at 50 to 60 ° C. to obtain a crude cake of the compound represented by the following formula (a).

【0034】[0034]

【化2】 [Chemical 2]

【0035】この粗ケーキをメタノール580gに20
〜25℃で溶解させ、イオン交換水1,450gにチャージ
した後、濾過、乾燥することによって、精製ケーキ89.3
gが得られた(サリチルアルデヒド基準の収率93.0
%)。これを化合物aとする。
20 g of this crude cake was added to 580 g of methanol.
After being dissolved at -25 ° C, charged with 1,450 g of ion-exchanged water, filtered, and dried to give a purified cake 89.3.
g was obtained (yield based on salicylaldehyde 93.0
%). This is designated as compound a.

【0036】合成例12(別のレジスト用添加物の製
造) 2,6−キシレノールに代えて2,5−キシレノールを
用いたほかは、合成例11と同様の方法で、下式(b)
で示される化合物(以下、化合物bとする)を合成し
た。
Synthesis Example 12 (Production of Another Resist Additive) The same procedure as in Synthesis Example 11 was repeated except that 2,5-xylenol was used instead of 2,6-xylenol.
A compound represented by (hereinafter, referred to as compound b) was synthesized.

【0037】[0037]

【化3】 [Chemical 3]

【0038】実施例1〜6および比較例1〜4 合成例1〜10のようにして得たノボラック樹脂、合成
例11または12のようにして得た化合物aまたは化合
物b、および感放射線性化合物を、表4および表5に示
す組成で乳酸エチルに溶かし、テフロン製メンブランフ
ィルター(ポアサイズ0.2μm )でろ過して、ポジ型レ
ジスト組成物を調製した。これを、常法により洗浄した
シリコンウェハーに、回転塗布機を用いて 4,000 r.p.
m. で塗布した。次いで、このシリコンウェハーを10
0℃の真空吸着型ホットプレートで1分間ベークした。
その後、日立製作所製のi線(365nm)縮小投影露光
装置LD 5010i を用い、ショット毎に露光時間を段階的
に変えて露光した。さらに現像、リンス、乾燥して、ポ
ジ型パターンを得た。
Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 4 Novolak resins obtained as in Synthesis Examples 1 to 10, compound a or compound b obtained as in Synthesis Examples 11 or 12, and radiation-sensitive compounds. Was dissolved in ethyl lactate with the compositions shown in Tables 4 and 5 and filtered through a Teflon membrane filter (pore size 0.2 μm) to prepare a positive resist composition. This was applied to a silicon wafer that had been washed by a conventional method using a spin coater at 4,000 rp.
applied at m. Then, this silicon wafer is
Baking was performed on a vacuum adsorption type hot plate at 0 ° C. for 1 minute.
After that, an i-line (365 nm) reduction projection exposure apparatus LD 5010i manufactured by Hitachi Ltd. was used to perform exposure by changing the exposure time step by step for each shot. Further development, rinsing and drying were carried out to obtain a positive pattern.

【0039】得られたポジ型パターンにつき、各ショッ
トの膜減り量と露光時間をプロットして、感度を求め
た。また、未露光部の残膜厚から残膜率を求めた。さら
に、現像後のレジストパターンのついたシリコンウェハ
ーを種々の温度に設定したクリーンオーブン中に30分
間、空気雰囲気中で放置し、その後、レジストパターン
を走査型電子顕微鏡で観察することにより、耐熱性を評
価した。解像力は、ラインアンドスペースを解像する最
小線幅で表示した。
With respect to the obtained positive type pattern, the film reduction amount and the exposure time of each shot were plotted to determine the sensitivity. Further, the residual film rate was obtained from the residual film thickness of the unexposed portion. Furthermore, the silicon wafer with the developed resist pattern was left in a clean oven set to various temperatures for 30 minutes in an air atmosphere, and then the resist pattern was observed with a scanning electron microscope to obtain heat resistance. Was evaluated. The resolving power was expressed as the minimum line width for resolving lines and spaces.

【0040】これらの結果をまとめて、レジストの組成
とともに表4および表5に示した。表から明らかなよう
に、実施例の各組成における解像力および耐熱性のバラ
ンスは、比較例のそれに比べて格段に向上していること
が認められた。
The results are summarized in Tables 4 and 5 together with the resist composition. As is clear from the table, it was confirmed that the balance of resolution and heat resistance in each composition of the examples was markedly improved as compared with that of the comparative examples.

【0041】[0041]

【表4】 [Table 4]

【0042】[0042]

【表5】 [Table 5]

【0043】(表4および表5の脚注)* 感放射線性化合物c: ナフトキノン−(1,2)−ジアジド−(2)−5−ス
ルホン酸クロリドと、下式で示される2,4,4−トリ
メチル−2′,4′,7−トリヒドロキシフラバンとの
縮合物(平均2.8個の水酸基がエステル化されてい
る)。
(Footnotes in Tables 4 and 5) * Radiation-sensitive compound c: naphthoquinone- (1,2) -diazide- (2) -5-sulfonic acid chloride and 2,4,4 represented by the following formula -Condensation product with trimethyl-2 ', 4', 7-trihydroxyflavan (average of 2.8 hydroxyl groups esterified).

【0044】[0044]

【化4】 [Chemical 4]

【0045】感放射線性化合物d: ナフトキノン−(1,2)−ジアジド−(2)−5−ス
ルホン酸クロリドと、下式で示される2,3,4,4′
−テトラヒドロキシベンゾフェノンとの縮合物(平均2.
5個の水酸基がエステル化されている)。
Radiation-sensitive compound d: naphthoquinone- (1,2) -diazide- (2) -5-sulfonic acid chloride and 2,3,4,4 'represented by the following formula
-Condensate with tetrahydroxybenzophenone (average 2.
5 hydroxyl groups are esterified).

【0046】[0046]

【化5】 [Chemical 5]

【0047】[0047]

【発明の効果】本発明の製造方法により得られるノボラ
ック樹脂を用いれば、感度、解像力、残膜率および耐熱
性のバランスに優れたポジ型レジスト組成物が得られ
る。
By using the novolac resin obtained by the production method of the present invention, a positive resist composition having an excellent balance of sensitivity, resolution, residual film rate and heat resistance can be obtained.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土井 靖宜 大阪府大阪市此花区春日出中3丁目1番 98号 住友化学工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−222409(JP,A) 特開 昭62−150245(JP,A) 特開 昭61−55113(JP,A) 特開 昭61−171773(JP,A) 特開 昭62−230816(JP,A) 特開 昭60−260611(JP,A) 特開 昭61−12714(JP,A) 特開 昭62−160444(JP,A) 特開 昭62−161145(JP,A) 特開 昭62−161146(JP,A) 特開 昭55−155013(JP,A) 特開 平4−202312(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08G 8/00 - 8/38 G03F 7/023 CA(STN) REGISTRY(STN)─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor, Yasutoshi Doi, 3-98 Kasugadenaka, Konohana-ku, Osaka City, Osaka Prefecture Sumitomo Chemical Co., Ltd. (56) Reference JP-A-2-222409 (JP, A) JP 62-150245 (JP, A) JP 61-55113 (JP, A) JP 61-171773 (JP, A) JP 62-230816 (JP, A) JP 60 -260611 (JP, A) JP 61-12714 (JP, A) JP 62-160444 (JP, A) JP 62-161145 (JP, A) JP 62-161146 (JP, A) ) JP 55-155013 (JP, A) JP 4-202312 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) C08G 8/00-8/38 G03F 7 / 023 CA (STN) REGISTRY (STN)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】フェノール類とアルデヒド類を酸触媒の存
在下に反応させてノボラック樹脂を製造する方法におい
て、溶剤として水、アセトン、メチルエチルケトン、メ
チルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、トルエ
ン、メタノール、エタノール、n−プロパノール、 iso
−プロパノール、n−ブタノール、n−ペンタノール、
シクロヘキサノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、
エチレングリコールメチルエーテル、エチレングリコー
ルエチルエーテル、エチレングリコールメチルエーテル
アセテート、エチレングリコールエチルエーテルアセテ
ート、ジオキサン、3−メトキシブタノール又はジメチ
ルホルムアミドを共存させて、pKaが3〜5の酸触媒
をフェノール類1モルに対して0.27〜1.30モ
ル、及びpKaが3未満の酸触媒をフェノール類1モル
に対して0.002〜0.1モル用いることを特徴とす
るノボラック樹脂の製造方法。
1. A method for producing a novolak resin by reacting phenols and aldehydes in the presence of an acid catalyst, wherein water, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, diisobutyl ketone, toluene, methanol, ethanol, n is used as a solvent. -Propanol, iso
-Propanol, n-butanol, n-pentanol,
Cyclohexanone, 2-heptanone, 3-heptanone,
Ethylene glycol methyl ether, ethylene glycol ethyl ether, ethylene glycol methyl ether acetate, ethylene glycol ethyl ether acetate, dioxane, 3-methoxybutanol or dimethylformamide is allowed to coexist, and an acid catalyst having a pKa of 3 to 5 is added to 1 mol of phenols. On the other hand, a method for producing a novolak resin, which comprises using 0.27 to 1.30 mol and 0.002 to 0.1 mol of an acid catalyst having a pKa of less than 3 with respect to 1 mol of a phenol.
【請求項2】pKaが3〜5の酸触媒が酢酸である、請
求項1記載のノボラック樹脂の製造方法。
2. The method for producing a novolak resin according to claim 1, wherein the acid catalyst having a pKa of 3 to 5 is acetic acid.
【請求項3】pKaが3未満の酸触媒がシュウ酸であ
る、請求項1記載のノボラック樹脂の製造方法
3. The method for producing a novolak resin according to claim 1, wherein the acid catalyst having a pKa of less than 3 is oxalic acid .
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