JP7089140B2 - Resin for photoresist, method for producing resin for photoresist and photoresist composition - Google Patents

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Description

本発明は、フォトレジスト用樹脂、フォトレジスト用樹脂の製造方法及びフォトレジスト組成物に関する。 The present invention relates to a photoresist resin, a method for producing a photoresist resin, and a photoresist composition.

近年、集積回路半導体の回路パターンの線幅は、集積度の高密度化とともに微細化の一途を辿っている。また、液晶表示素子などでも同様に配線幅が細くなり、微細化する傾向となっている。ディスプレイパネルの大型化、低コスト化が進む中、大型基板上で簡便な工程で安定して配線を形成する技術が必要とされている。
従来、半導体分野で使用されているフォトリソグラフィー技術においては、レジスト膜をパターニングした後、ウェットエッチング法又はドライエッチング法によって配線形成する工程が普及している。そのフォトリソグラフィー技術は、液晶表示素子の製造工程でも応用されつつある。
それに伴い、フォトレジスト用樹脂材料に対する要求性能も高度化かつ多様化している。感度、解像度などに優れた高現像性と、ウェットエッチング耐性及びドライエッチング耐性といったエッチング耐性が優れている必要がある。
In recent years, the line width of circuit patterns of integrated circuit semiconductors has been steadily becoming finer as the degree of integration has increased. Further, in the case of liquid crystal display elements and the like, the wiring width is also narrowed, and there is a tendency for the wiring width to be miniaturized. As display panels become larger and cheaper, there is a need for technology to stably form wiring on large substrates in a simple process.
Conventionally, in the photolithography technique used in the semiconductor field, a step of patterning a resist film and then forming wiring by a wet etching method or a dry etching method is widespread. The photolithography technique is also being applied in the manufacturing process of liquid crystal display elements.
Along with this, the required performance of resin materials for photoresists has become more sophisticated and diversified. It is necessary to have excellent high developability such as sensitivity and resolution, and excellent etching resistance such as wet etching resistance and dry etching resistance.

フォトレジスト用途にはフェノール樹脂が用いられ、中でもクレゾールノボラック型フェノール樹脂が最も広く用いられている。クレゾールノボラック型フェノール樹脂は、クレゾール(オルソ、メタ、パラ)とホルムアルデヒドとを、酸触媒の存在下で反応させて得られる。フォトレジストの特性を調整または向上させるために、クレゾール(オルソ、メタ、パラ)の比率や分子量などが検討されている。また、ダイマー以下の低分子量の含有率を低減させたクレゾールノボラック樹脂は、感度及び解像度がバランスよく優れている樹脂として着目されている。
そのようなクレゾールノボラック型フェノール樹脂としては、オルソクレゾールを必須成分とするクレゾールノボラック型フェノール樹脂が検討されている(例えば、特許文献1参照)。
Phenol resins are used for photoresist applications, and the cresol novolac type phenol resin is the most widely used. The cresol novolak type phenol resin is obtained by reacting cresol (ortho, meta, para) with formaldehyde in the presence of an acid catalyst. In order to adjust or improve the characteristics of the photoresist, the ratio and molecular weight of cresol (ortho, meta, para) are being investigated. Further, the cresol novolak resin having a reduced content of low molecular weight below the dimer is attracting attention as a resin having an excellent balance of sensitivity and resolution.
As such a cresol novolak type phenol resin, a cresol novolak type phenol resin containing orthocresol as an essential component has been studied (see, for example, Patent Document 1).

特開2004-115728号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-115728

しかしながら、特許文献1に記載されているようなオルソクレゾールを必須成分とするクレゾールノボラック型フェノール樹脂は、反応性の低いオルソクレゾールの使用比率を高くすると、高分子量で安定的に得ることが難しくなる。また、従来のクレゾールノボラック型フェノール樹脂は、高度化かつ多様化が進む昨今の市場要求性能に対応できるものではなく、エッチング耐性も十分ではない。 However, it becomes difficult to stably obtain a cresol novolak type phenol resin containing orthocresol as an essential component as described in Patent Document 1 at a high molecular weight when the usage ratio of low-reactivity orthocresol is increased. .. In addition, the conventional cresol novolac type phenol resin cannot meet the performance required by the market in recent years, which is becoming more sophisticated and diversified, and its etching resistance is not sufficient.

そこで、本発明の目的は、感度及び解像度が高く、優れたドライエッチング耐性を備えたフォトレジスト組成物、このフォトレジスト組成物に用いられるフォトレジスト用樹脂、及びその製造方法を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a photoresist composition having high sensitivity and resolution and excellent dry etching resistance, a photoresist resin used in this photoresist composition, and a method for producing the same. ..

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、オルソクレゾールノボラック樹脂と分子内に少なくとも2つのメチロール基を有するフェノール化合物との縮重合物を用いることで、感度及び解像度が高く、優れたドライエッチング耐性を備えたフォトレジスト組成物が得られることを見出し、本発明に至った。 As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventors have high sensitivity and resolution by using a condensed polymer of an orthocresol novolak resin and a phenol compound having at least two methylol groups in the molecule. , And have found that a photoresist composition having excellent dry etching resistance can be obtained, and have reached the present invention.

すなわち、本発明は、オルソクレゾールを主成分とするノボラック樹脂と、分子内に少なくとも2つのメチロール基を有するフェノール化合物との縮重合物を含むフォトレジスト用樹脂である。 That is, the present invention is a photoresist resin containing a polycondensation polymer of a novolak resin containing orthocresol as a main component and a phenol compound having at least two methylol groups in the molecule.

本発明によれば、感度及び解像度が高く、優れたドライエッチング耐性を備えたフォトレジスト組成物、このフォトレジスト組成物に用いられるフォトレジスト用樹脂、及びその製造方法が提供される。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, a photoresist composition having high sensitivity and resolution and excellent dry etching resistance, a photoresist resin used in this photoresist composition, and a method for producing the same are provided.

[フォトレジスト用樹脂]
本発明のフォトレジスト用樹脂は、オルソクレゾールノボラック樹脂と分子内に少なくとも2つのメチロール基を有するフェノール化合物との縮重合物を含む。
[Resin for photoresist]
The photoresist resin of the present invention contains a polycondensation polymer of an orthocresol novolak resin and a phenolic compound having at least two methylol groups in the molecule.

<オルソクレゾールを主成分とするノボラック樹脂>
オルソクレゾールを主成分とするノボラック樹脂(以下、単に「オルソクレゾールノボラック樹脂」とも称する。)は、オルソクレゾールとホルムアルデヒドとの重縮合物である。
<Novolak resin containing orthocresol as the main component>
The novolak resin containing orthocresol as a main component (hereinafter, also simply referred to as “orthocresol novolak resin”) is a polycondensate of orthocresol and formaldehyde.

オルソクレゾールは、縮重合により得られるオルソクレゾールノボラック樹脂の2核体成分の生成を抑制する。これによって、本発明のフォトレジスト用樹脂の2核体含有量を抑制することができる。
オルソクレゾールの作用を損なわない範囲であれば、その他のフェノール類を含んでいてもよい。その他のフェノール類としては、特に限定されないが、例えば、フェノール、p-クレゾ-ル、m-クレゾ-ル、2、3-キシレノ-ル、2、4-キシレノ-ル、2、5-キシレノ-ル、2、6-キシレノ-ル、3、4-キシレノ-ル、3、5-キシレノ-ル、2、3、5-トリメチルフェノ-ル、2、3、6-トリメチルフェノ-ル、トリメチルフェノ-ル、ナフトール、アリルフェノール、カテコール、レゾルシノール、及びヒドロキノン等が例示される。その他のフェノール類は、オルソクレゾールの5質量%以下程度とすることが望まれる。
Orthocresol suppresses the formation of the binuclear component of the orthocresol novolak resin obtained by polycondensation. Thereby, the binuclear body content of the photoresist resin of the present invention can be suppressed.
Other phenols may be contained as long as the action of orthocresol is not impaired. The other phenols are not particularly limited, but for example, phenol, p-cresol, m-cresol, 2,3-xylenol, 2,4-xylenol, 2,5-xyleno-. 2,6-xylenol, 3,4-xylenol, 3,5-xylenol, 2,3,5-trimethylphenol, 2,3,6-trimethylphenol, trimethylphenol -Le, naphthol, allylphenol, catechol, resorcinol, hydroquinone and the like are exemplified. It is desirable that the amount of other phenols is about 5% by mass or less of orthocresol.

ホルムアルデヒドは、任意の形態で用いて、オルソクレゾールと縮重合反応させることができる。例えば、ホルムアデヒド水溶液、及びパラホルムアルデヒド、トリオキサンなど酸存在下で分解してホルムアルデヒドとなる重合物などを好適に用いることができる。
オルソクレゾールノボラック樹脂の2核体含有量は、特に限定されないが、樹脂全体の15%以下であることが好ましい。オルソクレゾールノボラック樹脂の2核体含有量が樹脂全体の15%以下であれば、得られるフォトレジスト用樹脂の2核体含有量も抑制され、フォトレジスト組成物とした際にエッチング耐性も確保できる。オルソクレゾールノボラック樹脂の2核体含有量は、より好ましくは12%以下であり、さらに好ましくは10%以下であり、最も好ましくは5%以下である。
オルソクレゾールノボラック樹脂の2核体含有量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定により測定することができ、例えば後述する実施例に記載の方法にて測定できる。
Formaldehyde can be used in any form and polycondensed with orthocresol. For example, an aqueous solution of formaldehyde and a polymer such as paraformaldehyde and trioxane that decomposes in the presence of an acid to form formaldehyde can be preferably used.
The binuclear body content of the orthocresol novolak resin is not particularly limited, but is preferably 15% or less of the total resin. When the binuclear body content of the orthocresol novolak resin is 15% or less of the total resin, the binuclear body content of the obtained photoresist resin is also suppressed, and etching resistance can be ensured when the photoresist composition is prepared. .. The binuclear body content of the orthocresol novolak resin is more preferably 12% or less, further preferably 10% or less, and most preferably 5% or less.
The binuclear body content of the orthocresol novolak resin can be measured by gel permeation chromatography (GPC) measurement, for example, by the method described in Examples described later.

オルソクレゾールノボラック樹脂の重量平均分子量(Mw)は、特に限定されないが、フォトレジスト組成物の性能や製造上のハンドリング性から、1000~40000が好ましい。重量平均分子量が1000~40000のオルソクレゾールノボラック樹脂を用いることで、所望の特性を備えたフォトレジスト用樹脂が得られる。オルソクレゾールノボラック樹脂の重量平均分子量は、1500~30000がより好ましく、1500~25000がさらに好ましい。オルソクレゾールノボラック樹脂の重量平均分子量(Mw)を制御することで、本発明のフォトレジスト用樹脂の重量平均分子量を容易に調整することができる。
オルソクレゾールノボラック樹脂の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定による標準ポリスチレン換算値での重量平均分子量であり、例えば後述する実施例に記載の方法にて測定できる。
The weight average molecular weight (Mw) of the orthocresol novolak resin is not particularly limited, but is preferably 1000 to 40,000 from the viewpoint of the performance of the photoresist composition and the handleability in production. By using an orthocresol novolak resin having a weight average molecular weight of 1000 to 40,000, a resin for a photoresist having desired characteristics can be obtained. The weight average molecular weight of the orthocresol novolak resin is more preferably 1500 to 30,000, even more preferably 1500 to 25,000. By controlling the weight average molecular weight (Mw) of the orthocresol novolak resin, the weight average molecular weight of the photoresist resin of the present invention can be easily adjusted.
The weight average molecular weight of the orthocresol novolak resin is a weight average molecular weight in terms of standard polystyrene by gel permeation chromatography (GPC) measurement, and can be measured by, for example, the method described in Examples described later.

オルソクレゾールノボラック樹脂の好ましい態様の一つは、オルソクレゾールとホルムアルデヒドとを酸触媒下で反応させて得られる重縮合物であり、下記一般式(AA)で示される。

Figure 0007089140000001

(ここで、pは1~100の整数を表す。) One of the preferred embodiments of the orthocresol novolak resin is a polycondensate obtained by reacting orthocresol and formaldehyde under an acid catalyst, and is represented by the following general formula (AA).
Figure 0007089140000001

(Here, p represents an integer from 1 to 100.)

上記一般式(AA)で示されるオルソクレゾールノボラック樹脂において、pは繰り返し数であり、1以上100以下の整数を表す。オルソクレゾールノボラック樹脂は様々な繰り返し数pを持つ分子の集合体であるため、平均値p’として表すことができる。ここで平均値p’は、前述の重量平均分子量(Mw)が好ましくは1000以上40000以下となるような値であり、より好ましくは重量平均分子量(Mw)が1500以上30000以下となるような値であり、さらに好ましくは重量平均分子量(Mw)が1500以上25000以下となるような値である。 In the orthocresol novolak resin represented by the above general formula (AA), p is a repetition number and represents an integer of 1 or more and 100 or less. Since the orthocresol novolak resin is an aggregate of molecules having various repetition numbers p, it can be expressed as an average value p'. Here, the average value p'is a value such that the above-mentioned weight average molecular weight (Mw) is preferably 1000 or more and 40,000 or less, and more preferably a weight average molecular weight (Mw) of 1500 or more and 30,000 or less. The weight average molecular weight (Mw) is more preferably 1500 or more and 25,000 or less.

<フェノール化合物>
本発明において用いられるフェノール化合物は、分子内の同一のベンゼン核に少なくとも2つのメチロール基(-CHOH)が結合したフェノール化合物、分子内に複数存在するベンゼン核にメチロール基が結合し分子全体として少なくとも2つのメチロール基を有するフェノール化合物、又はそれらの混合物である。
メチロール基は反応性基である。こうしたメチロール基を少なくとも2つ有するフェノール化合物は、オルソクレゾールノボラック樹脂と安定的に反応して、本発明のフォトレジスト用樹脂の重量平均分子量を効率的に増大させる。これにより、重量平均分子量を容易に調整するこができる。加えて、本発明のフォトレジスト用樹脂の2核体含有量を低減することができる。
<Phenol compound>
The phenolic compound used in the present invention is a phenolic compound in which at least two methylol groups (-CH 2 OH) are bonded to the same benzene nucleus in the molecule, and the methylol group is bonded to a plurality of benzene nuclei existing in the molecule to form the entire molecule. A phenolic compound having at least two methylol groups, or a mixture thereof.
The methylol group is a reactive group. Such a phenol compound having at least two methylol groups stably reacts with the orthocresol novolak resin to efficiently increase the weight average molecular weight of the photoresist resin of the present invention. Thereby, the weight average molecular weight can be easily adjusted. In addition, the binuclear body content of the photoresist resin of the present invention can be reduced.

好ましいフェノール化合物の例を以下に示す。

Figure 0007089140000002

(式中、R、R及びRはそれぞれ独立に、炭素数が1~6のアルキル基または水酸基を表す。)
Figure 0007089140000003

(式中、R、R、R、R、R及びRはそれぞれ独立に、炭素数が1~6のアルキル基または水酸基を表す。) Examples of preferred phenolic compounds are shown below.
Figure 0007089140000002

(In the formula, R 1 , R 2 and R 3 independently represent an alkyl group or a hydroxyl group having 1 to 6 carbon atoms.)
Figure 0007089140000003

(In the formula, R 4 , R 5 , R 6 , R 7 , R 8 and R 9 each independently represent an alkyl group or a hydroxyl group having 1 to 6 carbon atoms.)

具体的には、フェノール化合物としては、m-クレゾール、p-クレゾ-ル、o-クレゾ-ル、2、3-キシレノ-ル、2、4-キシレノ-ル、2、5-キシレノ-ル、2、6-キシレノ-ル、3、4-キシレノ-ル、3、5-キシレノ-ル、2、3、5-トリメチルフェノ-ル、2、3、6-トリメチルフェノ-ル、及び4-t-ブチルカテコールなどのジメチロール化合物を好適に挙げることができる。 Specifically, examples of the phenol compound include m-cresol, p-cresol, o-cresol, 2,3-xylenoyl, 2,4-xylenoyl, 2,5-xylenol, and the like. 2,6-xylenol, 3,4-xylenol, 3,5-xylenol, 2,3,5-trimethylphenol, 2,3,6-trimethylphenol, and 4-t -Dimethylol compounds such as butylcatechol can be preferably mentioned.

より好ましいフェノール化合物の例を以下に示す。

Figure 0007089140000004

Figure 0007089140000005
Examples of more preferred phenolic compounds are shown below.
Figure 0007089140000004

Figure 0007089140000005

さらに好ましいフェノール化合物の例を以下に示す。

Figure 0007089140000006

Figure 0007089140000007
Examples of more preferred phenolic compounds are shown below.
Figure 0007089140000006

Figure 0007089140000007

<質量比(M/MB)>
本発明のフォトレジスト用樹脂における重縮合物は、オルソクレゾールノボラック樹脂とフェノール化合物との縮重合反応により得られる。オルソクレゾールノボラック樹脂の質量Mとフェノール化合物の質量Mとの比(M/MB)は、50/50~95/5であり、好ましくは70/30~95/5であり、より好ましくは80/20~95/5であり、さらに好ましくは80/20~90/10である。
重縮合物におけるオルソクレゾールノボラック樹脂とフェノール化合物との質量比(M/MB)は、後述するように、重縮合反応に用いるオルソクレゾールノボラック樹脂とフェノール化合物との割合を調整することによって、制御することができる。
<Mass ratio ( MA / MB )>
The polycondensation product in the photoresist resin of the present invention is obtained by a polycondensation reaction between an orthocresol novolak resin and a phenol compound. The ratio ( MA / MB ) of the mass MA of the orthocresol novolak resin to the mass MB of the phenol compound is 50/50 to 95/5, preferably 70/30 to 95/5, and more. It is preferably 80/20 to 95/5, and more preferably 80/20 to 90/10.
The mass ratio ( MA / MB) of the orthocresol novolak resin and the phenol compound in the polycondensation product is determined by adjusting the ratio of the orthocresol novolak resin and the phenol compound used in the polycondensation reaction, as described later. Can be controlled.

質量比(M/MB)が50/50~95/5であることで、本発明のフォトレジスト用樹脂の重量平均分子量が効率的に増大し、重量平均分子量を容易に調整することができる。加えて、本発明のフォトレジスト用樹脂の2核体含有量を低減することができる。本発明のフォトレジスト用樹脂を用いることによって、高いエッチング耐性とその他の性能とのバランスに優れたフォトレジスト組成物が得られる。 When the mass ratio ( MA / MB ) is 50/50 to 95/5, the weight average molecular weight of the photoresist resin of the present invention can be efficiently increased, and the weight average molecular weight can be easily adjusted. can. In addition, the binuclear body content of the photoresist resin of the present invention can be reduced. By using the photoresist resin of the present invention, a photoresist composition having an excellent balance between high etching resistance and other performance can be obtained.

オルソクレゾールノボラック樹脂が本発明のフォトレジスト用樹脂の50質量%以上を占めていれば、適切な速度でアルカリ溶液に溶解し、フォトレジスト組成物とした際に十分なエッチング耐性を示す。一方、フェノール化合物が本発明のフォトレジスト用樹脂の5質量%以上を占めていれば、本発明のフォトレジスト用樹脂は重量平均分子量が効率的に増大する。こうしたフォトレジスト用樹脂は、適切な速度でアルカリ溶液に溶解し、フォトレジスト組成物とした際、十分なエッチング耐性を確保できる。 If the orthocresol novolak resin occupies 50% by mass or more of the photoresist resin of the present invention, it dissolves in an alkaline solution at an appropriate rate and exhibits sufficient etching resistance when made into a photoresist composition. On the other hand, if the phenol compound occupies 5% by mass or more of the photoresist resin of the present invention, the weight average molecular weight of the photoresist resin of the present invention is efficiently increased. Such a photoresist resin can be dissolved in an alkaline solution at an appropriate rate to ensure sufficient etching resistance when the photoresist composition is obtained.

<2核体含有量>
本発明のフォトレジスト用樹脂の2核体含有量は、特に限定されないが、樹脂全体の5%以下であることが好ましい。本発明のフォトレジスト用樹脂の2核体含有量が5%以下であれば、フォトレジスト組成物とした際に十分なエッチング耐性が確保される。本発明のフォトレジスト用樹脂において、2核体含有量は、樹脂全体の3%以下であることがより好ましく、2%以下であることが最も好ましい。
<2 Nucleolus content>
The binuclear body content of the photoresist resin of the present invention is not particularly limited, but is preferably 5% or less of the total resin. When the binuclear body content of the photoresist resin of the present invention is 5% or less, sufficient etching resistance is ensured when the photoresist composition is prepared. In the photoresist resin of the present invention, the binuclear body content is more preferably 3% or less of the total resin, and most preferably 2% or less.

フォトレジスト用樹脂の2核体含有量は、例えば本発明のオルソクレゾールノボラック樹脂と分子内に少なくとも2つのメチロール基を有するフェノール化合物とを反応させることにより低減させることができ、耐熱性、アルカリ溶解性が特に良好なフェノール樹脂が得られる。他に、例えば溶剤分画などの手法、水蒸気蒸留による除去などにより調整することが可能である。また、フォトレジスト用樹脂の2核体含有量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定することができ、例えば後述する実施例に記載の方法にて測定できる。 The binuclear body content of the photoresist resin can be reduced, for example, by reacting the orthocresol novolak resin of the present invention with a phenol compound having at least two methylol groups in the molecule, and has heat resistance and alkali dissolution. A phenolic resin having particularly good properties can be obtained. In addition, it can be adjusted by, for example, a method such as solvent fractionation or removal by steam distillation. Further, the binuclear body content of the photoresist resin can be measured by gel permeation chromatography (GPC), for example, by the method described in Examples described later.

<ブロック重合体>
本発明のフォトレジスト用樹脂は、オルソクレゾールノボラック樹脂に由来した第1のセグメント、及び分子内に少なくとも2つのメチロール基を有するフェノール化合物に由来した第2のセグメントを含み、第1のセグメントと第2のセグメントとがブロック化されていることが好ましい。
本発明のフォトレジスト用樹脂としては、以下の式1で示される反応と、式2で示される反応との2段階の反応によって得られるノボラック型フェノール樹脂を例示することができる。
<Block Polymer>
The photoresist resin of the present invention comprises a first segment derived from an orthocresol novolak resin and a second segment derived from a phenolic compound having at least two methylol groups in the molecule, the first segment and the first segment. It is preferable that the two segments are blocked.
As the photoresist resin of the present invention, a novolak type phenol resin obtained by a two-step reaction of the reaction represented by the following formula 1 and the reaction represented by the formula 2 can be exemplified.

まず、式1の反応により、オルソクレゾール同士がメチレン基(-CH-)で結合した、オルソクレゾールノボラック樹脂が得られる。これを第1のセグメントS1とする。この反応で得られたオルソクレゾールノボラック樹脂とフェノール化合物とを、式2に示すように反応させることにより、オルソクレゾールノボラック樹脂に由来した第1のセグメントS1と、フェノール化合物に由来した第2のセグメントとを含み、第1のセグメントS1と第2のセグメントS2とがブロック化されたノボラック型フェノール樹脂が得られる。 First, the reaction of the formula 1 gives an orthocresol novolak resin in which orthocresols are bonded to each other by a methylene group ( -CH2- ). This is referred to as the first segment S1. By reacting the orthocresol novolak resin obtained by this reaction with the phenol compound as shown in the formula 2, the first segment S1 derived from the orthocresol novolak resin and the second segment derived from the phenol compound are obtained. A novolak-type phenolic resin in which the first segment S1 and the second segment S2 are blocked can be obtained.

Figure 0007089140000008

(ただし、pは1から100の整数を示し、qはセグメント(S2)同士が縮重合した場合の重合度を示し、rはセグメント(S1)とセグメント(S2)とが縮重合した重合度を示し、q、rはそれぞれ独立に1から100の整数を示す。)
Figure 0007089140000008

(However, p indicates an integer from 1 to 100, q indicates the degree of polymerization when the segments (S2) are polycondensed, and r indicates the degree of polymerization in which the segment (S1) and the segment (S2) are polycondensed. Indicated, q and r each independently indicate an integer from 1 to 100.)

本発明のフォトレジスト用樹脂は、例えば・・・S1S2S1S2S1S2・・・や、S1S2S1S2S2S1・・・のような構造を有する。例えば、オルソクレゾールとパラクレゾールとを含むフェノール類と、ホルムアルデヒドとを一段階でランダム縮重合反応させた場合には、このような構造は得られない。本発明のフォトレジスト用樹脂は、従来のノボラック型フェノール樹脂とは異なる化学構造を有するものである。 The photoresist resin of the present invention has a structure such as, for example, S1S2S1S2S1S2 ..., S1S2S1S2S2S1 ... For example, when phenols containing orthocresol and paracresol and formaldehyde are subjected to a random polycondensation reaction in one step, such a structure cannot be obtained. The photoresist resin of the present invention has a chemical structure different from that of the conventional novolak type phenol resin.

上述のように反応が進行するので、ブロック化して存在する各重合単位の重合度の分布は狭くなり、分子量を容易に制御できる。分子内に少なくとも2つのメチロール基を有するフェノール化合物は、確実に消費されて樹脂中に取り込まれる。こうして、重縮合反応が完結し、本発明のノボラック型フェノール樹脂が製造される。本発明のノボラック型フェノール樹脂を用いることによって、高感度、高解像度及びウェットエッチング耐性、ドライエッチング耐性を備えたフォトレジスト組成物を得ることができる。 Since the reaction proceeds as described above, the distribution of the degree of polymerization of each polymerization unit existing in a block is narrowed, and the molecular weight can be easily controlled. Phenolic compounds having at least two methylol groups in the molecule are reliably consumed and incorporated into the resin. In this way, the polycondensation reaction is completed, and the novolak type phenol resin of the present invention is produced. By using the novolak type phenol resin of the present invention, a photoresist composition having high sensitivity, high resolution, wet etching resistance, and dry etching resistance can be obtained.

<さらなる重合単位>
上述したブロック重合体には、さらに別の重合単位が含まれていてもよい。さらなる重合単位としては、例えばオルソクレゾールノボラック樹脂の重縮合に用いたホルムアルデヒドに由来するアルデヒドが挙げられる。
<Additional polymerization unit>
The block polymer described above may contain yet another polymerization unit. Examples of the further polymerization unit include aldehydes derived from formaldehyde used for polycondensation of orthocresol novolak resin.

<重量平均分子量(Mw)>
本発明のフォトレジスト用樹脂の重量平均分子量(Mw)は、特に限定されないが、フォトレジスト組成物としたときの性能や製造上のハンドリング性から、3000超~50000が好ましい。重量平均分子量が3000~50000の範囲内であれば、フォトレジスト組成物とした際に所望の感度及び解像度が得られる。フォトレジスト用樹脂の重量平均分子量は、5000~30000がより好ましく、5000~20000がさらに好ましい。
<Weight average molecular weight (Mw)>
The weight average molecular weight (Mw) of the photoresist resin of the present invention is not particularly limited, but is preferably more than 3000 to 50,000 from the viewpoint of performance when the photoresist composition is obtained and handling in manufacturing. When the weight average molecular weight is in the range of 3000 to 50,000, the desired sensitivity and resolution can be obtained when the photoresist composition is prepared. The weight average molecular weight of the photoresist resin is more preferably 5000 to 30,000, still more preferably 5000 to 20000.

<軟化点>
本発明のフォトレジスト用樹脂の軟化点は、140℃以上が好ましく、150℃以上がより好ましく、160℃以上が最も好ましい。軟化点が140℃以上であれば、フォトレジスト用として使用するのに十分な耐熱性を有する。
<Softening point>
The softening point of the photoresist resin of the present invention is preferably 140 ° C. or higher, more preferably 150 ° C. or higher, and most preferably 160 ° C. or higher. When the softening point is 140 ° C. or higher, it has sufficient heat resistance for use as a photoresist.

[フォトレジスト用樹脂の製造]
本発明のフォトレジスト用樹脂の製造方法は、第1工程と第2工程との2つの工程を備える。第1工程では、オルソクレゾールとホルムアルデヒドとの縮重合反応によりオルソクレゾールノボラック樹脂を得る。第2工程では、オルソクレゾールノボラック樹脂と、分子内に少なくとも2つのメチロール基を有するフェノール化合物とを縮重合反応させる。
[Manufacturing of resin for photoresist]
The method for producing a photoresist resin of the present invention includes two steps, a first step and a second step. In the first step, an orthocresol novolak resin is obtained by a polycondensation reaction between orthocresol and formaldehyde. In the second step, the orthocresol novolak resin and the phenol compound having at least two methylol groups in the molecule are subjected to a polycondensation reaction.

本発明においては、第1工程として、オルソクレゾールとホルムアルデヒドとの縮重合反応により、オルソクレゾールノボラック樹脂を予め得ておく。これによって、続く第2工程において、分子内に少なくとも2つのメチロール基を有するフェノール化合物と縮重合反応させた際、少なくともオルソクレゾールノボラック樹脂に由来した第1のセグメント、及びフェノール化合物に由来した第2のセグメントを含み、第1のセグメントと第2のセグメントとがブロック化されたノボラック型フェノール樹脂を製造することができる。 In the present invention, as a first step, an orthocresol novolak resin is obtained in advance by a polycondensation reaction between orthocresol and formaldehyde. As a result, in the subsequent second step, when the phenol compound having at least two methylol groups in the molecule is subjected to a polypolymer reaction, at least the first segment derived from the orthocresol novolak resin and the second segment derived from the phenol compound are derived. It is possible to produce a novolak-type phenolic resin containing the above-mentioned segment and blocking the first segment and the second segment.

<第1工程>
本発明のフォトレジスト用樹脂の製造方法における第1工程は、オルソクレゾールとホルムアルデヒドとを縮重合反応させて、オルソクレゾールノボラック樹脂を得る工程である。ここでの縮重合反応は、以下に示すような通常のフェノール樹脂を調製する際に適用される従来公知の条件で行うことができる。
<First step>
The first step in the method for producing a photoresist resin of the present invention is a step of subjecting orthocresol and formaldehyde to a shrink polymerization reaction to obtain an orthocresol novolak resin. The polycondensation reaction here can be carried out under conventionally known conditions applied when preparing a normal phenol resin as shown below.

<オルソクレゾールとホルムアルデヒドのモル比>
オルソクレゾールとホルムアルデヒドとの反応の際、ホルムアルデヒドの量は、オルソクレゾール1モルに対して、0.2~1.5モルが好ましく、0.7~1.2モルがより好ましい。
<Mole ratio of orthocresol and formaldehyde>
In the reaction of orthocresol and formaldehyde, the amount of formaldehyde is preferably 0.2 to 1.5 mol, more preferably 0.7 to 1.2 mol, based on 1 mol of orthocresol.

<酸触媒>
第1工程においては、酸触媒を用いることができる。酸触媒としては、オルソクレゾールとホルムアルデヒドとの反応を促進する酸であれば、特に限定されず、例えば、シュウ酸、ベンゼンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸等の有機スルホン酸、塩酸、硫酸等の無機酸等を単独或いは2種以上併用して使用できる。特に、硫酸、シュウ酸又はp-トルエンスルホン酸が好ましい。
<Acid catalyst>
An acid catalyst can be used in the first step. The acid catalyst is not particularly limited as long as it is an acid that promotes the reaction between orthocresol and formaldehyde, and is, for example, organic sulfonic acid such as oxalic acid, benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, and methanesulfonic acid, and hydrochloric acid. , Inorganic acids such as sulfuric acid can be used alone or in combination of two or more. In particular, sulfuric acid, oxalic acid or p-toluenesulfonic acid is preferable.

酸触媒の量は、オルソクレゾールの0.01~1質量%程度とすることができる。樹脂中に残存した酸触媒がフォトレジストの特性に影響を及ぼすのを避けるために、酸触媒の使用量は、極力少ない方が好ましい。好ましい使用量は、その種類に応じて異なる。シュウ酸の場合は0.3~1.0質量%、硫酸の場合は0.05~0.1質量%、p-トルエンスルホン酸の場合は0.1~0.5質量%程度が好ましい。 The amount of the acid catalyst can be about 0.01 to 1% by mass of orthocresol. In order to prevent the acid catalyst remaining in the resin from affecting the characteristics of the photoresist, it is preferable that the amount of the acid catalyst used is as small as possible. The preferred amount used depends on the type. In the case of oxalic acid, it is preferably 0.3 to 1.0% by mass, in the case of sulfuric acid, it is preferably 0.05 to 0.1% by mass, and in the case of p-toluenesulfonic acid, it is preferably about 0.1 to 0.5% by mass.

<反応溶媒>
原料のホルムアルデヒドに水が含まれる場合には、水が反応溶媒として作用する。反応に影響を及ぼさない有機溶媒を、反応溶媒として使用してもよい。有機溶媒としては、ジエチレングリコールジメチルエーテル、1,2-ジメトキシエタン、1,2-ジエトキシエタン等のエーテル類;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のエステル類;テトラヒドロフラン、ジオキサン等の環状エーテル類等が挙げられる。
反応溶媒の使用量は、反応原料100質量部当り、20~1000質量部とすることができる。
<Reaction solvent>
When the raw material formaldehyde contains water, the water acts as a reaction solvent. An organic solvent that does not affect the reaction may be used as the reaction solvent. Examples of the organic solvent include ethers such as diethylene glycol dimethyl ether, 1,2-dimethoxyethane and 1,2-diethoxyethane; esters such as propylene glycol monomethyl ether acetate; and cyclic ethers such as tetrahydrofuran and dioxane.
The amount of the reaction solvent used can be 20 to 1000 parts by mass per 100 parts by mass of the reaction raw material.

<反応温度>
第1工程における縮重合反応の反応温度は、特に限定されず、好ましくは50~200℃である。この温度範囲内であれば、反応を制御しつつ進行させることができるので、目的のオルソクレゾールノボラック樹脂を安定的に得られる。反応温度は、より好ましくは70~180℃、特に好ましくは80~170℃である。
<Reaction temperature>
The reaction temperature of the polycondensation reaction in the first step is not particularly limited, and is preferably 50 to 200 ° C. Within this temperature range, the reaction can be allowed to proceed while being controlled, so that the desired orthocresol novolak resin can be stably obtained. The reaction temperature is more preferably 70 to 180 ° C, particularly preferably 80 to 170 ° C.

<反応時間、反応圧力>
第1工程における縮重合反応の反応時間は、反応温度にもよるが、通常は0.1~20時間程度である。また、縮重合反応の反応圧力は、通常は常圧下で行われるが、加圧下或いは減圧下で行ってもよい。
<Reaction time, reaction pressure>
The reaction time of the polycondensation reaction in the first step depends on the reaction temperature, but is usually about 0.1 to 20 hours. The reaction pressure of the polycondensation reaction is usually carried out under normal pressure, but may be carried out under pressure or reduced pressure.

<第2工程>
本発明のフォトレジスト用樹脂の製造方法における第2工程は、上記のようにして得られたオルソクレゾールノボラック樹脂と、分子内に少なくとも2つのメチロール基を有するフェノール化合物とを縮重合反応させる工程である。
第2工程は、第1工程と同一の反応系で連続的に行ってもよい。第1工程に続いて第2工程を行う場合には、第1工程で得られたオルソクレゾールノボラック樹脂にフェノール化合物を添加して均一混合した後、縮重合反応させるという方法をとることができる。
<Second step>
The second step in the method for producing a photoresist resin of the present invention is a step of shrinking and reacting the orthocresol novolak resin obtained as described above with a phenol compound having at least two methylol groups in the molecule. be.
The second step may be continuously performed in the same reaction system as the first step. When the second step is performed following the first step, a method can be taken in which a phenol compound is added to the orthocresol novolak resin obtained in the first step, uniformly mixed, and then subjected to a polycondensation reaction.

また、第2工程は、第1工程で得られたオルソクレゾールノボラック樹脂を一旦取り出して、第1工程とは別の反応系で行ってもよい。
なお、オルソクレゾールノボラック樹脂は、次のようにして回収されたものであることが好ましい。具体的には、第1工程の終了後、塩基を添加して酸触媒を除去し、水を加えて水洗する。反応系の温度を130~230℃に上げて、例えば20~50torrの減圧下、反応混合物中に残存している未反応原料、有機溶媒等の揮発分を留去する。こうして回収されたオルソクレゾールノボラック樹脂である。
Further, in the second step, the orthocresol novolak resin obtained in the first step may be taken out once and carried out in a reaction system different from that in the first step.
The orthocresol novolak resin is preferably recovered as follows. Specifically, after the completion of the first step, a base is added to remove the acid catalyst, and water is added to wash with water. The temperature of the reaction system is raised to 130 to 230 ° C., and volatile components such as unreacted raw materials and organic solvents remaining in the reaction mixture are distilled off under a reduced pressure of, for example, 20 to 50 torr. The orthocresol novolak resin thus recovered.

その際、オルソクレゾールノボラック樹脂に含まれる未反応原料であるオルソクレゾール(モノマー)は、5質量%以下であることが好ましい。オルソクレゾールノボラック樹脂中のオルソクレゾール(モノマー)の含有量が5質量%以下であれば、フェノール化合物との反応により得られるフォトレジスト用樹脂の重量平均分子量が効率的に増大し、重量平均分子量を容易に調整することができる。さらに、フォトレジスト用樹脂の2核体含有量を抑制するという効果も得られる。未反応モノマーの含有量は、3質量%以下がより好ましく、1質量%以下がさらに好ましく、0.5質量%以下が最も好ましい。 At that time, the amount of orthocresol (monomer), which is an unreacted raw material contained in the orthocresol novolak resin, is preferably 5% by mass or less. When the content of orthocresol (monomer) in the orthocresol novolak resin is 5% by mass or less, the weight average molecular weight of the photoresist resin obtained by the reaction with the phenol compound is efficiently increased, and the weight average molecular weight is increased. It can be easily adjusted. Further, the effect of suppressing the binuclear body content of the photoresist resin can be obtained. The content of the unreacted monomer is more preferably 3% by mass or less, further preferably 1% by mass or less, and most preferably 0.5% by mass or less.

<フェノール化合物の添加方法>
本発明のフォトレジスト用樹脂の製造方法の第2工程において、分子内に少なくとも2つのメチロール基を有するフェノール化合物は、固形又は液状の原料を一度に添加することができる(一括添加)。フェノール化合物は、逐次添加で加えてもよい。フェノール化合物が液状原料の場合は、そのまま滴下して加えることができる。一方、フェノール化合物が固形原料の場合には、必要に応じて有機溶剤に溶解させて用いる。有機溶媒としては、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、1,2-ジメトキシエタン、1,2-ジエトキシエタン等のエーテル類;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のエステル類;テトラヒドロフラン、及びジオキサン等の環状エーテル類等を用いることができる。
<Method of adding phenol compound>
In the second step of the method for producing a photoresist resin of the present invention, a solid or liquid raw material can be added at once to a phenol compound having at least two methylol groups in the molecule (collective addition). Phenolic compounds may be added sequentially. When the phenol compound is a liquid raw material, it can be added by dropping as it is. On the other hand, when the phenol compound is a solid raw material, it is used by dissolving it in an organic solvent as needed. Examples of the organic solvent include ethers such as propylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, 1,2-dimethoxyethane, and 1,2-diethoxyethane; esters such as propylene glycol monomethyl ether acetate; tetrahydrofuran, dioxane, and the like. Cyclic ethers and the like can be used.

<質量比(M/MB)>
本発明のフォトレジスト用樹脂の製造方法の第2工程において、オルソクレゾールノボラック樹脂の質量Mとフェノール化合物の質量Mとの比(M/MB)は、50/50~95/5であり、好ましくは70/30~95/5であり、より好ましくは80/20~95/5であり、さらに好ましくは80/20~90/10である。
質量比(M/MB)が50/50~95/5であることで、本発明のフォトレジスト用樹脂の重量平均分子量が効率的に増大し、重量平均分子量を容易に調整することができる。加えて、本発明のフォトレジスト用樹脂の2核体含有量を低減することができる。本発明のフォトレジスト用樹脂を用いることによって、高いエッチング耐性とその他の性能とのバランスに優れたフォトレジスト組成物が得られる。
<Mass ratio ( MA / MB )>
In the second step of the method for producing a photoresist resin of the present invention, the ratio ( MA / MB ) of the mass MA of the orthocresol novolak resin to the mass MB of the phenol compound is 50/50 to 95/5. It is preferably 70/30 to 95/5, more preferably 80/20 to 95/5, and even more preferably 80/20 to 90/10.
When the mass ratio ( MA / MB ) is 50/50 to 95/5, the weight average molecular weight of the photoresist resin of the present invention can be efficiently increased, and the weight average molecular weight can be easily adjusted. can. In addition, the binuclear body content of the photoresist resin of the present invention can be reduced. By using the photoresist resin of the present invention, a photoresist composition having an excellent balance between high etching resistance and other performance can be obtained.

オルソクレゾールノボラック樹脂が本発明のフォトレジスト用樹脂の50質量%以上を占めていれば、適切な速度でアルカリ溶液に溶解し、フォトレジスト組成物とした際に十分なエッチング耐性を示す。一方、フェノール化合物が本発明のフォトレジスト用樹脂の5質量%以上を占めていれば、本発明のフォトレジスト用樹脂は重量平均分子量が効率的に増大する。こうしたフォトレジスト用樹脂は、適切な速度でアルカリ溶液に溶解し、フォトレジスト組成物とした際、十分なエッチング耐性を確保できる。 If the orthocresol novolak resin occupies 50% by mass or more of the photoresist resin of the present invention, it dissolves in an alkaline solution at an appropriate rate and exhibits sufficient etching resistance when made into a photoresist composition. On the other hand, if the phenol compound occupies 5% by mass or more of the photoresist resin of the present invention, the weight average molecular weight of the photoresist resin of the present invention is efficiently increased. Such a photoresist resin can be dissolved in an alkaline solution at an appropriate rate to ensure sufficient etching resistance when the photoresist composition is obtained.

<酸触媒>
本発明のフォトレジスト用樹脂の製造方法の第2工程において、縮重合反応は、必要に応じて酸触媒を使用することができる。酸触媒としては、オルソクレゾールノボラック樹脂とフェノール化合物のメチロール基とを反応させる能力のある酸であれば、特に限定されない。酸触媒は、シュウ酸、ベンゼンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸、メタンスルホン酸などの有機スルホン酸、塩酸、硫酸などの無機酸等から選択することができる。酸触媒は、単独或いは2種以上併用して使用できる。
<Acid catalyst>
In the second step of the method for producing a photoresist resin of the present invention, an acid catalyst can be used for the polycondensation reaction, if necessary. The acid catalyst is not particularly limited as long as it is an acid capable of reacting the orthocresol novolak resin with the methylol group of the phenol compound. The acid catalyst can be selected from organic sulfonic acids such as oxalic acid, benzenesulfonic acid, paratoluenesulfonic acid and methanesulfonic acid, and inorganic acids such as hydrochloric acid and sulfuric acid. The acid catalyst can be used alone or in combination of two or more.

第2工程における酸触媒の使用量は、その種類によっても異なるが、シュウ酸の場合は0.3~1.0質量%程度、硫酸の場合は0.05~0.1質量%程度、パラトルエンスルホン酸の場合は0.1~0.5質量%程度使用するのがよい。硫酸又はパラトルエンスルホン酸を使用することが好ましい。 The amount of the acid catalyst used in the second step varies depending on the type, but in the case of oxalic acid, it is about 0.3 to 1.0% by mass, in the case of sulfuric acid, it is about 0.05 to 0.1% by mass, and para. In the case of toluene sulfonic acid, it is preferable to use about 0.1 to 0.5% by mass. It is preferable to use sulfuric acid or p-toluenesulfonic acid.

<反応溶媒>
本発明のフォトレジスト用樹脂の製造方法の第2工程において、必要によって反応溶媒を使用することができる。反応溶媒としては、反応に影響を及ぼさない有機溶媒を使用することもできる。有機溶媒としては、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、1,2-ジメトキシエタン、1,2-ジエトキシエタン等のエーテル類;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のエステル類;テトラヒドロフラン、及びジオキサン等の環状エーテル類等が挙げられる。
反応溶媒の使用量は、通常、反応原料100質量部当り、20~1000質量部とすることができる。
<Reaction solvent>
In the second step of the method for producing a photoresist resin of the present invention, a reaction solvent can be used if necessary. As the reaction solvent, an organic solvent that does not affect the reaction can also be used. Examples of the organic solvent include ethers such as propylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, 1,2-dimethoxyethane, and 1,2-diethoxyethane; esters such as propylene glycol monomethyl ether acetate; and cyclic ethers such as tetrahydrofuran and dioxane. Kind and the like.
The amount of the reaction solvent used can be usually 20 to 1000 parts by mass per 100 parts by mass of the reaction raw material.

<反応温度>
本発明のフォトレジスト用樹脂の製造方法の第2工程において、縮重合反応における反応温度は、特に限定されないが、50~200℃であれば、重合反応を制御しつつ進行させて、目的のフォトレジスト用樹脂を安定的に得ることができる。反応温度は、好ましくは60~160℃、より好ましくは80~140℃である。
<Reaction temperature>
In the second step of the method for producing a photoresist resin of the present invention, the reaction temperature in the polycondensation reaction is not particularly limited, but if it is 50 to 200 ° C., the polymerization reaction is controlled and allowed to proceed to obtain the desired photo. A resin for resist can be stably obtained. The reaction temperature is preferably 60 to 160 ° C, more preferably 80 to 140 ° C.

<反応時間、反応圧力>
本発明のフォトレジスト用樹脂の製造方法の第2工程における反応時間は、反応温度にもよるが、通常は20時間以内である。反応圧力は、通常は常圧下で行われるが、若干の加圧又は減圧下で行ってもよい。
<Reaction time, reaction pressure>
The reaction time in the second step of the method for producing a photoresist resin of the present invention depends on the reaction temperature, but is usually within 20 hours. The reaction pressure is usually carried out under normal pressure, but may be carried out under slight pressurization or reduced pressure.

<後処理>
縮重合反応の終了後には、後処理を施して、酸触媒を中和して除去することが好ましい。酸触媒は、塩基を添加して中和することができ、次いで水洗いを行うことによって除去することができる。
塩基は特に限定されず、酸触媒を中和し、水に可溶となる塩を形成する任意の塩基を使用できる。塩基としては、例えば、金属水酸化物や金属炭酸塩などの無機塩基、アミンや有機アミンなどの有機塩基が挙げられる。無機塩基としては、具体的には水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウムや炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カルシウムが挙げられる。有機塩基のアミンあるいは有機アミンの具体例としては、アンモニア、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジエチルアミン、トリブチルアミンなどが挙げられる。好ましくは有機アミンが使用される。塩基は、酸触媒を中和して反応系内のpHが4~8となる量で使用することが好ましい。
<Post-processing>
After the completion of the polycondensation reaction, it is preferable to perform post-treatment to neutralize and remove the acid catalyst. The acid catalyst can be neutralized by adding a base and then removed by washing with water.
The base is not particularly limited, and any base that neutralizes the acid catalyst and forms a salt that is soluble in water can be used. Examples of the base include inorganic bases such as metal hydroxides and metal carbonates, and organic bases such as amines and organic amines. Specific examples of the inorganic base include sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, sodium carbonate, sodium hydrogencarbonate, and calcium carbonate. Specific examples of the amine of the organic base or the organic amine include ammonia, trimethylamine, triethylamine, diethylamine, tributylamine and the like. Preferably organic amines are used. The base is preferably used in an amount that neutralizes the acid catalyst so that the pH in the reaction system becomes 4 to 8.

水洗における水洗水の量と水洗の回数は、特に限定されない。通常、1~5回亜程度の水洗によって、フォトレジスト用樹脂としての実使用に影響ない程度の量まで酸触媒を除去することができる。
水洗温度は、特に限定されないが、触媒除去の効率と作業性の観点から40~95℃で行うのが好ましい。水洗中、樹脂と水洗水との分離を促すために、樹脂の粘度を低下させる溶媒を添加することができる。また、水洗温度を上昇させることも効果的である。このような溶媒は、フェノ-ル樹脂を溶解し、粘度を低下させるものであれば特に限定されることなく使用することができる。
酸触媒を中和及び水洗により除去した後、例えば、反応系の温度を130℃~230℃に上げ、20~50toorの減圧下で、反応系内に存在する未反応原料、有機溶媒等の揮発分を留去する。こうして、本発明のフォトレジスト用樹脂が得られる。
The amount of water washed and the number of times of washing are not particularly limited. Usually, the acid catalyst can be removed to an amount that does not affect the actual use as a photoresist resin by washing with water about 1 to 5 times.
The washing temperature is not particularly limited, but is preferably 40 to 95 ° C. from the viewpoint of catalyst removal efficiency and workability. During washing with water, a solvent that reduces the viscosity of the resin can be added in order to promote the separation of the resin and the washing water. It is also effective to raise the washing temperature. Such a solvent can be used without particular limitation as long as it dissolves the phenol resin and lowers the viscosity.
After removing the acid catalyst by neutralization and washing with water, for example, the temperature of the reaction system is raised to 130 ° C. to 230 ° C., and the unreacted raw materials and organic solvents existing in the reaction system are volatilized under a reduced pressure of 20 to 50 toor. Neutralize the minute. In this way, the photoresist resin of the present invention can be obtained.

[フォトレジスト組成物]
本発明のフォトレジスト組成物は、本発明のフォトレジスト用樹脂を含有する。フォトレジスト組成物中におけるフォトレジスト用樹脂の含有量は、5~40質量%が好ましく、10~25質量%がより好ましい。本発明のフォトレジスト組成物の残部は、後述する感光剤の他、フォトレジスト組成物の慣用成分である、酸化防止剤等の安定剤、可塑剤、界面活性剤、密着性向上剤、溶解促進剤、溶解阻害剤などとすることができる。
[Photoresist composition]
The photoresist composition of the present invention contains the photoresist resin of the present invention. The content of the photoresist resin in the photoresist composition is preferably 5 to 40% by mass, more preferably 10 to 25% by mass. The rest of the photoresist composition of the present invention includes a photosensitive agent described later, a stabilizer such as an antioxidant, which is a conventional component of the photoresist composition, a plasticizer, a surfactant, an adhesion improver, and a dissolution promotion. It can be an agent, a dissolution inhibitor, or the like.

本発明のフォトレジスト組成物は、さらに感光剤を含有することができる。感光剤としては、ノボラック型フェノール樹脂を含むフォトレジスト組成物の感光剤として、一般的に用いられているものが挙げられる。感光剤としては、キノンジアジド基を有するキノンジアジド化合物が好ましく、特に、1,2-キノンジアジド化合物又はその誘導体が感光剤として好ましい。 The photoresist composition of the present invention may further contain a photosensitive agent. Examples of the photosensitive agent include those generally used as a photosensitive agent for a photoresist composition containing a novolak type phenol resin. As the photosensitizer, a quinone diazide compound having a quinone diazide group is preferable, and a 1,2-quinone diazide compound or a derivative thereof is particularly preferable as a photosensitizer.

キノンジアジド化合物は、露光されることでアルカリ溶液に対するフォトレジスト組成物の溶解性を変化させる。したがって、キノンジアジド化合物を含有するフォトレジスト組成物を成膜して露光した際には、露光部はアルカリ溶解速度が大きくなり、未露光部はアルカリ溶解速度が小さくなる。このように露光部と未露光部との溶解速度の差が増大することによって、コントラストの高い、シャープなレジストパターンを得ることが可能となる。 The quinone diazide compound changes the solubility of the photoresist composition in an alkaline solution when exposed. Therefore, when a photoresist composition containing a quinonediazide compound is formed and exposed, the alkali dissolution rate of the exposed portion increases and the alkali dissolution rate of the unexposed portion decreases. By increasing the difference in dissolution rate between the exposed portion and the unexposed portion in this way, it is possible to obtain a sharp resist pattern having high contrast.

キノンジアジド化合物としては、従来、キノンジアジド-ノボラック系フォトレジスト組成物で用いられている公知の化合物を用いることができる。このようなキノンジアジド基を含む化合物としては、ナフトキノンジアジドスルホン酸クロライドやベンゾキノンジアジドスルホン酸クロライド等と、これらの酸クロライドと縮合反応可能な官能基を有する化合物とを反応させることによって得られた化合物が好ましい。 As the quinone diazide compound, a known compound conventionally used in a quinone diazido-novolak-based photoresist composition can be used. Examples of the compound containing such a quinone diazide group include a compound obtained by reacting a naphthoquinone diazide sulfonic acid chloride, a benzoquinone diazido sulfonic acid chloride, or the like with a compound having a functional group capable of a condensation reaction with these acid chlorides. preferable.

酸クロライドと縮合可能な官能基としては水酸基、アミノ基等が挙げられるが、特に水酸基が好適である。酸クロライドと縮合可能な水酸基を有する化合物としては、例えばハイドロキノン、レゾルシン、2,4-ジ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、2,4,6-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、2,3,4,4’-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’,3,4,6’-ペンタヒドロキシベンゾフェノン等のヒドロキシベンゾフェノン類、ビス(2,4-ジヒドロキシフェニル)メタン、ビス(2,3,4-トリヒドロキシフェニル)メタン、ビス(2,4-ジヒドロキシフェニル)プロパン等のヒドロキシフェニルアルカン類、4,4’,3”,4”-テトラヒドロキシ-3,5,3’,5’-テトラメチルトリフェニルメタン、4,4’,2”,3”,4”-ペンタヒドロキシ-3,5,3’,5’-テトラメチルトリフェニルメタン等のヒドロキシトリフェニルメタン類などを挙げることができる。これらは単独で用いてもよいし、また2種以上を組合せて用いてもよい。 Examples of the functional group that can be condensed with the acid chloride include a hydroxyl group and an amino group, and a hydroxyl group is particularly preferable. Examples of the compound having a hydroxyl group capable of condensing with acid chloride include hydroquinone, resorcin, 2,4-dihydroxybenzophenone, 2,3,4-trihydroxybenzophenone, 2,4,6-trihydroxybenzophenone, 2,4,4. '-Trihydroxybenzophenone, 2,3,4,4'-tetrahydroxybenzophenone, 2,2', 4,4'-tetrahydroxybenzophenone, 2,2', 3,4,6'-pentahydroxybenzophenone, etc. Hydroxyphenyl alkanes such as hydroxybenzophenones, bis (2,4-dihydroxyphenyl) methane, bis (2,3,4-trihydroxyphenyl) methane, bis (2,4-dihydroxyphenyl) propane, 4,4' , 3 ", 4" -Tetrahydroxy-3,5,3', 5'-Tetramethyltriphenylmethane, 4,4', 2 ", 3", 4 "-Pentahydroxy-3,5,3', Hydroxytriphenylmethanes such as 5'-tetramethyltriphenylmethane can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.

酸クロライドであるナフトキノンジアジドスルホン酸クロライドやベンゾキノンジアジドスルホン酸クロライドの具体例としては、例えば、1,2-ナフトキノンジアジド-5-スルフォニルクロライド、1,2-ナフトキノンジアジド-4-スルフォニルクロライドなどが好ましいものとして挙げられる。 Specific examples of the acid chloride such as naphthoquinone diazide sulfonic acid chloride and benzoquinone diazido sulfonic acid chloride are preferably 1,2-naphthoquinone diazide-5-sulfonyl chloride, 1,2-naphthoquinone diazido-4-sulfonyl chloride and the like. Is mentioned as.

感光剤の配合量は、本発明のフォトレジスト用樹脂100質量部に対して、5~50質量部が好ましく、より好ましくは10~40質量部である。5質量部の感光剤が含まれることで、より高い感度が得られる。感光剤の配合量が50質量部以下であれば、成分の析出は避けられる。 The blending amount of the photosensitive agent is preferably 5 to 50 parts by mass, more preferably 10 to 40 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the photoresist resin of the present invention. Higher sensitivity can be obtained by containing 5 parts by mass of the photosensitive agent. If the blending amount of the photosensitive agent is 50 parts by mass or less, precipitation of the components can be avoided.

本発明のフォトレジスト組成物は、上記の本発明のフォトレジスト用樹脂及び感光剤の他に、フォトレジスト組成物の慣用成分である、酸化防止剤等の安定剤、可塑剤、界面活性剤、密着性向上剤、溶解促進剤、溶解阻害剤などを添加することができる。本発明の効果が損なわれない範囲であれば、その他のノボラック樹脂が本発明のフォトレジスト組成物に含まれていてもよい。 In addition to the above-mentioned photoresist resin and photosensitive agent of the present invention, the photoresist composition of the present invention comprises a stabilizer such as an antioxidant, a plasticizer, and a surfactant, which are conventional components of the photoresist composition. Adhesion improvers, dissolution accelerators, dissolution inhibitors and the like can be added. Other novolak resins may be contained in the photoresist composition of the present invention as long as the effects of the present invention are not impaired.

[用途]
本発明の本発明のフォトレジスト用樹脂を使用したフォトレジスト組成物は、高集積半導体を製造する際のリソグラフィ-や液晶用の薄膜フィルムトランジスター(TFT)材料に使用できる。
[Use]
The photoresist composition using the photoresist resin of the present invention of the present invention can be used as a thin film transistor (TFT) material for lithography and liquid crystal in manufacturing a highly integrated semiconductor.

以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明は、これら実施例に限定されるものではない。
<フォトレジスト用樹脂>
まず、フォトレジスト用樹脂としてのノボラック型フェノール樹脂の実施例を示す。なお、樹脂の分析方法や評価方法は次の通りである。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
<Resin for photoresist>
First, an example of a novolak type phenol resin as a photoresist resin will be shown. The resin analysis method and evaluation method are as follows.

(1)重量平均分子量(Mw)
以下の条件でGPC測定を行い、ポリスチレン換算による重量平均分子量を求めた。
使用機器:Waters Alliance 2695 (ゲル浸透クロマトグラフ分析)
カラム: SHODEX製LF-804
ガードカラム:SHODEX製KF-G
カラムオーブン温度:40℃
溶媒:テトラヒドロフラン(THF)
流量:1.00mL/分
検出器:Waters 2487 Dual λAbsorbance Detector
検出波長:254nm
(1) Weight average molecular weight (Mw)
GPC measurement was performed under the following conditions, and the weight average molecular weight in terms of polystyrene was determined.
Equipment used: Waters Alliance 2695 (gel permeation chromatograph analysis)
Column: SHODEX LF-804
Guard column: KF-G made by SHODEX
Column oven temperature: 40 ° C
Solvent: Tetrahydrofuran (THF)
Flow rate: 1.00 mL / min Detector: Waters 2487 Dual λAbsorbance Detector
Detection wavelength: 254 nm

(2)アルカリ溶解速度(DR)
ノボラック型フェノ-ル樹脂3g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)9gに溶解し、樹脂溶液を調合した。得られた樹脂溶液は、0.2ミクロンメンブレンフィルターで濾過した。これを4インチシリコンウェハー上に約15000Å(オングストローム)の厚みになるようにスピンコーターで塗布し、110℃で60秒間ホットプレ-ト上で乾燥させた。
次いで、現像液(1.60%テトラメチルアンモニウムヒドロオキシド水溶液)を用い、完全に膜が消失するまでの時間を計測した。初期膜厚を溶解するまでの時間で割った値(Å/s)を溶解速度とした。
(2) Alkaline dissolution rate (DR)
3 g of novolak type phenol resin was dissolved in 9 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) to prepare a resin solution. The obtained resin solution was filtered through a 0.2 micron membrane filter. This was applied on a 4-inch silicon wafer with a spin coater to a thickness of about 15,000 Å (angstrom), and dried on a hot plate at 110 ° C. for 60 seconds.
Then, a developer (1.60% tetramethylammonium hydrooxide aqueous solution) was used to measure the time until the film completely disappeared. The value (Å / s) obtained by dividing the initial film thickness by the time until dissolution was defined as the dissolution rate.

(3)2核体含有量
フォトレジスト用樹脂の2核体含有量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)分析により求めた。具体的には、得られる2核体の面積割合(面積%)を、解析ソフトEmpower3(日本ウォーターズ株式会社製)を用いて算出した。2核体の面積割合(面積%)の算出は、ピーク前後の直線部分をベースライン(0値)とし、各成分のピーク間は最も低くなるところでの縦切りでピークを分けた。得られた2核体の面積割合(面積%)を2核体の含有量とした。
使用機器:Waters Alliance 2695 (ゲル浸透クロマトグラフ分析)
カラム:以下のSHODEX製カラム5本を、上流から下流に向けて下記の順序となるように直列に連結して用いた。
KF-804×1本
KF-803×1本
KF-802.5×1本
KF-802×1本
KF-801×1本
また、ガードカラムとしてSHODEX製KF-Gを1本用いた。
カラムオーブン温度:40℃
溶媒:テトラヒドロフラン(THF)
流量:1.00mL/分
検出器:Waters 2487 Dual λAbsorbance Detector
検出波長:254nm
(3) Binuclear content The binuclear content of the photoresist resin was determined by gel permeation chromatography (GPC) analysis. Specifically, the area ratio (area%) of the obtained two nuclei was calculated using the analysis software Emper3 (manufactured by Japan Waters Corp.). In the calculation of the area ratio (area%) of the two nucleoli, the straight line portion before and after the peak was used as the baseline (0 value), and the peaks were divided by vertical cutting at the lowest point between the peaks of each component. The area ratio (area%) of the obtained binuclear body was defined as the content of the binuclear body.
Equipment used: Waters Alliance 2695 (gel permeation chromatograph analysis)
Columns: The following five SHODEX columns were connected in series from upstream to downstream in the following order.
KF-804 x 1
KF-803 x 1
KF-802.5 x 1
KF-802 x 1
KF-801 x 1
In addition, one KF-G manufactured by SHODEX was used as a guard column.
Column oven temperature: 40 ° C
Solvent: Tetrahydrofuran (THF)
Flow rate: 1.00 mL / min Detector: Waters 2487 Dual λAbsorbance Detector
Detection wavelength: 254 nm

実施例においては、2段階の重合により目的のノボラック型フェノール樹脂を製造する。まず、1段目の重合として、温度計、仕込・留出口および攪拌機を備えた容量500容量部のガラス製フラスコに、原料としてのオルソクレゾールとホルマリンとを収容して反応させて、以下に示す2種類のオルソクレゾールノボラック樹脂(A-1)及び(A-2)を得た。
[合成例1]
о-クレゾール100部(0.93モル)、42%ホルマリン52.31部(0.74モル)及び蓚酸1.0部をガラス製フラスコに収容し、100℃で5h反応させた。その後185℃まで昇温して脱水した後、30torrでの減圧蒸留を2時間行ってノボラック型クレゾール樹脂を得た。この樹脂は、GPC分析に基づく重量平均分子量が1150であり、2核体含有量は11.9%であった。得られた樹脂を、オルソクレゾールノボラック樹脂(A-1)とする。
In the example, the target novolak type phenol resin is produced by two-step polymerization. First, as the first-stage polymerization, orthocresol and formalin as raw materials are housed in a glass flask having a capacity of 500 parts and equipped with a thermometer, a charging / distilling outlet, and a stirrer, and reacted, as shown below. Two kinds of orthocresol novolak resins (A-1) and (A-2) were obtained.
[Synthesis Example 1]
о 100 parts (0.93 mol) of cresol, 52.31 parts (0.74 mol) of 42% formalin and 1.0 part of oxalic acid were placed in a glass flask and reacted at 100 ° C. for 5 hours. Then, the temperature was raised to 185 ° C. and dehydrated, and then vacuum distillation at 30 torr was carried out for 2 hours to obtain a novolak type cresol resin. This resin had a weight average molecular weight of 1150 and a binuclear body content of 11.9% based on GPC analysis. The obtained resin is referred to as orthocresol novolak resin (A-1).

[合成例2]
42%ホルマリンの量を78.47部(1.11モル)に変更した以外は、合成例1と同様にして、ノボラック型クレゾール樹脂を得た。この樹脂は、GPC分析に基づく重量平均分子量が2500であり、2核体含有量は3.1%であった。得られた樹脂を、オルソクレゾールノボラック樹脂(A-2)とする。
[Synthesis Example 2]
A novolak-type cresol resin was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1 except that the amount of 42% formalin was changed to 78.47 parts (1.11 mol). This resin had a weight average molecular weight of 2500 and a binuclear body content of 3.1% based on GPC analysis. The obtained resin is referred to as orthocresol novolak resin (A-2).

オルソクレゾールノボラック樹脂(A-1)又はオルソクレゾールノボラック樹脂(A-2)を用いて2段目の重合を行って、本発明のフォトレジスト用樹脂であるノボラック型フェノール樹脂を製造する。 The orthocresol novolak resin (A-1) or the orthocresol novolak resin (A-2) is used for the second-stage polymerization to produce the novolak-type phenol resin which is the resin for the photoresist of the present invention.

[実施例1]
前述と同様のガラス製フラスコに、合成例1で得られたオルソクレゾールノボラック樹脂(A-1)80部、フェノール化合物として2,6-ジメチロール-p-クレゾール20部(0.12モル)、及び酸触媒としてパラトルエンスルホン酸0.1部を収容し、100℃で6h反応させた。反応終了後、90℃まで冷却し、塩基としてのトリエチルアミン0.1gを添加して酸触媒を中和した。
[Example 1]
In a glass flask similar to the above, 80 parts of the orthocresol novolak resin (A-1) obtained in Synthesis Example 1, 20 parts (0.12 mol) of 2,6-dimethylol-p-cresol as a phenol compound, and 0.1 part of paratoluenesulfonic acid was contained as an acid catalyst, and the reaction was carried out at 100 ° C. for 6 hours. After completion of the reaction, the mixture was cooled to 90 ° C., and 0.1 g of triethylamine as a base was added to neutralize the acid catalyst.

次いで、イオン交換水100gを添加して攪拌した後、静置した。静置により分離した水層のpHを5.5~7.0となるように調整し、分離水を除去した。この操作を2回行った。その後、185℃まで昇温して脱水した後、30torrでの減圧蒸留を2時間行って未反応原料等を除去し、実施例1のノボラック型フェノール樹脂を得た。
実施例1のノボラック型フェノール樹脂は、GPC分析に基づく重量平均分子量が4550であり、2核体含有量が1.6%であった。また、上述した手法により求めたアルカリ溶解速度は、794Å/sであった。
Then, 100 g of ion-exchanged water was added, and the mixture was stirred and then allowed to stand. The pH of the aqueous layer separated by standing was adjusted to 5.5 to 7.0, and the separated water was removed. This operation was performed twice. Then, after the temperature was raised to 185 ° C. and dehydrated, unreacted raw materials and the like were removed by performing vacuum distillation at 30 torr for 2 hours to obtain the novolak type phenol resin of Example 1.
The novolak-type phenol resin of Example 1 had a weight average molecular weight of 4550 and a binuclear body content of 1.6% based on GPC analysis. The alkali dissolution rate obtained by the above-mentioned method was 794 Å / s.

[実施例2]
前述と同様のガラス製フラスコに、合成例2で得られたオルソクレゾールノボラック樹脂(A-2)95部、フェノール化合物として2,6-ジメチロール-p-クレゾール5部(0.03モル)、及び酸触媒としてパラトルエンスルホン酸0.1部を収容し、実施例1と同様にして反応させた。さらに、実施例1と同様の操作を行って、実施例2のノボラック型フェノール樹脂を得た。
実施例2のノボラック型フェノール樹脂は、GPC分析に基づく重量平均分子量が4370であり、2核体含有量が1.6%であった。また、上述した手法により求めたアルカリ溶解速度は、1706Å/sであった。
[Example 2]
In a glass flask similar to the above, 95 parts of the orthocresol novolak resin (A-2) obtained in Synthesis Example 2, 5 parts of 2,6-dimethylol-p-cresol (0.03 mol) as a phenol compound, and 0.1 part of paratoluenesulfonic acid was contained as an acid catalyst, and the reaction was carried out in the same manner as in Example 1. Further, the same operation as in Example 1 was carried out to obtain a novolak type phenol resin of Example 2.
The novolak-type phenol resin of Example 2 had a weight average molecular weight of 4370 and a binuclear body content of 1.6% based on GPC analysis. The alkali dissolution rate obtained by the above-mentioned method was 1706 Å / s.

[実施例3]
前述と同様のガラス製フラスコに、合成例2で得られたオルソクレゾールノボラック樹脂(A-2)90部、フェノール化合物として2,6-ジメチロール-p-クレゾール10部(0.06モル)、及び酸触媒としてパラトルエンスルホン酸0.1部を収容し、実施例1と同様にして反応させた。さらに、実施例1と同様の操作を行って、実施例3のノボラック型フェノール樹脂を得た。
実施例3のノボラック型フェノール樹脂は、GPC分析に基づく重量平均分子量が10840であり、2核体含有量が1.8%であった。また、上述した手法により求めたアルカリ溶解速度は、232Å/sであった。
[Example 3]
In a glass flask similar to the above, 90 parts of the orthocresol novolak resin (A-2) obtained in Synthesis Example 2, 10 parts (0.06 mol) of 2,6-dimethylol-p-cresol as a phenol compound, and 0.1 part of paratoluenesulfonic acid was contained as an acid catalyst, and the reaction was carried out in the same manner as in Example 1. Further, the same operation as in Example 1 was carried out to obtain a novolak type phenol resin of Example 3.
The novolak-type phenol resin of Example 3 had a weight average molecular weight of 10840 and a binuclear body content of 1.8% based on GPC analysis. The alkali dissolution rate obtained by the above-mentioned method was 232 Å / s.

[比較例1]
温度計、仕込・留出口および攪拌機を備えた容量1000容量部のガラス製フラスコに、m-クレゾール 80g(0.74モル)、p-クレゾール 120g(1.11モル)、42%ホルマリン 80.8g(1.15モル)及び蓚酸 0.7gを収容し、100℃で10時間反応させた。その後、185℃まで昇温して脱水した後、30torrでの減圧蒸留を2時間行って未反応原料などを除去し、比較例1のノボラック型フェノール樹脂を得た。
比較例1のノボラック型フェノール樹脂は、汎用のノボラック型フェノール樹脂である。この樹脂は、重量平均分子量が5700であり、2核体含有量が8.3%であった。また、上述した手法により求めたアルカリ溶解速度は、380Å/sであった。
[Comparative Example 1]
80 g (0.74 mol) of m-cresol, 120 g (1.11 mol) of p-cresol, 80.8 g of 42% formalin in a glass flask with a capacity of 1000 parts equipped with a thermometer, a charging / distilling outlet and a stirrer. (1.15 mol) and 0.7 g of oxalic acid were contained and reacted at 100 ° C. for 10 hours. Then, after the temperature was raised to 185 ° C. and dehydrated, unreacted raw materials and the like were removed by performing vacuum distillation at 30 torr for 2 hours to obtain a novolak type phenol resin of Comparative Example 1.
The novolak-type phenol resin of Comparative Example 1 is a general-purpose novolak-type phenol resin. This resin had a weight average molecular weight of 5700 and a binuclear body content of 8.3%. The alkali dissolution rate obtained by the above-mentioned method was 380 Å / s.

[比較例2]
比較例1の場合と同様のガラス製フラスコに、m-クレゾール216部(2.00モル)、p-クレゾール314部(3.00モル)、42%ホルマリン213.8部(2.99モル)及び蓚酸1.9部を収容し、100℃で5h反応させた。反応終了後、180℃まで昇温して脱水し、さらに210℃に昇温した。減圧40torrで、スチーム条件下で9時間と減圧蒸留することにより、比較例2のノボラック型クレゾール樹脂を得た。
比較例2のノボラック型クレゾール樹脂は、汎用ダイマーレスのノボラック型クレゾール樹脂である。この樹脂は、重量平均分子量が9500であり、2核体含有量が4.0%であった。また、上述した手法により求めたアルカリ溶解速度は、250Å/sであった。
[Comparative Example 2]
In the same glass flask as in Comparative Example 1, 216 parts (2.00 mol) of m-cresol, 314 parts (3.00 mol) of p-cresol, and 213.8 parts (2.99 mol) of 42% formalin. And 1.9 parts of oxalic acid were housed and reacted at 100 ° C. for 5 hours. After completion of the reaction, the temperature was raised to 180 ° C. for dehydration, and the temperature was further raised to 210 ° C. The novolak type cresol resin of Comparative Example 2 was obtained by distillation under reduced pressure for 9 hours under steam conditions at 40 torr under reduced pressure.
The novolak-type cresol resin of Comparative Example 2 is a general-purpose dimerless novolak-type cresol resin. This resin had a weight average molecular weight of 9500 and a binuclear body content of 4.0%. The alkali dissolution rate obtained by the above-mentioned method was 250 Å / s.

[比較例3]
比較例1の場合と同様のガラス製フラスコに、о-クレゾール 75g(0.69モル)、p-クレゾール 25g(0.23モル)、42%ホルマリン 65.3g(0.93モル)及び蓚酸 1.0gを収容し、100℃で10時間反応させた。その後、185℃まで昇温して脱水した後、30torrでの減圧蒸留を2時間行って未反応原料などを除去し、比較例3のノボラック型フェノール樹脂を得た。
比較例3のノボラック型フェノール樹脂は、オルソクレゾールを主成分とするノボラック型フェノールである。この樹脂は、重量平均分子量が1900であり、2核体含有量が4.6%であった。また、上述した手法により求めたアルカリ溶解速度は、4024Å/sであった。
[Comparative Example 3]
In a glass flask similar to that of Comparative Example 1, 75 g (0.69 mol) of о-cresol, 25 g (0.23 mol) of p-cresol, 65.3 g (0.93 mol) of 42% formalin and 1 oxalic acid 1 .0 g was housed and reacted at 100 ° C. for 10 hours. Then, after the temperature was raised to 185 ° C. and dehydrated, unreacted raw materials and the like were removed by performing vacuum distillation at 30 torr for 2 hours to obtain a novolak type phenol resin of Comparative Example 3.
The novolak-type phenol resin of Comparative Example 3 is a novolak-type phenol containing orthocresol as a main component. This resin had a weight average molecular weight of 1900 and a binuclear body content of 4.6%. The alkali dissolution rate obtained by the above-mentioned method was 4024 Å / s.

[比較例4]
実施例の場合と同様のガラス製フラスコに、合成例1で得られたオルソクレゾールノボラック樹脂(A-1)80部、42%ホルマリン5部(0.07モル)及びシュウ酸1.0部を収容し、100℃で18h反応させた。反応終了後、185℃まで昇温して脱水した後、30torrでの減圧蒸留を2時間行って未反応原料等を除去し、比較例4のノボラック型フェノール樹脂を得た。
比較例4のノボラック型クレゾール樹脂は、GPC分析に基づく重量平均分子量が2100であり、2核体含有量が5.0%であった。また、上述した手法により求めたアルカリ溶解速度は、2300Å/sであった。
[Comparative Example 4]
In a glass flask similar to that of the example, 80 parts of the orthocresol novolak resin (A-1) obtained in Synthesis Example 1, 5 parts of 42% formalin (0.07 mol) and 1.0 part of oxalic acid were placed. It was housed and reacted at 100 ° C. for 18 hours. After completion of the reaction, the temperature was raised to 185 ° C. and dehydrated, and then vacuum distillation at 30 torr was carried out for 2 hours to remove unreacted raw materials and the like to obtain a novolak-type phenol resin of Comparative Example 4.
The novolak-type cresol resin of Comparative Example 4 had a weight average molecular weight of 2100 and a binuclear body content of 5.0% based on GPC analysis. The alkali dissolution rate obtained by the above-mentioned method was 2300 Å / s.

下記表1には、実施例1~3、及び比較例1~4のフォトレジスト用樹脂の重量平均分子量、アルカリ溶解速度、及び2核体含有量をまとめる。

Figure 0007089140000009
Table 1 below summarizes the weight average molecular weight, alkali dissolution rate, and binuclear body content of the photoresist resins of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4.
Figure 0007089140000009

実施例1~3のノボラック型フェノール樹脂は、比較例3のオルソクレゾールを主成分とするノボラック型フェノール樹脂より重量平均分子量が大きい。また、実施例のノボラック型フェノール樹脂は、2核体含有量が1.8%と少ない。本発明の製造方法により、ノボラック型フェノール樹脂の重量平均分子量を容易に調整できるのに加え、2核体の生成を大幅に抑制できることがわかる。 The novolak-type phenol resin of Examples 1 to 3 has a larger weight average molecular weight than the novolak-type phenol resin containing orthocresol as a main component of Comparative Example 3. Further, the novolak type phenol resin of the example has a low binuclear body content of 1.8%. It can be seen that the production method of the present invention can easily adjust the weight average molecular weight of the novolak-type phenol resin and can significantly suppress the formation of binuclear bodies.

[フォトレジスト組成物]
次に、本発明のノボラック型フェノール樹脂を用いたフォトレジスト組成物の実施例を示す。
フォトレジスト組成物の特性は、以下のようにレジストパターンを形成して評価した。レジストパターンの形成にあたっては、まず、フォトレジスト組成物を4インチシリコンウェハー上にスピンコーターで塗布し、110℃のホットプレート上で60秒間乾燥させて、厚みが15000Åのレジスト膜を形成した。
[Photoresist composition]
Next, an example of the photoresist composition using the novolak type phenol resin of the present invention will be shown.
The characteristics of the photoresist composition were evaluated by forming a resist pattern as follows. In forming the resist pattern, first, the photoresist composition was applied on a 4-inch silicon wafer with a spin coater and dried on a hot plate at 110 ° C. for 60 seconds to form a resist film having a thickness of 15,000 Å.

その後、縮小投影露光装置を用い、露光時間を段階的に変えて最適な露光量を確認したうえで、最適な露光量になるように露光した。露光後のレジスト膜を、現像液(2.38%テトラメチルアンモニウムヒドロオキサイド水溶液)で60秒間現像し、リンス、乾燥を行なって、ポジ型のレジストパターンを得た。 Then, using a reduced projection exposure apparatus, the exposure time was changed stepwise to confirm the optimum exposure amount, and then the exposure was performed so as to obtain the optimum exposure amount. The resist film after exposure was developed with a developing solution (2.38% tetramethylammonium hydrooxide aqueous solution) for 60 seconds, rinsed and dried to obtain a positive resist pattern.

(1)感度
得たれたパターンのパターン形状を走査型電子顕微鏡で観察し、以下の基準で感度を評価した。
AA:3mJ/cm未満でパターンが形成できる。
A:5mJ/cm未満でパターンが形成できる。
B:5~60mJ/cmでパターンが形成できる。
(1) Sensitivity The pattern shape of the obtained pattern was observed with a scanning electron microscope, and the sensitivity was evaluated according to the following criteria.
AA: A pattern can be formed at less than 3 mJ / cm 2 .
A: A pattern can be formed at less than 5 mJ / cm 2 .
B: A pattern can be formed at 5 to 60 mJ / cm 2 .

(2)解像度
上述と同様に形成されたレジスト膜に対し、テストチャートマスクを用いてパターンを形成し、下記基準で解像度を評価した。
◎:1.5μライン&スペースが解像できる。
○:2.0μライン&スペースが解像できる。
×:2.0μライン&スペースが解像できない。
(2) Resolution A pattern was formed on the resist film formed in the same manner as described above using a test chart mask, and the resolution was evaluated according to the following criteria.
⊚: 1.5 μ line & space can be resolved.
◯: 2.0 μ line & space can be resolved.
X: 2.0 μ line & space cannot be resolved.

(3)ドライエッチング耐性
上述と同様に形成されたレジストパターンに対し、エッチング装置を用いてドライエッチングを行い、エッチング前後の膜厚を測定してレジストパターンのエッチングレートを求めた。エッチング条件は、0.7sccm、80Wとし、エッチングガスとしてCFを用いた。フォトレジスト用樹脂として比較例2のフェノール樹脂のみを用いた場合のフォトレジスト組成物のエッチングレートを参照値として、得られた結果を参照値と比較した。
フォトレジスト組成物のエッチングレートと参照値との比([フォトレジスト組成物のエッチングレート]/[参照値])を、下記基準で評価した。
AA:参照値の0.75未満の場合
A:参照値の0.75以上~0.90以下の場合
B:参照値の0.90を超える場合
C:参照値と同等以下
(3) Dry etching resistance The resist pattern formed in the same manner as described above was dry-etched using an etching apparatus, and the film thickness before and after etching was measured to determine the etching rate of the resist pattern. The etching conditions were 0.7 sccm and 80 W, and CF 4 was used as the etching gas. The etching rate of the photoresist composition when only the phenol resin of Comparative Example 2 was used as the photoresist resin was used as a reference value, and the obtained results were compared with the reference values.
The ratio of the etching rate of the photoresist composition to the reference value ([etching rate of the photoresist composition] / [reference value]) was evaluated according to the following criteria.
AA: When the reference value is less than 0.75 A: When the reference value is 0.75 or more and 0.90 or less B: When the reference value exceeds 0.90 C: Equivalent to or less than the reference value

[実施例4]
フォトレジスト用樹脂として実施例1のノボラック型フェノール樹脂を用い、以下の方法でフォトレジスト組成物を調製した。すなわち、ノボラック型フェノール樹脂20gと、1,2-ナフトキノンジアジド-5-スルフォニルクロライド 5gとを、75gのPGMEAに溶解し、これを0.2ミクロンメンブレンフィルターで濾過して、実施例4のフォトレジスト組成物を得た。
[Example 4]
The novolak-type phenol resin of Example 1 was used as the resin for the photoresist, and a photoresist composition was prepared by the following method. That is, 20 g of novolak-type phenol resin and 5 g of 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonyl chloride were dissolved in 75 g of PGMEA, filtered through a 0.2 micron membrane filter, and the photoresist of Example 4 was used. The composition was obtained.

[実施例5~6、比較例5~8]
フォトレジスト用樹脂を、実施例2~3、比較例1~4の樹脂に変更した以外は実施例4と同様の手法により、実施例5~6、比較例5~8のフォトレジスト組成物を得た。
実施例5~6、比較例5~8のフォトレジスト組成物について特性の評価を行った結果を、下記表2にまとめる。
[Examples 5 to 6, Comparative Examples 5 to 8]
The photoresist compositions of Examples 5 to 6 and Comparative Examples 5 to 8 were prepared by the same method as in Example 4 except that the photoresist resin was changed to the resins of Examples 2 to 3 and Comparative Examples 1 to 4. Obtained.
The results of evaluating the properties of the photoresist compositions of Examples 5 to 6 and Comparative Examples 5 to 8 are summarized in Table 2 below.

Figure 0007089140000010
Figure 0007089140000010

実施例4~6のフォトレジスト組成物は、感度及び解像度が良好であるのに加えて、ドライエッチング耐性も優れている。実施例4~6においては、オルソクレゾールノボラック樹脂と、分子内に少なくとも2つのメチロール基を有するフェノール化合物との縮重合物を含む本発明のフォトレジスト用樹脂が用いられているので、高感度、高解像度及び高いドライエッチング耐性を備えている。 The photoresist compositions of Examples 4 to 6 have good sensitivity and resolution, as well as excellent dry etching resistance. In Examples 4 to 6, the photoresist resin of the present invention containing a polycondensation polymer of an orthocresol novolak resin and a phenol compound having at least two methylol groups in the molecule is used, and thus has high sensitivity. It has high resolution and high dry etching resistance.

比較例のフォトレジスト組成物は、いずれもドライエッチング耐性が乏しい。比較例2においては、ドライエッチング耐性に加えて感度も劣っており、比較例3,4においては、ドライエッチング耐性に加えて解像度も劣っている。
All of the photoresist compositions of the comparative examples have poor dry etching resistance. In Comparative Example 2, the sensitivity is inferior in addition to the dry etching resistance, and in Comparative Examples 3 and 4, the resolution is also inferior in addition to the dry etching resistance.

Claims (1)

オルソクレゾールとホルムアルデヒドとを縮重合反応させて、2核体含有量が10%以下であるオルソクレゾールノボラック樹脂を得る第1工程と、
前記オルソクレゾールノボラック樹脂と、分子内に少なくとも2つのメチロール基を有するフェノール化合物とを酸触媒の存在下で縮重合反応させる第2工程と、
前記酸触媒を中和する後処理工程とを備え、
前記オルソクレゾールノボラック樹脂の質量MAと前記フェノール化合物の質量MBとの比(MA/MB)が、80/20~90/10であるフォトレジスト用樹脂の製造方法。
The first step of polymerizing orthocresol and formaldehyde to obtain an orthocresol novolak resin having a binuclear body content of 10% or less.
The second step of polycondensing the orthocresol novolak resin and the phenol compound having at least two methylol groups in the molecule in the presence of an acid catalyst.
A post-treatment step for neutralizing the acid catalyst is provided.
A method for producing a resin for a photoresist in which the ratio ( MA / MB ) of the mass MA of the orthocresol novolak resin to the mass MB of the phenol compound is 80/20 to 90/10.
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