JPH02173114A - Production of novolak resin - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ノボラック樹脂の製造方法に関し、特にスル
ホン酸および/またはスルホン酸塩を有するノボラック
樹脂の製造方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a method for producing a novolak resin, and particularly to a method for producing a novolak resin containing a sulfonic acid and/or a sulfonate.
アルカリ可溶性ノボラック樹脂は、1.2−キノンジア
ジド化合物と配合してポジ型レジストを製造する原料等
として有用である。上記ポジ型レジストは、集積回路を
製造する際に用いられるが、集積回路の集積度の向上が
求められている近年、得られるレジストパターンがマス
クのパターンに忠実で、かつ高い解像度を達成すること
ができるので、多用されている。一方、やはり集積回路
の集積度を高めるために、エツチング方式が従来の主流
であったウェットエツチング方式からドライエツチング
方式へ転換されてきているが、ドライエツチング方式に
おいては、基板の温度が上昇し、レジストパターンが熱
変形を起こして寸法精度が低下したり、高反応性のフッ
素イオン、塩素イオン等により損傷を受けたりすること
がある。そのため、ポジ型レジストには、極めて高い耐
熱性および耐ドライエツチング性が要求される。The alkali-soluble novolac resin is useful as a raw material for producing a positive resist by blending with a 1,2-quinonediazide compound. The above-mentioned positive resist is used when manufacturing integrated circuits, but in recent years, as there has been a demand for improved integration of integrated circuits, it has become important to ensure that the resulting resist pattern is faithful to the mask pattern and achieves high resolution. It is widely used because it can. On the other hand, in order to increase the degree of integration of integrated circuits, the etching method has been changed from the conventionally mainstream wet etching method to the dry etching method, but in the dry etching method, the temperature of the substrate increases, The resist pattern may undergo thermal deformation, reducing dimensional accuracy, or may be damaged by highly reactive fluorine ions, chlorine ions, etc. Therefore, positive resists are required to have extremely high heat resistance and dry etching resistance.
本発明者らは、原料であるアルカリ可溶性ノボラック樹
脂のスルホン化によりポジ型レジストの耐熱性および耐
ドライエツチング性の改良を試みた。The present inventors attempted to improve the heat resistance and dry etching resistance of a positive resist by sulfonating an alkali-soluble novolak resin as a raw material.
しかし、ノボラック樹脂を合成後にこれをスルホン化す
ると、ノボラック樹脂がゲル化してしまうことか多く、
ポジ型レジストの原料としては使用することが困難であ
るという問題がある。However, when novolac resin is sulfonated after synthesis, the novolac resin often turns into a gel.
There is a problem in that it is difficult to use as a raw material for positive resists.
そこで、本発明の目的は、ゲル化を起こすことのないス
ルホン酸および/またはスルホン酸塩ををするノボラン
ク樹脂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 method for producing a novolank resin containing sulfonic acid and/or sulfonate without causing gelation.
すなわち、本発明は、前記の課題を解決するものとして
、(A)スルホン酸および/またはスルホン酸塩を有す
るフェノール化合物(以下「スルホン化フェノール化合
物」という)ならびにスルホン酸およびスルホン酸塩を
有しないフェノール化合物(以下、単に「フェノール化
合物」という)を、
(B)カルボニル化合物と
重縮合させる工程を含むツ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 solves the above problems, and provides (A) a phenol compound having a sulfonic acid and/or a sulfonate salt (hereinafter referred to as a "sulfonated phenol compound") and a phenol compound having no sulfonic acid and a sulfonate salt. The present invention provides a method for producing Tuvolac resin, which includes a step of polycondensing a phenol compound (hereinafter simply referred to as "phenol compound") with (B) a carbonyl compound.
上記スルホン化フェノール化合物としては、例えば下記
−形式(1)または−形式(II)で表される化合物が
挙げられる。Examples of the sulfonated phenol compound include compounds represented by the following format (1) or format (II).
一般式(I):
H
〔ここで、R′は、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、
炭化水素基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、
アリールカルボニル基、アルキロイルオキシ基、アリ−
ロイルオキシ基、アシル基、シアン基またはニトロ基を
意味し、Xは水素原子またはアンモニウムイオンを意味
する〕−形式(■):
H
〔ここで、R’およびXは前記のとおりであまた、上記
フェノール化合物としては、例えば下記−形式(In)
または−形式(TV)で表される化合物が挙げられる。General formula (I): H [Here, R' is a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group,
Hydrocarbon group, alkoxy group, alkoxycarbonyl group,
Arylcarbonyl group, alkyloxy group, arylcarbonyl group, alkyloxy group, arylcarbonyl group, alkyloxy group,
means a loyloxy group, an acyl group, a cyan group or a nitro group, and X means a hydrogen atom or an ammonium ion] - Format (■): H [Here, R' and X are as described above, and the above phenol As a compound, for example, the following format (In)
or a compound represented by the form (TV).
一般式(■):
〔ここで、複数のR1は同一でも異なってもよく、前記
のとおりである〕
一般式(■):
H
〔ここで、複数のR1は同一でも異なってもよく、前記
のとおりである〕
一般式(I)〜(IV)におけるR”の具体例としては
水素原子、水酸基、シアノ基およびニトロ基、塩素原子
、フッ素原子、臭素原子等のハロゲン原子;メチル基、
エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基、フェ
ニル基、トリル基、クミル基等のアリール基、ビニル基
、プロペニル基、アリル基、ブテニル基等のアルケニル
基、ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基に代表
される炭化水素基;メトキシ基、エトキシ基、プロポキ
シ基、ブトキシ基等のアルコキシ基;アセチル基、プロ
ピオニル基、ブチリル基、バレリル基等のアシル基その
他を挙げることができる。General formula (■): [Here, the plurality of R1s may be the same or different, as described above] General formula (■): H [Here, the plurality of R1s may be the same or different, and the same as described above] Specific examples of R'' in general formulas (I) to (IV) include hydrogen atom, hydroxyl group, cyano group, nitro group, halogen atom such as chlorine atom, fluorine atom, and bromine atom; methyl group,
Alkyl groups such as ethyl, propyl and butyl groups; aryl groups such as phenyl, tolyl and cumyl; alkenyl groups such as vinyl, propenyl, allyl and butenyl; aralkyl such as benzyl and phenethyl groups. Examples include hydrocarbon groups represented by the following groups; alkoxy groups such as methoxy, ethoxy, propoxy, and butoxy; acyl groups such as acetyl, propionyl, butyryl, and valeryl;
本発明の方法において(A)成分の1つとして用いられ
る、−形式(1)または(II)で表わされる化合物の
中でも、好ましいものは、計が水素原子、アルキル基ま
たはアルコキシ基であるものである。Among the compounds represented by the formula (1) or (II) used as one of the components (A) in the method of the present invention, preferred are those in which the total number is a hydrogen atom, an alkyl group, or an alkoxy group. be.
一般式(1)で表される化合物の具体例としては、0−
フェノールスルホン酸、m−フェノールスルホン酸、p
−フェノールスルホン酸、4−スルホン酸−2−メチル
フェノール、4−スルボン酸−3−メチルフェノール、
4−スルホン酸−2エチルフエノール、4−スルホン酸
−3−エチルフェノール、4−スルホン酸−2−ブチル
フェノール、4−スルホンM−3−ブチルフェノール、
0−フェノールスルホン酸アンモニウム、m−フェノー
ルスルホン酸アンモニウム、P−フェノールスルホン酸
アンモニウム等が挙げられる。また、−形式(n)で表
されるスルホン化フェノールの具体例としては、2−ス
ルホン酸−1−ナフトール、3−スルホン酸−1−ナフ
トール、4−スルホン酸−1−ナフトール、5−スルホ
ンM−1−ナフトール、2−メチル−5−スルホン酸−
1ナフトール、2−メチル−4−スルホン酸−1−ナフ
トール、2−エチル−4−スルホン酸−1ナフトール、
2−ブチル−4−スルホン酸−lナフトール、2−アセ
トキシ−4−スルホン酸1−ナフトール、1−アセトキ
シ−4−スルホン酸−2−ナフトール、2−メトキシ−
4−スルホン酸−1−ナフトール、1−メトキシ−4−
スルホン酸−2−ナフトール、2−メトキシカルボニル
−4−スルホン酸〜1−ナフトール、2−アセチル−4
−スルホン酸−1−ナフトール、2−スルホン酸アンモ
ニウム−1−ナフトール、3−スルホン酸アンモニウム
−1−ナフトール、4−スルホン酸アンモニウム−1−
ナフトール、5−スルホン酸アンモニウム−1−ナフト
ール、2−メチル−5−スルホン酸アンモニウム−1−
ナフトール、2−メチル−4−スルホン酸アンモニウム
1−ナフトール、2−エチル−4−スルホン酸アンモニ
ウム−1−ナフトール等が挙げられる。Specific examples of the compound represented by general formula (1) include 0-
Phenolsulfonic acid, m-phenolsulfonic acid, p
-phenolsulfonic acid, 4-sulfonic acid-2-methylphenol, 4-sulfonic acid-3-methylphenol,
4-sulfonic acid-2-ethylphenol, 4-sulfonic acid-3-ethylphenol, 4-sulfonic acid-2-butylphenol, 4-sulfonic acid-2-butylphenol,
Examples include ammonium 0-phenolsulfonate, ammonium m-phenolsulfonate, ammonium P-phenolsulfonate, and the like. Specific examples of the sulfonated phenol represented by the -format (n) include 2-sulfonic acid-1-naphthol, 3-sulfonic acid-1-naphthol, 4-sulfonic acid-1-naphthol, and 5-sulfonic acid-1-naphthol. M-1-naphthol, 2-methyl-5-sulfonic acid-
1 naphthol, 2-methyl-4-sulfonic acid-1-naphthol, 2-ethyl-4-sulfonic acid-1 naphthol,
2-Butyl-4-sulfonic acid-1-naphthol, 2-acetoxy-4-sulfonic acid-1-naphthol, 1-acetoxy-4-sulfonic acid-1-naphthol, 2-methoxy-
4-sulfonic acid-1-naphthol, 1-methoxy-4-
2-naphthol sulfonic acid, 2-methoxycarbonyl-4-sulfonic acid to 1-naphthol, 2-acetyl-4
-Sulfonic acid-1-naphthol, 2-ammonium sulfonate-1-naphthol, 3-ammonium sulfonate-1-naphthol, 4-ammonium sulfonate-1-
Naphthol, ammonium 5-sulfonate-1-naphthol, ammonium-1-2-methyl-5-sulfonate
Naphthol, ammonium-1-naphthol 2-methyl-4-sulfonate, ammonium-1-naphthol 2-ethyl-4-sulfonate, and the like.
これらの中で好ましいものとしては、P−フェノールス
ルホン酸、m−フェノールスルホン酸、0フエノールス
ルホン酸アンモニウム、m−フェノールスルホン酸アン
モニウム、p−フェノールスルホン酸アンモニウム、2
−メチル−4−スルホン酸−1−ナフトール、2−メチ
ル−5−スルホン酸−1−ナフトール、2−メトキシ−
4−スルホン酸−1−ナフトール、2−スルホン酸アン
モニウム−1−ナフトール、3−スルホン酸アンモニウ
ム−1−ナフトール、4−スルホン酸アンモニウム−1
−ナフトール、5−スルホン酸アンモニウム−1−ナフ
トール等が挙げられる。Among these, preferred are p-phenolsulfonic acid, m-phenolsulfonic acid, ammonium phenolsulfonate, ammonium m-phenolsulfonate, ammonium p-phenolsulfonate,
-Methyl-4-sulfonic acid-1-naphthol, 2-methyl-5-sulfonic acid-1-naphthol, 2-methoxy-
4-sulfonic acid-1-naphthol, 2-ammonium sulfonate-1-naphthol, 3-ammonium sulfonate-1-naphthol, 4-ammonium 1-sulfonate
-naphthol, ammonium 5-sulfonate-1-naphthol, and the like.
これらのスルホン化フェノール化合物は、1種単独でも
2種以上組合せても使用できる。These sulfonated phenol compounds can be used alone or in combination of two or more.
なお、スルホン化フェノール化合物は、重合転化率を向
上させるためには、スルホン酸塩の形で用いるのが好ま
しい。Note that the sulfonated phenol compound is preferably used in the form of a sulfonate in order to improve the polymerization conversion rate.
本発明の方法において(A)成分の別の構成化合物とし
て用いられる、−形式(I[I)または(IV)で表さ
れる化合物の中でも、好ましいものは、R1が水素原子
、水酸基、アルキル基またはアリール基である。Among the compounds represented by -form (I[I) or (IV) used as another constituent compound of component (A) in the method of the present invention, preferred are compounds in which R1 is a hydrogen atom, a hydroxyl group, or an alkyl group. or an aryl group.
一般式(1)および(IV)で表される化合物の具体例
としては、α−ナフトール、β−ナフトールフェノール
、0−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、
0−エチルフェノール、m−エチルフェノール、P−エ
チルフェノール、0−ブチルフェノール、m−ブチルフ
ェノール、P−ブチルフェノール、3,5−キシレノー
ル、2.4−キシレノール、2,5−キシレノール、3
.4−キシレノール、2,3.5−1−リメチルフェノ
ール、0−フェニルフェノール、p−フェニルフェノー
ル、イソプロペニルフェノール、0−トルイルフェノー
ル、p−)ルイルフェノール、0−スチリルフェノール
、p−スチリルフェノール、0−シンナミルフェノール
、p−シンナミルフェノール、0アセトキシフエノール
、m−アセトキシフェノール、P−アセトキシフェノー
ル、0−ベンゾイロキシフェノール、m−ベンゾイロキ
シフェノール、P−ベンゾイロキシフェノール、0−メ
トキシフェノール、m−メトキシフェノール、p−メト
キシフェノール、0−メトキシカルボニルフェノール、
m−メトキシカルボニルフェノール、p−メトキシカル
ボニルフェノール、0−アセチルフェノール、m−アセ
チルフェノール、p−アセチルフェノール、p−ヒドロ
キシジフェニル等が挙げられる。これらの中で好ましい
ものとしては、フェノール、0−クレゾール、m−クレ
ゾール、p−クレゾール、2,5−キシレノール、3,
4−キシレノール、3.5−キシレノール、2,3.5
− トリメチルフェノール、o −(−7’デルフエノ
ール、mt−スチリルフェノール、p−t−ブチルフェ
ノール、p−ヒドロキシジフェニル等が挙げられる。Specific examples of compounds represented by general formulas (1) and (IV) include α-naphthol, β-naphtholphenol, 0-cresol, m-cresol, p-cresol,
0-ethylphenol, m-ethylphenol, P-ethylphenol, 0-butylphenol, m-butylphenol, P-butylphenol, 3,5-xylenol, 2.4-xylenol, 2,5-xylenol, 3
.. 4-xylenol, 2,3.5-1-limethylphenol, 0-phenylphenol, p-phenylphenol, isopropenylphenol, 0-tolylphenol, p-)ruylphenol, 0-styrylphenol, p-styrylphenol , 0-cinnamylphenol, p-cinnamylphenol, 0-acetoxyphenol, m-acetoxyphenol, P-acetoxyphenol, 0-benzoyloxyphenol, m-benzoyloxyphenol, P-benzoyloxyphenol, 0- Methoxyphenol, m-methoxyphenol, p-methoxyphenol, 0-methoxycarbonylphenol,
Examples include m-methoxycarbonylphenol, p-methoxycarbonylphenol, 0-acetylphenol, m-acetylphenol, p-acetylphenol, p-hydroxydiphenyl, and the like. Among these, preferred are phenol, 0-cresol, m-cresol, p-cresol, 2,5-xylenol, 3,
4-xylenol, 3.5-xylenol, 2,3.5
- Trimethylphenol, o-(-7'delphenol, mt-styrylphenol, pt-butylphenol, p-hydroxydiphenyl, etc.).
これらのフェノール化合物も、1種単独でも2種以上組
合せても使用できる。These phenol compounds can also be used singly or in combination of two or more.
フェノール化合物の使用量は、通常、スルホン化フェノ
ール化合物/フェノール化合物がモル比で1/99〜5
0150、好ましくは1/99〜40/60となる量で
ある。フェノール化合物の使用量が、少ないと、生成す
るノボラック樹脂がゲル化しやすく、また、フェノール
化合物の使用量が多すぎると、得られるノボラック樹脂
を用いて調製されるポジ型レジストの耐ドライエンチン
グ性および耐熱性の向上が不十分となる。The amount of the phenol compound used is usually a molar ratio of sulfonated phenol compound/phenol compound of 1/99 to 5.
0150, preferably 1/99 to 40/60. If the amount of the phenolic compound used is small, the novolac resin that is produced is likely to gel, and if the amount of the phenol compound used is too large, the dry etching resistance of the positive resist prepared using the resulting novolac resin will be affected. and the improvement in heat resistance becomes insufficient.
本発明の方法において(B)成分として用いられるカル
ボニル化合物としては、例えば下記−形式(V)で表わ
される化合物が挙げられる。Examples of the carbonyl compound used as component (B) in the method of the present invention include compounds represented by the following formula (V).
(V)
Z
〔ここで、複数のR2は同一でも異なってもよく、水素
原子、アルキル基、アリール基、アルケニル基またはア
ラルキル基を意味し、置換基を有していてもよい。〕
なお、−形式(V)でR2によって示されるアルキル基
、アリール基、アルケニル基およびアラルキル基の具体
例としては、−形式(1)のR1について例示したもの
が挙げられる。(V) Z [Here, the plurality of R2s may be the same or different, and mean a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, an alkenyl group, or an aralkyl group, and may have a substituent. ] Specific examples of the alkyl group, aryl group, alkenyl group and aralkyl group represented by R2 in the -format (V) include those exemplified for R1 in the -format (1).
−形式(V)で表されるカルボニル化合物としては、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、プロピルアルデヒド、ベンズアルデヒド、
フェニルアセトアルデヒド、α−フェニルプロピルアル
デヒド、β−フェニルプロピルアルデヒド、トルイルヘ
ンズアルデヒド、メシチルベンズアルデヒド、フェネチ
ルベンズアルデヒド、0−ヒドロキシベンズアルデヒド
、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、O−クロロベンズアルデヒド、m−ク
ロロベンズアルデヒド、p−クロロベンズアルデヒド、
0−ニトロベンズアルデヒド、mニトロベンズアルデヒ
ド、p−ニトロベンズアルデヒド、0−メチルベンズア
ルデヒド、m−メチルベンズアルデヒド、p−メチルベ
ンズアルデヒド、P−エチルヘンズアルデヒド、p−n
−プチルヘンズアルデヒド、アクロレイン、クロトンア
ルデヒド、シンナムアルデヒド等のアルデヒド類;アセ
トン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルイ
ソブチルケトン、メチルフェニルケトン、メチルベンジ
ルケトン等のケトン類が挙げられる。これらの中でも、
ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒ
ド、p−ヒドロキシベンズアルデヒド、アクロレイン、
アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチ
ルイソブチルケトン、メチルフェニルケトン、メチルベ
ンジルケトン等が好ましい。- Examples of the carbonyl compound represented by the formula (V) include formaldehyde, paraformaldehyde, acetaldehyde, propylaldehyde, benzaldehyde,
Phenylacetaldehyde, α-phenylpropylaldehyde, β-phenylpropylaldehyde, tolylhenzaldehyde, mesitylbenzaldehyde, phenethylbenzaldehyde, 0-hydroxybenzaldehyde, m-hydroxybenzaldehyde, p-hydroxybenzaldehyde, O-chlorobenzaldehyde, m-chlorobenzaldehyde , p-chlorobenzaldehyde,
0-Nitrobenzaldehyde, m-nitrobenzaldehyde, p-nitrobenzaldehyde, 0-methylbenzaldehyde, m-methylbenzaldehyde, p-methylbenzaldehyde, P-ethylhenzaldehyde, p-n
-Aldehydes such as butylhenzaldehyde, acrolein, crotonaldehyde, and cinnamaldehyde; and ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl phenyl ketone, and methyl benzyl ketone. Among these,
Formaldehyde, acetaldehyde, benzaldehyde, p-hydroxybenzaldehyde, acrolein,
Acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl phenyl ketone, methyl benzyl ketone and the like are preferred.
これらのカルボニル化合物は、1種単独でも2種以上組
合わせても使用できる。These carbonyl compounds can be used singly or in combination of two or more.
(B)成分のカルボニル化合物は、(A)成分のスルホ
ン化フェノール化合物およびフェノール化合物1モル当
たり、好ましくは0.7〜2モル、特に好ましくは0.
7〜1.5モルの割合で使用される。この割合が0.7
モル未満では、未反応物の残存量が多(なるため、得ら
れるノボラック樹脂の軟化点が低(なり、2モルを超え
るとノボラック樹脂がゲル化し易い。The carbonyl compound as component (B) is preferably 0.7 to 2 mol, particularly preferably 0.7 to 2 mol, particularly preferably 0.7 to 2 mol, per mol of the sulfonated phenol compound and phenol compound as component (A).
It is used in a proportion of 7 to 1.5 moles. This ratio is 0.7
If it is less than 2 moles, there will be a large amount of unreacted substances remaining, resulting in a low softening point of the obtained novolak resin, and if it exceeds 2 moles, the novolac resin will easily gel.
(A)成分のスルホン化フェノール化合物およびフェノ
ール化合物と(B)成分のカルボニル化合物との重縮合
は、通常、酸触媒を用いて行われる。前記酸触媒として
は、例えば塩酸、硝酸、硫酸等の無機酸、または蟻酸、
蓚酸、酢酸等の有機酸が挙げられる。この酸触媒の使用
量は(A)成分のスルホン化フェノール化合物およびフ
ェノール化合物1モル当り、通常、lXl0−’〜5×
IQ−1モル、好ましくはI X 10−’〜5X10
−’モルである。The polycondensation of the sulfonated phenol compound and phenol compound as component (A) and the carbonyl compound as component (B) is usually carried out using an acid catalyst. Examples of the acid catalyst include inorganic acids such as hydrochloric acid, nitric acid, and sulfuric acid, or formic acid;
Examples include organic acids such as oxalic acid and acetic acid. The amount of this acid catalyst to be used is usually 1X10-' to 5
IQ-1 mol, preferably IX10-' to 5X10
−'Mole.
重縮合においては、反応媒質を使用しな(てもよいが、
反応媒質として、例えば水、親水性溶媒等を使用するこ
ともできる。この際使用される親水性溶媒としては、例
えばメタノール、エタノール、プロパツール、ブタノー
ル等のアルコール類、テトラヒドロフラン、ジオキサン
、ジグライム等のエーテル類、酢酸エチル、酢酸プロピ
ル、酢酸ブチル等のエステル類またはアセトニトリル、
プロピオニトリル、ブチロニトリル等のニトリル類が挙
げられる。これらの反応媒質の使用量は、通常、(A)
成分のスルホン化フェノール化合物およびフェノール化
合物100重量部当たり5000重量部以下、好ましく
は1o〜1000重量部である。5000重量部を超え
るど重縮合が遅くなる。In polycondensation, no reaction medium may be used (but
For example, water, hydrophilic solvents, etc. can also be used as reaction medium. Examples of hydrophilic solvents used in this case include alcohols such as methanol, ethanol, propatool, and butanol, ethers such as tetrahydrofuran, dioxane, and diglyme, esters such as ethyl acetate, propyl acetate, and butyl acetate, or acetonitrile.
Nitriles such as propionitrile and butyronitrile are mentioned. The amount of these reaction media used is usually (A)
The amount is not more than 5000 parts by weight, preferably 10 to 1000 parts by weight, per 100 parts by weight of the sulfonated phenol compound and phenolic compound as components. If it exceeds 5,000 parts by weight, polycondensation will slow down.
重縮合における反応温度は、反応原料に応して適宜選択
するが、通常、10〜200″C1好ましくは60〜1
60°Cである。反応温度が10″C未満では重縮合が
遅く、200″Cを超える七得られるノボラック樹脂が
ゲル化し易い。The reaction temperature in polycondensation is appropriately selected depending on the reaction raw materials, but is usually 10 to 200" C1, preferably 60 to 1
It is 60°C. If the reaction temperature is less than 10"C, the polycondensation is slow, and if the reaction temperature exceeds 200"C, the resulting novolak resin is likely to gel.
また、重縮合は不活性気体中、例えば窒素ガス、ヘリウ
ムガス、アルゴンガス等を充填した密閉系で加圧下に行
なうことが好ましく、通常、内圧と外圧との差は1〜5
0kg/cfflであり、好ましくは3〜25kg/c
fflである。 重縮合終了後に、系内に存在する未反
応原料、酸触媒および反応媒質を除去するため、−船釣
には内温を130〜230°Cに上昇させ、減圧下に揮
発分を留去し、ノボラック樹脂を回収する。Further, the polycondensation is preferably carried out under pressure in a closed system filled with an inert gas, such as nitrogen gas, helium gas, argon gas, etc. Usually, the difference between the internal pressure and the external pressure is 1 to 5.
0 kg/cffl, preferably 3 to 25 kg/c
ffl. After the completion of polycondensation, in order to remove the unreacted raw materials, acid catalyst, and reaction medium present in the system, the internal temperature is raised to 130 to 230 °C for boat fishing, and volatile components are distilled off under reduced pressure. , recover the novolak resin.
また、重縮合終了後に、前記親水性溶媒に反応系を溶解
し、水、n−ヘキサン、石油エーテル、n−へブタン等
の大量の沈殿剤中に添加することにより、反応生成物を
析出させ、ノボラック樹脂を回収することもできる。Furthermore, after the completion of polycondensation, the reaction product can be precipitated by dissolving the reaction system in the hydrophilic solvent and adding it to a large amount of a precipitant such as water, n-hexane, petroleum ether, or n-hebutane. , novolak resin can also be recovered.
なお、得られるノボラック樹脂中のスルホン酸および/
またはスルホン酸塩の含有量は、好ましくは、1〜20
重量%、特に好ましくは1〜15重量%である。In addition, the sulfonic acid and/or
Or the content of sulfonate is preferably 1 to 20
% by weight, particularly preferably from 1 to 15% by weight.
実施例1
フラスコにフェノール127g、、p−t、−ブチルフ
ェノール54g、p−フェノールスルホン酸アンモニウ
ム17g、〔フェノール/p−t−ブチルフェノール/
p−フェノールスルホン酸アンモニウム=75/201
5 (モル比))、37重量%ホルムアルデヒド水溶液
131g、および蓚酸0.08gを仕込み、撹拌しなが
ら、フラスコを油浴に侵し、内温を100°Cに保持し
ながら、4時間反応させた。Example 1 In a flask, 127 g of phenol, 54 g of p-t-butylphenol, 17 g of ammonium p-phenolsulfonate, [phenol/p-t-butylphenol/
Ammonium p-phenolsulfonate = 75/201
5 (molar ratio)), 131 g of a 37% by weight aqueous formaldehyde solution, and 0.08 g of oxalic acid, and while stirring, the flask was placed in an oil bath and reacted for 4 hours while maintaining the internal temperature at 100°C.
その後、油浴温度を150°Cまで上げ、同時にフラス
コ内を減圧にして、未反応フェノール、p−1−ブチル
フェノール、p−フェノールスルホン酸アンモニウムお
よびホルムアルデヒド、ならびに水および蓚酸を除去し
た。Thereafter, the oil bath temperature was raised to 150°C, and at the same time the pressure inside the flask was reduced to remove unreacted phenol, p-1-butylphenol, ammonium p-phenolsulfonate, formaldehyde, water, and oxalic acid.
次いで、溶融したノボラソ樹脂を室温に戻して回収した
。回収したノボラック樹脂は、ゲルを含むものではなか
った。Then, the molten novolazo resin was returned to room temperature and collected. The recovered novolac resin did not contain gel.
ノボラック樹脂の収量は202g、p−フェノールスル
ホン酸アンモニウムの重縮含量は8,6重量%であった
。The yield of novolak resin was 202 g, and the polycondensation content of ammonium p-phenolsulfonate was 8.6% by weight.
実施例2〜11
フェノール化合物およびスルホン化フェノール化合物と
して、それぞれ第1表に示す化合物を表記の量で用いた
以外は、実施例1と同様にしてノボラック樹脂を合成し
回収した。回収したノボラック樹脂は、いずれもゲルを
含むものではなかった。収量およびP−フェノールスル
ポン酸アンモニウムまたは4−スルホン酸アンモニウム
−1ナフトールの重縮含量を第1表に示す。Examples 2 to 11 Novolac resins were synthesized and recovered in the same manner as in Example 1, except that the compounds shown in Table 1 were used in the amounts shown as the phenol compound and the sulfonated phenol compound, respectively. None of the recovered novolak resins contained gel. The yield and the polycondensation content of ammonium P-phenolsulfonate or ammonium 4-sulfonate-1 naphthol are shown in Table 1.
比較例1
スルホン化フェノール化合物をまったく用いず、フェノ
ール化合物としてフェノール135gとpL−ブチルフ
ェノール54gを用いた以外は、実施例1と同様にして
ノボラック樹脂164gを合成した。Comparative Example 1 164 g of novolak resin was synthesized in the same manner as in Example 1, except that no sulfonated phenol compound was used at all, and 135 g of phenol and 54 g of pL-butylphenol were used as the phenol compounds.
得られたノボラック樹脂50gを、25重量%発煙硫酸
と混合し、50°Cで8時間加熱してスルホン化させた
ところ、ノボラック樹脂はゲル化した。50 g of the obtained novolac resin was mixed with 25% by weight of oleum and heated at 50° C. for 8 hours to sulfonate, and the novolak resin was gelled.
試験例1〜11
実施例1〜11で得たノボラック樹脂10gおよび(2
,4−ジヒドロキシフェニル)メタン−1゜2−ナフト
キノンジアジド−5−スルホン酸テトラエステル2.5
gを、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテ
ート37.5gに溶解し、孔径0.2μmのフィルター
で濾過して溶液を調整した。Test Examples 1 to 11 10 g of novolac resin obtained in Examples 1 to 11 and (2
,4-dihydroxyphenyl)methane-1゜2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid tetraester 2.5
g was dissolved in 37.5 g of propylene glycol monoethyl ether acetate and filtered through a filter with a pore size of 0.2 μm to prepare a solution.
得られた溶液をシリコン酸化膜を有するシリコンウェー
ハ上にスピンナーで回転塗布した後、90゛Cで2分間
プレヘークして1.0μm厚のレジスト膜を形成させた
。The resulting solution was spin-coated onto a silicon wafer having a silicon oxide film using a spinner, and then pre-haked at 90°C for 2 minutes to form a 1.0 μm thick resist film.
次いで解像度テスト用パターンマスクを介して波長43
6 nmを中心とする紫外線を照射した後、2.3重量
%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で現像
し、水でリンスしレジストパターンを形成した。Next, wavelength 43 is transmitted through a pattern mask for resolution testing.
After irradiating with ultraviolet light having a wavelength of around 6 nm, it was developed with a 2.3% by weight tetramethylammonium hydroxide aqueous solution and rinsed with water to form a resist pattern.
このレジストパターンを有するシリコンウェーハを5分
間ホットプレートに載せ、ホットプ、レートの温度とレ
ジストパターンの熱変形状態を観察した。レジストパタ
ーンが変形しない最高温度を耐熱温度とした。The silicon wafer having this resist pattern was placed on a hot plate for 5 minutes, and the temperature of the hot plate and plate and the state of thermal deformation of the resist pattern were observed. The maximum temperature at which the resist pattern did not deform was defined as the heat resistance temperature.
さらにレジストパターンを有するシリコンウェーハ平行
平板型プラズマエツチング装置(電極間隔40mm)に
装着し、出力100W、テトラフルオロメタン/酸素(
9515(容量比)〕のガス圧15paの条件で、レジ
ストパターンの耐ドライエツチング性をレジストパター
ンの選択比(レジストパターンがエツチングされる速度
に対するシリコン酸化膜がエツチングされる速度の比)
により調べた。Furthermore, the silicon wafer with a resist pattern was attached to a parallel plate type plasma etching apparatus (electrode spacing 40 mm), and the output was 100 W, tetrafluoromethane/oxygen (
9515 (capacity ratio)] and a gas pressure of 15 pa, the dry etching resistance of the resist pattern is determined by the selectivity of the resist pattern (ratio of the rate at which the silicon oxide film is etched to the rate at which the resist pattern is etched).
Investigated by.
これらの結果を第2表に示す。These results are shown in Table 2.
本発明の製造方法によれば、ノボラック樹脂を合成後に
スルホン化する場合のようにゲル化を招来することなく
、フェノール部分がスルホン化したノボラック樹脂を容
易に製造することができる。According to the production method of the present invention, a novolak resin in which the phenol moiety is sulfonated can be easily produced without causing gelation, which occurs when the novolac resin is sulfonated after synthesis.
この方法で得られたノボランク樹脂はアルカリ可溶性ノ
ボラック樹脂として、優れた耐ドライエツチング性、耐
熱性等を有するポジ型レジストの原料として有用である
。The novolak resin obtained by this method is useful as an alkali-soluble novolak resin as a raw material for positive resist having excellent dry etching resistance, heat resistance, etc.
Claims (1)
フェノール化合物ならびにスルホン酸およびスルホン酸
塩を有しないフェノー化合物を、 (B)カルボニル化合物と 重縮合させる工程を含むノボラック樹脂の製造方法[Scope of Claims] A novolac resin comprising the step of polycondensing (A) a phenol compound having a sulfonic acid and/or a sulfonic acid salt and a phenol compound having no sulfonic acid and a sulfonic acid salt, with (B) a carbonyl compound. Production method
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7358189A JPH02173114A (en) | 1989-03-24 | 1989-03-24 | Production of novolak resin |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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---|---|---|---|
JP63330193A Division JP2623803B2 (en) | 1988-12-27 | 1988-12-27 | Radiation-sensitive resin composition |
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JPH02173114A true JPH02173114A (en) | 1990-07-04 |
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JP7358189A Pending JPH02173114A (en) | 1989-03-24 | 1989-03-24 | Production of novolak resin |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2019203241A1 (en) * | 2018-04-16 | 2019-10-24 | 国立研究開発法人理化学研究所 | Meta-phenolsulfonic acid resin, and use thereof as catalyst |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57102929A (en) * | 1980-12-19 | 1982-06-26 | Dainippon Ink & Chem Inc | Production of cured fiber-reinforced phenol resin |
-
1989
- 1989-03-24 JP JP7358189A patent/JPH02173114A/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS57102929A (en) * | 1980-12-19 | 1982-06-26 | Dainippon Ink & Chem Inc | Production of cured fiber-reinforced phenol resin |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019203241A1 (en) * | 2018-04-16 | 2019-10-24 | 国立研究開発法人理化学研究所 | Meta-phenolsulfonic acid resin, and use thereof as catalyst |
JPWO2019203241A1 (en) * | 2018-04-16 | 2021-05-20 | 国立研究開発法人理化学研究所 | Meta-phenol sulfonic acid resin and its use as a catalyst |
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