JPH11349653A - Photoresist phenolic resin - Google Patents

Photoresist phenolic resin

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JPH11349653A
JPH11349653A JP16211498A JP16211498A JPH11349653A JP H11349653 A JPH11349653 A JP H11349653A JP 16211498 A JP16211498 A JP 16211498A JP 16211498 A JP16211498 A JP 16211498A JP H11349653 A JPH11349653 A JP H11349653A
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JP
Japan
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phenolic resin
parts
photoresist
xylenol
aldehyde
Prior art date
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Pending
Application number
JP16211498A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasushi Arita
靖 有田
Toru Saneto
徹 実藤
Hiroshi Nishisako
宏志 西佐古
Osamu Onishi
治 大西
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Durez Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Durez Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a photoresist phenolic resin having higher heat resistance and higher resolution and higher sensitivity than conventional photoresist phenolic resins. SOLUTION: The objective photoresist phenolic resin is obtained by reacting a phenolic composition comprising 55-98 wt.% m-cresol, 1-20 wt.% p-cresol, and 1-25 wt.% xylenol and/or trimethylphenol with an aldehyde composition comprising formaldehyde and an aldehyde having an alkenyl group at a weight ratio of the formaldehyde to the aldehyde of 1/9 to 9/1 in the presence of an acid catalyst, where the amount of the catalyst remaining in the phenolic resin is small to adversely affect practical use and the amount of impurities of metals as to all elements is not more than 1 ppm.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体やLCDな
どを製造する際のリソグラフィ−に使用されるフォトレ
ジスト用として、高耐熱性、高残膜率、高感度、及び高
解像度であるフォトレジストの製造を可能にするフェノ
−ル樹脂に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photoresist having high heat resistance, high residual film ratio, high sensitivity and high resolution, which is used for a photoresist used for lithography in manufacturing semiconductors and LCDs. A phenolic resin which enables the production of

【0002】[0002]

【従来の技術】一般にポジ型フォトレジストはナフトキ
ノンジアジド化合物等のキノンジアジド基を有する感光
剤とアルカリ可溶性樹脂(例えば、ノボラック型フェノ
−ル樹脂)が用いられる。このような組成からなるポジ
型フォトレジストはアルカリ溶液による現像によって高
い解像力を示し、IC、LSI等の半導体、LCDなど
の回路基材の製造に利用されている。またノボラック型
フェノ−ル樹脂は露光後のプラズマドライエッチングに
対し、芳香環を多く持つ構造に起因する高い耐熱性も有
しており、これまでノボラック型フェノ−ル樹脂とナフ
トキノンジアジド系感光剤とを含有する数多くのポジ型
フォトレジストが開発、実用化され、大きな成果を挙げ
てきている。
2. Description of the Related Art In general, a positive photoresist is made of a photosensitive agent having a quinonediazide group such as a naphthoquinonediazide compound and an alkali-soluble resin (for example, a novolak phenol resin). Positive photoresists having such a composition exhibit high resolving power upon development with an alkaline solution, and are used in the manufacture of semiconductors such as ICs and LSIs and circuit substrates such as LCDs. In addition, novolak type phenolic resin also has high heat resistance to plasma dry etching after exposure due to the structure having many aromatic rings, so far novolak type phenolic resin and naphthoquinonediazide-based photosensitizer Numerous positive-type photoresists containing have been developed and put into practical use, and have achieved great results.

【0003】一般にフォトレジスト用フェノ−ル樹脂と
して、メタクレゾ−ル・パラクレゾ−ルとホルムアルデ
ヒドを酸触媒の存在下で反応させて得られたフェノ−ル
樹脂が使用されている。フォトレジストの特性を調整ま
たは向上させるために、メタ・パラクレゾ−ルの比率や
分子量などの検討がなされ、半導体やLCDなどのリソ
グラフィ−技術に適用されてきた。半導体用フォトレジ
ストでは、高耐熱性・高解像度・高感度などの特性が要
求されており、耐熱性向上のためにキシレノ−ル,トリ
メチルフェノ−ルなどのアルキルフェノ−ル類や芳香族
アルデヒドなどのモノマ−が検討され、高感度化のため
にヒドロキシベンズアルデヒドなどが検討された例があ
る。いずれも、若干の向上効果は得られるものの、十分
な効果は得られなかった。
In general, a phenol resin obtained by reacting meta-cresol / para-cresol with formaldehyde in the presence of an acid catalyst is used as a phenol resin for a photoresist. In order to adjust or improve the characteristics of the photoresist, the ratio and molecular weight of meta-paracresol have been studied and applied to lithography techniques such as semiconductors and LCDs. Photoresists for semiconductors are required to have properties such as high heat resistance, high resolution and high sensitivity. To improve heat resistance, alkylphenols such as xylenol and trimethylphenol and aromatic aldehydes are required. There is an example in which a monomer was studied, and hydroxybenzaldehyde and the like were examined for higher sensitivity. In each case, although a slight improvement effect was obtained, a sufficient effect was not obtained.

【0004】近年、半導体の高集積化の要求が非常に高
く、それに伴いフォトレジストの高解像度化の要求が非
常に高くなってきている。高解像度化のために、使用さ
れるフェノ−ル樹脂の改良として、ハイオルソ化樹脂な
どが検討された例があるが、耐熱性が劣ることなどが原
因で実用化には至っていない。また、種々のモノマ−類
が検討された例が見受けられるが、いずれも一長一短が
あり実用化まで至っていない。
In recent years, there has been an extremely high demand for high integration of semiconductors, and accordingly, there has been an extremely high demand for high resolution of photoresists. In order to improve the resolution, a phenolic resin to be used has been studied to improve the phenolic resin, for example, a high ortho-modified resin has been studied. However, it has not been put to practical use due to poor heat resistance. In addition, there are examples in which various monomers have been studied, but all of them have advantages and disadvantages and have not been put to practical use.

【0005】フォトレジスト用フェノ−ル樹脂は、酸触
媒の存在下でフェノ−ル類とアルデヒド類を反応させて
得られるが、残存する酸触媒によりフォトレジストの性
能が大きく影響を受けるため、除去しやすい酸触媒とし
て一般に蓚酸が使用されている。しかし、性能向上を目
的にホルムアルデヒド以外の特殊アルデヒドを適用した
場合、蓚酸のような弱い酸では反応が進行しないため、
有機スルホン酸、無機酸などの強酸が使用される。酸触
媒として有機スルホン酸などを使用した場合、蓚酸のよ
うに分解・昇華により除去されにくいため、フェノ−ル
樹脂中に多く残存し、フェノ−ル樹脂製造に支障をきた
したりフォトレジストの性能を大きく低下させる要因に
なる。また腐食性も強いため、フェノ−ル樹脂反応釜か
ら金属をはじめとする不純物混入も多くなり、フォトレ
ジスト用フェノ−ル樹脂としては適さないものしか得ら
れず、特殊アルデヒドを使用した樹脂についても実用化
されていない。
A phenolic resin for a photoresist is obtained by reacting a phenol with an aldehyde in the presence of an acid catalyst. However, since the remaining acid catalyst greatly affects the performance of the photoresist, it is removed. Oxalic acid is generally used as an acid catalyst which is easy to be used. However, when a special aldehyde other than formaldehyde is applied for the purpose of improving performance, the reaction does not proceed with a weak acid such as oxalic acid,
Strong acids such as organic sulfonic acids and inorganic acids are used. When an organic sulfonic acid or the like is used as an acid catalyst, it is difficult to be removed by decomposition and sublimation like oxalic acid, so that a large amount thereof remains in the phenol resin, hindering the production of the phenol resin, and deteriorating the performance of the photoresist. It becomes a factor that greatly reduces. In addition, because of its strong corrosiveness, impurities such as metal from the phenol resin reaction vessel also increase, and only those that are not suitable as phenol resin for photoresist can be obtained. Not practical.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高耐熱性・
高解像度・高感度を兼ね備えたフォトレジストの製造を
可能にするフォトレジスト用フェノ−ル樹脂を提供する
ことを目的とする。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has a high heat resistance.
An object of the present invention is to provide a phenolic resin for a photoresist which enables the production of a photoresist having both high resolution and high sensitivity.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、フェノ−ル類
(P)の組成がメタクレゾ−ル55−98重量%,パラ
クレゾ−ル1−20重量%,キシレノ−ル及び/又はト
リメチルフェノ−ル1−25重量%で、アルデヒド類
(A)がホルムアルデヒドとアルケニル基を含むアルデ
ヒドで、その重量比が1/9−9/1であり、フェノ−
ル樹脂中に残存する触媒が実使用において影響しない程
度に少量で、金属不純物が各元素それぞれ1ppm以下
であることを特徴とするフォトレジスト用フェノ−ル樹
脂であり、高耐熱性・高解像度・高感度を兼ね備えたフ
ォトレジストの製造を可能にするフェノ−ル樹脂であ
る。
According to the present invention, the composition of the phenols (P) is 55-98% by weight of meta-cresol, 1-20% by weight of para-cresol, xylenol and / or trimethylphenol. The aldehyde (A) is an aldehyde containing formaldehyde and an alkenyl group at a weight ratio of 1 / 9-9 / 1,
A phenolic resin for photoresists, characterized in that the catalyst remaining in the resin is so small that it does not affect practical use, and the metal impurities are 1 ppm or less for each element. It is a phenolic resin that enables the production of photoresists having high sensitivity.

【0008】以下に本発明について詳細に説明する。ま
ず本発明のフェノ−ル樹脂を、その合成手順に沿って説
明する。合成反応は、攪拌機、温度計、熱交換機のつい
た反応釜にフェノ−ル類(P)、アルケニル基を含むア
ルデヒド、酸触媒を仕込み、一次反応を開始する。反応
温度や時間はモノマ−の反応性によって適宜設定できる
が、安定かつ経済的に製造可能なレベルとして反応時間
で2−10時間、反応温度で70−150℃が好まし
い。一次反応終了後、ホルムアルデヒド(ホルマリン及
び/またはパラホルムアルデヒド)を添加して二次反応
を行う。ホルムアルデヒドの添加は、初期に全量を添加
しても、時間をかけて滴下により添加しても良く、ホル
ムアルデヒドを添加する際に発生する発熱の程度により
選択することができる。二次反応の反応温度や時間は、
製造される樹脂の特性やモノマ−の反応性により適宜選
択できるが、安定かつ経済的に製造可能なレベルとして
反応時間で1−10時間、反応温度で50−150℃が
好ましい。また1次反応及び2次反応時において、必要
に応じて反応溶媒を添加使用することができ、特に溶媒
の種類は限定されないが、フェノ−ル樹脂を溶解する溶
媒であることが好ましい。一般的なものとして、アセト
ン、メチルエチルケトンのようなケトン類、エチルセロ
ソルブのようなエ−テルアルコ−ル類、メタノ−ル、エ
タノ−ル、プロパノ−ル、ブタノ−ルなどのアルコ−ル
類、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどの環状エ−テ
ル類、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル類などが
上げられる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail. First, the phenol resin of the present invention will be described in accordance with the synthesis procedure. In the synthesis reaction, a phenol (P), an aldehyde containing an alkenyl group, and an acid catalyst are charged into a reactor equipped with a stirrer, a thermometer, and a heat exchanger, and a primary reaction is started. The reaction temperature and time can be appropriately set depending on the reactivity of the monomer, but the reaction time is preferably 2 to 10 hours and the reaction temperature is preferably 70 to 150 ° C. as a stable and economical level. After completion of the primary reaction, a secondary reaction is performed by adding formaldehyde (formalin and / or paraformaldehyde). The formaldehyde may be added in its entirety initially or may be added dropwise over time, and may be selected according to the degree of heat generated when formaldehyde is added. The reaction temperature and time for the secondary reaction
It can be appropriately selected depending on the characteristics of the resin to be produced and the reactivity of the monomer, but the stable and economical production is preferably carried out at a reaction time of 1 to 10 hours and a reaction temperature of 50 to 150 ° C. At the time of the primary reaction and the secondary reaction, a reaction solvent can be added and used as necessary. The type of the solvent is not particularly limited, but a solvent that dissolves the phenol resin is preferable. Generally, ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, ether alcohols such as ethyl cellosolve, alcohols such as methanol, ethanol, propanol and butanol, and tetrahydrofuran And cyclic ethers such as dioxane and esters such as ethyl acetate and butyl acetate.

【0009】反応終了後、反応を停止するためにアミン
類を添加して酸触媒を中和し、続いて酸触媒を除去する
ために水を加えて水洗を実施する。水洗水の量と回数は
特に限定されないが、経済的観点も含めて、酸触媒を実
使用に影響ない程度の量まで除去する水洗回数として
は、1−5回程度が好ましい。酸触媒が実使用に影響な
い程度の量とは、フェノ−ル樹脂をフォトレジストに使
用したとき、フォトレジストの性能に悪影響を与えない
量のことであり、フォトレジストの製造方法(フェノ−
ル樹脂の使用方法)にもよるが、一般的には5000p
pm以下であればフォトレジスト用に使用可能であり、
特に好ましくは1000ppm以下である。また、水洗
時の温度は特に限定されないが、酸触媒の除去効率と作
業性の観点から40−95℃で行うのが好ましい。水洗
中、樹脂と水洗水の分離が悪い場合は、レジンの粘度を
低下させる溶媒の添加や水洗温度を上昇させることが効
果的である。その際、溶媒の種類は特に限定されない
が、フェノ−ル樹脂を溶解し、粘度を低下させるもので
あれば使用することができる。一般的なものとして、ア
セトン、メチルエチルケトンのようなケトン類、エチル
セロソルブのようなエ−テルアルコ−ル類、メタノ−
ル、エタノ−ル、プロパノ−ル、ブタノ−ルなどのアル
コ−ル類、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどの環状
エ−テル類、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル類
などが上げられる。
After completion of the reaction, amines are added to stop the reaction to neutralize the acid catalyst, and then water is added to remove the acid catalyst, followed by washing with water. Although the amount and the number of times of washing water are not particularly limited, the number of times of washing to remove the acid catalyst to an amount that does not affect actual use is preferably about 1 to 5 times from the viewpoint of economy. The amount that the acid catalyst does not affect the actual use is an amount that does not adversely affect the performance of the photoresist when the phenolic resin is used for the photoresist, and the amount of the acid catalyst does not affect the actual use.
5,000p, although it depends on how the resin is used)
pm or less can be used for photoresist,
Especially preferably, it is 1000 ppm or less. Further, the temperature at the time of washing with water is not particularly limited, but it is preferable to perform the washing at 40 to 95 ° C from the viewpoint of the efficiency of removing the acid catalyst and the workability. If the separation of the resin and the washing water is poor during washing, it is effective to add a solvent that reduces the viscosity of the resin or to increase the washing temperature. At this time, the kind of the solvent is not particularly limited, but any solvent can be used as long as it dissolves the phenol resin and lowers the viscosity. Generally, ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, ether alcohols such as ethyl cellosolve, methanol
And alcohols such as toluene, ethanol, propanol and butanol, cyclic ethers such as tetrahydrofuran and dioxane, and esters such as ethyl acetate and butyl acetate.

【0010】水洗終了後、常圧下及び減圧下で脱水・脱
モノマ−を行い、フォトレジスト用フェノ−ル樹脂が得
られる。減圧度は適宜設定できるが、0.1torrか
ら200torr程度で行うのが好ましい。脱水・脱モ
ノマ−後に反応釜からフェノ−ル樹脂を取り出す温度
は、フェノ−ル樹脂の特性や粘度などにより適宜設定で
きるが、樹脂の安定性の観点から、150−250℃で
行うのが好ましい。また、場合によっては、フォトレジ
ストに使用する溶媒に溶解し、液状として出すことも可
能である。
After completion of the washing, dehydration and demonomerization are performed under normal pressure and reduced pressure to obtain a phenolic resin for a photoresist. Although the degree of pressure reduction can be set as appropriate, it is preferable to perform the pressure reduction at about 0.1 to 200 torr. The temperature at which the phenol resin is taken out of the reaction vessel after the dehydration and de-monomerization can be appropriately set depending on the properties and viscosity of the phenol resin, but from the viewpoint of the stability of the resin, the temperature is preferably from 150 to 250 ° C. . In some cases, it can be dissolved in a solvent used for a photoresist and discharged as a liquid.

【0011】続いて本発明に使用される原料について説
明する。フェノ−ル類(P)としては、メタクレゾ−
ル、パラクレゾ−ル、キシレノ−ル、トリメチルフェノ
−ルが使用されるが、キシレノ−ルは、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−ルが使用でき、単独でも2種以上を
混合使用してもよい。トリメチルフェノ−ルは、2,
3,5−トリメチルフェノ−ル、2,3,6−トリメチ
ルフェノ−ルが使用でき、単独でも2種を混合使用して
もよい。フェノ−ル類(P)におけるメタクレゾ−ルの
割合は55−98重量%であり、70−95重量%が特
に好ましく、55重量%より少ない場合は、フォトレジ
ストの感度が低くなりすぎ、98重量%より多い場合
は、逆に感度が高すぎると同時に解像度が低下するため
実使用に向かない。パラクレゾ−ルの割合は、1−20
重量%であり、3−15重量%が特に好ましく、20重
量%より多い場合はフォトレジストの感度が低くなり、
1%より少ない場合は、解像度が低下する。キシレノ−
ル及び/又はトリメチルフェノ−ルの割合は、1−25
重量%であり、3−20重量%が特に好ましい。また、
キシレノ−ルとトリメチルフェノ−ルは、各々単独でも
混合使用しても良い。キシレノ−ル及び/又はトリメチ
ルフェノ−ルが25重量%より多い場合は、フォトレジ
ストの感度が低くなり、少ない場合は耐熱性と解像度が
低下するため実使用に向かない。
Next, the raw materials used in the present invention will be described. As phenols (P), metacresol
Phenol, paracresol, xylenol and trimethylphenol are used, and xylenol is 2,3-xylenol, 2,4-xylenol, 2,5-xylenol.
2,6-xylenol, 3,4-xylenol,
3,5-xylenol can be used, and it may be used alone or in combination of two or more. Trimethylphenol is 2,
3,5-trimethylphenol and 2,3,6-trimethylphenol can be used, and they may be used alone or as a mixture of two kinds. The proportion of metacresol in the phenols (P) is from 55 to 98% by weight, particularly preferably from 70 to 95% by weight. If the amount is less than 55% by weight, the sensitivity of the photoresist becomes too low and 98% by weight. On the other hand, if it is more than%, the sensitivity is too high and the resolution is lowered, so that it is not suitable for actual use. The ratio of paracresol is 1-20
%, Particularly preferably 3 to 15% by weight, and if it is more than 20% by weight, the sensitivity of the photoresist decreases,
If it is less than 1%, the resolution decreases. Xyleno
Of trimethylphenol and / or trimethylphenol is 1-25
% By weight, with 3-20% by weight being particularly preferred. Also,
Xylenol and trimethylphenol may be used alone or in combination. If the amount of xylenol and / or trimethylphenol is more than 25% by weight, the sensitivity of the photoresist will be low. If the amount is small, the heat resistance and the resolution will be reduced, which is not suitable for practical use.

【0012】アルデヒド類(A)としては、ホルムアル
デヒド、及びアルケニル基を含むアルデヒドが混合使用
されるが、アルケニル基を含むアルデヒドを使用して、
分子内に2重結合を導入し、構造上分子の動きを制限す
ることでフォトレジストの特性向上効果が得られること
から、その比率は重量比で9/1−1/9で8/2−2
/8が特に好ましい。ホルムアルデヒドは、ホルマリン
(水溶液)及びパラホルムアルデヒド(固形)のどちら
を使用してもよく、単独でも混合使用しても良い。アル
ケニル基を含むアルデヒドとしては、プロペナ−ル(ア
クロレイン)、ブテナ−ル(クロトンアルデヒドな
ど)、ペンテナ−ル、ヘキセナ−ル、ヘプテナ−ル、オ
クテナ−ル、シンナムアルデヒドなどがあげられるが、
これらに限定されるわけではなくアルケニル基を含有す
るアルデヒドであれば使用可能である。また、アルデヒ
ド類(A)とフェノ−ル類(P)のモル比率(A/P)
は0.1−0.9であり、好ましくは0.2−0.8で
ある。0.1より低い場合は、重量平均分子量が小さ
く、感度が高すぎ耐熱性が得られない。0.9より高い
場合は、重量平均分子量が大きく、感度が低すぎて実使
用に向かない。
As the aldehyde (A), formaldehyde and an aldehyde containing an alkenyl group are mixed and used.
Since the effect of improving the characteristics of the photoresist can be obtained by introducing a double bond into the molecule and restricting the movement of the molecule in terms of the structure, the ratio is 9/1/1/9 by weight and 8 / 2-. 2
/ 8 is particularly preferred. As formaldehyde, either formalin (aqueous solution) or paraformaldehyde (solid) may be used, and it may be used alone or in combination. Examples of the aldehyde containing an alkenyl group include propenal (acrolein), butenal (crotonaldehyde and the like), pentenal, hexenal, heptenal, octenal, cinnamaldehyde, and the like.
It is not limited to these, and any aldehyde containing an alkenyl group can be used. Also, the molar ratio of aldehydes (A) to phenols (P) (A / P)
Is 0.1-0.9, preferably 0.2-0.8. When it is lower than 0.1, the weight average molecular weight is small and the sensitivity is too high to obtain heat resistance. When it is higher than 0.9, the weight average molecular weight is large, and the sensitivity is too low to be suitable for practical use.

【0013】酸触媒は、特に限定されることはないが、
アルケニル基を含むアルデヒドとフェノ−ル類(P)を
反応させる能力のあるものであれば使用可能である。酢
酸、蓚酸のような有機カルボン酸では、アルケニル基を
含むアルデヒドとフェノ−ル類(P)を反応させる能力
がないため、一般的には、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、硫酸などの無機酸などを使用することが好
ましい。使用量は、一般的にフェノ−ル類(P)に対し
て0.01重量%から5重量%が好ましいが、5重量%
より多すぎる場合は反応が過激に進みすぎコントロ−ル
しにくく、0.1重量%少ない場合は、反応の進みが遅
く経済的に好ましくない。しかしながら、フォトレジス
ト用レジンの特性のためには上記範囲内でも極力少ない
方が好ましい。酸触媒の中和のためのアミン類として
は、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を使用することができる
が、特に限定されることはなく、酸触媒を中和し、水に
可溶となる塩を形成するものであれば使用可能である。
使用量は酸触媒の量にもよるが、酸触媒を中和し、反応
系内のpHが4−8の範囲に入るような量で使用するこ
とが好ましい。
[0013] The acid catalyst is not particularly limited,
Any alkenyl-containing aldehyde and phenols (P) can be used as long as they have the ability to react. Organic carboxylic acids such as acetic acid and oxalic acid do not have the ability to react aldehydes containing an alkenyl group with phenols (P). Therefore, benzenesulfonic acid, paratoluenesulfonic acid, methanesulfonic acid and the like are generally used. It is preferable to use inorganic acids such as organic sulfonic acid, hydrochloric acid and sulfuric acid. The amount used is generally preferably from 0.01% by weight to 5% by weight based on the phenols (P), but is preferably 5% by weight.
If the amount is too large, the reaction will proceed too sharply, making it difficult to control. If the amount is less than 0.1% by weight, the reaction will proceed slowly, which is not economically preferable. However, for the characteristics of the photoresist resin, it is preferable that the amount is as small as possible even within the above range. As amines for neutralizing the acid catalyst, trimethylamine, triethylamine, diethylamine, tributylamine and the like can be used, but there is no particular limitation, and the acid catalyst is neutralized and soluble in water. Any substance that forms a salt can be used.
The amount used depends on the amount of the acid catalyst, but is preferably used in such an amount that the acid catalyst is neutralized and the pH in the reaction system falls within the range of 4-8.

【0014】次に本発明のフェノ−ル樹脂の特性につい
て説明する。重量平均分子量は、ゲルパ−ミエ−ション
クロマトグラフィ−(GPC)により測定し、ポリスチ
レン標準物質を用いて作成した検量線をもとに計算され
たものである。GPC測定はテトラヒドロフランを溶出
溶媒として使用し、流量1.0ml/分、カラム温度4
0℃の条件で実施した。本体:TOSOH製HLC−8
020、検出器:波長280nmにセットしたTOSO
H製UV−8011、分析用カラム:昭和電工製SHO
DEX KF−802 1本、KF−8031本、KF
−805 1本、それぞれを使用した。
Next, the characteristics of the phenol resin of the present invention will be described. The weight average molecular weight is measured by gel permeation chromatography (GPC) and calculated based on a calibration curve prepared using a polystyrene standard substance. For GPC measurement, tetrahydrofuran was used as the eluting solvent, the flow rate was 1.0 ml / min, and the column temperature was 4
The test was performed at 0 ° C. Body: HLC-8 made by TOSOH
020, detector: TOSO set at a wavelength of 280 nm
H-8011, Analytical column: Showa Denko SHO
DEX KF-802 1 pc, KF-8031 pc, KF
-805 One each was used.

【0015】本発明のフォトレジスト用フェノ−ル樹脂
の重量平均分子量は、特に限定されないが、フォトレジ
ストの性能や製造上のハンドリング性から1500−1
5000であるのが好ましい。重量平均分子量が150
0より小さい場合は、感度が高すぎて耐熱性に劣り、1
5000より大きい場合は感度が低すぎて実使用に向か
ない。重量平均分子量をコントロ−ルする方法として
は、目標とする分子量によりアルデヒド類(A)とフェ
ノ−ル類(P)のモル比率(A/P)の設定を変えて行
うのが最も容易であり、A/Pは0.1−0.9の範囲
で適宜選択されるが、好ましくは0.2−0.8であ
る。また、フェノ−ル樹脂中に残存する遊離フェノ−ル
類の量は特に限定されないが、取り扱い上及びフォトレ
ジストの特性上から、GPCのピ−ク面積で5%以下が
好ましく、特に好ましくは3%以下である。遊離フェノ
−ル類のコントロ−ルは、減圧下で脱水・脱モノマ−を
行う時に、減圧度と終了温度により行うのが最も容易で
ある。
The weight-average molecular weight of the phenolic resin for photoresist of the present invention is not particularly limited.
Preferably it is 5000. Weight average molecular weight is 150
If it is smaller than 0, the sensitivity is too high and the heat resistance is poor, and 1
If it is larger than 5000, the sensitivity is too low to be suitable for actual use. The easiest way to control the weight average molecular weight is to change the molar ratio (A / P) of the aldehyde (A) and the phenol (P) depending on the target molecular weight. , A / P are appropriately selected within the range of 0.1-0.9, but are preferably 0.2-0.8. The amount of free phenols remaining in the phenol resin is not particularly limited, but is preferably 5% or less, more preferably 3% or less, in terms of the peak area of GPC from the viewpoint of handling and the properties of the photoresist. % Or less. It is easiest to control free phenols when dehydrating and de-monomerizing under reduced pressure, depending on the degree of reduced pressure and the termination temperature.

【0016】フォトレジスト用フェノ−ル樹脂の金属不
純物は少ないほどよいが、1ppm以下であることが必
要である。1ppmを越える金属不純物を含有するフェ
ノ−ル樹脂では、合成後にどのような処理をしてもフォ
トレジスト用フェノ−ル樹脂として使用可能な金属不純
物量に低減することができないことから、使用不可能で
ある。1ppm以下の金属不純物含有量のフェノ−ル樹
脂を製造するにあたっては、ガラスライニング製及び/
又はタンタル、ハフニウム、ジルコニウム、ニオブ、チ
タンから選ばれた金属及び/又はそれらの合金からな
り、実質的に他の材料を含まない金属材料を反応設備材
質として用いた製造装置を使用するか、ガラスライニン
グ製の製造装置を使用することが好ましく、いずれの装
置を用いてもよい。
The smaller the amount of metal impurities in the phenolic resin for photoresist, the better, but it is necessary that the content be 1 ppm or less. A phenol resin containing a metal impurity exceeding 1 ppm cannot be used because the amount of the metal impurity that can be used as a phenol resin for a photoresist cannot be reduced by any treatment after the synthesis. It is. When producing a phenol resin having a metal impurity content of 1 ppm or less, a glass lining and / or
Alternatively, use a manufacturing apparatus using a metal material made of a metal selected from tantalum, hafnium, zirconium, niobium, titanium and / or an alloy thereof and containing substantially no other material as a reaction facility material, or using glass. It is preferable to use a lining manufacturing device, and any device may be used.

【0017】[0017]

【実施例】以下本発明を実施例により詳細に説明する。
ここに記載されている「部」及び「%」はすべて「重量
部」及び「重量%」を示し、本発明はこれら実施例によ
り何ら制約されるものではない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to embodiments.
All “parts” and “%” described herein indicate “parts by weight” and “% by weight”, and the present invention is not limited by these examples.

【0018】《実施例1》攪拌機、温度計、熱交換機の
ついた5Lのジルコニウム製の四つ口フラスコにメタク
レゾ−ル1470部、パラクレゾ−ル82部、2,3,
5−トリメチルフェノ−ル82部、クロトンアルデヒド
128部、パラトルエンスルホン酸16部を仕込み、9
8〜102℃で4時間反応を行った後、エチルセロソル
ブ650部を添加して内温60℃まで冷却させ、次いで
37%ホルマリン690部を58−62℃で1.5時間
で滴下し、さらに30分反応させた。アルデヒド類
(A)とフェノ−ル類(P)とのモル比は、0.690
である。その後、段階的に昇温させ、最終的に還流温度
(97−103℃)で2時間反応させた。反応終了後、
90℃まで冷却してトリエチルアミン11部を添加し、
さらにアセトン170部、イオン交換水1100部を添
加して約70℃で攪拌・静置した。静置することにより
分離した分離水のpHを5.5−7.5となるようにト
リエチルアミン及びパラトルエンスルホン酸で調整し、
分離水を除去した。アセトン170部、イオン交換水1
100部を使用して、この水洗操作をもう一度繰り返し
た後、常圧下で内温140℃まで脱水し、さらに80t
orrで195℃まで減圧下で脱水・脱モノマ−を行
い、フォトレジスト用フェノ−ル樹脂1650gを得
た。得られた樹脂の重量平均分子量は3500、遊離モ
ノマ−は2.0%、鉄不純物は100ppb、残存する
酸触媒量は3500ppmであった。
Example 1 In a 5 L four-neck flask made of zirconium equipped with a stirrer, thermometer and heat exchanger, 1470 parts of metacresol, 82 parts of paracresol, 2,3,3
82 parts of 5-trimethylphenol, 128 parts of crotonaldehyde and 16 parts of p-toluenesulfonic acid were charged, and 9
After performing the reaction at 8 to 102 ° C for 4 hours, 650 parts of ethyl cellosolve was added and the mixture was cooled to an internal temperature of 60 ° C, and then 690 parts of 37% formalin was added dropwise at 58 to 62 ° C for 1.5 hours. The reaction was performed for 30 minutes. The molar ratio between the aldehyde (A) and the phenol (P) is 0.690.
It is. Thereafter, the temperature was raised stepwise, and finally the reaction was carried out at a reflux temperature (97-103 ° C) for 2 hours. After the reaction,
Cool to 90 ° C. and add 11 parts of triethylamine,
Further, 170 parts of acetone and 1100 parts of ion-exchanged water were added, and the mixture was stirred and allowed to stand at about 70 ° C. The pH of the separated water separated by standing was adjusted to 5.5 to 7.5 with triethylamine and paratoluenesulfonic acid,
Separated water was removed. 170 parts of acetone, deionized water 1
This washing operation was repeated once using 100 parts, and then dehydrated to an internal temperature of 140 ° C. under normal pressure.
Dehydration and demonomerization were performed at rr under reduced pressure to 195 ° C to obtain 1650 g of a phenol resin for photoresist. The obtained resin had a weight average molecular weight of 3,500, a free monomer of 2.0%, an iron impurity of 100 ppb, and a residual acid catalyst amount of 3,500 ppm.

【0019】《実施例2》攪拌機、温度計、熱交換機の
ついた5Lのタンタル製四つ口フラスコにメタクレゾ−
ル1306部、パラクレゾ−ル82部、2,5−キシレ
ノ−ル245部、クロトンアルデヒド132部、パラト
ルエンスルホン酸16部を仕込み、98〜102℃で4
時間反応を行った後、酢酸ブチル650部を添加して内
温60℃まで冷却させ、次いで37%ホルマリン712
部を58−62℃で1.5時間で滴下し、さらに30分
反応させた。アルデヒド類(A)とフェノ−ル類(P)
とのモル比は、0.718である。その後、段階的に昇
温させ、最終的に還流温度(97−103℃)で2時間
反応させた。反応終了後、90℃まで冷却してトリエチ
ルアミン11部を添加し、さらにアセトン170部、イ
オン交換水1100部を添加して約70℃で攪拌・静置
した。静置することにより分離した分離水のpHを5.
5−7.5となるようにトリエチルアミン及びパラトル
エンスルホン酸で調整し、分離水を除去した。アセトン
170部、イオン交換水1100部を使用して、この水
洗操作をもう一度繰り返した後、常圧下で内温140℃
まで脱水し、さらに80torrで195℃まで減圧下
で脱水・脱モノマ−を行い、フォトレジスト用フェノ−
ル樹脂1750gを得た。得られた樹脂の重量平均分子
量は4230、遊離モノマ−は2.9%、鉄不純物は3
5ppb、残存する酸触媒量は2500ppmであっ
た。
Example 2 A 5-liter tantalum four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer and a heat exchanger was supplied with meta-cresol.
1306 parts of paracresol, 82 parts of paracresol, 245 parts of 2,5-xylenol, 132 parts of crotonaldehyde, and 16 parts of paratoluenesulfonic acid.
After reacting for an hour, 650 parts of butyl acetate was added and cooled to an internal temperature of 60 ° C., and then 37% formalin 712 was added.
The mixture was added dropwise at 58-62 ° C. for 1.5 hours, and the mixture was further reacted for 30 minutes. Aldehydes (A) and phenols (P)
Is 0.718. Thereafter, the temperature was raised stepwise, and finally the reaction was carried out at a reflux temperature (97-103 ° C) for 2 hours. After completion of the reaction, the mixture was cooled to 90 ° C., 11 parts of triethylamine was added, 170 parts of acetone and 1100 parts of ion-exchanged water were added, and the mixture was stirred and allowed to stand at about 70 ° C. 4. the pH of the separated water separated by standing
The mixture was adjusted to 5-7.5 with triethylamine and paratoluenesulfonic acid, and the separated water was removed. This washing operation was repeated once using 170 parts of acetone and 1100 parts of ion-exchanged water.
And then dehydrated and de-monomerized under reduced pressure at 195 ° C. at 80 torr to obtain phenol for photoresist.
Thus, 1750 g of resin was obtained. The weight average molecular weight of the obtained resin was 4230, the free monomer was 2.9%, and the iron impurity was 3%.
5 ppb and the amount of the remaining acid catalyst was 2500 ppm.

【0020】《実施例3》攪拌機、温度計、熱交換機の
ついた5Lのニオブ製四つ口フラスコにメタクレゾ−ル
1150部、パラクレゾ−ル200部、2,5−キシレ
ノ−ル300部、クロトンアルデヒド132部、パラト
ルエンスルホン酸16部を仕込み、98〜102℃で4
時間反応を行った後、エチルセロソルブ650部を添加
して内温60℃まで冷却させ、次いで37%ホルマリン
812部を58−62℃で1.5時間で滴下し、さらに
30分反応させた。アルデヒド類(A)とフェノ−ル類
(P)とのモル比は、0.796である。その後、段階
的に昇温させ、最終的に還流温度(97−103℃)で
2時間反応させた。反応終了後、90℃まで冷却してト
リエチルアミン11部を添加し、さらにアセトン170
部、イオン交換水1100部を添加して約70℃で攪拌
・静置した。静置することにより分離した分離水のpH
を5.5−7.5となるようにトリエチルアミン及びパ
ラトルエンスルホン酸で調整し、分離水を除去した。ア
セトン170部、イオン交換水1100部を使用して、
この水洗操作をもう一度繰り返した後、常圧下で内温1
40℃まで脱水し、さらに80torrで195℃まで
減圧下で脱水・脱モノマ−を行い、フォトレジスト用フ
ェノ−ル樹脂1650gを得た。得られた樹脂の重量平
均分子量は9000、遊離モノマ−は2.5%、鉄不純
物は25ppb、残存する酸触媒量は800ppmであ
った。
Example 3 In a 5 L four-necked niobium flask equipped with a stirrer, thermometer and heat exchanger, 1150 parts of metacresol, 200 parts of paracresol, 300 parts of 2,5-xylenol, croton 132 parts of aldehyde and 16 parts of p-toluenesulfonic acid are charged,
After reacting for an hour, 650 parts of ethyl cellosolve was added and the mixture was cooled to an internal temperature of 60 ° C. Then, 812 parts of 37% formalin was added dropwise at 58-62 ° C for 1.5 hours, and further reacted for 30 minutes. The molar ratio between the aldehyde (A) and the phenol (P) is 0.796. Thereafter, the temperature was raised stepwise, and finally the reaction was carried out at a reflux temperature (97-103 ° C) for 2 hours. After completion of the reaction, the mixture was cooled to 90 ° C., and 11 parts of triethylamine was added.
And 1100 parts of ion-exchanged water, and the mixture was stirred and allowed to stand at about 70 ° C. PH of separated water separated by standing
Was adjusted with triethylamine and p-toluenesulfonic acid so as to be 5.5 to 7.5, and separated water was removed. Using 170 parts of acetone and 1100 parts of ion-exchanged water,
After repeating this washing operation once again, the internal temperature was reduced to 1 at normal pressure.
After dehydration to 40 ° C, dehydration and demonomerization were performed at 80 torr under reduced pressure to 195 ° C to obtain 1650 g of a phenol resin for photoresist. The obtained resin had a weight average molecular weight of 9000, a free monomer of 2.5%, an iron impurity of 25 ppb, and a residual acid catalyst amount of 800 ppm.

【0021】《実施例4》攪拌機、温度計、熱交換機の
ついた5Lのハフニウム製四つ口フラスコにメタクレゾ
−ル1320部、パラクレゾ−ル180部、2,3,5
−トリメチルフェノ−ル120部、クロトンアルデヒド
320部、パラトルエンスルホン酸16部を仕込み、9
8〜102℃で4時間反応を行った後、メチルイソブチ
ルケトン650部を添加して内温60℃まで冷却させ、
次いで37%ホルマリン330部を58−62℃で1.
5時間で滴下し、さらに30分反応させた。アルデヒド
類(A)とフェノ−ル類(P)とのモル比は、0.58
5である。その後、段階的に昇温させ、最終的に還流温
度(97−103℃)で2時間反応させた。反応終了
後、90℃まで冷却してトリエチルアミン11部を添加
し、さらにアセトン150部、イオン交換水1100部
を添加して約70℃で攪拌・静置した。静置することに
より分離した分離水のpHを5.5−7.5となるよう
にトリエチルアミン及びパラトルエンスルホン酸で調整
し、分離水を除去した。アセトン150部、イオン交換
水1100部を使用して、この水洗操作をもう一度繰り
返した後、常圧下で内温140℃まで脱水し、さらに8
0torrで195℃まで減圧下で脱水・脱モノマ−を
行い、フォトレジスト用フェノ−ル樹脂1600gを得
た。得られた樹脂の重量平均分子量は2000、遊離モ
ノマ−は1.8%、鉄不純物は45ppb、残存する酸
触媒量は4200ppmであった。
Example 4 1320 parts of metacresol, 180 parts of paracresol, 2,3,5 were placed in a 5 L four-neck hafnium flask equipped with a stirrer, thermometer and heat exchanger.
-120 parts of trimethylphenol, 320 parts of crotonaldehyde and 16 parts of paratoluenesulfonic acid were charged, and 9 parts of
After reacting at 8 to 102 ° C. for 4 hours, 650 parts of methyl isobutyl ketone was added, and the mixture was cooled to an internal temperature of 60 ° C.
Then 330 parts of 37% formalin at 58-62 ° C.
The mixture was added dropwise over 5 hours, and the reaction was further performed for 30 minutes. The molar ratio between the aldehyde (A) and the phenol (P) is 0.58
5 Thereafter, the temperature was raised stepwise, and finally the reaction was carried out at a reflux temperature (97-103 ° C) for 2 hours. After completion of the reaction, the mixture was cooled to 90 ° C., 11 parts of triethylamine was added, 150 parts of acetone and 1100 parts of ion-exchanged water were added, and the mixture was stirred and allowed to stand at about 70 ° C. The pH of the separated water separated by standing was adjusted to 5.5 to 7.5 with triethylamine and paratoluenesulfonic acid, and the separated water was removed. This washing operation was repeated once using 150 parts of acetone and 1100 parts of ion-exchanged water, and then dehydrated to an internal temperature of 140 ° C. under normal pressure.
Dehydration and de-monomerization were performed at 195 ° C. under reduced pressure at 0 torr to obtain 1600 g of a phenol resin for photoresist. The obtained resin had a weight average molecular weight of 2,000, a free monomer of 1.8%, an iron impurity of 45 ppb, and a residual acid catalyst amount of 4,200 ppm.

【0022】《実施例5》攪拌機、温度計、熱交換機の
ついた5Lのガラス製の四つ口フラスコにメタクレゾ−
ル1000部、パラクレゾ−ル300部、3,5−キシ
レノ−ル300部、アクロレイン250部、パラトルエ
ンスルホン酸16部を仕込み、98〜102℃で4時間
反応を行った後、ブタノ−ル780部を添加して内温6
0℃まで冷却させ、次いで37%ホルマリン330部を
58−62℃で1.5時間で滴下し、さらに30分反応
させた。アルデヒド類(A)とフェノ−ル類(P)との
モル比は、0.589である。その後、段階的に昇温さ
せ、最終的に還流温度(97−103℃)で2時間反応
させた。反応終了後、90℃まで冷却してトリエチルア
ミン11部を添加し、さらにアセトン300部、イオン
交換水1100部を添加して約70℃で攪拌・静置し
た。静置することにより分離した分離水のpHを5.5
−7.5となるようにトリエチルアミン及びパラトルエ
ンスルホン酸で調整し、分離水を除去した。アセトン3
00部、イオン交換水1100部を使用して、この水洗
操作をもう一度繰り返した後、常圧下で内温170℃ま
で脱水し、さらに80torrで195℃まで減圧下で
脱水・脱モノマ−を行い、フォトレジスト用フェノ−ル
樹脂1600gを得た。得られた樹脂の重量平均分子量
は12000、遊離モノマ−は、3.5%、鉄不純物は
80ppb、残存する酸触媒量は180ppmであっ
た。
Example 5 Meta-cresol was placed in a 5 L glass four-necked flask equipped with a stirrer, thermometer and heat exchanger.
After 1000 parts, 300 parts of paracresol, 300 parts of 3,5-xylenol, 250 parts of acrolein and 16 parts of paratoluenesulfonic acid were charged and reacted at 98 to 102 ° C. for 4 hours, butanol 780 was obtained. Add 6 parts of internal temperature
After cooling to 0 ° C., 330 parts of 37% formalin was added dropwise at 58-62 ° C. over 1.5 hours, and the mixture was further reacted for 30 minutes. The molar ratio between the aldehyde (A) and the phenol (P) is 0.589. Thereafter, the temperature was raised stepwise, and finally the reaction was carried out at a reflux temperature (97-103 ° C) for 2 hours. After completion of the reaction, the mixture was cooled to 90 ° C., 11 parts of triethylamine was added, 300 parts of acetone and 1100 parts of ion-exchanged water were added, and the mixture was stirred and allowed to stand at about 70 ° C. The pH of the separated water separated by standing is 5.5
The mixture was adjusted to -7.5 with triethylamine and p-toluenesulfonic acid, and the separated water was removed. Acetone 3
This water washing operation was repeated once again using 00 parts and 1100 parts of ion-exchanged water, followed by dehydration to an internal temperature of 170 ° C. under normal pressure, and further dehydration and de-monomerization under reduced pressure at 195 ° C. at 80 torr. 1600 g of a phenol resin for a photoresist was obtained. The obtained resin had a weight average molecular weight of 12,000, a free monomer of 3.5%, an iron impurity of 80 ppb, and a residual acid catalyst amount of 180 ppm.

【0023】《比較例1》材質がステンレス以外は実施
例1と同様の反応装置にメタクレゾ−ル400部、パラ
クレゾ−ル600部、37%ホルマリン412.9部
(仕込みモル比0.55)、蓚酸2部を仕込み、98〜
102℃で4時間還流反応を行った後、常圧下で脱水を
行い内温140℃まで上昇させ、次いで80Torr減
圧下で脱水、脱モノマ−を内温195℃になるまで行な
い、フォトレジスト用フェノ−ル樹脂を得た。得られた
ものの重量平均分子量は2200、遊離モノマ−は3.
3%、鉄不純物は5000ppb、残存する酸触媒量は
3800ppmであった。
Comparative Example 1 400 parts of meta-cresol, 600 parts of para-cresol, 412.9 parts of 37% formalin (412.9 parts of charged mole ratio: 0.55) were prepared in the same reactor as in Example 1 except that the material was stainless steel. Charge 2 parts of oxalic acid, 98 ~
After a reflux reaction at 102 ° C. for 4 hours, dehydration was performed under normal pressure to raise the internal temperature to 140 ° C., and then dehydration was performed under a reduced pressure of 80 Torr, and demonomerization was performed until the internal temperature reached 195 ° C. -Resin was obtained. The obtained product had a weight average molecular weight of 2,200 and a free monomer of 3.
3%, the iron impurity was 5000 ppb, and the amount of the remaining acid catalyst was 3800 ppm.

【0024】《比較例2》材質がステンレス以外は実施
例1と同様の反応装置にメタクレゾ−ル400部、パラ
クレゾ−ル600部、37%ホルマリン563.1部
(仕込みモル比0.75)、蓚酸7部を仕込み、96〜
100℃で5時間還流反応を行った後、常圧下で脱水を
行い、内温150℃まで上昇させ、次いで300Tor
rの減圧下で脱水、脱モノマ−を内温165℃になるま
で行い、フォトレジスト用フェノ−ル樹脂を得た。得ら
れたものの重量平均分子量は9300、遊離モノマ−は
10.6%、鉄不純物は6800ppb、残存する酸触
媒量は800ppmであった。
Comparative Example 2 400 parts of meta-cresol, 600 parts of para-cresol, 563.1 parts of 37% formalin (charged molar ratio 0.75) were prepared in the same reactor as in Example 1 except that the material was stainless steel. 9 parts of oxalic acid, 96 ~
After performing a reflux reaction at 100 ° C. for 5 hours, dehydration is performed under normal pressure, the internal temperature is raised to 150 ° C., and then 300 Torr
Dehydration and de-monomerization were performed under a reduced pressure of r until the internal temperature reached 165 ° C. to obtain a phenol resin for photoresist. The obtained product had a weight average molecular weight of 9,300, a free monomer of 10.6%, an iron impurity of 6,800 ppb, and a residual acid catalyst amount of 800 ppm.

【0025】《比較例3》攪拌機、温度計、熱交換機の
ついた5Lのジルコニウム製四つ口フラスコにメタクレ
ゾ−ル400部、パラクレゾ−ル600部、2,5−キ
シレノ−ル600部、クロトンアルデヒド5部、パラト
ルエンスルホン酸16部を仕込み、98〜102℃で4
時間反応を行った後、エチルセロソルブ780部を添加
して内温60℃まで冷却させ、次いで37%ホルマリン
712部を58−62℃で1.5時間で滴下し、さらに
30分反応させた。アルデヒド類(A)とフェノ−ル類
(P)とのモル比は、0.624でホルムアルデヒドと
クロトンアルデヒドの重量比は、52.5/1である。
その後、段階的に昇温させ、最終的に還流温度(97−
103℃)で2時間反応させた。反応終了後、90℃ま
で冷却してトリエチルアミン11部を添加し、さらにア
セトン170部、イオン交換水1100部を添加して約
70℃で攪拌・静置した。静置することにより分離した
分離水のpHを5.5−7.5となるようにトリエチル
アミン及びパラトルエンスルホン酸で調整し、分離水を
除去した。アセトン170部、イオン交換水1100部
を使用して、この水洗操作をもう一度繰り返した後、常
圧下で内温140℃まで脱水し、さらに80torrで
195℃まで減圧下で脱水・脱モノマ−を行い、フォト
レジスト用フェノ−ル樹脂1600gを得た。得られた
樹脂の重量平均分子量は5100、遊離モノマ−は2.
5%、鉄不純物は50ppb、残存する酸触媒量は90
00ppmであった。
Comparative Example 3 400 parts of metacresol, 600 parts of paracresol, 600 parts of 2,5-xylenol and 600 parts of croton were placed in a 5-liter zirconium four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a heat exchanger. 5 parts of aldehyde and 16 parts of paratoluenesulfonic acid were charged,
After reacting for an hour, 780 parts of ethyl cellosolve was added and the mixture was cooled to an internal temperature of 60 ° C. Then, 712 parts of 37% formalin was added dropwise at 58 to 62 ° C for 1.5 hours, and the reaction was further performed for 30 minutes. The molar ratio of aldehydes (A) to phenols (P) is 0.624 and the weight ratio of formaldehyde to crotonaldehyde is 52.5 / 1.
Thereafter, the temperature is increased stepwise, and finally the reflux temperature (97-
(103 ° C.) for 2 hours. After completion of the reaction, the mixture was cooled to 90 ° C., 11 parts of triethylamine was added, 170 parts of acetone and 1100 parts of ion-exchanged water were added, and the mixture was stirred and allowed to stand at about 70 ° C. The pH of the separated water separated by standing was adjusted to 5.5 to 7.5 with triethylamine and paratoluenesulfonic acid, and the separated water was removed. This washing operation was repeated once again using 170 parts of acetone and 1100 parts of ion-exchanged water, followed by dehydration under normal pressure to an internal temperature of 140 ° C., and further dehydration and de-monomerization under reduced pressure at 195 ° C. at 80 torr. Thus, 1600 g of a phenol resin for photoresist was obtained. The weight average molecular weight of the obtained resin was 5,100, and the free monomer was 2.
5%, iron impurities 50 ppb, remaining acid catalyst amount 90
It was 00 ppm.

【0026】以上のようにして得られたフェノール樹脂
について、フォトレジストとしての特性を測定し、重量
平均分子量及び遊離モノマー量とともに表1に示した。
金属不純物量は表2に示した。
The properties of the phenolic resin obtained as described above as a photoresist were measured, and are shown in Table 1 together with the weight average molecular weight and the amount of free monomer.
Table 2 shows the amounts of metal impurities.

【0027】[評価方法1:耐熱性の評価方法]上記各
例で得られたフェノ−ル樹脂100部とナフトキノン
1,2−ジアジド−5−スルホン酸の2,3,4−トリ
ヒドロキシベンゾフェノンエステル30部とを乳酸エチ
ルに溶解し、レジスト溶液を調合した。これらを0.2
ミクロンメンブレンフィルタ−で濾過し、レジスト液と
した。これを常法によって塗布し、110℃で90秒間
ホットプレ−ト上で乾燥させた。その後縮小投影露光装
置を用い、テストチャ−トマスクを介して露光し、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)を用い、50秒間現像した。得られたシリ
コンウエハ−を温度を変えたホットプレ−ト上で30分
間放置し、シリコンウエハ−上のレジストパタ−ンの形
状変化を走査型電子顕微鏡で観察し耐熱性を評価した。
[Evaluation Method 1: Evaluation Method for Heat Resistance] 100 parts of the phenol resin obtained in each of the above examples and 2,3,4-trihydroxybenzophenone ester of naphthoquinone 1,2-diazide-5-sulfonic acid 30 parts were dissolved in ethyl lactate to prepare a resist solution. These are 0.2
The solution was filtered through a micron membrane filter to obtain a resist solution. This was applied by a conventional method and dried on a hot plate at 110 ° C. for 90 seconds. Thereafter, exposure was performed through a test chart mask using a reduction projection exposure apparatus, and development was performed for 50 seconds using a developing solution (2.38% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide). The obtained silicon wafer was left for 30 minutes on a hot plate where the temperature was changed, and the shape change of the resist pattern on the silicon wafer was observed with a scanning electron microscope to evaluate the heat resistance.

【0028】[評価方法2:限界解像度・焦点深度の評
価方法]評価例1と同様に溶液調整、前処理、塗付、テ
ストチャ−トマスクによる露光・現像を行い、レジスト
パタ−ン形状を走査型電子顕微鏡で観察した。焦点深度
は、0.30μmの線幅において焦点を変化させた時の
写真を目視で観察し、解像可能な焦点変動幅を測定し
た。また、限界解像度は、最適露光・現像条件での写真
から解像しうる限界を目視で判定・測定した。
[Evaluation Method 2: Evaluation Method of Critical Resolution and Depth of Focus] In the same manner as in Evaluation Example 1, solution preparation, pretreatment, coating, exposure and development using a test chart mask were performed, and the resist pattern shape was changed to a scanning electron beam. Observed under a microscope. The depth of focus was obtained by visually observing a photograph when the focus was changed at a line width of 0.30 μm, and measuring a resolvable focus variation width. The limit resolution was determined and measured by visually observing the limit that could be resolved from a photograph under optimal exposure and development conditions.

【0029】[評価方法3:感度安定性の測定方法]フ
ェノ−ル樹脂を乳酸エチルに溶解し試料溶液を調整し
た。これらを5Bの濾紙で濾過後、常法によりシリコン
ウエハに塗布し、110℃で90秒間ホットプレ−ト上
で乾燥させた。その後現像液(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)に浸け、フェノ
−ル樹脂が完全に溶解する時間を測定した。n=5で測
定を実施し、溶解時間のバラツキにより感度安定性を評
価した。
[Evaluation Method 3: Method for Measuring Sensitivity Stability] A phenol resin was dissolved in ethyl lactate to prepare a sample solution. These were filtered through a 5B filter paper, applied to a silicon wafer by a conventional method, and dried on a hot plate at 110 ° C. for 90 seconds. Thereafter, it was immersed in a developing solution (2.38% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide), and the time required for the phenol resin to completely dissolve was measured. The measurement was performed at n = 5, and the sensitivity stability was evaluated based on the variation in the dissolution time.

【0030】[0030]

【表1】 [Table 1]

【0031】[評価方法4:金属不純物量の測定方法]
金属不純物は、フレ−ムレス原子吸光光度計を使用して
測定を行った。
[Evaluation Method 4: Measurement Method of Metal Impurity Amount]
Metal impurities were measured using a frameless atomic absorption spectrophotometer.

【0032】[0032]

【表2】 [Table 2]

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明により、従来の方法では得られな
かった高耐熱性・高解像度・高感度を両立するフォトレ
ジスト用フェノ−ル樹脂を提供することができる。本発
明のフェノ−ル樹脂を使用することによって得られたフ
ォトレジストは、高集積半導体を製造する際のリソグラ
フィ−に使用され、半導体の今後のさらなる高集積化に
役立つものと期待される。
According to the present invention, it is possible to provide a phenolic resin for photoresist which has high heat resistance, high resolution and high sensitivity, which cannot be obtained by the conventional method. The photoresist obtained by using the phenolic resin of the present invention is used for lithography when manufacturing a highly integrated semiconductor, and is expected to be useful for further high integration of semiconductors in the future.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大西 治 東京都品川区東品川2丁目5番8号 住友 デュレズ株式会社内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Osamu Onishi 2-5-2-8 Higashishinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Sumitomo Durez Corporation

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 フェノ−ル類(P)の組成がメタクレゾ
−ル55−98重量%,パラクレゾ−ル1−20重量
%,キシレノ−ル及び/又はトリメチルフェノ−ル1−
25重量%であり、アルデヒド類(A)の組成がホルム
アルデヒドとアルケニル基を含むアルデヒドで、その重
量比が1/9−9/1であり、フェノ−ル類とアルデヒ
ド類とが酸触媒のもとで反応されてなり、フェノ−ル樹
脂に残存する酸触媒量が実使用において影響ない程度に
少量であり、金属不純物が各元素において1ppm以下
であることを特徴とするフォトレジスト用フェノ−ル樹
脂。
The composition of phenols (P) is 55-98% by weight of meta-cresol, 1-20% by weight of para-cresol, xylenol and / or trimethylphenol 1-.
25% by weight, the composition of the aldehyde (A) is an aldehyde containing formaldehyde and an alkenyl group, the weight ratio of which is 1 / 9-9 / 1, and the phenol and the aldehyde are acid catalyzed. Wherein the amount of acid catalyst remaining in the phenolic resin is small enough not to affect practical use, and metal impurities are 1 ppm or less in each element. resin.
【請求項2】 アルデヒド類(A)とフェノ−ル類
(P)のモル比率(A/P)が0.1−0.9である請
求項1記載のフォトレジスト用フェノ−ル樹脂。
2. The phenolic resin for a photoresist according to claim 1, wherein the molar ratio (A / P) of the aldehyde (A) and the phenol (P) is 0.1-0.9.
【請求項3】 GPCによるポリスチレン換算の重量平
均分子量が1500−15000であることを特徴とす
る請求項1又は2記載のフォトレジスト用フェノ−ル樹
脂。
3. The phenolic resin for a photoresist according to claim 1, wherein the weight average molecular weight in terms of polystyrene by GPC is from 1500 to 15000.
【請求項4】 遊離のフェノ−ル類がGPCのピ−ク面
積で5%以下であることを特徴とする請求項1又は2記
載のフォトレジスト用フェノ−ル樹脂。
4. The phenolic resin for a photoresist according to claim 1, wherein the amount of free phenols is 5% or less in a peak area of GPC.
【請求項5】 キシレノ−ルが、2,3−キシレノ−
ル、2,4−キシレノ−ル、2,5−キシレノ−ル、3,
4−キシレノ−ル、及び 3,5−キシレノ−ルの1種又
は2種以上である請求項1,2,3又は4記載のフォト
レジスト用フェノ−ル樹脂。
5. Xylenol is 2,3-xylenol
2,4-xylenol, 2,5-xylenol, 3,
5. The phenolic resin for a photoresist according to claim 1, which is one or more of 4-xylenol and 3,5-xylenol.
【請求項6】 トリメチルフェノ−ルが2,3,5−トリ
メチルフェノ−ルである請求項1,2,3又は4記載の
フォトレジスト用フェノ−ル樹脂。
6. The photoresist phenolic resin according to claim 1, wherein the trimethylphenol is 2,3,5-trimethylphenol.
【請求項7】 アルケニル基を含むアルデヒドがプロペ
ナ−ル(アクロレイン)、2−ブテナ−ル(クロトンア
ルデヒド)である請求項1,2,3又は4記載のフォト
レジスト用フェノ−ル樹脂。
7. A phenolic resin for a photoresist according to claim 1, wherein the aldehyde containing an alkenyl group is propenal (acrolein) or 2-butenal (crotonaldehyde).
【請求項8】 フェノ−ル樹脂中に残存する酸触媒量が
5000ppm以下である請求項1記載のフォトレジス
ト用フェノ−ル樹脂。
8. The phenolic resin for a photoresist according to claim 1, wherein the amount of the acid catalyst remaining in the phenolic resin is 5000 ppm or less.
【請求項9】 フェノ−ル樹脂中のリチウム、ナトリウ
ム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、バリウム、
鉄、ニッケル、クロム、アルミニウム、亜鉛、錫、銅、
鉛、マンガン及びケイ素の各元素の含有量が、それぞれ
1ppm以下である請求項1記載のフォトレジスト用フ
ェノ−ル樹脂。
9. Lithium, sodium, potassium, calcium, magnesium, barium in a phenol resin,
Iron, nickel, chromium, aluminum, zinc, tin, copper,
2. The phenolic resin for a photoresist according to claim 1, wherein the contents of each element of lead, manganese and silicon are 1 ppm or less.
JP16211498A 1998-06-10 1998-06-10 Photoresist phenolic resin Pending JPH11349653A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2016035555A1 (en) * 2014-09-02 2017-05-25 富士フイルム株式会社 Non-chemically amplified resist composition, non-chemically amplified resist film, pattern formation method, and electronic device manufacturing method
CN113461885A (en) * 2021-08-09 2021-10-01 北京彤程创展科技有限公司 Phenolic resin for photoresist and preparation method thereof

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