KR102467637B1 - resist composition - Google Patents
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Abstract
높은 내열성을 갖고, 전자선 및 극단 자외선을 사용한 리소그래피에 이용 가능한 레지스트 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다. 구체적으로는, 하기 식(1)으로 표시되는 방향족 화합물(A)과 지방족 알데히드(B)를 필수의 반응 원료로 하는 노볼락형 페놀 수지(C)의 금속염을 포함하는 레지스트 조성물을 사용한다.
(상기 식(1) 중, R1 및 R2는, 각각 독립으로, 수소 원자, 탄소 원자수 1∼9의 지방족 탄화수소기, 알콕시기, 아릴기, 아랄킬기 또는 할로겐 원자를 나타낸다.
m 및 n은, 각각 독립으로, 0∼4의 정수를 나타낸다.
R1이 복수 있을 경우, 복수의 R1은 서로 같아도 되고 달라도 된다.
R2가 복수 있을 경우, 복수의 R2는 서로 같아도 되고 달라도 된다.
R3은, 수소 원자, 탄소 원자수 1∼9의 지방족 탄화수소기, 또는 탄화수소기 상에 알콕시기, 할로겐기 및 수산기에서 선택되는 치환기를 1 이상 갖는 구조 부위를 나타낸다)It is an object of the present invention to provide a resist composition that has high heat resistance and can be used for lithography using electron beams and extreme ultraviolet rays. Specifically, a resist composition containing a metal salt of a novolak-type phenolic resin (C) containing an aromatic compound (A) represented by the following formula (1) and an aliphatic aldehyde (B) as essential reaction raw materials is used.
(In the formula (1), R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, an alkoxy group, an aryl group, an aralkyl group, or a halogen atom.
m and n each independently represents an integer of 0 to 4.
When there are a plurality of R 1 's, the plurality of R 1 's may be the same as or different from each other.
When there are a plurality of R 2 , the plurality of R 2 may be the same or different.
R 3 represents a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, or a structural site having at least one substituent selected from an alkoxy group, a halogen group and a hydroxyl group on the hydrocarbon group)
Description
본 발명은, 레지스트 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a resist composition.
IC, LSI 등의 반도체의 제조, LCD 등의 표시 장치의 제조, 인쇄 원판의 제조 등에 사용되는 레지스트로서, 알칼리가용성 수지 및 1,2-나프토퀴논디아지드 화합물 등의 감광제를 사용한 포지티브형 포토레지스트가 알려져 있다. 상기 알칼리가용성 수지로서, m-크레졸노볼락 수지 및 p-크레졸노볼락 수지로 이루어지는 혼합물을 알칼리가용성 수지로서 사용한 포지티브형 포토레지스트 조성물이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).A resist used in the manufacture of semiconductors such as IC and LSI, manufacture of display devices such as LCD, and manufacture of printing original plates, etc. Positive type photoresist using alkali-soluble resin and photosensitizer such as 1,2-naphthoquinonediazide compound is known As the alkali-soluble resin, a positive photoresist composition using a mixture of m-cresol novolac resin and p-cresol novolac resin as the alkali-soluble resin has been proposed (see Patent Document 1, for example).
특허문헌 1 기재의 포지티브형 포토레지스트 조성물은, 감도 등의 현상성의 향상을 목적으로 개발된 것이지만, 최근, 반도체의 고집적화가 높아지고, 패턴이 세선화하는 경향이 있어, 보다 우수한 감도가 요구되어 오고 있다. 그러나, 특허문헌 1 기재의 포지티브형 포토레지스트 조성물에서는, 세선화에 대응하는 충분한 감도는 얻어지지 않는 문제가 있었다. 또한, 반도체 등의 제조 공정에 있어서 다양한 열처리가 실시되므로, 높은 내열성도 요구되고 있지만, 특허문헌 1 기재의 포지티브형 포토레지스트 조성물은, 충분한 내열성을 갖고 있지 않은 문제가 있었다.The positive type photoresist composition described in Patent Literature 1 was developed for the purpose of improving developability such as sensitivity, but in recent years, high integration of semiconductors has increased, patterns tend to become thinner, and more excellent sensitivity has been demanded. . However, in the positive type photoresist composition described in Patent Literature 1, there was a problem that sufficient sensitivity corresponding to thinning was not obtained. In addition, since various heat treatments are performed in manufacturing processes of semiconductors and the like, high heat resistance is also required, but the positive photoresist composition described in Patent Literature 1 has a problem of not having sufficient heat resistance.
또한, 특히 IC, LSI 등의 반도체 제조의 현장에서는, 보다 미세 가공하는 것이 요구되고 있고, 전자선이나 극단 자외선(EUV)을 이용한 리소그래피가 검토되고 있다. 노광원의 단파장화에 수반하여, 이에 대응하는 레지스트 조성물의 한층 더 높은 특성 향상이 요구되고 있었다.Further, in particular, in the field of semiconductor manufacturing, such as ICs and LSIs, finer processing is required, and lithography using electron beams or extreme ultraviolet (EUV) is being studied. Along with the shortening of the wavelength of the exposure light source, further improvement in the properties of the resist composition corresponding to this has been demanded.
본 발명이 해결하려고 하는 과제는, 높은 내열성을 갖고, 전자선 및 극단 자외선을 사용한 리소그래피에 이용 가능한 레지스트 조성물을 제공하는 것이다.An object to be solved by the present invention is to provide a resist composition that has high heat resistance and can be used for lithography using electron beams and extreme ultraviolet rays.
본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위하여 예의 검토를 행한 결과, 특정의 구조를 갖는 카르복시산 함유 페놀계 3핵체 화합물과 지방족 알데히드를 반응시켜서 얻어지는 노볼락형 페놀 수지의 금속염 구조를 포함하는 레지스트 조성물이, 높은 내열성을 갖고, 전자선 및 극단 자외선을 사용한 리소그래피에 이용 가능한 것을 알아내어, 본 발명을 완성시켰다.As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that a resist composition containing a metal salt structure of a novolak-type phenolic resin obtained by reacting a trinuclear phenolic compound containing a carboxylic acid with a specific structure with an aliphatic aldehyde, It was found that it had high heat resistance and could be used for lithography using electron beams and extreme ultraviolet rays, and the present invention was completed.
즉, 본 발명은, 하기 식(1)으로 표시되는 방향족 화합물(A)과 지방족 알데히드(B)를 필수의 반응 원료로 하는 노볼락형 페놀 수지(C)의 금속염을 포함하는 레지스트 조성물에 관한 것이다.That is, the present invention relates to a resist composition comprising a metal salt of a novolak-type phenolic resin (C) containing an aromatic compound (A) represented by the following formula (1) and an aliphatic aldehyde (B) as essential reaction raw materials .
(상기 식(1) 중, R1 및 R2는, 각각 독립으로, 수소 원자, 탄소 원자수 1∼9의 지방족 탄화수소기, 알콕시기, 아릴기, 아랄킬기 또는 할로겐 원자를 나타낸다.(In the formula (1), R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, an alkoxy group, an aryl group, an aralkyl group, or a halogen atom.
m 및 n은, 각각 독립으로, 0∼4의 정수를 나타낸다.m and n each independently represents an integer of 0 to 4.
R1이 복수 있을 경우, 복수의 R1은 서로 같아도 되고 달라도 된다.When there are a plurality of R 1 's, the plurality of R 1 's may be the same as or different from each other.
R2가 복수 있을 경우, 복수의 R2는 서로 같아도 되고 달라도 된다.When there are a plurality of R 2 , the plurality of R 2 may be the same or different.
R3은, 수소 원자, 탄소 원자수 1∼9의 지방족 탄화수소기, 또는 탄화수소기 상에 알콕시기, 할로겐기 및 수산기에서 선택되는 치환기를 1 이상 갖는 구조 부위를 나타낸다)R 3 represents a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, or a structural site having at least one substituent selected from an alkoxy group, a halogen group and a hydroxyl group on the hydrocarbon group)
본 발명에 의해, 높은 내열성을 갖고, 전자선 및 극단 자외선을 사용한 리소그래피에 이용 가능한 레지스트 조성물을 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a resist composition that has high heat resistance and can be used for lithography using electron beams and extreme ultraviolet rays.
도 1은 합성예 1에서 얻어진 전구체 화합물의 GPC 차트도.
도 2는 합성예 1에서 얻어진 전구체 화합물의 13C-NMR 차트도.
도 3은 합성예 2에서 얻어진 전구체 화합물의 GPC 차트도.
도 4는 합성예 2에서 얻어진 전구체 화합물의 13C-NMR 차트도.
도 5는 제조예 1에서 얻어진 노볼락형 페놀 수지의 GPC 차트도.
도 6은 제조예 2에서 얻어진 노볼락형 페놀 수지의 GPC 차트도.
도 7은 제조예 3에서 얻어진 노볼락 수지의 GPC 차트도.
도 8은 제조예 4에서 얻어진 노볼락 수지의 GPC 차트도.1 is a GPC chart of a precursor compound obtained in Synthesis Example 1;
2 is a 13 C-NMR chart of the precursor compound obtained in Synthesis Example 1;
3 is a GPC chart of the precursor compound obtained in Synthesis Example 2;
4 is a 13 C-NMR chart of the precursor compound obtained in Synthesis Example 2;
5 is a GPC chart of the novolak-type phenolic resin obtained in Production Example 1;
6 is a GPC chart of the novolac-type phenolic resin obtained in Production Example 2;
7 is a GPC chart of the novolak resin obtained in Preparation Example 3;
8 is a GPC chart of the novolak resin obtained in Production Example 4;
이하, 본 발명의 일 실시형태에 대하여 설명한다. 본 발명은, 이하의 실시형태로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서 적의(適宜) 변경을 더해서 실시할 수 있다.Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described. The present invention is not limited to the following embodiments, and can be implemented with appropriate modifications within a range not impairing the effects of the present invention.
[레지스트 조성물][resist composition]
본 발명의 레지스트 조성물은, 하기 식(1)으로 표시되는 방향족 화합물(A)과 지방족 알데히드(B)를 필수의 반응 원료로 하는 노볼락형 페놀 수지(C)의 금속염을 포함한다.The resist composition of the present invention contains a metal salt of a novolac-type phenolic resin (C) containing an aromatic compound (A) represented by the following formula (1) and an aliphatic aldehyde (B) as essential reaction raw materials.
(상기 식(1) 중, R1 및 R2는, 각각 독립으로, 수소 원자, 탄소 원자수 1∼9의 지방족 탄화수소기, 알콕시기, 아릴기, 아랄킬기 또는 할로겐 원자를 나타낸다.(In the formula (1), R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, an alkoxy group, an aryl group, an aralkyl group, or a halogen atom.
m 및 n은, 각각 독립으로, 0∼4의 정수를 나타낸다.m and n each independently represents an integer of 0 to 4.
R1이 복수 있을 경우, 복수의 R1은 서로 같아도 되고 달라도 된다.When there are a plurality of R 1 's, the plurality of R 1 's may be the same as or different from each other.
R2가 복수 있을 경우, 복수의 R2는 서로 같아도 되고 달라도 된다.When there are a plurality of R 2 , the plurality of R 2 may be the same or different.
R3은, 수소 원자, 탄소 원자수 1∼9의 지방족 탄화수소기, 또는 탄화수소기 상에 알콕시기, 할로겐기 및 수산기에서 선택되는 치환기를 1 이상 갖는 구조 부위를 나타낸다)R 3 represents a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, or a structural site having at least one substituent selected from an alkoxy group, a halogen group and a hydroxyl group on the hydrocarbon group)
레지스트 조성물은, 통상적으로, 산의 작용에 의해 분해해서 극성이 변화하는 수지(산분해성 수지), 및 광의 조사에 의해 산을 발생하는 화합물(광산발생제)을 함유한다. 이와 같은 레지스트 조성물에서는, 노광함에 의해 광산발생제가 산을 발생하고, 발생한 산의 작용에 의해서 수지의 극성이 변화해서, 원하는 패턴이 형성된다. 그러나, 산의 확산이라는 불균일이 생기기 쉬운 기구를 수반하기 때문에, 형성되는 패턴의 해상도가 불충분하게 되는 경우가 있다.A resist composition usually contains a resin whose polarity changes by being decomposed by the action of acid (acid-decomposable resin) and a compound that generates acid when irradiated with light (photoacid generator). In such a resist composition, the photoacid generator generates acid upon exposure to light, and the action of the generated acid changes the polarity of the resin, thereby forming a desired pattern. However, there are cases in which the resolution of the formed pattern is insufficient because of a mechanism such as diffusion of acid that tends to cause non-uniformity.
본 발명의 레지스트 조성물은, 노광에 의해서 금속염 구조가 분해해서 금속 이온이 탈리하고, 노볼락형 페놀 수지(C)의 극성이 변화함으로써 원하는 패턴이 형성된다. 산의 확산이라는 불균일이 생기기 쉬운 기구를 수반하지 않는 본 발명의 레지스트 조성물에서는, 높은 해상도가 얻어진다. 특히 전자선, 극단 자외선 등의 단파장의 광을 사용한 노광에서는, 해상도나 패턴 형상의 요철이 문제로 되기 쉽지만, 본 발명의 레지스트 조성물은 이 문제를 해소하는 것이 가능하다.In the resist composition of the present invention, a desired pattern is formed by decomposing the metal salt structure upon exposure to release metal ions and changing the polarity of the novolak-type phenolic resin (C). High resolution can be obtained in the resist composition of the present invention, which does not involve a mechanism such as diffusion of acid that tends to cause non-uniformity. Particularly in exposure using short-wavelength light such as electron beams and extreme ultraviolet light, resolution and irregularities in the pattern shape tend to cause problems, but the resist composition of the present invention can solve these problems.
노볼락형 페놀 수지(C)의 금속염은, 노볼락형 페놀 수지(C)가 갖는 관능기의 일부 또는 전부가 금속염 구조로 되어 있으면 좋다.In the metal salt of the novolac-type phenolic resin (C), some or all of the functional groups of the novolak-type phenolic resin (C) may have a metal salt structure.
노볼락형 페놀 수지(C)의 금속염은, 바람직하게는 노볼락형 페놀 수지(C)의 카르복시산 금속염이다. 상기 노볼락형 페놀 수지(C)의 카르복시산 금속염은, 바람직하게는 하기 식(X)으로 표시되는 구조이다.The metal salt of the novolak-type phenolic resin (C) is preferably a carboxylic acid metal salt of the novolak-type phenolic resin (C). The metal carboxylic acid salt of the novolac-type phenolic resin (C) preferably has a structure represented by the following formula (X).
(상기 식(X) 중, (In the above formula (X),
R1, R2, R3, m 및 n은, 상기 식(1)의 R1, R2, R3, m 및 n과 같다.R 1 , R 2 , R 3 , m and n are the same as R 1 , R 2 , R 3 , m and n in the formula (1).
*는, 상기 식(1)의 세 방향환의 어느 하나와의 결합점이고, 두 *는 동일한 방향환에 결합해도 되고, 각각 서로 다른 방향환에 결합해도 된다.* is a bonding point with any one of the three aromatic rings in the above formula (1), and the two * may be bonded to the same aromatic ring or may be bonded to different aromatic rings.
Met는, 금속 원자를 나타낸다.Met represents a metal atom.
n은 1 이상의 정수를 나타낸다)n represents an integer greater than or equal to 1)
상기 식(X)으로 표시되는 구조에 대하여, 예를 들면 상기 금속 원자의 가수가 1, 2, 3 또는 4일 경우, 각각 하기 식(X1), (X2), (X3) 또는 (X4)으로 표시되는 구조로 된다.Regarding the structure represented by the formula (X), for example, when the valence of the metal atom is 1, 2, 3 or 4, the following formulas (X1), (X2), (X3) or (X4) structure to be displayed.
본 발명의 레지스트 조성물에 있어서는, 노볼락형 페놀 수지(C) 중에 금속염 구조가 포함되면 좋고, 당해 금속염 구조의 함유율은, 노볼락형 페놀 수지(C)의 전(全) 반복단위 중, 예를 들면 1∼80몰%이고, 바람직하게는 10∼65몰%이고, 보다 바람직하게는 20∼50몰%이다.In the resist composition of the present invention, the metal salt structure may be contained in the novolac-type phenolic resin (C), and the content of the metal salt structure in all repeating units of the novolak-type phenolic resin (C) is, for example, For example, it is 1-80 mol%, Preferably it is 10-65 mol%, More preferably, it is 20-50 mol%.
본 발명의 레지스트 조성물에 있어서, 노볼락형 페놀 수지(C)의 금속염 구조가 형성되어 있는지의 여부는, 실시예에 기재된 방법에 의해 확인한다.In the resist composition of the present invention, whether or not a metal salt structure of the novolak-type phenol resin (C) is formed is confirmed by the method described in Examples.
이하, 본 발명의 레지스트 조성물이 포함하는 성분에 대하여 설명한다.Components included in the resist composition of the present invention are described below.
[노볼락형 페놀 수지][Novolak-type phenolic resin]
노볼락형 페놀 수지(C)는, 하기 식(1)으로 표시되는 방향족 화합물(A)과, 지방족 알데히드(B)를 필수의 반응 원료로 하는 수지이다.The novolak-type phenolic resin (C) is a resin containing an aromatic compound (A) represented by the following formula (1) and an aliphatic aldehyde (B) as essential reaction raw materials.
(상기 식(1) 중, R1 및 R2는, 각각 독립으로, 수소 원자, 탄소 원자수 1∼9의 지방족 탄화수소기, 알콕시기, 아릴기, 아랄킬기 또는 할로겐 원자를 나타낸다.(In the formula (1), R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, an alkoxy group, an aryl group, an aralkyl group, or a halogen atom.
m 및 n은, 각각 독립으로, 0∼4의 정수를 나타낸다.m and n each independently represents an integer of 0 to 4.
R1이 복수 있을 경우, 복수의 R1은 서로 같아도 되고 달라도 된다.When there are a plurality of R 1 's, the plurality of R 1 's may be the same as or different from each other.
R2가 복수 있을 경우, 복수의 R2는 서로 같아도 되고 달라도 된다.When there are a plurality of R 2 , the plurality of R 2 may be the same or different.
R3은, 수소 원자, 탄소 원자수 1∼9의 지방족 탄화수소기, 또는 탄화수소기 상에 알콕시기, 할로겐기 및 수산기에서 선택되는 치환기를 1 이상 갖는 구조 부위를 나타낸다)R 3 represents a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, or a structural site having at least one substituent selected from an alkoxy group, a halogen group and a hydroxyl group on the hydrocarbon group)
상기 식(1)에 있어서, R1, R2 및 R3의 탄소 원자수 1∼9의 지방족 탄화수소기로서는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, t-부틸기, 헥실기, 시클로헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기 등의, 탄소 원자수 1∼9의 알킬기 및 탄소 원자수 3∼9의 시클로알킬기 등을 들 수 있다.In the formula (1), examples of the aliphatic hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms for R 1 , R 2 and R 3 include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, a t-butyl group and a hexyl group. , C1-C9 alkyl groups and C3-C9 cycloalkyl groups, such as a cyclohexyl group, a heptyl group, an octyl group, and a nonyl group.
상기 식(1)에 있어서, R1 및 R2의 알콕시기로서는, 메톡시기, 에톡시기, 프로필옥시기, 부톡시기, 펜틸옥시기, 헥실옥시기, 시클로헥실옥시기 등을 들 수 있다.In said Formula (1), a methoxy group, an ethoxy group, a propyloxy group, a butoxy group, a pentyloxy group, a hexyloxy group, a cyclohexyloxy group etc. are mentioned as an alkoxy group of R< 1 > and R< 2 >.
상기 식(1)에 있어서, R1 및 R2의 아릴기로서는, 페닐기, 톨릴기, 자일릴기, 나프틸기, 안트릴기 등을 들 수 있다.In the formula (1), examples of the aryl group for R 1 and R 2 include a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, a naphthyl group and an anthryl group.
상기 식(1)에 있어서, R1 및 R2의 아랄킬기로서는, 벤질기, 페닐에틸기, 페닐프로필기, 나프틸메틸기 등을 들 수 있다.In the formula (1), examples of the aralkyl group for R 1 and R 2 include a benzyl group, a phenylethyl group, a phenylpropyl group, and a naphthylmethyl group.
상기 식(1)에 있어서, R1 및 R2의 할로겐 원자로서는, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자 등을 들 수 있다.In the formula (1), examples of the halogen atom for R 1 and R 2 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
상기 식(1)에 있어서, R3의 「탄화수소기 상에 알콕시기, 할로겐기 및 수산기에서 선택되는 치환기를 1 이상 갖는 구조 부위」로서는, 할로겐화알킬기, 할로겐화아릴기, 2-메톡시에톡시기, 2-에톡시에톡시기 등의 알콕시알콕시기, 히드록시기로 치환된 알킬알콕시기 등을 들 수 있다.In the above formula (1), the "structural site having at least one substituent selected from an alkoxy group, a halogen group and a hydroxyl group on the hydrocarbon group" of R 3 is an alkyl halide group, an aryl halide group, and a 2-methoxyethoxy group. , an alkoxyalkoxy group such as a 2-ethoxyethoxy group, an alkylalkoxy group substituted with a hydroxy group, and the like.
상기 식(1)에 있어서, n 및 m은, 각각 바람직하게는 2 또는 3의 정수이다.In the formula (1), n and m are each preferably an integer of 2 or 3.
n 및 m이 각각 2일 경우, 두 R1 및 두 R2가, 각각 독립으로, 탄소 원자수 1∼3의 알킬기이면 바람직하다. 이때, 두 R1 및 두 R2는, 각각 페놀성 수산기의 2,5-위치에 결합하고 있는 것이 바람직하다.When n and m are each 2, it is preferable that the two R 1 and the two R 2 are each independently an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. At this time, it is preferable that two R 1 and two R 2 are bonded to the 2,5-position of the phenolic hydroxyl group, respectively.
상기 식(1)으로 표시되는 방향족 화합물(A)은, 동일 구조의 것을 단독으로 사용해도 되고, 서로 다른 분자 구조를 갖는 복수의 화합물을 사용해도 된다.The aromatic compound (A) represented by the formula (1) may be used alone or in a plurality of compounds having different molecular structures.
상기 식(1)으로 표시되는 방향족 화합물(A)은, 예를 들면, 알킬 치환 페놀(a1)과 카르복시기를 갖는 방향족 알데히드(a2)의 축합 반응에 의해 조제할 수 있다.The aromatic compound (A) represented by the formula (1) can be prepared, for example, by a condensation reaction between an alkyl-substituted phenol (a1) and an aromatic aldehyde (a2) having a carboxy group.
상기 식(1)으로 표시되는 방향족 화합물(A)은, 예를 들면, 알킬 치환 페놀(a1)과 카르복시기를 갖는 방향족 케톤(a3)의 축합 반응에 의해 조제할 수 있다.The aromatic compound (A) represented by the formula (1) can be prepared, for example, by a condensation reaction between an alkyl-substituted phenol (a1) and an aromatic ketone (a3) having a carboxyl group.
알킬 치환 페놀(a1)은, 알킬기가 치환하고 있는 페놀이고, 당해 알킬기로서는 탄소 원자수 1∼8의 알킬기를 들 수 있고, 메틸기가 바람직하다.The alkyl-substituted phenol (a1) is a phenol substituted by an alkyl group, and examples of the alkyl group include an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, and a methyl group is preferable.
알킬 치환 페놀(a1)의 구체예로서는, o-크레졸, m-크레졸, p-크레졸, o-에틸페놀, m-에틸페놀, p-에틸페놀, p-옥틸페놀, p-t-부틸페놀, o-시클로헥실페놀, m-시클로헥실페놀, p-시클로헥실페놀 등의 모노알킬페놀; 2,5-자일레놀, 3,5-자일레놀, 3,4-자일레놀, 2,4-자일레놀, 2,6-자일레놀 등의 디알킬페놀; 2,3,5-트리메틸페놀, 2,3,6-트리메틸페놀 등의 트리알킬페놀 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 디알킬페놀이 바람직하고, 2,5-자일레놀, 2,6-자일레놀이 보다 바람직하다. 알킬 치환 페놀(a1)은, 1종류 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.Specific examples of the alkyl-substituted phenol (a1) include o-cresol, m-cresol, p-cresol, o-ethylphenol, m-ethylphenol, p-ethylphenol, p-octylphenol, p-t-butylphenol, and o-cyclo monoalkyl phenols such as hexyl phenol, m-cyclohexyl phenol, and p-cyclohexyl phenol; dialkylphenols such as 2,5-xylenol, 3,5-xylenol, 3,4-xylenol, 2,4-xylenol, and 2,6-xylenol; and trialkylphenols such as 2,3,5-trimethylphenol and 2,3,6-trimethylphenol. Among these, dialkyl phenol is preferable, and 2,5-xylenol and 2,6-xylenol are more preferable. Alkyl-substituted phenol (a1) may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
카르복시기를 갖는 방향족 알데히드(a2)는, 벤젠, 나프탈렌, 페놀, 레조르신, 나프톨, 디히드록시나프탈렌 등의 방향핵 상에 포르밀기를 갖는 화합물, 또한 포르밀기 외에 알킬기, 알콕시기, 할로겐 원자 등을 갖는 화합물을 들 수 있다.Aromatic aldehyde (a2) having a carboxyl group is a compound having a formyl group on an aromatic nucleus, such as benzene, naphthalene, phenol, resorcin, naphthol, dihydroxynaphthalene, etc., and also an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom, etc. compounds with
카르복시기를 갖는 방향족 알데히드(a2)의 구체예로서는, 4-포르밀벤조산, 2-포르밀벤조산, 3-포르밀벤조산, 4-포르밀벤조산메틸, 4-포르밀벤조산에틸, 4-포르밀벤조산프로필, 4-포르밀벤조산이소프로필, 4-포르밀벤조산부틸, 4-포르밀벤조산이소부틸, 4-포르밀벤조산터셔리부틸, 4-포르밀벤조산시클로헥실, 4-포르밀벤조산터셔리옥틸 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 4-포르밀벤조산이 바람직하다. 카르복시기를 갖는 방향족 알데히드(a2)는, 1종류 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.Specific examples of the aromatic aldehyde (a2) having a carboxy group include 4-formylbenzoic acid, 2-formylbenzoic acid, 3-formylbenzoic acid, methyl 4-formylbenzoate, ethyl 4-formylbenzoate, and propyl 4-formylbenzoate. , 4-formylbenzoate isopropyl, 4-formylbenzoate isobutyl, 4-formylbenzoate isobutyl, 4-formylbenzoate tertiary butyl, 4-formylbenzoate cyclohexyl, 4-formylbenzoate tertiary octyl, etc. can be heard Among these, 4-formylbenzoic acid is preferable. The aromatic aldehyde (a2) having a carboxyl group may be used singly or in combination of two or more.
카르복시기를 갖는 방향족 케톤(a3)은 방향환에 적어도 하나의 카르복시기 또는 그 에스테르 유도체와 카르보닐기를 갖는 화합물이다.The aromatic ketone (a3) having a carboxy group is a compound having at least one carboxy group or an ester derivative thereof and a carbonyl group on an aromatic ring.
카르복시기를 갖는 방향족 케톤(a3)의 구체예로서는, 예를 들면, 2-아세틸벤조산, 3-아세틸벤조산, 4-아세틸벤조산, 및 2-아세틸벤조산메틸, 2-아세틸벤조산에틸, 2-아세틸벤조산프로필, 2-아세틸벤조산이소프로필, 2-아세틸벤조산부틸, 2-아세틸벤조산이소부틸, 2-아세틸벤조산터셔리부틸, 2-아세틸벤조산시클로헥실, 2-아세틸벤조산터셔리옥틸 등을 들 수 있다. 이들 중, 2-아세틸벤조산 및 4-아세틸벤조산이 바람직하다.Specific examples of the aromatic ketone (a3) having a carboxyl group include, for example, 2-acetylbenzoic acid, 3-acetylbenzoic acid, 4-acetylbenzoic acid, methyl 2-acetylbenzoate, ethyl 2-acetylbenzoate, propyl 2-acetylbenzoate, 2-acetylbenzoate isopropyl, 2-acetylbenzoate isobutyl, 2-acetylbenzoate isobutyl, 2-acetylbenzoate tertiary butyl, 2-acetylbenzoate cyclohexyl, 2-acetylbenzoate tertiary octyl, etc. are mentioned. Among these, 2-acetylbenzoic acid and 4-acetylbenzoic acid are preferred.
방향족 케톤(a3)은, 1종류 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.The aromatic ketone (a3) may be used singly or in combination of two or more.
지방족 알데히드(B)의 구체예로서는, 포름알데히드, 파라포름알데히드, 1,3,5-트리옥산, 아세트알데히드, 프로피온알데히드, 테트라옥시메틸렌, 폴리옥시메틸렌, 클로랄, 헥사메틸렌테트라민, 푸르푸랄, 글리옥살, n-부틸알데히드, 카프로알데히드, 알릴알데히드, 크로톤알데히드, 아크롤레인 등을 들 수 있다. 지방족 알데히드 화합물(B)은, 1종류를 단독으로 사용할 수도 있고 2종 이상을 병용할 수도 있다.Specific examples of the aliphatic aldehyde (B) include formaldehyde, paraformaldehyde, 1,3,5-trioxane, acetaldehyde, propionaldehyde, tetraoxymethylene, polyoxymethylene, chloral, hexamethylenetetramine, furfural, glyoxal, n-butylaldehyde, caproaldehyde, allylaldehyde, crotonaldehyde, acrolein, and the like. The aliphatic aldehyde compound (B) may be used alone or in combination of two or more.
지방족 알데히드(B)는, 포름알데히드가 바람직하다.Aliphatic aldehyde (B) is preferably formaldehyde.
지방족 알데히드(B)로서, 포름알데히드와 포름알데히드 이외의 지방족 알데히드를 사용할 경우, 상기 포름알데히드 이외의 지방족 알데히드의 사용량은, 포름알데히드 1몰에 대해서, 0.05∼1몰의 범위로 하는 것이 바람직하다.When formaldehyde and an aliphatic aldehyde other than formaldehyde are used as the aliphatic aldehyde (B), the amount of the aliphatic aldehyde other than formaldehyde is preferably in the range of 0.05 to 1 mole per mole of formaldehyde.
노볼락형 페놀 수지(C)의 제조 방법은, 바람직하게는 하기 세 공정 1∼3을 포함한다.The method for producing the novolak-type phenolic resin (C) preferably includes the following three steps 1 to 3.
(공정 1)(Process 1)
알킬 치환 페놀(a1)과 카르복시기를 갖는 방향족 알데히드(a2)를 산촉매 존재 하에서, 필요에 따라서 용매를 사용해서, 60∼140℃의 범위에서 가열하여, 중축합함에 의해, 방향족 화합물(A)을 얻는다.An aromatic compound (A) is obtained by heating an alkyl-substituted phenol (a1) and an aromatic aldehyde (a2) having a carboxy group in the presence of an acid catalyst in the range of 60 to 140° C. using a solvent as necessary to polycondensate .
(공정 2)(Process 2)
공정 1에서 얻어진 방향족 화합물(A)을 반응 용액 중에서 단리(單離)한다.The aromatic compound (A) obtained in Step 1 is isolated from the reaction solution.
(공정 3)(Process 3)
공정 2에서 단리한 방향족 화합물(A)과 지방족 알데히드(B)를 산촉매 존재 하에서, 필요에 따라서 용매를 사용해서, 60∼140℃의 범위에서 가열하여, 중축합함에 의해, 노볼락형 페놀 수지(C)를 얻는다.A novolac-type phenolic resin ( C) get
상기 공정 1 및 공정 3에서 사용하는 산촉매로서는, 예를 들면, 아세트산, 옥살산, 황산, 염산, 페놀설폰산, 파라톨루엔설폰산, 아세트산아연, 아세트산망간 등을 들 수 있다. 이들 산촉매는, 1종류만으로 사용할 수도 있고 2종 이상 병용할 수도 있다. 또한, 이들 산촉매 중에서도, 활성이 우수한 점에서, 공정 1에서는 황산, 파라톨루엔설폰산이 바람직하고, 공정 3에서는 황산, 옥살산, 아세트산아연이 바람직하다. 또, 산촉매는, 반응 전에 부가해도 되고, 반응 도중에 더해도 상관없다.Examples of the acid catalyst used in the steps 1 and 3 include acetic acid, oxalic acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, phenolsulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, zinc acetate, and manganese acetate. These acid catalysts may be used alone or in combination of two or more. Moreover, among these acid catalysts, sulfuric acid and p-toluenesulfonic acid are preferable in step 1, and sulfuric acid, oxalic acid and zinc acetate are preferable in step 3, in view of their excellent activity. In addition, the acid catalyst may be added before the reaction or may be added during the reaction.
상기 공정 1 및 공정 3에 있어서 필요에 따라서 사용하는 용매로서는, 예를 들면, 메탄올, 에탄올, 프로판올 등의 모노알코올; 에틸렌글리콜, 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 1,7-헵탄디올, 1,8-옥탄디올, 1,9-노난디올, 트리메틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 글리세린 등의 폴리올; 2-에톡시에탄올, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 에틸렌글리콜모노펜틸에테르, 에틸렌글리콜디메틸에테르, 에틸렌글리콜에틸메틸에테르, 에틸렌글리콜모노페닐에테르 등의 글리콜에테르; 1,3-디옥산, 1,4-디옥산 등의 환상 에테르; 에틸렌글리콜아세테이트 등의 글리콜에스테르; 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 등의 케톤; 톨루엔, 자일렌 등의 방향족 탄화수소 등을 들 수 있다. 이들 용매는, 1종류만으로 사용할 수도 있고 2종 이상 병용할 수도 있다. 또한, 이들 용매 중에서도, 얻어지는 화합물의 용해성이 우수한 점에서, 2-에톡시에탄올이 바람직하다.As a solvent used as needed in the said process 1 and process 3, For example, monoalcohol, such as methanol, ethanol, a propanol; Ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,7-heptanediol, 1,8-octanediol polyols such as 1,9-nonanediol, trimethylene glycol, diethylene glycol, polyethylene glycol, and glycerin; 2-ethoxyethanol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monopentyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol ethylmethyl ether, ethylene glycol mono glycol ethers such as phenyl ether; cyclic ethers such as 1,3-dioxane and 1,4-dioxane; glycol esters such as ethylene glycol acetate; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone; Aromatic hydrocarbons, such as toluene and xylene, etc. are mentioned. These solvents may be used alone or in combination of two or more. Moreover, among these solvents, 2-ethoxyethanol is preferable from the viewpoint of excellent solubility of the obtained compound.
공정 1에 있어서의 알킬 치환 페놀(a1)과 카르복시기를 갖는 방향족 알데히드(a2)와의 투입 비율[(a1)/(a2)]은, 미반응의 알킬 치환 페놀(a1)의 제거성, 생성물의 수율 및 반응 생성물의 순도가 우수하므로, 몰비로 1/0.2∼1/0.5의 범위가 바람직하고, 1/0.25∼1/0.45의 범위가 보다 바람직하다.The input ratio [(a1)/(a2)] of the alkyl-substituted phenol (a1) and the aromatic aldehyde (a2) having a carboxy group in step 1 is the removability of the unreacted alkyl-substituted phenol (a1) and the yield of the product and since the purity of the reaction product is excellent, the molar ratio is preferably in the range of 1/0.2 to 1/0.5, and more preferably in the range of 1/0.25 to 1/0.45.
공정 3에 있어서의 방향족 화합물(A)과 지방족 알데히드(B)와의 투입 비율[(A)/(B)]은, 과잉의 고분자량화(겔화)를 억제할 수 있고, 레지스트용 페놀 수지로서 적정한 분자량의 것이 얻어지므로, 몰비로 1/0.5∼1/1.2의 범위가 바람직하고, 1/0.6∼1/0.9의 범위가 보다 바람직하다.The addition ratio [(A)/(B)] of the aromatic compound (A) and the aliphatic aldehyde (B) in step 3 can suppress excessive high molecular weight (gelation) and is suitable as a phenolic resin for resists. Since a molecular weight is obtained, the molar ratio is preferably in the range of 1/0.5 to 1/1.2, and more preferably in the range of 1/0.6 to 1/0.9.
공정 2에 있어서의 방향족 화합물(A)의 반응 용액 중으로부터의 단리 방법으로서는, 예를 들면, 반응 용액을 반응 생성물이 불용 또는 난용인 빈용매(貧溶媒)(S1)에 투입해서 얻어진 침전물을 여과 분별한 후, 반응 생성물을 용해하여 빈용매(S1)에도 혼화하는 용매(S2)에 용해하고, 다시 빈용매(S1)에 투입해서 발생한 침전물을 여과 분별하는 방법을 들 수 있다.As a method for isolating the aromatic compound (A) from the reaction solution in Step 2, for example, the reaction solution is injected into a poor solvent (S1) in which the reaction product is insoluble or sparingly soluble, and the resulting precipitate is filtered. After fractionation, a method of dissolving the reaction product, dissolving it in a solvent (S2) that is also miscible with the poor solvent (S1), then introducing it into the poor solvent (S1) and separating the resulting precipitate by filtration is exemplified.
이때 사용하는 상기 빈용매(S1)로서는, 예를 들면, 물; 메탄올, 에탄올, 프로판올 등의 모노알코올; n-헥산, n-헵탄, n-옥탄, 시클로헥산 등의 지방족 탄화수소; 톨루엔, 자일렌 등의 방향족 탄화수소를 들 수 있다. 이들 빈용매(S1) 중에서도, 효율 좋게 산촉매의 제거도 동시에 행할 수 있으므로, 물, 메탄올이 바람직하다. 한편, 상기 용매(S2)로서는, 예를 들면, 메탄올, 에탄올, 프로판올 등의 모노알코올; 에틸렌글리콜, 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 1,7-헵탄디올, 1,8-옥탄디올, 1,9-노난디올, 트리메틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 글리세린 등의 폴리올; 2-에톡시에탄올, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 에틸렌글리콜모노펜틸에테르, 에틸렌글리콜디메틸에테르, 에틸렌글리콜에틸메틸에테르, 에틸렌글리콜모노페닐에테르 등의 글리콜에테르; 1,3-디옥산, 1,4-디옥산 등의 환상 에테르; 에틸렌글리콜아세테이트 등의 글리콜에스테르; 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 등의 케톤 등을 들 수 있다. 또한, 상기 빈용매(S1)로서 물을 사용한 경우에는, 상기 (S2)로서는, 아세톤이 바람직하다. 또, 상기 빈용매(S1) 및 용매(S2)는, 각각 1종류만으로 사용할 수도 있고 2종 이상 병용할 수도 있다.Examples of the poor solvent (S1) used at this time include water; Monoalcohols, such as methanol, ethanol, and a propanol; aliphatic hydrocarbons such as n-hexane, n-heptane, n-octane, and cyclohexane; Aromatic hydrocarbons, such as toluene and xylene, are mentioned. Among these poor solvents (S1), water and methanol are preferable because the acid catalyst can be efficiently removed at the same time. On the other hand, examples of the solvent (S2) include monoalcohols such as methanol, ethanol, and propanol; Ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,7-heptanediol, 1,8-octanediol polyols such as 1,9-nonanediol, trimethylene glycol, diethylene glycol, polyethylene glycol, and glycerin; 2-ethoxyethanol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monopentyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol ethylmethyl ether, ethylene glycol mono glycol ethers such as phenyl ether; cyclic ethers such as 1,3-dioxane and 1,4-dioxane; glycol esters such as ethylene glycol acetate; Ketones, such as acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone, etc. are mentioned. In addition, when water is used as the poor solvent (S1), acetone is preferable as the (S2). In addition, each of the poor solvent (S1) and the solvent (S2) may be used alone or in combination of two or more.
상기 공정 1 및 공정 3에 있어서 용매로서, 톨루엔, 자일렌 등의 방향족 탄화수소를 사용했을 경우, 80℃ 이상으로 가열하면, 반응에 의해 생성한 상기 방향족 화합물(A)은 용매 중에 용해하므로, 그대로 냉각함으로써, 상기 방향족 화합물(A)의 결정이 석출하기 때문에, 이것을 여과 분별함으로써 상기 방향족 화합물(A)을 단리할 수 있다. 이 경우는, 상기 빈용매(S1) 및 용매(S2)를 사용하지 않아도 된다.When an aromatic hydrocarbon such as toluene or xylene is used as the solvent in steps 1 and 3, when heated to 80° C. or higher, the aromatic compound (A) generated by the reaction dissolves in the solvent, so it is cooled as it is Since crystals of the aromatic compound (A) precipitate by doing so, the aromatic compound (A) can be isolated by filtration. In this case, it is not necessary to use the poor solvent (S1) and the solvent (S2).
상기한 공정 2의 단리 방법에 의해, 상기 식(1)으로 표시되는 방향족 화합물(A)을 얻을 수 있다. 방향족 화합물(A)의 순도는, 겔 퍼미에이션 크로마토그래피(GPC) 차트도로부터 산출되는 순도로 90% 이상인 것이 바람직하고, 94% 이상인 것이 보다 바람직하고, 98% 이상인 것이 특히 바람직하다. 방향족 화합물(A)의 순도는 GPC의 차트도의 면적비로부터 구할 수 있고, 후술하는 측정 조건에서 측정한 것이다.The aromatic compound (A) represented by the formula (1) can be obtained by the isolation method in Step 2 described above. The purity of the aromatic compound (A) is preferably 90% or more, more preferably 94% or more, and particularly preferably 98% or more, as calculated from a gel permeation chromatography (GPC) chart. The purity of the aromatic compound (A) can be obtained from the area ratio of the GPC chart, and is measured under the measurement conditions described later.
노볼락형 페놀 수지(C)의 중량 평균 분자량(Mw)은, 2,000∼35,000의 범위가 바람직하고, 2,000∼25,000의 범위가 보다 바람직하다. 노볼락형 페놀 수지(C)의 중량 평균 분자량(Mw)은, 겔 침투 크로마토그래피(이하, 「GPC」로 약기한다)를 사용해서, 하기의 측정 조건에서 측정한 것이다.The weight average molecular weight (Mw) of the novolac-type phenolic resin (C) is preferably in the range of 2,000 to 35,000, and more preferably in the range of 2,000 to 25,000. The weight average molecular weight (Mw) of the novolak-type phenolic resin (C) was measured under the following measurement conditions using gel permeation chromatography (hereinafter abbreviated as "GPC").
(GPC의 측정 조건)(GPC measurement conditions)
측정 장치 : 도소가부시키가이샤제 「HLC-8220 GPC」Measuring device: "HLC-8220 GPC" manufactured by Tosoh Corporation
칼럼 : 쇼와덴코가부시키가이샤제 「Shodex KF802」(8.0㎜Ф×300㎜)Column: Showa Denko Co., Ltd. "Shodex KF802" (8.0 mmФ × 300 mm)
+쇼와덴코가부시키가이샤제 「Shodex KF802」(8.0㎜Ф×300㎜)+ "Shodex KF802" (8.0 mmФ × 300 mm) manufactured by Showa Denko Co., Ltd.
+쇼와덴코가부시키가이샤제 「Shodex KF803」(8.0㎜Ф×300㎜)+ "Shodex KF803" (8.0 mmФ × 300 mm) manufactured by Showa Denko Co., Ltd.
+쇼와덴코가부시키가이샤제 「Shodex KF804」(8.0㎜Ф×300㎜)+ "Shodex KF804" (8.0 mmФ × 300 mm) manufactured by Showa Denko Co., Ltd.
칼럼 온도 : 40℃Column temperature: 40°C
검출기 : RI(시차 굴절계)Detector: RI (Differential Refractometer)
데이터 처리 : 도소가부시키가이샤제 「GPC-8020모델II 버전4.30」Data processing: "GPC-8020 Model II Version 4.30" manufactured by Tosoh Corporation
전개 용매 : 테트라히드로퓨란Developing solvent: tetrahydrofuran
유속 : 1.0mL/분Flow rate: 1.0 mL/min
시료 : 수지 고형분 환산으로 0.5질량%의 테트라히드로퓨란 용액을 마이크로 필터로 여과한 것(100μl)Sample: A 0.5% by mass tetrahydrofuran solution in terms of resin solid content filtered through a microfilter (100 μl)
표준 시료 : 하기 단분산 폴리스티렌Standard sample: the following monodisperse polystyrene
(표준 시료 : 단분산 폴리스티렌)(Standard sample: monodisperse polystyrene)
도소가부시키가이샤제 「A-500」"A-500" made by Tosoh Corporation
도소가부시키가이샤제 「A-2500」"A-2500" by Tosoh Corporation
도소가부시키가이샤제 「A-5000」"A-5000" manufactured by Toso Co., Ltd.
도소가부시키가이샤제 「F-1」"F-1" made by Toso Co., Ltd.
도소가부시키가이샤제 「F-2」"F-2" made by Toso Co., Ltd.
도소가부시키가이샤제 「F-4」"F-4" made by Toso Co., Ltd.
도소가부시키가이샤제 「F-10」"F-10" made by Toso Co., Ltd.
도소가부시키가이샤제 「F-20」"F-20" made by Toso Co., Ltd.
[금속염을 형성하는 금속 원자][Metal atom forming metal salt]
노볼락형 페놀 수지(C)와 금속염을 형성하는 금속 원자로서는, 칼슘, 아연, 구리, 철, 알루미늄, 지르코늄, 하프늄, 티타늄, 인듐, 주석 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 칼슘, 아연, 구리, 철, 지르코늄, 하프늄 및 주석이 바람직하다. 상기 금속 원자는, 1종 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.Examples of metal atoms that form a metal salt with the novolak-type phenolic resin (C) include calcium, zinc, copper, iron, aluminum, zirconium, hafnium, titanium, indium, and tin. Among these, calcium, zinc, copper, iron, zirconium, hafnium and tin are preferable. The said metal atom may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
노볼락형 페놀 수지(C)의 금속염은, 노볼락형 페놀 수지(C)를 포함하는 조성물을 가열하면서, 금속 원자의 염산염, 질산염, 황산염 등의 금속염, 및/또는 금속 산화물을 첨가함에 의해 형성할 수 있다. 이들 중, 질산염 및/또는 금속 산화물이 바람직하다.The metal salt of the novolac-type phenolic resin (C) is formed by adding a metal salt such as a hydrochloride, nitrate, or sulfate salt of a metal atom and/or a metal oxide while heating a composition containing the novolak-type phenolic resin (C). can do. Of these, nitrates and/or metal oxides are preferred.
상기 금속염 및/또는 금속 산화물의 첨가량은, 노볼락형 페놀 수지(C) 100질량부에 대해서 예를 들면 1∼100질량부이고, 바람직하게는 10∼50질량부이다.The amount of the metal salt and/or metal oxide added is, for example, 1 to 100 parts by mass, preferably 10 to 50 parts by mass, based on 100 parts by mass of the novolak-type phenolic resin (C).
[알칼리가용성 수지][Alkali-soluble resin]
본 발명의 레지스트 조성물에서는, 노볼락형 페놀 수지(C)가 알칼리가용성 수지이지만, 노볼락형 페놀 수지(C) 이외의 알칼리가용성 수지(D)를 포함해도 된다.In the resist composition of the present invention, the novolak-type phenolic resin (C) is an alkali-soluble resin, but an alkali-soluble resin (D) other than the novolak-type phenolic resin (C) may also be included.
알칼리가용성 수지(D)는, 알칼리 수용액에 가용인 수지이면 좋고, 크레졸노볼락 수지가 바람직하다. 상기 크레졸노볼락 수지는, 페놀계 화합물 및 알데히드 화합물을 반응 원료로 하고, 이들을 축합시킨 노볼락형 페놀 수지이며, 바람직하게는 o-크레졸, m-크레졸 및 p-크레졸로 이루어지는 군에서 선택되는 1 이상의 페놀계 화합물을 필수의 반응 원료로 하는 수지이다.Alkali-soluble resin (D) should just be resin soluble in aqueous alkali solution, and a cresol novolac resin is preferable. The cresol novolak resin is a novolac-type phenolic resin obtained by condensing a phenolic compound and an aldehyde compound as reaction raw materials, preferably 1 selected from the group consisting of o-cresol, m-cresol and p-cresol. It is a resin which uses the above phenolic compound as an essential reaction raw material.
상기 크레졸노볼락 수지의 반응 원료로 되는 페놀계 화합물로서는, 크레졸 이외의 페놀 또는 페놀 유도체를 병용해도 된다. 크레졸 이외의 페놀계 화합물로서는, 예를 들면, 페놀; 2,3-자일레놀, 2,4-자일레놀, 2,5-자일레놀, 2,6-자일레놀, 3,4-자일레놀, 3,5-자일레놀 등의 자일레놀; o-에틸페놀, m-에틸페놀, p-에틸페놀 등의 에틸페놀; 이소프로필페놀, 부틸페놀, p-t-부틸페놀 등의 부틸페놀; p-펜틸페놀, p-옥틸페놀, p-노닐페놀, p-쿠밀페놀 등의 알킬페놀; 플루오로페놀, 클로로페놀, 브로모페놀, 요오도페놀 등의 할로겐화페놀; p-페닐페놀, 아미노페놀, 니트로페놀, 디니트로페놀, 트리니트로페놀 등의 1치환 페놀; 1-나프톨, 2-나프톨 등의 축합 다환식 페놀; 레조르신, 알킬레조르신, 피로갈롤, 카테콜, 알킬카테콜, 하이드로퀴논, 알킬하이드로퀴논, 플로로글루신, 비스페놀A, 비스페놀F, 비스페놀S, 디히드록시나프탈린 등의 다가 페놀 등을 들 수 있다. 상기 크레졸 이외의 페놀계 화합물은, 1종 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.As a phenolic compound serving as a reaction raw material for the cresol novolac resin, a phenol or a phenol derivative other than cresol may be used in combination. Examples of phenolic compounds other than cresol include phenol; 2,3-xylenol, 2,4-xylenol, 2,5-xylenol, 2,6-xylenol, 3,4-xylenol, 3,5-xylenol, etc. ilenol; ethyl phenols such as o-ethyl phenol, m-ethyl phenol, and p-ethyl phenol; butyl phenols such as isopropyl phenol, butyl phenol, and p-t-butyl phenol; alkylphenols such as p-pentylphenol, p-octylphenol, p-nonylphenol, and p-cumylphenol; halogenated phenols such as fluorophenol, chlorophenol, bromophenol, and iodophenol; monosubstituted phenols such as p-phenylphenol, aminophenol, nitrophenol, dinitrophenol, and trinitrophenol; condensed polycyclic phenols such as 1-naphthol and 2-naphthol; polyhydric phenols such as resorcin, alkylresorcin, pyrogallol, catechol, alkylcatechol, hydroquinone, alkylhydroquinone, phloroglucine, bisphenol A, bisphenol F, bisphenol S, and dihydroxynaphthalin; can Phenolic compounds other than the cresol may be used alone or in combination of two or more.
알칼리가용성 수지(D)의 조제에 크레졸과 크레졸 이외의 페놀계 화합물을 반응 원료로 할 경우, 상기 크레졸 이외의 페놀계 화합물의 사용량은, 크레졸 1.0몰에 대해서 0.05∼1.0몰의 범위로 하면 바람직하다.When using cresol and a phenolic compound other than cresol as a reaction raw material for preparation of the alkali-soluble resin (D), the amount of the phenolic compound other than cresol used is preferably in the range of 0.05 to 1.0 mol with respect to 1.0 mol of cresol. .
상기 크레졸노볼락 수지의 원료로 되는 알데히드 화합물로서는, 예를 들면, 포름알데히드, 파라포름알데히드, 트리옥산, 아세트알데히드, 프로피온알데히드, 폴리옥시메틸렌, 클로랄, 헥사메틸렌테트라민, 푸르푸랄, 글리옥살, n-부틸알데히드, 카프로알데히드, 알릴알데히드, 벤즈알데히드, 크로톤알데히드, 아크롤레인, 테트라옥시메틸렌, 페닐아세트알데히드, o-톨루알데히드, 살리실알데히드 등을 들 수 있다. 이들 중 포름알데히드가 바람직하다. 상기 알데히드 화합물은, 1종 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.Examples of the aldehyde compound used as a raw material of the cresol novolac resin include formaldehyde, paraformaldehyde, trioxane, acetaldehyde, propionaldehyde, polyoxymethylene, chloral, hexamethylenetetramine, furfural, and glyoxal , n-butylaldehyde, caproaldehyde, allylaldehyde, benzaldehyde, crotonaldehyde, acrolein, tetraoxymethylene, phenylacetaldehyde, o-tolualdehyde, salicylaldehyde, and the like. Among these, formaldehyde is preferred. The said aldehyde compound may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
상기 크레졸노볼락 수지의 원료로 되는 알데히드 화합물로서 포름알데히드를 사용할 경우, 포름알데히드 이외의 알데히드 화합물을 사용해도 된다. 상기 크레졸노볼락 수지의 조제에 포름알데히드와 포름알데히드 이외의 알데히드 화합물을 반응 원료로 할 경우, 상기 포름알데히드 이외의 알데히드 화합물의 사용량은, 상기 포름알데히드 1.0몰에 대해서 0.05∼1.0몰의 범위로 하면 바람직하다.When formaldehyde is used as an aldehyde compound used as a raw material for the cresol novolac resin, an aldehyde compound other than formaldehyde may be used. When formaldehyde and an aldehyde compound other than formaldehyde are used as reaction raw materials for the preparation of the cresol novolac resin, the amount of the aldehyde compound other than formaldehyde used is in the range of 0.05 to 1.0 mole relative to 1.0 mole of the formaldehyde desirable.
상기 페놀계 화합물 및 알데히드 화합물의 축합 반응은, 산촉매 존재 하에서 행하는 것이 바람직하다. 상기 산촉매로서는, 예를 들면, 옥살산, 황산, 염산, 페놀설폰산, 파라톨루엔설폰산, 아세트산아연, 아세트산망간 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 촉매 활성이 우수하므로, 옥살산이 바람직하다. 상기 산촉매는, 1종 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다. 산촉매는, 반응 전에 투입해 두어도 되고, 반응 도중에 더해도 되고 어느 쪽이어도 된다.The condensation reaction between the phenolic compound and the aldehyde compound is preferably carried out in the presence of an acid catalyst. Examples of the acid catalyst include oxalic acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, phenolsulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, zinc acetate, and manganese acetate. Among these, oxalic acid is preferable because of its excellent catalytic activity. The said acid catalyst may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. The acid catalyst may be added before the reaction, may be added during the reaction, or may be either.
상기 크레졸노볼락 수지를 조제할 때에 있어서의 페놀계 화합물과 알데히드 화합물의 투입비(몰비)는, 알데히드 화합물/페놀계 화합물이 0.3∼1.6인 범위로 하면 바람직하고, 0.5∼1.3인 범위로 하면 보다 바람직하다.The addition ratio (molar ratio) of the phenolic compound to the aldehyde compound in preparing the cresol novolac resin is preferably in the range of 0.3 to 1.6, more preferably in the range of 0.5 to 1.3, in terms of aldehyde compound/phenolic compound. do.
상기 크레졸노볼락 수지를 조제할 때에 있어서의 페놀계 화합물과 알데히드 화합물의 반응의 구체예로서는, 페놀계 화합물과 알데히드 화합물을 산촉매 존재 하 60∼140℃로 가열하여, 중축합 반응을 진행시키고, 이어서 감압 조건 하에서 탈수, 탈모노머를 행하는 방법을 들 수 있다.As a specific example of the reaction between the phenolic compound and the aldehyde compound in preparing the cresol novolak resin, the phenolic compound and the aldehyde compound are heated at 60 to 140 ° C. in the presence of an acid catalyst to advance the polycondensation reaction, and then reduced pressure Methods of performing dehydration and depilation under conditions are exemplified.
본 발명의 레지스트 조성물은, 감광제(E)를 포함해도 되고, 포함하지 않아도 된다. 감광제(E)로서는, 퀴논디아지드기를 갖는 화합물을 사용할 수 있다. 이 퀴논디아지드기를 갖는 화합물로서는, 예를 들면, 2,3,4-트리히드록시벤조페논, 2,4,4'-트리히드록시벤조페논, 2,4,6-트리히드록시벤조페논, 2,3,6-트리히드록시벤조페논, 2,3,4-트리히드록시-2'-메틸벤조페논, 2,3,4,4'-테트라히드록시벤조페논, 2,2',4,4'-테트라히드록시벤조페논, 2,3',4,4',6-펜타히드록시벤조페논, 2,2',3,4,4'-펜타히드록시벤조페논, 2,2',3,4,5-펜타히드록시벤조페논, 2,3',4,4',5',6-헥사히드록시벤조페논, 2,3,3',4,4',5'-헥사히드록시벤조페논 등의 폴리히드록시벤조페논계 화합물; 비스(2,4-디히드록시페닐)메탄, 비스(2,3,4-트리히드록시페닐)메탄, 2-(4-히드록시페닐)-2-(4'-히드록시페닐)프로판, 2-(2,4-디히드록시페닐)-2-(2',4'-디히드록시페닐)프로판, 2-(2,3,4-트리히드록시페닐)-2-(2',3',4'-트리히드록시페닐)프로판, 4,4'-{1-[4-〔2-(4-히드록시페닐)-2-프로필〕페닐]에틸리덴}비스페놀, 3,3'-디메틸-{1-[4-〔2-(3-메틸-4-히드록시페닐)-2-프로필〕페닐]에틸리덴}비스페놀 등의 비스[(폴리)히드록시페닐]알칸계 화합물; 트리스(4-히드록시페닐)메탄, 비스(4-히드록시-3,5-디메틸페닐)-4-히드록시페닐메탄, 비스(4-히드록시-2,5-디메틸페닐)-4-히드록시페닐메탄, 비스(4-히드록시-3,5-디메틸페닐)-2-히드록시페닐메탄, 비스(4-히드록시-2,5-디메틸페닐)-2-히드록시페닐메탄, 비스(4-히드록시-2,5-디메틸페닐)-3,4-디히드록시페닐메탄, 비스(4-히드록시-3,5-디메틸페닐)-3,4-디히드록시페닐메탄 등의 트리스(히드록시페닐)메탄류 또는 그 메틸 치환체; 비스(3-시클로헥실-4-히드록시페닐)-3-히드록시페닐메탄, 비스(3-시클로헥실-4-히드록시페닐)-2-히드록시페닐메탄, 비스(3-시클로헥실-4-히드록시페닐)-4-히드록시페닐메탄, 비스(5-시클로헥실-4-히드록시-2-메틸페닐)-2-히드록시페닐메탄, 비스(5-시클로헥실-4-히드록시-2-메틸페닐)-3-히드록시페닐메탄, 비스(5-시클로헥실-4-히드록시-2-메틸페닐)-4-히드록시페닐메탄, 비스(3-시클로헥실-2-히드록시페닐)-3-히드록시페닐메탄, 비스(5-시클로헥실-4-히드록시-3-메틸페닐)-4-히드록시페닐메탄, 비스(5-시클로헥실-4-히드록시-3-메틸페닐)-3-히드록시페닐메탄, 비스(5-시클로헥실-4-히드록시-3-메틸페닐)-2-히드록시페닐메탄, 비스(3-시클로헥실-2-히드록시페닐)-4-히드록시페닐메탄, 비스(3-시클로헥실-2-히드록시페닐)-2-히드록시페닐메탄, 비스(5-시클로헥실-2-히드록시-4-메틸페닐)-2-히드록시페닐메탄, 비스(5-시클로헥실-2-히드록시-4-메틸페닐)-4-히드록시페닐메탄 등의, 비스(시클로헥실히드록시페닐)(히드록시페닐)메탄류 또는 그 메틸 치환체 등과 나프토퀴논-1,2-디아지드-5-설폰산 또는 나프토퀴논-1,2-디아지드-4-설폰산, 오르토안트라퀴논디아지드설폰산 등의 퀴논디아지드기를 갖는 설폰산과의 완전 에스테르 화합물, 부분 에스테르 화합물, 아미드화물 또는 부분 아미드화물 등을 들 수 있다. 이들 감광제(E)는 1종류만으로 사용할 수도 있고 2종 이상 병용할 수도 있다.The resist composition of the present invention may or may not contain a photosensitizer (E). As the photosensitizer (E), a compound having a quinonediazide group can be used. Examples of the compound having the quinonediazide group include 2,3,4-trihydroxybenzophenone, 2,4,4'-trihydroxybenzophenone, 2,4,6-trihydroxybenzophenone, 2,3,6-trihydroxybenzophenone, 2,3,4-trihydroxy-2'-methylbenzophenone, 2,3,4,4'-tetrahydroxybenzophenone, 2,2',4 ,4'-tetrahydroxybenzophenone, 2,3',4,4',6-pentahydroxybenzophenone, 2,2',3,4,4'-pentahydroxybenzophenone, 2,2' ,3,4,5-pentahydroxybenzophenone, 2,3',4,4',5',6-hexahydroxybenzophenone, 2,3,3',4,4',5'-hexa polyhydroxybenzophenone-based compounds such as hydroxybenzophenone; bis(2,4-dihydroxyphenyl)methane, bis(2,3,4-trihydroxyphenyl)methane, 2-(4-hydroxyphenyl)-2-(4'-hydroxyphenyl)propane, 2-(2,4-dihydroxyphenyl)-2-(2',4'-dihydroxyphenyl)propane, 2-(2,3,4-trihydroxyphenyl)-2-(2', 3',4'-trihydroxyphenyl)propane, 4,4'-{1-[4-[2-(4-hydroxyphenyl)-2-propyl]phenyl]ethylidene}bisphenol, 3,3' -Bis[(poly)hydroxyphenyl]alkane compounds such as dimethyl-{1-[4-[2-(3-methyl-4-hydroxyphenyl)-2-propyl]phenyl]ethylidene}bisphenol; Tris(4-hydroxyphenyl)methane, bis(4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl)-4-hydroxyphenylmethane, bis(4-hydroxy-2,5-dimethylphenyl)-4-hydroxy hydroxyphenylmethane, bis(4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl)-2-hydroxyphenylmethane, bis(4-hydroxy-2,5-dimethylphenyl)-2-hydroxyphenylmethane, bis( Tris such as 4-hydroxy-2,5-dimethylphenyl)-3,4-dihydroxyphenylmethane and bis(4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl)-3,4-dihydroxyphenylmethane (hydroxyphenyl)methanes or their methyl substituents; Bis(3-cyclohexyl-4-hydroxyphenyl)-3-hydroxyphenylmethane, bis(3-cyclohexyl-4-hydroxyphenyl)-2-hydroxyphenylmethane, bis(3-cyclohexyl-4 -Hydroxyphenyl) -4-hydroxyphenylmethane, bis (5-cyclohexyl-4-hydroxy-2-methylphenyl) -2-hydroxyphenylmethane, bis (5-cyclohexyl-4-hydroxy-2 -Methylphenyl)-3-hydroxyphenylmethane, bis(5-cyclohexyl-4-hydroxy-2-methylphenyl)-4-hydroxyphenylmethane, bis(3-cyclohexyl-2-hydroxyphenyl)-3 -Hydroxyphenylmethane, bis(5-cyclohexyl-4-hydroxy-3-methylphenyl)-4-hydroxyphenylmethane, bis(5-cyclohexyl-4-hydroxy-3-methylphenyl)-3-hydroxy hydroxyphenylmethane, bis(5-cyclohexyl-4-hydroxy-3-methylphenyl)-2-hydroxyphenylmethane, bis(3-cyclohexyl-2-hydroxyphenyl)-4-hydroxyphenylmethane, bis (3-cyclohexyl-2-hydroxyphenyl)-2-hydroxyphenylmethane, bis(5-cyclohexyl-2-hydroxy-4-methylphenyl)-2-hydroxyphenylmethane, bis(5-cyclohexyl Bis(cyclohexylhydroxyphenyl)(hydroxyphenyl)methanes such as -2-hydroxy-4-methylphenyl)-4-hydroxyphenylmethane or their methyl substituents, and naphthoquinone-1,2-diazide -5-sulfonic acid or naphthoquinone-1,2-diazide-4-sulfonic acid, orthoanthraquinonediazide sulfonic acid and the like, complete ester compounds, partial ester compounds, amides or sulfonic acids having a quinonediazide group; A partial amidide etc. are mentioned. These photosensitizers (E) may be used alone or in combination of two or more.
본 발명의 레지스트 조성물의 감광제(E)의 함유량은, 양호한 감도가 얻어지고, 원하는 패턴이 얻어지므로, 노볼락형 페놀 수지(C) 및 알칼리가용성 수지(D)의 합계 100질량부에 대해서, 3∼50질량부의 범위가 바람직하고, 5∼30질량부의 범위가 보다 바람직하다.The content of the photosensitizer (E) in the resist composition of the present invention is 3, relative to the total of 100 parts by mass of the novolak-type phenolic resin (C) and the alkali-soluble resin (D), since good sensitivity and a desired pattern can be obtained. The range of to 50 parts by mass is preferable, and the range of 5 to 30 parts by mass is more preferable.
본 발명의 레지스트 조성물은, 바람직하게는 용제(F)를 포함한다. 상기 용제(F)로서는, 예를 들면, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르 등의 에틸렌글리콜알킬에테르; 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디프로필에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르 등의 디에틸렌글리콜디알킬에테르; 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트 등의 에틸렌글리콜알킬에테르아세테이트; 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노프로필에테르아세테이트 등의 프로필렌글리콜알킬에테르아세테이트; 아세톤, 메틸에틸케톤, 시클로헥산온, 메틸아밀케톤 등의 케톤; 디옥산 등의 환식 에테르; 2-히드록시프로피온산메틸, 2-히드록시프로피온산에틸, 2-히드록시-2-메틸프로피온산에틸, 에톡시아세트산에틸, 옥시아세트산에틸, 2-히드록시-3-메틸부탄산메틸, 3-메톡시부틸아세테이트, 3-메틸-3-메톡시부틸아세테이트, 포름산에틸, 아세트산에틸, 아세트산부틸, 아세토아세트산메틸, 아세토아세트산에틸 등의 에스테르 등을 들 수 있다. 이들 용제(F)는 1종류만으로 사용할 수도 있고 2종 이상 병용할 수도 있다.The resist composition of the present invention preferably contains a solvent (F). Examples of the solvent (F) include ethylene glycol alkyl ethers such as ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, and ethylene glycol monobutyl ether; diethylene glycol dialkyl ethers such as diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dipropyl ether, and diethylene glycol dibutyl ether; ethylene glycol alkyl ether acetates such as methyl cellosolve acetate and ethyl cellosolve acetate; propylene glycol alkyl ether acetates such as propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, and propylene glycol monopropyl ether acetate; Ketones, such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, and methyl amyl ketone; cyclic ethers such as dioxane; 2-Hydroxymethylpropionate, 2-hydroxyethylpropionate, 2-hydroxy-2-methylethylpropionate, ethoxyethyl acetate, oxyacetate ethyl, 2-hydroxy-3-methylbutanoic acid methyl, 3-methoxy and esters such as butyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, ethyl formate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl acetoacetate, and ethyl acetoacetate. These solvents (F) may be used alone or in combination of two or more.
본 발명의 레지스트 조성물에 있어서의 용제(F)의 함유량은, 조성물의 유동성을 스핀 코트법 등의 도포법에 의해 균일한 도막이 얻어지므로, 본 발명의 레지스트 조성물 중의 고형분 농도가 15∼65질량%로 되도록 하는 것이 바람직하다.The content of the solvent (F) in the resist composition of the present invention is such that a uniform coating film can be obtained by a coating method such as a spin coating method for fluidity of the composition, so that the solid content concentration in the resist composition of the present invention is 15 to 65 mass%. It is desirable to do so.
본 발명의 레지스트 조성물은, 노볼락형 페놀 수지(C)의 금속염, 그리고 임의로 알칼리가용성 수지(D), 감광제(E) 및 용제(F)를 포함하면 좋고, 노볼락형 페놀 수지(C)의 금속염, 그리고 임의로 알칼리가용성 수지(D), 감광제(E), 용제(F) 및 성분(C)∼(F) 이외의 성분(예를 들면 충전재, 안료, 레벨링제 등의 계면활성제, 밀착성향상제, 용해촉진제에서 선택되는 1 이상)을 포함해도 되고, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서 불가피 불순물을 포함해도 된다.The resist composition of the present invention may contain a metal salt of a novolak-type phenolic resin (C), optionally an alkali-soluble resin (D), a photosensitizer (E), and a solvent (F), and the novolac-type phenolic resin (C) metal salt, and optionally alkali-soluble resin (D), photosensitizer (E), solvent (F), and components other than components (C) to (F) (for example, fillers, pigments, surfactants such as leveling agents, adhesion improvers, at least one selected from dissolution accelerators) may be included, and unavoidable impurities may be included within a range not impairing the effects of the present invention.
본 발명의 레지스트 조성물은, 예를 들면, 용매(F)를 제거한 고형분의, 80질량% 이상, 90질량% 이상, 95질량% 이상, 98질량% 이상 또는 100질량%가, 노볼락형 페놀 수지(C)의 금속염, 그리고 임의로 알칼리가용성 수지(D), 감광제(E) 및 성분(C)∼(F) 이외의 성분으로 이루어져 있어도 된다.In the resist composition of the present invention, for example, 80% by mass or more, 90% by mass or more, 95% by mass or more, 98% by mass or more, or 100% by mass of the solid content after removing the solvent (F) is a novolak-type phenolic resin It may consist of components other than the metal salt of (C), and optionally alkali-soluble resin (D), photosensitizer (E), and components (C)-(F).
본 발명의 레지스트 조성물은, 노볼락형 페놀 수지(C), 금속염, 임의로 배합하는 다른 알칼리가용성 수지(D), 감광제(E) 및 용제(F), 또한 필요에 따라서 더한 각종 첨가제를 통상의 방법으로, 교반 혼합해서 균일한 액체로 함으로써 조제할 수 있다.The resist composition of the present invention comprises a novolac-type phenolic resin (C), a metal salt, another alkali-soluble resin (D) optionally blended, a photosensitizer (E) and a solvent (F), and various additives added as necessary by conventional methods. In this way, it can be prepared by stirring and mixing to obtain a uniform liquid.
본 발명의 레지스트 조성물에 충전재, 안료 등의 고형의 것을 배합할 때에는, 디졸버, 호모지나이저, 3개 롤 밀 등의 분산 장치를 사용해서 분산, 혼합시키는 것이 바람직하다. 또한, 조립(粗粒)이나 불순물을 제거하기 위하여, 메시 필터, 멤브레인 필터 등을 사용해서 당해 조성물을 여과할 수도 있다.When blending solid materials such as fillers and pigments into the resist composition of the present invention, it is preferable to disperse and mix using a dispersing device such as a dissolver, homogenizer, or three roll mill. Further, the composition may be filtered using a mesh filter, a membrane filter or the like to remove granules and impurities.
[패턴 형성 방법][Pattern formation method]
본 발명의 레지스트 조성물은, 네거티브형 포토레지스트 조성물로서도 포지티브형 포토레지스트로서도 사용할 수 있다. 본 발명의 레지스트 조성물을 사용한 패턴의 제조 방법은, 본 발명의 레지스트 조성물을 사용해서 레지스트막을 형성하는 공정과, 상기 레지스트막을 노광하는 공정과, 상기 노광된 레지스트막을, 현상액을 사용해서 현상해서 패턴을 형성하는 공정을 포함한다.The resist composition of the present invention can be used as either a negative photoresist composition or a positive photoresist. A method for producing a pattern using the resist composition of the present invention includes a step of forming a resist film using the resist composition of the present invention, a step of exposing the resist film, and developing the exposed resist film using a developer to form a pattern. Including the forming process.
레지스트막의 형성, 레지스트막의 노광, 및 노광한 레지스트막의 현상은 공지의 방법에 의해 실시할 수 있다. 본 발명의 레지스트 조성물을 노광하는 광원으로서는, 예를 들면, 적외광, 가시광, 자외광, 원자외광, X선, 전자선 등을 들 수 있다. 이들 광원 중에서도 자외광이 바람직하고, 고압 수은등의 g선(파장 436㎚), i선(파장 365㎚), EUV 레이저(파장 13.5㎚)가 호적하다.Formation of the resist film, exposure of the resist film, and development of the exposed resist film can be performed by known methods. Examples of the light source for exposing the resist composition of the present invention include infrared light, visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, X-rays, and electron beams. Among these light sources, ultraviolet light is preferable, and g-line (wavelength 436 nm), i-line (wavelength 365 nm), and EUV laser (wavelength 13.5 nm) of a high-pressure mercury lamp are suitable.
노광 후의 현상에 사용하는 알칼리 현상액으로서는, 예를 들면, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 탄산나트륨, 규산나트륨, 메타규산나트륨, 암모니아수 등의 무기 알칼리성 물질; 에틸아민, n-프로필아민 등의 1급 아민류; 디에틸아민, 디-n-부틸아민 등의 2급 아민류; 트리에틸아민, 메틸디에틸아민 등의 3급 아민류; 디메틸에탄올아민, 트리에탄올아민 등의 알코올아민; 테트라메틸암모늄히드록시드, 테트라에틸암모늄히드록시드 등의 4급 암모늄염; 피롤, 피페리딘 등의 환상 아민 등의 알칼리성 수용액을 사용할 수 있다. 이들 알칼리 현상액에는, 필요에 따라서 알코올, 계면활성제 등을 적의 첨가해서 사용할 수도 있다. 알칼리 현상액의 알칼리 농도는, 통상 2∼5질량%의 범위가 바람직하고, 2.38질량% 테트라메틸암모늄히드록시드 수용액이 일반적으로 사용된다.As an alkaline developing solution used for image development after exposure, For example, Inorganic alkaline substances, such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, and aqueous ammonia; primary amines such as ethylamine and n-propylamine; secondary amines such as diethylamine and di-n-butylamine; tertiary amines such as triethylamine and methyldiethylamine; alcohol amines such as dimethylethanolamine and triethanolamine; quaternary ammonium salts such as tetramethylammonium hydroxide and tetraethylammonium hydroxide; Alkaline aqueous solutions, such as cyclic amines, such as pyrrole and piperidine, can be used. Alcohol, surfactant, etc. can also be added to these alkaline developing solutions suitably and used as needed. The alkali concentration of the alkaline developing solution is usually preferably in the range of 2 to 5% by mass, and a 2.38% by mass aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide is generally used.
본 발명의 패턴 형성 방법은, 전자 디바이스의 제조 공정에서 호적하게 사용된다. 상기 전자 디바이스로서는, 가정용 전기 기기, 오피스 오토메이션 기기, 미디어 관련 기기, 광학용 기기, 통신 기기 등을 들 수 있다.The pattern formation method of this invention is suitably used in the manufacturing process of an electronic device. Examples of the electronic devices include home electric devices, office automation devices, media-related devices, optical devices, communication devices, and the like.
(실시예)(Example)
이하, 실시예와 비교예에 의해, 본 발명을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples.
합성예 1 카르복시산 함유 페놀성 3핵체 화합물의 합성Synthesis Example 1 Synthesis of phenolic trinuclear compound containing carboxylic acid
냉각관을 설치한 2000ml의 4구 플라스크에 2,5-자일레놀 293.2g(2.4mol), 4-포르밀벤조산 150g(1mol)을 투입하고, 아세트산 500ml에 용해시켰다. 빙욕 중에서 냉각하면서 황산 5ml를 첨가한 후, 맨틀 히터로 100℃까지 가열하고, 2시간 교반하면서 반응시켰다. 반응 종료 후, 얻어진 용액에 물을 더해서 조생성물(粗生成物)을 재침전시켰다. 조생성물을 아세톤에 재용해하고, 물로 더 재침전시킨 후, 침전물을 여과 분별해서 진공 건조를 행하여, 옅은 분홍색 결정의 전구체 화합물(A-1) 283g을 얻었다.293.2 g (2.4 mol) of 2,5-xylenol and 150 g (1 mol) of 4-formylbenzoic acid were put into a 2000 ml four-necked flask equipped with a cooling tube, and dissolved in 500 ml of acetic acid. After adding sulfuric acid 5ml while cooling in an ice bath, it heated to 100 degreeC with the mantle heater, and was made to react, stirring for 2 hours. After completion of the reaction, water was added to the obtained solution to reprecipitate the crude product. The crude product was redissolved in acetone, further reprecipitated with water, and then the precipitate was separated by filtration and vacuum dried to obtain 283 g of pale pink crystals of precursor compound (A-1).
얻어진 전구체 화합물(A-1)에 대하여, 13C-NMR 측정을 행한 결과, 하기 구조식으로 표시되는 화합물인 것을 확인했다. 또한, GPC 차트도로부터 산출되는 순도(GPC 순도)는 95.3%였다. 전구체 화합물(A-1)의 GPC 차트를 도 1에, 13C-NMR 차트를 도 2에 나타낸다.As a result of performing 13 C-NMR measurement on the obtained precursor compound (A-1), it was confirmed that it was a compound represented by the following structural formula. In addition, the purity calculated from the GPC chart diagram (GPC purity) was 95.3%. The GPC chart of the precursor compound (A-1) is shown in Fig. 1 and the 13 C-NMR chart is shown in Fig. 2 .
합성예 2 페놀성 3핵체 화합물의 합성Synthesis Example 2 Synthesis of phenolic trinuclear compound
냉각관을 설치한 2000ml의 4구 플라스크에 2,5-자일레놀 293.2g(2.4mol), 2-히드록시벤즈알데히드 122g(1mol)을 투입하고, 2-에톡시에탄올 500ml에 용해시켰다. 빙욕 중에서 냉각하면서 황산 10ml를 첨가한 후, 맨틀 히터로 100℃까지 가열하고, 2시간 교반하면서 반응시켰다. 반응 종료 후, 얻어진 용액에 물을 더해서 조생성물을 재침전시켰다. 조생성물을 아세톤에 재용해하고, 물로 더 재침전시킨 후, 침전물을 여과 분별해서 진공 건조를 행하여, 백색 결정의 전구체 화합물(A'-2) 283g을 얻었다.293.2 g (2.4 mol) of 2,5-xylenol and 122 g (1 mol) of 2-hydroxybenzaldehyde were added to a 2000 ml four-necked flask equipped with a cooling tube, and dissolved in 500 ml of 2-ethoxyethanol. After adding 10 ml of sulfuric acid while cooling in an ice bath, it was heated to 100 degreeC with a mantle heater and reacted stirring for 2 hours. After completion of the reaction, water was added to the resulting solution to reprecipitate the crude product. The crude product was redissolved in acetone and further reprecipitated with water, and then the precipitate was separated by filtration and vacuum dried to obtain 283 g of a precursor compound (A'-2) as white crystals.
얻어진 전구체 화합물(A'-2)에 대하여, 13C-NMR 측정을 행한 결과, 하기 구조식으로 표시되는 화합물인 것을 확인했다. 또한, GPC 차트도로부터 산출되는 순도(GPC 순도)는 98.2%였다. 전구체 화합물(A'-2)의 GPC 차트를 도 3에, 13C-NMR 차트를 도 4에 나타낸다.As a result of performing 13 C-NMR measurement on the obtained precursor compound (A'-2), it was confirmed that it was a compound represented by the following structural formula. In addition, the purity calculated from the GPC chart diagram (GPC purity) was 98.2%. The GPC chart of the precursor compound (A′-2) is shown in FIG. 3 and the 13 C-NMR chart is shown in FIG.
제조예 1 카르복시산 함유 노볼락형 페놀 수지의 합성Production Example 1 Synthesis of carboxylic acid-containing novolak-type phenolic resin
냉각관을 설치한 1000ml의 4구 플라스크에 전구체 화합물(A-1) 188g, 92% 파라포름알데히드 16g을 투입한 후, 아세트산 500ml에 용해시켰다. 빙욕 중에서 냉각하면서 황산 10ml를 첨가한 후, 오일 배쓰에서 80℃까지 가열하고, 4시간 교반하면서 반응시켰다. 반응 종료 후, 얻어진 용액에 물을 더해서 조생성물을 재침전시켰다. 조생성물을 아세톤에 재용해하고, 물로 더 재침전시킨 후, 침전물을 여과 분별하고, 진공 건조를 행하여 등색(橙色) 분말의 노볼락형 페놀 수지(C-1) 182g을 얻었다. 얻어진 노볼락형 페놀 수지(C-1)의 수 평균 분자량(Mn)은 3946, 중량 평균 분자량(Mw)은 8504, 다분산도(Mw/Mn)는 2.16이었다. 노볼락형 페놀 수지(C-1)의 GPC 차트를 도 5에 나타낸다.188 g of the precursor compound (A-1) and 16 g of 92% paraformaldehyde were put into a 1000 ml four-necked flask equipped with a cooling tube, and then dissolved in 500 ml of acetic acid. After adding 10 ml of sulfuric acid while cooling in an ice bath, it was heated to 80 degreeC in an oil bath, and it was made to react, stirring for 4 hours. After completion of the reaction, water was added to the resulting solution to reprecipitate the crude product. The crude product was redissolved in acetone and further reprecipitated with water, and then the precipitate was separated by filtration and vacuum dried to obtain 182 g of novolak-type phenolic resin (C-1) as an orange powder. The number average molecular weight (Mn) of the obtained novolak-type phenol resin (C-1) was 3946, the weight average molecular weight (Mw) was 8504, and the polydispersity (Mw/Mn) was 2.16. The GPC chart of the novolac-type phenolic resin (C-1) is shown in FIG. 5 .
제조예 2 카르복시산 함유 노볼락형 페놀 수지의 합성Production Example 2 Synthesis of carboxylic acid-containing novolak-type phenolic resin
전구체 화합물(A-1) 대신에, 전구체 화합물(A-1) 9.4g(0.025mol) 및 전구체 화합물(A'-2) 8.7g(0.025mol)을 사용한 것 외에는 제조예 1과 마찬가지로 해서, 옅은 적색 분말의 노볼락형 페놀 수지(C-2) 16.8g을 얻었다. 얻어진 노볼락형 페놀 수지(C-2)의 수 평균 분자량(Mn)은 3331, 중량 평균 분자량(Mw)은 6738, 다분산도(Mw/Mn)는 2.02였다. 노볼락형 페놀 수지(C-2)의 GPC 차트를 도 6에 나타낸다.Instead of the precursor compound (A-1), 9.4 g (0.025 mol) of the precursor compound (A-1) and 8.7 g (0.025 mol) of the precursor compound (A'-2) were used in the same manner as in Production Example 1, 16.8 g of a novolac-type phenolic resin (C-2) was obtained as a red powder. The number average molecular weight (Mn) of the obtained novolak-type phenol resin (C-2) was 3331, the weight average molecular weight (Mw) was 6738, and the polydispersity (Mw/Mn) was 2.02. The GPC chart of the novolac-type phenolic resin (C-2) is shown in FIG. 6 .
제조예 3 노볼락 수지의 합성Preparation Example 3 Synthesis of novolac resin
교반기, 온도계를 구비한 2L의 4구 플라스크에, 2-히드록시벤조산 552g(4mol), 1,4-비스(메톡시메틸)벤젠 498g(3mol), p-톨루엔설폰산 2.5g, 톨루엔 500g을 투입하고, 120℃까지 승온하고, 탈메탄올 반응을 행했다. 감압 하에서 승온, 증류하고, 230℃, 6시간 감압 증류 제거를 행하여, 옅은 황색 고형의 노볼락 수지(C'-3) 882g을 얻었다. 노볼락 수지(C'-3)의 수 평균 분자량(Mn)은 1016, 중량 평균 분자량(Mw)은 2782, 다분산도(Mw/Mn)는 2.74였다. 노볼락 수지(C'-3)의 GPC 차트를 도 7에 나타낸다.In a 2L four-necked flask equipped with a stirrer and a thermometer, 552 g (4 mol) of 2-hydroxybenzoic acid, 498 g (3 mol) of 1,4-bis (methoxymethyl) benzene, 2.5 g of p-toluenesulfonic acid, and 500 g of toluene were mixed. After introducing, the temperature was raised to 120°C, and a demethanol reaction was performed. The temperature was raised and distilled under reduced pressure, followed by distillation at 230°C for 6 hours under reduced pressure to obtain 882 g of pale yellow solid novolak resin (C'-3). The number average molecular weight (Mn) of the novolac resin (C'-3) was 1016, the weight average molecular weight (Mw) was 2782, and the polydispersity (Mw/Mn) was 2.74. The GPC chart of novolak resin (C'-3) is shown in FIG.
제조예 4 노볼락 수지의 합성Preparation Example 4 Synthesis of novolak resin
교반기, 온도계를 구비한 2L의 4구 플라스크에, m-크레졸 648g(6mol), p-크레졸 432g(4mol), 옥살산 2.5g(0.2mol), 42% 포름알데히드 492g을 투입하고, 100℃까지 승온, 반응시켰다. 상압에서 200℃까지 탈수, 증류하고, 230℃, 6시간 감압 증류를 행하여, 옅은 황색 고형의 노볼락 수지(C'-4) 736g을 얻었다.648g (6mol) of m-cresol, 432g (4mol) of p-cresol, 2.5g (0.2mol) of oxalic acid, and 492g of 42% formaldehyde were added to a 2L four-necked flask equipped with a stirrer and a thermometer, and the temperature was raised to 100°C. , reacted. Dehydration and distillation were carried out at normal pressure to 200°C, followed by vacuum distillation at 230°C for 6 hours to obtain 736 g of pale yellow solid novolac resin (C'-4).
노볼락 수지(C'-4)의 GPC는 수 평균 분자량(Mn)은 1450, 중량 평균 분자량(Mw)은 10316, 다분산도(Mw/Mn)는 7.116이었다. 노볼락 수지(C'-4)의 GPC 차트를 도 8에 나타낸다.The number average molecular weight (Mn) of GPC of the novolac resin (C'-4) was 1450, the weight average molecular weight (Mw) was 10316, and the polydispersity (Mw/Mn) was 7.116. The GPC chart of novolak resin (C'-4) is shown in FIG.
실시예 1Example 1
[수지 용액의 조제][Preparation of resin solution]
제조예 1에서 조제한 노볼락형 페놀 수지(C-1)와 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA)를, 노볼락형 페놀 수지(C-1):PGMEA=20:80의 질량비로 혼합해서, 노볼락형 페놀 수지(C-1)의 PGMEA 용액으로 하고, 이 용액을, 0.1㎛의 폴리테트라플루오로에틸렌제 디스크 필터로 정밀 여과를 행하여, 수지 용액을 조제했다.The novolak-type phenolic resin (C-1) prepared in Production Example 1 and propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) were mixed at a mass ratio of novolak-type phenolic resin (C-1):PGMEA = 20:80, A PGMEA solution of a rockfish-type phenolic resin (C-1) was obtained, and this solution was microfiltered with a 0.1 μm polytetrafluoroethylene disc filter to prepare a resin solution.
[복합화 평가][composite evaluation]
30ml의 내열 튜브에 얻어진 수지 용액 5g과 금속질산염 수화물인 Ca(NO3)2·4H2O, Zn(NO3)2·6H2O, Cu(NO3)2·3H2O 및 Fe(NO3)3·9H2O를 각각 0.2g 더하고, 진탕 처리하면서 100℃까지 가열했다. 가열 후의 수지 용액과 금속질산염 수화물의 혼합물의 상태를 하기 기준으로 평가했다. 겔화 평가의 결과를 표 1에 나타낸다.5 g of the resin solution obtained in a 30 ml heat-resistant tube and metal nitrate hydrates Ca(NO 3 ) 2 4H 2 O, Zn(NO 3 ) 2 6H 2 O, Cu(NO 3 ) 2 3H 2 O and Fe(NO 3 ) 0.2 g of 3.9H 2 O was added and heated to 100°C while shaking. The state of the mixture of the resin solution and the metal nitrate hydrate after heating was evaluated according to the following criteria. The results of gelation evaluation are shown in Table 1.
○ : 부동(不動) 겔화 ○: Immobile gelation
△ : 점조(粘調) 액체화 △: viscous liquid
× : 점도 변화 없음 ×: no change in viscosity
상기 평가에 의해, 부동 겔화 또는 점조 액체화가 확인되었으므로, 염산 수용액 1g을 더 더한 후, 실온에서 3시간 진탕 처리를 행했다. 진탕 처리 후의 금속질산염 수화물 함유 수지 용액의 상태를 하기 기준으로 평가하고, 금속염 구조의 형성의 유무를 확인했다. 졸화 평가의 결과를 표 1에 나타낸다.Since non-freezing gelation or viscous liquidation was confirmed by the above evaluation, shaking treatment was performed at room temperature for 3 hours after further adding 1 g of aqueous hydrochloric acid solution. The state of the metal nitrate hydrate-containing resin solution after the shaking treatment was evaluated according to the following criteria, and the presence or absence of formation of a metal salt structure was confirmed. Table 1 shows the results of the solubilization evaluation.
○ : 저점도 액체화 ○: low viscosity liquid
△ : 점조 액체화 △: viscous liquid
× : 상태 변화 없음 ×: no state change
표 1의 결과로부터, 금속질산염 수화물을 첨가함으로써 부동 겔화 또는 점조 액체화하고, 염산 수용액을 더 더함으로써 저점도 액체화한 제조예 1의 노볼락형 페놀 수지(C-1)는, 금속질산염 수화물의 첨가에 의해서 금속염 구조를 형성하고 있는 것을 확인할 수 있었다.From the results of Table 1, the novolak-type phenolic resin (C-1) of Production Example 1, which was made into a non-freezing gel or viscous liquid by adding a metal nitrate hydrate and liquefied with a low viscosity by further adding an aqueous hydrochloric acid solution, was added with a metal nitrate hydrate. As a result, it was confirmed that a metal salt structure was formed.
금속질산염 수화물을 첨가함으로써 부동 겔화 또는 점조 액체화하고, 염산 수용액을 더 더함으로써 저점도 액체화하는 것은, 금속-노볼락 간의 배위 결합에 의한 가교 구조의 형성과, 그 해리에 의한 가교 구조의 분해가 가역적인 것을 나타내는 거동이므로, 카르복시산의 금속염을 형성하고 있는 것을 나타낸다.Formation of a cross-linked structure by the coordination bond between metal and novolac and decomposition of the cross-linked structure due to its dissociation are reversible when a metal nitrate hydrate is added to form a non-freeze gel or a viscous liquid, and an aqueous hydrochloric acid solution is further added to form a low-viscosity liquid. Since it is a behavior showing that it is, it shows that a metal salt of carboxylic acid is formed.
조제한 수지 용액에 대해서는, 별도 하기 평가를 행했다. 결과를 표 1에 나타낸다.About the prepared resin solution, the following evaluation was performed separately. The results are shown in Table 1.
[알칼리현상성 평가][Evaluation of alkali developability]
얻어진 수지 용액을 5인치 실리콘 웨이퍼 상에 약 1㎛의 두께로 되도록 스핀 코터로 도포하고, 110℃의 핫플레이트 상에서 60초 건조시켜서, 실리콘 웨이퍼 상에 수지막을 형성했다. 얻어진 웨이퍼를 현상액(2.38% 수산화테트라메틸암모늄 수용액)에 60초간 침지 후, 110℃의 핫플레이트 상에서 60초 건조시켰다. 현상액 침지 전후의 막두께를 측정하고, 그 차분을 60으로 나눈 값을 알칼리현상성(ADR1(Å/s))으로 했다.The obtained resin solution was applied on a 5-inch silicon wafer by a spin coater to a thickness of about 1 μm, and dried on a hot plate at 110° C. for 60 seconds to form a resin film on the silicon wafer. The obtained wafer was immersed in a developing solution (2.38% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution) for 60 seconds and then dried on a hot plate at 110°C for 60 seconds. The film thickness before and after immersion in the developer was measured, and the value obtained by dividing the difference by 60 was determined as alkali developability (ADR1 (Å/s)).
얻어진 수지 용액에 노볼락형 페놀 수지/P-200/PGMEA=20/5/75(질량비)로 되도록 감광제 P-200(도요고세이고교가부시키가이샤제; 4,4'-[1-[4-[1-(4-히드록시페닐)-1메틸에틸]페닐]에틸리덴]비스페놀 1몰과 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-5-설포닐클로리드 2몰과의 축합물)을 더하고, 이 수지 조성물을 5인치 실리콘 웨이퍼 상에 약 1㎛의 두께로 되도록 스핀 코터로 도포하고, 110℃의 핫플레이트 상에서 60초 건조시켜서, 실리콘 웨이퍼 상에 수지막을 형성했다. 얻어진 웨이퍼를 현상액(2.38% 수산화테트라메틸암모늄 수용액)에 60초간 침지 후, 110℃의 핫플레이트 상에서 60초 건조시켰다. 현상액 침지 전후의 막두께를 측정하고, 그 차분을 60으로 나눈 값을 알칼리현상성(ADR2(Å/s))으로 했다.To the obtained resin solution, photosensitizer P-200 (manufactured by Toyo Kosei Kogyo Co., Ltd.; 4,4'-[1-[4 -Condensate of 1 mole of [1-(4-hydroxyphenyl)-1methylethyl]phenyl]ethylidene]bisphenol and 2 moles of 1,2-naphthoquinone-2-diazide-5-sulfonyl chloride ) was added, and the resin composition was applied on a 5-inch silicon wafer to a thickness of about 1 μm by a spin coater, and dried on a hot plate at 110° C. for 60 seconds to form a resin film on the silicon wafer. The obtained wafer was immersed in a developing solution (2.38% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution) for 60 seconds and then dried on a hot plate at 110°C for 60 seconds. The film thickness before and after immersion in the developer was measured, and the value obtained by dividing the difference by 60 was determined as alkali developability (ADR2 (Å/s)).
[내열성 평가][Evaluation of heat resistance]
얻어진 수지 용액을 5인치 실리콘 웨이퍼 상에 약 1㎛의 두께로 되도록 스핀 코터로 도포하고, 110℃의 핫플레이트 상에서 60초 건조시켜서, 실리콘 웨이퍼 상에 수지막을 형성했다. 이 수지막을 긁어내어, 유리 전이점 온도(이하, 「Tg」로 약기한다)를 측정하고, 하기 기준으로 평가했다.The obtained resin solution was applied on a 5-inch silicon wafer by a spin coater to a thickness of about 1 μm, and dried on a hot plate at 110° C. for 60 seconds to form a resin film on the silicon wafer. This resin film was scraped off, and the glass transition point temperature (hereinafter abbreviated as "Tg") was measured and evaluated according to the following criteria.
○ : Tg가 150℃ 이상 ○: Tg is 150°C or higher
× : Tg가 150℃ 이하 ×: Tg is 150°C or less
또, Tg의 측정은, 시차열 주사 열량계(주식회사 T·A·인스트루먼츠제 「시차열 주사 열량계(DSC) Q100」)를 사용해서, 질소 분위기 하, 온도 범위 -100∼200℃, 승온 속도 10℃/분의 조건에서 행했다.In addition, the measurement of Tg was carried out using a differential thermal scanning calorimeter ("differential thermal scanning calorimeter (DSC) Q100" manufactured by TA Instruments Co., Ltd.) under a nitrogen atmosphere, in a temperature range of -100 to 200°C and a temperature increase rate of 10°C. /min was performed.
실시예 2 및 비교예 1-2Example 2 and Comparative Example 1-2
노볼락형 페놀 수지(C-1) 대신에, 표 1에 나타내는 수지를 사용한 것 외에는 실시예 1과 마찬가지로 해서 수지 용액을 조제하여, 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다. 또, 노볼락 수지(C'-3) 및 노볼락 수지(C'-4)의 수지 용액에 대해서는, 겔화 평가에서 점도 변화가 없었던 경우는, 졸화의 평가는 행하지 않았다.A resin solution was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1, except that the resin shown in Table 1 was used instead of the novolak-type phenol resin (C-1). The results are shown in Table 1. In addition, for the resin solutions of novolak resin (C'-3) and novolac resin (C'-4), when there was no change in viscosity in gelation evaluation, solization was not evaluated.
[표 1][Table 1]
Claims (9)
(상기 식(1) 중, R1 및 R2는, 각각 독립으로, 수소 원자, 탄소 원자수 1∼9의 지방족 탄화수소기, 알콕시기, 아릴기, 아랄킬기 또는 할로겐 원자를 나타낸다.
m 및 n은, 각각 독립으로, 0∼4의 정수를 나타낸다.
R1이 복수 있을 경우, 복수의 R1은 서로 같아도 되고 달라도 된다.
R2가 복수 있을 경우, 복수의 R2는 서로 같아도 되고 달라도 된다.
R3은, 수소 원자, 탄소 원자수 1∼9의 지방족 탄화수소기, 또는 탄화수소기 상에 알콕시기, 할로겐기 및 수산기에서 선택되는 치환기를 1 이상 갖는 구조 부위를 나타낸다)A resist composition comprising a metal salt of a novolac-type phenolic resin (C) containing an aromatic compound (A) represented by the following formula (1) and an aliphatic aldehyde (B) as essential reaction raw materials.
(In the formula (1), R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, an alkoxy group, an aryl group, an aralkyl group, or a halogen atom.
m and n each independently represents an integer of 0 to 4.
When there are a plurality of R 1 's, the plurality of R 1 's may be the same as or different from each other.
When there are a plurality of R 2 , the plurality of R 2 may be the same or different.
R 3 represents a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, or a structural site having at least one substituent selected from an alkoxy group, a halogen group and a hydroxyl group on the hydrocarbon group)
상기 금속염이, 카르복시산 금속염인 레지스트 조성물.According to claim 1,
The resist composition wherein the metal salt is a metal carboxylic acid salt.
상기 금속염의 금속 원자가, 칼슘 원자, 아연 원자, 구리 원자 및 철 원자에서 선택되는 1 이상인 레지스트 조성물.According to claim 1 or 2,
A resist composition wherein the metal valency of the metal salt is at least one selected from calcium atoms, zinc atoms, copper atoms, and iron atoms.
상기 방향족 화합물(A)이, 페놀 화합물과, 카르복시기 혹은 카르복시에스테르기를 갖는 방향족 알데히드, 및/또는, 카르복시기 혹은 카르복시에스테르기를 갖는 방향족 케톤과의 중축합물인, 레지스트 조성물.According to claim 1 or 2,
The resist composition wherein the aromatic compound (A) is a polycondensate of a phenolic compound, an aromatic aldehyde having a carboxyl group or a carboxyester group, and/or an aromatic ketone having a carboxy group or carboxyester group.
상기 카르복시기를 갖는 방향족 알데히드가, 포르밀벤조산인, 레지스트 조성물.According to claim 4,
The resist composition according to claim 1 , wherein the aromatic aldehyde having a carboxyl group is formylbenzoic acid.
상기 지방족 알데히드(B)가, 포름알데히드 및/또는 파라포름알데히드인, 레지스트 조성물.According to claim 1 or 2,
The resist composition, wherein the aliphatic aldehyde (B) is formaldehyde and/or paraformaldehyde.
상기 레지스트막을 노광하는 공정과,
상기 노광된 레지스트막을, 현상액을 사용해서 현상해서 패턴을 형성하는 공정을 포함하는 패턴 형성 방법.forming a resist film using the resist composition according to claim 1 or 2;
a step of exposing the resist film;
A pattern formation method including a step of forming a pattern by developing the exposed resist film using a developing solution.
상기 노광이, 전자선 또는 극단 자외선에 의한 노광인 패턴 형성 방법.According to claim 7,
The pattern formation method in which the said exposure is exposure with an electron beam or extreme ultraviolet.
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