DD247301A1 - POSITIVE PHOTO COPY LACQUER WITH IMPROVED SURFACE PROPERTIES - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft Positiv-Fotokopierlacke mit verbesserten Oberflaecheneigenschaften auf der Basis von Novalaken und 1-Oxo-2-diazoaren-Derivaten. Ziel der Erfindung ist eine Verminderung der Oberflaechenrauhigkeit ohne Verschlechterung der fotolithografischen Eigenschaften. Dies wird erreicht, indem den Lacken mindestens eine fluororganische Verbindung der allgemeinen Formel C6F6(O(CH2)n(CF2)mR)ain Mengen von 0,001 bis 1,0 Gew.-% zugesetzt wird, wobei C6F6a einen a-fach substituierten, perfluorierten Benzenkern,Rein Wasserstoff- oder Fluoratom,ndie Zahlen 1 oder 2 undmeine ganze Zahl von 2 bis 10bedeuten.The invention relates to positive photocopiers having improved surface properties based on novalaks and 1-oxo-2-diazoarene derivatives. The aim of the invention is a reduction of the surface roughness without deterioration of the photolithographic properties. This is achieved by adding at least one fluoroorganic compound of the general formula C 6 F 6 (O (CH 2) n (CF 2) m R) a to the paints in amounts of 0.001 to 1.0% by weight, where C 6 F 6a is an a-substituted, perfluorinated Benzene nucleus, pure hydrogen or fluorine atom, denote the numbers 1 or 2 and an integer from 2 to 10.
Description
Die Erfindung betrifft Positiv-Fotokopierlacke mit verbesserten Oberflächeneigenschaften auf der Basis von Novolaken und i-Oxo-2-diazoaren-Derivaten, die zur Herstellung mikroelektronischer Bauteile geeignet sind.The invention relates to positive photocopiers having improved surface properties on the basis of novolaks and i-oxo-2-diazoaren derivatives, which are suitable for the production of microelectronic components.
Derivate von 1 -Oxo-2-diazoarensulfonsäuren sind als lichtempfindliche Komponenten von Fotokopierlacken bereits seit längerer Zeit bekannt (vgl. u. a.: Light-Sensitive Systems/Kosar, J. — New York 1965 — S. 343-351; DE-PS 854890,865108; US-PS 3046121). Sie gehen bei Belichtung unter Stickstoffabspaltung in 5-Ring-Ketene über, die im Gegensatz zu den Ausgangsprodukten in wäßrigen Alkalien gut löslich sind. Es ist weiterhin bekannt, solchen Fotokopierlacken zur Verbesserung der Härte und Schichtdicke sowie der Entwicklungseigenschaften und des Verhaltens beim Druckprozeß Harze, insbesondere Novolake, zuzusetzen (DE-PS 11 95166 u.a.). Positiv-Fotokopierlacke dieser Zusammensetzung werden besonders in der Polygraphie und Elektrotechnik, aber auch in der Mikroelektronik benutzt. Bei derz.Z. noch vorherrschenden Beschichtungsweise durch Schleuderbeguß treten jedoch in den Lackschichten bestimmte Fehler auf, die bei langsamer Rotation als Wolkigkeit, bei schneller Rotation als Radialstreifen angesprochen werden. Sie hängen mit der Zunahme der Oberflächenspannung an der Grenzschicht zur Luft zusammen, die einerseits durch Abkühlung der Oberfläche infolge der Verdunstung des Lösungsmittels, andererseits durch Konzentrationserhöhung an der Oberfläche bewirkt wird. Dadurch bzw. durch Folgeprozesse dieses Vorganges wird eine Uneinheitlichkeit der Schicht bewirkt, die meist als Oberflächenrauhigkeit bezeichnet wird und im allgemeinen im Bereich von 3 bis 4% der Schichtdicke liegt, aber auch Werte von über 10% der Schichtdicke erreichen kann. Diese Oberflächenrauhigkeit führt insbesondere bei der Abbildung von Vorlagen mit kleinen Details durch Projektionslithografie zu erheblichen Abbildungsfehlern, weil bei der Belichtung Reflexionen auftreten, die besonders an den Grenzen des Belichtungsbildes zu Fehlbelichtungen führen.Derivatives of 1-oxo-2-diazoarensulfonic acids have been known for some time as photosensitive components of photocopying varnishes (cf., inter alia: Light-Sensitive Systems / Kosar, J.-New York 1965 - pp. 343-351, DE-PS 854890, 865,108, U.S. Patent 3,046,121). When exposed to nitrogen, they are converted into 5-membered ketenes, which, in contrast to the starting materials, are readily soluble in aqueous alkalis. It is also known, such photocopying to improve the hardness and thickness and the development properties and behavior in the printing process resins, especially novolacs, add (DE-PS 11 95166 u.a.). Positive photocopying varnishes of this composition are used especially in polygraphy and electrical engineering, but also in microelectronics. At derz.Z. However, the prevailing coating method by Schleuderbeguß occur in the paint layers certain errors that are addressed in slow rotation as cloudiness, with rapid rotation as a radial strip. They are associated with the increase in the surface tension at the boundary layer to the air, which is caused on the one hand by cooling the surface due to the evaporation of the solvent, on the other hand by increasing the concentration at the surface. As a result of this or by subsequent processes of this process, a non-uniformity of the layer is effected, which is usually referred to as surface roughness and is generally in the range of 3 to 4% of the layer thickness, but can also reach values of more than 10% of the layer thickness. This surface roughness leads in particular in the imaging of documents with small details by projection lithography to significant aberrations, because the exposure reflections occur that lead to the exposure especially at the limits of exposure errors.
Zur Verminderung oder Beseitigung der Oberflächenrauhigkeit sind in der Patentliteratur zahlreiche Maßnahmen beschrieben worden, die überwiegend darin bestehen, daß der Fotolacklösung bestimmte oberflächenaktive Hilfsstoffe zugesetzt werden. So wird in DE-OS 3022473 der Zusatz eines oberflächenaktiven Polysiloxans beschrieben, das aus Dialkylsiloxan- und Hydroxylalkyl-Einheiten besteht. Durch diesen Zusatz wird zwar die Oberflächenrauhigkeit wesentlich gesenkt, jedoch andererseits (wie auch beim Zusatz anderer siliziumhaltigen Tenside, vgl. u. a. DD-PS 225801) die Haftung erheblich verschlechtert. In DE-OS 3022362 wird ein nichtionogener Ester einer Perfluoralkansäure mit einem Polyethylenglykol oder ein Ether eines hoch- oder perfluorierten Alkanols mit einem Polyethylenglykol für den gleichen Zweck beansprucht, während in DE-OS 3215112 eine fluorierte organische Verbindung der allgemeinen Formel RrA-Y beschrieben wird, wobei Rf einen teilweise oder vollständig fluorierten und Y einen hydrophilen Rest bedeuten. Durch diese „Fluortenside" wird auch ein Rückgang der Oberflächenrauhigkeit erreicht; bei ihrem Einsatz in der Praxis ergeben sich jedoch auch erhebliche Nachteile. Bei der Verwendung von Lacklösungen, die längere Zeit gelagert wurden, wird vielfach ein Austreten des Tensides beobachtet, wodurch die Oberflächen rau higkeit wieder zu nimmt. Darüber hinaus sind die vorstehend genannten Fluortenside überwiegend relativ schwer zugänglich, so daß ihr Einsatz mit erhöhten Kosten verbunden ist. Schließlich kann auch bei Fluortensiden eine gewisse Verminderung der Haftfestigkeit der Lackschichten eintreten.In order to reduce or eliminate the surface roughness, numerous measures have been described in the patent literature, which consist predominantly in that certain surface-active auxiliaries are added to the photoresist solution. Thus, DE-OS 3022473 describes the addition of a surface-active polysiloxane which consists of dialkylsiloxane and hydroxylalkyl units. Although the surface roughness is considerably reduced by this addition, on the other hand (as with the addition of other silicon-containing surfactants, cf., inter alia, DD-PS 225801), the adhesion is considerably worsened. In DE-OS 3022362 a nonionic ester of a perfluoroalkanoic acid with a polyethylene glycol or an ether of a highly fluorinated or perfluorinated alkanol is claimed with a polyethylene glycol for the same purpose, while in DE-OS 3215112 a fluorinated organic compound of the general formula R r AY is described where Rf is a partially or completely fluorinated radical and Y is a hydrophilic radical. These "fluorosurfactants" also reduce the surface roughness, but when used in practice, they also have significant drawbacks When using lacquer solutions that have been stored for a long time, leakage of the surfactant is often observed, making the surfaces rough In addition, the above-mentioned fluorosurfactants are predominantly relatively difficult to access, so that their use is associated with increased costs Finally, even with fluorosurfactants a certain reduction in the adhesive strength of the coating layers can occur.
Ziel der Erfindung ist daher die Verbesserung der Anwendungseigenschaften von Positiv-Fotokopierlacken, die mindestens ein Derivat einer 1 -Oxo-2-diazoaren-sulfonsäure sowie vorzugsweise Novolake und ggf. weitere Hilfsstoffe enthalten, insbesondere eine Verminderung ihrer Oberflächenrauhigkeit unter Vermeidung der vorstehend aufgeführten Nachteile.The aim of the invention is therefore to improve the application properties of positive photocopying varnishes containing at least one derivative of a 1-oxo-2-diazoarene-sulfonic acid and preferably novolaks and optionally further auxiliaries, in particular a reduction of their surface roughness while avoiding the disadvantages listed above.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, geeignete Zusätze für Positiv-Fotokopierlacke aufzufinden, die eine starke Verminderung der Oberflächenrauhigkeit bewirken, kostengünstig sind und mindestens keine Verschlechterung der Lagerfähigkeit und Haftfestigkeit der damit hergestellten Lacke bewirken. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß den Fotokopierlacken eine oder mehrere fluororganische Verbindungen der allgemeinen FormelThe invention has for its object to find suitable additives for positive photocopying, which cause a strong reduction in the surface roughness, are inexpensive and cause at least no deterioration in the shelf life and adhesion of the paints produced therewith. This object is achieved in that the Fotokopierlacken one or more fluoroorganic compounds of the general formula
C6F6-a-[O-(CH2)n-(CF2)m-R]a C6 F6-a- [O- (CH 2) n - (CF 2) m -R] a
enthalten, wobeicontain, where
СбРб-а— einen a-fach substituierten, perfluorierten Benzolkern,СбРб-а- an a-substituted, perfluorinated benzene nucleus,
R— einen Wasserstoff- oder Fluoratom,R is a hydrogen or fluorine atom,
a eineganzeZahl von 1 bis3a total number of 1 to 3
η dieZahl 1 oder2undη is the number 1 or 2 and
m eineganzeZahl von 2 bis 10a total of 2 to 10
bedeuten.mean.
Die vorstehend genannten Verbindungen sind in den gebräuchlichen organischen Lösungsmitteln löslich und zeigen darin grenzflächenaktive Eigenschaften. Dies ist insofern überraschend, als der Molekülbau der erfindungsgemäßen Verbindungen ein grenzflächenaktives Verhalten nicht vermuten läßt. Nachfolgend sollen sie jedoch als Tenside bezeichnet werden.The above-mentioned compounds are soluble in the common organic solvents and exhibit surface-active properties therein. This is surprising insofar as the molecular structure of the compounds according to the invention does not suggest a surface-active behavior. However, they should be referred to as surfactants below.
Die erfindungsgemäßen Substanzen fallen bei der nucleophilen Umsetzung der Fluoraromaten mitfluorhaltigen Alkoholaten an und werden in Abhängigkeit von der molaren Menge der Alkoholkomponente gebildet. Sie werden durch Destillation aus dem Reaktionsgemisch isoliert und den Lacklösungen in Mengen von 0,001 bis 1,0Gew.-%, bezogen auf den Gesamt-Feststoffgehalt des Fotokopierlackes, zugesetzt. In der nachstehenden Tabelle 1 sind einige der erfindungsgemäßen Verbindungen zusammengestellt.The substances according to the invention are obtained in the nucleophilic reaction of the fluoroaromatics with fluorine-containing alcoholates and are formed as a function of the molar amount of the alcohol component. They are isolated from the reaction mixture by distillation and added to the lacquer solutions in amounts of from 0.001 to 1.0% by weight, based on the total solids content of the photocopying lacquer. Table 1 below summarizes some of the compounds of this invention.
Verbindung Nr.Connection no.
R-R-
10 8 4 610 8 4 6
F-H- H-F-F-H-H-F-
Es wurden 5 Lösungen aus jeweilsThere have been 5 solutions each
26g eines semialternierenden o-Kresol-p-kresol-bis-(p-kresol)-novolakharzes (vgl. DD-PS 211415 Subst.-Nr. 6), 7g 3,4,5-Tris-(1'-oxo-2'-diazonaphthen-sulfonyloxy-5'-)benzophenon und 67g eines Lösungsmittelgemisches aus 85Gew.-% Ethylglykolacetat, 10Gew.-% Xylen (Gemisch aus o-, m- und p-Xylen) und26 g of a semialternating o-cresol-p-cresol-bis (p-cresol) novolak resin (see DD-PS 211415, n ° 6), 7g 3,4,5-tris (1'-oxo) 2'-diazonaphthenesulfonyloxy-5 '-) benzophenone and 67 g of a solvent mixture of 85% by weight of ethyl glycol acetate, 10% by weight of xylene (mixture of o-, m- and p-xylene) and
5Gew.-% Butylacetat hergestellt.5Gew .-% butyl acetate produced.
Eine dieser Lösungen diente als Vergleichsmuster, während die anderen mit 0,1 Gew.-%je einer der Verbindungen 1 bis 4 versetzt wurden. Die Proben wurden auf Ο,δμ,Γη filtriert und durch Schleuderbeschichtung mit 4000 U/min auf Si-Wafer aufgebracht, die mit einer 0,8^m starken Oxidschicht versehen waren. Die Schichtdicke betrug in allen Fällen 1,5μΓη ± 5%. Während die Vergleichsprobe deutliche Radialstreifen zeigte, waren auf den Proben 1 bis 4 keine derartigen Erscheinungen zu erkennen.One of these solutions was used as a comparative sample, while the others were mixed with 0.1 wt .-% per one of the compounds 1 to 4. The samples were filtered on Ο, δμ, Γη and spin-coated at 4000 rpm onto Si wafers provided with a 0.8 μm thick oxide layer. The layer thickness was in all cases 1.5μΓη ± 5%. While the comparative sample showed clear radial stripes, no such phenomena were seen on Samples 1 to 4.
Die Schichten wurden 30min bei 800C getempert und die Oberflächenrauhigkeit mit Hilfe eines Tastschnitt Meßgerätes bestimmt. Die Versuchsergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle 2 zusammengefaßt.The layers were annealed for 30 min at 80 0 C and the surface roughness determined using a Tastschnitt meter. The test results are summarized in Table 2 below.
Probe Nr.Sample No.
Fluorverb. Nr.Fluorverb. No.
Vergleichcomparison
1 2 31 2 3
Zur Prüfung der lithografischen Eigenschaften wurden mit den Probelösungen beschichtete Wafer mit der Gesamtstrahlung einer Quecksilber-Hochdrucklampe HBO 200 (VEB Optische Werke Rathenow) mit einer Leistung von 180mJ/cm2 bildmäßig belichtet, mit wäßriger NaOH (pH 13,3) 10s entwickelt, mit dest. Wasser gespült und das Reliefbild bei 130°C 20 min gehärtet. Die nachfolgende Ätzung mit Kaliumhexacyanoferrat(lll)-Lösung nach DD-PS 104566 Beisp.1 zeigte, daß die mit den erfindungsgemäßen Fluorverbindungen versetzten Proben in bezug auf Haftung und Ätzrestistenz keine Unterschiede gegenüber der Vergleichsprobe aufwiesen. Auch nach 6monatiger Lagerung wurde bei den Proben 1 bis 4 bei gleicher Verarbeitung keine Änderung bezüglich Schichtdicke, Oberflächenrauhigkeit und fotolithografischen Eigenschaften festgestellt.To test the lithographic properties, wafers coated with the sample solutions were exposed imagewise to the total radiation of a high-pressure mercury lamp HBO 200 (VEB Optische Werke Rathenow) with an output of 180 mJ / cm 2 , developed with aqueous NaOH (pH 13.3) least. Rinsed water and hardened the relief image at 130 ° C for 20 min. The subsequent etching with potassium hexacyanoferrate (III) solution according to DD-PS 104566 Beisp.1 showed that the samples added with the fluorine compounds according to the invention had no differences in respect of adhesion and etching resistance compared with the comparative sample. Even after storage for 6 months, no change in layer thickness, surface roughness and photolithographic properties was observed for Samples 1 to 4 with the same processing.
Claims (2)
Priority Applications (1)
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DD28841686A DD247301A1 (en) | 1986-03-27 | 1986-03-27 | POSITIVE PHOTO COPY LACQUER WITH IMPROVED SURFACE PROPERTIES |
Applications Claiming Priority (1)
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DD247301A1 true DD247301A1 (en) | 1987-07-01 |
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DD28841686A DD247301A1 (en) | 1986-03-27 | 1986-03-27 | POSITIVE PHOTO COPY LACQUER WITH IMPROVED SURFACE PROPERTIES |
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DD (1) | DD247301A1 (en) |
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- 1986-03-27 DD DD28841686A patent/DD247301A1/en not_active IP Right Cessation
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