JP2012047952A - Method for manufacturing droplet applied substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板の一面上にレジスト層がパターン形成されてなる液滴塗布基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a droplet-coated substrate in which a resist layer is patterned on one surface of a substrate.
半導体やMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)と呼ばれるデバイスや液晶表示装置の製造過程においては、金属膜、無機膜および有機膜を所定の場所に配置し構造を構築していく。従来では、真空蒸着、スパッタリング、化学気相成長(CVD)法といったドライプロセスならびにスピンコート、ディップコート、スプレー、スキージ法といったウェットプロセスによって基板全面に薄膜を形成し、リソグラフィ技術を基本としたパターニング方法と組み合わせることで所望の構造を構築してきた,また、リソグラフィの代わりにレーザアブレーションを用いて不要な部分を除去する方法も考案されている(例えば、特許文献1参照)。 In the manufacturing process of a device called a semiconductor or MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) or a liquid crystal display device, a structure is constructed by arranging a metal film, an inorganic film, and an organic film at predetermined locations. Conventionally, a thin film is formed on the entire surface of a substrate by a dry process such as vacuum deposition, sputtering, chemical vapor deposition (CVD), or a wet process such as spin coating, dip coating, spraying, or squeegee, and a patterning method based on lithography technology. In addition, a desired structure has been constructed by combining them with a laser beam, and a method of removing unnecessary portions by using laser ablation instead of lithography has been devised (for example, see Patent Document 1).
近年、上記の薄膜形成技術に加え、インクジェット法を用いた技術が応用されている。具体的には、半導体集積回路(IC)の製造過程における金属配線ならびに液晶表示装置の製造過程におけるカラーフィルタの形成が挙げられる。インクジェット法による薄膜形成方法は、塗布する液体(インク)を変えることで容易に多様な膜種を成膜することが可能である。さらには、同一平面上の異なった領域に各々の膜を配置する際、前記したリソグラフィを用いたパターニング方法と薄膜形成を組み合わせた方法では、複数回のパターニングと成膜を繰り返す必要があるのに対し、インクジェット法では所定の位置にインクを塗布していくため、パターニングの回数を減らすことが出来、製造プロセスの簡素化が可能となる。 In recent years, in addition to the above-described thin film formation technique, a technique using an inkjet method has been applied. Specifically, metal wiring in the process of manufacturing a semiconductor integrated circuit (IC) and formation of a color filter in the process of manufacturing a liquid crystal display device can be given. The thin film forming method by the ink jet method can easily form various film types by changing the liquid (ink) to be applied. Furthermore, when each film is arranged in different regions on the same plane, the above-described patterning method using lithography and thin film formation require repeated patterning and film formation a plurality of times. On the other hand, in the ink jet method, since ink is applied to a predetermined position, the number of times of patterning can be reduced, and the manufacturing process can be simplified.
一方で、インクジェット法を用いて薄膜形成を行う際、ネックとなるのはパターニングの精度とインクの塗布量における制限である。パターニング精度に関しては、塗布インクの液滴のサイズおよびその表面張力に依存してしまう。そのため、吐出液滴サイズの微細化、インク材料の粘度や表面張力の調整の工夫がされている。さらには、塗布基板表面の処理、具体的には親液領域と溌液領域がパターニングされるような処理が施されるようになっている。さらには、インク滴下後にレーザを照射することによって溶媒を急速に蒸発させることで線幅をする方法も提案されている(例えば、非特許文献1参照)。 On the other hand, when a thin film is formed using the inkjet method, the bottleneck is limited in patterning accuracy and ink application amount. The patterning accuracy depends on the size of the droplet of the applied ink and its surface tension. For this reason, attempts have been made to reduce the size of the ejected droplets and adjust the viscosity and surface tension of the ink material. Furthermore, a process is performed on the surface of the coated substrate, more specifically, a process in which the lyophilic area and the lyophilic area are patterned. Furthermore, a method has also been proposed in which the line width is obtained by rapidly evaporating the solvent by irradiating a laser after the ink is dropped (see, for example, Non-Patent Document 1).
また、インクジェット法による成膜においては膜厚の制限も大きな課題である。液体インクには成膜したい材料が溶媒に溶解もしくは懸濁された状態であるため、所望の体積に加え蒸発させる溶媒の量を加味したインクを塗布する必要がある。このため、成膜領域に対するインクの塗布量に限界がある。 In addition, in the film formation by the ink jet method, the limitation of the film thickness is also a big problem. Since the material to be formed into a film is dissolved or suspended in the liquid ink, it is necessary to apply the ink in consideration of the amount of the solvent to be evaporated in addition to the desired volume. For this reason, there is a limit to the amount of ink applied to the film formation region.
上記問題を解決するために、塗布基板にあらかじめレジストの樹脂をパターニングしておき、これを型として流れ出ないようにインクを塗布する方法が用いられている。さらには、液滴の濡れ広がりを防ぐため、レジスト表面を溌液性にする方法が提案されている(例えば特許文献2、3参照)。これらの方法は、特に液晶表示装置の製造工程におけるカラーフィルタの成膜プロセスに応用されており、有効な手段である。 In order to solve the above problem, a method is used in which a resist resin is patterned on a coating substrate in advance and ink is applied so as not to flow out as a mold. Furthermore, in order to prevent wetting and spreading of droplets, a method of making the resist surface liquid-repellent has been proposed (see, for example, Patent Documents 2 and 3). These methods are effective means that are particularly applied to the film forming process of the color filter in the manufacturing process of the liquid crystal display device.
しかしながら、特許文献2記載のレジストにフッ素化合物を添加し、パターニングレジスト表面を溌液性にする方法では、フッ素化合物の添加量に制限があることやレジストの解像度への影響が懸念される。また、特許文献3記載の方法では、レジストパターニング後にフッ素含有ガスのプラズマを照射しレジスト表面に炭化フッ素膜を形成する方法が提案されている。しかし、この方法ではレジスト表面だけではなく基板表面にも上記炭化フッ素膜が成膜されてしまう可能性があるだけではなく、プラズマ照射装置が必要となってしまう。 However, in the method described in Patent Document 2 in which a fluorine compound is added to make the patterning resist surface liquid-repellent, there is a concern that the amount of the fluorine compound added is limited and the resolution of the resist is affected. In the method described in Patent Document 3, a method is proposed in which a fluorine-containing gas plasma is irradiated after resist patterning to form a fluorine carbide film on the resist surface. However, in this method, not only the fluorine carbide film may be formed on the substrate surface but also the substrate surface, and a plasma irradiation apparatus is required.
本発明は、このような従来の実情に鑑みて考案されたものであり、レジストの組成を変化させること無く、またプラズマ照射装置のような特別な装置を必要とせず、パターニングの精度を維持しつつ、インクの塗布量を確保することが可能な液滴塗布基板の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been devised in view of such conventional circumstances, and does not require a special apparatus such as a plasma irradiation apparatus without changing the resist composition, and maintains the patterning accuracy. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a droplet-coated substrate capable of ensuring the amount of ink applied.
本発明の請求項1に記載の液滴塗布基板の製造方法は、基板の一面上にレジスト層がパターン形成されてなる液滴塗布基板の製造方法であって、前記基板の一面を覆うように化学増幅型のレジストを塗布しレジスト層を形成する工程Aと、前記レジスト層を所定のパターンで露光する工程Bと、前記レジスト層の表面を、フッ素を有する高分子を含有する修飾剤を用いて修飾する工程Cと、前記レジスト層を現像する工程Dと、を少なくとも順に備えたことを特徴とする。
本発明の請求項2に記載の液滴塗布基板の製造方法は、請求項1において、前記工程Cにおいて、前記修飾剤として、フルオロアルキルエーテル基を有する高分子を含有するものを用いること、を特徴とする。
本発明の請求項3に記載の液滴塗布基板の製造方法は、請求項1において、前記工程Cにおいて、前記修飾剤として、フルオロアルキル基を有する高分子を含有するものを用いること、を特徴とする。
本発明の請求項4に記載の液滴塗布基板の製造方法は、請求項1乃至3のいずれかにおいて、前記工程Bにおいて、露光することにより露光部に化学的な活性種を発生させ、さらに前記レジスト層を加熱することによって、前記化学的な活性種を触媒とする化学反応を連鎖的に起こし、現像液に対して溶解特性が変化する領域αを形成し、前記工程Dにおいて、前記現像液を用いて現像することにより、前記レジスト層のうち前記領域αが選択的に残存もしくは除去すること、を特徴とする。
本発明の請求項5に記載の液滴塗布基板の製造方法は、請求項4において、前記工程Bにおいて、露光することにより露光部に酸を発生させ、さらに前記レジスト層を加熱することによって、前記酸を触媒とする化学重合反応を連鎖的に起こし、現像液に溶解しない領域αを形成し、前記工程Dにおいて、前記現像液を用いて現像することにより、前記レジスト層のうち前記領域αが選択的に残存すること、を特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a droplet-coated substrate, wherein a resist layer is patterned on one surface of the substrate so as to cover one surface of the substrate. A process A for applying a chemically amplified resist to form a resist layer, a process B for exposing the resist layer in a predetermined pattern, and a modifier containing a fluorine-containing polymer on the surface of the resist layer are used. And a step C for developing the resist layer, and a step D for developing the resist layer.
The method for producing a droplet-coated substrate according to claim 2 of the present invention is the method according to claim 1, wherein, in the step C, the modifier containing a polymer having a fluoroalkyl ether group is used. Features.
The method for producing a droplet-coated substrate according to claim 3 of the present invention is characterized in that in claim 1, in the step C, as the modifier, a material containing a polymer having a fluoroalkyl group is used. And
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the method for producing a droplet-coated substrate according to any one of the first to third aspects, wherein in the step B, exposure is performed to generate chemically active species in the exposed portion. By heating the resist layer, a chemical reaction catalyzed by the chemically active species is caused in a chain to form a region α whose solubility characteristics change with respect to the developer, and in the step D, the development is performed. The region α in the resist layer is selectively left or removed by developing with a liquid.
According to Claim 5 of the present invention, in the method for producing a droplet-coated substrate according to Claim 4, in Step B, an acid is generated in an exposed portion by exposure, and the resist layer is further heated. The acid-catalyzed chemical polymerization reaction is caused in a chain to form a region α that does not dissolve in the developer, and development is performed using the developer in the step D, whereby the region α of the resist layer is developed. Is selectively left behind.
本発明では、レジスト層を露光した(工程B)後、レジスト層を現像する(工程D)前に、該レジスト層の表面を、フッ素を有する高分子を含有する修飾剤を用いて修飾している(工程C)。これによりレジスト層の表面を溌液性とすることができる。レジスト層の表面を溌液性とすることで、インクを塗布した際に、インク液滴の濡れ広がりを防ぐことができる。また、本発明では化学増幅型のレジストを用いているので、現像時にレジスト層の表面が溶解することは無く、溌液性を付与した場合にも特性を維持することができる。
その結果、本発明ではレジストの組成を変化させること無く、またプラズマ照射装置のような特別な装置を必要とせず、パターニングの精度を維持しつつ、インクの塗布量を確保することが可能な液滴塗布基板の製造方法を提供することができる。
In the present invention, after exposing the resist layer (step B) and before developing the resist layer (step D), the surface of the resist layer is modified with a modifier containing a fluorine-containing polymer. (Step C). Thereby, the surface of the resist layer can be made liquid-repellent. By making the surface of the resist layer lyophobic, wetting and spreading of ink droplets can be prevented when ink is applied. In addition, since a chemically amplified resist is used in the present invention, the surface of the resist layer is not dissolved at the time of development, and the characteristics can be maintained even when liquid-repellent properties are imparted.
As a result, the present invention does not require a special composition such as a plasma irradiation device without changing the composition of the resist, and can maintain the patterning accuracy while ensuring the amount of ink applied. A method for manufacturing a drop-coated substrate can be provided.
以下、本発明に係る液滴塗布基板の製造方法の一実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment of a manufacturing method of a droplet application substrate concerning the present invention is described based on a drawing.
図1は、本発明により製造された液滴塗布基板の一構成例を模式的に示す断面図である。
この液滴塗布基板1は、基板10の一面10a上にレジスト層11がパターン形成されてなる。
この液滴塗布基板1では、レジスト層11の表面が、フッ素を有する高分子を含有する修飾剤により溌液性とされている。レジスト層11の表面を溌液性とすることで、インクを塗布した際に、インク液滴の濡れ広がりを防ぐことができる。これによりこの液滴塗布基板1では、パターニングの精度を維持しつつ、インクの塗布量を確保することができる。本発明において使用可能なレジストは、後述するネガ型レジストに限定されるものではなく、ポジ型レジストとしても構わない。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration example of a droplet application substrate manufactured according to the present invention.
This droplet-coated substrate 1 is formed by patterning a
In this droplet-coated substrate 1, the surface of the
この液滴塗布基板1は、以下に示すような方法により製造される。
図2は、本発明の液滴塗布基板の製造方法を工程順に示す断面図である。
本発明の液滴塗布基板の製造方法は、前記基板10の一面10aを覆うように化学増幅型のレジストを塗布しレジスト層11を形成する工程Aと、前記レジスト層11を所定のパターンで露光する工程Bと、前記レジスト層11の表面を、フッ素を有する高分子を含有する修飾剤12を用いて修飾する工程Cと、前記レジスト層11を現像する工程Dと、を少なくとも順に備える。
The droplet application substrate 1 is manufactured by the following method.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the manufacturing method of the droplet coated substrate of the present invention in the order of steps.
In the method for manufacturing a droplet-coated substrate according to the present invention, a process A in which a chemically amplified resist is applied so as to cover one
本発明では、レジストの組成を変化させること無く、かつ、プラズマ照射装置のような特別な装置が不要なプロセスを提案する。すなわち、本発明では、フォトリソグラフィによってパターニングしたレジスト層11の表面をフッ素含有高分子で修飾し、レジスト層11の表面に溌液性を持たせる方法を提案する。
具体的に、本発明では、レジスト層11を露光した(工程B)後、レジスト層11を現像する(工程D)前に、該レジスト層11の表面を、フッ素を有する高分子を含有する修飾剤12を用いて修飾している(工程C)。これによりレジスト層11の表面を溌液性とすることができる。レジスト層11の表面を溌液性とすることで、インクを塗布した際に、インク液滴の濡れ広がりを防ぐことができる。
The present invention proposes a process that does not require a special apparatus such as a plasma irradiation apparatus without changing the resist composition. That is, the present invention proposes a method in which the surface of the
Specifically, in the present invention, after exposing the resist layer 11 (step B) and before developing the resist layer 11 (step D), the surface of the
また、本発明では化学増幅型のレジストを用いているので、現像時にレジスト層11の表面が溶解することは無く、溌液性を付与した場合にも特性を維持することができる。
その結果、本発明ではレジストの組成を変化させること無く、またプラズマ照射装置のような特別な装置を必要とせず、パターニングの精度を維持しつつ、インクの塗布量を確保することが可能な液滴塗布基板1を製造することができる。
以下、工程順に説明する。
In addition, since a chemically amplified resist is used in the present invention, the surface of the resist
As a result, the present invention does not require a special composition such as a plasma irradiation device without changing the composition of the resist, and can maintain the patterning accuracy while ensuring the amount of ink applied. The droplet application substrate 1 can be manufactured.
Hereinafter, it demonstrates in order of a process.
(1)基板10の一面10aを覆うように化学増幅型のレジストを塗布しレジスト層11を形成する(工程A)。
まず、図2(a)に示すように、基板10上の一面10aを覆うように化学増幅型のレジストを塗布し、ベークすることによりレジスト層11を形成する。
基板10の材質は特に限定されるものではなく、目的に応じて適宜選択すれば良く、例えば、光透過性を有するもの及び有さないもののいずれでもよい。具体的には、シリコン(Si)、石英(SiO2 )、ガラス、樹脂、金属、セラミックが例示でき、なかでもシリコン(Si)、石英(SiO2 )及びガラスが特に好ましい。
(1) A chemically amplified resist is applied so as to cover one
First, as shown in FIG. 2A, a chemically amplified resist is applied so as to cover one
The material of the board |
基板10の厚さ及び表面積は、目的に応じて適宜選定すればよい。
What is necessary is just to select the thickness and surface area of the board |
ここで本発明では、前記レジストとして、化学増幅型のレジストを用いる。
化学増幅型レジストのパターニングプロセスは、基板の全面にレジストを塗布する工程、基板上に塗布されたレジストをベークしレジスト膜を形成する工程、露光する工程、PEB(Post Exposure Bake)と呼ばれる加熱工程、そして現像する工程からなる。
Here, in the present invention, a chemically amplified resist is used as the resist.
The chemically amplified resist patterning process includes a step of applying a resist to the entire surface of the substrate, a step of baking the resist applied on the substrate to form a resist film, a step of exposing, and a heating step called PEB (Post Exposure Bake). And developing.
従来より半導体集積回路(半導体素子)等の製造工程で広く用いられているジアゾナフトキノン(DNQ)とノボラック樹脂とからなるレジストでは、吸収を有する紫外光を照射することによってDNQが変性し、現像液に溶解してしまう。しかし、このタイプのレジストではDNQの変性がノポラック樹脂の溶解性を制御しており、いわば溶解する速度の比で構造が構築されている。したがって、レジストの現像時にわずかながらではあるが、表面の樹脂は溶解してしまう。したがって、その表面に特性を持たせたとしても、現像中にその表面が溶解することで、その特性が失われてしまう。 In resists composed of diazonaphthoquinone (DNQ) and novolac resin, which have been widely used in the manufacturing processes of semiconductor integrated circuits (semiconductor elements) and the like, DNQ is modified by irradiation with ultraviolet light having absorption, and the developer It will dissolve in However, in this type of resist, the modification of DNQ controls the solubility of the nopolac resin, so to speak, the structure is constructed at the ratio of the dissolution rate. Therefore, the resin on the surface is dissolved, although slightly, at the time of developing the resist. Therefore, even if the surface has a characteristic, the characteristic is lost by dissolving the surface during development.
そこで本発明では、レジストとして化学増幅型のレジストを用いることで、この問題を解決した。化学増幅型レジストは、光が照射されることによって触媒(多くの場合は酸)を発生する化合物が感光剤に含まれる。露光された部分には局所的に触媒が発生し、露光後の加熱工程(PEB)によってその触媒の拡散および反応に必要なエネルギーを導入することにより、保護膜やエステル基の脱離等の反応を進行させるという機構でレジストがパターニングされる(「半導体集積回路用レジスト材料ハンドブック」(監修:山岡亜夫、発行所:株式会社リアライズ社、1996年7月31臼発行)。
したがって、本発明では、化学増幅型のレジストを用いることで、現像時のレジスト表面が溶解することが防止され、表面に付与した特性(ここでは溌液性)を現像後も維持することができる。
Therefore, the present invention solves this problem by using a chemically amplified resist as the resist. In the chemically amplified resist, a compound that generates a catalyst (in many cases, an acid) when irradiated with light contains a photosensitive agent. A catalyst is generated locally in the exposed portion, and by introducing energy necessary for the diffusion and reaction of the catalyst by a heating step (PEB) after exposure, a reaction such as removal of a protective film or an ester group. The resist is patterned by a mechanism that advances the process ("resist material handbook for semiconductor integrated circuit" (supervised by: Ao Yamaoka, publisher: Realize Co., Ltd., issued July 31, 1996)).
Therefore, in the present invention, by using a chemically amplified resist, the resist surface during development is prevented from being dissolved, and the characteristics imparted to the surface (here, lyophobicity) can be maintained after development. .
このような化学増幅型のレジストとしては、特に限定されるものではないが、例えばKMPR(化薬マイクロケム株式会社製)、SU−8(化薬マイクロケム株式会社製)、PMER CX4000 AM(東京応化工業社製)、TMMR S2000(東京応化工業社製)、TMMF S2000(東京応化工業社製)、ZPN(日本ゼオン社製)、AZ 5XT,12XT,40XTシリーズ(AZエレクトロマテリアルズ社製)、等が挙げられる。 Such a chemically amplified resist is not particularly limited. For example, KMPR (made by Kayaku Microchem Co., Ltd.), SU-8 (made by Kayaku Microchem Co., Ltd.), PMER CX4000 AM (Tokyo) Oka Kogyo Co., Ltd.), TMMR S2000 (Tokyo Oka Kogyo Co., Ltd.), TMMF S2000 (Tokyo Oka Kogyo Co., Ltd.), ZPN (Nihon Zeon Co., Ltd.), AZ 5XT, 12XT, 40XT Series (AZ Electro Materials Co., Ltd.), Etc.
このような化学増幅型のレジストであれば、後述する工程Bにおいて、露光することにより露光部に化学的な活性種を発生させ、さらに前記レジスト層を加熱することによって、前記化学的な活性種を触媒とする化学反応を連鎖的に起こし、現像液に対して溶解特性が変化する領域αを形成することができる。 In the case of such a chemically amplified resist, in step B to be described later, the chemically active species are generated by exposure to generate chemically active species in the exposed portion and further heating the resist layer. It is possible to form a region α in which the solubility characteristics change with respect to the developer by causing a chemical reaction using the catalyst as a chain.
レジストの塗布方法としては特に限定されるものではないが、例えば、スピンコーティング等が挙げられる。
基板10の一面10aを覆うようにレジストを塗布した後、レジストをベークしレジスト層11を形成する。
The method for applying the resist is not particularly limited, and examples thereof include spin coating.
After applying a resist so as to cover one
(2)前記レジスト層11を所定のパターンで露光する(工程B)
次に、図2(b)に示すように、紫外光のマスクを介してコンタクト露光を行う。
このとき、本発明ではレジストとして化学増幅型のレジストを用いているので、本工程においてレジスト層11を露光することにより露光部に酸(化学的な活性種)が発生する。さらに、露光後にレジスト層11を加熱する(PEB)ことによって、前記酸を触媒とするカチオン重合反応と呼ばれる化学重合反応(化学反応)が、基板面に対して垂直方向に拡散して(連鎖的に)起こり、これによりレジスト層11の露光部分に、現像液に溶解しない領域11a(領域α)が形成される。
露光後の加熱(PEB)の方法は、特に限定されるものではないが、例えば、105℃で3分間ベークすることで行う。
(2) Exposing the resist
Next, as shown in FIG. 2B, contact exposure is performed through an ultraviolet light mask.
At this time, since a chemically amplified resist is used as the resist in the present invention, an acid (chemically active species) is generated in the exposed portion by exposing the resist
The method of heating after exposure (PEB) is not particularly limited, and for example, it is performed by baking at 105 ° C. for 3 minutes.
(3)図2(c)に示すように、前記レジスト層11の表面を、フッ素を有する高分子を含有する修飾剤12を用いて修飾する(工程C)
本発明において、修飾剤12とは、レジスト層11上を被覆して、レジスト層11表面とは異なる性質を発現するものを指す。ここで「レジスト層11上を被覆する」とは、「レジスト層11表面を直接又は間接的に被覆する」ことを指す。修飾剤12として具体的には、レジスト層11と化学結合を形成することなく単にレジスト層11上に積層されるもの、レジスト層11と化学結合を形成してレジスト層11上に固定化されるものが例示できる。ここで「レジスト層11と化学結合を形成する」とは、「レジスト層11表面と化学結合を形成する、あるいはレジスト層11上に別途予め塗布された修飾剤12と化学結合を形成する」ことを指す。いずれの場合も、修飾剤12としては、通常、レジスト層11上を被覆する前の段階で所望の性質を有しているものが使用できる。また、レジストと化学結合を形成する修飾剤の場合には、該化学結合形成後に所望の性質を有するようになるものでもよい。なお、ここで化学結合とは、共有結合等を指す。
(3) As shown in FIG. 2 (c), the surface of the resist
In the present invention, the
フッ素を有する高分子を含有する修飾剤12としては、例えば、フルオロアルキルエーテル基を有する高分子や、フルオロアルキル基を有する高分子を含有するものを用いることが好ましい。
フルオロアルキル基又はフルオロアルキルエーテル基を有する高分子としては、下記一般式(l)または(2)で表されるフッ素含有化合物が用いられる。
As the
As the polymer having a fluoroalkyl group or a fluoroalkyl ether group, a fluorine-containing compound represented by the following general formula (1) or (2) is used.
式中、R1 は、炭素数1〜16の直鎖状若しくは分岐鎖状のパーフルオロアルキル基またはパーフルオロアルキルエーテル基を示す。
R2 は、下記するような化学反応官能基を表す。
Yは、−NH−C(=O)−で表される基またはカルボニル基である。
Zは、1つ以上の水素原子がフッ素原子で置換されていてもよいアルキル基またはアルキルオキシアルキル基に、1つの水素原子が置換されたエチレンオキシ基である。
jおよびkは、同一または異なり0または1を示す。
lおよびmは、同一または異なり0以上の整数を示し、lが2以上の整数である鳩合には1個のZは互いに同一でも異なっていてもよい。
上記した一般式(1)または(2)において化学反応官能基R2 は、以下の表1に記載する分子系を用いることができる。
In the formula, R 1 represents a linear or branched perfluoroalkyl group or perfluoroalkyl ether group having 1 to 16 carbon atoms.
R 2 represents a chemically reactive functional group as described below.
Y is a group represented by —NH—C (═O) — or a carbonyl group.
Z is an ethyleneoxy group in which one hydrogen atom is substituted with an alkyl group or an alkyloxyalkyl group in which one or more hydrogen atoms may be substituted with a fluorine atom.
j and k are the same or different and represent 0 or 1.
l and m are the same or different and each represents an integer of 0 or more, and in a pigeon where l is an integer of 2 or more, one Z may be the same or different from each other.
In the above general formula (1) or (2), the chemical reaction functional group R 2 may be a molecular system described in Table 1 below.
式中、R3 は水酸基あるいは水酸基に置換可能な原子または基を表す。
R4 は、水素原子または1価の炭化水素基を表す。
nは、1、2または3であり、nが2または3である場合にはn個のR2 は互いに同一でも異なっていても良く、nが1である場合には2個のR3 は互いに同一でも異なっていてもよい。
In the formula, R 3 represents a hydroxyl group or an atom or group that can be substituted with a hydroxyl group.
R 4 represents a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group.
n is 1, 2 or 3, and when n is 2 or 3, n R 2 may be the same or different from each other, and when n is 1, two R 3 are They may be the same or different from each other.
なお、R2 の水酸基に置換可能な原子としては、好ましいものとしてフッ素原子、塩素原子、臭素原子およびヨウ素原子等のハロゲン原子が挙げられ、なかでも塩素原子が特に好ましい。また、水酸基に置換可能な基としては、好ましいものとして、炭素数が1〜6のアルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基およびアシルオキシ基が挙げられる。炭素数が1〜6のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、sec−ブトキシ基、 tert−ブトキシ基、ペントキシ基およびヘキシルオキシ基が例示できる。アリールオキシ基としては、フェノキシ基およびナフトキシ基が例示できる。アラルキルオキシ基としては、ベンジルオキシ基およびフェネチルオキシ基が例示できる。アシルオキシ基としては、アセトキシ基、プロピオニルオキシ基、ブチリルオキシ基、バレリルオキシ基、ピパロイルオキシ基およびベンゾイルオキシ基が例示できる。これらのなかでも、塩素原子、メトキシ基およびエトキシ基がより好ましく、塩素原子が特に好ましい。 As the substitutable atoms in the hydroxyl group of R 2, a fluorine atom as preferred, a chlorine atom, a halogen atom such as a bromine atom and an iodine atom, and among them chlorine atom is particularly preferred. Moreover, as a group which can be substituted by a hydroxyl group, a C1-C6 alkoxy group, an aryloxy group, an aralkyloxy group, and an acyloxy group are mentioned as a preferable thing. Examples of the alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms include methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, isopropoxy group, n-butoxy group, isobutoxy group, sec-butoxy group, tert-butoxy group, pentoxy group and hexyloxy. Examples are groups. Examples of the aryloxy group include a phenoxy group and a naphthoxy group. Examples of the aralkyloxy group include a benzyloxy group and a phenethyloxy group. Examples of the acyloxy group include an acetoxy group, a propionyloxy group, a butyryloxy group, a valeryloxy group, a piperoyloxy group, and a benzoyloxy group. Among these, a chlorine atom, a methoxy group, and an ethoxy group are more preferable, and a chlorine atom is particularly preferable.
さらに、R3 の1価の炭化水素基は特に限定されるものではなく、鎖状構造および環構造のいずれでも良く、飽和および不飽和のいずれでもよい。鎖状構造の場合には、直鎖状および分岐鎖状のいずれでも良く、環構造である場合には、単環構造および多環構造のいずれでもよい。なかでも、好ましいものとして、炭素数が1〜6のアルキル基、アリール基およびアラルキル基が挙げられる。炭素数が1〜6のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec −ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基およびヘキシル基が例示できる。アリール基としては、フェニル基およびナフチル基が例示できる。アラルキル基としては、ベンジル基およびフェネチル基が例示できる。これらのなかでも、メチル基、エチル基、n−プロピル基およびイソプロピル基がより好ましく、メチル基が特に好ましい。 Furthermore, the monovalent hydrocarbon group for R 3 is not particularly limited, and may be a chain structure or a ring structure, and may be either saturated or unsaturated. In the case of a chain structure, either a straight chain or a branched chain may be used, and in the case of a ring structure, either a monocyclic structure or a polycyclic structure may be used. Of these, preferred are alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms, aryl groups and aralkyl groups. Examples of the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, pentyl group and hexyl group. It can be illustrated. Examples of the aryl group include a phenyl group and a naphthyl group. Examples of the aralkyl group include a benzyl group and a phenethyl group. Among these, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, and an isopropyl group are more preferable, and a methyl group is particularly preferable.
これら、フルオロアルキル基またはフルオロアルキルエーテル基を導入する表面は、絶縁膜、例えば樹脂または酸化ケイ素膜であることから、化学反応官能基R2 が有機シラン、スルホン酸、リン酸エステルの場合は、直接表面中のヒドロキシル基(−OH)と反応して導入することが可能である。とくに有機シランの化合物は一般的にも入手が可能であり、例えば、サイトップシリーズ(旭硝子株式会社製)、メガファック(大日本インキ化学工業株式会社製)、ディックガード(大日本インキ化学工業株式会社製)、FPX−30G(JSR株式会社製)、ノベックEGC−1720(住友3M社製)、Patinalシリーズ(substance wR1,WR2,WR3)(メルク株式会社製)が挙げられる。この他にもフルオロアルキルシランや少なくともこれを含む材料のポリマーが挙げられる。 Since the surface to which these fluoroalkyl groups or fluoroalkyl ether groups are introduced is an insulating film such as a resin or a silicon oxide film, when the chemically reactive functional group R 2 is an organic silane, sulfonic acid, or phosphate ester, It can be introduced by reacting directly with hydroxyl groups (—OH) in the surface. In particular, organic silane compounds are generally available, for example, Cytop series (Asahi Glass Co., Ltd.), MegaFac (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.), Dick Guard (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.) Company-made), FPX-30G (manufactured by JSR Corporation), Novec EGC-1720 (manufactured by Sumitomo 3M Corporation), and Patinal series (substance wR1, WR2, WR3) (manufactured by Merck Corporation). In addition to these, fluoroalkylsilane and at least a polymer of a material containing the same can be used.
修飾剤12の塗布方法は、修飾剤12の種類に応じて適宜選択すればよいが、ディップ塗布法、スピンコート法、真空蒸着法、CVD(化学気相蒸着)法、プラズマ重合法が例示できる。例えば、ディップ塗布法の場合には、修飾剤溶液を調製し、これを塗布して乾燥することにより、溶媒成分を除去することが好ましい。
修飾剤12が塗布された基板10は、必要に応じて洗浄及び乾燥させる。洗浄は、メタノールやエタノール等のアルコールを使用してもよいし、例えば、修飾剤溶液がフッ素系溶媒を含有する場合には、フッ素系溶媒を使用してもよい。
修飾剤12の塗布厚は、目的に応じて適宜設定すればよい。なお、修飾剤12の塗布厚は、修飾剤12の分子の大きさや使用量で調整できる。
The coating method of the
The
What is necessary is just to set the application | coating thickness of the
また、化学反応官能基R2 がカルボキシル基、アミノ基、エポキシ基の材料の場合は、あらかじめ表面に前記官能基R2 と反応するような官能基を導入しておけばよく、その手段は特に問わない。
例えば、「Bentcrs R.Et al.:Chembiochem , 2,686-694(2001)」に記載の手法を用いれば、R2 がアミノ基である一般式(1)または(2)で表されるフッ素含有化合物が表面に導入される。またアミノ基を有する有機シラン化合物、例えば、3-Aminopropyltrimethoxysilane、3-AminoPropyltriethoxysilane、3-Aminopropyldiethoxymethylsilane、3-(2-Aminoethylamino)propyltrimethoxysilane、3-(2-Aminoethylamino)propyltriethoxysilane、3-(2-Aminoethylamino)propyldimethoxymethylsilane 等といった一般的に入手できる化合物で表面にアミノ基を導入しておき、これにR2 がエポキシ基またはカルボキシル基である一般式(1)また(2)で表されるフッ素含有化合物を反応させることで同様な効果を得ることができる。
Further, when the chemically reactive functional group R 2 is a material of a carboxyl group, an amino group, or an epoxy group, a functional group that reacts with the functional group R 2 may be introduced in advance on the surface. It doesn't matter.
For example, when the method described in “Bentcrs R. Et al .: Chembiochem, 2,686-694 (2001)” is used, the fluorine-containing compound represented by the general formula (1) or (2) in which R 2 is an amino group Is introduced into the surface. Also, organosilane compounds having amino groups, such as 3-Aminopropyltrimethoxysilane, 3-AminoPropyltriethoxysilane, 3-Aminopropyldiethoxymethylsilane, 3- (2-Aminoethylamino) propyltrimethoxysilane, 3- (2-Aminoethylamino) propyltriethoxysilane, 3- (2-Aminoethylamino) propyldimethoxymethylsilane, etc. An amino group is introduced into the surface with a generally available compound, and a fluorine-containing compound represented by the general formula (1) or (2) in which R 2 is an epoxy group or a carboxyl group is reacted therewith. A similar effect can be obtained.
なお、ここでは、修飾剤12を単層塗布した場合について説明したが、本実施形態においては、異なる複数の修飾剤を積層塗布してもよい。修飾剤を複数塗布とする場合には、その塗布層数は目的に応じて任意に選択できる。そして、それぞれの層の厚さは、その合計の厚さが、単層塗布した場合の厚さと同じになるようにすればよい。
Although the case where the
(4)前記レジスト層11を現像する(工程D)。
最後に、図2(d)に示すように、現像液を用いて現像することにより、前記レジスト層11のうち前記領域11aを残存させる。これにより、レジストがパターン形成されてなる液滴塗布基板1が得られる。現像液としては、例えば、2.3%水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液を用いることができる。
この液滴塗布基板1において、レジスト層11の表面は溌液性を有するものとなる。そしてこの液滴塗布基板1は、パターニングの精度を維持しつつ、インクの塗布量を確保することが可能なものとなる。
(4) The resist
Finally, as shown in FIG. 2D, the
In the droplet application substrate 1, the surface of the resist
次に、本発明の効果を確認するために行った実験例について説明する。
(実施例1)
基板の一面を覆うように化学増幅型のレジストを塗布しレジスト層を形成した。
基板にはSiウェハを用い、化学増幅型のエポキシレジストとして、KMPR(化薬マイクロケム株式会社製)を用いた。3000rpmの回転数で60秒間、スピンコートによりKMPRを塗布し、105℃でベークを行いレジスト層を形成した。
Next, experimental examples conducted for confirming the effects of the present invention will be described.
Example 1
A chemically amplified resist was applied to cover one surface of the substrate to form a resist layer.
A Si wafer was used as a substrate, and KMPR (manufactured by Kayaku Microchem Corporation) was used as a chemically amplified epoxy resist. KMPR was applied by spin coating at 3000 rpm for 60 seconds and baked at 105 ° C. to form a resist layer.
次に、紫外光のマスクを介してコンタクト露光を行い、105℃で3分間ベークすることでPEBを行った。これにより、露光部に酸が発生し、さらには加熱すること(PEB)によって、この酸を触媒とするカチオン重合反応が起こり、さらには垂直に拡散することで現像液に溶解されない領域αが形成される。 Next, contact exposure was performed through an ultraviolet light mask, and PEB was performed by baking at 105 ° C. for 3 minutes. As a result, an acid is generated in the exposed area, and further, heating (PEB) causes a cationic polymerization reaction using this acid as a catalyst, and further, a region α that is not dissolved in the developer is formed by vertical diffusion. Is done.
次に、レジスト層の表面を、フッ素を有する高分子を含有する修飾剤を用いて修飾した。修飾剤として、フルオロアルキルエーテル基を合む有機シラン化合物である、オプツールDSX(ダイキン化学工業社製)を用いてディップコートにより塗布し、風乾することでレジスト層の表面を修飾した。 Next, the surface of the resist layer was modified with a modifying agent containing a fluorine-containing polymer. The surface of the resist layer was modified by applying it by dip coating using OPTOOL DSX (manufactured by Daikin Chemical Industries, Ltd.), which is an organic silane compound combined with a fluoroalkyl ether group, as a modifier.
最後に、現像液として2.3%水酸化テトラメチルアンモニウムを用いて、現像した。これにより、図1に示したような、レジスト層がパターン形成されてなる液滴塗布基板が得られた。 Finally, development was performed using 2.3% tetramethylammonium hydroxide as a developer. As a result, a droplet-coated substrate having a resist layer pattern formed as shown in FIG. 1 was obtained.
(比較例1)
レジスト層の表面を、フッ素を有する高分子を含有する修飾剤を用いて修飾しなかったたこと以外は、実施例1と同様にして、レジスト層がパターン形成されてなる液滴塗布基板を作製した。
(Comparative Example 1)
A droplet-coated substrate in which the resist layer is patterned is produced in the same manner as in Example 1 except that the surface of the resist layer is not modified with a modifier containing a fluorine-containing polymer. did.
実施例1と比較例1の液滴塗布基板において、基板表面及びレジスト層表面について、純水とジプロピレングリコールに対する接触角を測定した。その結果を表2にまとめて示す。 In the droplet-coated substrates of Example 1 and Comparative Example 1, contact angles with respect to pure water and dipropylene glycol were measured on the substrate surface and the resist layer surface. The results are summarized in Table 2.
この結果、実施例1の液滴塗布基板では、純水およびジプロピレングリコールに対する接触角で共にレジスト層表面では高い溌液性を有していることが分かった。
これに対し、修飾を行わなかった比較例1の液滴塗布基板では、水に対しては基板表面に比べ溌水しているが、溶媒(ジプロビレングリコール)に対しては濡れ性が高く、十分な溌液性は得られなかった。
したがって、レジスト層の表面を、フッ素を有する高分子を含有する修飾剤を用いて修飾することによりレジスト層の表面を溌液性とすることができることが確認された。
As a result, it was found that the droplet-coated substrate of Example 1 has a high liquid-repellent property on the resist layer surface both in contact angle with pure water and dipropylene glycol.
On the other hand, in the droplet application substrate of Comparative Example 1 that was not modified, water was submerged compared to the substrate surface, but wettability to the solvent (dipropylene glycol) was high, Sufficient liquid spillability was not obtained.
Therefore, it was confirmed that the surface of the resist layer can be made liquid-repellent by modifying the surface of the resist layer with a modifier containing a fluorine-containing polymer.
(比較例2)
本比較例では、化学増幅型レジストではなく、現在、半導体およびMEMSデバイス製造工程において最も汎用的に使用されているナフトキノンジアジド(DNQ)を感光剤とするノボラックレジストを用いて、液滴塗布基板を作製した。レジストは、ポジ型のレジストであるOFPR(東京応化製)を用いた。
(Comparative Example 2)
In this comparative example, instead of a chemically amplified resist, a droplet-coated substrate is formed using a novolak resist that uses naphthoquinone diazide (DNQ) as a photosensitizer, which is currently most widely used in semiconductor and MEMS device manufacturing processes. Produced. OFPR (manufactured by Tokyo Ohka), which is a positive resist, was used as the resist.
基板の一面を覆うようにレジストを塗布しレジスト層を形成した。
基板にはSiウェハを用い、1200rpmの回転数でスピンコートによりOFPRを塗布し、110℃で2分間ホットプレート上でベークを行いレジスト層を形成した。
次に、コンタクトアライナーによるマスクを介した紫外光の露光を行った。これにより、露光部のDNQが変質し、現像液に対する溶解度が上昇する。
A resist was applied to cover one surface of the substrate to form a resist layer.
A Si wafer was used as the substrate, and OFPR was applied by spin coating at a rotation speed of 1200 rpm, and baked on a hot plate at 110 ° C. for 2 minutes to form a resist layer.
Next, the exposure of the ultraviolet light through the mask by a contact aligner was performed. As a result, the DNQ in the exposed area is altered and the solubility in the developer increases.
次に、レジスト層の表面を、フッ素を有する高分子を含有する修飾剤を用いて修飾した。修飾剤として、フルオロアルキルエーテル基を合む有機シラン化合物である、オプツールDSX(ダイキン化学工業社製)を用いてディップコートにより塗布し、風乾することでレジスト層の表面を修飾した。
最後に、現像液を用いて現像し、液滴塗布基板を得た。
Next, the surface of the resist layer was modified with a modifying agent containing a fluorine-containing polymer. The surface of the resist layer was modified by applying it by dip coating using OPTOOL DSX (manufactured by Daikin Chemical Industries, Ltd.), which is an organic silane compound combined with a fluoroalkyl ether group, as a modifier.
Finally, development was performed using a developer to obtain a droplet-coated substrate.
(比較例3)
レジスト層の表面を、フッ素を有する高分子を含有する修飾剤を用いて修飾しなかったたこと以外は、比較例2と同様にして、レジスト層がパターン形成されてなる液滴塗布基板を作製した。
(Comparative Example 3)
A droplet-coated substrate in which the resist layer is patterned is produced in the same manner as in Comparative Example 2, except that the surface of the resist layer is not modified with a modifier containing a fluorine-containing polymer. did.
このようにして得られた比較例2及び比較例3の液滴塗布基板において、基板表面及びレジスト層表面について、純水に対する接触角を測定した。その結果を表3にまとめて示す。 In the thus-obtained droplet-coated substrates of Comparative Example 2 and Comparative Example 3, the contact angle with respect to pure water was measured for the substrate surface and the resist layer surface. The results are summarized in Table 3.
表3からも明らかなように、レジスト層の表面を修飾した比較例2と、修飾しなかった比較例3では、純水に対する接触角において溌水性に有意差は見られなかった。
これは、DNQ−ノボラック系のフォトレジストは、露光によってDNQが変質し、現像液に対するエッチングレートの差によってパターニングされる。つまり、非露光部においても現像液によってエッチングされてしまうために、レジスト表面に付与した修飾剤も除去されてしまい、その特性が失われてしまったためと考えられる。
したがって、実施例1に示されるように、化学増幅型のレジストを用いることで、現像時のレジスト表面が溶解することが防止され、表面に付与した特性(ここでは溌液性)を現像後も維持することができることが確認された。
As is clear from Table 3, in Comparative Example 2 in which the surface of the resist layer was modified and Comparative Example 3 in which the surface of the resist layer was not modified, there was no significant difference in water repellency in contact angle with pure water.
This is because the DNQ-novolac photoresist changes in DNQ due to exposure and is patterned by the difference in etching rate with respect to the developer. In other words, it is considered that the modifier applied to the resist surface is also removed and the characteristics are lost because the developer is etched even in the non-exposed area.
Therefore, as shown in Example 1, by using a chemically amplified resist, the resist surface during development is prevented from being dissolved, and the characteristics imparted to the surface (here, liquid-repellent property) are maintained even after development. It was confirmed that it can be maintained.
(比較例4)
本比較例では、レジスト層の露光工程と現像工程との間ではなく、露光工程前に、レジスト層の表面を修飾剤を用いて修飾し、液滴塗布基板を作製した。
基板の一面を覆うように化学増幅型のレジストを塗布しレジスト層を形成した。
化学増幅型のエポキシレジストとして、KMPR(化薬マイクロケム株式会社製)を用いた。3000rpmの回転数で60秒間、スピンコートによりKMPRを塗布し、105℃でベークを行いレジスト層を形成した。
(Comparative Example 4)
In this comparative example, the surface of the resist layer was modified with a modifying agent before the exposure process, not between the exposure process and the development process of the resist layer, to produce a droplet-coated substrate.
A chemically amplified resist was applied to cover one surface of the substrate to form a resist layer.
KMPR (made by Kayaku Microchem Corporation) was used as a chemically amplified epoxy resist. KMPR was applied by spin coating at 3000 rpm for 60 seconds and baked at 105 ° C. to form a resist layer.
次に、レジスト層の表面を、フッ素を有する高分子を含有する修飾剤を用いて修飾した。修飾剤として、フルオロアルキルエーテル基を合む有機シラン化合物である、オプツールDSX(ダイキン化学工業社製)を用いてディップコートにより塗布し、風乾することでレジスト層の表面を修飾した。 Next, the surface of the resist layer was modified with a modifying agent containing a fluorine-containing polymer. The surface of the resist layer was modified by applying it by dip coating using OPTOOL DSX (manufactured by Daikin Chemical Industries, Ltd.), which is an organic silane compound combined with a fluoroalkyl ether group, as a modifier.
次に、紫外光のマスクを介してコンタクト露光を行い、105℃で3分間ベークすることでPEBを行った。これにより、露光部に酸が発生し、さらには加熱すること(PEB)によって、この酸を触媒とするカチオン重合反応が起こり、さらには垂直に拡散することで現像液に溶解されない領域αが形成される。
最後に、現像液として2.3%水酸化テトラメチルアンモニウムを用いて現像し、液滴塗布基板を得た。
Next, contact exposure was performed through an ultraviolet light mask, and PEB was performed by baking at 105 ° C. for 3 minutes. As a result, an acid is generated in the exposed area, and further, heating (PEB) causes a cationic polymerization reaction using this acid as a catalyst, and further, a region α that is not dissolved in the developer is formed by vertical diffusion. Is done.
Finally, development was performed using 2.3% tetramethylammonium hydroxide as a developer to obtain a droplet-coated substrate.
(比較例5)
レジスト層の表面を、フッ素を有する高分子を含有する修飾剤を用いて修飾しなかったたこと以外は、比較例4と同様にして、レジスト層がパターン形成されてなる液滴塗布基板を作製した。
(Comparative Example 5)
A droplet-coated substrate in which the resist layer is patterned is produced in the same manner as in Comparative Example 4, except that the surface of the resist layer is not modified with a modifier containing a fluorine-containing polymer. did.
このようにして得られた比較例4及び比較例5の液滴塗布基板において、基板表面及びレジスト層表面について、純水に対する接触角を測定した。その結果を表4にまとめて示す。 In the droplet-coated substrates of Comparative Examples 4 and 5 thus obtained, contact angles with respect to pure water were measured on the substrate surface and the resist layer surface. The results are summarized in Table 4.
表4からも明らかなように、レジスト層の表面を修飾した比較例3と、修飾しなかった比較例4では、純水に対する接触角において溌水性に有意差は見られなかった。さらに、ガラス上にオプツールDSXを処理した溌水処理面の純水に対する接触角は、110°以上であることから、露光前に修飾を行う方法では、レジスト層表面を溌水特性にすることは困難であることが分かった。 As is clear from Table 4, in Comparative Example 3 in which the surface of the resist layer was modified and Comparative Example 4 in which the surface of the resist layer was not modified, there was no significant difference in hydrophobicity in the contact angle with pure water. Furthermore, since the contact angle of pure water on the water-treated surface treated with OPTOOL DSX on glass is 110 ° or more, in the method of modifying before exposure, it is possible to make the resist layer surface water-repellent. It turned out to be difficult.
これは、化学増幅型のレジストにおいては、前述したように露光によって表面に酸が発生する。露光前にフルオロアルキルエーテル基を含む修飾剤を用いて修飾すると、露光時の酸発生時に、フルオロアルキルエーテル基を含む有機シラン化合物も分解もしくは変性してしまったためと考えられる。
したがって、実施例1に示されるように、レジスト層の露光工程と現像工程との間に、修飾を行うことで、修飾剤の分解や変性が防止され、レジスト層表面に溌液性などの特性を付与できることが確認された。
This is because, in a chemically amplified resist, acid is generated on the surface by exposure as described above. If it is modified with a modifier containing a fluoroalkyl ether group before exposure, it is considered that the organic silane compound containing the fluoroalkyl ether group was also decomposed or modified during the generation of acid during exposure.
Therefore, as shown in Example 1, by performing the modification between the exposure process and the development process of the resist layer, the modifier is prevented from being decomposed or modified, and the resist layer surface has characteristics such as liquid repellency. It was confirmed that can be imparted.
(実施例2)
基板の一面上にレジスト層がパターン形成されてなる液滴塗布基板に実際にインクジェットを用いてインクを滴下した。
図3(a)に作製した液滴塗布基板を示す。ガラス基板(51)上にブラックマトリクスを見立てたCr(52)およびフルオロアルキルエーテル基の有機シラン化合物(54)で修飾された溌液表面を有するレジスト(53)の構造物(55)を、図3(b)に示すような100μmの正方形の開口部(56)を有する格子状のパターンで形成した。本基板では、レジスト層を厚さ15μmで形成したため、開口部(56)の体積から約0.15nLの液滴が入ると想定される。
(Example 2)
Ink was actually dropped onto a droplet-coated substrate in which a resist layer was patterned on one surface of the substrate using an inkjet.
FIG. 3A shows the produced droplet-coated substrate. A structure (55) of a resist (53) having a liquid crystal surface modified with Cr (52) and a fluoroalkyl ether group-based organosilane compound (54) that looks like a black matrix on a glass substrate (51). It was formed in a lattice pattern having a 100 μm square opening (56) as shown in 3 (b). In this substrate, since the resist layer is formed with a thickness of 15 μm, it is assumed that a droplet of about 0.15 nL enters from the volume of the opening (56).
(比較例6)
レジスト層の表面を、フッ素を有する高分子を含有する修飾剤を用いて修飾しなかったたこと以外は、実施例2と同様にして、レジスト層がパターン形成されてなる液滴塗布基板を作製した。
(Comparative Example 6)
A droplet-coated substrate in which the resist layer is patterned is produced in the same manner as in Example 2 except that the surface of the resist layer is not modified with a modifier containing a fluorine-containing polymer. did.
このようにして得られた実施例2及び比較例6の液滴塗布基板に、特に液晶表示装置で用いられるインクの溶媒として広く使用されているNMPをインクジェットプリンタを用いて開口部(56)に滴下した。
その結果、実施例2の基板では、0.3nLを滴下しても、図4に示すようにNMP(61)が表面張力で保たれ、十分に溌液性が機能していることが分かった。
一方、比較例6の基板では、0.2nL程度のNMPの滴下で開口部同上のNMPが繋がってしまった。
NMP widely used as a solvent for the ink used in the liquid crystal display device is applied to the openings (56) of the droplet application substrates of Example 2 and Comparative Example 6 thus obtained using an ink jet printer. It was dripped.
As a result, in the substrate of Example 2, it was found that even when 0.3 nL was dropped, NMP (61) was kept at the surface tension as shown in FIG. .
On the other hand, in the substrate of Comparative Example 6, the NMP on the opening part was connected by dropping NMP of about 0.2 nL.
これにより、レジスト層の表面を溌液性とすることで、インクを塗布した際に、インク液滴の濡れ広がりを防ぐことができる。これによりこの液滴塗布基板では、インクジェット等の滴下装置を用いたウェハーヘの応用が可能で、パターニングの精度を維持しつつ、インクの塗布量(膜厚)を確保することができることが確認された。 Thereby, the surface of the resist layer is made liquid-repellent so that wetting and spreading of ink droplets can be prevented when ink is applied. As a result, it was confirmed that this droplet-coated substrate can be applied to a wafer using a dropping device such as an ink jet, and can secure the coating amount (film thickness) of ink while maintaining patterning accuracy. .
以上、本発明の液滴塗布基板の製造方法について説明してきたが、本発明は上述した例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 The manufacturing method of the droplet coated substrate of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above-described example, and can be appropriately changed without departing from the spirit of the invention.
本発明は、液滴塗布基板の製造方法に広く適用可能である。 The present invention is widely applicable to a method for manufacturing a droplet-coated substrate.
1 液滴塗布基板、10 基板、11 レジスト層、12 修飾剤。 1 Droplet coated substrate, 10 substrate, 11 resist layer, 12 modifier.
Claims (5)
前記基板の一面を覆うように化学増幅型のレジストを塗布しレジスト層を形成する工程Aと、
前記レジスト層を所定のパターンで露光する工程Bと、
前記レジスト層の表面を、フッ素を有する高分子を含有する修飾剤を用いて修飾する工程Cと、
前記レジスト層を現像する工程Dと、を少なくとも順に備えたことを特徴とする、液滴塗布基板の製造方法。 A method for manufacturing a droplet-coated substrate in which a resist layer is patterned on one surface of a substrate,
A step of applying a chemically amplified resist to form a resist layer so as to cover one surface of the substrate;
Step B of exposing the resist layer in a predetermined pattern;
Modifying the surface of the resist layer with a modifier containing a fluorine-containing polymer; and
And a step D of developing the resist layer, at least in order.
前記工程Dにおいて、前記現像液を用いて現像することにより、前記レジスト層のうち前記領域αが選択的に残存もしくは除去すること、を特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の液滴塗布基板の製造方法。 In the step B, chemical active species are generated in the exposed area by exposure, and further, the resist layer is heated to cause a chemical reaction using the chemically active species as a catalyst in a chain and develop. Forming a region α whose solubility characteristics change with respect to the liquid,
4. The solution according to claim 1, wherein, in the step D, the region α is selectively left or removed in the resist layer by developing with the developer. 5. A method for manufacturing a drop-coated substrate.
前記工程Dにおいて、前記現像液を用いて現像することにより、前記レジスト層のうち前記領域αが選択的に残存すること、を特徴とする請求項4に記載の液滴塗布基板の製造方法。 In the step B, an acid is generated in the exposed portion by exposure, and further, the resist layer is heated, thereby causing a chemical polymerization reaction catalyzed by the acid in a chain and a region α not dissolved in the developer. Forming,
5. The method for manufacturing a droplet-coated substrate according to claim 4, wherein in the step D, the region α is selectively left in the resist layer by developing with the developer.
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