JP3295453B2 - ロールコート用感放射線性樹脂溶液組成物 - Google Patents
ロールコート用感放射線性樹脂溶液組成物Info
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つガラス基板のロールコート用感放射線性樹脂溶液組成
物に関する。さらに詳しくは、紫外線、遠紫外線、X
線、電子線、分子線、γ線、シンクロトロン放射線、プ
ロトンビーム等の放射線に感応する液晶表示素子の作製
に好適な、液晶表示素子製造用且つガラス基板のロール
コート用感放射線性樹脂溶液組成物に関する。
ターンが得られるので、集積回路の製造において多く用
いられている。近年、液晶表示素子の作製にも多用され
るようになった。液晶表示素子製造用のポジ型レジスト
としては生産性の向上および低コスト化のため、高感度
なものが要求され、しかも基板が大面積であるため、レ
ジストの塗布方法としては集積回路の製造において用い
られているスピンコート法でなく、ロールコート法の適
用が望まれている。
は、液晶表示素子製造用且つガラス基板のロールコート
用感放射線性樹脂溶液組成物を提供することにある。
る、ガラス基板への塗布に好適な粘度と固形分濃度の相
関を有し、ロールコート時の膜厚均一性が高くしかも高
感度である、液晶表示素子製造用且つガラス基板のロー
ルコート用感放射線性樹脂溶液組成物を提供することに
ある。
法により、ガラス基板に塗布する際に、ロール間隔を比
較的大きくしても、塗布後の組成物中に2−ヒドロキシ
プロピオン酸エチルを多く含むため、プレベーク後に同
じ膜厚を与え、それ故膜厚制御を比較的容易に行いう
る、液晶表示素子製造用且つガラス基板のロールコート
用感放射線性樹脂溶液組成物を提供することにある。
の説明から明らかになろう。本発明によれば、本発明の
上記目的および利点は、アルカリ可溶性樹脂、1,2−
キノンジアジド化合物および2−ヒドロキシプロピオン
酸エチルを含有してなりそして20℃における粘度が1
5〜60センチポイズの間にあることを特徴とする、液
晶表示素子製造用且つガラス基板のロールコート用感放
射線性樹脂溶液組成物によって達成される。
下、単に「組成物」と称する)は、2−ヒドロキシプロ
ピオン酸エチルを溶剤として含有する。
単独、または2−ヒドロキシプロピオン酸エチルと他の
溶剤との混合液であることもできる。混合液の場合2−
ヒドロキシプロピオン酸エチルの使用割合は、好ましく
は70重量%以上であり、より好ましくは80重量%以
上である。70重量%以下では粘度と固形分濃度の相関
がロールコーターによる塗布に好適な範囲から逸脱する
傾向にある。
ロソルブ、エチルセロソルブ、酢酸メチルセロソルブ、
酢酸エチルセロソルブ等のセロソルブ系化合物;ジエチ
レングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコ
ールモノエチルエーテル、酢酸プロピレングリコールメ
チルエーテル、酢酸プロピレングリコールエチルエーテ
ル、酢酸プロピレングリコールプロピルエーテル等のグ
リコールエーテル系化合物;酢酸エチル、酢酸ブチル、
ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、3−メトキシプ
ロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、
3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピ
オン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、2−ヒドロキシ−
3−メチルブタン酸メチル、酢酸−3−メチル−3−メ
トキシブチル、プロピオン酸−3−メチル−3−メトキ
シブチル、ブタン酸−3−メチル−3−メトキシブチ
ル、2−ヒドロキシプロピオン酸メチル、2−ヒドロキ
シ−2−メチルプロピオン酸メチル等の有機酸エステル
系化合物;トルエン、キシレン等の芳香族化合物;また
はメチルエチルケトン、シクロヘキサノン、2−ヘプタ
ノン、3−ヘプタノン、イソホロン、4−ヘプタノン等
のケトン系化合物を挙げることができる。これらの溶剤
は1種又は2種以上一緒に使用することができる。
は、好ましくは60〜90重量部、より好ましくは70
〜85重量部である。60重量部未満では流動性が低下
し、塗布が困難になる傾向にある。また、90重量部を
こえると流動性が大きすぎロールコート時の膜厚制御が
困難になりやすい。
リ可溶性樹脂としては、例えばノボラック樹脂、レゾー
ル樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール、スチレ
ンとアクリル酸との共重合体、ヒドロキシスチレンの重
合体、ポリビニルヒドロキシベンゾエート、ポリビニル
ヒドロキシベンジル等を挙げることができる。これらの
アルカリ可溶性樹脂のうち、アルカリ可溶性ノボラック
樹脂(以下、単に「樹脂」という)が好ましい。
縮合して得られる。アルデヒド類の使用割合は、フェノ
ール類1モルに対し、0.7〜3モルが好ましく、より
好ましくは0.75〜1.3モルである。
としては、例えば塩酸、硝酸、硫酸、ギ酸、シュウ酸、
酢酸等を挙げることができる。前記重縮合においては、
通常、反応媒質として水が用いられる。この場合、酸性
触媒の使用量は、好ましくはフェノール類1モルに対
し、1×10 -5 〜5×10 -1 モルである。また、反応媒
質として親水性溶媒を使用する場合の酸性触媒の使用量
は、好ましくはフェノール類1モルに対し、1×10 -4
〜5モルである。
タノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等の
アルコール類またはテトラヒドロフラン、ジオキサン等
の環状エーテル類が挙げられる。これらの反応媒質の使
用量は、好ましくは反応原料100重量部当たり、20
〜1000重量部である。
応じて、適宜調整することができ、好ましくは10〜2
00℃である。また重縮合方法としては、例えばフェノ
ール類、アルデヒド類等を反応の進行と共に加えて行く
方法を挙げることができる。
料、酸性触媒、反応媒質等を除去するために、一般的に
内温を130〜230℃に上昇させ、減圧下、例えば2
0〜50mmHg程度で揮発分を溜去し、樹脂を回収す
る。また重縮合終了後、樹脂を溶解できる溶媒、例えば
メチルアルコール、エチルセロソルブアセテート、ジオ
キサン等に溶解し、水、n−ヘキサン、n−ヘプタン等
の沈殿剤を添加することによって、樹脂を析出させ、析
出物を分離して回収することもできる。さらに樹脂を回
収する際、溶媒と沈殿剤の比率を変えることにより、高
分子成分や低分子成分を分別することができ、この方法
で得た樹脂を使用することもできる。
報に記載した方法を用いて得ることもできる。重縮合す
る際に使用されるフェノール類としては、例えばm−ク
レゾール、p−クレゾールおよび下記式(1)
ール類A」という)が好ましいものとして挙げられる。
これらフェノール類の使用割合は、通常、m−クレゾー
ル/p−クレゾール/フェノール類A=40〜100/
0〜55/0〜60(モル比)であり、好ましくはm−
クレゾール/p−クレゾール/フェノール類A=60〜
100/0〜30/0〜40(モル比)である。
満では、感度が悪化し易く、p−クレゾールの使用割合
が55モル%を越えると感度が悪化し易くなる。フェノ
ール類Aの使用割合が60モル%を越えると感度と接着
性が悪化し易くなる。
3−キシレノール、2,4−キシレノール、2,5−キシ
レノール、2,6−キシレノール、3,4−キシレノー
ル、3,5−キシレノール、2,3,4−トリメチルフェ
ノール、2,3,5−トリメチルフェノール、3,4,5−
トリメチルフェノール等を挙げることができる。
ド類としては、例えばホルムアルデヒド、ベンズアルデ
ヒド、フルフラル、アセトアルデヒド等を挙げることが
できる。これらのアルデヒド類のうち、特にホルムアル
デヒドが好ましい。
(以下、「Mw」という)としては、3,000〜15,
000が好ましく、4,000〜12,000が特に好ま
しい。Mwが3,000未満では、耐酸性および耐熱性
が悪化し易く、15,000を越えると、感度および接
着性が悪化するようになる。
平均分子量(以下「Mn」という)}としては5〜20
が好ましく、8〜15が特に好ましい。分散度が5未満
では、感度および接着性が悪化し易く、20を越える
と、耐酸性が悪化するようになる。
ンジアジド化合物としては、ヒドロキシ化合物、例えば
下記一般式
B]という)またはヒドロキシフラバン系化合物と1,
2−ナフトキノンジアジド−4または5−スルホン酸ク
ロリドとのエステル化物を用いることができる。好まし
くは、以下の化合物を挙げることができる。
メタン、1−(2−ヒドロキシフェニル)−1−(4−
ヒドロキシフェニル)メタン、1,1−ビス(4−ヒド
ロキシフェニル)メタン、1,1−ビス(4−ヒドロキ
シフェニル)エタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフ
ェニル)プロパン、1,1,1−トリス(2−ヒドロキシ
フェニル)メタン、1,1−ビス(2−ヒドロキシフェ
ニル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)メタン、1,
1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1−(2−ヒド
ロキシフェニル)メタン、1,1,1−トリス(4−ヒド
ロキシフェニル)メタン、1,1,1−トリス(2−ヒド
ロキシフェニル)エタン、1,1−ビス(2−ヒドロキ
シフェニル)1−(4−ヒドロキシフェニル)エタン、
1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1−(2−
ヒドロキシフェニル)エタン、1,1,1−トリス(4−
ヒドロキシフェニル)エタン、1,1−ビス(4−ヒド
ロキシフェニル)−1−[4−{1−(4−ヒドロキシ
フェニル)−1−メチルエチル}フェニル]エタン、
2,3,4−トリヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4,
4′−テトラヒドロキシベンゾフェノン、3′−メトキ
シ−2,3,4,4′−テトラヒドロキシベンゾフェノ
ン、2,4,4−トリメチル−2′,4′,7−トリヒドロ
キシ−2−フェニルフラバン等の1,2−ナフトキノン
−4−スルホン酸エステルまたは1,2−ナフトキノン
ジアジド−5−スルホン酸エステル。
0〜100%が好ましい。なお、エステル化率は以下の
式から算出される。
は、アルカリ可溶性樹脂100重量部に対して、好まし
くは5〜75重量部であり、より好ましくは10〜50
重量部である。1,2−キノンジアジド化合物の配合量
が少なすぎると、放射線照射部と放射線未照射部とのア
ルカリ水溶液からなる現像液に対する溶解性に差をつけ
にくくてパターニングが困難となり易く、また配合量が
多すぎると、短時間の放射線照射では加えた1,2−キ
ノンジアジド化合物の全てを分解することができずアル
カリ水溶液からなる現像液による現像が困難となり易く
なる。
向上させるために溶解促進剤を配合することもできる。
溶解促進剤としては、前述した化合物Bを挙げることが
できる。これらの化合物Bとしては、例えば1,1−ビ
ス(2−ヒドロキシフェニル)メタン、1−(2−ヒド
ロキシフェニル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)メ
タン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタ
ン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、
2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、1,
1,1−トリス(2−ヒドロキシフェニル)メタン、1,
1−ビス(2−ヒドロキシフェニル)−1−(4−ヒド
ロキシフェニル)メタン、1,1−ビス(4−ヒドロキ
シフェニル)−1−(2−ヒドロキシフェニル)メタ
ン、1,1,1−トリス(4−ヒドロキシフェニル)メタ
ン、1,1,1−トリス(2−ヒドロキシフェニル)エタ
ン、1,1−ビス(2−ヒドロキシフェニル)−1−
(4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1−ビス(4
−ヒドロキシフェニル)−1−(2−ヒドロキシフェニ
ル)エタン、1,1,1−トリス(4−ヒドロキシフェニ
ル)エタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)
−1−[4−{1−(4−ヒドロキシフェニル)−1−
メチルエチル}フェニル]エタン、1,1−ビス(4−
ヒドロキシフェニル)−1−フェニルエタン、1,1−
ビス(2−ヒドロキシフェニル)−1−フェニルエタ
ン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1−フ
ェニルメタン、1,1−ビス(2−ヒドロキシフェニ
ル)−1−フェニルメタン等が好ましい。
て使用する場合のアルカリ可溶性樹脂と溶解促進剤との
混合割合は、好ましくはアルカリ可溶性樹脂が60〜1
00重量部、より好ましくは80〜100重量部に対し
て、溶解促進剤が0〜40重量部、より好ましくは0〜
20重量部である(但し、アルカリ可溶性樹脂+溶解促
進剤=100重量部)。アルカリ可溶性樹脂の使用割合
が60重量部未満では、耐熱性が悪化するようになり、
化合物Bの使用割合が40重量部を越えると、耐酸性が
悪化するようになる。
を向上させるために増感剤を配合することもできる。こ
れらの増感剤としては、例えば2H−ピリド−(3,2
−b)−1,4−オキサジン−3(4H)−オン類、1
0H−ピリド−(3,2−b)−(1,4)−ベンゾチア
ジン類、ウラゾール類、ヒダントイン類、バルビツール
酸類、グリシン無水物類、1−ヒドロキシベンゾトリア
ゾール類、アロキサン類、マレイミド類等が挙げられ
る。これらの増感剤の配合量は、1,2−キノンジアジ
ド化合物100重量部に対して、通常、50重量部以下
である。
ストリエーションや乾燥塗膜形成後の放射線照射部の現
像性を改良するために界面活性剤を配合することもでき
る。界面活性剤としては、例えばポリオキシエチレンラ
ウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテ
ル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシ
エチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレ
ンノニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールジ
ラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート、
エフトップEF301、EF303、EF352(新秋
田化成社製)、メガファックF171、F172、F1
73、(大日本インキ社製)、フロラードFC430、
FC431(住友スリーエム社製)、アサヒガードAG
710、サーフロンS−382、SC−101、SC−
102、SC−103、SC−104、SC−105、
SC−106(旭硝子社製)、オルガノシロキサンポリ
マーKP341(信越化学工業社製)、アクリル酸系ま
たはメタクリル酸系(共)重合体ポリフローNo.7
5、No.90、No.95(共栄社油脂化学工業社製)
等が挙げられる。これらの界面活性剤の配合量は、組成
物の固形分当たり、通常、2重量%以下である。
を可視化させ、放射線照射時のハレーションの影響を少
なくするための染料、例えば1,7−ビス(3−メトキ
シ−4−ヒドロキシフェニル)−1,6−ヘプタジエン
−3,5−ジオン、5−ヒドロキシ−4−(4−メトキ
シフェニルアゾ)−3−メチル−1−フェニルピラゾー
ル等を配合することもできる。また、本発明の組成物に
は必要に応じて保存安定剤、消泡剤等も配合することが
できる。
としては、前記アルカリ可溶性樹脂、1,2−キノンジ
アジド化合物および各種配合剤の所定量を溶剤に溶解さ
せ、例えば孔径0.2μm程度のフィルターで濾過した
後、これをロールコーターで塗布する方法があげられ
る。
オン酸エチルを溶媒として用いることにより、ロールコ
ートに適当な15〜60センチポイズ(20℃におい
て)の粘度を適当な固形分濃度を維持しつつ達成しうる
ものである。組成物の粘度が15cP以下では流動性が
大きすぎ膜厚制御が困難になる傾向があり、60cPを
こえると流動性が小さすぎるため膜厚の均一性が悪化す
るようになる。またロールコーターによる膜厚制御はロ
ールの間隔を変えることによって行うため、同じ粘度の
レジストを同じロール間隔で塗布した時により膜厚が薄
くなるレジストの方が、同じ膜厚を塗布する場合ロール
の間隔を広くできるため膜厚制御が容易である。本発明
の組成物はこのような意味で膜厚制御が容易である。
されるレジスト膜厚は1.0〜2.5μmである。従来の
ポジ型レジストでは固形分濃度と粘度の相関がこの適正
な範囲にないため、目標の膜厚を得るために必要な固形
分濃度が高すぎるかあるいは低すぎ、膜厚制御が難し
く、液晶表示素子の製造に必要な膜厚均一性(5%以
下)は達成されない。
る塗布に好適な粘度特性を有するポジ型ホトレジストに
対する要望は非常に強く、本発明の組成物は優れた技術
的進歩を達成しうるものと言える。
水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、
硅酸ナトリウム、メタ硅酸ナトリウム、アンモニア水、
エチルアミン、n−プロピルアミン、ジエチルアミン、
ジ−n−プロピルアミン、トリエチルアミン、メチルジ
エチルアミン、ジメチルエタノールアミン、トリエタノ
ールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、
テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、コリン、ピロ
ール、ピペリジン、1,8−ジアザビシクロ−(5.4.
0)−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ−(4.
3.0)−5−ノナン等を溶解してなるアルカリ水溶液
が使用される。また該現像液には、水溶性有機溶媒、例
えばメタノール、エタノール等のアルコール類や界面活
性剤を適量添加して使用することもできる。
て使用するときの効果をより高めるために、基板上に本
発明の組成物を塗布し、プレベークおよび露光を行った
後、70〜140℃で加熱してから現像することがで
き、さらに70〜140℃で加熱しながら、紫外線を照
射することもできる。
しく説明するが、本発明はこれらの合成例および実施例
に制約されるものではない。実施例中のMwおよびレジ
スト性能の評価は下記の方法によって行なった。
000H6 2本、G3000H6 1本、G4000H6
1本)を用い、流量1.5ml/分、溶出溶媒テトラヒ
ドロフラン、カラム温度40℃の分析条件で、単分散ポ
リスチレンを標準とするゲルパーミエーションクロマト
グラフ法により測定した。
スコニックELD)を用い、20℃で測定した。 感度:ニコン製−NSR1505G4D縮小投影露光機
(レンズの開口係数:0.45、g線露光機)で露光を
行ない、次いでテトラメチルアンモニウムヒドロキシド
2.4重量%水溶液を用い25℃で60秒間現像し水で
リンスした後、乾燥してシリコンウエハー上にレジスト
パターンを形成させ、2.0μmのライン・アンド・ス
ペースパターン(1対1)を、1対1の線幅で形成する
露光時間(以下、「最適露光時間」と称する)を求め
た。
いる最小のレジストパターンの寸法を調べた。
ラス基板に大日本スクリーン社製ロールコーター(RC
P−552−P型)で組成物を膜厚約1.5μmに塗布
し、90℃のホットプレート上で120秒間加熱し、テ
ストピースを得た。テストピース上の膜厚を対角線方向
に20mm間隔で21点、光学式膜厚計(大日本スクリ
ーン社製ラムダエース)で測定し、下記式で示される均
一性(%)の値により評価した。 均一性(%)=(膜厚の最大値/膜厚の平均値 − 1)
×100 この数値が小さいほど膜厚が均一であることを示す。
μm、30μmと変えて、350mm×300mmのガ
ラス基板に組成物を塗布し、90℃のホットプレート上
で120秒間加熱した後、光学式膜厚計で塗膜厚を測定
し、このロール間隔と塗膜厚の相関を塗布特性とした。
ち、攪拌しながら60分間、重縮合を行った後、 m−クレゾール 38.8g を加え、さらに100分間重縮合を行ない、樹脂を合成
した。反応後、油浴の温度を180℃まで上げ、同時に
反応容器内の圧力を30〜40mmHgまで減圧し、
水、シュウ酸、未反応のホルムアルデヒド、m−クレゾ
ール、3,5−キシレノール等を除去した。次いで、溶
融した樹脂を室温に戻して回収した。この樹脂を、酢酸
エチルセロソルブに固形分が20重量%となるよう溶解
したのち、樹脂溶液の重量に対し、2倍量のメタノール
および等量の水を加えて、攪拌放置した。2層に分離し
たのち、樹脂溶液(下層)をとり出し、濃縮・脱水・乾
燥して樹脂Aを回収した(以下、この樹脂を「樹脂A
(1)」と称する)。
ち、攪拌しながら60分間、重縮合を行った後、 m−クレゾール 88.8g を加え、さらに90分間重縮合を行ない、樹脂を合成し
た。反応後、油浴の温度を180℃まで上げ、同時に反
応容器内の圧力を30〜40mmHgまで減圧し、水、
シュウ酸、未反応のホルムアルデヒド、m−クレゾー
ル、p−クレゾール等を除去し、樹脂Aを回収した(以
下、この樹脂を「樹脂A(2)」と称する)。
フィルターで濾過し、本発明の組成物を調製した。組成
物の粘度は20cPであった。
ウエハー上に塗布した後、ホットプレート上で90℃に
て2分間プレベークして厚さ1.2μmの塗布膜を形成
し、感度、膜厚均一性および塗布特性を評価した。結果
を表1に示す。
フィルターで濾過し、組成物を調製した。組成物の粘度
は20cPであった。
ジスト性能を試験した。結果を表1に示す。
溶液組成物は、ロールコート法による塗布に好適な粘度
と固形分濃度の相関を有し、ロールコート時の膜厚均一
性が高く、しかも高感度であり、膜厚制御を比較的容易
に行いうるポジ型レジストに好適である。
Claims (2)
- 【請求項1】 アルカリ可溶性樹脂、1,2−キノンジ
アジド化合物および2−ヒドロキシプロピオン酸エチル
を含有して成りそして20℃における粘度が15〜60
センチポイズの間にあることを特徴とする、液晶表示素
子製造用且つガラス基板のロールコート用感放射線性樹
脂溶液組成物。 - 【請求項2】 ガラス基板上に、下記式 膜厚均一性(%)=(膜厚の最大値/膜厚の平均値−1)×100 で定義される膜厚均一性が5%以下のレジスト膜を与え
る請求項1記載の感放射線性樹脂組成物。
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-
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