JP4446181B2 - Pattern formation method - Google Patents

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Description

本発明は、パターン形成方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、感光性レジスト組成物を用いて、ハーフトーンパターン部を有するレジストパターンを形成する方法であって、例えば液晶ディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンス(以下、エレクトロルミネッセンスをELと略記する。)ディスプレイ等の平面表示装置分野などにおいて適用されるパターン形成方法に関するものである。   The present invention relates to a pattern forming method. More specifically, the present invention relates to a method for forming a resist pattern having a halftone pattern portion using a photosensitive resist composition, for example, a liquid crystal display, organic electroluminescence (hereinafter, electroluminescence is abbreviated as EL). .) It relates to a pattern forming method applied in the field of flat display devices such as displays.

近年、電子ディスプレイデバイスとして、液晶表示装置や有機EL素子などの平面表示装置が脚光を浴びている。
液晶表示装置は、CRT(陰極線管)表示装置に比べて、小型でコンパクトであることから、該液晶表示装置を備えた様々な機器が普及してきている。例えばパーソナルコンピュータあるいはビデオカメラ等民生用機器を始めとして各種機器の小型化に対する市場ニーズは高く、具体的には、ラップトップ型コンピュータあるいは液晶モニタ付カメラと呼ばれる小型化された携帯可能な機器が広く普及してきた。これらの機器において、液晶表示装置を具備することは必須となっており、あわせてカラー表示化、高輝度化など高機能高性能化への要求は強い。この液晶表示装置は自己発光型でないため、バックライトやフロントライトなどの光源を必要とする。
一方、電界発光を利用したEL素子は、自己発光型であるため視認性が高く、かつ完全固体素子であって、耐衝撃性に優れるなどの特徴を有することから、各種表示装置における発光素子としての利用が図られている。
このEL素子には、発光材料に無機化合物を用いてなる無機EL素子と有機化合物を用いてなる有機EL素子とがある。このうち、有機EL素子は、印加電圧を大幅に低くしうる上、小型化が容易であって、消費電力が小さく、面発光が可能であり、かつ三原色発光も容易であることから、次世代の発光素子としてその実用化研究が積極的になされている。
In recent years, flat display devices such as liquid crystal display devices and organic EL elements have attracted attention as electronic display devices.
Since the liquid crystal display device is smaller and more compact than a CRT (cathode ray tube) display device, various devices including the liquid crystal display device have been widely used. For example, there is a great market need for downsizing various devices including consumer devices such as personal computers and video cameras. Specifically, there are a wide range of downsized portable devices called laptop computers or cameras with LCD monitors. It has become popular. In these devices, it is indispensable to have a liquid crystal display device, and there is a strong demand for high performance and high performance such as color display and high brightness. Since this liquid crystal display device is not a self-luminous type, a light source such as a backlight or a front light is required.
On the other hand, EL elements using electroluminescence are self-luminous and have high visibility, are completely solid elements, and have excellent impact resistance. Therefore, as EL elements in various display devices, Is being used.
This EL element includes an inorganic EL element using an inorganic compound as a light emitting material and an organic EL element using an organic compound. Among these, the organic EL element can greatly reduce the applied voltage, is easy to downsize, consumes low power, can emit surface light, and can easily emit three primary colors. As a light emitting device, practical research has been actively conducted.

これらの表示装置においては、駆動方式として、種々の方式があるが、TFT素子を用いたアクティブマトリクス方式を採用することが多い。
図1は、TFT素子を用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板の1例の構成を示す断面図である。
透明絶縁性基板1上に、Mo/Al/Ndなどで構成されるゲート電極2が設けられ、その上にSiNxなどから構成されるゲート絶縁膜3を介して、アクティブ層(アモルファスシリコンやポリシリコンなどから構成される半導体スイッチ層)4が設けられている。このアクティブ層4に接してS/D層(Moなどで構成される画素電極に電圧をかける配線層)5が設けられ、その上にPAS層(SiNxなどから構成される絶縁層)6が設けられている。
このPAS層6には、ホール8が形成され、その上からITO(錫ドープ酸化インジウム)をスパッタリングすることにより、S/D層5と導通してなるPixel層(液晶分子を制御する画素電極層)7が設けられている。
In these display devices, there are various driving methods, but an active matrix method using TFT elements is often adopted.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of an example of a TFT array substrate used in an active matrix liquid crystal display device using TFT elements.
A gate electrode 2 made of Mo / Al / Nd or the like is provided on the transparent insulating substrate 1, and an active layer (amorphous silicon or polysilicon) is formed thereon via a gate insulating film 3 made of SiNx or the like. A semiconductor switch layer 4) is provided. An S / D layer (a wiring layer for applying a voltage to a pixel electrode made of Mo or the like) 5 is provided in contact with the active layer 4, and a PAS layer (an insulating layer made of SiN x or the like) 6 is formed thereon. Is provided.
A hole 8 is formed in the PAS layer 6, and a pixel layer (pixel electrode layer for controlling liquid crystal molecules) that is electrically connected to the S / D layer 5 by sputtering ITO (tin-doped indium oxide) thereon. ) 7 is provided.

このようなTFTアレイ基板は、従来、5枚以上のフォトマスクを用い、フォトリソグラフィプロセスによる微細パターニングを繰り返すことによって、製造されてきた。ところが近年、液晶表示装置などの平面表示装置の生産性及び製造歩留りの向上や、コストダウンを図る観点から、フォトマスクの使用数の削減、つまりはフォトリソグラフィプロセスの削減が検討され、具体的には4マスクプロセスが検討されている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。
この4マスクプロセスとしては、例えば樹脂と感光成分とを含有する感光性レジスト組成物を基板に塗布して形成されたレジスト膜に、半透過膜部分を有するマスクや露光装置の解像限界以下の大きさのスリットやメッシュのある部分を有するマスクのようなハーフトーンマスクを用いた露光と、現像処理とを施すことにより基板上にレジストパターンを形成し、次いでウエットエッチング(又はドライエッチング)、ドライエッチング、ウエットエッチング(又はドライエッチング)及びレジストパターンの剥離処理を順次施す工程を含むプロセスなどを挙げることができる。
このような4マスクプロセスにおいては、マスクのハーフトーン部に対応するレジストパターン(以下、ハーフトーンパターンという)部の膜厚に関する露光マージン(以下、残膜厚露光マージンという)が広いこと、すなわち露光量の変動に対する残膜厚の変化(残膜率)のばらつきが小さいことが望ましい。ハーフトーンパターン部分の残膜率のばらつきが大きいと、ドライエッチング処理後の中央開口部での線幅のばらつきが大きくなり、酷い場合にはドライエッチング処理後でも、中央部が開口しなくなることが生じる。この中央開口部の線幅のばらつきは、TFT素子特性のばらつきにつながることになるため、製品の歩留り(生産性)に影響を与える。
Conventionally, such a TFT array substrate has been manufactured by repeating fine patterning by a photolithography process using five or more photomasks. However, in recent years, from the viewpoint of improving the productivity and manufacturing yield of flat display devices such as liquid crystal display devices and reducing costs, studies have been made on reducing the number of photomasks used, that is, reducing the photolithography process. A four-mask process has been studied (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
As the four-mask process, for example, a resist film formed by applying a photosensitive resist composition containing a resin and a photosensitive component to a substrate, a mask having a semi-transmissive film portion, and the resolution limit of an exposure apparatus or less. A resist pattern is formed on the substrate by performing exposure using a halftone mask such as a mask having a slit or mesh portion having a size and development processing, and then performing wet etching (or dry etching) and dry etching. Examples include a process including a step of sequentially performing etching, wet etching (or dry etching), and a resist pattern peeling process.
In such a 4-mask process, an exposure margin (hereinafter referred to as a residual film thickness exposure margin) relating to a film thickness of a resist pattern (hereinafter referred to as a halftone pattern) corresponding to a halftone portion of the mask is wide, that is, exposure. It is desirable that the variation of the remaining film thickness (residual film rate) with respect to the variation in amount is small. If the variation in the remaining film ratio of the halftone pattern portion is large, the variation in the line width at the central opening after the dry etching process becomes large. In severe cases, the central part may not open even after the dry etching process. Arise. This variation in the line width of the central opening portion leads to variations in TFT element characteristics, which affects the product yield (productivity).

さらに、レジストパターンは、ドライエッチング耐性に優れることが望ましい。4マスクプロセスにおいては、アモルファスシリコン層やポリシリコン層をドライエッチング処理で加工する工程があり、この際、レジストのドライエッチング耐性が低いと、レジストのパターンの膜厚がドライエッチングによって減少し、その後のウエットエッチング処理で、設計通りの線幅が得られなくなる。
一般的なノボラック型樹脂を用いたレジストでは、ドライエッチング耐性が不十分である。そこで、レジストを架橋させる工程を加えることで、ドライエッチング耐性を向上させる方法が開示されている(例えば、特許文献3参照)。しかしながら、この方法は、工程が増える方法であり、生産性の低下を招くものである。
特開2002−25894号公報 特開2002−151381号公報 特開2004−177683号公報
Furthermore, it is desirable that the resist pattern has excellent dry etching resistance. In the four-mask process, there is a step of processing an amorphous silicon layer or a polysilicon layer by dry etching. At this time, if the resistance to dry etching of the resist is low, the film thickness of the resist pattern is reduced by dry etching. In this wet etching process, the designed line width cannot be obtained.
A resist using a general novolac resin has insufficient dry etching resistance. Therefore, a method for improving the dry etching resistance by adding a step of crosslinking the resist is disclosed (for example, see Patent Document 3). However, this method is a method in which the number of steps is increased, resulting in a decrease in productivity.
JP 2002-25894 A JP 2002-151381 A Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-177683

本発明は、このような事情のもとで、感光性レジスト組成物を用いて、残膜厚露光マージンが広く、かつドライエッチング耐性が高いハーフトーンパターン部を有するレジストパターンを形成する方法を提供することを目的としてなされたものである。   Under such circumstances, the present invention provides a method of forming a resist pattern having a halftone pattern portion having a wide residual film thickness exposure margin and high dry etching resistance using a photosensitive resist composition. It was made for the purpose of doing.

本発明者は、ハーフトーンパターン部を有するレジストパターンの形成方法について
鋭意研究を重ねた結果、アルカリ可溶性樹脂及びキノンジアジド基含有化合物を含む感光性レジスト組成物に、さらに特定の構造を有するフェノール化合物を含有させることにより、その目的を達成し得ることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、
(1)(a)(A)アルカリ可溶性樹脂、(B)キノンジアジド基含有化合物、(C)溶剤及び(D)フェノール化合物を含む感光性レジスト組成物を基材に塗布してレジスト膜を形成する工程、
(b)前記レジスト膜をハーフトーン部が存在するマスクを通して露光する工程、
(c)露光後のレジスト膜に現像液を接触させて現像する工程、
を含むレジストパターン形成方法において、
前記(D)フェノール化合物が、フェノール類とα,α'−2置換キシレン類との縮合物であることを特徴とするパターン形成方法、
(2)フェノール類が、一般式(I)
As a result of extensive research on a method for forming a resist pattern having a halftone pattern portion, the present inventors have further added a phenol compound having a specific structure to a photosensitive resist composition containing an alkali-soluble resin and a quinonediazide group-containing compound. It has been found that the purpose can be achieved by the inclusion, and the present invention has been completed based on this finding.
That is, the present invention
(1) A resist film is formed by applying a photosensitive resist composition containing (a) (A) an alkali-soluble resin, (B) a quinonediazide group-containing compound, (C) a solvent, and (D) a phenol compound to a substrate. Process,
(B) exposing the resist film through a mask having a halftone portion;
(C) a step of developing the exposed resist film by bringing a developer into contact therewith,
In a resist pattern forming method including:
The (D) phenol compound is a condensate of phenols and α, α′-2 substituted xylenes,
(2) The phenol is represented by the general formula (I)

Figure 0004446181
Figure 0004446181

(式中、R1〜R3は、それぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を示す。)
で表される化合物であり、α,α'−2置換キシレン類が、一般式(II)
(In formula, R < 1 > -R < 3 > shows a hydrogen atom or a C1-C4 alkyl group each independently.)
In which α, α′-2 substituted xylenes are represented by the general formula (II)

Figure 0004446181
Figure 0004446181

(式中、R4〜R11は、それぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を示し、X1及びX2は、それぞれ独立に水酸基、トルエンスルホニルオキシ基、メタンスルホニルオキシ基又は炭素数1〜4のアルコキシ基を示す。)
で表される化合物である上記(1)項に記載のパターン形成方法、
(3)前記(C)溶剤が、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを主成分とするものである上記(1)又は(2)項に記載のパターン形成方法、及び
(4)(a)工程で用いる基材が、TFTアレイ製造用の基板である上記(1)〜(3)項のいずれかに記載のパターン形成方法、
を提供するものである。
(Wherein R 4 to R 11 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and X 1 and X 2 each independently represent a hydroxyl group, a toluenesulfonyloxy group, a methanesulfonyloxy group, or An alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms is shown.)
The pattern forming method according to item (1), which is a compound represented by the formula:
(3) The pattern forming method as described in (1) or (2) above, wherein the solvent (C) is mainly composed of propylene glycol monomethyl ether acetate, and (4) a group used in the step (a). The pattern forming method according to any one of (1) to (3), wherein the material is a substrate for manufacturing a TFT array,
Is to provide.

本発明によれば、感光性レジスト組成物を用いて、残膜厚露光マージンが広く、かつドライエッチング耐性が高いハーフトーンパターン部を有するレジストパターンを形成する方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a method for forming a resist pattern having a halftone pattern portion having a wide residual film thickness exposure margin and high dry etching resistance using a photosensitive resist composition.

本発明のパターン形成方法は、(a)感光性レジスト組成物を基材に塗布する工程、(b)ハーフトーンマスクを通して露光する工程及び(c)現像工程を含む。
まず、前記(a)工程で用いる感光性レジスト組成物について説明する。
当該感光性レジスト組成物としては、(A)アルカリ可溶性樹脂、(B)キノンジアジド基含有化合物、(C)溶剤及び(D)特定の構造を有するフェノール化合物を含む組成物が用いられる。
前記(A)成分であるアルカリ可溶性樹脂については特に制限はなく、従来、キノンジアジドスルホン酸エステルを感光剤とするフォトレジストに慣用されているアルカリ可溶性樹脂の中から、任意のものを適宜選択して用いることができる。このアルカリ可溶性樹脂の具体例としては、フェノール類とアルデヒド類又はケトン類との縮合反応生成物(ノボラック型樹脂)、ビニルフェノール系重合体、イソプロペニルフェノール系重合体、これらのフェノール樹脂の水素添加反応生成物などを挙げることができる。前記縮合反応生成物は、常法、例えばフェノール類とアルデヒド類又はケトン類とを酸性触媒存在下で反応させることにより得ることができる。
The pattern forming method of the present invention includes (a) a step of applying a photosensitive resist composition to a substrate, (b) a step of exposing through a halftone mask, and (c) a developing step.
First, the photosensitive resist composition used in the step (a) will be described.
As the photosensitive resist composition, a composition containing (A) an alkali-soluble resin, (B) a quinonediazide group-containing compound, (C) a solvent, and (D) a phenol compound having a specific structure is used.
The alkali-soluble resin as component (A) is not particularly limited, and any one of alkali-soluble resins conventionally used in photoresists using quinonediazide sulfonate as a photosensitizer can be appropriately selected. Can be used. Specific examples of the alkali-soluble resin include a condensation reaction product (novolak type resin) of phenols with aldehydes or ketones, vinylphenol polymers, isopropenylphenol polymers, and hydrogenation of these phenol resins. A reaction product etc. can be mentioned. The condensation reaction product can be obtained by a conventional method, for example, by reacting phenols with aldehydes or ketones in the presence of an acidic catalyst.

上記樹脂の中で、フェノール類とアルデヒド類又はケトン類との縮合反応生成物において、原料として用いられるフェノール類の例としては、フェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、2,3−キシレノール、2,4−キシレノール、3,5−キシレノール、2,6−キシレノール、1,2,3−トリメチルフェノール、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、o−エチルフェノール、m−エチルフェノール、p−エチルフェノール、o−プロピルフェノール、m−プロピルフェノール、p−プロピルフェノール、o−ブチルフェノール、m−ブチルフェノール、p−ブチルフェノール、o−フェニルフェノール、m−フェニルフェノール、p−フェニルフェノール、o−メトキシフェノール、m−メトキシフェノール、p−メトキシフェノール、3−メチルメトキシフェノールなどの一価のフェノール類;レゾルシノール、ピロカテコール、ハイドロキノン、ビスフェノールA、フロログルシノール、ピロガロールなどの多価フェノール類などが挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   Among the above resins, examples of phenols used as raw materials in the condensation reaction product of phenols and aldehydes or ketones include phenol, o-cresol, m-cresol, p-cresol, and 2,3. -Xylenol, 2,4-xylenol, 3,5-xylenol, 2,6-xylenol, 1,2,3-trimethylphenol, 2,3,4-trimethylphenol, 2,3,5-trimethylphenol, o- Ethylphenol, m-ethylphenol, p-ethylphenol, o-propylphenol, m-propylphenol, p-propylphenol, o-butylphenol, m-butylphenol, p-butylphenol, o-phenylphenol, m-phenylphenol, p-phenylphenol, o-methoxyphenol, m -Monovalent phenols such as methoxyphenol, p-methoxyphenol, 3-methylmethoxyphenol; polyhydric phenols such as resorcinol, pyrocatechol, hydroquinone, bisphenol A, phloroglucinol, pyrogallol and the like. These may be used individually by 1 type and may be used in combination of 2 or more type.

アルデヒド類としては、例えばホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、トリオキサン、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ベンズアルデヒド、フェニルアセトアルデヒド、α−フェニルプロピオンアルデヒド、β−フェニルプロピオンアルデヒド、o−ヒドロキシベンズアルデヒド、m−ヒドロキシベンズアルデヒド、p−ヒドロキシベンズアルデヒド、o−クロロベンズアルデヒド、m−クロロベンズアルデヒド、p−クロロベンズアルデヒド、o−ニトロベンズアルデヒド、m−ニトロベンズアルデヒド、p−ニトロベンズアルデヒド、o−メチルベンズアルデヒド、m−メチルベンズアルデヒド、p−メチルベンズアルデヒド、p−エチルベンズアルデヒド、p−n−ブチルベンズアルデヒド、テレフタルアルデヒドなどを用いることができ、ケトン類としては、例えばアセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、ジフェニルケトン、アセトフェンなどを用いることができる。これらのアルデヒド類やケトン類は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   Examples of aldehydes include formaldehyde, paraformaldehyde, trioxane, acetaldehyde, propionaldehyde, benzaldehyde, phenylacetaldehyde, α-phenylpropionaldehyde, β-phenylpropionaldehyde, o-hydroxybenzaldehyde, m-hydroxybenzaldehyde, p-hydroxybenzaldehyde, o-chlorobenzaldehyde, m-chlorobenzaldehyde, p-chlorobenzaldehyde, o-nitrobenzaldehyde, m-nitrobenzaldehyde, p-nitrobenzaldehyde, o-methylbenzaldehyde, m-methylbenzaldehyde, p-methylbenzaldehyde, p-ethylbenzaldehyde, pn-Butylbenzaldehyde, terephthalaldehyde, etc. Examples of ketones that can be used include acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone, diphenyl ketone, and acetophene. These aldehydes and ketones may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

一方、ビニルフェノール系重合体やイソプロペニルフェノール系重合体は、ビニルフェノールやイソプロペニルフェノールの単独重合体及びビニルフェノールやイソプロペニルフェノールと共重合可能な成分との共重合体の中から選択される。共重合可能な成分の具体例としては、アクリル酸、メタクリル酸、スチレン、無水マレイン酸、マレイン酸イミド、酢酸ビニル、アクリロニトリルやこれらの誘導体などが例示される。該共重合体は周知の方法により得ることができる。
さらに、フェノール樹脂の水素添加反応生成物は、任意の公知の方法、例えば上記のフェノール樹脂を有機溶剤に溶解させ、均一系又は不均一系触媒の存在下、水素添加を行うことにより得ることができるものである。
これらのアルカリ可溶性樹脂は、公知の手段により分子量や分子量分布を制御したものとして用いることもできる。分子量や分子量分布を制御する方法としては、樹脂を破砕し、適当な溶解度をもつ有機溶剤で固−液抽出するか、樹脂を良溶剤に溶解させ、貧溶剤中に滴下するか、あるいは貧溶剤を滴下して固−液又は液−液抽出するなどの方法が挙げられる。
On the other hand, the vinylphenol polymer and the isopropenylphenol polymer are selected from a homopolymer of vinylphenol and isopropenylphenol and a copolymer of a component copolymerizable with vinylphenol and isopropenylphenol. . Specific examples of the copolymerizable component include acrylic acid, methacrylic acid, styrene, maleic anhydride, maleic imide, vinyl acetate, acrylonitrile, and derivatives thereof. The copolymer can be obtained by a known method.
Furthermore, the hydrogenation reaction product of the phenol resin can be obtained by any known method, for example, by dissolving the above phenol resin in an organic solvent and performing hydrogenation in the presence of a homogeneous or heterogeneous catalyst. It can be done.
These alkali-soluble resins can also be used as those whose molecular weight and molecular weight distribution are controlled by known means. As a method for controlling the molecular weight and molecular weight distribution, the resin is crushed and subjected to solid-liquid extraction with an organic solvent having an appropriate solubility, or the resin is dissolved in a good solvent and dropped into the poor solvent, or the poor solvent And a method such as solid-liquid or liquid-liquid extraction is added.

この(A)成分のアルカリ可溶性樹脂は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、本発明においては、上記アルカリ可溶性樹脂の中でも、特にフェノール類とアルデヒド類とを、酸触媒の存在下で重縮合させることによって得られるフェノール系ノボラック型樹脂が好適である。また、これらのノボラック型樹脂に用いられるフェノール類としては、m−クレゾールとp−クレゾールとの混合クレゾールが好ましい。
当該感光性レジスト組成物において、(B)成分として用いられるキノンジアジド基含有化合物については特に制限はなく、従来キノンジアジド−フェノールノボラック系レジストで用いられている公知の感光剤を用いることができる。当該キノンジアジド基含有化合物は、一般にナフトキノンジアジドスルホン酸クロライドやベンゾキノンジアジドスルホン酸クロライドなどの酸ハライドと、これと縮合反応可能な官能基を有する低分子化合物または高分子化合物とを反応させることによって得られる化合物が好ましいものである。ここで酸ハライドと縮合可能な官能基としては水酸基、アミノ基等が挙げられ、水酸基が好適である。
As the alkali-soluble resin of component (A), one kind may be used alone, or two or more kinds may be used in combination. In the present invention, among the alkali-soluble resins, a phenol-based novolak resin obtained by polycondensation of phenols and aldehydes in the presence of an acid catalyst is particularly preferable. Moreover, as phenols used for these novolak-type resins, mixed cresol of m-cresol and p-cresol is preferable.
In the photosensitive resist composition, the quinonediazide group-containing compound used as the component (B) is not particularly limited, and a known photosensitive agent conventionally used in quinonediazide-phenol novolac resists can be used. The quinonediazide group-containing compound is generally obtained by reacting an acid halide such as naphthoquinonediazidesulfonic acid chloride or benzoquinonediazidesulfonic acid chloride with a low molecular compound or a high molecular compound having a functional group capable of performing a condensation reaction therewith. Compounds are preferred. Here, examples of the functional group capable of condensing with an acid halide include a hydroxyl group and an amino group, and a hydroxyl group is preferred.

酸ハライドと縮合可能な、水酸基を含む化合物(以下、ポリフェノール類という。)としては、例えば2,3,4−トリヒドロキシベンゾフェノン、2,4,4'−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、2,4,2',4'−テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4,2',4'−ペンタヒドロキシベンゾフェノン等のポリヒドロキシベンゾフェノン類;没食子酸メチル、没食子酸エチル、没食子酸プロピル等の没食子酸エステル類;2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(2,4−ジヒドロキシフェニル)プロパン等のポリヒドロキシビスフェニルアルカン類;トリス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、1,1,1−トリス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)エタン、1,1,1−トリス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)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−3−メチルフェニル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)エタン、ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)−2−ヒドロキシ−4−メトキシフェニルメタン等のポリヒドロキシトリスフェニルアルカン類;1,1,2,2−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1,2,2−テトラキス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1,3,3−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン等のポリヒドロキシテトラキスフェニルアルカン類;α,α,α',α'−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)−3−キシレン、α,α,α',α'−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)−4−キシレン、α,α,α',α'−テトラキス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)−3−キシレン等のポリヒドロキシテトラキスフェニルキシレン類;2,6−ビス(2,4−ジヒドロキシベンジル)−p−クレゾール、2,6−ビス(2,4−ジヒドロキシ−3−メチルベンジル)−p−クレゾール、4,6−ビス(4−ヒドロキシベンジル)レゾルシン、4,6−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルベンジル)レゾルシン、4,6−ビス(4−ヒドロキシベンジル)−2−メチルレゾルシン、4,6−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルベンジル)−2−メチルレゾルシン等のフェノール類とホルマリンとのトリマー、フェノール類とホルマリンとのテトラマー、さらにノボラック樹脂などが挙げられる。これらは、単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
ポリフェノール類として、特にトリ又はテトラヒドロキシベンゾフェノン類を用いて得られたキノンジアジドスルホン酸エステルは、良好な感度と解像性を与えるので好適である。
Examples of the compound containing a hydroxyl group that can be condensed with an acid halide (hereinafter referred to as polyphenols) include 2,3,4-trihydroxybenzophenone, 2,4,4′-trihydroxybenzophenone, 2,3,4, Polyhydroxybenzophenones such as 4′-tetrahydroxybenzophenone, 2,4,2 ′, 4′-tetrahydroxybenzophenone, 2,3,4,2 ′, 4′-pentahydroxybenzophenone; methyl gallate, ethyl gallate Gallic esters such as propyl gallate; polyhydroxybisphenylalkanes such as 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane and 2,2-bis (2,4-dihydroxyphenyl) propane; -Hydroxyphenyl) methane, 1,1,1-tris (4-hydroxy-3-methylphenyl) ethane, 1,1,1-tris (4-hydroxy Loxy-3-methylphenyl) ethane, 1,1,1-tris (4-hydroxyphenyl) ethane, 1,1-bis (4-hydroxy-3-methylphenyl) -1- (4-hydroxyphenyl) ethane, Polyhydroxytrisphenylalkanes such as bis (4-hydroxy-3-methylphenyl) -2-hydroxy-4-methoxyphenylmethane; 1,1,2,2-tetrakis (4-hydroxyphenyl) ethane, 1,1 , 2,2-tetrakis (3-methyl-4-hydroxyphenyl) ethane, 1,1,3,3-tetrakis (4-hydroxyphenyl) propane and other polyhydroxytetrakisphenylalkanes; α, α, α ′, α′-tetrakis (4-hydroxyphenyl) -3-xylene, α, α, α ′, α′-tetrakis (4-hydroxyphenyl) -4-xylene, α, α, α ′, α′-tetrakis (3 -Methyl- Polyhydroxytetrakisphenylxylenes such as 4-hydroxyphenyl) -3-xylene; 2,6-bis (2,4-dihydroxybenzyl) -p-cresol, 2,6-bis (2,4-dihydroxy-3- Methylbenzyl) -p-cresol, 4,6-bis (4-hydroxybenzyl) resorcin, 4,6-bis (4-hydroxy-3-methylbenzyl) resorcin, 4,6-bis (4-hydroxybenzyl)- Examples include 2-methylresorcin, trimers of phenols and formalin such as 4,6-bis (4-hydroxy-3-methylbenzyl) -2-methylresorcin, tetramers of phenols and formalin, and novolak resins. . These can be used alone or in combination of two or more.
In particular, quinonediazide sulfonic acid esters obtained by using tri- or tetrahydroxybenzophenones as polyphenols are preferable because they give good sensitivity and resolution.

また、酸ハライドとしては、例えば、1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホニルクロライド、1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホニルクロライドなどが好ましいものとして挙げられる。
これらのキノンジアジドスルホン酸ハライドと前記ポリフェノール類から得られるエステル化合物の製造方法は特に制限されないが、常法に従ってキノンジアジドスルホン酸ハライド(好ましくはナフトキノンジアジドスルホン酸クロライド)を、アセトン、ジオキサン、テトラヒドロフラン等の溶媒中で、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等の無機塩基、又は、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、トリブチルアミン、ピロリジン、ピペリジン、ピペラジン、モルホリン、ピリジン、ジシクロヘキシルアミン等の有機塩基の存在下、ポリフェノール類と反応させることにより得ることができる。
本発明で用いられるキノンジアジド基含有化合物がエステル化合物である場合において、これらのポリフェノール類の水酸基のキノンジアジドスルホン酸エステル化された水酸基の割合(平均エステル化率)は、反応時に用いるポリフェノール類の水酸基の当量数とキノンジアジドスルホン酸ハライドのモル数から算出される値であり、通常60%以上、好ましくは65%以上であって、上限は通常100%、好ましくは90%である。この平均エステル化率が60%以上であれば、パターン形状や解像性を向上させることができる。
本発明においては、(B)成分のキノンジアジド基含有化合物として、1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホニル化合物及び/又は1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホニル化合物が好適である。
この(B)成分のキノンジアジド基含有化合物の含有量は、前記(A)成分のアルカリ可溶性樹脂100重量部当たり、通常5〜50重量部、好ましくは10〜40重量部の範囲である。(B)成分の含有量が上記範囲内であれば、実効感度と残膜率、解像性などのレジスト特性のバランスに優れる感光性レジスト組成物が得られる。
Examples of the acid halide include 1,2-naphthoquinone diazide-5-sulfonyl chloride, 1,2-naphthoquinone diazide-4-sulfonyl chloride, and the like.
The method for producing the ester compound obtained from these quinonediazidesulfonic acid halides and the above polyphenols is not particularly limited, but quinonediazidesulfonic acid halide (preferably naphthoquinonediazidesulfonic acid chloride) is used in a solvent such as acetone, dioxane, tetrahydrofuran or the like according to a conventional method. Among them, inorganic bases such as sodium carbonate, sodium bicarbonate, sodium hydroxide and potassium hydroxide, or trimethylamine, triethylamine, tripropylamine, diisopropylamine, tributylamine, pyrrolidine, piperidine, piperazine, morpholine, pyridine, dicyclohexylamine It can obtain by making it react with polyphenols in presence of organic bases, such as.
When the quinonediazide group-containing compound used in the present invention is an ester compound, the ratio of the hydroxyl group of these polyphenols to the quinonediazide sulfonate ester group (average esterification rate) is the ratio of the hydroxyl groups of the polyphenols used in the reaction. It is a value calculated from the number of equivalents and the number of moles of quinonediazide sulfonic acid halide, usually 60% or more, preferably 65% or more, and the upper limit is usually 100%, preferably 90%. If this average esterification rate is 60% or more, the pattern shape and resolution can be improved.
In the present invention, a 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonyl compound and / or a 1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonyl compound are suitable as the quinonediazide group-containing compound as the component (B).
The content of the quinonediazide group-containing compound as the component (B) is usually in the range of 5 to 50 parts by weight, preferably 10 to 40 parts by weight, per 100 parts by weight of the alkali-soluble resin of the component (A). If content of (B) component is in the said range, the photosensitive resist composition which is excellent in the balance of resist characteristics, such as an effective sensitivity, a residual film rate, and resolution, will be obtained.

当該感光性レジスト組成物において、(C)成分の溶剤としては、従来から感光性レジスト組成物の溶剤として公知のものを用いることができる。例えばアセトン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、2−ヘキサノン、3−ヘキサノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、4−ヘプタノン、2−オクタノン、3−オクタノン、4−オクタノンなどの直鎖のケトン類;n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、シクロヘキサノールなどのアルコール類;エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジオキサンなどのエーテル類;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルなどのアルコールエーテル類;ギ酸プロピル、ギ酸ブチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、酪酸エチル、乳酸メチル、乳酸エチルなどのエステル類;セロソルブアセテート、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、プロピルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテートなどのセロソルブエステル類;プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテルなどのプロピレングリコール類;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、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテルなどのジエチレングリコール類;γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、γ−カプロラクトン、γ−カプリロラクトンなどの飽和γ−ラクトン類;トリクロロエチレンなどのハロゲン化炭化水素類;トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類;ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、N−メチルアセトアミドなどの極性溶媒などが挙げられる。これらの溶剤は、単独でも2種以上を組み合わせて用いてもよく、特にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを単独で用いるか、又はこれを主成分として、他の溶剤を組み合わせるものが好適である。また、溶剤の使用量は、前記各成分を均一に溶解又は分散するのに十分な量であればよい。   In the photosensitive resist composition, as the solvent for the component (C), conventionally known solvents can be used as the solvent for the photosensitive resist composition. For example, linear ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclopentanone, 2-hexanone, 3-hexanone, 2-heptanone, 3-heptanone, 4-heptanone, 2-octanone, 3-octanone, 4-octanone; n- Alcohols such as propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol and cyclohexanol; ethers such as ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether and dioxane; alcohol ethers such as ethylene glycol monomethyl ether and ethylene glycol monoethyl ether; formic acid Esters such as propyl, butyl formate, propyl acetate, butyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, methyl butyrate, ethyl butyrate, methyl lactate, ethyl lactate Cellosolve esters such as cellosolve acetate, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, propyl cellosolve acetate, butyl cellosolve acetate; propylene glycol, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monobutyl ether, etc. Propylene glycols; Diethylene glycols such as diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether; γ-butyrolactone, γ-valerolactone, γ-cap Saturated γ-lactones such as lactone and γ-caprolactone; Halogenated hydrocarbons such as trichloroethylene; Aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene; Polar solvents such as dimethylacetamide, dimethylformamide, and N-methylacetamide Is mentioned. These solvents may be used singly or in combination of two or more. In particular, propylene glycol monomethyl ether acetate is used alone, or a combination of other solvents with this as a main component is suitable. Moreover, the usage-amount of a solvent should just be sufficient quantity to melt | dissolve or disperse | distribute each said component uniformly.

当該感光性レジスト組成物に用いる、(D)成分のフェノール化合物は、フェノール類とα,α'−2置換キシレン類との縮合物である。
前記フェノール類は、フェノール性水酸基を1つ有するベンゼンであり、好ましい例としては、一般式(I)
The phenol compound of component (D) used in the photosensitive resist composition is a condensate of phenols and α, α′-2-substituted xylenes.
The phenols are benzene having one phenolic hydroxyl group, and preferred examples include those represented by the general formula (I)

Figure 0004446181
Figure 0004446181

(式中、R1〜R3は、それぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を示す。)
で表される化合物が挙げられる。
前記一般式(I)において、R1〜R3のうちの炭素数1〜4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−ブチル基及びtert−ブチル基を挙げることができる。R1〜R3は、たがいに同一であってもよく、異なっていてもよい。
前記一般式(I)で表されるフェノール類の具体例としては、フェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、2,3−ジメチルフェノール、2,5−ジメチルフェノール、3,4−ジメチルフェノール、3,5ジメチルフェノール、2,4−ジメチルフェノール、2,6−ジメチルフェノール、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、2−t−ブチルフェノール、3−t−ブチルフェノール、4−t−ブチルフェノール、2−プロピルフェノール、3−プロピルフェノール、4−プロピルフェノール、2−イソプロピルフェノール、3−イソプロピルフェノール、4−イソプロピルフェノール、2−t−ブチル−5−メチルフェノール等を挙げることができる。これらの化合物は、単独又は2種以上を組み合わせて用いることもできる。
(In formula, R < 1 > -R < 3 > shows a hydrogen atom or a C1-C4 alkyl group each independently.)
The compound represented by these is mentioned.
In the general formula (I), the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms of R 1 to R 3 includes methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec -Butyl group and tert-butyl group can be mentioned. R 1 to R 3 may be the same or different.
Specific examples of the phenols represented by the general formula (I) include phenol, o-cresol, m-cresol, p-cresol, 2,3-dimethylphenol, 2,5-dimethylphenol, and 3,4- Dimethylphenol, 3,5 dimethylphenol, 2,4-dimethylphenol, 2,6-dimethylphenol, 2,3,5-trimethylphenol, 3,4,5-trimethylphenol, 2-t-butylphenol, 3-t -Butylphenol, 4-t-butylphenol, 2-propylphenol, 3-propylphenol, 4-propylphenol, 2-isopropylphenol, 3-isopropylphenol, 4-isopropylphenol, 2-t-butyl-5-methylphenol, etc. Can be mentioned. These compounds can be used alone or in combination of two or more.

一方、α,α'−2置換キシレン類としては、一般式(II)   On the other hand, the α, α′-2-substituted xylenes are represented by the general formula (II)

Figure 0004446181
Figure 0004446181

(式中、R4〜R11は、それぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を示し、X1及びX2は、それぞれ独立に水酸基、トルエンスルホニルオキシ基、メタンスルホニルオキシ基又は炭素数1〜4のアルコキシ基を示す。)
で表される化合物が挙げられる。
前記一般式(II)において、R4〜R11のうちの炭素数1〜4のアルキル基としては、前記一般式(I)のR1〜R3の説明で例示したものと同じものを挙げることができる。R4〜R11は、たがいに同一であってもよく、異なっていてもよい。また、X1とX2もたがいに同一であってもよく、異なっていてもよい。
前記一般式(II)で表されるα,α'−2置換キシレン類の好ましい具体例としては、o−キシリレングリコール、m−キシリレングリコール、p−キシリレングリコール、o−キシリレングリコールジトルエンスルホナート、m−キシリレングリコールジトルエンスルホナート、p−キシリレングリコールジトルエンスルホナート、o−キシリレングリコールジメシラート、m−キシリレングリコールジメシラート、p−キシリレングリコールジメシラート、2,3,5,6−テトラメチル−p−キシリレングリコール、2,5−ジメチル−p−キシリレングリコール、p−キシリレングリコールジメチルエーテル、p−キシリレングリコールジエチルエーテル、o−キシリレングリコールジメチルエーテル、o−キシリレングリコールジエチルエーテル、m−キシリレングリコールジメチルエーテル、m−キシリレングリコールジエチルエーテルなどを挙げることができる。これらの化合物は、単独又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(Wherein R 4 to R 11 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and X 1 and X 2 each independently represent a hydroxyl group, a toluenesulfonyloxy group, a methanesulfonyloxy group, or An alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms is shown.)
The compound represented by these is mentioned.
In the general formula (II), the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms of R 4 to R 11 is the same as that exemplified in the description of R 1 to R 3 of the general formula (I). be able to. R 4 to R 11 may be the same or different. X 1 and X 2 may be the same or different.
Preferable specific examples of the α, α′-2 substituted xylenes represented by the general formula (II) include o-xylylene glycol, m-xylylene glycol, p-xylylene glycol, and o-xylylene glycol diester. Toluenesulfonate, m-xylylene glycol ditoluenesulfonate, p-xylylene glycol ditoluenesulfonate, o-xylylene glycol dimesylate, m-xylylene glycol dimesylate, p-xylylene glycol dimesylate 2,3,5,6-tetramethyl-p-xylylene glycol, 2,5-dimethyl-p-xylylene glycol, p-xylylene glycol dimethyl ether, p-xylylene glycol diethyl ether, o-xylylene glycol Dimethyl ether, o-xylylene glycol diethyl ether Le, m- xylylene glycol dimethyl ether, m- etc. xylylene glycol diethyl ether. These compounds may be used alone or in combination of two or more.

また、触媒としては、例えば塩化第二錫、塩化亜鉛、塩化第二鉄、塩化第二銅、硫酸第二銅、硫酸第二水銀、硫酸第一水銀、塩化第二水銀、塩化第一水銀、硫酸銀、塩化銀、硫酸水素ナトリウム、硫酸等の無機化合物;モノエチル硫酸、ジエチル硫酸、ジメチル硫酸、p−トルエンスルホン酸、p−フェノールスルホン酸、メタンスルホン酸等の有機スルホン酸類;などが挙げられる。これらは単独で用いもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよいが、これらの中で塩化第二錫、ジエチル硫酸、p−フェノールスルホン酸が好適である。
触媒の使用量に特に制限はないが、全原料に対して、通常0.001〜5重量%程度、好ましくは0.01〜0.5重量%である。
フェノール類のα,α'−2−置換キシレン類に対する使用割合は、モル比で1.3以上であることが好ましい。
また、反応は無溶媒又は溶媒の存在下で行うことができる。該溶媒としては、例えばアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、酢酸エチル、酢酸ブチル等の酢酸エステル類、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素などが用いられる。反応温度は、通常120〜200℃程度、好ましくは130〜160℃であり、反応時間は0.5〜10時間程度である。
Examples of the catalyst include stannic chloride, zinc chloride, ferric chloride, cupric chloride, cupric sulfate, mercuric sulfate, mercuric sulfate, mercuric chloride, mercuric chloride, Inorganic compounds such as silver sulfate, silver chloride, sodium hydrogen sulfate and sulfuric acid; organic sulfonic acids such as monoethyl sulfuric acid, diethyl sulfuric acid, dimethyl sulfuric acid, p-toluenesulfonic acid, p-phenolsulfonic acid and methanesulfonic acid; . These may be used singly or in combination of two or more. Among these, stannic chloride, diethyl sulfate, and p-phenolsulfonic acid are preferable.
Although there is no restriction | limiting in particular in the usage-amount of a catalyst, It is about 0.001 to 5 weight% normally with respect to all the raw materials, Preferably it is 0.01 to 0.5 weight%.
The use ratio of phenols to α, α′-2-substituted xylenes is preferably 1.3 or more in terms of molar ratio.
The reaction can be carried out without solvent or in the presence of a solvent. Examples of the solvent include ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone, acetates such as ethyl acetate and butyl acetate, and aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, and xylene. The reaction temperature is usually about 120 to 200 ° C., preferably 130 to 160 ° C., and the reaction time is about 0.5 to 10 hours.

本発明において、(D)フェノール化合物のポリスチレン換算重量平均分子量は、通常2000以下、好ましくは1500以下である。また、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)パターンにおける重量平均分子量2000を超える部分は、通常30%以下、好ましくは20%以下である。
この(D)フェノール化合物は、さらに公知の手段により分子量や分子量分布を制御したものとして用いることもできる。分子量や分子量分布を制御する方法としては、該化合物を破砕し、適当な溶解度を持つ有機溶剤で固−液抽出するか、該化合物を良溶剤に溶解させ、貧溶剤中に滴下するか、または貧溶剤を滴下して固−液または液−液抽出するなどの方法が挙げられる。
当該感光性レジスト組成物における前記(D)成分のフェノール化合物の含有量は、前記(A)成分のアルカリ可溶性樹脂100重量部に対して、通常3〜100重量部である。このフェノール化合物の含有量が上記範囲にあれば、残膜厚露光マージンが広く、かつドライエッチング耐性が高いハーフトーンパターン部を有するレジストパターンを形成することができる。好ましい含有量は5〜60重量部であり、さらに10〜40重量部が好ましい。
In the present invention, the polystyrene-equivalent weight average molecular weight of the (D) phenol compound is usually 2000 or less, preferably 1500 or less. Moreover, the part exceeding the weight average molecular weight 2000 in a gel permeation chromatography (GPC) pattern is 30% or less normally, Preferably it is 20% or less.
This (D) phenol compound can also be used as a compound whose molecular weight and molecular weight distribution are controlled by known means. As a method for controlling the molecular weight and molecular weight distribution, the compound is crushed and subjected to solid-liquid extraction with an organic solvent having an appropriate solubility, or the compound is dissolved in a good solvent and dropped into the poor solvent, or Examples of the method include dropping a poor solvent and performing solid-liquid or liquid-liquid extraction.
The content of the phenol compound of the component (D) in the photosensitive resist composition is usually 3 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the alkali-soluble resin of the component (A). If the content of this phenol compound is in the above range, a resist pattern having a halftone pattern portion having a wide residual film thickness exposure margin and high dry etching resistance can be formed. The preferred content is 5 to 60 parts by weight, and more preferably 10 to 40 parts by weight.

当該感光性レジスト組成物には、感度を高める目的で、所望により前記ポリヒドロキシベンゾフェノン類;p−フェニルフェノール、p−イソプロピルフェノール等のモノフェノール類;ビフェノール、4,4'−ジヒドロキシジフェニルエーテル、4,4'−ジヒドロキシベンゾフェノン、ビスフェノールA(本州化学工業社製)、ビスフェノールC(本州化学工業社製)、ビスフェノールE(本州化学工業社製)、ビスフェノールF(本州化学工業社製)、ビスフェノールAP(本州化学工業社製)、ビスフェノールM(三井化学工業社製)、ビスフェノールP(三井化学工業社製)、ビスフェノールZ(本州化学工業社製)、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロペンタン、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン、1,1−ビス(5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)メタン、3,5−ジメチル−4−ヒドロキシベンジルフェノール等のビスフェノール類;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(4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1−ビス(3−メチル−4−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(2,5−ジメチル−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−ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)−1−(2−ヒドロキシフェニル)メタン、2,6−ビス(5−メチル−2−ヒドロキシベンジル)−4−メチルフェノール、2,6−ビス(4−ヒドロキシベンジル)−4−メチルフェノール、2,6−ビス(3−メチル−4−ヒドロキシベンジル)−4−メチルフェノール、2,6−ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシベンジル)−4−メチルフェノール、トリスフェノール−PA(本州化学工業社製)、トリスフェノール−TC(本州化学工業社製)等のトリスフェノール類;1,1,2,2−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1,2,2−テトラキス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1,3,3−(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、1,1,5,5−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)ペンタン、α,α,α',α'−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)−3−キシレン、α,α,α',α'−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)−4−キシレン、α,α,α',α'−テトラキス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)−3−キシレン、α,α,α',α'−テトラキス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)−4−キシレン等のテトラキスフェノール類などを含有させることができる。中でもトリスフェノール類、ポリヒドロキシベンゾフェノン類などが特に好ましい。
当該感光性レジスト組成物には、さらに必要に応じて相溶性のある添加物、例えばレジスト膜の性能などを改良するための付加的樹脂、可塑剤、安定剤、界面活性剤などの慣用成分を添加することができる。
In the photosensitive resist composition, for the purpose of increasing sensitivity, the polyhydroxybenzophenones; monophenols such as p-phenylphenol and p-isopropylphenol; biphenol, 4,4′-dihydroxydiphenyl ether, 4, 4'-dihydroxybenzophenone, bisphenol A (made by Honshu Chemical Industry), bisphenol C (made by Honshu Chemical Industry), bisphenol E (made by Honshu Chemical Industry), bisphenol F (made by Honshu Chemical Industry), bisphenol AP (Honshu) Chemical Industry), bisphenol M (Mitsui Chemicals), bisphenol P (Mitsui Chemicals), bisphenol Z (Honshu Chemical), 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) cyclopentane, 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene, 1,1-bis (5-methyl-2-hydroxy) Bisphenols such as droxyphenyl) methane, 3,5-dimethyl-4-hydroxybenzylphenol; 1,1,1-tris (4-hydroxyphenyl) methane, 1,1,1-tris (4-hydroxyphenyl) Ethane, 1,1-bis (3-methyl-4-hydroxyphenyl) -1- (4-hydroxyphenyl) methane, 1,1-bis (2,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) -1- (2 -Hydroxyphenyl) methane, 1,1-bis (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) -1- (2-hydroxyphenyl) methane, 2,6-bis (5-methyl-2-hydroxybenzyl)- 4-methylphenol, 2,6-bis (4-hydroxybenzyl) -4-methylphenol, 2,6-bis (3-methyl-4-hydroxybenzyl) -4-methylphenol, 2,6-bis (3 , 5-Di Trisphenols such as til-4-hydroxybenzyl) -4-methylphenol, trisphenol-PA (Honshu Chemical Industry Co., Ltd.), and trisphenol-TC (Honshu Chemical Industry Co., Ltd.); 1,1,2,2- Tetrakis (4-hydroxyphenyl) ethane, 1,1,2,2-tetrakis (3-methyl-4-hydroxyphenyl) ethane, 1,1,3,3- (4-hydroxyphenyl) propane, 1,1, 5,5-tetrakis (4-hydroxyphenyl) pentane, α, α, α ′, α′-tetrakis (4-hydroxyphenyl) -3-xylene, α, α, α ′, α′-tetrakis (4-hydroxy Phenyl) -4-xylene, α, α, α ′, α′-tetrakis (3-methyl-4-hydroxyphenyl) -3-xylene, α, α, α ′, α′-tetrakis (3-methyl-4 -Hydroxyphenyl) -4-xylene and other tetrakisphenols Etc. may be contained. Of these, trisphenols and polyhydroxybenzophenones are particularly preferred.
If necessary, the photosensitive resist composition further includes compatible additives, for example, conventional resins such as additional resins, plasticizers, stabilizers, and surfactants for improving the performance of the resist film. Can be added.

次に、本発明のパターン形成方法について説明する。まず、(a)工程において、前述の感光性レジスト組成物を基材に塗布する。
具体的には、シリコンウエハ、ガラス基板、その他絶縁性基板;内層基板;樹脂フィルムや金属箔のような支持体;などの基材表面に、当該感光性レジスト組成物を、スプレー法、ロールコート法、回転塗布法などの各種の方法により塗布する。次いで、この塗膜を
プリベイク(Pre−Bake)して流動性のないレジスト膜を得る。上記プリベイクは、通常60〜120℃で、10〜600秒間程度、加熱処理することにより行われる。
この(a)工程で用いる基材としては、TFTアレイ製造用の基板が好適である。
次に、(b)工程において、前記(a)工程で得られたレジスト膜に、ハーフトーン部を有するマスクを通して、活性光線を照射し、露光を行う。活性光線としては、紫外線、deep−UV、エキシマレーザー光などが挙げられ、これらの中でも紫外線が好ましい。
さらに、(c)工程において、基材上の潜像パターンを有するレジスト膜と現像液とを接触させることで、潜像パターンを顕在化(現像)し、レジストパターンを形成する。なお、現像前に、必要に応じて加熱(PEB処理:Post Exposure Bake)を行うことができる。PEB処理を行うことにより、現像液に溶解し除去されるべき不要なレジスト成分などの現像残渣を減らすことができる。
ここで、「ハーフトーン部を有するマスク」とは、全遮光領域と全透過領域と半遮光領域とを有するフォトマスクであり、具体的には、光線透過性の比較的低い材料で形成された半透過膜部分を有するマスクや、露光装置の解像限界以下の大きさのスリットやメッシュのある部分を有するマスクなどである。このようなマスクを用いることにより、レジスト膜に照射される光線を部分的に制限することができ、これによって、次の(c)工程で得るレジストパターン中に、全遮光領域や、全露光領域に対応するレジストパターンとは、異なる膜厚のレジストパターン(すなわち、ハーフトーンパターン)部を形成することができる。
Next, the pattern forming method of the present invention will be described. First, in the step (a), the above-described photosensitive resist composition is applied to a substrate.
Specifically, the photosensitive resist composition is applied to the surface of a substrate such as a silicon wafer, a glass substrate, other insulating substrates; an inner layer substrate; a support such as a resin film or a metal foil; It is applied by various methods such as a method and a spin coating method. Next, this coating film is pre-baked to obtain a resist film having no fluidity. The prebaking is usually performed by heat treatment at 60 to 120 ° C. for about 10 to 600 seconds.
As a base material used in the step (a), a substrate for manufacturing a TFT array is suitable.
Next, in the step (b), the resist film obtained in the step (a) is irradiated with actinic rays through a mask having a halftone portion to perform exposure. Examples of the actinic rays include ultraviolet rays, deep-UV, and excimer laser light. Among these, ultraviolet rays are preferable.
Further, in step (c), the latent image pattern is exposed (developed) by bringing the resist film having the latent image pattern on the substrate into contact with the developer, thereby forming a resist pattern. In addition, before development, heating (PEB treatment: Post Exposure Bake) can be performed as necessary. By performing the PEB treatment, it is possible to reduce development residues such as unnecessary resist components which are dissolved in the developer and should be removed.
Here, the “mask having a halftone portion” is a photomask having a total light-shielding region, a total transmission region, and a semi-light-shielding region, and specifically, formed of a material having a relatively low light transmittance. These include a mask having a semi-transmissive film portion and a mask having a slit or mesh portion having a size less than the resolution limit of the exposure apparatus. By using such a mask, it is possible to partially limit the light beam applied to the resist film, and thereby, in the resist pattern obtained in the next step (c), the entire light shielding region and the total exposure region. It is possible to form a resist pattern (that is, a halftone pattern) portion having a different film thickness from the resist pattern corresponding to.

現像液としては、通常アルカリ水溶液が用いられる。このアルカリ水溶液に含まれるアルカリ化合物としては、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア水などの無機アルカリ類;エチルアミン、n−プロピルアミンなどの第一級アミン類;ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミンなどの第二級アミン類;トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、N−メチルピロリドンなどの第三級アミン類;ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミンなどのアルコールアミン類;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、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、コリンなどの第四級アンモニウム塩;ピロール、ピペリジン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノナ−5−エンなどの環状アミン類;などが挙げられる。アルカリ水溶液には、これらのアルカリ化合物が1種含まれていてもよく、2種以上含まれていてもよい。
アルカリ水溶液に、メタノールやエタノールなどの水溶性有機溶剤や界面活性剤を適当量添加したものを現像液として用いることもできる。現像時間は、通常30〜180秒間である。また現像液と潜像パターンを有するレジスト膜との接触方法としては、例えば、パドル法、スプレー法、ディッピング法などによればよい。また、現像温度は、通常15〜35℃、好ましくは20〜30℃である。
As the developer, an alkaline aqueous solution is usually used. Examples of the alkali compound contained in the aqueous alkali solution include inorganic alkalis such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, and aqueous ammonia; primary amines such as ethylamine and n-propylamine. Amines; secondary amines such as diethylamine and di-n-propylamine; tertiary amines such as triethylamine, methyldiethylamine and N-methylpyrrolidone; alcohol amines such as dimethylethanolamine and triethanolamine; tetra Quaternary ammonium salts such as methylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide, choline; pyrrole, piperidine, 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7 -Cyclic amines such as -ene and 1,5-diazabicyclo [4.3.0] non-5-ene; One kind of these alkali compounds may be contained in the alkaline aqueous solution, or two or more kinds thereof may be contained.
A developer prepared by adding an appropriate amount of a water-soluble organic solvent such as methanol or ethanol or a surfactant to an alkaline aqueous solution can also be used. The development time is usually 30 to 180 seconds. The contact method between the developer and the resist film having the latent image pattern may be a paddle method, a spray method, a dipping method, or the like. The development temperature is usually 15 to 35 ° C, preferably 20 to 30 ° C.

このようにして基材上に、目的とするハーフトーンパターン領域を形成した後、必要に応じて、基材の上、裏面、端部に残る不要な現像残渣を除去するために、この基材とリンス液とを常法により接触させることができる。リンス液と接触させた基材は、通常、圧縮空気や圧縮窒素で乾燥させることによって、基材上のリンス液が除去される。更に、必要に応じて、基材のレジストパターンのある面に活性光線を全面照射することもできる。
このようにして基材上に形成されたレジストパターンは、必要に応じ、適当な温度でポストベイク処理することができる。ポストベイクの方法に格別な制限はなく、オーブンやホットプレートを用いるのが一般的であり、処理温度の均一性からホットプレートを用いるのが好ましい。
このような本発明のパターン形成方法は、ハーフトーンパターン部での残膜厚露光マージンが広く、かつドライエッチング耐性が高いレジストパターンを形成することができ、液晶ディスプレイや有機ELディスプレイなどに使用されるTFTアレイ基板の製造における4マスクプロセスに適用することができる。
After forming the target halftone pattern area on the base material in this way, the base material is removed in order to remove unnecessary development residues remaining on the base material, the back surface, and the edge portion as necessary. And the rinse liquid can be contacted by a conventional method. The base material brought into contact with the rinse liquid is usually dried with compressed air or compressed nitrogen to remove the rinse liquid on the base material. Furthermore, if necessary, the entire surface of the substrate with the resist pattern can be irradiated with actinic rays.
The resist pattern thus formed on the substrate can be post-baked at an appropriate temperature as necessary. There is no particular limitation on the post-baking method, and an oven or a hot plate is generally used, and it is preferable to use a hot plate in view of uniformity of processing temperature.
Such a pattern forming method of the present invention can form a resist pattern having a wide residual film thickness exposure margin in a halftone pattern portion and having high dry etching resistance, and is used for a liquid crystal display or an organic EL display. The present invention can be applied to a four-mask process in manufacturing a TFT array substrate.

図2は、TFTアレイ基板の4マスクプロセスによる1例の製造工程概略図である。
まず、透明絶縁性基板21上に、Mo/Al/Ndなどで構成されるゲート用金属層22、SiNxなどで構成される絶縁膜23、アモルファスシリコンやポリシリコンなどで構成されるアクティブ層24及びMoなどで構成されるS/D層25が順次設けられたTFTアレイ基板製作用部材を用意する。
この部材のS/D層25上に、本発明に係る感光性レジスト組成物を用いてレジスト膜26を形成したのち、このレジスト膜に、ハーフトーンマスク27を通して紫外線などの活性光線を照射して、露光を行う〔(イ)工程〕。
次に、アルカリ水溶液で現像処理して、レジストパターン26'を形成する〔(ロ工程)〕。なお、符号28はハーフトーンパターン部を示す。次いで、レジストパターン26'をマスクとして、S/D層25をウエットエッチングして25'とし〔(ハ)工程〕、さらにドライエッチングを行い、ハーフトーンパターン26'は26''に、アクティブ層24は24'にする〔(ニ)工程〕。
次に、S/D層25'のうち、チャネル領域に対応する領域のみをウエットエッチングして、25'を25''とする〔(ホ)工程〕。最後に残存レジストパターン26''を剥離する〔(ヘ)工程〕。
なお、ウエットエッチング及びドライエッチングの方法については特に制限はなく、従来TFTアレイ基板の製作に使用されている公知の方法を用いることができる。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a manufacturing process using a four-mask process for a TFT array substrate.
First, a gate metal layer 22 made of Mo / Al / Nd, an insulating film 23 made of SiN x , an active layer 24 made of amorphous silicon, polysilicon, or the like on a transparent insulating substrate 21. And a TFT array substrate working member in which the S / D layer 25 composed of Mo or the like is sequentially provided.
After forming a resist film 26 on the S / D layer 25 of this member using the photosensitive resist composition according to the present invention, the resist film is irradiated with an actinic ray such as ultraviolet rays through a halftone mask 27. Then, exposure is performed (step (a)).
Next, the resist pattern 26 'is formed by developing with an alkaline aqueous solution ((B)). Reference numeral 28 denotes a halftone pattern portion. Next, using the resist pattern 26 ′ as a mask, the S / D layer 25 is wet-etched to 25 ′ (step (c)), and further dry-etched, so that the halftone pattern 26 ′ becomes 26 ″ and the active layer 24 Is 24 ′ [(D) step].
Next, in the S / D layer 25 ′, only the region corresponding to the channel region is wet-etched to set 25 ′ to 25 ″ [(e) step]. Finally, the remaining resist pattern 26 ″ is stripped [step (f)].
The wet etching method and the dry etching method are not particularly limited, and a known method conventionally used for manufacturing a TFT array substrate can be used.

次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
製造例1 フェノール化合物(d−1)の製造
フェノール188.2g(2モル)、メタノール6.6g及びジエチル硫酸0.41gを、70℃の冷却水を通した凝縮器を有する反応器に仕込み、撹拌しながら、オイルバスで液温を140℃に昇温した。液温が140℃に達した時点で、p−キシリレングリコールジメチルエーテル(PXDM)を2時間かけて連続的に投入したのち、液温140℃で90分間熟成反応を行った。
次いで液温を160℃に昇温し、減圧下に未反応のフェノールを除去して、軟化点92℃の樹脂305gを得た。
得られた樹脂をトルエン2700gに溶解して均一溶液とし、撹拌下で水3000gを加えた。1時間撹拌した後静置したところ、2層分離した。下層の水層を抜き取り、上層のトルエン層から減圧下室温でトルエンを留去させ始め、徐々に加熱し、最終的には170℃で残留トルエンを徹底的に留去させた。反応物を加熱状態で排出して放冷し、樹脂285gを得た。
製造例2 フェノール化合物(d−2)の製造
o−クレゾール1081.4g(10モル)、メタノール32.4g及びジエチル硫酸2.2gを、70℃の冷却水を通した凝縮器を有する反応器に仕込み、撹拌しながら、オイルバスで液温を150℃に昇温した。液温が150℃に達した時点で、PXDMを4時間かけて連続的に投入したのち、液温150℃で3時間熟成反応を行った。
次いで、液温を170℃に昇温し、減圧下に未反応のo−クレゾールを除去して、軟化点82℃の樹脂1610gを得た。
得られた樹脂をトルエン15kgに溶解して均一溶液とし、撹拌下で水15kgを加えた。1時間撹拌した後静置したところ、2層分離した。下層の水層を抜き取り、上層のトルエン層から減圧下室温でトルエンを留去させ始め、徐々に加熱し、最終的には170℃で残留トルエンを徹底的に留去させた。反応物を加熱状態で排出して放冷し、樹脂1440gを得た。
EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited at all by these examples.
Production Example 1 Production of Phenol Compound (d-1) 188.2 g (2 mol) of phenol, 6.6 g of methanol and 0.41 g of diethyl sulfuric acid were charged into a reactor having a condenser through which cooling water was passed at 70 ° C. While stirring, the liquid temperature was raised to 140 ° C. with an oil bath. When the liquid temperature reached 140 ° C., p-xylylene glycol dimethyl ether (PXDM) was continuously added over 2 hours, and then an aging reaction was performed at the liquid temperature of 140 ° C. for 90 minutes.
Next, the liquid temperature was raised to 160 ° C., and unreacted phenol was removed under reduced pressure to obtain 305 g of a resin having a softening point of 92 ° C.
The obtained resin was dissolved in 2700 g of toluene to obtain a homogeneous solution, and 3000 g of water was added with stirring. After stirring for 1 hour and allowing to stand, two layers were separated. The lower aqueous layer was extracted, and toluene was distilled off from the upper toluene layer at room temperature under reduced pressure. The toluene was gradually heated, and finally residual toluene was thoroughly distilled off at 170 ° C. The reaction product was discharged in a heated state and allowed to cool to obtain 285 g of resin.
Production Example 2 Production of Phenol Compound (d-2) 108-1.4 g (10 mol) of o-cresol, 32.4 g of methanol and 2.2 g of diethyl sulfuric acid were added to a reactor having a condenser through which 70 ° C. cooling water was passed. While charging and stirring, the liquid temperature was raised to 150 ° C. with an oil bath. When the liquid temperature reached 150 ° C., PXDM was continuously added over 4 hours, and then an aging reaction was performed at the liquid temperature of 150 ° C. for 3 hours.
Next, the liquid temperature was raised to 170 ° C., and unreacted o-cresol was removed under reduced pressure to obtain 1610 g of a resin having a softening point of 82 ° C.
The obtained resin was dissolved in 15 kg of toluene to obtain a homogeneous solution, and 15 kg of water was added with stirring. After stirring for 1 hour and allowing to stand, two layers were separated. The lower aqueous layer was extracted, and toluene was distilled off from the upper toluene layer at room temperature under reduced pressure. The toluene was gradually heated, and finally residual toluene was thoroughly distilled off at 170 ° C. The reaction product was discharged in a heated state and allowed to cool to obtain 1440 g of resin.

製造例3 ノボラック型樹脂(a−1)の製造
冷却管と撹拌装置を装着したフラスコに、m−クレゾール108.1g、p−クレゾール54.0g、37重量%ホルマリン82.7g、及びシュウ酸二水和物5.0を仕込み、95〜100℃に保ちながら2時間反応させた。この後、100〜105℃で2時間かけて水を蒸留除去し、さらに180℃まで昇温しながら約0.1kPaまで減圧し、未反応モノマー及び水を除去した後、溶融樹脂を室温に戻して取り出し、ノボラック型樹脂(a−1)を145g得た。
製造例4 感光剤(b−1)の製造
ポリヒドロキシ化合物として、2,3,4,4'−テトラヒドロキシベンゾフェノンを用い、このOH基の75%に相当するモル比の1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸クロライドをジオキサンに溶解して、10重量%の溶液とした。20〜25℃に温度を制御しながら、1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸クロライドの1.2当量分のトリエチルアミンを30分かけて滴下し、さらに2時間保持して反応を完結させた。析出してきた固形分をろ過、イオン交換水洗浄、乾燥して、感光剤(b−1)を得た。
製造例5 感光剤(b−2)の製造
ポリヒドロキシ化合物として、2,3,4−トリヒドロキシベンゾフェノンを用い、このOH基に対する1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸クロライドの仕込みモル比を67%にした以外は、製造例4と同様の処方により感光剤(b−2)を得た。
Production Example 3 Production of Novolac Type Resin (a-1) In a flask equipped with a cooling tube and a stirrer, 108.1 g of m-cresol, 54.0 g of p-cresol, 82.7 g of 37 wt% formalin, and dioxalic acid Hydrate 5.0 was charged and reacted for 2 hours while maintaining the temperature at 95-100 ° C. Thereafter, water was distilled off at 100 to 105 ° C. over 2 hours, and the pressure was reduced to about 0.1 kPa while raising the temperature to 180 ° C. After removing unreacted monomers and water, the molten resin was returned to room temperature. And 145 g of novolac resin (a-1) was obtained.
Production Example 4 Production of Photosensitizer (b-1) 2,3,4,4′-Tetrahydroxybenzophenone was used as a polyhydroxy compound, and a 1,2-naphthoquinonediazide having a molar ratio corresponding to 75% of this OH group. -5-sulfonic acid chloride was dissolved in dioxane to make a 10 wt% solution. While controlling the temperature at 20 to 25 ° C., 1.2 equivalents of triethylamine of 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid chloride was added dropwise over 30 minutes, and the reaction was further completed by maintaining for 2 hours. . The precipitated solid content was filtered, washed with ion exchange water, and dried to obtain a photosensitizer (b-1).
Production Example 5 Production of Photosensitizer (b-2) Using 2,3,4-trihydroxybenzophenone as a polyhydroxy compound, the charged molar ratio of 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid chloride to this OH group is A photosensitizer (b-2) was obtained by the same formulation as in Production Example 4 except that the amount was 67%.

実施例1
ノボラック型樹脂(a−1)50g、感光剤(b−1)12g、フェノール化合物(d−1)10gを、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)195gに溶解したのち、この溶液を、ポアサイズ0.1μmのポリテトラフルオロエチレンフィルターにてろ過し、感光性レジスト組成物(レジスト溶液)を調製した。
上記レジスト溶液をシリコンウエハ上にスピンコーターで塗布したのち、110℃のホットプレートで150秒間プリベークし、膜厚2.0μmのレジスト膜を形成した。
このレジスト膜が形成されたシリコンウエハを、ミラープロジェクションマスクアライナー製品名「MPA−600FA」[キヤノン社製]を用いて、図3に示すハーフトーンマスクを介して、露光した。露光量を変えて同様の操作を行うことにより、露光量の異なる複数のウエハを得た。露光後のウエハは、それぞれ2.38重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で23℃、80秒間パドル法により現像処理され、各ウエハ上に図4の断面図で示されるハーフトーンパターンを形成した。
このパターン形成方法について以下の評価を行った。
(1)残膜厚露光マージン評価
ハーフトーンパターンが形成された各ウエハについて、走査型電子顕微鏡(SEM)で膜厚を観察することにより、露光量とハーフトーン部分の残膜厚の関係を求めた。図5に、露光量(横軸)とハーフトーンパターン部の残膜厚(縦軸)との関係をグラフで示す。
残膜厚が0.4μmとなる露光量を中心に、露光量が±10%変化した場合の残膜厚の変化量を、ハーフトーンパターン部の残膜厚露光マージンの指標とした。残膜厚の変化量が少ないレジストほど、露光マージンが広く好ましい。本実施例の感光性レジスト組成物の場合、ハーフトーンパターン部の残膜厚の変化量は0.36μmであった。
Example 1
After dissolving 50 g of novolak type resin (a-1), 12 g of photosensitizer (b-1) and 10 g of phenol compound (d-1) in 195 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), this solution was prepared with a pore size of 0.5. The mixture was filtered through a 1 μm polytetrafluoroethylene filter to prepare a photosensitive resist composition (resist solution).
The resist solution was applied onto a silicon wafer with a spin coater and then pre-baked for 150 seconds with a 110 ° C. hot plate to form a resist film having a thickness of 2.0 μm.
The silicon wafer on which the resist film was formed was exposed through a halftone mask shown in FIG. 3 using a mirror projection mask aligner product name “MPA-600FA” (manufactured by Canon Inc.). By performing the same operation while changing the exposure amount, a plurality of wafers having different exposure amounts were obtained. Each exposed wafer was developed with a 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution by a paddle method at 23 ° C. for 80 seconds to form a halftone pattern shown in the sectional view of FIG. 4 on each wafer.
The following evaluation was performed on this pattern forming method.
(1) Remaining film thickness exposure margin evaluation For each wafer on which a halftone pattern is formed, the film thickness is observed with a scanning electron microscope (SEM), thereby obtaining the relationship between the exposure amount and the remaining film thickness of the halftone portion. It was. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the exposure amount (horizontal axis) and the remaining film thickness (vertical axis) of the halftone pattern portion.
The amount of change in the remaining film thickness when the exposure amount changes ± 10% around the exposure amount at which the remaining film thickness becomes 0.4 μm was used as an index of the remaining film thickness exposure margin of the halftone pattern portion. A resist with a smaller change in the remaining film thickness is preferable because the exposure margin is wider. In the case of the photosensitive resist composition of this example, the amount of change in the remaining film thickness of the halftone pattern portion was 0.36 μm.

(2)ドライエッチング耐性評価
上記レジスト溶液をシリコンウエハ上にスピンコーターで塗布したのち、110℃のホットプレートで150秒間プリベークし、膜厚2.0μmのレジスト膜を形成した。
このレジスト膜が形成されたシリコンウエハを、平行平板型のRIE(Reactive Ion Etching)装置で、ガス種SF6:50cm3/分(標準状態)+O2:25cm3/分(標準状態)、圧力133Pa、パワー100W、時間180秒の条件でドライエッチング処理した。
処理後のレジスト膜厚を測定し、1分当りのドライエッチング減膜速度を算出した。本実施例のレジスト組成の場合、1分当りのドライエッチング減膜速度は、264nm/分であった。
実施例2、3及び比較例1、2
第1表に示す種類のノボラック型樹脂、感光剤及びフェノール化合物を用い、実施例1と同様にして感光性レジスト組成物を調製し、パターンを形成して評価を行った。その結果を第1表に示す。
(2) Evaluation of dry etching resistance The resist solution was applied onto a silicon wafer by a spin coater and then pre-baked on a hot plate at 110 ° C. for 150 seconds to form a resist film having a thickness of 2.0 μm.
The silicon wafer on which the resist film is formed is subjected to gas species SF 6 : 50 cm 3 / min (standard state) + O 2 : 25 cm 3 / min (standard state), pressure using a parallel plate type RIE (Reactive Ion Etching) apparatus. Dry etching was performed under the conditions of 133 Pa, power of 100 W, and time of 180 seconds.
The resist film thickness after the treatment was measured, and the dry etching film reduction rate per minute was calculated. In the case of the resist composition of this example, the dry etching film reduction rate per minute was 264 nm / min.
Examples 2 and 3 and Comparative Examples 1 and 2
A photosensitive resist composition was prepared in the same manner as in Example 1 using the type of novolak type resin, photosensitive agent and phenol compound shown in Table 1, and a pattern was formed for evaluation. The results are shown in Table 1.

Figure 0004446181
Figure 0004446181

本発明の方法によってハーフトーンパターン部を有するレジストパターンを形成することにより、例えば液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ等の平面表示装置を歩留りよく製造することができる。   By forming a resist pattern having a halftone pattern portion by the method of the present invention, a flat display device such as a liquid crystal display or an organic EL display can be manufactured with a high yield.

TFT素子を用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板の1例の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of one example of the TFT array substrate used for the active matrix type liquid crystal display device using a TFT element. TFTアレイ基板の4マスクプロセスによる1例の製造工程概略図である。It is a manufacturing-process schematic of an example by 4 mask processes of a TFT array substrate. 実施例、比較例で用いたハーフトーンマスクパターンの平面図である。It is a top view of the halftone mask pattern used by the Example and the comparative example. 実施例、比較例で得られたレジストパターンの断面図である。It is sectional drawing of the resist pattern obtained by the Example and the comparative example. 露光量とハーフトーンパターン部の残膜厚との関係の1例を示すグラフである。It is a graph which shows one example of the relationship between exposure amount and the remaining film thickness of a halftone pattern part.

符号の説明Explanation of symbols

1 透明絶縁性基板
2 ゲート電極
3 ゲート電極絶縁膜
4 アクティブ層
5 S/D層
6 PAS層
7 Pixel層
8 ホール
21 透明絶縁性基板
22 ゲート用金属層
23 絶縁膜
24、24’ アクティブ層
25、25’、25'' S/D層
26、26’、26'' レジスト層
27 ハーフトーンマスク
28 ハーフトーン部の残膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transparent insulating substrate 2 Gate electrode 3 Gate electrode insulating film 4 Active layer 5 S / D layer 6 PAS layer 7 Pixel layer 8 Hole 21 Transparent insulating substrate 22 Gate metal layer 23 Insulating film 24, 24 'Active layer 25, 25 ', 25 "S / D layer 26, 26', 26" resist layer 27 halftone mask 28 residual film of halftone part

Claims (4)

(a)(A)アルカリ可溶性樹脂、(B)キノンジアジド基含有化合物、(C)溶剤及び(D)フェノール化合物を含む感光性レジスト組成物を基材に塗布してレジスト膜を形成する工程、
(b)前記レジスト膜をハーフトーン部が存在するマスクを通して露光する工程、
(c)露光後のレジスト膜に現像液を接触させて現像する工程、
を含むレジストパターン形成方法において、
前記(D)フェノール化合物が、フェノール類とα,α'−2置換キシレン類との縮合物であることを特徴とするパターン形成方法。
(A) applying a photosensitive resist composition containing (A) an alkali-soluble resin, (B) a quinonediazide group-containing compound, (C) a solvent, and (D) a phenol compound to a substrate to form a resist film;
(B) exposing the resist film through a mask having a halftone portion;
(C) a step of developing the exposed resist film by bringing a developer into contact therewith,
In a resist pattern forming method including:
(D) The pattern forming method, wherein the phenol compound is a condensate of phenols and α, α′-2-substituted xylenes.
フェノール類が、一般式(I)
Figure 0004446181
(式中、R1〜R3は、それぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を示す。)
で表される化合物であり、α,α'−2置換キシレン類が、一般式(II)
Figure 0004446181
(式中、R4〜R11は、それぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を示し、X1及びX2は、それぞれ独立に水酸基、トルエンスルホニルオキシ基、メタンスルホニルオキシ基又は炭素数1〜4のアルコキシ基を示す。)
で表される化合物である請求項1に記載のパターン形成方法。
Phenols are represented by the general formula (I)
Figure 0004446181
(In formula, R < 1 > -R < 3 > shows a hydrogen atom or a C1-C4 alkyl group each independently.)
In which α, α′-2 substituted xylenes are represented by the general formula (II)
Figure 0004446181
(Wherein R 4 to R 11 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and X 1 and X 2 each independently represent a hydroxyl group, a toluenesulfonyloxy group, a methanesulfonyloxy group, or An alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms is shown.)
The pattern formation method of Claim 1 which is a compound represented by these.
前記(C)溶剤が、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを主成分とするものである請求項1又は2に記載のパターン形成方法。   The pattern forming method according to claim 1, wherein the solvent (C) is mainly composed of propylene glycol monomethyl ether acetate. (a)工程で用いる基材が、TFTアレイ製造用の基板である請求項1〜3のいずれかに記載のパターン形成方法。
The pattern forming method according to claim 1, wherein the substrate used in the step (a) is a substrate for manufacturing a TFT array.
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