JP5052410B2 - Photoresist developer - Google Patents
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Description
本発明は、半導体デバイス、フラットパネルディスプレイ(FPD)、回路基板、磁気ヘッドなどの製造に使用する新規なフォトレジスト現像液に関するものであり、特に、化学増幅型レジスト(Chemical Amplification Resist)などからなる厚膜のフォトレジストの現像に好適に使用できるフォトレジスト現像液に関する。 The present invention relates to a novel photoresist developer used in the manufacture of semiconductor devices, flat panel displays (FPD), circuit boards, magnetic heads, and the like, and in particular, consists of a chemical amplification resist (Chemical Amplification Resist) and the like. The present invention relates to a photoresist developer that can be suitably used for developing a thick-film photoresist.
LSIなどの半導体集積回路や、FPDの表示面の製造、磁気ヘッドなどの回路基板の製造を始めとする幅広い分野において、微細な素子(device)の形成や微細加工を行う精密加工技術の重要度が増加している。このような精密加工技術では、フォトファブリケーションと呼ばれる加工手段が主流となっている。フォトファブリケーションとは、フォトレジストと呼ばれる感光性樹脂組成物を被加工物の表面に塗布して塗膜(レジスト層)を形成して露光を行い、現像液により露光後の塗膜をパターニングし(レジストパターンの形成)、これをマスクとしてエレクトロフォーミング(具体的には、化学エッチング、電解エッチング、電気メッキあるいはそれらの組み合わせなど)を行うことにより各種の素子や配線パターンなどを形成する技術であり、半導体パッケージ等の各種精密部品の製造に利用されている。 Importance of precision processing technology to form and process fine devices in a wide range of fields, including the manufacture of semiconductor integrated circuits such as LSI, the display surface of FPD, and the manufacture of circuit boards such as magnetic heads. Has increased. In such precision processing technology, a processing means called photofabrication has become mainstream. Photofabrication is a process in which a photosensitive resin composition called a photoresist is applied to the surface of a workpiece to form a coating film (resist layer) and exposed, and then the exposed coating film is patterned with a developer. (Resist pattern formation), a technique for forming various elements and wiring patterns by performing electroforming (specifically, chemical etching, electrolytic etching, electroplating, or a combination thereof) using this as a mask. It is used for manufacturing various precision parts such as semiconductor packages.
上記のようなフォトファブリケーションにおける現像液としてはアルカリ水溶液が使用されているが、このようなアルカリ水溶液に金属イオンが含まれていると、得られる半導体パッケージ等の電気特性に悪影響を及ぼしてしまう。このため、金属イオンを含まないアルカリ水溶液、例えば、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(以下、TMAHとする場合もある)等の有機第四級アンモニウム化合物の水溶液が現像液として広く使用されている。 An alkaline aqueous solution is used as a developing solution in the photofabrication as described above, but if such an alkaline aqueous solution contains metal ions, the electrical characteristics of the resulting semiconductor package or the like will be adversely affected. . For this reason, an aqueous alkali solution containing no metal ions, for example, an aqueous solution of an organic quaternary ammonium compound such as tetramethylammonium hydroxide (hereinafter sometimes referred to as TMAH) is widely used as a developing solution.
また、現像液を用いてのレジスト層のパターニングに際しては、現像液中に溶出したレジスト成分がレジストパターンの間隙部に再付着することを防止することが、露光パターンに高い精度で合致するレジストパターンを形成するために必要である。再付着したレジスト成分は、スカムと呼ばれているが、スカムの発生は、この後の導体のめっき工程において基板と導体の密着性を低下させる原因となる。このようなスカムの発生が防止され、高精度のレジストパターンを形成し得る現像液として、第四級アンモニウム化合物の水溶液に界面活性剤を添加したものが数多く提案されている。 In addition, when patterning a resist layer using a developer, resist patterns that match the exposure pattern with high accuracy can be prevented by preventing the resist components eluted in the developer from re-adhering to the gaps in the resist pattern. Is necessary to form. The resist component reattached is called scum, but the occurrence of scum causes a decrease in the adhesion between the substrate and the conductor in the subsequent conductor plating step. Many developers have been proposed in which a surfactant is added to an aqueous solution of a quaternary ammonium compound as a developer capable of preventing the occurrence of such scum and forming a highly accurate resist pattern.
例えば、特許文献1および2には、ノニオン性界面活性剤とカチオン性界面活性剤とが添加されたテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液よりなる現像液が提案されている。また、特許文献3には、アニオン性界面活性剤を添加された第四級アンモニウム化合物の水溶液よりなる現像液が提案されている。 For example, Patent Documents 1 and 2 propose a developer comprising a tetramethylammonium hydroxide aqueous solution to which a nonionic surfactant and a cationic surfactant are added. Patent Document 3 proposes a developer composed of an aqueous solution of a quaternary ammonium compound to which an anionic surfactant is added.
一方、近年においては、電子機器のダウンサイジングに伴い、半導体パッケージの高密度実装技術が進んでおり、例えばLSIをパッケージングするため、基板表面に、接続端子として突起電極を設ける多ピン薄膜実装方法が適用されている。この多ピン薄膜実装方法では、基板表面から突出したバンプからなる接続端子(突起電極)や、基板から突出したメタルポストと呼ばれる支柱と該支柱上に形成されたハンダボールとからなる接続端子を用いてLSIなどのパッケージングが行われる。このようなバンプやメタルポストは、厚さが3μm以上、特に8μm以上の厚膜のフォトレジスト層を基板表面に形成し、露光及び現像によってフォトレジスト層の線幅が5μm以上のレジストパターンとし、次いで、レジスト間隙部(レジストに被覆されておらず、露出している基板表面部分)に銅などの導体をめっきなどによって埋め込み、最後にその周囲のレジストパターンを除去することにより作製される。 On the other hand, in recent years, with the downsizing of electronic equipment, high-density packaging technology for semiconductor packages has progressed. For example, in order to package LSI, a multi-pin thin film mounting method in which protruding electrodes are provided as connection terminals on a substrate surface Has been applied. In this multi-pin thin film mounting method, connection terminals (projection electrodes) composed of bumps projecting from the substrate surface, and connection terminals composed of columns called metal posts projecting from the substrate and solder balls formed on the columns are used. Then, packaging of LSI or the like is performed. For such bumps and metal posts, a thick photoresist layer having a thickness of 3 μm or more, particularly 8 μm or more is formed on the substrate surface, and a photoresist pattern having a line width of 5 μm or more is formed by exposure and development. Subsequently, a conductor such as copper is buried in the resist gap portion (the substrate surface portion that is not coated with the resist and exposed) by plating or the like, and finally the surrounding resist pattern is removed.
前述した特許文献1〜3に示されたフォトレジスト現像液は、厚みが1.5μm程度のフォトレジスト層を現像する場合には、非常に微細なパターンを形成することができ、優れた効果を発揮する。しかしながら、フォトレジスト層の厚みが厚くなるほど、現像液に溶解するレジスト成分の量が増大するため、スカムの発生が多くなるなどの問題が発生し、微細なレジストパターンを高精度で形成することが困難となり、例えば、上記のような現像液では、3μm以上の厚みを有するフォトレジスト層を現像する場合には、スカムの発生が多くなってしまい、現像特性の向上が必要となっている。 The photoresist developers disclosed in Patent Documents 1 to 3 described above can form a very fine pattern when developing a photoresist layer having a thickness of about 1.5 μm, and have an excellent effect. Demonstrate. However, as the thickness of the photoresist layer increases, the amount of the resist component dissolved in the developer increases, which causes problems such as increased scum generation, and a fine resist pattern can be formed with high accuracy. For example, in the case of developing a photoresist layer having a thickness of 3 μm or more with the developer as described above, the occurrence of scum increases, and the development characteristics need to be improved.
上記のような観点から、本発明者等は、特許文献4において、厚膜のフォトレジスト層を現像するための現像液として、ノニオン性界面活性剤およびカチオン性界面活性剤を含む第四級アンモニウム化合物の水溶液よりなる現像液を提案している。この現像液は、厚みが3μm以上のフォトレジスト層の現像にも十分に対応することができる。 In view of the above, the present inventors disclosed in Patent Document 4 a quaternary ammonium containing a nonionic surfactant and a cationic surfactant as a developer for developing a thick photoresist layer. A developer comprising an aqueous solution of the compound is proposed. This developer can sufficiently cope with development of a photoresist layer having a thickness of 3 μm or more.
ところで、フォトレジスト層のパターニングは、例えば紫外線等の光を所定のパターンで照射し(露光)、露光された部分でのフォトレジスト層中のベース樹脂(感光性樹脂)を変性し(感光性樹脂のアルカリ可溶化或いはアルカリ不溶化)、次いで現像液によって露光部或いは未露光部のレジスト成分を溶出させて除去することにより、露光パターンに応じてポジ型或いはネガ型のレジストパターンを形成するというものである。近年、厚膜フォトレジスト層においても露光時間を短くして生産性、及び寸法精度を高めようとする試みがあり、ノボラック−ジアゾナフトキノン型レジストよりも高感度で微細加工ができる化学増幅型レジストを使用する場合が増えている。化学増幅型レジストは、感光性樹脂に加えて光酸発生剤が配合されたものであり、光照射によって発生する酸が触媒として機能し、露光後の加熱によって感光性樹脂の変性(アルカリ可溶化或いはアルカリ不溶化)が促進される。このような化学増幅型レジストを用いて形成された厚いフォトレジスト層では、露光時間を短縮でき、生産性が向上するばかりか、感度が高く、このため寸法精度の高いレジストパターンを形成することが可能となる。 By the way, the patterning of the photoresist layer is performed by, for example, irradiating light such as ultraviolet rays in a predetermined pattern (exposure), and modifying the base resin (photosensitive resin) in the photoresist layer in the exposed portion (photosensitive resin). Then, a positive or negative resist pattern is formed according to the exposure pattern by eluting and removing the exposed or unexposed resist component with a developer. is there. In recent years, there has been an attempt to shorten the exposure time in a thick photoresist layer to improve productivity and dimensional accuracy, and a chemically amplified resist that can be finely processed with higher sensitivity than a novolak-diazonaphthoquinone type resist. Increasing use. A chemically amplified resist is a compound in which a photoacid generator is blended in addition to a photosensitive resin. The acid generated by light irradiation functions as a catalyst, and the photosensitive resin is denatured (alkali solubilized by heating after exposure). Alternatively, alkali insolubilization) is promoted. A thick photoresist layer formed using such a chemically amplified resist not only shortens the exposure time and improves productivity, but also has a high sensitivity, so that a resist pattern with high dimensional accuracy can be formed. It becomes possible.
しかしながら、本発明者等の検討によれば、特許文献4で提案されている現像液では、化学増幅型レジストを用いて形成された厚いフォトレジスト層に対しては十分な効果が発揮されず、レジストパターンの形状不良を生じやすいという欠点があり、現像特性のさらなる向上が必要である。 However, according to the study by the present inventors, the developer proposed in Patent Document 4 does not exert a sufficient effect on a thick photoresist layer formed using a chemically amplified resist, There is a drawback that the resist pattern is likely to have a defective shape, and further development characteristics are required.
従って、本発明の目的は、厚みが3μm以上のフォトレジスト層、特に化学増幅型レジストにより形成されて厚膜のフォトレジスト層を現像する場合にも、スカムの発生が有効に防止され、寸法精度の高いレジストパターンを形成することが可能なフォトレジスト現像液を提供することにある。 Accordingly, the object of the present invention is to effectively prevent the occurrence of scum even when developing a photoresist layer having a thickness of 3 μm or more, particularly a thick photoresist layer formed of a chemically amplified resist. It is an object to provide a photoresist developer capable of forming a high resist pattern.
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意研究を重ねた。その結果、第四級アンモニウム化合物の水溶液に、特定のアニオン性界面活性剤およびカチオン性界面活性剤を添加したフォトレジスト現像液が上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。 The present inventor has intensively studied to achieve the above object. As a result, it has been found that a photoresist developer in which a specific anionic surfactant and a cationic surfactant are added to an aqueous solution of a quaternary ammonium compound can solve the above problems, and the present invention has been completed.
本発明によれば、第四級アンモニウム化合物の水溶液よりなるフォトレジスト現像液において、
前記第四級アンモニウム化合物の水溶液は、アニオン性界面活性剤及びカチオン性界面活性剤を含み、
前記第四級アンモニウム化合物は、強塩基性第四級低級アルキルアンモニウム水酸化物であり、
前記アニオン性界面活性剤は、下記式(1):
According to the present invention, in a photoresist developer comprising an aqueous solution of a quaternary ammonium compound,
The aqueous solution of the quaternary ammonium compound contains an anionic surfactant and a cationic surfactant,
The quaternary ammonium compound is a strongly basic quaternary lower alkyl ammonium hydroxide,
The anionic surfactant has the following formula (1):
(式中、pは、1〜3の整数であり、mは、5〜30の整数であり、R1は、水素原子またはメチル基であり、R2は、水素原子または炭素数1〜4のアルキル基であり、Aは、炭素数2〜4のアルキレン基であり、複数存在する2価の基AOは、互いに同一であっても異なっていてもよく、Mは、水素原子またはアンモニウムイオンである)
で表される化合物であり、フォトレジスト現像液全体の質量を100質量%としたとき、前記アニオン性界面活性剤を0.1〜5質量%及び前記カチオン性界面活性剤を0.01〜2質量%の濃度で含有していることを特徴とするフォトレジスト現像液が提供される。
(In the formula, p is an integer of 1 to 3, m is an integer of 5 to 30, R 1 is a hydrogen atom or a methyl group, and R 2 is a hydrogen atom or a carbon number of 1 to 4. A is an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, and a plurality of divalent groups AO may be the same or different from each other, and M is a hydrogen atom or an ammonium ion. Is)
And 0.1 to 5% by mass of the anionic surfactant and 0.01 to 2% of the cationic surfactant when the total mass of the photoresist developer is 100% by mass. A photoresist developer characterized by containing at a concentration of mass% is provided.
本発明のフォトレジスト現像液においては、
(1)前記カチオン性界面活性剤が、下記式(2):
In the photoresist developer of the present invention,
(1) The cationic surfactant is represented by the following formula (2):
(式中、R3、R4、およびR5は、それぞれ、水素原子又は炭素数1〜20の有機基であり、Xは、OH、Cl、Br又はIである)
で示される第四級アンモニウム塩であること、
(2)前記アニオン性界面活性剤が、600〜1,500の分子量を有していること、
(3)ナトリウムイオンとカリウムイオンとの合計濃度が500ppb以下に抑制されていること、
が好適である。
(Wherein R 3 , R 4 and R 5 are each a hydrogen atom or an organic group having 1 to 20 carbon atoms, and X is OH, Cl, Br or I)
A quaternary ammonium salt represented by
(2) The anionic surfactant has a molecular weight of 600 to 1,500,
(3) The total concentration of sodium ions and potassium ions is suppressed to 500 ppb or less,
Is preferred.
本発明によれば、また、上記のフォトレジスト現像液を、厚さ3μm〜100μmの露光された厚膜レジスト層の現像に使用することを特徴とするフォトレジスト現像方法が提供される。 According to the present invention, there is also provided a photoresist developing method characterized by using the above-mentioned photoresist developer for developing an exposed thick film resist layer having a thickness of 3 μm to 100 μm.
本発明のフォトレジスト現像液を使用すれば、膜厚が3μm以上、特に10μm以上のような厚膜フォトレジスト層を現像しても、スカムの発生がなく、しかも良好なパターン形状を保持せしめることが可能となる。特に、上記厚膜フォトレジスト層が化学増幅型レジストからなる場合においても、スカムの発生がなく、寸法精度の高い良好なレジストパターンを形成することができるため、その工業的利用価値は非常に高い。 When the photoresist developer of the present invention is used, even if a thick photoresist layer having a film thickness of 3 μm or more, particularly 10 μm or more is developed, no scum is generated and a good pattern shape can be maintained. Is possible. In particular, even when the thick-film photoresist layer is made of a chemically amplified resist, since a scum is not generated and a good resist pattern with high dimensional accuracy can be formed, its industrial utility value is very high. .
本発明においては、前記一般式(1)で表される特定のアニオン性界面活性剤とカチオン性界面活性剤とが第四級低級アルキルアンモニウム水酸化物の水溶液に配合されていることにより上記のような効果が発生するのであるが、その理由について、本発明者等は次のように推定している。 In the present invention, the specific anionic surfactant represented by the general formula (1) and the cationic surfactant are mixed in an aqueous solution of a quaternary lower alkyl ammonium hydroxide, thereby The following effects are estimated by the present inventors for the reason as follows.
即ち、現像に際して、アニオン界面活性剤がレジスト表面に付着し、この界面活性剤がスカムの発生(即ち現像液に溶解したレジスト成分の付着)を有効に防止し、レジストパターンの形状を効果的に保持する機能を示し、一方、カチオン性界面活性剤は、現像液中へのレジスト成分の過度の溶出を防止し、現像液の侵食によるレジストパターンの形状劣化を防止するという機能を示し、これらの機能が同時に発揮するため、寸法精度の高いレジストパターンを形成することが可能になるものと思われる。例えば、後述する実施例の実験結果から理解されるように、アニオン界面活性剤のみが配合され、カチオン性界面活性剤が配合されていない現像液(比較製造例2)では、スカムの発生は抑制されているものの、レジストパターン形状を保持することができず、一方、アニオン性界面活性剤とカチオン性界面活性剤とが配合されているものの、アニオン性界面活性剤の量が少ない現像液(比較製造例3)では、スカムの発生を防止することができなくなってしまっているからである。 That is, during development, an anionic surfactant adheres to the resist surface, and this surfactant effectively prevents the occurrence of scum (that is, the adhesion of the resist component dissolved in the developing solution), thereby effectively reducing the shape of the resist pattern. On the other hand, the cationic surfactant has the function of preventing excessive dissolution of the resist component into the developer and preventing the resist pattern from being deteriorated by erosion of the developer. It seems that a resist pattern with high dimensional accuracy can be formed because the functions are exhibited simultaneously. For example, as understood from the experimental results of Examples described later, in the developer containing only the anionic surfactant and not containing the cationic surfactant (Comparative Production Example 2), the occurrence of scum is suppressed. Although the resist pattern shape cannot be maintained, on the other hand, an anionic surfactant and a cationic surfactant are blended, but a developer with a small amount of an anionic surfactant (comparison) This is because in Production Example 3), the occurrence of scum cannot be prevented.
本発明のフォトレジスト現像液は、第四級アンモニウム化合物の水溶液に特定のアニオン性界面活性剤とカチオン性界面活性剤とが添加されているものであり、以下、各成分について説明する。
<第四級アンモニウム化合物水溶液>
本発明において、各種の界面活性剤が添加される第四級アンモニウム化合物の水溶液は、強塩基性であり、露光後のフォトレジスト層中からアルカリ可溶物を溶解させるものであり、フォトレジスト現像液の主成分である。この水溶液は、アルカリ金属イオン等を実質的に含有しておらず、最終的に得られる半導体パッケージなどの電気特性に悪影響を与えることがない。
The photoresist developer of the present invention is obtained by adding a specific anionic surfactant and a cationic surfactant to an aqueous solution of a quaternary ammonium compound, and each component will be described below.
<Quaternary ammonium compound aqueous solution>
In the present invention, an aqueous solution of a quaternary ammonium compound to which various surfactants are added is strongly basic and dissolves an alkali-soluble material from the exposed photoresist layer. It is the main component of the liquid. This aqueous solution does not substantially contain alkali metal ions or the like and does not adversely affect the electrical characteristics of the finally obtained semiconductor package or the like.
この第四級アンモニウム化合物は、従来からフォトレジスト現像液の成分として公知であり、具体的には、露光後のレジスト成分に対する溶解度が高く且つ現像後の洗浄液(リンス液)による現像液の除去が容易であるという観点から、1質量%濃度の水溶液でのpH(25℃)が12以上である強塩基性の第四級低級アルキルアンモニウム水酸化物が使用される。 This quaternary ammonium compound has been conventionally known as a component of a photoresist developer. Specifically, the quaternary ammonium compound has high solubility in a resist component after exposure, and the developer can be removed by a cleaning solution (rinse solution) after development. From the standpoint of ease, a strongly basic quaternary lower alkyl ammonium hydroxide having a pH (25 ° C.) of 12 or more in a 1% strength by weight aqueous solution is used.
尚、上記第四級低級アルキルアンモニウム水酸化物において、低級アルキルとは、炭素数が3以下のアルキル基を意味する。 In the quaternary lower alkyl ammonium hydroxide, lower alkyl means an alkyl group having 3 or less carbon atoms.
このような第四級アンモニウム水酸化物には、大きく分けて、テトラ低級アルキルアンモニウム水酸化物と、トリ低級アルキル(ヒドロキシ低級アルキル)アンモニウム水酸化物とがある。 Such quaternary ammonium hydroxides are roughly classified into tetra-lower alkyl ammonium hydroxides and tri-lower alkyl (hydroxy lower alkyl) ammonium hydroxides.
テトラ低級アルキルアンモニウム水酸化物の例としては、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルエチルアンモニウムヒドロキシドを挙げることができ、トリ低級アルキル(ヒドロキシ低級アルキル)アンモニウム水酸化物の例としては、トリメチル(2−ヒドロキシエチル)アンモニウムヒドロキシド、トリエチル(2−ヒドロキシエチル)アンモニウムヒドロキシド、トリプロピル(2−ヒドロキシエチル)アンモニウムヒドロキシド、トリメチル(1−ヒドロキシプロピル)アンモニウムヒドロキシド等を挙げることができる。これら第四級低級アルキルアンモニウム水酸化物は、1種単独或いは2種以上の組み合わせで水溶液の形態で使用されることとなる。上記の中で特に好適なものは、TMAHおよびトリメチル(2−ヒドロキシエチル)アンモニウムヒドロキシドである。これらは、塩基性が高く、しかも高水溶性であり、その水溶液は、露光後のレジスト成分を容易に溶出せしめ、しかも露光後のリンス液によって容易に洗浄除去することができるからである。 Examples of tetra lower alkyl ammonium hydroxide include tetramethyl ammonium hydroxide (TMAH), tetraethyl ammonium hydroxide, tetrapropyl ammonium hydroxide, trimethyl ethyl ammonium hydroxide, and tri-lower alkyl (hydroxy lower alkyl). ) Examples of ammonium hydroxide include trimethyl (2-hydroxyethyl) ammonium hydroxide, triethyl (2-hydroxyethyl) ammonium hydroxide, tripropyl (2-hydroxyethyl) ammonium hydroxide, trimethyl (1-hydroxypropyl) ) Ammonium hydroxide and the like. These quaternary lower alkylammonium hydroxides are used in the form of an aqueous solution either individually or in combination of two or more. Particularly preferred among the above are TMAH and trimethyl (2-hydroxyethyl) ammonium hydroxide. This is because they are highly basic and highly water-soluble, and the aqueous solution easily elutes the resist components after exposure and can be easily washed and removed by the rinse solution after exposure.
また、上述した第四級低級アルキルアンモニウム水酸化物の濃度は、その種類によって最適な濃度が異なるため、一概に限定することはできないが、一般的には、フォトレジスト現像液の全量を100質量%として、0.1〜10質量%、特に1〜5質量%の範囲である。第四級低級アルキルアンモニウム水酸化物の濃度が上記範囲を満足することにより、露光後のフォトレジスト層から除去すべきアルカリ可溶物を選択的に溶出して除去することができ、高精度のパターニングが可能となる。
<アニオン性界面活性剤>
本発明において、第四級低級アルキルアンモニウム水酸化物の水溶液に添加されるアニオン性界面活性剤としては、下記式(1)で示される化合物が使用される。
In addition, the concentration of the quaternary lower alkyl ammonium hydroxide described above varies depending on the type of the quaternary lower alkylammonium hydroxide, and thus cannot be generally limited. % Is in the range of 0.1 to 10% by mass, particularly 1 to 5% by mass. When the concentration of the quaternary lower alkyl ammonium hydroxide satisfies the above range, it is possible to selectively elute and remove alkali-soluble substances to be removed from the photoresist layer after exposure. Patterning is possible.
<Anionic surfactant>
In the present invention, as the anionic surfactant added to the aqueous solution of the quaternary lower alkyl ammonium hydroxide, a compound represented by the following formula (1) is used.
式中、pは、1〜3の整数であり、mは、5〜30の整数であり、R1は、水素原子またはメチル基であり、R2は、水素原子または炭素数1〜4のアルキル基であり、Aは、炭素数2〜4のアルキレン基であり、分岐していてもよく、また、複数存在する2価の基AOは、互いに同一であっても異なっていてもよく、Mは、水素原子またはアンモニウムイオンである。 In the formula, p is an integer of 1 to 3, m is an integer of 5 to 30, R 1 is a hydrogen atom or a methyl group, and R 2 is a hydrogen atom or a carbon number of 1 to 4. An alkyl group, A is an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, may be branched, and a plurality of divalent groups AO may be the same or different from each other; M is a hydrogen atom or an ammonium ion.
先にも述べたように、このようなアニオン性界面活性剤は、スカム発生を抑止するように機能するものと考えているが、中でも、分子量が600〜1,500の範囲にある化合物がスカムの発生抑止に大きく寄与するため、好適に使用される。この分子量が低すぎると、界面活性能が低くなるものと考えられ、パターン形状を保持する効果が低下する傾向にある。また、この分子量が高すぎる場合にも、分子中の官能基(SO3M基)の割合が低下するため、フォトレジスト現像液中の官能基の割合も低下し、やはり界面活性効果が低くなってしまい、スカム発生の抑止効果が十分でなく、パターン形状を保持する効果が低下するものと推定される。分子量が上記範囲内のアニオン性界面活性剤の例としては、下記の化合物を挙げることができる。 As described above, such an anionic surfactant is considered to function to suppress the occurrence of scum. Among them, compounds having a molecular weight in the range of 600 to 1,500 are scum. It is preferably used because it greatly contributes to the suppression of the occurrence of If this molecular weight is too low, it is considered that the surface activity is lowered, and the effect of maintaining the pattern shape tends to be lowered. Also, when the molecular weight is too high, the ratio of functional groups (SO 3 M groups) in the molecule decreases, so the ratio of functional groups in the photoresist developer also decreases, and the surface-active effect is also lowered. Therefore, it is estimated that the effect of suppressing the occurrence of scum is not sufficient and the effect of maintaining the pattern shape is reduced. Examples of the anionic surfactant having a molecular weight within the above range include the following compounds.
上記のようなアニオン性界面活性剤は、単独で使用することもできるし、2種類以上のものを混合して使用することもできる。 The above anionic surfactants can be used alone or in combination of two or more.
本発明において、上記アニオン性界面活性剤は、フォトレジスト現像液全体の質量を100質量%として、0.1〜5質量%、好ましくは0.5〜5.0質量%、最も好ましくは1.0〜5.0質量%の量で配合される。この量が上記範囲よりも少ない場合には、スカムの発生を抑制できず、パターン形状を保持する効果が低下してしまい、上記範囲よりも多量に配合されると、フォトレジスト層中の除去すべき部分以外の部分(例えばポジ型レジストの未露光部)からレジスト成分が溶出してしまい、レジストパターン形状の劣化が大きくなってしまう。 In the present invention, the anionic surfactant is 0.1 to 5% by mass, preferably 0.5 to 5.0% by mass, most preferably 1. It mix | blends in the quantity of 0-5.0 mass%. If this amount is less than the above range, the occurrence of scum cannot be suppressed, and the effect of maintaining the pattern shape will be reduced. If it is added in a larger amount than the above range, it will be removed from the photoresist layer. The resist component is eluted from a portion other than the power portion (for example, an unexposed portion of the positive resist), and the deterioration of the resist pattern shape is increased.
尚、下記に詳述するが、本発明のフォトレジスト現像液は、ナトリウムイオンおよびカリウムイオンの含有量を一定量以下に抑制することが好ましいため、上記のアニオン性界面活性剤に含まれるアルカリ金属イオンも極力少ない方が好ましい。即ち、上記のアニオン性界面活性剤は、その製造上、アルカリ金属イオン(ナトリウムイオンおよびカリウムイオン)が不可避的不純物として含まれる場合があるが、このようなアルカリ金属イオンが10ppm以下に抑制されているものを使用することが好ましい。アルカリ金属イオン量の低減は、水素形の陽イオン交換樹脂等と接触させての精製により容易に行うことができる。
<カチオン性界面活性剤>
本発明においては、上記のアニオン性界面活性剤に加えて、カチオン性界面活性剤が使用され、このようなカチオン性界面活性剤の使用により、例えば現像液中に過剰のレジスト成分が溶出してレジストのパターン形状が劣化してしまうという不都合を有効に防止することが可能となる。即ち、カチオン性界面活性剤が配合されていない現像液では、露光後のフォトレジスト層中の現像により除去すべきでない領域からフォトレジスト成分が現像液中に溶出してしまい、レジストパターンの形状が劣化してしまう。
Although described in detail below, since the photoresist developer of the present invention preferably suppresses the content of sodium ions and potassium ions to a certain level or less, the alkali metal contained in the anionic surfactant described above is used. It is preferable to have as few ions as possible. That is, in the production of the anionic surfactant, alkali metal ions (sodium ions and potassium ions) may be included as unavoidable impurities, but such alkali metal ions are suppressed to 10 ppm or less. It is preferable to use what is. The amount of alkali metal ions can be easily reduced by purification in contact with a hydrogen-type cation exchange resin or the like.
<Cationic surfactant>
In the present invention, in addition to the anionic surfactant described above, a cationic surfactant is used. By using such a cationic surfactant, for example, excessive resist components are eluted in the developer. It is possible to effectively prevent the inconvenience that the pattern shape of the resist deteriorates. That is, in a developer not containing a cationic surfactant, the photoresist component is eluted into the developer from a region that should not be removed by development in the photoresist layer after exposure, and the shape of the resist pattern is reduced. It will deteriorate.
本発明において、このようなカチオン性界面活性剤としては、一般に市販されている公知のものを使用することができるが、その代表的な例としては、高級アルキルトリメチルアンモニウム水酸化物もしくはそのアンモニウム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム水酸化物もしくはそのアンモニウム塩(ジアルキルの少なくとも一方は高級アルキルである)、ベンジルイミダゾリニウム水酸化物もしくはそのイミダゾリニウム塩、アルキルベンジルジメチルアンモニウム水酸化物もしくはそのアンモニウム塩、ベンジルピリジニウム水酸化物もしくはそのピリジニウム塩、ベンジルトリアルキルアンモニウム水酸化物もしくはそのアンモニウム塩、アルキルピリジニウム水酸化物もしくはそのピリジニウム塩、ポリオキシエチレンアルキルベンジルアンモニウム水酸化物もしくはそのアンモニウム塩、ポリオキシエチレンアルキルトリアルキルアンモニウム水酸化物もしくはそのアンモニウム塩などを挙げることができ、これらのカチオン性界面活性剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上組み合わせて使用してもよい。尚、ここで、高級アルキルとは、炭素数が5以上のアルキル基を意味する。 In the present invention, known cationic surfactants that are generally available on the market can be used as such cationic surfactants. Typical examples thereof include higher alkyltrimethylammonium hydroxides or ammonium salts thereof. , Dialkyldimethylammonium hydroxide or its ammonium salt (at least one of the dialkyls is higher alkyl), benzylimidazolinium hydroxide or its imidazolinium salt, alkylbenzyldimethylammonium hydroxide or its ammonium salt, benzyl Pyridinium hydroxide or its pyridinium salt, benzyltrialkylammonium hydroxide or its ammonium salt, alkylpyridinium hydroxide or its pyridinium salt, polyoxyethylene alkyl base Examples thereof include zirconium hydroxide or an ammonium salt thereof, polyoxyethylene alkyltrialkylammonium hydroxide or an ammonium salt thereof, and these cationic surfactants may be used alone. Two or more kinds may be used in combination. Here, the higher alkyl means an alkyl group having 5 or more carbon atoms.
本発明の現像液においては、特に前述したアニオン性界面活性剤との組み合わせによるレジストパターン形状の保持効果が高いという観点から、下記式で示されるカチオン性界面活性剤が好適である。 In the developer of the present invention, a cationic surfactant represented by the following formula is preferable from the viewpoint that the effect of maintaining the resist pattern shape by the combination with the anionic surfactant described above is particularly high.
上記式中、R3、R4及びR5は、それぞれ、水素原子又は炭素数1〜20の有機基であり、当該有機基はエステル結合、エーテル結合或いはアミド結合を含んでいてもよい。また、R6は、ピリジニウム基又はイミダゾリニウム基であり、R7、R8、R9およびR10は炭素数1〜20のアルキル基であり、これらの内、少なくとも1個は炭素数が5以上の高級アルキル基であり、R12、R13及びR14は、それぞれ、水素原子または炭素数1〜20のアルキル基であり、R11は炭素数2〜20のアルキレン基である。さらに、qは5〜20の整数を示し、Xは、OH、Cl、Br又はIを示す。 In the above formula, R 3 , R 4 and R 5 are each a hydrogen atom or an organic group having 1 to 20 carbon atoms, and the organic group may contain an ester bond, an ether bond or an amide bond. R 6 is a pyridinium group or an imidazolinium group, and R 7 , R 8 , R 9 and R 10 are alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms, and at least one of them is a carbon number. It is a higher alkyl group of 5 or more, R 12 , R 13 and R 14 are each a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and R 11 is an alkylene group having 2 to 20 carbon atoms. Further, q represents an integer of 5 to 20, and X represents OH, Cl, Br or I.
上記式で示されたカチオン性界面活性剤の中で、さらに好適なものは、下記の化合物である。 Of the cationic surfactants represented by the above formula, the following compounds are more preferable.
(式中、XはOH、Cl、Br又はIを示す。)
上述した各種のカチオン性界面活性剤の中で、最も優れた効果を発揮し、さらに入手が容易である(製造が容易である)等の観点から、最適なものとしては、下記式(2)で示されるものを挙げることができる。
(In the formula, X represents OH, Cl, Br or I.)
Among the various cationic surfactants described above, from the standpoint of exhibiting the most excellent effect and being easily available (manufacturing is easy), an optimum one is represented by the following formula (2): Can be mentioned.
式中、R3、R4、およびR5は、それぞれ、水素原子又は炭素数1〜20の有機基であり、Xは、OH、Cl、Br又はIである。尚、上記式中、R3、R4及びR5が示す有機基は、エステル結合、エーテル結合或いはアミド結合を含んでいてもよい。 In the formula, R 3 , R 4 , and R 5 are each a hydrogen atom or an organic group having 1 to 20 carbon atoms, and X is OH, Cl, Br, or I. In the above formula, the organic group represented by R 3 , R 4 and R 5 may include an ester bond, an ether bond or an amide bond.
このような最適なカチオン性界面活性剤の中で、もっとも入手が容易であるものは、下記の化合物である。 Among such optimum cationic surfactants, those most readily available are the following compounds.
(Xは、OH、Cl、Br、又はIである。)
上記カチオン性界面活性剤の配合量は、フォトレジスト現像液全体の質量を100質量%として、0.01〜2.0質量%、特に0.03〜1.0質量%である。この量が上記範囲よりも少ないと、レジストパターン形状劣化の抑制効果が少なく、上記範囲よりも多いと、現像速度が遅くなり、実用性が損なわれてしまう。
(X is OH, Cl, Br, or I.)
The compounding amount of the cationic surfactant is 0.01 to 2.0% by mass, particularly 0.03 to 1.0% by mass, where the mass of the entire photoresist developer is 100% by mass. If this amount is less than the above range, the resist pattern shape deterioration suppressing effect is small, and if it is more than the above range, the developing speed becomes slow, impairing practicality.
本発明において、上記のカチオン界面活性剤は、上記のアニオン性界面活性剤との質量比(アニオン性界面活性剤:カチオン性界面活性剤)が10〜100:1となる範囲で用いることが好適である。このような質量比で両成分を使用することにより、アニオン性界面活性剤が有しているスカム発生防止によるレジストパターン形状保持効果とカチオン性界面活性剤が有するレジスト成分の過度の溶解による形状劣化の防止効果とが、最もバランスよく効果的に発現する。
<フォトレジスト現像液>
本発明のフォトレジスト現像液は、上述したアニオン性界面活性剤及びカチオン性界面活性剤を第四級低級アルキルアンモニウム水酸化物の水溶液に配合することにより得られるが、本発明の効果を損なわない範囲で、これらの界面活性剤以外に、従来現像液に使用されている公知の添加剤、例えば、湿潤剤、安定剤、溶解助剤等を適宜配合することもできる。
In the present invention, the cationic surfactant is preferably used in a range where the mass ratio to the anionic surfactant (anionic surfactant: cationic surfactant) is 10 to 100: 1. It is. By using both components at such a mass ratio, resist pattern shape retention effect by preventing the occurrence of scum that anionic surfactants have and shape degradation due to excessive dissolution of resist components that have cationic surfactants Preventive effect is most effectively expressed in a balanced manner.
<Photoresist developer>
The photoresist developer of the present invention can be obtained by blending the above-mentioned anionic surfactant and cationic surfactant into an aqueous solution of a quaternary lower alkyl ammonium hydroxide, but does not impair the effects of the present invention. In addition to these surfactants, known additives conventionally used in developing solutions, for example, wetting agents, stabilizers, solubilizing aids, and the like can be appropriately blended.
また、フォトレジスト現像液中のナトリウムイオン及びカリウムイオンの合計濃度は、500ppb以下に抑制されていることが好ましい。これらのアルカリ金属イオンの量が上記範囲よりも多くなると、最終的に得られる半導体パッケージ等の電気的特性が損なわれるおそれがあるばかりか、現像液中にレジスト成分が過度に溶出し易くなり、パターン形状が劣化するおそれを生じるからである。このようなアルカリ金属イオン濃度の抑制は、先にも述べたように、水素形の陽イオン交換樹脂等と接触させての精製により行うことができる。 The total concentration of sodium ions and potassium ions in the photoresist developer is preferably suppressed to 500 ppb or less. If the amount of these alkali metal ions is larger than the above range, the electrical characteristics of the finally obtained semiconductor package and the like may be impaired, and the resist component is likely to be excessively eluted in the developer. This is because the pattern shape may be deteriorated. As described above, the suppression of the alkali metal ion concentration can be performed by purification in contact with a hydrogen-type cation exchange resin or the like.
また、本発明のフォトレジスト現像液は、そのpHが12.5より高く、特に13以上であることが好ましい。このような強塩基性のフォトレジスト現像液を使用することにより、現像速度が速く、安定した現像を行うことが可能となる。フォトレジスト現像液のpH調整は、前述した第四級低級アルキルアンモニウム水酸化物、アニオン性界面活性剤及びカチオン性界面活性剤の濃度を、前述した範囲内で調整することにより実現できる。
<現像>
上述した本発明のフォトレジスト現像液は、厚みが3μm以上、好ましくは5〜100μm、最も好ましくは10〜100μmの厚膜のフォトレジスト層の現像に好適に使用することができる。即ち、このような厚膜のフォトレジスト層の現像に適用した場合にも、スカムの発生が無く、高精度で微細なレジストパターンを形成することができ、例えば、レジスト除去部分の凹部では、側壁のテーパー化が防止されて直立状態に形成されるため、バンプ等の接続端子をめっきにより効果的に製造することができる。
Further, the photoresist developer of the present invention has a pH higher than 12.5, particularly preferably 13 or higher. By using such a strongly basic photoresist developer, the development speed is high and stable development can be performed. The pH adjustment of the photoresist developer can be realized by adjusting the concentrations of the quaternary lower alkyl ammonium hydroxide, the anionic surfactant and the cationic surfactant within the aforementioned range.
<Development>
The above-described photoresist developer of the present invention can be suitably used for developing a thick photoresist layer having a thickness of 3 μm or more, preferably 5 to 100 μm, and most preferably 10 to 100 μm. That is, even when applied to the development of such a thick photoresist layer, there is no scum generation and a fine resist pattern can be formed with high precision. Therefore, the connection terminals such as bumps can be effectively manufactured by plating.
また、本発明のフォトレジスト現像液は、従来公知のポジ型フォトレジスト、ネガ型フォトレジストの何れにも適用できる。ポジ型フォトレジストは、ノボラック型フェノール樹脂などのアルカリ可溶性樹脂にナフトキノンジアジドなどのアルカリ不溶性の感光剤を配合してアルカリ不溶性とした樹脂組成物を用いたものであり、光照射による感光剤の分解によって露光部がアルカリ可溶性となり、現像液により露光部が溶出して除去され、未露光部によってレジストパターンが形成されるものである。また、ネガ型フォトレジストは、上記のようなアルカリ可溶性樹脂に多価フェノールなどの架橋剤を配合した樹脂組成物からなっており、光照射による架橋反応によって露光部がアルカリ不溶性となり、未露光部が現像液に溶出して除去され、露光部によってレジストパターンが除去されるというものである。 Further, the photoresist developer of the present invention can be applied to any conventionally known positive photoresist or negative photoresist. A positive photoresist is a resin composition that is made insoluble by adding an alkali-insoluble photosensitizer such as naphthoquinonediazide to an alkali-soluble resin such as a novolak-type phenolic resin. As a result, the exposed portion becomes alkali-soluble, the exposed portion is eluted and removed by the developer, and a resist pattern is formed by the unexposed portion. The negative photoresist is composed of a resin composition in which a crosslinking agent such as a polyhydric phenol is blended with the alkali-soluble resin as described above, and the exposed part becomes alkali-insoluble due to a crosslinking reaction by light irradiation, and the unexposed part Is eluted and removed in the developing solution, and the resist pattern is removed by the exposed portion.
さらに、本発明の現像液は、化学増幅型フォトレジストの現像に最も効果的に適用される。即ち、化学増幅型フォトレジストは、感光性樹脂組成物に、光酸発生剤(通常、樹脂成分100質量部当り0.1乃至5質量部)を配合したものであり、光によって発生する酸による感光性樹脂(アルカリ可溶化或いはアルカリ不溶化)の変性が行われるため、露光時間が短く且つ高感度で変性が行われ、微細なレジストパターンの形成に適している。 Furthermore, the developer of the present invention is most effectively applied to the development of a chemically amplified photoresist. That is, a chemically amplified photoresist is obtained by blending a photosensitive resin composition with a photoacid generator (usually 0.1 to 5 parts by mass per 100 parts by mass of a resin component), and depends on an acid generated by light. Since modification of the photosensitive resin (alkali solubilization or alkali insolubilization) is performed, the modification is performed with a short exposure time and high sensitivity, which is suitable for forming a fine resist pattern.
このような化学増幅型フォトレジストとしても、それ自体公知のものが使用される。 As such a chemically amplified photoresist, those known per se are used.
例えば、ポジ型化学増幅型フォトレジストでは、感光性樹脂として、アルカリ可溶性樹脂が有するアルカリ可溶性基を酸によって分解する保護基(例えば、t−ブチルエステル等の3級アルキル基やエトキシエステル等のアセタールエステル基など)で保護された樹脂が使用され、これに光酸発生剤を配合したものが代表的であり、光照射及び光照射により発生する酸によって保護基が脱離してアルカリ可溶性となる。上記のようなアルカリ可溶性基を有するアルカリ可溶性樹脂としては、これに限定されるものではないが、ノボラック型フェノール樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリヒドロキシスチレン、無水マレイン酸変性ノルボルネン樹脂などが代表的である。また、光酸発生剤としては、スルホニウム塩、ホスホニウム塩、ジアリールハロニウム塩、ジアゾニウム塩、ジアゾメタン類、トリアジン類などが知られている。 For example, in a positive chemically amplified photoresist, as a photosensitive resin, a protective group that decomposes an alkali-soluble group of an alkali-soluble resin with an acid (for example, a tertiary alkyl group such as t-butyl ester or an acetal such as ethoxy ester). Typically, a resin protected with an ester group or the like is used, and a resin containing a photoacid generator is typically used, and the protecting group is eliminated by the light irradiation and the acid generated by the light irradiation to become alkali-soluble. Examples of the alkali-soluble resin having an alkali-soluble group as described above include, but are not limited to, novolak-type phenol resin, acrylic resin, fluorine-based resin, polyhydroxystyrene, and maleic anhydride-modified norbornene resin. Representative. As photoacid generators, sulfonium salts, phosphonium salts, diarylhalonium salts, diazonium salts, diazomethanes, triazines, and the like are known.
また、ネガ型化学増幅型レジストは、前述した通常のネガ型のフォトレジストに、上記のような光酸発生剤を加えたものであり、光照射及び光照射により発生した酸によってアルカリ可溶性樹脂が架橋してアルカリ不溶となるものである。 The negative chemically amplified resist is obtained by adding the above-mentioned photoacid generator to the above-mentioned normal negative photoresist, and the alkali-soluble resin is formed by the light irradiation and the acid generated by the light irradiation. It crosslinks and becomes insoluble in alkali.
既に述べたように、本発明の現像液は、ポジ型及びネガ型フォトレジストの何れの現像にも適用し得るが、未露光部からのレジスト成分の現像液中への溶出が効果的に抑制され、レジストパターンの形状劣化抑制効果が特に高いため、特にポジ型のフォトレジストの現像に好適であり、中でもポジ型化学増幅型フォトレジストの現像に最適である。 As described above, the developer of the present invention can be applied to both development of positive and negative photoresists, but effectively suppresses dissolution of resist components from unexposed areas into the developer. Since the resist pattern has a particularly high effect of suppressing the deterioration of the shape of the resist pattern, it is particularly suitable for developing a positive type photoresist, and particularly suitable for developing a positive type chemically amplified photoresist.
本発明のフォトレジスト現像液を用いての現像は、公知の方法に従って行うことができる。即ち、前述した各種のフォトレジストを含む塗布液を所定の基板表面に塗布し、乾燥することによって前述した厚膜のフォトレジスト層を形成し、次いでマスクを介して所定のパターンで露光を行い、露光後、本発明のフォトレジスト現像液を用いて現像を行い、現像後、リンス液を用いて溶出したレジスト成分を含有する現像液を洗浄除去し、乾燥することにより、目的とするポジ型或いはネガ型のレジストパターンが基板表面に形成される。 Development using the photoresist developer of the present invention can be carried out according to a known method. That is, the above-mentioned various photoresist-containing coating solutions are applied to a predetermined substrate surface and dried to form the above-described thick-film photoresist layer, and then exposed in a predetermined pattern through a mask, After the exposure, development is performed using the photoresist developer of the present invention. After the development, the developer containing the resist component eluted with a rinse solution is washed away and dried to obtain the desired positive type or A negative resist pattern is formed on the substrate surface.
上記の現像に際して、露光は、用いたフォトレジストが有している光感度に応じた波長の光を照射することにより行われる。特に微細なレジストパターンを形成する場合には、エキシマレーザ光等の短波長の光を照射するが、電子線やX線照射による露光もフォトレジストの種類によっては可能である。また、化学増幅型フォトレジストが使用されている場合には、酸の発生を促進するため、必要により、70乃至110℃の温度に加熱される。この加熱は、露光後に行われ、その加熱時間は、通常1乃至10分程度である。 In the above development, exposure is performed by irradiating light having a wavelength corresponding to the photosensitivity of the used photoresist. In particular, when a fine resist pattern is formed, light having a short wavelength such as excimer laser light is irradiated, but exposure by electron beam or X-ray irradiation is also possible depending on the type of photoresist. When a chemically amplified photoresist is used, it is heated to a temperature of 70 to 110 ° C. as necessary in order to promote acid generation. This heating is performed after exposure, and the heating time is usually about 1 to 10 minutes.
露光後の現像は、浸漬法、パドル現像法、スプレー現像法等の公知の方法が特に限定なく採用できる。例えば、浸漬法とは、フォトレジスト層が形成されたシリコンウェハ等の基板を、一定時間、現像液に浸漬した後、純水に浸して乾燥させる現像法である。また、パドル現像法とは、フォトレジスト層面上に現像液を滴下して、一定時間静置して後、純水で洗浄して乾燥させる現像法であり、スプレー現像法とは、フォトレジスト層面上に現像液をスプレーした後に、純水で洗浄して乾燥させる現像法である。 For the development after exposure, a known method such as a dipping method, a paddle development method, or a spray development method can be employed without any particular limitation. For example, the dipping method is a developing method in which a substrate such as a silicon wafer on which a photoresist layer is formed is dipped in a developer for a certain period of time and then dipped in pure water and dried. The paddle development method is a development method in which a developer is dropped onto the photoresist layer surface, left standing for a certain period of time, then washed with pure water and dried. The spray development method is a photoresist layer surface. This is a developing method in which a developer is sprayed onto the substrate, and then washed with pure water and dried.
上記のようにしてポジ型或いはネガ型のレジストパターンが形成された後は、従来のフォトリソグラフィーと同様、エッチング工程やメッキ工程が行われ、レジストパターンの凹部(パターンの間隙)にバンプ等の接続端子が形成され、最後にレジストパターンを形成しているフォトレジストが除去されることとなる。 After the positive or negative resist pattern is formed as described above, an etching process and a plating process are performed as in conventional photolithography, and bumps and the like are connected to the recesses (pattern gaps) of the resist pattern. Terminals are formed, and finally the photoresist forming the resist pattern is removed.
以下実施例を用いて本発明を詳細に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
<製造例1〜9及び比較製造例1〜4>
20.0質量%のTMAH水溶液((株)トクヤマ社製 商品名SD−20)を超純水で希釈し3.0質量%濃度のTMAH水溶液を調製し、得られた水溶液に各種界面活性剤を表1(製造例1〜4)、表2(製造例5〜9)、及び表3(比較製造例1〜4)、に示す量(単位は質量%である)を添加して各種フォトレジスト現像液を調製した。
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail using an Example, this invention is not limited to an Example.
<Production Examples 1 to 9 and Comparative Production Examples 1 to 4>
A 20.0 mass% TMAH aqueous solution (trade name SD-20, manufactured by Tokuyama Corporation) was diluted with ultrapure water to prepare a 3.0 mass% TMAH aqueous solution, and various surfactants were added to the obtained aqueous solution. Are added in the amounts shown in Table 1 (Production Examples 1 to 4), Table 2 (Production Examples 5 to 9), and Table 3 (Comparative Production Examples 1 to 4). A resist developer was prepared.
尚、比較製造例1では、アニオン界面活性剤およびカチオン界面活性剤の何れもが使用されていない。また、アニオン性界面活性剤は陽イオン交換樹脂で処理を行い、該アニオン性界面活性剤(100%換算)中のナトリウムイオンおよびカリウムイオンの合計濃度を10ppm以下に調整して使用した。表1、2、3にはこれら各種現像液のpH、ナトリウムイオン及びカリウムイオンの濃度も示した。 In Comparative Production Example 1, neither an anionic surfactant nor a cationic surfactant is used. The anionic surfactant was treated with a cation exchange resin, and the total concentration of sodium ions and potassium ions in the anionic surfactant (100% equivalent) was adjusted to 10 ppm or less. Tables 1, 2 and 3 also show the pH, sodium ion and potassium ion concentrations of these various developers.
<実施例1〜9及び比較例1〜5>
厚膜形成用ポジ型フォトレジストとして、下記の2種類のフォトレジストを用意した。
<Examples 1-9 and Comparative Examples 1-5>
The following two types of photoresists were prepared as positive photoresists for thick film formation.
ノボラック−ジアゾナフトキノン系ポジ型レジスト:
樹脂成分;ノボラック型フェノール樹脂(アルカリ可溶性樹脂)
感光剤;ジアゾナフトキノン
化学増幅型レジスト(ポジ型):
カルボン酸をエステル基で保護したポリメタクリル酸系樹脂とアルカリ可溶性樹
脂としてポリヒドロキシスチレンを樹脂成分として含み、且つ酸発生剤を含むフ
ォトレジスト
4インチシリコンウェハーを用意し、硫酸−過酸化水素(体積比4:1)で該ウェハー表面を洗浄処理した。そしてホットプレート上にて、200℃で60秒間ベークした。
Novolak-diazonaphthoquinone positive resist:
Resin component: Novolac-type phenolic resin (alkali-soluble resin)
Photosensitizer; diazonaphthoquinone chemically amplified resist (positive type):
Prepare a photoresist 4-inch silicon wafer containing polymethacrylic acid-based resin in which carboxylic acid is protected with an ester group and polyhydroxystyrene as a resin component as an alkali-soluble resin, and an acid generator. The wafer surface was cleaned at a volume ratio of 4: 1). Then, it was baked on a hot plate at 200 ° C. for 60 seconds.
次いでスピンナーを用いて、このシリコンウェハに、上記のポジ型フォトレジストを塗布し、3.5μmの膜厚を有するポジ型フォトレジスト層を形成した。 Next, using the spinner, the positive photoresist was applied to the silicon wafer to form a positive photoresist layer having a thickness of 3.5 μm.
得られたポジ型フォトレジスト層に、マスクパターンを介して、波長300〜500μmのg、h、i線照射後、製造例1〜9及び比較製造例1〜4で調製された各種現像液を用いて、現像時間8分、23℃でパドル現像を行い、パターン間隙部の幅が20μmのレジストパターン(コンタクトホールパターン)を得た。 Various developer solutions prepared in Production Examples 1 to 9 and Comparative Production Examples 1 to 4 after irradiation with g, h and i rays having a wavelength of 300 to 500 μm through the mask pattern to the obtained positive photoresist layer. Then, paddle development was performed at 23 ° C. for 8 minutes, and a resist pattern (contact hole pattern) having a pattern gap width of 20 μm was obtained.
このレジストパターンについて、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、スカムの有無およびパターン形状の評価を行い、その結果を表4に示した。 For this resist pattern, the presence or absence of scum and the pattern shape were evaluated using a scanning electron microscope (SEM). The results are shown in Table 4.
尚、評価基準は、次の通りである。 The evaluation criteria are as follows.
スカムの有無;
○:スカム発生なし。
Presence or absence of scum;
○: No scum is generated.
×:スカム有り。 X: Scum is present.
パターン形状;
◎:非常に良好である。
Pattern shape;
A: Very good.
即ち、パターン寸法誤差が目的とする寸法の交差の5%以内であり、現像
後のパターン凹部(間隙部)の側壁が直立している。(パターンの上面と側
壁の交差する部分がほぼ直角で、凹部側壁の下部のテーパー化も無し。)
○:良好である。
That is, the pattern dimension error is within 5% of the intersection of the target dimensions, and the development
The side wall of the subsequent pattern recess (gap) is upright. (Top and side of the pattern
The intersecting part of the wall is almost perpendicular, and there is no taper at the bottom of the concave side wall. )
○: Good.
即ち、パターン寸法誤差が目的とする寸法の交差の10%未満であり、現像
後のパターンの凹部の側壁が直立している。
That is, the pattern dimension error is less than 10% of the intersection of the target dimensions, and the development
The side walls of the recesses of the later pattern are upright.
×:不良である。 X: It is bad.
即ち、パターン寸法誤差が目的とする寸法の交差の10%以上であり、現像
後のパターンの凹部の側壁が直立していない。(パターンの上面と側壁の交
差する部分が丸みを帯びており、凹部側壁の下部がテーパー化している。)
That is, the pattern dimension error is 10% or more of the intersection of the target dimensions, and the development
The side wall of the concave portion of the later pattern is not upright. (Intersection of the upper surface and side wall of the pattern
The difference is rounded, and the lower part of the recess side wall is tapered. )
<実施例10〜18及び比較例6〜9
塗布するポジ型フォトレジストの膜厚を20.0μmとした以外は、前述した実施例及び比較例と全く同様にして、各種現像液を用いて現像を行い、パターン間隙部の幅が20μmのコンタクトホールパターンを得、同様の評価を行った。その結果を表5に示す。
<Examples 10 to 18 and Comparative Examples 6 to 9
Except that the film thickness of the positive photoresist to be applied was changed to 20.0 μm, the development was carried out using various developing solutions in the same manner as in the above-mentioned examples and comparative examples, and the contact having a pattern gap width of 20 μm A hole pattern was obtained and the same evaluation was performed. The results are shown in Table 5.
表4及び表5の実験結果に示されるように、本発明の現像液を用いて現像を行った場合には(実施例1〜18)、フォトレジスト層の厚みが3μm以上の場合において、通常のフォトレジスト及び化学増幅型フォトレジストの何れによりフォトレジスト層が形成されているときにも、スカムの発生がなく、またパターン形状も良好であった。 As shown in the experimental results of Tables 4 and 5, when development was performed using the developer of the present invention (Examples 1 to 18), in the case where the thickness of the photoresist layer was 3 μm or more, usually No scum was generated and the pattern shape was good when the photoresist layer was formed of any of the above photoresists and chemically amplified photoresists.
Claims (7)
前記第四級アンモニウム化合物の水溶液は、アニオン性界面活性剤及びカチオン性界面活性剤を含み、
前記第四級アンモニウム化合物は、強塩基性第四級低級アルキルアンモニウム水酸化物であり、
前記アニオン性界面活性剤は、下記式(1):
で表される化合物であり、
フォトレジスト現像液全体の質量を100質量%としたとき、前記アニオン性界面活性剤を0.1〜5質量%及び前記カチオン性界面活性剤を0.01〜2質量%の濃度で含有していることを特徴とするフォトレジスト現像液。 In a photoresist developer comprising an aqueous solution of a quaternary ammonium compound,
The aqueous solution of the quaternary ammonium compound contains an anionic surfactant and a cationic surfactant,
The quaternary ammonium compound is a strongly basic quaternary lower alkyl ammonium hydroxide,
The anionic surfactant has the following formula (1):
A compound represented by
When the total mass of the photoresist developer is 100% by mass, the anionic surfactant is contained at a concentration of 0.1 to 5% by mass and the cationic surfactant is contained at a concentration of 0.01 to 2% by mass. A photoresist developer.
有機基であり、Xは、OH、Cl、Br又はIである)
で示される第四級アンモニウム塩である請求項1に記載のフォトレジスト現像液。 The cationic surfactant is represented by the following formula (2):
The photoresist developer according to claim 1, which is a quaternary ammonium salt represented by the formula:
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