JP5507331B2 - Reaction development image forming method - Google Patents
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Description
この発明は、半導体集積回路、プリント配線基板又は液晶パネル等の製造に用いることのできるフォトレジスト技術に関し、より詳細には、特定構造のポリエステル系樹脂及び光酸発生剤を用いて成膜して光照射し、現像工程を経てネガ型画像を形成するフォトレジスト技術に関する。 The present invention relates to a photoresist technique that can be used for manufacturing a semiconductor integrated circuit, a printed wiring board, a liquid crystal panel, and the like, and more specifically, a film formed using a polyester resin having a specific structure and a photoacid generator. The present invention relates to a photoresist technique in which a negative image is formed through light irradiation and a development process.
フォトレジストは通常、写真甲板加工における関連技術において、印刷板プリント電子回路及びプリント回路基板の製造、又はミクロ電子工学における半導体積層品の製造のために使用される光造形可能な有機ポリマーに用いられる。
ミクロ電子工学の半導体集積部品の製造において回路構造を作るために半導体基材はフォトレジストで被覆される。フォトレジスト層の画像形成露光及びこれに続く現像はフォトレジストレリーフ構造を作り出す。このレリーフ構造は半導体基材上に、金属又は他の半導体又は絶縁基材を用いたエッチング−ドーピング、被覆により実際の回路パターンを作るためのマスクとして使用される。その後、フォトレジストマスクは通常除かれる。複数のかかる加工サイクルを用いてマイクロチップのレリーフ構造は基材に形成される。
異なる2種のフォトレジスト、即ちポジ型レジストとネガ型レジストが知られている。2種の違うところはポジ型フォトレジストの露光域は現像プロセスにより除去され、未露光域が基材上に層として残る。一方、ネガ型作用フォトレジストの照射域はレリーフ構造として残ることにある。
本発明者らは、既に、ヘテロ原子に結合したカルボニル基(C=O)を主鎖に有する樹脂を用いて、ポジ型フォトレジストを行うために「反応現像画像形成法」という手段を開発した(特許文献1、非特許文献1)。
本発明者らは、この「反応現像画像形成法」を改良して、ネガ型フォトレジストを効率的に製造することができる方法を開発した(特許文献2)。
Photoresists are commonly used in photolithographic organic polymers used in the related art in photographic deck processing, for the production of printed circuit boards and printed circuit boards, or for the production of semiconductor laminates in microelectronics. .
In order to create circuit structures in the manufacture of microelectronic semiconductor integrated components, the semiconductor substrate is coated with a photoresist. Imagewise exposure of the photoresist layer and subsequent development creates a photoresist relief structure. This relief structure is used on a semiconductor substrate as a mask for creating an actual circuit pattern by etching-doping or coating using a metal or other semiconductor or insulating substrate. Thereafter, the photoresist mask is usually removed. A microchip relief structure is formed on the substrate using a plurality of such processing cycles.
Two different types of photoresists are known: a positive resist and a negative resist. The difference between the two types is that the exposed area of the positive photoresist is removed by the development process, leaving the unexposed area as a layer on the substrate. On the other hand, the irradiation area of the negative working photoresist remains as a relief structure.
The present inventors have already developed a method called “reactive development image forming method” for carrying out a positive photoresist using a resin having a carbonyl group (C═O) bonded to a hetero atom in the main chain. (Patent Document 1, Non-Patent Document 1).
The present inventors have developed a method capable of efficiently producing a negative photoresist by improving the “reactive development image forming method” (Patent Document 2).
本発明は、従来の反応現像画像形成法(特許文献2)により形成されるネガ型フォトレジストの耐熱性を向上させ、かつ速い現像時間を確保する手段を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide means for improving the heat resistance of a negative photoresist formed by a conventional reaction development image forming method (Patent Document 2) and ensuring a fast development time.
本発明者らは、ポリエステル系樹脂を使用してネガ型フォトレジストを行う際に、このポリエステル系樹脂が、下記一般式
即ち、本発明は、ポリエステル系樹脂及び光酸発生剤を含むフォトレジスト組成物であって、該ポリエステル系樹脂が、少なくとも1種の下記構造式
及び少なくとも1種の下記構造式
And at least one of the following structural formulas:
また、本発明は、基板上に、このフォトレジスト組成物から成るフォトレジスト層を設け、所望のパターンでマスクする段階、このパターン面に紫外線を照射する段階、及び該フォトレジスト層を現像液で処理する現像段階から成り、該現像液がテトラ置換アンモニウムヒドロキシド、低分子アルコール及び水を含む溶媒から成る反応現像画像形成法である。 The present invention also provides a step of providing a photoresist layer comprising the photoresist composition on a substrate, masking it with a desired pattern, irradiating the pattern surface with ultraviolet light, and applying the photoresist layer to a developer. This is a reactive development image forming method comprising a developing stage to be processed, wherein the developer comprises a solvent containing tetra-substituted ammonium hydroxide, a low molecular alcohol and water.
本発明のネガ型フォトレジスト組成物は、ポリエステル系樹脂及び光酸発生剤を含む。
このポリエステル系樹脂は、少なくとも1種の繰返し単位(1)及び少なくとも1種の繰返し単位(2)から成る。この重合体はブロックであってもランダムであってもよい。
The negative photoresist composition of the present invention contains a polyester resin and a photoacid generator.
This polyester resin comprises at least one repeating unit (1) and at least one repeating unit (2). The polymer may be a block or random.
繰返し単位(1)は下記一般式(1)で表される。
本願発明において、Xの分子量が100以上であることが必要である。
このXは、具体的には、分子量が100以上であって、下記いずれかの2価の基である。この2価の基は、−C(R5R6)−(但し、R5及びR6は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、フェニル基又は炭素数1〜3のパーフルオロアルキル基を表す。)、置換基を有していてもよい炭素数5〜12のシクロアルキリデン基、置換基を有していてもよい9,9'−フルオレニリデン基、置換基を有していてもよい1,8−メンタンジイル基、置換基を有していてもよい2,8−メンタンジイル基、置換基を有していてもよいピラジリデン基、置換基を有していてもよいフタリジル基、置換基を有していてもよい炭素数6〜12のアリーレン基、又は−C(CH3)2−ph−C(CH3)2−(但し、phはフェニレン基を表す。)であり、より耐熱性に優れていることから、好ましくは、−C(R5R6)−(但し、R5及びR6は上記と同様である。)、9,9'−フルオレニリデン基である。置換基としては、アルキル基、例えば、炭素数1〜6のアルキル基、アルコキシル基、例えば、炭素数1〜6のアルコキシル基、アリール基、例えば、炭素数6〜12のアリール基、アラルキル基又はアリール置換アルケニル基、例えば、炭素数7〜13のアラルキル基又はアリール置換アルケニル基、フルオロアルキル基、例えば、炭素数1〜6のフルオロアルキル基、及びハロゲン原子、例えば、フッ素等、好ましくは炭素数1〜6のアルキル基、例えば、メチル基、炭素数6〜12のアリール基、例えばフェニル基、及びハロゲン原子が挙げられる。
In the present invention, it is necessary that the molecular weight of X is 100 or more.
Specifically, X has a molecular weight of 100 or more and is any one of the following divalent groups. This divalent group is —C (R 5 R 6 ) — (wherein R 5 and R 6 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a phenyl group, or 1 to 1 carbon atoms). 3), a cycloalkylidene group having 5 to 12 carbon atoms which may have a substituent, a 9,9′-fluorenylidene group which may have a substituent, and a substituent. 1,8-menthanediyl group which may have, 2,8-mentanediyl group which may have a substituent, pyrazylidene group which may have a substituent, may have a substituent A phthalidyl group, an arylene group having 6 to 12 carbon atoms which may have a substituent, or —C (CH 3 ) 2 —ph—C (CH 3 ) 2 — (wherein ph represents a phenylene group.) Since it is more excellent in heat resistance, preferably -C R 5 R 6) -. (However, R 5 and R 6 are as defined above), a 9,9'-fluorenylidene group. Examples of the substituent include an alkyl group such as an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxyl group such as an alkoxyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group such as an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, an aralkyl group, or the like. An aryl-substituted alkenyl group such as an aralkyl group having 7 to 13 carbon atoms or an aryl-substituted alkenyl group, a fluoroalkyl group such as a fluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and a halogen atom such as fluorine, preferably a carbon number A 1-6 alkyl group, for example, a methyl group, a C6-C12 aryl group, for example, a phenyl group, and a halogen atom are mentioned.
このR5及びR6が表わす炭素数1〜6のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基が挙げられる。これらの中では、メチル基、エチル基、n−プロピル基が好適なものとして挙げられる。炭素数1〜3のパーフルオロアルキル基としては、トリフルオロメチル基などが挙げられる。さらに、炭素数5〜12のシクロアルキリデン基としては、シクロペンチリデン基、シクロヘキシリデン基、シクロヘプチリデン基、シクロオクチリデン基などが挙げられ、炭素数6〜12のアリーレン基としては、フェニレン基、ビフェニレン基、1,4−フェニレンビス(1−メチルエチリデン)基、1,3−フェニレンビス(1−メチルエチリデン)基などが挙げられる。 Examples of the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 5 and R 6 include methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, sec-butyl group, Examples thereof include a tert-butyl group, an n-pentyl group, and an n-hexyl group. In these, a methyl group, an ethyl group, and n-propyl group are mentioned as a suitable thing. A trifluoromethyl group etc. are mentioned as a C1-C3 perfluoroalkyl group. Further, examples of the cycloalkylidene group having 5 to 12 carbon atoms include a cyclopentylidene group, a cyclohexylidene group, a cycloheptylidene group, a cyclooctylidene group, and the like, and examples of the arylene group having 6 to 12 carbon atoms include Examples include a phenylene group, a biphenylene group, a 1,4-phenylenebis (1-methylethylidene) group, and a 1,3-phenylenebis (1-methylethylidene) group.
Zは、アリーレン基又はアルキレン基、好ましくはアリーレン基を表し、これらは上記Xについて記載した置換基を有していてもよい。アリーレン基としては好ましくは炭素数6〜12のアリーレン基であり、例えば、フェニレン基、ビフェニレン基、1,4−フェニレンビス(1−メチルエチリデン)基、1,3−フェニレンビス(1−メチルエチリデン)基など、好ましくはフェニレン基、が挙げられる。アルキレン基としては好ましくは炭素数1〜6のアルキル基であり、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、好ましくはメチル基、エチル基、n−プロピル基が挙げられる。 Z represents an arylene group or an alkylene group, preferably an arylene group, and these may have a substituent described for X above. The arylene group is preferably an arylene group having 6 to 12 carbon atoms, for example, a phenylene group, a biphenylene group, a 1,4-phenylenebis (1-methylethylidene) group, or a 1,3-phenylenebis (1-methylethylidene). Group), preferably a phenylene group. The alkylene group is preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, an n-butyl group, an i-butyl group, a sec-butyl group, A tert-butyl group, an n-pentyl group, and an n-hexyl group, preferably a methyl group, an ethyl group, and an n-propyl group.
この一般式(1)において、R1及びR2は、それぞれ独立して、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数6〜12のアリール基、炭素数7〜13のアリール置換アルケニル基及び炭素数1〜6のフルオロアルキル基の群から選ばれる基を表す。
この炭素数1〜6のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などが挙げられる。また、炭素数1〜6のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−プロポキシ基、i−ブトキシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基、n−ペンチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基などが挙げられる。また、炭素数6〜12のアリール基としては、フェニル基、ビフェニル基、トリフェニル基、ナフチル基などが挙げられ、炭素数7〜13のアリール置換アルケニル基としては、ベンジル基、フェネチル基、スチリル基、シンナミル基などが挙げられる。さらに、炭素数1〜6のフルオロアルキル基としては、モノフルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基などが挙げられる。
In this general formula (1), R 1 and R 2 are each independently a halogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, A group selected from the group consisting of an aryl-substituted alkenyl group having 7 to 13 carbon atoms and a fluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
Examples of the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms include methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n- A pentyl group, n-hexyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group and the like can be mentioned. Moreover, as a C1-C6 alkoxy group, a methoxy group, an ethoxy group, n-propoxy group, i-propoxy group, i-butoxy group, sec-butoxy group, tert-butoxy group, n-pentyloxy group, Examples include n-hexyloxy group. Examples of the aryl group having 6 to 12 carbon atoms include a phenyl group, a biphenyl group, a triphenyl group, and a naphthyl group. Examples of the aryl-substituted alkenyl group having 7 to 13 carbon atoms include a benzyl group, a phenethyl group, and styryl. Group, cinnamyl group and the like. Furthermore, as a C1-C6 fluoroalkyl group, a monofluoromethyl group, a difluoromethyl group, a trifluoromethyl group, etc. are mentioned.
この一般式(1)におけるR1及びR2が表わす各種の置換基の中でも、炭素数1〜6のアルキル基であるものが耐熱性に優れることから好ましく、より好ましいのはメチル基である。このほか、上記の各種置換基の中では、シクロヘキシル基、メトキシ基、フェニル基、トリフルオロメチル基などが好ましいものとして挙げられる。
そして、この一般式(1)におけるm及びnは、それぞれ独立して、0すなわち水素原子であってもよいし、1〜4個の上記置換基を有していてもよい。このm及びnについては、0〜2であるものがより好ましい。
Among various substituents represented by R 1 and R 2 in the general formula (1), those having 1 to 6 carbon atoms are preferable because of excellent heat resistance, and more preferably a methyl group. In addition, among the above various substituents, a cyclohexyl group, a methoxy group, a phenyl group, a trifluoromethyl group, and the like are preferable.
And m and n in the general formula (1) may be each independently 0, that is, a hydrogen atom, or may have 1 to 4 substituents. About this m and n, what is 0-2 is more preferable.
繰返し単位(2)は下記一般式(2)で表される。
本願発明において、Yの分子量は100未満である。
このYは、具体的には、分子量が100未満であって、下記いずれかの2価の基である。この2価の基は、単結合、−O−、−CO−、−S−、−SO−、−SO2−、−C(R7R8)−(但し、R7及びR8は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、フェニル基又はトリフルオロメチル基を表す。ただし、R7とR8の組み合わせのうち、−C(R7R8)−の分子量が100未満のものに限られる。)、置換若しくは無置換の炭素数5〜7のシクロアルキリデン基、置換若しくは無置換のピラジリデン基、又は置換若しくは無置換のフェニレン基、好ましくは単結合又は−C(R7R8)−(但し、R7及びR8は、炭素数1〜6のアルキル基、特にメチル基を表す。)である。置換基としては、Xについて記載したものが挙げられる。
In the present invention, the molecular weight of Y is less than 100.
Specifically, Y has a molecular weight of less than 100 and is any one of the following divalent groups. This divalent group is a single bond, —O—, —CO—, —S—, —SO—, —SO 2 —, —C (R 7 R 8 ) — (where R 7 and R 8 are Each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a phenyl group or a trifluoromethyl group, provided that the molecular weight of —C (R 7 R 8 ) — is a combination of R 7 and R 8 . Is less than 100.), a substituted or unsubstituted cycloalkylidene group having 5 to 7 carbon atoms, a substituted or unsubstituted pyrazilidene group, or a substituted or unsubstituted phenylene group, preferably a single bond or —C (R 7 R 8 ) — (where R 7 and R 8 represent an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, particularly a methyl group). Examples of the substituent include those described for X.
このR7及びR8が表わす炭素数1〜6のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基が挙げられる。これらの中では、メチル基、エチル基、n−プロピル基が好適なものとして挙げられる。さらに、炭素数5〜7のシクロアルキリデン基としては、シクロペンチリデン基、シクロヘキシリデン基、シクロヘプチリデン基などが挙げられる。
そして、Yが表わす2価の基としては、−C(R7R8)−(ただし、R7及びR8は上記と同様に定義される。)、置換若しくは無置換のシクロアルキリデン基であるものが、より耐熱性に優れていることから好ましい。
Zは上記と同様である。
Examples of the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 7 and R 8 include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, an n-butyl group, an i-butyl group, a sec-butyl group, Examples thereof include a tert-butyl group, an n-pentyl group, and an n-hexyl group. In these, a methyl group, an ethyl group, and n-propyl group are mentioned as a suitable thing. Furthermore, examples of the cycloalkylidene group having 5 to 7 carbon atoms include a cyclopentylidene group, a cyclohexylidene group, and a cycloheptylidene group.
The divalent group represented by Y is —C (R 7 R 8 ) — (wherein R 7 and R 8 are defined in the same manner as above), a substituted or unsubstituted cycloalkylidene group. A thing is preferable from being more excellent in heat resistance.
Z is the same as above.
R3及びR4は、それぞれ独立して、ハロゲン原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、炭素数6〜12のアリール基、炭素数7〜13のアリール置換アルケニル基及び炭素数1〜12のフルオロアルキル基の群から選ばれる基を表す。
このハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子が挙げられる。そして、炭素数1〜12のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ウンデシル基、n−ドデシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などが挙げられる。また、炭素数1〜12のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−プロポキシ基、i−ブトキシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基、n−ペンチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基、n−ヘプチルオキシ基、n−オクチルオキシ基、n−ノニルオキシ基、n−デシルオキシ基、n−ウンデシルオキシ基、n−ドデシルオキシ基などが挙げられる。また、炭素数6〜12のアリール基としては、フェニル基、ビフェニル基、トリフェニル基、ナフチル基などが挙げられ、炭素数7〜13のアリール置換アルケニル基としては、ベンジル基、フェネチル基、スチリル基、シンナミル基などが挙げられる。さらに、炭素数1〜12のフルオロアルキル基としては、モノフルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基などが挙げられる。これら各種の置換基の中でも、メチル基、エチル基、シクロヘキシル基、フェニル基などが好ましいものとして挙げられる。
o及びpは、それぞれ独立して、0であってもよいし、1〜4個の上記置換基を有していてもよい。このo及びpについては、0〜2であるものがより好ましい。
R 3 and R 4 are each independently a halogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, or an aryl substitution having 7 to 13 carbon atoms. A group selected from the group of an alkenyl group and a fluoroalkyl group having 1 to 12 carbon atoms is represented.
Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom. And as a C1-C12 alkyl group, a methyl group, an ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n -Pentyl group, n-hexyl group, n-heptyl group, n-octyl group, n-nonyl group, n-decyl group, n-undecyl group, n-dodecyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group and the like. Moreover, as a C1-C12 alkoxy group, a methoxy group, an ethoxy group, n-propoxy group, i-propoxy group, i-butoxy group, sec-butoxy group, tert-butoxy group, n-pentyloxy group, Examples include an n-hexyloxy group, an n-heptyloxy group, an n-octyloxy group, an n-nonyloxy group, an n-decyloxy group, an n-undecyloxy group, and an n-dodecyloxy group. Examples of the aryl group having 6 to 12 carbon atoms include a phenyl group, a biphenyl group, a triphenyl group, and a naphthyl group. Examples of the aryl-substituted alkenyl group having 7 to 13 carbon atoms include a benzyl group, a phenethyl group, and styryl. Group, cinnamyl group and the like. Furthermore, as a C1-C12 fluoroalkyl group, a monofluoromethyl group, a difluoromethyl group, a trifluoromethyl group, etc. are mentioned. Among these various substituents, a methyl group, an ethyl group, a cyclohexyl group, a phenyl group and the like are preferable.
o and p may each independently be 0, or may have 1 to 4 substituents as described above. About this o and p, what is 0-2 is more preferable.
このポリエステル系樹脂において、繰返し単位(1)は必須であるが、繰返し単位(2)は任意であり、全記繰返し単位に対する前記繰返し単位(1)の含有割合(モル比)は、0.10〜1.00、好ましくは0.25〜1.00である。
また、繰返し単位(1)又は(1)'及び(2)又は(2)'は、それぞれ1種であっても、2種以上であってもよいが、好ましくは1種である。
本願発明で用いるポリエステル系樹脂の分子量は通常約10,000〜50,000程度である。
In this polyester resin, the repeating unit (1) is essential, but the repeating unit (2) is optional, and the content ratio (molar ratio) of the repeating unit (1) to all the repeating units is 0.10. -1.00, preferably 0.25-1.00.
Further, each of the repeating units (1) or (1) ′ and (2) or (2) ′ may be one kind or two or more kinds, but preferably one kind.
The molecular weight of the polyester resin used in the present invention is usually about 10,000 to 50,000.
このこのポリエステル系樹脂はいかなる製法で合成してもよいが、例えば、上記繰返し単位に相当する下記3種のモノマーを、慣用のポリエステル合成条件下で合成して得ることができる。これら3種を混合して重合させてもよいし、これらを適宜組み合わせてプレポリマーなどを一旦合成してから重合させてもよい。なお(3)のジカルボン酸の代わりにその誘導体(例えば、MOC−Z−COM(式中、Mはハロゲン原子などを表す。)で表わされるハロゲン化物など)を用いてもよい。
本発明で用いるポリマーは光酸発生剤を含む。また、更なる現像時間短縮のためにアニオン再生剤を含んでもよい。
このアニオン再生剤は、現像時に現像液中のヒドロキシルアニオンにより、マイケル付加、水素引き抜き、又は求核攻撃を受けアニオン性化合物を生成し、さらにプリベーク時に揮発せず膜中に残存することが好ましい。
このアニオン再生剤は、下記のいずれかの化合物である。
(1)下式で表される構造を有する化合物:
This anion regenerating agent is preferably subjected to Michael addition, hydrogen abstraction, or nucleophilic attack by the hydroxyl anion in the developing solution during development to form an anionic compound, and further, it remains in the film without volatilization during pre-baking.
This anion regenerant is any of the following compounds.
(1) Compound having a structure represented by the following formula:
上記の式中、Aは下式で表される置換基を表す。
これらの式中、R9は、それぞれ独立して、水素原子、脂肪族基又は芳香族基、好ましくは芳香族基、より好ましくはフェニル基を表す。脂肪族基としては、メチル基、プロピル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基などのアルキル基が挙げられる。
In the above formula, A represents a substituent represented by the following formula.
In these formulas, each R 9 independently represents a hydrogen atom, an aliphatic group or an aromatic group, preferably an aromatic group, more preferably a phenyl group. Examples of the aliphatic group include alkyl groups such as a methyl group, a propyl group, a hexyl group, and a cyclohexyl group.
(2)下式で表される構造を有する化合物:
R10−CONHR9
又は
R10−COCH(R9)2
式中、R10は、それぞれ独立して、脂肪族基又は芳香族基を表す。脂肪族基としては、ブチル基、イソブチル基、ヘキシル基などのアルキル基が挙げられ、芳香族基としては、フェニル基、フェニレン基などが挙げられる。
R9は上記と同様に定義される。
(2) Compound having a structure represented by the following formula:
R 10 -CONHR 9
Or R 10 -COCH (R 9 ) 2
In the formula, each R 10 independently represents an aliphatic group or an aromatic group. Examples of the aliphatic group include alkyl groups such as a butyl group, an isobutyl group, and a hexyl group, and examples of the aromatic group include a phenyl group and a phenylene group.
R 9 is defined as above.
(3)下式で表される構造を有する化合物:
Qは酸素原子(−O−)又は硫黄原子(−S−)を表す。
(3) Compound having a structure represented by the following formula:
Q represents an oxygen atom (—O—) or a sulfur atom (—S—).
(4)下式で表される構造を有する化合物:
CH(R12)2C(R9)2OCO−N(R9)2
式中、R12の少なくとも一方は電子求引基を表し、その他は水素原子、脂肪族基又は芳香族基を表す。脂肪族基としてはアルキル基、芳香族基としては、フェニル基、フェニレン基などが挙げられる。電子求引基としては、フルオレニル基、有機スルホキシド基、シアノ基、ニトロ基、エステル基、カルボニル基、アミド基、ピリジル基、好ましくは、フルオレニル基が挙げられる。芳香族基としては、フェニル基、フェニレン基などが挙げられる。
R9は上記と同様に定義される。
(4) Compound having a structure represented by the following formula:
CH (R 12) 2 C ( R 9) 2 OCO-N (R 9) 2
In the formula, at least one of R 12 represents an electron withdrawing group, and the other represents a hydrogen atom, an aliphatic group, or an aromatic group. Examples of the aliphatic group include an alkyl group, and examples of the aromatic group include a phenyl group and a phenylene group. Examples of the electron withdrawing group include a fluorenyl group, an organic sulfoxide group, a cyano group, a nitro group, an ester group, a carbonyl group, an amide group, and a pyridyl group, preferably a fluorenyl group. Examples of the aromatic group include a phenyl group and a phenylene group.
R 9 is defined as above.
このようなアニオン再生剤としては、例えば、N−置換マレイミド、N−置換シトラコンイミド、N−置換スクシンイミド、N−置換クロトンアミド、N,N'−置換フマルアミド、4−置換−3−ブテン−2−オン、N−置換ベンズアミド、N−置換イソバレロアミド、α−置換アセトフェノン、ポリアミドイミド、エポキシ樹脂(例えば、ビスフェノールAジグリシジルエーテル)、N−フルオレニルメトキシカルボニル保護アミンなどがあげられる。 Examples of such an anion regenerating agent include N-substituted maleimide, N-substituted citraconimide, N-substituted succinimide, N-substituted crotonamide, N, N′-substituted fumaramide, and 4-substituted-3-butene-2. -One, N-substituted benzamide, N-substituted isovaleramide, α-substituted acetophenone, polyamideimide, epoxy resin (for example, bisphenol A diglycidyl ether), N-fluorenylmethoxycarbonyl protected amine and the like.
アニオン再生剤としては、下式
好ましいアニオン再生剤としては、例えば、N-メチルマレイミド、N-エチルマレイミド、N-(n-プロピル)マレイミド、N-(n-ヘキシル)マレイミド、N-(n-オクチル)マレイミド、N-ラウリルマレイミド、N-フェニルマレイミド、N-ベンジルマレイミド、N-シクロヘキシルマレイミド(以上、N−置換マレイミド化合物)、N-フェニルシトラコンイミド、N-フェニルスクシンイミド、N,N'-m-フェニレンビスマレイミド、N-フェニルクロトンアミド、ビス(N-フェニル)フマルアミド、ジビニルスルホン、アセト酢酸エチル、4-フェニル-3-ブテン-2-オン、N−フェニルイソバレロアミド、N−メチルベンズアミド、ポリアミドイミド、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、N−(9−フルオレニルメチルカルボニル)−2−メトキシエチルアミン、1,4−ジフェニル−1,4−ブタンジオン等が挙げられる。 Preferred anion regenerants include, for example, N-methylmaleimide, N-ethylmaleimide, N- (n-propyl) maleimide, N- (n-hexyl) maleimide, N- (n-octyl) maleimide, N-laurylmaleimide N-phenylmaleimide, N-benzylmaleimide, N-cyclohexylmaleimide (N-substituted maleimide compound), N-phenylcitraconimide, N-phenylsuccinimide, N, N'-m-phenylenebismaleimide, N-phenyl Crotonamide, bis (N-phenyl) fumaramide, divinylsulfone, ethyl acetoacetate, 4-phenyl-3-buten-2-one, N-phenylisovaleroamide, N-methylbenzamide, polyamideimide, bisphenol A diglycidyl ether N- (9-fluorenylmethylcarbonyl) -2-methoxyethylamine, 1,4-diphenyl Nyl-1,4-butanedione and the like can be mentioned.
本発明で用いる光酸発生剤は、光照射により酸を発生するものであればよい。この光酸発生剤として、キノンジアジド化合物、オニウム塩、スルホン酸エステル類、有機ハロゲン化合物等が挙げられる。キノンジアジド化合物としては1,2−ナフトキノン−2−ジアジド−5−スルホン酸又は1,2−ナフトキノン−2−ジアジド−4−スルホン酸と低分子芳香族ヒドロキノン化合物、例えば2,3,4−トリヒドロキシベンゾフェノンや2,3,4,4'−テトラヒドロキシベンゾフェノン及びトリヒドロキシベンゼン、例えば1,3,5−トリヒドロキシベンゼン、又はクレゾールのエステル生成化合物が挙げられる。オニウム塩としては、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート等が挙げられる。これらは安息香酸t−ブチルなどのエステルと一緒に使用される。これらの中で、下式
アニオン再生剤を添加する場合にはフォトレジスト(ポリマー、アニオン再生剤及び光酸発生剤の混合物)中に全固形含量に対して、好ましくは1〜40重量%、より好ましくは10〜20重量%用いられる。
光酸発生剤はフォトレジスト中に全固形含量に対して5〜50重量%、好ましくは10〜40重量%、より好ましくは15〜30重量%用いられる。
When an anion regenerator is added, it is preferably 1 to 40% by weight, more preferably 10 to 20% by weight, based on the total solid content in the photoresist (mixture of polymer, anion regenerator and photoacid generator). Used.
The photoacid generator is used in the photoresist in an amount of 5 to 50% by weight, preferably 10 to 40% by weight, more preferably 15 to 30% by weight based on the total solid content.
本発明のフォトレジストは、カップリング剤、均添剤、可塑剤、別の膜形成樹脂、界面活性剤、安定剤などの添加剤を含んでもよい。これらの添加剤の量は全て合わせてもフォトレジストの固形分全含有量に対して25重量%を超えることはない。
本発明のフォトレジストはそれ自身公知の方法により成分を溶剤又は溶剤混合物中に混合又は溶解することにより配合される。一旦成分は溶液中に溶解され、得られたフォトレジスト溶液は0.1〜1μmの細孔を有するろ過膜を用いて、ろ過してもよい。
The photoresist of the present invention may contain additives such as coupling agents, leveling agents, plasticizers, other film-forming resins, surfactants and stabilizers. The total amount of these additives does not exceed 25% by weight based on the total solid content of the photoresist.
The photoresist of the present invention is formulated by mixing or dissolving the components in a solvent or solvent mixture by a method known per se. Once the components are dissolved in the solution, the resulting photoresist solution may be filtered using a filtration membrane having 0.1-1 μm pores.
フォトレジスト溶液の製造に適する溶剤は原則としてフォトレジストの不揮発成分、例えばポリマー及び光酸発生剤及びその他の添加剤が十分に可溶であり、かつこれらの成分と不可逆的に反応しない全ての溶剤である。適する溶媒は、例えば、非プロトン性極性溶媒、例えば、N−メチル−2−ピロリドン(以下「NMP」という。)、ブチロラクトン、シクロヘキサノン、ジアセトキシエチレングリコール、スルホラン、テトラメチル尿素、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル、ジグライム、フェノール、クレゾール、トルエン、塩化メチレン、クロロホルム、テトラヒドロフラン、ジオキサン、アセトン等である。 Solvents suitable for the production of photoresist solutions are in principle all solvents in which the non-volatile components of the photoresist, such as polymers and photoacid generators and other additives, are sufficiently soluble and do not irreversibly react with these components. It is. Suitable solvents include, for example, aprotic polar solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter referred to as “NMP”), butyrolactone, cyclohexanone, diacetoxyethylene glycol, sulfolane, tetramethylurea, N, N-dimethyl. Acetamide, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, acetonitrile, diglyme, phenol, cresol, toluene, methylene chloride, chloroform, tetrahydrofuran, dioxane, acetone and the like.
このようなフォトレジスト溶液を用いて基板上にフォトレジスト層を形成することができる。この基板として、樹脂等有機物、無機物、金属などいずれを用いてもよいが、銅基板やシリコン基板が好ましい。
基板上への被覆は通常、浸漬、噴霧、ロール塗り又はスピンコーティングによって行われる。生じた層の厚さはフォトレジスト溶液の粘度、固形分含量及びスピンコーティング速度に依存する。本発明のフォトレジストは0.1〜500μm、好ましくは1〜100μmの層厚を持つ層及びレリーフ構造を作ることができる。多層回路における薄層は一時の間に合わせのフォトレジストとして又は絶縁層として1〜50μmにすることができる。
フォトレジストを基材に塗布した後、これに普通50〜120℃の温度範囲で予備乾燥させる。オーブン又は加熱プレートを使用できる。オーブン中での乾燥時間は5〜60分である。
A photoresist layer can be formed on the substrate using such a photoresist solution. As the substrate, any organic material such as resin, inorganic material, metal, etc. may be used, but a copper substrate or a silicon substrate is preferable.
Coating onto the substrate is usually done by dipping, spraying, roll coating or spin coating. The resulting layer thickness depends on the viscosity, solids content and spin coating speed of the photoresist solution. The photoresist of the present invention can make a layer and a relief structure having a layer thickness of 0.1 to 500 μm, preferably 1 to 100 μm. The thin layer in the multi-layer circuit can be 1-50 μm as a temporary photoresist or as an insulating layer.
After the photoresist is applied to the substrate, it is usually pre-dried at a temperature range of 50 to 120 ° C. An oven or a heating plate can be used. The drying time in the oven is 5 to 60 minutes.
その後、所望のパターンでマスクされた上で、フォトレジスト層は紫外線の照射を受ける。紫外線とはその中心波長が250〜450nm、好ましくは300〜400nmにある電磁波をいう。通常、化学線の光が使用されるが、また高エネルギー放射線、例えばX線又は電子ビーム線を使用することができる。直接照射又は露光マスクを介して行うことができる。また、輻射線ビームをフォトレジスト層の表面に当てることもできる。
普通、輻射は紫外線ランプを用いて行われる。市販で入手できる輻射装置、例えば接触又は非接触露光機、走査投光型露光装置又はウエハステッパーを使用することが好ましい。
Thereafter, the photoresist layer is irradiated with ultraviolet rays after being masked with a desired pattern. Ultraviolet rays refer to electromagnetic waves having a central wavelength of 250 to 450 nm, preferably 300 to 400 nm. Usually actinic light is used, but high-energy radiation such as X-rays or electron beam rays can also be used. Direct irradiation or via an exposure mask can be performed. A radiation beam can also be applied to the surface of the photoresist layer.
Usually, radiation is performed using an ultraviolet lamp. It is preferable to use a commercially available radiation apparatus such as a contact or non-contact exposure machine, a scanning projection type exposure apparatus or a wafer stepper.
露光の後、フォトレジスト層を現像液で現像処理を行う。
本発明で用いる現像液は、テトラ置換アンモニウムヒドロキシド、低分子アルコール及び水を含む溶媒から成る。
このテトラ置換アンモニウムヒドロキシドは、現像液中のアルコール成分をアルコキシドにさせる。
このテトラ置換アンモニウムヒドロキシドは、下式で表される。
NR'4OH
式中、R'は、それぞれ同じであっても異なってもよく、炭化水素基、好ましくはアルキル基、より好ましくは炭素数が1〜3のアルキル基を表す。
好ましいテトラ置換アンモニウムヒドロキシドとしては、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドなどテトラアルキルアンモニウムヒドロキシドが挙げられる。
After the exposure, the photoresist layer is developed with a developer.
The developer used in the present invention comprises a solvent containing tetra-substituted ammonium hydroxide, a low molecular alcohol and water.
This tetra-substituted ammonium hydroxide turns the alcohol component in the developer into an alkoxide.
This tetra-substituted ammonium hydroxide is represented by the following formula.
NR ' 4 OH
In the formula, R ′ may be the same or different and each represents a hydrocarbon group, preferably an alkyl group, more preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.
Preferred tetra-substituted ammonium hydroxides include tetraalkylammonium hydroxides such as tetramethylammonium hydroxide.
この低分子アルコールは、現像液中で一部がアルコキシドになる。そのため、分子量が150以下のアルコール、特に水酸基あたりの炭素数が1〜8、好ましくは1〜3のアルキルアルコールが好ましく用いられる。このような低分子アルコールとして、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、ブタノール、オクタノール、エチレングリコール、2-メトキシエタノール、2-エトキシエタノール等が挙げられる。 Part of this low molecular alcohol becomes an alkoxide in the developer. Therefore, an alcohol having a molecular weight of 150 or less, particularly an alkyl alcohol having 1 to 8 carbon atoms, preferably 1 to 3 carbon atoms per hydroxyl group, is preferably used. Examples of such low molecular alcohols include methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, butanol, octanol, ethylene glycol, 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol and the like.
現像液中の"水を含む溶媒"は、水又は低分子アルコールと相溶し、かつポリマー、光酸発生剤、及びアニオン再生剤を溶解させる性能を持つ溶媒である。このような溶媒として、NMP、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、テトラメチル尿素、ブチロラクトン、ジアセトキシエチレングリコール、シクロヘキサノン、ポリエチレングリコール(数平均分子量500程度以下)等が挙げられる。 The “solvent containing water” in the developer is a solvent that is compatible with water or a low molecular alcohol and has the ability to dissolve the polymer, the photoacid generator, and the anion regenerant. Examples of such a solvent include NMP, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, tetramethylurea, butyrolactone, diacetoxyethylene glycol, cyclohexanone, polyethylene glycol (number average molecular weight of about 500 or less).
好ましい現像液の組成は、テトラ置換アンモニウムヒドロキシド(TMAHなど)/水/アルコール(メタノールなど)/有機溶媒(NMPなど)であり、これらの重量比は、好ましくは0.05〜0.3/0.5〜1.5/1.0〜3.0/0〜2.0であり、より好ましくは0.05〜0.15/0.8〜1.0/2.0〜3.0/0〜1.0である。 The composition of a preferred developer is tetra-substituted ammonium hydroxide (such as TMAH) / water / alcohol (such as methanol) / organic solvent (such as NMP), and the weight ratio thereof is preferably 0.05 to 0.3 / 0.5 to 1.5 / 1.0 to 3.0 / 0 to 2.0, more preferably 0.05 to 0.15 / 0.8 to 1.0 / 2.0 to 3.0. / 0 to 1.0.
現像は、ポリマーやその他の成分の種類、現像液の種類、露光エネルギー、現像の形式、予備乾燥温度、現像温度、現像時間を考慮して行う。
現像後、適当な溶媒で洗浄してもよい。
本発明のネガ型フォトレジストは0.1〜500μm、好ましくは1〜100μmの層厚を有するポリマー被膜及び鋭い輪郭丸みを付けられたれレリーフ構造をとることができる。
Development is performed in consideration of the type of polymer and other components, the type of developer, exposure energy, type of development, preliminary drying temperature, development temperature, and development time.
You may wash | clean with a suitable solvent after image development.
The negative photoresist of the present invention can have a polymer coating having a layer thickness of 0.1 to 500 μm, preferably 1 to 100 μm, and a sharp contoured relief structure.
以下、実施例にて本発明を例証するが、本発明を限定することを意図するものではない。本実施例においては、以下の方法でフォトレジストを形成させて観察した。フォトレジストは、各実施例のフォトレジスト配合物を、3μm細孔径のろ過膜でろ過して製造した。このフォトレジスト配合物を表面処理を行った直径10cmの銅箔の表面上に、スピンコート法で塗布した。次いで、赤外線熱風乾燥機中で乾燥した。このフォトレジスト配合物塗布膜上に、ネガ型フォトマスク用のテストパターン(10-200μmのラインアンドスペースパターン)を置き、2kw超高圧水銀灯照射装置(オーク製作所製品:JP-2000G)を用いて、画像が得られる露光量で照射した。
現像液中に、上記照射後の塗布膜を浸漬又は超音波処理した後、純水で洗浄し、赤外線ランプで乾燥後、解像度を観察した。いくつかの実施例においては、形成したフォトレジストをSEM(日本電子製、走査型電子顕微鏡:JSM-6390LV、加速電圧:1.2kV)により観察した。
The following examples illustrate the invention, but are not intended to limit the invention. In this example, a photoresist was formed by the following method and observed. The photoresist was produced by filtering the photoresist formulation of each example through a filter membrane having a pore size of 3 μm. This photoresist composition was applied by spin coating on the surface of a copper foil having a diameter of 10 cm subjected to surface treatment. Subsequently, it dried in the infrared hot air dryer. On this photoresist compound coating film, a test pattern (10-200 μm line and space pattern) for a negative photomask is placed, and using a 2 kw ultra-high pressure mercury lamp irradiation device (Oak Seisakusho product: JP-2000G), Irradiation was performed with an exposure amount that would produce an image.
The coating film after the irradiation was immersed or sonicated in the developer, washed with pure water, dried with an infrared lamp, and the resolution was observed. In some examples, the formed photoresist was observed by SEM (manufactured by JEOL Ltd., scanning electron microscope: JSM-6390LV, acceleration voltage: 1.2 kV).
製造例1
フッ素樹脂製板付きのガラス製攪拌棒、温度計、滴下ロートを備えた四つ口フラスコに、ビスフェノールA(東京化成工業(株)製)2.85 g(12.5 mmol)及び9,9-ビス(4-ヒドロキシフェニル)フルオレン(東京化成工業(株)製)13.14 g(37.5 mmol)を1,2-ジクロロエタン80 mlに加えゆっくりと撹拌し、トリエチルアミンを14 mlを加えたのちに、氷浴下でフラスコ内を10℃に保ち一時間撹拌を続けた。その後、塩化テレフタロイル(東京化成工業(株)製)5.08 g(25 mmol)及び塩化イソフタロイル5.08 g(25 mmol)を20 mlの1,2-ジクロロエタンに溶解させた溶液を滴下ロートを用いて滴下し、氷浴下で120分間反応させた。この時フラスコ内の温度は10℃に保った。得られた混合物をメタノール1.5 Lに滴下し、一晩静置したのちに沈殿物をろ過し、75℃で一晩減圧乾燥し粗生成物を得た。この生成物を温めたDMFに溶解したのちに室温にまで冷却し、析出した沈殿物をろ過により取り除いたのちに、溶液を1.5Lのメタノールに滴下した。一晩静置したのちに沈殿物をろ過し、120℃で一晩減圧乾燥することにより、下式に示すポリアリレート共重合体PAr-FL-A (75:25)を収率89%で得た。
なお、このポリアリレートを1H-NMRスペクトルにより分析したところ、式中のm : nの比は仕込み比通り75 : 25であった。また、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(東ソー(株)製、GPC-8020システム、ポリスチレン標準)により、得られたポリマーの分子量を測定したところ、数平均分子量が27,000であり、多分散度は1.6であった。
Production Example 1
In a four-necked flask equipped with a glass stir bar with fluororesin plate, thermometer, and dropping funnel, 2.85 g (12.5 mmol) of bisphenol A (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and 9,9-bis (4 -Hydroxyphenyl) fluorene (Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) 13.14 g (37.5 mmol) was added to 80 ml of 1,2-dichloroethane and stirred slowly. After adding 14 ml of triethylamine, flask in an ice bath. The inside was kept at 10 ° C. and stirring was continued for 1 hour. Then, a solution prepared by dissolving 5.08 g (25 mmol) of terephthaloyl chloride (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and 5.08 g (25 mmol) of isophthaloyl chloride in 20 ml of 1,2-dichloroethane was dropped using a dropping funnel. The mixture was reacted for 120 minutes in an ice bath. At this time, the temperature in the flask was kept at 10 ° C. The obtained mixture was added dropwise to 1.5 L of methanol and allowed to stand overnight, and then the precipitate was filtered and dried under reduced pressure at 75 ° C. overnight to obtain a crude product. This product was dissolved in warm DMF and then cooled to room temperature. The deposited precipitate was removed by filtration, and then the solution was added dropwise to 1.5 L of methanol. After allowing to stand overnight, the precipitate was filtered and dried under reduced pressure at 120 ° C overnight to obtain a polyarylate copolymer PAr-FL-A (75:25) represented by the following formula in a yield of 89%. It was.
When this polyarylate was analyzed by 1 H-NMR spectrum, the ratio of m: n in the formula was 75:25 as prepared. Further, when the molecular weight of the obtained polymer was measured by gel permeation chromatography (manufactured by Tosoh Corporation, GPC-8020 system, polystyrene standard), the number average molecular weight was 27,000 and the polydispersity was 1.6. It was.
実施例1
N-メチルピロリドン(NMP)4.8gにPAr-FL-A (75:25) 1.0gを添加して溶解させた後、光酸発生剤としてジアゾナフトキノン系感光剤PC-5(R)(東洋合成製、1,2-ナフトキノン-2-ジアジド-5-スルホン酸-p-クレゾールエステル)0.2g、を添加して室温で約1時間、スターラーで撹拌してフォトレジスト配合物を調製した。この溶液を35μmの電解銅箔上(マット面)にスピンコート法(500rpm/10sec + 700rpm/20sec)にて塗布し、遠赤外線熱風循環式乾燥機でプリベーク(90℃/10min)後、膜厚11.3μmの感光性ポリアリレート被塗膜を得た。
これにPET製のフォトマスクを介して、紫外線露光機(オーク社製)によりi線からg線帯域の光を照射した。i線帯域用の照度計で測定した露光量は100mJ/cm2であった。
露光後、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)/水/エタノール=0.1/0.9/2.0 (重量比)からなる現像液100gに50℃で一定時間浸漬させた後、イオン交換水100gで1分間洗浄した。その結果、ネガ型の像を得た。このときの現像時間は10分26秒であった。解像度はラインアンドスペースパターンで25μmであり、露光部の残膜率は72%であった。このフォトレジストのSEM写真を図1(1)に示す。
Example 1
After adding 1.0 g of PAr-FL-A (75:25) to 4.8 g of N-methylpyrrolidone (NMP) and dissolving it, diazonaphthoquinone photosensitizer PC-5 (R) (Toyo Gosei) as a photoacid generator 1,2-naphthoquinone-2-diazide-5-sulfonic acid-p-cresol ester) was added and stirred with a stirrer at room temperature for about 1 hour to prepare a photoresist formulation. This solution is applied onto 35μm electrolytic copper foil (matte surface) by spin coating (500rpm / 10sec + 700rpm / 20sec), pre-baked with a far infrared hot air circulation dryer (90 ℃ / 10min), A 11.3 μm photosensitive polyarylate coating was obtained.
This was irradiated with light in the i-line to g-line band by a UV exposure machine (Oak) through a PET photomask. The exposure measured with an illuminometer for the i-line band was 100 mJ / cm 2 .
After exposure, it was immersed in 100 g of a developing solution consisting of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) /water/ethanol=0.1/0.9/2.0 (weight ratio) at 50 ° C. for a certain period of time, and then washed with 100 g of ion-exchanged water for 1 minute. . As a result, a negative image was obtained. The development time at this time was 10 minutes and 26 seconds. The resolution was 25 μm in a line and space pattern, and the remaining film ratio in the exposed area was 72%. An SEM photograph of this photoresist is shown in FIG.
実施例2
実施例1と同様の操作により得た感光性PAr被塗膜(膜厚11.4μm)に、実施例1と同様の方法及び露光量で露光を行った。
露光後、TMAH/水/エタノール=0.1/0.9/3.0 (重量比)からなる現像液100gに50℃で一定時間浸漬させた後、イオン交換水100gで1分間洗浄した。その結果、ネガ型の像を得た。このときの現像時間は7分28秒であった。解像度はラインアンドスペースパターンで15μmであり、露光部の残膜率は75%であった。このフォトレジストのSEM写真を図1(2)に示す。
Example 2
A photosensitive PAr coating film (film thickness: 11.4 μm) obtained by the same operation as in Example 1 was exposed by the same method and exposure amount as in Example 1.
After exposure, the film was immersed in 100 g of a developer solution consisting of TMAH / water / ethanol = 0.1 / 0.9 / 3.0 (weight ratio) at 50 ° C. for a fixed time, and then washed with 100 g of ion-exchanged water for 1 minute. As a result, a negative image was obtained. The development time at this time was 7 minutes and 28 seconds. The resolution was 15 μm in a line and space pattern, and the remaining film ratio in the exposed area was 75%. An SEM photograph of this photoresist is shown in FIG.
実施例3
NMP4.8gに、上記化学式(化12)においてビスフェノールA構造含有ユニットが存在しないポリアリレート(PAr-FL-A (100:0)、m:n = 100:0、数平均分子量19,000) 1.0gを添加して溶解させた後、感光剤PC-5(R)0.2gを添加して室温で約1時間、スターラーで撹拌してフォトレジスト配合物を調製した。実施例1と同様の操作でスピンコート、プリベークし、膜厚9.8μmの感光性ポリアリレート被塗膜を得た。その後、紫外線露光機によりi線からg線帯域の光を照射した。i線帯域用の照度計で測定した露光量は100mJ/cm2であった。
露光済みのポリアリレート被塗膜を、TMAH/水/エタノール=0.1/0.9/2.0 (重量比)からなる現像液100gに50℃で一定時間浸漬させた後、イオン交換水100gで1分間洗浄した。その結果、ネガ型の像を得た。このときの現像時間は9分であった。解像度はラインアンドスペースパターンで25μmであり、露光部の残膜率は66%であった。このフォトレジストのSEM写真を図1(3)に示す。
Example 3
In NMP4.8g, 1.0g of polyarylate (PAr-FL-A (100: 0), m: n = 100: 0, number average molecular weight 19,000) without the bisphenol A structure-containing unit in the above chemical formula (Chemical Formula 12) After addition and dissolution, 0.2 g of photosensitive agent PC-5 (R) was added and stirred with a stirrer at room temperature for about 1 hour to prepare a photoresist formulation. Spin coating and pre-baking were performed in the same manner as in Example 1 to obtain a photosensitive polyarylate coating film having a thickness of 9.8 μm. Thereafter, light in the i-line to g-line band was irradiated by an ultraviolet exposure machine. The exposure measured with an illuminometer for the i-line band was 100 mJ / cm 2 .
The exposed polyarylate coating film was immersed in 100 g of a developer consisting of TMAH / water / ethanol = 0.1 / 0.9 / 2.0 (weight ratio) at 50 ° C. for a fixed time, and then washed with 100 g of ion-exchanged water for 1 minute. . As a result, a negative image was obtained. The development time at this time was 9 minutes. The resolution was 25 μm in a line-and-space pattern, and the remaining film ratio in the exposed area was 66%. An SEM photograph of this photoresist is shown in FIG.
実施例4
実施例3と同様の操作により得た感光性PAr被塗膜(膜厚10.7μm)に、実施例3と同様の方法及び露光量で露光を行った。
露光後、TMAH/水/エタノール=0.1/0.9/3.0 (重量比)からなる現像液100gに50℃で一定時間浸漬させた後、イオン交換水100gで1分間洗浄した。その結果、ネガ型の像を得た。このときの現像時間は9分であった。解像度はラインアンドスペースパターンで40μmであり、露光部の残膜率は64%であった。このフォトレジストのSEM写真を図1(4)に示す。
Example 4
A photosensitive PAr coating film (film thickness: 10.7 μm) obtained by the same operation as in Example 3 was exposed by the same method and exposure amount as in Example 3.
After exposure, the film was immersed in 100 g of a developer solution consisting of TMAH / water / ethanol = 0.1 / 0.9 / 3.0 (weight ratio) at 50 ° C. for a fixed time, and then washed with 100 g of ion-exchanged water for 1 minute. As a result, a negative image was obtained. The development time at this time was 9 minutes. The resolution was 40 μm in a line and space pattern, and the remaining film ratio in the exposed area was 64%. An SEM photograph of this photoresist is shown in FIG.
実施例5
NMP4.8gに、ポリアリレート(PAr-FL-A (100:0))、m:n = 100:0、数平均分子量19,000) 1.0gを添加して溶解させた後、感光剤PC-5(R)0.2gとN-フェニルマレイミド(以下「PMI」という) 0.2gを添加して室温で約1時間、スターラーで撹拌してフォトレジスト配合物を調製した。実施例1と同様の操作でスピンコート、プリベークし、膜厚8.5μmの感光性ポリアリレート被塗膜を得た。その後、紫外線露光機によりi線からg線帯域の光を照射した。i線帯域用の照度計で測定した露光量は100mJ/cm2であった。
露光済みのポリアリレート被塗膜を、TMAH/水/エタノール=0.1/0.9/3.0 (重量比)からなる現像液100gに50℃で一定時間浸漬させた後、イオン交換水100gで1分間洗浄した。その結果、ネガ型の像を得た。このときの現像時間は5分9秒であった。解像度はラインアンドスペースパターンで15μmであり、露光部の残膜率は87%であった。このフォトレジストのSEM写真を図2(5)に示す。
Example 5
After adding 1.0 g of polyarylate (PAr-FL-A (100: 0)), m: n = 100: 0, number average molecular weight 19,000) to NMP4.8 g and dissolving, Photosensitizer PC-5 ( A photoresist formulation was prepared by adding 0.2 g of R) and 0.2 g of N-phenylmaleimide (hereinafter referred to as “PMI”) and stirring with a stirrer at room temperature for about 1 hour. Spin coating and pre-baking were performed in the same manner as in Example 1 to obtain a photosensitive polyarylate coating film having a film thickness of 8.5 μm. Thereafter, light in the i-line to g-line band was irradiated by an ultraviolet exposure machine. The exposure measured with an illuminometer for the i-line band was 100 mJ / cm 2 .
The exposed polyarylate coating film was immersed in 100 g of a developer consisting of TMAH / water / ethanol = 0.1 / 0.9 / 3.0 (weight ratio) at 50 ° C. for a fixed time, and then washed with 100 g of ion-exchanged water for 1 minute. . As a result, a negative image was obtained. The development time at this time was 5 minutes and 9 seconds. The resolution was 15 μm with a line-and-space pattern, and the residual film ratio in the exposed area was 87%. An SEM photograph of this photoresist is shown in FIG.
実施例6
実施例5と同様の操作により得た感光性PI被塗膜にPET製のフォトマスクを介して、紫外線露光機によりi線からg線帯域の光を照射した。i線帯域用の照度計で測定した露光量は300mJ/cm2であった。その後、実施例5と同様の操作により現像を行った。このときの現像時間は6分54秒であった。解像度はラインアンドスペースパターンで10μmであり、残膜率は84%であった。このフォトレジストのSEM写真を図2(6)に示す。
Example 6
The photosensitive PI coating film obtained by the same operation as in Example 5 was irradiated with light in the i-line to g-line band with a UV exposure machine through a PET photomask. The exposure measured with an illuminometer for the i-line band was 300 mJ / cm 2 . Thereafter, development was performed in the same manner as in Example 5. The development time at this time was 6 minutes 54 seconds. The resolution was 10 μm in a line and space pattern, and the residual film ratio was 84%. An SEM photograph of this photoresist is shown in FIG.
実施例7
NMP4.8gに、ポリアリレートPAr-FL-A (50:50)(上記化学式(化12)におけるm:n = 50:50のポリアリレート、数平均分子量14,000) 1.0gを添加して溶解させた後、感光剤PC-5(R)0.2gを添加して室温で約1時間、スターラーで撹拌してフォトレジスト配合物を調製した。実施例1と同様の操作でスピンコート、プリベークし、膜厚9.2μmの感光性ポリアリレート被塗膜を得た。その後、紫外線露光機によりi線からg線帯域の光を照射した。i線帯域用の照度計で測定した露光量は100mJ/cm2であった。
露光済みのポリアリレート被塗膜を、TMAH/水/エタノール=0.1/0.9/2.0 (重量比)からなる現像液100gに50℃で一定時間浸漬させた後、イオン交換水100gで1分間洗浄した。その結果、ネガ型の像を得た。このときの現像時間は10分43秒であった。解像度はラインアンドスペースパターンで15μmであり、露光部の残膜率は68%であった。このフォトレジストのSEM写真を図2(7)に示す。
Example 7
1.0 g of polyarylate PAr-FL-A (50:50) (m: n = 50: 50 polyarylate in the above chemical formula (Chemical Formula 12), number average molecular weight 14,000) was added to NMP4.8 g and dissolved. Thereafter, 0.2 g of photosensitive agent PC-5 (R) was added and stirred with a stirrer at room temperature for about 1 hour to prepare a photoresist composition. Spin coating and pre-baking were performed in the same manner as in Example 1 to obtain a photosensitive polyarylate coating film having a thickness of 9.2 μm. Thereafter, light in the i-line to g-line band was irradiated by an ultraviolet exposure machine. The exposure measured with an illuminometer for the i-line band was 100 mJ / cm 2 .
The exposed polyarylate coating film was immersed in 100 g of a developer consisting of TMAH / water / ethanol = 0.1 / 0.9 / 2.0 (weight ratio) at 50 ° C. for a fixed time, and then washed with 100 g of ion-exchanged water for 1 minute. . As a result, a negative image was obtained. The development time at this time was 10 minutes 43 seconds. The resolution was 15 μm in a line and space pattern, and the remaining film ratio in the exposed area was 68%. An SEM photograph of this photoresist is shown in FIG.
実施例8
実施例7と同様の操作により得た感光性PAr被塗膜(膜厚8.8μm)に、実施例7と同様の方法及び露光量で露光を行った。
露光後、TMAH/水/エタノール=0.1/0.9/3.0 (重量比)からなる現像液100gに50℃で一定時間浸漬させた後、イオン交換水100gで1分間洗浄した。その結果、ネガ型の像を得た。このときの現像時間は8分27秒であった。解像度はラインアンドスペースパターンで20μmであり、露光部の残膜率は61%であった。このフォトレジストのSEM写真を図2(8)に示す。
Example 8
The photosensitive PAr coating film (film thickness: 8.8 μm) obtained by the same operation as in Example 7 was exposed by the same method and exposure amount as in Example 7.
After exposure, the film was immersed in 100 g of a developer solution consisting of TMAH / water / ethanol = 0.1 / 0.9 / 3.0 (weight ratio) at 50 ° C. for a fixed time, and then washed with 100 g of ion-exchanged water for 1 minute. As a result, a negative image was obtained. The development time at this time was 8 minutes and 27 seconds. The resolution was 20 μm in a line and space pattern, and the remaining film ratio in the exposed area was 61%. An SEM photograph of this photoresist is shown in FIG.
実施例9
NMP4.8gに、ポリアリレートPAr-FL-A (20:80)(上記化学式(化12)におけるm:n = 20:80のポリアリレート、数平均分子量21,000) 1.0gを添加して溶解させた後、感光剤PC-5(R)0.2gを添加して室温で約1時間、スターラーで撹拌してフォトレジスト配合物を調製した。実施例1と同様の操作でスピンコート、プリベークし、膜厚10.3μmの感光性ポリアリレート被塗膜を得た。その後、紫外線露光機によりi線からg線帯域の光を照射した。i線帯域用の照度計で測定した露光量は100mJ/cm2であった。
露光済みのポリアリレート被塗膜を、TMAH/水/エタノール=0.1/0.9/2.0 (重量比)からなる現像液100gに50℃で一定時間浸漬させた後、イオン交換水100gで1分間洗浄した。その結果、ネガ型の像を得た。このときの現像時間は12分46秒であった。解像度はラインアンドスペースパターンで10μmであり、露光部の残膜率は68%であった。このフォトレジストのSEM写真を図3(9)に示す。
Example 9
1.0 g of polyarylate PAr-FL-A (20:80) (m: n = 20: 80 polyarylate in the above chemical formula (Chemical Formula 12), number average molecular weight 21,000) was added to NMP4.8 g and dissolved. Thereafter, 0.2 g of photosensitive agent PC-5 (R) was added and stirred with a stirrer at room temperature for about 1 hour to prepare a photoresist composition. Spin coating and pre-baking were performed in the same manner as in Example 1 to obtain a photosensitive polyarylate coating film having a thickness of 10.3 μm. Thereafter, light in the i-line to g-line band was irradiated by an ultraviolet exposure machine. The exposure measured with an illuminometer for the i-line band was 100 mJ / cm 2 .
The exposed polyarylate coating film was immersed in 100 g of a developer consisting of TMAH / water / ethanol = 0.1 / 0.9 / 2.0 (weight ratio) at 50 ° C. for a fixed time, and then washed with 100 g of ion-exchanged water for 1 minute. . As a result, a negative image was obtained. The development time at this time was 12 minutes 46 seconds. The resolution was 10 μm in a line and space pattern, and the remaining film ratio in the exposed area was 68%. An SEM photograph of this photoresist is shown in FIG.
実施例10
実施例9と同様の操作により得た感光性PAr被塗膜(膜厚8.8μm)に、実施例9と同様の方法及び露光量で露光を行った。
露光後、TMAH/水/エタノール=0.1/0.9/3.0 (重量比)からなる現像液100gに50℃で一定時間浸漬させた後、イオン交換水100gで1分間洗浄した。その結果、ネガ型の像を得た。このときの現像時間は10分34秒であった。解像度はラインアンドスペースパターンで10μmであり、露光部の残膜率は80%であった。このフォトレジストのSEM写真を図3(10)に示す。
Example 10
The photosensitive PAr coating film (film thickness: 8.8 μm) obtained by the same operation as in Example 9 was exposed by the same method and exposure amount as in Example 9.
After exposure, the film was immersed in 100 g of a developer solution consisting of TMAH / water / ethanol = 0.1 / 0.9 / 3.0 (weight ratio) at 50 ° C. for a fixed time, and then washed with 100 g of ion-exchanged water for 1 minute. As a result, a negative image was obtained. The development time at this time was 10 minutes 34 seconds. The resolution was 10 μm in a line and space pattern, and the remaining film ratio in the exposed area was 80%. An SEM photograph of this photoresist is shown in FIG.
実施例11
実施例1と同様の操作により得た感光性PAr被塗膜(膜厚10.8μm)に、実施例1と同様の方法及び露光量で露光を行った。
露光後、TMAH/水/メタノール=0.1/0.9/3.0 (重量比)からなる現像液100gに50℃で一定時間浸漬させた後、イオン交換水100gで1分間洗浄した。その結果、ネガ型の像を得たが、微細部では一部パターンの剥離やひび割れが見られた。このときの現像時間は6分25秒であった。解像度はラインアンドスペースパターンで25μmであり、露光部の残膜率は84%であった。このフォトレジストのSEM写真を図3(11)に示す。
Example 11
The photosensitive PAr coating film (film thickness: 10.8 μm) obtained by the same operation as in Example 1 was exposed by the same method and exposure amount as in Example 1.
After exposure, the film was immersed in 100 g of a developer solution consisting of TMAH / water / methanol = 0.1 / 0.9 / 3.0 (weight ratio) at 50 ° C. for a fixed time, and then washed with 100 g of ion-exchanged water for 1 minute. As a result, a negative image was obtained, but some patterns were peeled off or cracked in the fine part. The development time at this time was 6 minutes 25 seconds. The resolution was 25 μm in a line and space pattern, and the remaining film ratio in the exposed area was 84%. An SEM photograph of this photoresist is shown in FIG.
実施例12
実施例3と同様の操作により得た感光性PAr被塗膜(膜厚10.4μm)に、実施例3と同様の方法及び露光量で露光を行った。
露光後、TMAH/水/エタノール/NMP=0.1/0.9/2.0/1.0 (重量比)からなる現像液100gに50℃で一定時間浸漬させた後、イオン交換水100gで1分間洗浄した。その結果、ネガ型の像を得たがパターンの一部は剥離していた。このときの現像時間は7分25秒であった。解像度はラインアンドスペースパターンで55μmであり、露光部の残膜率は54%であった。このフォトレジストのSEM写真を図3(12)に示す。
Example 12
A photosensitive PAr coating film (thickness 10.4 μm) obtained by the same operation as in Example 3 was exposed by the same method and exposure amount as in Example 3.
After exposure, the film was immersed in 100 g of a developer solution consisting of TMAH / water / ethanol / NMP = 0.1 / 0.9 / 2.0 / 1.0 (weight ratio) at 50 ° C. for a fixed time, and then washed with 100 g of ion-exchanged water for 1 minute. As a result, a negative image was obtained, but a part of the pattern was peeled off. The development time at this time was 7 minutes 25 seconds. The resolution was 55 μm in a line and space pattern, and the remaining film ratio in the exposed area was 54%. An SEM photograph of this photoresist is shown in FIG.
実施例13
NMP4.8gに、ポリアリレート(PAr-FL-A (100:0))、m:n = 100:0、数平均分子量13,000) 1.0gを添加して溶解させた後、感光剤PC-5(R)0.2gとPMI 0.2gを添加して室温で約1時間、スターラーで撹拌してフォトレジスト配合物を調製した。実施例1と同様の操作でスピンコート、プリベークし、膜厚11.5μmの感光性ポリアリレート被塗膜を得た。その後、紫外線露光機によりi線からg線帯域の光を照射した。i線帯域用の照度計で測定した露光量は100mJ/cm2であった。
露光済みのポリアリレート被塗膜を、TMAH/水/エタノール=0.1/0.9/2.0 (重量比)からなる現像液100gに50℃で一定時間浸漬させた後、イオン交換水100gで1分間洗浄した。その結果、ネガ型の像を得た。このときの現像時間は9分であった。解像度はラインアンドスペースパターンで20μmであり、露光部の残膜率は60%であった。このフォトレジストのSEM写真を図4(13)に示す。
Example 13
After adding and dissolving 1.0 g of polyarylate (PAr-FL-A (100: 0)), m: n = 100: 0, number average molecular weight 13,000) to NMP4.8 g, Photosensitive agent PC-5 ( R) 0.2 g and PMI 0.2 g were added and stirred for about 1 hour at room temperature with a stirrer to prepare a photoresist formulation. Spin coating and pre-baking were performed in the same manner as in Example 1 to obtain a photosensitive polyarylate coating film having a thickness of 11.5 μm. Thereafter, light in the i-line to g-line band was irradiated by an ultraviolet exposure machine. The exposure measured with an illuminometer for the i-line band was 100 mJ / cm 2 .
The exposed polyarylate coating film was immersed in 100 g of a developer consisting of TMAH / water / ethanol = 0.1 / 0.9 / 2.0 (weight ratio) at 50 ° C. for a fixed time, and then washed with 100 g of ion-exchanged water for 1 minute. . As a result, a negative image was obtained. The development time at this time was 9 minutes. The resolution was 20 μm in a line and space pattern, and the remaining film ratio in the exposed area was 60%. An SEM photograph of this photoresist is shown in FIG.
比較例1
NMP4.8gに、製造例1で作製したポリアリレートにおいてフルオレニル構造含有ユニットを除去したポリアリレート(PAr-FL-A (0:100)、上記化学式(化12)においてm:n = 0:100、数平均分子量31,000) 1.0gを添加して溶解させた後、感光剤PC-5(R)0.2gを添加して室温で約1時間、スターラーで撹拌してフォトレジスト配合物を調製した。実施例1と同様の操作でスピンコート、プリベークし、膜厚10.1μmの感光性ポリアリレート被塗膜を得た。その後、紫外線露光機によりi線からg線帯域の光を照射した。i線帯域用の照度計で測定した露光量は100mJ/cm2であった。
露光済みのポリアリレート被塗膜を、TMAH/水/エタノール=0.1/0.9/2.0 (重量比)からなる現像液100gに50℃で36分11秒浸漬した結果、ネガ型傾向はみられたが未露光部が完全には溶解しなかったため、満足なフォトレジストは得られなかった。現像液から取り出しイオン交換水100gで1分間洗浄したとき、露光部の残膜率は85%であり、未露光部の膜も9.9%残存していた。
Comparative Example 1
To NMP4.8g, polyarylate (PAr-FL-A (0: 100) from which the unit containing the fluorenyl structure was removed from the polyarylate prepared in Production Example 1, m: n = 0: 100 in the above chemical formula (Chemical Formula 12), After adding 1.0 g of number average molecular weight 31,000) and dissolving, 0.2 g of photosensitizer PC-5 (R) was added and stirred with a stirrer at room temperature for about 1 hour to prepare a photoresist composition. Spin coating and pre-baking were performed in the same manner as in Example 1 to obtain a photosensitive polyarylate coating film having a thickness of 10.1 μm. Thereafter, light in the i-line to g-line band was irradiated by an ultraviolet exposure machine. The exposure measured with an illuminometer for the i-line band was 100 mJ / cm 2 .
As a result of immersing the exposed polyarylate coating film in 100 g of developer consisting of TMAH / water / ethanol = 0.1 / 0.9 / 2.0 (weight ratio) at 50 ° C. for 36 minutes and 11 seconds, a negative tendency was observed. Since the unexposed area was not completely dissolved, a satisfactory photoresist could not be obtained. When removed from the developer and washed with 100 g of ion-exchanged water for 1 minute, the remaining film ratio in the exposed area was 85% and the film in the unexposed area remained 9.9%.
比較例2
比較例1と同様の操作により得た感光性PAr被塗膜(膜厚11.1μm)に、実施例10と同様の方法及び露光量で露光を行った。
露光後、TMAH/水/エタノール=0.1/0.9/3.0 (重量比)からなる現像液100gに50℃で一定時間浸漬させた後、イオン交換水100gで1分間洗浄した。その結果、ネガ型の像を得た。このときの現像時間は35分52秒であった。解像度はラインアンドスペースパターンで10μmであり、露光部の残膜率は78%であった。このフォトレジストのSEM写真を図4(14)に示す。
Comparative Example 2
The photosensitive PAr coating film (thickness 11.1 μm) obtained by the same operation as in Comparative Example 1 was exposed by the same method and exposure amount as in Example 10.
After exposure, the film was immersed in 100 g of a developer solution consisting of TMAH / water / ethanol = 0.1 / 0.9 / 3.0 (weight ratio) at 50 ° C. for a fixed time, and then washed with 100 g of ion-exchanged water for 1 minute. As a result, a negative image was obtained. The development time at this time was 35 minutes 52 seconds. The resolution was 10 μm in a line and space pattern, and the remaining film ratio in the exposed area was 78%. An SEM photograph of this photoresist is shown in FIG.
Claims (10)
及び少なくとも1種の下記構造式
And at least one of the following structural formulas:
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