JP6302643B2 - ポジ型レジスト組成物、及びレジストパターン形成方法、並びに、メタル層からなるパターンの形成方法、及び貫通電極の製造方法 - Google Patents
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Description
例えば、大型の基板への塗布性を改善することを目的として、アルカリ可溶性ノボラック樹脂とナフトキノンジアジド基含有化合物とを、特定のジオールを含む有機溶剤に溶解してなるポジ型レジスト組成物が開示されている(例えば特許文献1参照)。
また、ポストベークを高温で行うことにより、レジストパターンをフローさせてテーパー形状にすることができる。FPDにおける液晶表示素子の製造では、前記フローによって形成されたテーパー形状のレジストパターン上に、化学蒸着(CVD)などの手法によりメタル配線が設けられる。その際、メタル配線の断線などの不具合を避けるため、レジストパターンのフロー形状を精密にコントロールする必要がある。
しかしながら、従来のレジスト組成物では、高温のポストベークにより、レジストパターン表面に段差(ラビットイヤー)が形成され、レジストパターンの形状不良を生じやすい。この段差(ラビットイヤー)の有るレジストパターンにドライエッチング処理を施した際、該段差の一部がレジストパターンから剥がれて異物となり、断線の要因となる、という問題がある。
すなわち、本発明の第一の態様は、p−クレゾール繰り返し単位(a1)とm−クレゾール繰り返し単位(a2)とを主成分とするノボラック樹脂を含むアルカリ可溶性樹脂成分(A)と、フェノール化合物成分(B)と、感光性成分(C)と、を含有するポジ型レジスト組成物であって、前記ノボラック樹脂は、前記繰り返し単位(a1)と前記繰り返し単位(a2)との混合比率(モル比)が、繰り返し単位(a1)/繰り返し単位(a2)=6/4〜9/1のノボラック樹脂(A1)と、繰り返し単位(a1)/繰り返し単位(a2)=1/9〜4/6のノボラック樹脂(A2)と、を含むことを特徴とするポジ型レジスト組成物である。
「繰り返し単位」とは、高分子化合物(樹脂、重合体、共重合体)を構成するモノマー単位(単量体単位)を意味する。p−クレゾール繰り返し単位は、p−クレゾールのみに由来する構造で表され、縮合剤に由来する構造を含まないものとする。m−クレゾール繰り返し単位についても同様とする。
「スチレン」とは、スチレンおよびスチレンのα位の水素原子がアルキル基、ハロゲン化アルキル基等の他の置換基に置換されたものも含む概念とする。
「ヒドロキシスチレン」とは、α位の水素原子がアルキル基、ハロゲン化アルキル基等の他の置換基に置換されたものも含む概念とする
「露光」は、放射線の照射全般を含む概念とする。
本発明のポジ型レジスト組成物は、p−クレゾール繰り返し単位(a1)とm−クレゾール繰り返し単位(a2)とを主成分とするノボラック樹脂を含むアルカリ可溶性樹脂成分(A)(以下「(A)成分」ともいう。)と、フェノール化合物成分(B)(以下「(B)成分」ともいう。)と、感光性成分(C)(以下「(C)成分」ともいう。)と、を含有する。
本態様のポジ型レジスト組成物において、(A)成分は、p−クレゾール繰り返し単位(a1)とm−クレゾール繰り返し単位(a2)とを主成分とするノボラック樹脂を含むものである。
(A)成分中の、p−クレゾール繰り返し単位(a1)とm−クレゾール繰り返し単位(a2)とを主成分とするノボラック樹脂の含有量は、80質量%以上であることが好ましく、より好ましくは90質量%以上であり、さらに好ましくは95質量%以上であり、100質量%であってもよく、最も好ましくは100質量%である。(A)成分のうち、かかるノボラック樹脂の含有量が、好ましい下限値以上であれば、レジストパターンの形成において、ポストベークによる形状不良をより生じにくい。
(A1)成分は、p−クレゾール繰り返し単位(a1)とm−クレゾール繰り返し単位(a2)との混合比率(モル比)が、繰り返し単位(a1)/繰り返し単位(a2)=6/4〜9/1のノボラック樹脂である。
(A1)成分における該混合比率(モル比)は、繰り返し単位(a1)/繰り返し単位(a2)=6/4〜8/2であることが好ましく、より好ましくは6/4〜7/3である。(A1)成分における該混合比率が上記範囲内であれば、プレパターンの形状が良好となる。加えて、現像前のレジスト膜の膜厚を、現像・ポストベーク後でも維持しやすくなる(残膜性が良好となる)。
ここでの(A1)成分についての混合比率(モル比)は、製造(反応)後のノボラック樹脂におけるp−クレゾール繰り返し単位(a1)とm−クレゾール繰り返し単位(a2)との混合比率(モル比)を意味する。
(A1)成分を構成する、フェノール類に由来する全部の繰り返し単位のうち、p−クレゾール繰り返し単位(a1)とm−クレゾール繰り返し単位(a2)との合計の含有割合は、好ましくは50モル%以上であり、より好ましくは80〜100モル%であり、特に好ましくは100モル%である。
他の繰り返し単位としては、p−クレゾール及びm−クレゾール以外のフェノール類に由来する繰り返し単位などが挙げられる。
p−クレゾール及びm−クレゾール以外のフェノール類としては、例えば、フェノール、o−クレゾール;2,3−キシレノール、2,5−キシレノール、3,5−キシレノール、3,4−キシレノール等のキシレノール類;m−エチルフェノール、p−エチルフェノール、o−エチルフェノール、2,3,5−トリメチルフェノール、2,3,5−トリエチルフェノール、4−tert−ブチルフェノール、3−tert−ブチルフェノール、2−tert−ブチルフェノール、2−tert−ブチル−4−メチルフェノール、2−tert−ブチル−5−メチルフェノール等のアルキルフェノール類;p−メトキシフェノール、m−メトキシフェノール、p−エトキシフェノール、m−エトキシフェノール、p−プロポキシフェノール、m−プロポキシフェノール等のアルコキシフェノール類;o−イソプロペニルフェノール、p−イソプロペニルフェノール、2−メチル−4−イソプロペニルフェノール、2−エチル−4−イソプロペニルフェノール等のイソプロペニルフェノール類;フェニルフェノール等のアリールフェノール類;4,4’−ジヒドロキシビフェニル、ビスフェノールA、レゾルシノール、ヒドロキノン、ピロガロール等のポリヒドロキシフェノール類等が挙げられる。
(A1)成分のMwが上記範囲内であれば、プレパターンの形状、残膜性がより良好となる。
本発明において「質量平均分子量(Mw)」は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)によるポリスチレン換算の質量平均分子量を用いるものとする。
(A2)成分は、p−クレゾール繰り返し単位(a1)とm−クレゾール繰り返し単位(a2)との混合比率(モル比)が、繰り返し単位(a1)/繰り返し単位(a2)=1/9〜4/6のノボラック樹脂である。
(A2)成分における該混合比率(モル比)は、繰り返し単位(a1)/繰り返し単位(a2)=2/8〜4/6であることが好ましく、より好ましくは3/7〜4/6である。(A2)成分における該混合比率が上記範囲内であれば、ポストベーク時のフロー性を良好にすることができる。
ここでの(A2)成分についての混合比率(モル比)は、製造(反応)後のノボラック樹脂におけるp−クレゾール繰り返し単位(a1)とm−クレゾール繰り返し単位(a2)との混合比率(モル比)を意味する。
(A2)成分を構成する、フェノール類に由来する全部の繰り返し単位のうち、p−クレゾール繰り返し単位(a1)とm−クレゾール繰り返し単位(a2)との合計の含有割合は、好ましくは50モル%以上であり、より好ましくは80〜100モル%であり、特に好ましくは100モル%である。
他の繰り返し単位としては、前述したp−クレゾール及びm−クレゾール以外のフェノール類に由来する繰り返し単位などが挙げられる。
該基(x1)とともに基(x2)を含んでいることにより、ポストベークによるフロー時に、形状異常を生じにくいテーパー形状のレジストパターンが得られやすい。
(A2)成分中の基(x1)と基(x2)との混合比率(モル比)としては、基(x1)/基(x2)=30/1〜5/1であることが好ましく、より好ましくは15/1〜8/1である。この混合比率(モル比)は、ホルムアルデヒド及びサリチルアルデヒドの仕込み量により決定される。
基(x2)の含有割合が好ましい下限値以上であれば、レジストパターンの耐熱性がより向上する。加えて、良好なテーパー形状(フロー時に形状異常(ラビットイヤー)を生じにくい形状)のプレパターンが得られやすい。一方、基(x2)の含有割合が好ましい上限値以下であれば、ポストベーク時のフロー性の低下が抑制され、また、残膜性が維持されやすくなる。
(A2)成分のMwが上記範囲内であれば、ポストベーク時のフロー性をより良好にすることができる。
(A1)成分と(A2)成分との混合比率(質量比)が好ましい下限値以上であれば、残膜性が維持されやすくなり、一方、該混合比率(質量比)が好ましい上限値以下であれば、ポストベーク時のフロー性がより高まる。
p−クレゾール繰り返し単位(a1)とm−クレゾール繰り返し単位(a2)とを主成分とするノボラック樹脂中の、ノボラック樹脂(A1)とノボラック樹脂(A2)との合計の含有量は、80質量%以上であることが好ましく、より好ましくは90質量%以上であり、100質量%であってもよく、最も好ましくは100質量%である。かかるノボラック樹脂のうち、(A1)成分と(A2)成分との合計の含有量が、好ましい下限値以上であれば、レジストパターンの形成において、ポストベークによる形状不良をより生じにくい。
p−クレゾールとm−クレゾールとアルデヒド類との反応は、酸性触媒下、公知の方法で行うことができる。酸性触媒には、塩酸、硫酸、ギ酸、シュウ酸、パラトルエンスルホン酸等を用いることができる。
前記アルデヒド類としては、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、トリオキサン、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド、トリメチルアセトアルデヒド、アクロレイン、クロトンアルデヒド、シクロヘキサンアルデヒド、フルフラール、フリルアクロレイン、ベンズアルデヒド、テレフタルアルデヒド、フェニルアセトアルデヒド、α−フェニルプロピルアルデヒド、β−フェニルプロピルアルデヒド、o−ヒドロキシベンズアルデヒド、m−ヒドロキシベンズアルデヒド、p−ヒドロキシベンズアルデヒド、o−メチルベンズアルデヒド、m−メチルベンズアルデヒド、p−メチルベンズアルデヒド、o−クロロベンズアルデヒド、m−クロロベンズアルデヒド、p−クロロベンズアルデヒド、ケイ皮アルデヒド、サリチルアルデヒド等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
なお、ノボラック樹脂(A2)を製造する際、縮合剤としてサリチルアルデヒドを用いると、ホルムアルデヒドを用いた場合に比べて樹脂の耐熱性も高まる。
前述のノボラック樹脂に該当しないアルカリ可溶性樹脂としては、特に限定されず、ポジ型レジスト組成物において被膜形成物質として通常用いられ得るものの中から任意に選ぶことができる。例えば、ポジ型レジスト組成物の基材成分として公知のフェノール樹脂、アクリル樹脂、スチレンとアクリル酸との共重合体、ヒドロキシスチレンの重合体、ポリビニルフェノール、ポリα−メチルビニルフェノール等が挙げられる。
なかでも、(A)成分は、質量平均分子量が2000〜8000である(A1)成分と、質量平均分子量が2000〜30000である(A2)成分と、を含むものが好ましい。
本態様のポジ型レジスト組成物中、(A)成分の含有量は、形成しようとするレジスト膜厚等に応じて調整すればよい。
本態様のポジ型レジスト組成物において、(B)成分には、感度向上等の点から、フェノール性水酸基を含有する化合物(フェノール性水酸基含有化合物)が用いられる。
特に、FPD製造の分野においては、スループットの向上が非常に大きい問題となるが、(B)成分を用いることにより、高感度化が達成されてスループットの向上に寄与する。また、(B)成分を用いることにより、レジスト膜に表面難溶化層が強く形成されるため、現像時に未露光部分のレジスト膜の膜減り量が少なく、現像時間の差から生じる現像ムラの発生が抑えられる。
(B)成分として具体的には、例えば、下記一般式(b1)で表される化合物(以下「(b1)成分」ともいう。)が挙げられる。
前記式(b1)中、n1及びn2は、それぞれ独立に0〜3の整数であり、0〜2の整数が好ましく、0又は1がより好ましく、1が特に好ましい。n1及びn2は、互いに同じであっても異なっていてもよく、互いに同じであることが好ましい。
n1とn2とがいずれも1〜3の整数である場合、R1とR2とは、互いに同じであっても異なっていてもよく、互いに同じであることが好ましい。加えて、両者の結合位置は特に限定されないが、(b1)成分内で左右対称となる位置に結合していることが好ましい。
n1が2又は3の場合、複数のR1は、互いに同じであっても異なっていてもよく、n2が2又は3の場合、複数のR2は、互いに同じであっても異なっていてもよい。
前記式(b1)中、フェニル基に結合している必須の各水酸基は、その結合位置は特に限定されないが、(b1)成分内で左右対称となる位置に結合していることが好ましい。
R11〜R18におけるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、フッ素原子が好ましい。
炭素数1〜6のアルキル基としては、炭素数1〜6の直鎖状または分岐鎖状のアルキル基が好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基等が挙げられる。
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、iso−プロポキシ基、n−ブトキシ基、tert−ブトキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基がより好ましい。
炭素数3〜6のシクロアルキル基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
なかでも、R11〜R18は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基が好ましく、水素原子又は炭素数1〜6の直鎖状のアルキル基がより好ましく、水素原子又はメチル基がさらに好ましく、水素原子であることが特に好ましい。
なかでも、R19〜R21は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜6の直鎖状のアルキル基が好ましく、水素原子又はメチル基であることがより好ましく、水素原子であることが特に好ましい。
Qが化学式(b2−r)で表される基である場合、式(b2−r)中のR22及びR23は、それぞれ独立に、水素原子、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、又は炭素数3〜6のシクロアルキル基を表し;cは1〜3の整数を示す。R22及びR23におけるハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、又は炭素数3〜6のシクロアルキル基についての説明は、前記R11〜R18におけるハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、又は炭素数3〜6のシクロアルキル基とそれぞれ同様である。
なかでも、Qは、式(b2−r)で表される基であることが好ましく、式(b2−r)において、R22及びR23がそれぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基(好ましくは炭素数1〜6の直鎖状のアルキル基、より好ましくはメチル基)であることが好ましく、cが1又は2であることが好ましい。
(B)成分は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本態様のポジ型レジスト組成物では、(A1)成分と共に(A2)成分を用いることで、レジストパターン形成の際、ポストベークを行っても、レジストパターン表面に段差(ラビットイヤー)が形成されにくく、良好な形状のレジストパターンが得られる。しかし、(A2)成分は、(A1)成分に比べて、現像時における溶解抑止効果が低い。これに対し、(B)成分として特に(b1)成分を用いることで、感度を高くでき、(A)成分の高分子量化も容易に図れる。これにより、レジスト膜の溶解抑止効果が向上し、レジスト膜の残膜性が高まる。
(B)成分の含有量が好ましい下限値以上であれば、高感度化、高残膜率化の向上効果が得られやすく、一方、(B)成分の含有量が好ましい上限値以下であれば、現像後の基板表面に残渣物が発生しにくく、また、原料コストも抑えられるため好ましい。
本態様のポジ型レジスト組成物において、(C)成分は、特に限定されず、これまで液晶表示素子等の製造用のレジスト材料に配合されている感光性成分を用いることができる。
(C)成分としては、例えば、下記化学式(c1−0)で表されるフェノール性水酸基含有化合物と、1,2−ナフトキノンジアジドスルホン酸化合物と、のエステル化反応生成物(c1)(以下「(c1)成分」ともいう。)が好適なものとして挙げられる。
かかる(c1)成分の好適な具体例を以下に示す。
ここでいう「エステル化率」とは、例えば、前記式(c1−1)で表される化合物については、式(c1−1)中のD1〜D4が1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホニル基で置換されている割合を示す。
前記(c1)成分は、非常に安価でありながら、高感度のポジ型レジスト組成物を調製できる点からも好ましい。
(c2)成分としては、例えば、前述の一般式(b2)で表されるフェノール化合物((b2)成分)と、1,2−ナフトキノンジアジドスルホン酸化合物(好ましくは、1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホニル化合物、又は、1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホニル化合物)とのエステル化反応生成物が挙げられる。
本態様のポジ型レジスト組成物においては、上記の中でも、(C)成分として(c1)成分を用いることが好ましい。
本態様のポジ型レジスト組成物中、(C)成分の含有量は、(A)成分と(B)成分との合計100質量部に対して15〜40質量部であることが好ましく、より好ましくは
20〜35質量部であり、さらに好ましくは20〜30質量部である。
(C)成分の含有量が好ましい下限値以上であれば、良好な形状のレジストパターンが形成されやすくなる。一方、(B)成分の含有量が好ましい上限値以下であれば、感度や解像性が向上し、また、アルカリ現像処理後における残渣物の発生が抑制される。
本態様のポジ型レジスト組成物は、例えば、上述した(A)成分、(B)成分及び(C)成分を有機溶剤成分(S)(以下「(S)成分」ともいう。)に溶解することにより調製できる。
(S)成分としては、例えば、γ−ブチロラクトン等のラクトン類;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソアミルケトン、2−ヘプタノン等のケトン類;エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、へキシレングリコール、ジプロピレングリコールなどの多価アルコール類;エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノアセテート、またはジプロピレングリコールモノアセテート等のエステル結合を有する化合物、前記多価アルコール類または前記エステル結合を有する化合物のモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテル等のモノアルキルエーテルまたはモノフェニルエーテル等のエーテル結合を有する化合物等の多価アルコール類の誘導体[これらの中では、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)が好ましい];ジオキサンのような環式エーテル類;乳酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル等のエステル類などが挙げられる。
これらの中でも、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)が、優れた塗布性を与え、大型ガラス基板上でのレジスト膜に優れた膜厚均一性を与える点で好ましい。
PGMEAとへキシレングリコールとを併用する場合、へキシレングリコールを、PGMEAに対して質量比で、好ましくは0.01〜0.05倍量、より好ましくは0.015〜0.03倍量の範囲で配合することが好ましい。
PGMEAと乳酸エチルとを併用する場合、乳酸エチルを、PGMEAに対して質量比で、好ましくは0.1〜10倍量、より好ましくは1〜5倍量の範囲で配合する。
PGMEAとγ−ブチロラクトンとを併用する場合、γ−ブチロラクトンを、PGMEAに対して質量比で、好ましくは0.01〜1倍量、より好ましくは0.05〜0.5倍量の範囲で配合する。
(A)成分としてp−クレゾール繰り返し単位(a1)の割合が高いノボラック樹脂のみを含有するポジ型レジスト組成物では、レジストパターン形成によって得られるプレパターンが、矩形性の高すぎる形状であったり、フロー性が悪かったりするため、ポストベークにより、レジストパターン表面に段差(ラビットイヤー)が形成されやすい。この段差(ラビットイヤー)が形成されると、ドライエッチングの際、該段差の一部がレジストパターンから剥がれて異物となり、断線の要因となる不具合があった。
本態様のポジ型レジスト組成物では、p−クレゾール繰り返し単位(a1)の割合が高い(A1)成分と、m−クレゾール繰り返し単位(a2)の割合が高いノボラック樹脂(A2)と、の組み合わせによる作用によって、形状異常を生じにくいテーパー形状で、かつ、フロー性の良好なプレパターンが予め形成される。このため、レジストパターン形成において前記段差(ラビットイヤー)が形成されにくい。そして、ポストベークによる形状不良が生じにくくなることで、断線の発生も抑制される。
本発明のレジストパターン形成方法は、支持体上に、前述した本発明のポジ型レジスト組成物を用いてレジスト膜を形成する工程(1)、前記レジスト膜を露光する工程(2)、前記露光後のレジスト膜を現像してプレパターンを形成する工程(3)、及び、前記プレパターンを加熱してレジストパターンを形成する工程(4)を含む。
本態様のレジストパターン形成方法は、例えば以下のようにして行うことができる。
まず、支持体上に、前記の本態様のポジ型レジスト組成物をスピンナーなどで塗布し、ベーク(ポストアプライベーク(PAB))処理を、たとえば90〜130℃の温度条件にて40〜120秒間、好ましくは60〜90秒間施してレジスト膜を形成する。
その際、レジスト膜の厚さは、例えばFPD製造の場合、0.5〜2.5μm程度が好ましく、より好ましくは1.0〜2.0μm程度である。
次に、該レジスト膜に対し、紫外線を発光する光源、例えば低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、キセノンランプ等を用い、所定のパターンが形成されたマスク(マスクパターン)を介して選択的露光を行う。
次に、前記露光後のレジスト膜を現像処理する。現像処理は、例えば、1〜10質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液のようなアルカリ性水溶液を、支持体の一方の端部から他方の端部に液盛りする、又は、中心付近の上部に設置された現像液滴下ノズルより支持体表面全体に行き渡らせることにより行う。
そして、50〜90秒間程度静置して現像し、支持体上にプレパターンを形成する。
現像処理後又はリンス処理後、加熱(ポストベーク)処理を、例えば100〜160℃、好ましくは110〜140℃の温度条件にて、好ましくは1〜30分間、より好ましくは3〜10分間施す。
以上のようにしてレジストパターンを得ることができる。
例えばFPD製造の場合、大型のガラス基板が用いられ、500mm×600mm以上、特には550mm×650mm以上の大型のガラス基板が用いられる。本態様のレジストパターン形成方法においては、このように大型のガラス基板を用いたFPD製造においても、塗布性等に優れ、膜厚の均一なレジスト膜を得ることができる。
ここで、多層レジスト法とは、基板上に、少なくとも一層の有機膜(下層有機膜)と、少なくとも一層のレジスト膜(上層レジスト膜)とを設け、上層レジスト膜に形成したレジストパターンをマスクとして下層有機膜のパターニングを行う方法であり、高アスペクト比のパターンを形成できるとされている。すなわち、多層レジスト法によれば、下層有機膜により所要の厚みを確保できるため、レジスト膜を薄膜化でき、高アスペクト比の微細なパターン形成が可能となる。
多層レジスト法には、基本的に、上層レジスト膜と下層有機膜との二層構造とする方法(2層レジスト法)と、上層レジスト膜と下層有機膜との間に一層以上の中間層(金属薄膜等)を設けた三層以上の多層構造とする方法(3層レジスト法)と、に分けられる。
「g線、h線及びi線からなる群より選択される任意の2種以上の混合光を露光光源に用いた露光プロセス」とは、g線(436nm)、h線(405nm)、i線(365nm)の複数の露光波長を含む混合光を、露光光源に用いた露光プロセスをいう。複数の露光波長を含む混合光としては、g線、h線及びi線からなる群より選択される任意の2種の混合光であってもよく、g線、h線及びi線の3種の混合光であってもよく、後者の3種の混合光であることが好ましい。
FPD等、基板の大型化に伴い、露光工程における作業時間が長くなる傾向にある。これに対し、上記のように、露光光源を、複数の露光波長を含む混合光とすることにより、光源の強度を高めることが可能となり、露光時間を短縮すること等が可能となる。各光線のスペクトル強度は、基板の種類等により適宜選択可能である。
例えば、この選択的露光は、パターン寸法0.5〜2.5μmのレジストパターン形成用マスクパターンと、パターン寸法3〜10μmのレジストパターン形成用マスクパターンと、が描かれたマスク(レチクル)を用いて行うことができる。このように寸法の異なるパターンを同時に形成するときも、本発明のレジストパターン形成方法によれば、優れたリニアリティの効果を発揮する。
例えば、前記支持体が最表面にメタル層を有し、該メタル層上に、本態様のレジストパターン形成方法によりレジストパターンを形成して、該メタル層と該レジストパターンとの積層体を作製し、次いで、該積層体にドライエッチング処理を施す(該レジストパターンをマスクとして、メタル層の一部を除去する)ことにより、前記メタル層からなるパターンが形成され、これを利用することで貫通電極が作製される。
メタル層としては、例えば、Cu、Si、ITO(酸化インジウムスズ)、Mo、Al、SiN、CGS(Cotinuous Grain Silicon)、IGZO(酸化インジウムガリウム亜鉛)などを含む層が挙げられる。
また、前記支持体は、その最表面にメタル層以外の層(例えば絶縁層など)を有しているものであってもよい。
このような本発明のレジストパターン形成方法、並びに、メタル層からなるパターンの形成方法、及び貫通電極の製造方法は、特に、TFTアレイ製造工程用として好適な方法である。
(実施例1〜9、比較例1〜4>
表1に示す各成分を混合して溶解した後、孔径0.2μmのメンブランフィルターを用いて濾過することにより、各例のポジ型レジスト組成物をそれぞれ調製した。
(A1)−1:仕込みモル比がp−クレゾール60モル%とm−クレゾール40モル%との混合物に、シュウ酸及びホルムアルデヒドを加えて縮合反応により得られた、質量平均分子量(Mw)4000のノボラック樹脂(A1)。このノボラック樹脂の製造(反応)後のモル比は、仕込みモル比とほぼ同じであった。
(A2)−1:仕込みモル比がp−クレゾール40モル%とm−クレゾール60モル%との混合物に、シュウ酸及びホルムアルデヒドを加えて縮合反応により得られた、質量平均分子量(Mw)20000のノボラック樹脂(A2)。このノボラック樹脂の製造(反応)後のモル比は、仕込みモル比とほぼ同じであった。
(A2)−2:仕込みモル比がp−クレゾール40モル%とm−クレゾール60モル%との混合物に、シュウ酸及びホルムアルデヒドを加えて縮合反応により得られた、質量平均分子量(Mw)4000のノボラック樹脂(A3)。このノボラック樹脂の製造(反応)後のモル比は、仕込みモル比とほぼ同じであった。
(A2)−3:仕込みモル比がp−クレゾール40モル%とm−クレゾール60モル%との混合物に、シュウ酸、及び、サリチルアルデヒドとホルムアルデヒドとをモル比で1/9を加えて縮合反応により得られた、質量平均分子量(Mw)20000のノボラック樹脂(A4)。このノボラック樹脂の製造(反応)後のモル比は、仕込みモル比とほぼ同じであった。
(C)−1:下記化学式(C)−1で表される化合物(式中、D1〜D4は、水素原子又は1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホニル基である)からなる感光性成分;式(C)−1中のD1〜D4が全て水素原子である化合物1モルと1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸クロリド2.89モルとのエステル化反応生成物(エステル化率72.3%)。
(S)−1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)とヘキシレングリコール(HG)との質量比PGMEA/HG=98.5/1.5の混合溶剤。
得られたポジ型レジスト組成物を用い、以下に示す方法によりレジストパターンを形成した。その際、ポストベーク前後のレジストパターン形状を評価した。
工程(1):
ポジ型レジスト組成物を、スピンナー(商品名:TR−6132U、タツモ社製)を用いて6インチのSiウェーハ上に塗布した。その後、ダイレクトホットプレート(DHP)で、110℃で90秒間の乾燥を行い、膜厚1.5μmのレジスト膜を形成した。
工程(2):
次いで、該レジスト膜に対し、ミラープロジェクション・アライナー(商品名:MPA−600FA、キャノン社製;NA=0.083)を用い、3.0μmラインアンドスペースのレジストパターン(LSパターン)を再現するためのマスクパターンが描かれたテストチャートマスク(レチクル)を介して、フォーカス0μmで3.0μmのLSパターンを寸法通りに再現することのできる露光量で選択的露光を行った。
工程(3):
次いで、23℃にて2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液に65秒間接触させ、30秒間水洗し、スピン乾燥した。
次いで、130℃で5分間の加熱(ポストベーク)を行い、最終的にレジストパターンを得た。
○:良好なテーパー形状(フロー時に形状異常を生じにくいとされる形状)であった。
×:矩形性が高すぎる、又はパターンが寝すぎていた。
図1に、下記評価(◎、○、×)に対応する、ポストベーク後のレジストパターン10の典型的な形状モデルを示す。
◎:エッジも段差も無く、丸みを帯びた、良好な形状であった。
○:段差は無いが、少しエッジ12が残っている、やや良好な形状であった。
×:レジストパターン10表面に段差14(ラビットイヤー)がある、不適な形状であった。
上記工程(1)〜(4)によるレジストパターンの形成と同様にしてレジストパターンを形成し、ポストベーク後のレジストパターンの膜厚/現像前のレジスト膜の膜厚、を測定することにより残膜率(%)を求めた。
ポストベーク後のレジストパターンの膜厚、現像前のレジスト膜の膜厚は、触針式表面形状測定器(Dektak 3st、株式会社アルバック製)を用いて測定した。
かかる残膜率を指標とし、下記の評価基準に基づいてレジスト膜の残膜性を評価した。その結果を表2に示す。
[レジスト膜の残膜性の評価基準]
◎:残膜率が95%以上。
○:残膜率が90%以上、95%未満。
×:残膜率が90%未満。
Claims (12)
- p−クレゾール繰り返し単位(a1)とm−クレゾール繰り返し単位(a2)とを主成分とするノボラック樹脂を含むアルカリ可溶性樹脂成分(A)と、フェノール化合物成分(B)と、感光性成分(C)と、を含有するポジ型レジスト組成物であって、
前記ノボラック樹脂は、前記繰り返し単位(a1)と前記繰り返し単位(a2)との混合比率(モル比)が、繰り返し単位(a1)/繰り返し単位(a2)=6/4〜9/1のノボラック樹脂(A1)と、繰り返し単位(a1)/繰り返し単位(a2)=1/9〜4/6のノボラック樹脂(A2)と、を含み、
前記ノボラック樹脂(A1)と前記ノボラック樹脂(A2)との混合比率(質量比)が、ノボラック樹脂(A1)/ノボラック樹脂(A2)=7/3〜9/1であることを特徴とするポジ型レジスト組成物。 - p−クレゾール繰り返し単位(a1)とm−クレゾール繰り返し単位(a2)とを主成分とするノボラック樹脂を含むアルカリ可溶性樹脂成分(A)と、フェノール化合物成分(B)と、感光性成分(C)と、を含有するポジ型レジスト組成物であって、
前記ノボラック樹脂は、前記繰り返し単位(a1)と前記繰り返し単位(a2)との混合比率(モル比)が、繰り返し単位(a1)/繰り返し単位(a2)=6/4〜9/1のノボラック樹脂(A1)と、繰り返し単位(a1)/繰り返し単位(a2)=1/9〜4/6のノボラック樹脂(A2)と、を含み、
前記ノボラック樹脂(A2)が、下記の化学式(x1)で表される基と化学式(x2)で表される基とを含むことを特徴とするポジ型レジスト組成物。
- p−クレゾール繰り返し単位(a1)とm−クレゾール繰り返し単位(a2)とを主成分とするノボラック樹脂を含むアルカリ可溶性樹脂成分(A)と、フェノール化合物成分(B)と、感光性成分(C)と、を含有するポジ型レジスト組成物であって、
前記ノボラック樹脂は、前記繰り返し単位(a1)と前記繰り返し単位(a2)との混合比率(モル比)が、繰り返し単位(a1)/繰り返し単位(a2)=6/4〜9/1のノボラック樹脂(A1)と、繰り返し単位(a1)/繰り返し単位(a2)=1/9〜4/6のノボラック樹脂(A2)と、を含み、
前記フェノール化合物成分(B)が、下記一般式(b1)で表される化合物であることを特徴とするポジ型レジスト組成物。
- 前記ノボラック樹脂(A1)の質量平均分子量が2000〜8000であり、前記ノボラック樹脂(A2)の質量平均分子量が2000〜30000である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のポジ型レジスト組成物。
- 前記フェノール化合物成分(B)の含有量が、前記アルカリ可溶性樹脂成分(A)100質量部に対して3〜25質量部である、請求項1〜5のいずれか一項に記載のポジ型レジスト組成物。
- 前記感光性成分(C)の含有量が、前記アルカリ可溶性樹脂成分(A)と前記フェノール化合物成分(B)との合計100質量部に対して15〜40質量部である、請求項1〜6のいずれか一項に記載のポジ型レジスト組成物。
- フラットパネルディスプレイ製造用のレジスト組成物である、請求項1〜7のいずれか一項に記載のポジ型レジスト組成物。
- 支持体上に、請求項1〜8のいずれか一項に記載のポジ型レジスト組成物を用いてレジスト膜を形成する工程(1)、
前記レジスト膜を露光する工程(2)、
前記露光後のレジスト膜を現像してプレパターンを形成する工程(3)、及び、
前記プレパターンを加熱してレジストパターンを形成する工程(4)
を含むことを特徴とするレジストパターン形成方法。 - 前記工程(4)において、前記プレパターンを加熱してフローさせる、請求項9記載のレジストパターン形成方法。
- 前記支持体が最表面にメタル層を有し、該メタル層上に、請求項10記載のレジストパターン形成方法によりレジストパターンを形成してメタル層とレジストパターンとの積層体を得る工程、及び、
前記積層体にドライエッチング処理を施して前記メタル層からなるパターンを形成する工程
を含むことを特徴とする、メタル層からなるパターンの形成方法。 - 請求項11記載のメタル層からなるパターンの形成方法を用いることを特徴とする、貫通電極の製造方法。
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