KR100632171B1 - Positive photoresist composition for manufacturing system lcd, manufacturing method for the positive photoresist and formation method of resist pattern - Google Patents
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Abstract
고감도이고 고내열성인, 하나의 기판 위에 집적회로와 액정 디스플레이 부분이 형성된 LCD 제조용으로서 적합한 포지티브형 포토레지스트 조성물이 제공된다. 이 포지티브형 포토레지스트 조성물은, (A)알칼리 가용성 수지 및 (B)퀴논디아지드기 함유 화합물을 함유하고, 상기 (A) 성분은 하기 일반식(I)로 표시되는 페놀 화합물(a1) 및 하기 일반식(Ⅱ)로 표시되는 페놀 화합물(a2)를 함유하는 혼합 페놀류와 알데히드류와의 축합반응에 의해 합성되는 노볼락 수지이다.A positive photoresist composition is provided that is suitable for LCD manufacture in which an integrated circuit and a liquid crystal display portion are formed on one substrate, which is high sensitivity and high heat resistance. This positive photoresist composition contains (A) alkali-soluble resin and (B) quinonediazide group containing compound, The said (A) component is a phenol compound (a1) represented by the following general formula (I), and the following It is a novolak resin synthesize | combined by the condensation reaction of mixed phenols and aldehydes containing the phenol compound (a2) represented by General formula (II).
시스템 LCD, 포토레지스트 조성물, 레지스트 패턴System LCD, Photoresist Composition, Resist Pattern
Description
도 1 은 낮은 NA 조건 하에서의 선형성 평가를 위해 포지티브형 포토레지스트 조성물을 유리기판에 도포하고 베이크하고 건조시켜 패턴 노광한 후, 슬릿 코터를 갖는 현상장치로 현상액을 기판 단부 X 로부터 Z 에 걸쳐 액을 담는 것의 설명도.1 is a pattern exposure method by applying a positive photoresist composition to a glass substrate, baking and drying to evaluate linearity under low NA conditions, and then using a developing device having a slit coater to contain the developer from the substrate end X to Z. An illustration of the thing.
본 발명은, 하나의 기판 위에 집적회로와 액정 디스플레이 부분이 형성된 시스템 LCD 제조용 포지티브형 포토레지스트 조성물 및 레지스트 패턴 형성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a positive type photoresist composition for producing a system LCD and a resist pattern forming method in which an integrated circuit and a liquid crystal display portion are formed on one substrate.
종래, 박막 트랜지스터(TFT) 등의 액정표시소자(LCD)의 제조용 레지스트 재료로는, ghi 선(g 선, h 선 및 i 선 모두를 포함하는 광선) 노광에 적합하고 비교적 저렴하며 고감도라는 점에서 알칼리 가용성 수지로서 노볼락 수지를 사용하며, 감광성 성분(이하, PAC 라 하기도 함)으로서 나프토퀴논디아지드기 함유 화합물을 사용한 노볼락-나프토퀴논디아지드계 레지스트가 많이 이용되고 있었다(예를 들어 일본 공개특허공보 2000-131835호, 2001-75272호, 2000-181055호, 2000-112120호).Conventionally, as a resist material for manufacturing a liquid crystal display device (LCD) such as a thin film transistor (TFT), it is suitable for exposure to ghi lines (rays including all of g lines, h lines, and i lines), and is relatively inexpensive and has high sensitivity. Novolak resins are used as alkali-soluble resins, and novolak-naphthoquinonediazide-based resists using a naphthoquinone diazide group-containing compound as a photosensitive component (hereinafter also referred to as PAC) have been widely used (for example, Japanese Unexamined Patent Publication Nos. 2000-131835, 2001-75272, 2000-181055, 2000-112120).
그 레지스트는, 일반적으로 디스플레이의 화소부분을 형성하기 위한 매우 거친 패턴(3∼5㎛ 정도)을 형성하는 것만을 위한 레지스트 재료였다.The resist was generally a resist material only for forming a very rough pattern (about 3 to 5 mu m) for forming the pixel portion of the display.
그러나, 최근 차세대 LCD 로서 1 장의 유리기판 위에 드라이버, DAC(디지털 아날로그 컨버터), 화상 프로세서, 비디오 컨트롤러, RAM 등의 집적회로 부분이 디스플레이 부분과 동시에 형성되는 이른바 「시스템 LCD」라 불리는 고기능 LCD 에 대한 기술개발이 이루어지고 있다(예를 들어 Semiconductor FPD World 2001.9, pp.50-67). 이하, 본 명세서에서는 이와 같이 하나의 기판 위에 집적회로와 액정 디스플레이 부분이 형성된 LCD 를 편의상 시스템 LCD 라 한다.However, as a next-generation LCD, a high-performance LCD called a "system LCD", in which integrated circuit parts such as a driver, a digital-to-analog converter (DAC), an image processor, a video controller, and a RAM are formed simultaneously with the display part, is formed on one glass substrate. Technology development is underway (for example, Semiconductor FPD World 2001.9, pp. 50-67). Hereinafter, in the present specification, an LCD in which an integrated circuit and a liquid crystal display portion are formed on one substrate as described above is called a system LCD for convenience.
이러한 시스템 LCD 의 기판으로는, 최근 저온 폴리실리콘, 특히 600℃ 이하의 저온 프로세스에서 형성되는 저온 폴리실리콘이 비결정질 실리콘에 비하여 전기저항이 작고 이동도가 높다는 점에서 적합한 것으로 기대되고 있어, 저온 폴리실리콘을 기판에 사용하는 시스템 LCD 의 개발이 활발하게 이루어지고 있다.As a substrate of such a system LCD, low temperature polysilicon, especially low temperature polysilicon formed in a low temperature process of 600 ° C. or less, is expected to be suitable in terms of low electrical resistance and high mobility compared to amorphous silicon, and thus low temperature polysilicon. There is an active development of a system LCD using a substrate for the substrate.
시스템 LCD 제조에 있어서, 레지스트 재료에는 집적회로 부분의 미세한 패턴과 액정 디스플레이 부분의 거친 패턴을 동시에 양호한 형상으로 형성할 수 있는 능력(선형성)의 향상, 고해상도화, 미세한 패턴의 초점심도(DOF) 특성의 향상 등이 엄격하게 요구된다. 또, 저온 폴리실리콘로 이루어지는 TFT 를 제조하기 위해 유리기판 위에 저온 프로세스로 폴리실리콘막을 형성한 후 그 저온 폴리실리콘막에 P 나 B 등을 주입하는 이른바 「임플랜테이션 공정」에 대한 내열성의 향상도 요구된다.In the manufacture of system LCDs, the resist material has improved ability (linearity), high resolution, and depth of focus (DOF) characteristics of fine patterns of integrated circuit portions and coarse patterns of liquid crystal display portions at the same time. Improvement is strictly required. In addition, in order to manufacture a TFT made of low temperature polysilicon, a polysilicon film is formed on a glass substrate by a low temperature process, and then heat resistance improvement is required for a so-called "implantation process" in which P or B is injected into the low temperature polysilicon film. do.
또, 시스템 LCD 제조에 있어서는, 미세한 패턴을 형성하기 위하여 종래 사용되고 있는 ghi 선 노광 대신에 i 선(365㎚) 노광 프로세스의 도입이 예상된다. 그러나, 종래부터 LCD 제조에 사용되고 있는 재료, 예를 들어 벤조페논계 PAC 를 사용한 재료에서는 i 선 노광 프로세스에 대한 적용이 어렵고, 따라서 i 선 노광에 적합한 재료가 요구된다고 예상된다.Moreover, in system LCD manufacture, the introduction of the i line (365 nm) exposure process is anticipated instead of the ghi line exposure conventionally used for forming a fine pattern. However, in the materials conventionally used for LCD production, for example, a material using a benzophenone-based PAC, application to the i-line exposure process is difficult, and therefore, a material suitable for i-line exposure is expected to be required.
i 선 노광에 적합한 재료로는, 비(非)벤조페논계 PAC 를 사용한 재료가 적절한 것으로 예상된다. 그러나, 비벤조페논계 PAC 를 사용한 재료는 고감도화라는 점에서 난점이 있다. 레지스트 재료의 감도 저하는 시스템 LCD 를 포함해 LCD 의 제조 분야에서 치명적인 스루풋 저하를 초래하기 때문에 바람직하지 않다.As a material suitable for i line | wire exposure, the material using non-benzophenone series PAC is anticipated to be suitable. However, a material using non-benzophenone PAC has a difficulty in that it is highly sensitive. Degradation of the resist material sensitivity is undesirable because it results in fatal throughput degradation in the field of LCD manufacturing, including system LCDs.
또, 레지스트 패턴을 형성할 때의 가열처리(포스트 익스포저 베이크) 공정이나 임플랜테이션 공정에서는, 고온 처리가 실시되기 때문에 이들 공정에서 패턴 형상이 변형되지 않도록 레지스트 재료에는 고내열성도 요구된다.In addition, since the high temperature treatment is performed in the heat treatment (post exposure bake) process and the implantation process when forming the resist pattern, the resist material also requires high heat resistance so that the pattern shape is not deformed in these processes.
따라서, 시스템 LCD 제조용 레지스트 재료로는, 고감도이고 고내열성인 재료가 요망된다.Therefore, as a resist material for system LCD manufacture, a material with high sensitivity and high heat resistance is desired.
레지스트 재료의 고감도화 수법으로는, 노볼락 수지의 원료 중 하나인 페놀류의 종류나 배합비를 조절하는 것을 생각할 수 있다. 예를 들어 페놀류로서 크레졸을 사용하는 경우, p-크레졸의 비율이 많을수록 해상성이 우수한 하이오르토의 노볼락 수지가 얻어지는데, 이 수지는 감도가 현저하게 열화되는 경향이 있다. 따라서, 페놀류 중의 m-크레졸의 비율을 증가시키면 감도는 향상된다. 그러나, 그 노볼락 수지를 사용하여 제조한 레지스트 재료를 사용하여 레지스트 패턴을 형성할 때, 현상 후의 잔막성이 저하하고 해상성도 저하하는 문제가 있다. 또, 페놀류 중의 o-크레졸의 비율을 증가시킴으로써도 감도는 향상된다. 그러나, 그 노볼락 수지를 사용하여 제조한 레지스트 재료를 사용하여 레지스트 패턴을 형성할 때, 현상 후의 레지스트 패턴의 엣지 러프니스 등 마스크 패턴의 재현 충실성이 저하되는 문제가 있다.As a highly sensitive technique of a resist material, adjusting the kind and compounding ratio of the phenol which is one of the raw materials of a novolak resin can be considered. For example, when cresol is used as the phenol, the higher the ratio of p-cresol, the higher the ortho novolak resin is obtained, and the resin tends to be significantly degraded in sensitivity. Therefore, increasing the ratio of m-cresol in phenols improves sensitivity. However, when forming a resist pattern using the resist material manufactured using this novolak resin, there exists a problem that the residual film property after image development falls and also the resolution. Moreover, sensitivity also improves by increasing the ratio of o-cresol in phenols. However, when forming a resist pattern using the resist material manufactured using this novolak resin, there exists a problem that reproducibility of mask patterns, such as edge roughness of the resist pattern after image development, falls.
또, 고감도화의 다른 수법으로서 저분자량의 노볼락 수지를 사용하는 수단도 생각할 수 있지만, 그 수단에 의하면, 레지스트 패턴의 내열성이 손상된다는 문제가 있어, 이들 어느 수법도 현실적으로는 적용이 곤란하다.Moreover, although the means of using low molecular weight novolak resin can also be considered as another method of high sensitivity, the method has a problem that the heat resistance of a resist pattern is impaired, and neither of these methods is practically applicable.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 고감도이고 고내열성인, 시스템 LCD 제조용으로서 적합한 포지티브형 포토레지스트 조성물을 제공하는 것을 과제로 한다.This invention is made | formed in view of the said subject, and makes it a subject to provide the positive type photoresist composition suitable for system LCD manufacture which is high sensitivity and high heat resistance.
본 발명은, (A) 알칼리 가용성 수지 및 (B) 퀴논디아지드기 함유 화합물을 함유하는 포지티브형 포토레지스트 조성물로서, 상기 (A) 성분이 하기 일반식(I):This invention is a positive photoresist composition containing (A) alkali-soluble resin and (B) quinonediazide group containing compound, Comprising: The said (A) component is following General formula (I):
[식 중, R 은 탄소수 1∼3 의 알킬기, 탄소원자수 1∼3 의 알콕시기, 알릴기 또는 아릴기를 나타내고; a 는 2∼4 의 정수를 나타내고; b 는 0 또는 1∼2 의 정수를 나타낸다]로 표시되는 페놀 화합물(a1), 및 하기 일반식(Ⅱ):[Wherein, R represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, an allyl group or an aryl group; a represents an integer of 2 to 4; b represents 0 or an integer of 1 to 2 Phenol compound (a1) represented by], and the following general formula (II):
[식 중, R 은 탄소수 1∼3 의 알킬기, 탄소원자수 1∼3 의 알콕시기, 알릴기 또는 아릴기를 나타내고; c 는 1∼3 의 정수를 나타낸다]로 표시되는 페놀 화합물(a2)를 함유하는 혼합 페놀류와 알데히드류와의 축합반응에 의해 합성되는 노볼락 수지인 것을 특징으로 하는, 하나의 기판 위에 집적회로와 액정 디스플레이 부분이 형성된 LCD 제조용 포지티브형 포토레지스트 조성물을 제공한다.Containing a phenol compound (a2) represented by [wherein R represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, an allyl group or an aryl group; c represents an integer of 1 to 3] It is a novolak resin synthesize | combined by condensation reaction of mixed phenols and aldehydes, The positive photoresist composition for LCD manufacture in which the integrated circuit and the liquid crystal display part were formed on one board | substrate is provided.
또한 본 발명은, (1) 상기 포지티브형 포토레지스트 조성물을 기판 위에 도포하여 도막을 형성하는 공정, (2) 상기 도막이 형성된 기판을 가열처리(프리베이크)하여 기판 위에 레지스트 피막을 형성하는 공정, (3) 상기 레지스트 피막에 대하여 2.0㎛ 이하의 레지스트 패턴 형성용 마스크 패턴과, 2.0㎛ 초과의 레지스트 패턴 형성용 마스크 패턴의 양쪽이 그려진 마스크를 사용하여 선택적 노광을 실시하는 공정, (4) 상기 선택적 노광 후의 레지스트 피막에 대하여 가열처리(포스트 익스포저 베이크)하는 공정, (5) 상기 가열처리 후의 레지스트 피막에 대하여 알칼리 수용액을 사용한 현상처리를 하고, 상기 기판 위에 패턴치수 2.0㎛ 이하의 집적회로용 레지스트 패턴과, 2.0㎛ 초과의 액정 디스플레이 부분용 레지스트 패턴을 동시에 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 레지스트 패턴의 형성방법을 제공한다.Moreover, this invention is a process of (1) apply | coating said positive photoresist composition on a board | substrate, and forming a coating film, (2) process of heat-processing (prebaking) the board | substrate with the said coating film, and forming a resist film on a board | substrate, ( 3) performing selective exposure to the resist film by using a mask on which both a resist pattern forming mask pattern of 2.0 µm or less and a mask pattern for forming resist pattern of more than 2.0 µm are drawn; (4) the selective exposure; (5) developing the resist film after the heat treatment using an aqueous alkali solution, and forming a resist pattern for an integrated circuit having a pattern dimension of 2.0 μm or less on the substrate; And simultaneously forming a resist pattern for liquid crystal display portions larger than 2.0 μm. A method of forming a resist pattern is provided.
(발명의 실시 형태)(Embodiment of the Invention)
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated in detail.
《시스템 LCD 제조용 포지티브형 포토레지스트 조성물》<< Positive type photoresist composition for system LCD manufacture >>
본 발명의 포지티브형 포토레지스트 조성물은, (A) 성분으로서 특정의 적어도 2 종의 페놀 화합물을 함유하는 혼합 페놀류를 사용하여 얻어지는 알칼리 가용성 노볼락 수지인 것을 특징으로 하는 것이다.Positive type photoresist composition of this invention is alkali-soluble novolak resin obtained using mixed phenols containing a specific at least 2 type of phenolic compound as (A) component.
<(A) 성분><(A) component>
(A) 성분은 일반식(I)로 표시되는 페놀 화합물(a1) 및 일반식(Ⅱ)로 표시되는 페놀 화합물(a2)를 함유하는 혼합 페놀류와 알데히드류와의 축합반응에 의해 합성되는, 알칼리 가용성 노볼락 수지이다.(A) component is alkali synthesize | combined by the condensation reaction of the mixed phenols and aldehydes containing the phenol compound (a1) represented by general formula (I) and the phenol compound (a2) represented by general formula (II). It is a soluble novolak resin.
일반식(I)에 있어서, R 로는 메틸기, 에틸기, 프로필기 등의 탄소수 1∼3 의 알킬기; 메톡시기 등의 탄소수 1∼3 의 알콕시기, 알릴기; 아릴기 등을 들 수 있고, 그 중에서도 탄소수 1∼3 의 알킬기가 바람직하다.In general formula (I), R can mention C1-C3 alkyl groups, such as a methyl group, an ethyl group, and a propyl group; C1-C3 alkoxy groups, such as a methoxy group, an allyl group, an aryl group, etc. are mentioned especially, An alkyl group having 1 to 3 carbon atoms is preferable.
일반식(I)로 표시되는 페놀 화합물(a1)로는, 1,2-디히드록시벤젠, 1,3-디히드록시벤젠, 1,4-디히드록시벤젠, 1,2,3-트리히드록시벤젠, 1,2,4-트리히드록시벤젠, 1,3,5-트리히드록시벤젠 등의 폴리히드록시벤젠, 및 그 폴리히드록시벤젠의 수소원자의 일부가 R 로 치환된 R 치환체 등을 들 수 있다. 그 중에서도 1,3-디히드록시벤젠은 노볼락 수지의 합성에서 반응 속도가 빠르고 또한 반응성이 좋다는 점에서 미반응 모노머로서 남지 않으며 축합반응의 균일성이 좋다는 점에서 바람직하다.As a phenol compound (a1) represented by general formula (I), 1, 2- dihydroxy benzene, 1, 3- dihydroxy benzene, 1, 4- dihydroxy benzene, 1, 2-, 3- trihydride Polyhydroxybenzenes such as hydroxybenzene, 1,2,4-trihydroxybenzene, 1,3,5-trihydroxybenzene, and R substituents in which a part of hydrogen atoms of the polyhydroxybenzene is substituted with R; Can be mentioned. Among them, 1,3-dihydroxybenzene is preferred in that the reaction rate is high in the synthesis of the novolak resin and the reactivity is not left as an unreacted monomer, and the uniformity of the condensation reaction is good.
일반식(Ⅱ)에 있어서, R 로는 상기한 바와 같이 탄소수 1∼3 의 알킬기; 탄소수 1∼3 의 알콕시기; 알릴기; 아릴기 등을 들 수 있고, 그 중에서도 탄소수 1∼3 의 알킬기가 바람직하다.In general formula (II), as mentioned above, a C1-C3 alkyl group; a C1-C3 alkoxy group; an allyl group; an aryl group etc. are mentioned, Especially, a C1-C3 alkyl group is preferable. Do.
일반식(Ⅱ)로 표시되는 페놀 화합물(a2)로는, m-크레졸, o-크레졸, p-크레졸 등의 크레졸류; 2,5-자일레놀, 3,4-자일레놀 등의 자일레놀류; 2,3,5-트리메틸페놀 등의 트리알킬페놀류 등을 들 수 있다.As a phenolic compound (a2) represented by General formula (II), Cresols, such as m-cresol, o-cresol, and p-cresol; Xylene, such as 2, 5- xylenol and 3, 4- xylenol And trialkylphenols such as 2,3,5-trimethylphenol.
페놀 화합물(a1)과 페놀 화합물(a2)의 배합비는, 바람직하게는 1:99∼50:50(몰비), 보다 바람직하게는 5:95∼30:70(몰비) 이다. 페놀 화합물(a1)이 페놀 화합물(a1)과 페놀 화합물(a2)와의 합계에 대하여 1 몰% 이상 배합되어 있으면 고감도화의 효과가 충분하게 얻어지고, 한편 50 몰% 이하이면 현상처리 후의 잔막성이 우수하여 고해상도의 레지스트 패턴을 형성할 수 있다.The compounding ratio of a phenol compound (a1) and a phenol compound (a2) becomes like this. Preferably it is 1: 99-50: 50 (molar ratio), More preferably, it is 5: 95-30: 70 (molar ratio). When the phenol compound (a1) is blended in an amount of 1 mol% or more with respect to the total of the phenol compound (a1) and the phenol compound (a2), the effect of high sensitivity is sufficiently obtained. On the other hand, if the phenol compound (a1) is 50 mol% or less, the residual film after development It is excellent and can form a resist pattern of high resolution.
알데히드류로는 특별히 제한은 없으며, 종래 노볼락 수지의 제조에 사용되고 있는 알데히드류를 사용할 수 있는데, 포름알데히드(f1)와 그 이외의 알데히드류(f2)의 혼합물(혼합 알데히드류)을 사용하는 것이 내열성이 더욱 우수한 레지스트 재료의 제조에 적합하다.There is no restriction | limiting in particular as aldehydes, The aldehydes conventionally used for manufacture of a novolak resin can be used, It is the thing to use the mixture (mixed aldehydes) of formaldehyde (f1) and other aldehydes (f2). It is suitable for the manufacture of resist materials with more excellent heat resistance.
알데히드류(f2)로는 특별히 제한은 없지만, 예를 들어 아세트알데히드, 프로피온알데히드, 벤즈알데히드, 살리실알데히드, 바닐린 등의 부피가 큰 치환기를 갖는 알데히드가 바람직하다. 그 중에서도 프로피온알데히드, 살리실알데히드가 바람직하고, 프로피온알데히드가 더욱 바람직하다.Although there is no restriction | limiting in particular as aldehydes (f2), For example, the aldehyde which has bulky substituents, such as acetaldehyde, propionaldehyde, benzaldehyde, salicylaldehyde, vanillin, is preferable. Especially, propionaldehyde and salicyaldehyde are preferable and propionaldehyde is more preferable.
이들 알데히드를 포름알데히드(f1)와 병용함으로써, 얻어지는 노볼락 수지의 분자 내에서의 입체 장해에 의해 그 노볼락 수지의 주쇄, 측쇄의 회전 포텐셜 에너지가 높아져 자유회전을 억제하는 것이 가능해져, 내열성의 향상이 우수한 효과를 발휘할 수 있다.By using these aldehydes together with formaldehyde (f1), the rotation potential energy of the main chain and the side chain of the novolak resin becomes high by the steric hindrance in the molecule | numerator of the novolak resin obtained, and it becomes possible to suppress free rotation, The improvement can exert an excellent effect.
혼합 알데히드류 중의 포름알데히드(f1)와 알데히드류(f2)의 배합비는, 바람직하게는 50:50∼90:5(몰비), 보다 바람직하게는 60:40∼90:10(몰비) 이다. 또, 알데히드류(f2)는 1 종을 단독으로 사용할 수도 있고 2 종 이상을 사용할 수도 있다.The blending ratio of formaldehyde (f1) and aldehydes (f2) in the mixed aldehydes is preferably 50:50 to 90: 5 (molar ratio), and more preferably 60:40 to 90:10 (molar ratio). In addition, aldehydes (f2) may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types.
혼합 페놀류와 알데히드류의 배합비는, 특성이 우수하다는 점에서 바람직하게는 1:0.5∼1:1(몰비), 보다 바람직하게는 1:0.6∼1:0.95(몰비) 이다.The blending ratio of the mixed phenols and the aldehydes is preferably 1: 0.5 to 1: 1 (molar ratio), more preferably 1: 0.6 to 1: 0.95 (molar ratio) from the viewpoint of excellent properties.
(A) 성분은 통상적인 방법에 따라 제조할 수 있고, 예를 들어 혼합 페놀류와 알데히드류를 산성 촉매의 존재하에서 축합반응시킴으로써 합성할 수 있다.Component (A) can be produced according to a conventional method, and can be synthesized, for example, by condensation reaction of mixed phenols and aldehydes in the presence of an acidic catalyst.
(A) 성분의 겔 투과형 크로마토그래피에 의한 폴리스티렌 환산 질량평균분자량(이하, Mw 로만 기재하기도 함)은 그 종류에 따라 다르기도 하지만, 감도나 패턴형성 면에서 2000∼100000, 바람직하게는 3000∼30000 이 바람직하다.The polystyrene-converted mass average molecular weight (hereinafter referred to as Mw only) by gel permeation chromatography of component (A) may vary depending on the type thereof, but in terms of sensitivity and pattern formation, 2000 to 100,000, preferably 3000 to 30000 This is preferred.
<(B) 성분><(B) component>
(B) 성분은 퀴논디아지드기 함유 화합물이다.(B) component is a quinonediazide group containing compound.
(B) 성분은 일반적으로 포지티브형 포토레지스트 조성물에 있어서 감광성 성분(PAC)으로서 사용되고 있는 것이라면 특별히 제한은 없고, 1 종 또는 2 종 이상 임의로 선택하여 사용할 수 있다. 그 중에서도 비벤조페논계의 페놀성 수산기 함유 화합물과 1,2-나프토퀴논디아지드술포닐 화합물과의 에스테르화 반응 생성물(비벤조페논계 PAC)이 i 선을 사용한 포토리소그래피에 적합하기 때문에 바람직하다. 또한, 낮은 NA 조건 하에서도 해상성이 우수하여, 레지스트 패턴을 양호한 형상으로 형성하고자 하는 경우에 적합하다. 또, 선형성나 DOF 의 관점에서도 바람직하다.The component (B) is not particularly limited as long as it is generally used as a photosensitive component (PAC) in the positive photoresist composition, and may be used alone or in combination of two or more thereof. Especially, since the esterification reaction product (nonbenzophenone PAC) of a non-benzophenone series phenolic hydroxyl group containing compound and a 1, 2- naphthoquinone diazide sulfonyl compound is suitable for the photolithography using i line | wire, it is preferable. Do. Moreover, it is suitable for the case where it is excellent in the resolution under low NA conditions, and wants to form a resist pattern in a favorable shape. Moreover, it is preferable also from a viewpoint of linearity and DOF.
1,2-나프토퀴논디아지드술포닐 화합물로는, 1,2-나프토퀴논디아지드-4-술포닐 화합물 및/또는 1,2-나프토퀴논디아지드-5-술포닐 화합물이 바람직하다.As the 1,2-naphthoquinone diazide sulfonyl compound, a 1,2-naphthoquinone diazide-4-sulfonyl compound and / or a 1,2-naphthoquinone diazide-5-sulfonyl compound are preferable. Do.
비벤조페논계의 페놀성 수산기 함유 화합물로는, 하기 일반식(Ⅲ):As a phenolic hydroxyl group containing compound of a nonbenzophenone type, it is the following general formula (III):
[식 중, R1∼R8 은 각각 독립하여 수소원자, 할로겐원자, 탄소원자수 1∼6 의 알킬기, 탄소원자수 1∼6 의 알콕시기, 또는 탄소원자수 3∼6 의 시클로알킬기를 나타내고; R10, R11 은 각각 독립하여 수소원자 또는 탄소원자수 1∼6 의 알킬기를 나타내고; R9 는 수소원자 또는 탄소수 1∼6 의 알킬기일 수 있고, 그 경우는 Q1 은 수소원자, 탄소수 1∼6 의 알킬기 또는 하기 화학식(Ⅳ):[Wherein, R 1 to R 8 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms; R 10 R 11 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms; R 9 may be a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, in which case Q 1 represents a hydrogen atom or 1 to 6 carbon atoms. Alkyl group or the following general formula (IV):
(식 중, R12 및 R13 은 각각 독립하여 수소원자, 할로겐원자, 탄소원자수 1∼6 의 알킬기, 탄소원자수 1∼6 의 알콕시기, 또는 탄소원자수 3∼6 의 시클로알킬기를 나타내고; f 는 1∼3 의 정수를 나타낸다)로 표시되는 잔기를 나타내고, 또는 Q1 은 R9 의 말단과 결합하고 있을 수 있고, 그 경우는 Q1 은 R9 및 Q1 과 R9 사이의 탄소원자와 함께 탄소쇄 3∼6 의 시클로알킬기를 나타내고; d, e 는 1∼3 의 정수를 나타내고; g 는 0∼3 의 정수를 나타내고; d, e 또는 g 가 3 일 때는 각각 R3, R6 및 R8 은 없는 것으로 하고; n 은 0∼3 의 정수를 나타낸다]로 표시되는 화합물을 들 수 있다.Wherein R 12 and R 13 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms; denotes a residue represented by an integer from 1 to 3), or Q 1 may be bonded with the terminal of R 9, in which case Q 1, together with the carbon atoms between Q 1 and R 9 and R 9 A cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms; d, e represent an integer of 1 to 3; g represents an integer of 0 to 3; and when d, e or g is 3, R 3 , R 6 and R are respectively; 8 shall be absent; n represents an integer of 0 to 3].
또, Q1 과 R9 및 Q1 과 R9 사이의 탄소원자와 함께 탄소쇄 3∼6 의 시클로알킬기를 형성하는 경우에는, Q1 과 R9 는 결합하여 탄소수 2∼5 의 알킬렌기를 형성하고 있다.In addition, Q 1 and R 9 and in the case of forming a cycloalkyl group of 3 to 6 carbon chain taken together with the carbon atoms between Q 1 and R 9, Q 1 and R 9 may be combined to form an alkylene group having a carbon number of 2 to 5 Doing.
상기 일반식(Ⅲ)에 해당하는 페놀 화합물로는, 트리스(4-히드록시페닐)메탄, 비스(4-히드록시-3-메틸페닐)-2-히드록시페닐메탄, 비스(4-히드록시-2,3,5-트리메 틸페닐)-2-히드록시페닐메탄, 비스(4-히드록시-3,5-디메틸페닐)-4-히드록시페닐메탄, 비스(4-히드록시-3,5-디메틸페닐)-3-히드록시페닐메탄, 비스(4-히드록시-3,5-디메틸페닐)-2-히드록시페닐메탄, 비스(4-히드록시-2,5-디메틸페닐)-4-히드록시페닐메탄, 비스(4-히드록시-2,5-디메틸페닐)-3-히드록시페닐메탄, 비스(4-히드록시-2,5-디메틸페닐)-2-히드록시페닐메탄, 비스(4-히드록시-3,5-디메틸페닐)-3,4-디히드록시페닐메탄, 비스(4-히드록시-2,5-디메틸페닐)-3,4-디히드록시페닐메탄, 비스(4-히드록시-2,5-디메틸페닐)-2,4-디히드록시페닐메탄, 비스(4-히드록시페닐)-3-메톡시-4-히드록시페닐메탄, 비스(5-시클로헥실-4-히드록시-2-메틸페닐)-4-히드록시페닐메탄, 비스(5-시클로헥실-4-히드록시-2-메틸페닐)-3-히드록시페닐메탄, 비스(5-시클로헥실-4-히드록시-2-메틸페닐)-2-히드록시페닐메탄, 비스(5-시클로헥실-4-히드록시-2-메틸페닐)-3,4-디히드록시페닐메탄 등의 트리스페놀형 화합물 ;As a phenolic compound corresponding to the said General formula (III), tris (4-hydroxyphenyl) methane, bis (4-hydroxy-3- methylphenyl) -2-hydroxyphenylmethane, bis (4-hydroxy-) 2,3,5-trimethylphenyl) -2-hydroxyphenylmethane, bis (4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl) -4-hydroxyphenylmethane, bis (4-hydroxy-3, 5-dimethylphenyl) -3-hydroxyphenylmethane, bis (4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl) -2-hydroxyphenylmethane, bis (4-hydroxy-2,5-dimethylphenyl)- 4-hydroxyphenylmethane, bis (4-hydroxy-2,5-dimethylphenyl) -3-hydroxyphenylmethane, bis (4-hydroxy-2,5-dimethylphenyl) -2-hydroxyphenylmethane , Bis (4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl) -3,4-dihydroxyphenylmethane, bis (4-hydroxy-2,5-dimethylphenyl) -3,4-dihydroxyphenylmethane , Bis (4-hydroxy-2,5-dimethylphenyl) -2,4-dihydroxyphenylmethane, bis (4-hydroxyphenyl) -3-methoxy-4-hydroxyphenylmethane, bis (5 Cyclohexyl-4-hydride Hydroxy-2-methylphenyl) -4-hydroxyphenylmethane, bis (5-cyclohexyl-4-hydroxy-2-methylphenyl) -3-hydroxyphenylmethane, bis (5-cyclohexyl-4-hydroxy- Trisphenol-type compounds such as 2-methylphenyl) -2-hydroxyphenylmethane and bis (5-cyclohexyl-4-hydroxy-2-methylphenyl) -3,4-dihydroxyphenylmethane;
2,4-비스(3,5-디메틸-4-히드록시벤질)-5-히드록시페놀, 2,6-비스(2,5-디메틸-4-히드록시벤질)-4-메틸페놀 등의 선형 3핵체 페놀 화합물; 1,1-비스[3-(2-히드록시-5-메틸벤질)-4-히드록시-5-시클로헥실페닐]이소프로판, 비스[2,5-디메틸-3-(4-히드록시-5-메틸벤질)-4-히드록시페닐]메탄, 비스[2,5-디메틸-3-(4-히드록시벤질)-4-히드록시페닐]메탄, 비스[3-(3,5-디메틸-4-히드록시벤질)-4-히드록시-5-메틸페닐]메탄, 비스[3-(3,5-디메틸-4-히드록시벤질)-4-히드록시-5-에틸페닐]메탄, 비스[3-(3,5-디에틸-4-히드록시벤질)-4-히드록시-5-메틸페닐]메탄, 비스[3-(3,5-디에틸-4-히드록시벤질)-4-히드록시-5-에틸페닐]메탄, 비스[2-히드록시-3-(3,5-디메틸-4-히드록시벤질)-5-메틸페닐]메탄, 비스[2-히드록시-3-(2-히드록 시-5-메틸벤질)-5-메틸페닐]메탄, 비스[4-히드록시-3-(2-히드록시-5-메틸벤질)-5-메틸페닐]메탄, 비스[2,5-디메틸-3-(2-히드록시-5-메틸벤질)-4-히드록시페닐]메탄 등의 선형 4핵체 페놀 화합물; 2,4-비스[2-히드록시-3-(4-히드록시벤질)-5-메틸벤질]-6-시클로헥실페놀, 2,4-비스[4-히드록시-3-(4-히드록시벤질)-5-메틸벤질]-6-시클로헥실페놀, 2,6-비스[2,5-디메틸-3-(2-히드록시-5-메틸벤질)-4-히드록시벤질]-4-메틸페놀 등의 선형 5핵체 페놀 화합물 등의 선형 폴리페놀 화합물;2,4-bis (3,5-dimethyl-4-hydroxybenzyl) -5-hydroxyphenol, 2,6-bis (2,5-dimethyl-4-hydroxybenzyl) -4-methylphenol Linear trinuclear phenolic compounds; 1,1-bis [3- (2-hydroxy-5-methylbenzyl) -4-hydroxy-5-cyclohexylphenyl] isopropane, bis [2,5-dimethyl-3- (4-hydroxy-5-methylbenzyl) -4-hydroxyphenyl] methane, bis [2,5-dimethyl-3- (4-hydroxybenzyl) -4-hydroxyphenyl] methane, bis [3- (3,5-dimethyl-4-hydroxybenzyl) -4-hydroxy-5-methylphenyl] methane, bis [3- (3,5-dimethyl-4-hydroxybenzyl) -4-hydroxy-5- Ethylphenyl] methane, bis [3- (3,5-diethyl-4-hydroxybenzyl) -4-hydroxy-5-methylphenyl] methane, bis [3- (3,5-diethyl-4-hydrate Hydroxybenzyl) -4-hydroxy-5-ethylphenyl] methane, bis [2-hydroxy-3- (3,5-dimethyl-4-hydroxybenzyl) -5-methylphenyl] methane, bis [2-hydroxy Hydroxy-3- (2-hydroxy-5-methylbenzyl) -5-methylphenyl] methane, bis [4-hydroxy-3- (2-hydroxy-5-methylbenzyl) -5-methylphen Linear quaternary phenolic compounds such as nyl] methane and bis [2,5-dimethyl-3- (2-hydroxy-5-methylbenzyl) -4-hydroxyphenyl] methane; 2,4-bis [2-hydride Hydroxy-3- (4-hydroxybenzyl) -5-methylbenzyl] -6-cyclohexylphenol, 2,4-bis [4-hydroxy-3- (4-hydroxybenzyl) -5-methylbenzyl] Linear pentanuclear phenols such as -6-cyclohexylphenol, 2,6-bis [2,5-dimethyl-3- (2-hydroxy-5-methylbenzyl) -4-hydroxybenzyl] -4-methylphenol Linear polyphenol compounds such as compounds;
비스(2,3,4-트리히드록시페닐)메탄, 비스(2,4-디히드록시페닐)메탄, 2,3,4-트리히드록시페닐-4'-히드록시페닐메탄, 2-(2,3,4-트리히드록시페닐)-2-(2',3',4'-트리히드록시페닐)프로판, 2-(2,4-디히드록시페닐)-2-(2',4'-디히드록시페닐)프로판, 2-(4-히드록시페닐)-2-(4'-히드록시페닐)프로판, 2-(3-플루오로-4-히드록시페닐)-2-(3'-플루오로-4'-히드록시페닐)프로판, 2-(2,4-디히드록시페닐)-2-(4'-히드록시페닐)프로판, 2-(2,3,4-트리히드록시페닐)-2-(4'-히드록시페닐)프로판, 2-(2,3,4-트리히드록시페닐)-2-(4'-히드록시-3',5'-디메틸페닐)프로판 등의 비스페놀형 화합물;Bis (2,3,4-trihydroxyphenyl) methane, bis (2,4-dihydroxyphenyl) methane, 2,3,4-trihydroxyphenyl-4'-hydroxyphenylmethane, 2- ( 2,3,4-trihydroxyphenyl) -2- (2 ', 3', 4'-trihydroxyphenyl) propane, 2- (2,4-dihydroxyphenyl) -2- (2 ', 4'-dihydroxyphenyl) propane, 2- (4-hydroxyphenyl) -2- (4'-hydroxyphenyl) propane, 2- (3-fluoro-4-hydroxyphenyl) -2- ( 3'-fluoro-4'-hydroxyphenyl) propane, 2- (2,4-dihydroxyphenyl) -2- (4'-hydroxyphenyl) propane, 2- (2,3,4-tri Hydroxyphenyl) -2- (4'-hydroxyphenyl) propane, 2- (2,3,4-trihydroxyphenyl) -2- (4'-hydroxy-3 ', 5'-dimethylphenyl) Bisphenol type compounds such as propane;
1-[1-(4-히드록시페닐)이소프로필]-4-[1,1-비스(4-히드록시페닐)에틸]벤젠, 1-[1-(3-메틸-4-히드록시페닐)이소프로필]-4-[1,1-비스(3-메틸-4-히드록시페닐)에틸]벤젠 등의 다핵 분기형 화합물;1- [1- (4-hydroxyphenyl) isopropyl] -4- [1,1-bis (4-hydroxyphenyl) ethyl] benzene, 1- [1- (3-methyl-4-hydroxyphenyl Multinuclear branched compounds such as) isopropyl] -4- [1,1-bis (3-methyl-4-hydroxyphenyl) ethyl] benzene;
1,1-비스(4-히드록시페닐)시클로헥산 등의 축합형 페놀 화합물 등을 들 수 있다.Condensation type phenol compounds, such as 1, 1-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane, etc. are mentioned.
이들은 1 종 또는 2 종 이상 조합하여 사용할 수 있다.These can be used 1 type or in combination or 2 or more types.
그 중에서도 트리스페놀형 화합물을 주성분으로 하는 것이 고감도화와 해상성의 관점에서 바람직하고, 특히 비스(5-시클로헥실-4-히드록시-2-메틸페닐)-3,4-디히드록시페닐메탄[이하 (B1')이라 함], 비스(4-히드록시-2,3,5-트리메틸페닐)-2-히드록시페닐메탄[이하, (B3')이라 함]은 바람직하다. 또한 해상성, 감도, 내열성, DOF 특성, 선형성 등 레지스트 특성의 토탈 밸런스가 우수한 레지스트 조성물을 조정할 목적에서는, 선형 폴리페놀 화합물, 비스페놀형 화합물, 다핵 분기형 화합물 및 축합형 페놀 화합물 등을 상기 트리스페놀형 화합물과 병용하는 것이 바람직하고, 특히 비스페놀형 화합물, 그 중에서도 비스(2,4-디히드록시페닐)메탄[이하 (B2')라 함]을 병용하면 토탈 밸런스가 우수한 레지스트 조성물을 조정할 수 있다.Especially, it is preferable to have a trisphenol-type compound as a main component from a viewpoint of high sensitivity and resolution, and it is especially bis (5-cyclohexyl-4-hydroxy-2-methylphenyl) -3,4-dihydroxyphenylmethane [following] (B1 ')] and bis (4-hydroxy-2,3,5-trimethylphenyl) -2-hydroxyphenylmethane [hereinafter referred to as (B3')] are preferable. In addition, for the purpose of adjusting a resist composition having excellent total balance of resist properties such as resolution, sensitivity, heat resistance, DOF properties, and linearity, the trisphenol may be used as the linear polyphenol compound, bisphenol type compound, multinuclear branched compound, and condensed phenol compound. It is preferable to use together with a type | mold compound, and especially the bisphenol type compound, especially bis (2, 4- dihydroxy phenyl) methane (henceforth (B2 ')] can be used together, and the resist composition excellent in the total balance can be adjusted. .
또, 이하, 상기 (B1'), (B2'), (B3') 각각의 나프토퀴논디아지드 에스테르화물을 (B1), (B2), (B3)으로 약기한다.In addition, the naphthoquinone diazide esterified product of each of said (B1 '), (B2'), (B3 ') is abbreviated as (B1), (B2), (B3).
(B1) 및 (B3)을 사용하는 경우, (B) 성분 중의 배합량은 각각 10 질량% 이상, 또한 15 질량% 이상이면 바람직하다. 또, 각각 90 질량% 이하, 바람직하게는 85 질량% 이하일 수 있다.When using (B1) and (B3), it is preferable that the compounding quantity in (B) component is 10 mass% or more and 15 mass% or more, respectively. Further, each may be 90 mass% or less, preferably 85 mass% or less.
또, (B1), (B2) 및 (B3)을 모두 사용하는 경우는 효과의 관점에서 각각의 배합량은 (B1)이 50∼90 질량%, 바람직하게는 60∼80 질량%, (B2)의 배합량이 5∼25 질량%, 바람직하게는 10∼15 질량%, (B3)의 배합량이 5∼25 질량%, 바람직하게는 10∼15 질량% 가 된다.In addition, when using all of (B1), (B2), and (B3), each compounding quantity is 50-90 mass% of (B1), Preferably it is 60-80 mass%, (B2) from a viewpoint of an effect. The compounding amount is 5-25 mass%, Preferably it is 10-15 mass%, The compounding quantity of (B3) becomes 5-25 mass%, Preferably it is 10-15 mass%.
상기 일반식(Ⅲ)으로 표시되는 화합물의 페놀성 수산기의 전부 또는 일부를 나프토퀴논디아지드술폰산 에스테르화하는 방법은 통상적인 방법에 의해 수행될 수 있다.The naphthoquinone diazide sulfonic acid esterification method of all or part of the phenolic hydroxyl group of the compound represented by the said general formula (III) can be performed by a conventional method.
예를 들어, 나프토퀴논디아지드술포닐클로라이드를 상기 일반식(Ⅲ)으로 표시되는 화합물과 축합시킴으로써 얻을 수 있다.For example, it can obtain by condensing naphthoquinone diazide sulfonyl chloride with the compound represented by the said General formula (III).
구체적으로는, 예를 들어 상기 일반식(Ⅲ)으로 표시되는 화합물과 나프토퀴논-1,2-디아지드-4(또는 5)-술포닐클로라이드를 디옥산, n-메틸피롤리돈, 디메틸아세트아미드, 테트라히드로푸란 등의 유기용매에 소정량 용해시키고, 여기에 트리에틸아민, 트리에탄올아민, 피리딘, 탄산알칼리, 탄산수소알칼리 등의 염기성 촉매를 1 종 이상 첨가하여 반응시켜 얻어진 생성물을 물로 세정, 건조하여 제조할 수 있다.Specifically, for example, the compound represented by the above general formula (III) and naphthoquinone-1,2-diazide-4 (or 5) -sulfonyl chloride are converted into dioxane, n-methylpyrrolidone, and dimethyl. The product obtained by dissolving predetermined amount in organic solvents, such as acetamide and tetrahydrofuran, adding at least 1 type of basic catalysts, such as triethylamine, a triethanolamine, a pyridine, alkali carbonate, and an alkali hydrogen carbonate, and wash | cleans with water is obtained It can be manufactured by drying.
(B) 성분으로는, 상술한 바와 같이 이들 예시한 바람직한 나프토퀴논디아지드 에스테르화물 외에 다른 나프토퀴논디아지드 에스테르화물도 사용할 수 있어, 예를 들어 폴리히드록시벤조페논이나 갈릭산알킬 등의 페놀 화합물과 나프토퀴논디아지드술폰산 화합물과의 에스테르화 반응 생성물 등도 사용될 수 있다.As the component (B), as described above, other naphthoquinone diazide esterates can be used in addition to the preferred naphthoquinone diazide ester compounds, and examples thereof include polyhydroxybenzophenone and alkyl gallate. The esterification reaction product of a phenol compound and a naphthoquinone diazide sulfonic acid compound, etc. can also be used.
이들 다른 나프토퀴논디아지드 에스테르화물의 사용량은 (B)감광성 성분 중 80 질량% 이하, 특히 50질량% 이하인 것이 본 발명의 효과 향상의 관점에서 바람직하다.It is preferable that the usage-amount of these other naphthoquinone diazide esterified products is 80 mass% or less, especially 50 mass% or less in (B) photosensitive component from a viewpoint of the improvement of the effect of this invention.
포토레지스트 조성물 중 (B) 성분의 배합량은 (A) 성분과 하기 (C) 성분의 합계량에 대하여 20∼70 질량%, 바람직하게는 25∼60 질량% 이다.The compounding quantity of (B) component in a photoresist composition is 20-70 mass% with respect to the total amount of (A) component and the following (C) component, Preferably it is 25-60 mass%.
(B) 성분의 배합량을 상기 하한값 이상으로 함으로써 패턴에 충실한 화상이 얻어지고, 전사성이 향상된다. 상기 상한값 이하로 함으로써 감도의 열화를 막을 수 있고, 형성되는 레지스트막의 균질성이 향상되고, 해상성이 향상된다는 효과가 얻어진다.By making the compounding quantity of (B) component more than the said lower limit, the image faithful to a pattern is obtained and transferability improves. Deterioration of a sensitivity can be prevented by setting it below the said upper limit, the homogeneity of the formed resist film improves, and the effect that resolution is improved is acquired.
<(C) 성분><(C) component>
본 발명의 포지티브형 포토레지스트 조성물은, 상술한 (A) 성분 및 (B) 성분 외에 추가로 증감제로서 (C)분자량이 1000 이하인 페놀성 수산기 함유 화합물을 함유하고 있을 수 있다. 이 (C) 성분은 감도향상 효과가 우수하며, (C) 성분을 이용함으로써 낮은 NA(개구수:numerical aperture) 조건에서의 i 선 노광 프로세스에서도 고감도, 고해상도이며, LCD 제조에 적합한 재료, 더욱 바람직하게는 선형성이 우수한 시스템 LCD 에 적합한 재료가 얻어진다.The positive photoresist composition of the present invention may further contain a phenolic hydroxyl group-containing compound having a (C) molecular weight of 1000 or less as a sensitizer in addition to the above-mentioned components (A) and (B). This (C) component is excellent in the sensitivity improvement effect, and by using (C) component, it is a high sensitivity and high resolution even in i line | wire exposure process in low NA (numerical aperture) conditions, and it is a suitable material for LCD manufacture, It is more preferable. Preferably, a material suitable for a system LCD having excellent linearity is obtained.
(C) 성분의 분자량(M)은 1000 이하, 바람직하게는 700 이하이고, 실질적으로는 200 이상, 바람직하게는 300 이상인 것이 상기 효과의 관점에서 바람직하다.The molecular weight (M) of (C) component is 1000 or less, Preferably it is 700 or less, It is preferable from a viewpoint of the said effect that it is 200 or more substantially, Preferably it is 300 or more.
(C) 성분으로는, 감도향상재 또는 증감제로서 일반적으로 포토레지스트 조성물에 사용되는 페놀성 수산기 함유 화합물로서, 바람직하게는 상기 분자량의 조건을 만족하는 것이면 특별히 제한은 없고, 1 종 또는 2 종 이상을 임의로 선택하여 사용할 수 있다. 그리고, 그 중에서도 하기 일반식(Ⅴ):(C) As a component, it is a phenolic hydroxyl group containing compound generally used for a photoresist composition as a sensitivity improving material or a sensitizer, Preferably there is no restriction | limiting in particular if it satisfy | fills the conditions of the said molecular weight, 1 type or 2 types The above can be arbitrarily selected and used. And, among others, the following general formula (V):
[식 중, R21∼R28 은 각각 독립하여 수소원자, 할로겐원자, 탄소원자수 1∼6 의 알킬기, 탄소원자수 1∼6 의 알콕시기, 또는 탄소원자수 3∼6 의 시클로알킬기를 나타내고; R30, R31 은 각각 독립하여 수소원자 또는 탄소원자수 1∼6 의 알킬기를 나타내고; R29 는 수소원자 또는 탄소수 1∼6 의 알킬기일 수 있고, 그 경우는 Q2 는 수소원자, 탄소수 1∼6 의 알킬기, 또는 하기 화학식(Ⅵ)으로 표시되는 잔기:[Wherein, R 21 to R 28 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms; R 30 And R 31 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms; R 29 may be a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, in which case Q 2 is a hydrogen atom or 1 to 6 carbon group; Residue represented by an alkyl group or the following general formula (VI):
(식 중, R32 및 R33 은 각각 독립하여 수소원자, 할로겐원자, 탄소원자수 1∼6 의 알킬기, 탄소원자수 1∼6 의 알콕시기, 또는 탄소원자수 3∼6 의 시클로알킬기를 나타내고; j 는 0∼3 의 정수를 나타낸다)이고, Q2 는 R29 의 말단과 결합 하고 있을 수 있고, 그 경우는 Q2 가 R29 및 Q2 와 R29 사이의 탄소원자와 함께 탄소쇄 3∼6 의 시클로알킬기를 나타내고; h, i 는 1∼3 의 정수를 나타내고; k 는 0∼3 의 정수를 나타내고; h, i 또는 k 가 3 일 때는 R23, R26 또는 R28 은 없는 것으로 하고; m 은 0∼3 의 정수를 나타낸다]로 표시되는 페놀 화합물이 상기 특성을 잘 나타내어 바람직하다.Wherein R 32 and R 33 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms; Q 2 may be bonded to the terminal of R 29 , in which case Q 2 is selected from R 29 and carbon atoms of 3 to 6 carbon atoms together with carbon atoms between Q 2 and R 29 . Cycloalkyl group; h, i represent an integer of 1 to 3; k represents an integer of 0 to 3; when h, i or k is 3, R 23 , R 26 or R 28 is absent; m Represents an integer of 0 to 3].
구체적으로는, 예를 들어 상기 (B) 성분에서 예시한 일반식(Ⅲ)으로 표시되는 화합물 외에, 비스(3-메틸-4-히드록시페닐)-4-이소프로필페닐메탄, 비스(3-메틸-4-히드록시페닐)-페닐메탄, 비스(2-메틸-4-히드록시페닐)-페닐메탄, 비스(3-메틸-2-히드록시페닐)-페닐메탄, 비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)-페닐메탄, 비스(3-에틸-4-히드록시페닐)-페닐메탄, 비스(2-메틸-4-히드록시페닐)-페닐메탄, 비스(2-tert-부틸-4,5-디히드록시페닐)-페닐메탄 등의 트리스페닐형 화합물을 적합하게 사용할 수 있다. 그 중에서도 비스(2-메틸-4-히드록시페닐)-페닐메탄, 1-[1-(4-히드록시페닐)이소프로필]-4-[1,1-비스(4-히드록시페닐)에틸]벤젠이 바람직하다.Specifically, for example, bis (3-methyl-4-hydroxyphenyl) -4-isopropylphenylmethane and bis (3-in addition to the compound represented by general formula (III) illustrated by the said (B) component Methyl-4-hydroxyphenyl) -phenylmethane, bis (2-methyl-4-hydroxyphenyl) -phenylmethane, bis (3-methyl-2-hydroxyphenyl) -phenylmethane, bis (3,5- Dimethyl-4-hydroxyphenyl) -phenylmethane, bis (3-ethyl-4-hydroxyphenyl) -phenylmethane, bis (2-methyl-4-hydroxyphenyl) -phenylmethane, bis (2-tert- Trisphenyl type compounds, such as butyl-4,5-dihydroxyphenyl) -phenylmethane, can be used conveniently. Among them, bis (2-methyl-4-hydroxyphenyl) -phenylmethane and 1- [1- (4-hydroxyphenyl) isopropyl] -4- [1,1-bis (4-hydroxyphenyl) ethyl ] Benzene is preferred.
(C) 성분의 배합량은, 효과의 관점에서 (A) 성분에 대하여 10∼70 질량%, 바람직하게는 20∼60 질량% 의 범위로 하는 것이 좋다.The compounding quantity of (C) component is 10-70 mass% with respect to (A) component from a viewpoint of an effect, Preferably it is good to set it as the range of 20-60 mass%.
<유기용제><Organic Solvents>
본 발명의 포지티브형 포토레지스트 조성물은, 추가로 유기용제를 함유하고 있는 것이 바람직하다. 유기용제는 포토레지스트 조성물에 사용되는 일반적인 것이라면 특별히 제한없이 1 종 또는 2 종 이상을 선택하여 사용할 수 있지만, 프로필렌글리콜모노알킬에테르아세테이트 및/또는 2-헵타논을 함유하는 것이, 도포성이 우수하고 대형 유리기판 위에서의 레지스트 피막의 막두께 균일성이 우수하다는 점에서 바람직하다.It is preferable that the positive photoresist composition of this invention contains the organic solvent further. Although the organic solvent can be used 1 type or 2 types or more without a restriction | limiting in particular if it is a general thing used for a photoresist composition, It is excellent in applicability | paintability containing propylene glycol monoalkyl ether acetate and / or 2-heptanone. It is preferable at the point which is excellent in the film thickness uniformity of the resist film on a large glass substrate.
또, 프로필렌글리콜모노알킬에테르아세테이트와 2-헵타논 양쪽을 사용할 수도 있지만, 각각 단독으로 또는 다른 유기용제와 혼합하여 사용하는 것이 스핀코트법 등을 이용한 도포시의 막두께 균일성의 관점에서 바람직한 경우가 많다.In addition, although both propylene glycol monoalkyl ether acetate and 2-heptanone can be used, it is preferable to use it individually or in mixture with another organic solvent from a viewpoint of the film thickness uniformity at the time of application | coating using a spin coat method etc., respectively. many.
프로필렌글리콜모노알킬에테르아세테이트는 전체 유기용매 중 50∼100 질량% 함유하는 것이 바람직하다.It is preferable to contain 50-100 mass% of propylene glycol monoalkyl ether acetates in all the organic solvents.
프로필렌글리콜모노알킬에테르아세테이트는, 예를 들어 탄소수 1∼3 의 직쇄 또는 분기쇄상 알킬기를 갖는 것이며, 그 중에서도 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(이하, PGMEA 라 하기도 함)가 대형 유리기판 위에서의 레지스트 피막의 막두께 균일성이 매우 우수하기 때문에 특히 바람직하다.The propylene glycol monoalkyl ether acetate has, for example, a linear or branched alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, among which propylene glycol monomethyl ether acetate (hereinafter also referred to as PGMEA) is used as a resist film on a large glass substrate. It is especially preferable because film thickness uniformity is very excellent.
한편, 2-헵타논은 특별히 한정하는 것이 아니지만, 상기한 바와 같이 (B) 성분으로서 비벤조페논계의 감광성 성분과 조합하였을 때 적합한 용매이다.On the other hand, 2-heptanone is not particularly limited, but as described above, 2-heptanone is a suitable solvent when combined with a nonbenzophenone-based photosensitive component.
2-헵타논은, PGMEA 에 비교하면 내열성이 우수하며, 스컴(scum) 발생이 저감화된 레지스트 조성물을 제공한다는 특성을 가져 매우 바람직한 용제이다. 2-헵타논을 단독으로, 또는 다른 유기용제와 혼합하여 사용하는 경우에는, 전체 유기용제 중 50∼100 질량% 함유하는 것이 바람직하다.2-heptanone is a very preferable solvent because it has excellent heat resistance compared to PGMEA and provides a resist composition with reduced scum generation. When 2-heptanone is used individually or in mixture with another organic solvent, it is preferable to contain 50-100 mass% in all the organic solvents.
또한, 이들 바람직한 용매에 다른 용매를 혼합하여 사용할 수도 있다.Moreover, you may use it, mixing another solvent with these preferable solvents.
예를 들어 락트산메틸, 락트산에틸 등(바람직하게는 락트산에틸)의 락트산알킬을 배합하면, 레지스트 피막의 막두께 균일성이 우수하고, 형상이 우수한 레지스트 패턴을 형성할 수 있어 바람직하다.For example, when alkyl lactate, such as methyl lactate and ethyl lactate (preferably ethyl lactate), is mix | blended, it is preferable because it can form the resist pattern excellent in the film thickness uniformity of a resist film, and excellent in shape.
프로필렌글리콜모노알킬에테르아세테이트와 락트산알킬을 혼합하여 사용하는 경우는, 프로필렌글리콜모노알킬에테르아세테이트에 대하여 질량비로 0.1∼10 배량, 바람직하게는 1∼5 배량의 락트산알킬을 배합하는 것이 바람직하다.When using a mixture of propylene glycol monoalkyl ether acetate and alkyl lactate, it is preferable to mix | blend 0.1-10 times, preferably 1-5 times the amount of alkyl lactate with respect to propylene glycol monoalkyl ether acetate.
또한, γ-부티로락톤이나 프로필렌글리콜모노부틸에테르 등의 유기용제도 사용할 수 있다.Moreover, organic solvents, such as (gamma) -butyrolactone and a propylene glycol monobutyl ether, can also be used.
γ-부티로락톤을 사용하는 경우에는, 프로필렌글리콜모노알킬에테르아세테이트에 대하여 질량비로 0.01∼1 배량, 바람직하게는 0.05∼0.5 배량의 범위에서 배합하는 것이 바람직하다.When using gamma -butyrolactone, it is preferable to mix | blend in the range of 0.01-1 time, preferably 0.05-0.5 time by mass ratio with respect to propylene glycol monoalkyl ether acetate.
또, 그 외에 배합가능한 유기용제로는, 구체적으로는 예를 들어 이하의 것을 들 수 있다.Moreover, as an organic solvent which can be mix | blended other, the following are mentioned specifically ,, for example.
즉, 아세톤, 메틸에틸케톤, 시클로헥사논, 메틸이소아밀케톤 등의 케톤류; 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜모노아세테이트, 프로필렌글리콜모노아세테이트, 디에틸렌글리콜모노아세테이트 또는 이들의 모노메틸에테르, 모노에틸에테르, 모노프로필에테르, 모노부틸에테르 또는 모노페닐에테르 등의 다가 알코올류 및 그 유도체; 디옥산과 같은 환식 에테르류; 및 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산부틸, 피루브산메틸, 피루브산에틸, 메톡시프로피온산메틸, 에톡시프로피온산에틸 등의 에스테르류 등이다.Namely, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, and methyl isoamyl ketone; ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, ethylene glycol monoacetate, propylene glycol monoacetate, diethylene glycol monoacetate or their mono Polyhydric alcohols and derivatives thereof such as methyl ether, monoethyl ether, monopropyl ether, monobutyl ether or monophenyl ether; cyclic ethers such as dioxane; and methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl pyruvate and ethyl pyruvate And esters such as methyl methoxy propionate and ethyl ethoxy propionate.
이들 용제를 사용하는 경우, 전체 유기용제 중 50 질량% 이하인 것이 바람직하다.When using these solvents, it is preferable that they are 50 mass% or less in all the organic solvents.
<기타 성분><Other Ingredients>
본 발명의 포지티브형 포토레지스트 조성물에는, 본 발명의 목적을 손상시키지 않은 범위에서 필요에 따라 상용성이 있는 첨가물, 예를 들어 레지스트막의 성능 등을 개량하기 위한 부가적 수지, 가소제, 보존안정제, 계면활성제, 현상한 이미지를 보다 더 가시적으로 하기 위한 착색료, 보다 증감 효과를 향상시키기 위한 증감제나 할레이션방지용 염료, 밀착성 향상제 등의 관용 첨가물을 함유시킬 수 있다.In the positive type photoresist composition of the present invention, additives, plasticizers, storage stabilizers, interfaces for improving the performance of the additives, for example, the resist film, etc., which are compatible as necessary within the scope of not impairing the object of the present invention. An active agent, a coloring agent for making the developed image more visible, and general additives such as a sensitizer, an antihalation dye, and an adhesion improving agent for improving the sensitizing effect can be contained.
할레이션방지용 염료로는, 자외선흡수제(예를 들어 2,2',4,4'-테트라히드록시벤조페논, 4-디메틸아미노-2',4'-디히드록시벤조페논, 5-아미노-3-메틸-1-페닐-4-(4-히드록시페닐아조)피라졸, 4-디메틸아미노-4'-히드록시아조벤젠, 4-디에틸아미노-4'-에톡시아조벤젠, 4-디에틸아미노아조벤젠, 커큐민 등) 등을 사용할 수 있다.Examples of the anti-halation dyes include ultraviolet absorbers (for example, 2,2 ', 4,4'-tetrahydroxybenzophenone, 4-dimethylamino-2', 4'-dihydroxybenzophenone, 5-amino- 3-methyl-1-phenyl-4- (4-hydroxyphenylazo) pyrazole, 4-dimethylamino-4'-hydroxyazobenzene, 4-diethylamino-4'-ethoxyazobenzene, 4-diethyl Aminoazobenzene, curcumin, etc.) can be used.
계면활성제는, 예를 들어 스트레이션 방지 등을 위해 첨가할 수 있고, 예를 들어 플루오라드 FC-430, FC431(상품명, 스미토모3M(주) 제조), 에프톱 EF122A, EF122B, EF122C, EF126(상품명, 토켐 프로덕츠(주) 제조) 등의 불소계 계면활성제, XR-104, 메가팍 R-08(상품명, 다이닛폰잉크화학공업(주) 제조) 등을 사용할 수 있다.Surfactant can be added, for example, for prevention of a strut, etc., For example, Fluorade FC-430, FC431 (brand name, the Sumitomo 3M Corporation make), F-top EF122A, EF122B, EF122C, EF126 (brand name) And fluorine-based surfactants such as Tochem Products Co., Ltd., XR-104, MegaPac R-08 (trade name, manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc.), and the like.
<포지티브형 포토레지스트의 제조방법><Manufacturing Method of Positive Photoresist>
본 발명의 포지티브형 포토레지스트 조성물은, 예를 들어 (A)∼(C) 성분 및 기타 성분을 유기용제에 용해시키고 여과함으로써 제조할 수 있다.The positive photoresist composition of the present invention can be produced, for example, by dissolving (A) to (C) components and other components in an organic solvent and filtering.
또, 유기용제의 사용량은 바람직하게는 (A)∼(C) 성분 및 기타 성분을 용해시켜 균일한 포지티브형 포토레지스트 조성물이 얻어지도록 적절히 조정할 수 있는 양이다. 바람직하게는 고형분[(A)∼(C) 성분 및 기타 성분] 농도가 10∼50 질량%, 더욱 바람직하게는 20∼35 질량% 가 되도록 사용된다.The amount of the organic solvent used is preferably an amount that can be appropriately adjusted so as to dissolve the components (A) to (C) and other components to obtain a uniform positive photoresist composition. Preferably it is used so that solid content [(A)-(C) component and other component] concentration is 10-50 mass%, More preferably, it is 20-35 mass%.
본 발명의 포지티브형 포토레지스트 조성물은, 그 레지스트 조성물에 포함되는 고형분의 Mw(이하, 「레지스트 분자량」이라고 함)가 5000∼30000 의 범위 내가 되도록 제조되어 있는 것이 바람직하고, 보다 바람직한 Mw 는 6000∼10000 이다. 그 레지스트 분자량을 상기 범위로 함으로써, 감도를 저하시키지 않고 고내열성과 고해상성을 달성할 수 있는 동시에, 선형성 및 DOF 특성이 우수한 포지티브형 포토레지스트 조성물이 얻어진다.It is preferable that the positive photoresist composition of this invention is manufactured so that Mw of solid content contained in this resist composition (henceforth "resist molecular weight") exists in the range of 5000-30000, and more preferable Mw is 6000- 10000. By setting the resist molecular weight in the above range, a high heat resistance and high resolution can be achieved without degrading the sensitivity, and a positive photoresist composition excellent in linearity and DOF characteristics is obtained.
레지스트 분자량이 상기 범위보다 작으면 내열성, 해상성, 선형성 및 DOF 특성이 불충분해지고, 상기 범위를 초과하면 감도 저하가 현저해져 포지티브형 포토레지스트 조성물의 도포성이 손상될 우려가 있다.If the resist molecular weight is smaller than the above range, the heat resistance, resolution, linearity and DOF characteristics will be insufficient, and if it exceeds the above range, the sensitivity will become remarkable and the applicability of the positive photoresist composition may be impaired.
레지스트 분자량이 상기 적합 범위가 되도록 제조하는 방법으로는, 예를 들어 전체 성분을 혼합한 후의 Mw 가 상기 범위가 되도록 혼합 전에 (A) 성분에 대하여 분별조작을 하거나 하여 (A) 성분의 Mw 를 미리 적절한 범위로 조정해 두는 방법, Mw 가 상이한 (A) 성분을 복수 준비하고 이것을 적절히 배합하여 그 고형분의 Mw 를 상기 범위로 조정하는 방법 등이 있다.As a method for producing the resist molecular weight to be in the above-mentioned suitable range, for example, the fractionation operation is performed on the component (A) before mixing so that Mw after mixing all the components becomes the above range, and the Mw of the component (A) is previously known. There exist a method of adjusting to the appropriate range, the method of preparing two or more (A) components from which Mw differs, mix | blending them suitably, and adjusting Mw of the solid content to the said range.
본 명세서에서의 레지스트 분자량의 값으로는 다음 GPC 시스템을 사용하여 측정한 값을 사용하고 있다.As a value of the resist molecular weight in this specification, the value measured using the following GPC system is used.
장치명:SYSTEM 11(제품명, 쇼와전공사 제조)Device name: SYSTEM 11 (product name, Showa Denko manufacture)
프리칼럼:KF-G(제품명, Shodex 사 제조)Precolumn: KF-G (product name, Shodex company make)
칼럼:KF-805, KF-803, KF-802(제품명, Shodex 사 제조)Column: KF-805, KF-803, KF-802 (product name, manufactured by Shodex)
검출기:UV41(제품명, Shodex 사 제조), 280㎚ 에서 측정.Detector: Measured at UV41 (product name, manufactured by Shodex Corporation), 280 nm.
용매 등:유량 1.0㎖/분으로 테트라히드로푸란을 흘려넣고 35℃ 에서 측정.Solvent etc .: It flows in tetrahydrofuran at flow rate 1.0 ml / min, and measures it at 35 degreeC.
측정시료 제조방법:측정하고자 하는 포토레지스트 조성물을 고형분 농도가 30질량% 가 되도록 조정하고 이것을 테트라히드로푸란으로 희석하여, 고형분 농도가 0.1질량% 인 측정시료를 작성한다.Measurement sample preparation method: The photoresist composition to be measured is adjusted to have a solid content concentration of 30% by mass, and diluted with tetrahydrofuran to prepare a measurement sample having a solid content concentration of 0.1% by mass.
해당 측정시료의 20㎕ 를 상기 장치에 주입하여 측정한다.20 μl of the measurement sample is injected into the apparatus and measured.
상술한 본 발명의 포지티브형 포토레지스트 조성물은, 특정한 혼합 페놀류를 사용하여 얻어지는 노볼락 수지를 사용하고 있기 때문에 내열성 및 감도가 향상되고 있다. 이 때문에, 고내열성과 고감도가 필요해지는 시스템 LCD 제조용으로 적합하다. 또, 해상성이나 현상 후의 잔막성도 우수하며 초점심도(DOF) 특성, 선형성 등의 레지스트 특성도 양호한 것 등, 시스템 LCD 제조용으로 더욱 적합한 재료이다.Since the positive photoresist composition of this invention mentioned above uses the novolak resin obtained using specific mixed phenols, heat resistance and sensitivity are improving. For this reason, it is suitable for system LCD manufacture which requires high heat resistance and high sensitivity. It is also a material that is more suitable for system LCD manufacture, such as excellent resolution and residual film properties after development and good resist characteristics such as depth of focus (DOF) characteristics and linearity.
그 중에서도 (B) 성분으로서 비벤조페논계 PAC 를 사용한 경우, 감도가 더욱 향상되고 또한 낮은 NA 조건 하에서의 노광 프로세스에서도 높은 해상성을 가지며, DOF 특성, 선형성 등의 레지스트 특성도 더욱 향상된다.Especially, when a non-benzophenone PAC is used as (B) component, a sensitivity further improves and it has high resolution also in the exposure process under low NA conditions, and also resist characteristics, such as DOF characteristic and linearity, are further improved.
또, 시스템 LCD 제조에 있어서는, 상술한 바와 같이 종래 LCD 제조에 사용되고 있는 것보다도 단파장인 i 선(365㎚)을 사용할 것이 예상되는데, 본 발명의 포지티브형 포토레지스트 조성물에 있어서는, (B) 성분, (C) 성분으로서 일반식(Ⅲ), (Ⅴ)로 표시되는 비벤조페논계의 화합물을 사용한 경우, (B) 성분, (C) 성분에 의한 i 선의 흡수를 억제할 수 있기 때문에, i 선 노광 프로세스에 적합한 재료가 되어 고해상도화를 더욱 더 실현할 수 있다.Moreover, in system LCD manufacture, although it is anticipated to use i line | wire (365 nm) which is shorter than what is used for conventional LCD manufacture as mentioned above, in the positive photoresist composition of this invention, (B) component, In the case where the non-benzophenone-based compounds represented by the general formulas (III) and (V) are used as the component (C), the absorption of the i-line by the component (B) and the component (C) can be suppressed. It becomes a material suitable for an exposure process, and can realize high resolution further.
《레지스트 패턴의 형성방법》<< Formation method of resist pattern >>
이하에 본 발명의 레지스트 패턴 형성방법의 적합한 일례를 나타낸다.A suitable example of the resist pattern forming method of the present invention is shown below.
먼저, 상술한 본 발명의 포지티브형 포토레지스트 조성물을 스피너 등으로 기판에 도포하여 도막을 형성한다.First, the positive photoresist composition of the present invention described above is applied to a substrate with a spinner or the like to form a coating film.
기판으로는 유리기판이 바람직하다. 유리기판으로는 통상 비결정질 실리카가 사용되는데, 시스템 LCD 의 분야에서는 저온 폴리실리콘층이 형성된 유리기판 등이 바람직하다고 여겨진다. 이 유리기판으로는, 본 발명의 포지티브형 포토레지스트 조성물이 낮은 NA 조건 하에서의 해상성이 우수하기 때문에 500㎜×600㎜ 이상, 특히는 550㎜×650㎜ 이상의 대형 기판을 사용할 수 있다.As the substrate, a glass substrate is preferable. Amorphous silica is usually used as the glass substrate, but in the field of system LCD, a glass substrate having a low temperature polysilicon layer is considered to be preferable. As this glass substrate, since the positive photoresist composition of this invention is excellent in the resolution under low NA conditions, the large substrate of 500 mm x 600 mm or more, especially 550 mm x 650 mm or more can be used.
이어서, 이 도막이 형성된 유리기판을 예를 들어 100∼140℃ 에서 가열(프리베이크)처리하고 잔존용매를 제거하여 레지스트 피막을 형성한다. 프리베이크 방법으로는, 핫플레이트와 기판 사이에 간극을 둔 프록시미티 베이크를 실시하는 것이 바람직하다.Subsequently, the glass substrate on which this coating film was formed is heated (prebaked) at 100-140 degreeC, for example, and a residual solvent is removed and a resist film is formed. As a prebaking method, it is preferable to perform a proximity baking with a space | interval between a hotplate and a board | substrate.
또한, 상기 레지스트 피막에 대하여 집적회로 부분에 상당하는 2.0㎛ 이하의 레지스트 패턴 형성용 마스크 패턴과, 액정 디스플레이 부분에 상당하는 2.0㎛ 초과의 레지스트 패턴 형성용 마스크 패턴의 양쪽이 그려진 마스크를 사용하여 선택적 노광한다.The resist film is selectively selected by using a mask on which both a resist pattern forming mask pattern of 2.0 μm or less corresponding to an integrated circuit portion and a resist pattern forming mask pattern of more than 2.0 μm corresponding to a liquid crystal display portion are drawn. It exposes.
광원으로는, 미세한 패턴을 형성하기 위하여 i 선(365㎚)을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 이 노광에서 채용하는 노광 프로세스는 NA 가 0.3 이하, 바람직하게는 0.2 이하, 보다 바람직하게는 0.15 이하인 낮은 NA 조건의 노광 프로세스인 것이 바람직하다.As a light source, in order to form a fine pattern, it is preferable to use i line (365 nm). In addition, it is preferable that the exposure process employ | adopted by this exposure is the exposure process of the low NA condition whose NA is 0.3 or less, Preferably it is 0.2 or less, More preferably, it is 0.15 or less.
이어서, 선택적 노광 후의 레지스트 피막에 대하여 가열처리(포스트 익스포저 베이크: PEB)를 실시한다.Next, heat treatment (post exposure bake: PEB) is performed on the resist film after selective exposure.
PEB 온도로는 바람직하게는 90∼150℃, 보다 바람직하게는 100∼120℃ 이다.As PEB temperature, Preferably it is 90-150 degreeC, More preferably, it is 100-120 degreeC.
PEB 방법으로는, 핫플레이트와 기판 사이에 간극(gap)을 둔 프록시미티 베이크, 핫플레이트와 기판 사이에 간극을 두지 않은 다이렉트 베이크 어느 것이나 사용할 수 있지만, 특히 그 양쪽을 이용하는 것이 바람직하다.As the PEB method, any of the proximity bake having a gap between the hot plate and the substrate and the direct bake without a gap between the hot plate and the substrate can be used, but both are particularly preferable.
그 중에서도 프록시미티 베이크한 후 다이렉트 베이크하는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 90∼150℃, 보다 바람직하게는 100∼120℃ 에서 5∼100 초간, 보다 바람직하게는 10∼50 초간, 갭이 0.05∼5㎜, 보다 바람직하게는 0.1∼1㎜ 인 프록시미티 베이크를 실시한 후 90∼150℃, 보다 바람직하게는 100∼120℃ 에서 5∼200 초간, 보다 바람직하게는 30∼80 초간 갭이 0㎜ 인 다이렉트 베이크를 실시하는 것이 바람직하다.Especially, it is preferable to bake by direct baking after proximity baking. More specifically, a proxy having a gap of 0.05 to 5 mm, more preferably 0.1 to 1 mm at 90 to 150 ° C, more preferably at 100 to 120 ° C for 5 to 100 seconds, more preferably for 10 to 50 seconds. It is preferable to perform a direct bake with a gap of 0 mm after performing a mite bake at 90-150 degreeC, More preferably, 100-120 degreeC for 5 to 200 second, More preferably, 30 to 80 second.
상기 PEB 후의 레지스트 피막에 대하여 현상액, 예를 들어 1∼10 질량% 테트 라메틸암모늄히드록시드 수용액과 같은 알칼리 수용액을 사용한 현상처리를 실시하면, 노광부분이 용해제거되어 기판 위에 집적회로용 레지스트 패턴과 액정 디스플레이 부분용 레지스트 패턴이 동시에 형성된다.When the resist coating after the PEB is developed using a developing solution, for example, an aqueous alkaline solution such as 1 to 10% by mass of tetramethylammonium hydroxide, the exposed portion is dissolved and removed to form a resist pattern for an integrated circuit on the substrate. And a resist pattern for the liquid crystal display portion are simultaneously formed.
또한, 레지스트 패턴 표면에 남은 현상액을 순수 등의 헹굼액으로 씻어냄으로써 기판 위에 패턴 치수 2.0㎛ 이하의 집적회로용 레지스트 패턴과, 2.0㎛ 초과의 액정 디스플레이 부분용 레지스트 패턴을 동시에 형성할 수 있다.Further, by washing off the developer remaining on the resist pattern surface with a rinse solution such as pure water, it is possible to simultaneously form a resist pattern for integrated circuits with a pattern dimension of 2.0 μm or less and a resist pattern for liquid crystal display portions larger than 2.0 μm on a substrate.
(실시예)(Example)
이하, 본 발명을 실시예를 나타내어 상세하게 설명한다.Hereinafter, an Example is shown and this invention is demonstrated in detail.
(합성예 1)Synthesis Example 1
냉각관, 테플론(등록상표) 교반날개, 온도계, 적하 깔대기가 구비된 1ℓ분리형 플라스크에 조성(몰비)이 1,3-디히드록시벤젠(a1)/m-크레졸(a2)/3,4-자일레놀(a2)/2,3,5-트리메틸페놀(a2)=15/68/8.5/8.5 의 혼합 페놀류 1 몰과, 산촉매로서 p-톨루엔술폰산 2 수화물 0.01 몰을 주입하여 모든 모노머(혼합 페놀류)의 합계 농도가 40 질량% 가 되도록 γ-부티로락톤을 가하여 교반하였다. 이어서, 오일욕의 온도를 100℃ 로 설정하였다. 이어서, 프로피온알데히드 0.15 몰을 배합한 37 질량% 포르말린 수용액(포름알데히드 함유량 0.76 몰, 포름알데히드(f1):프로피온알데히드(f2)=83.5:16.5(몰비))을 적하 깔대기로 30 분간에 걸쳐 서서히 적하하였다. 그 후, 100℃ 의 온도로 12 시간 교반하고, 교반 종료 후 실온(25℃) 까지 냉각시켜 아세트산부틸을 가하여 수세정하고 상층을 에바포레이트로 농축하여 미정제 수지 용액을 얻었다. 분액 깔대기에 그 수지 용액과 메탄올, n-헵탄을 가하여 교반하고 그 후 정치시켜 하층을 긁어내고, PGMEA 를 가하여 농축하여 정제가 끝난 수지 용액(A1)을 얻었다. 얻어진 수지의 폴리스티렌 환산 질량평균분자량(Mw)은 10500 이었다.The composition (molar ratio) is 1,3-dihydroxybenzene (a1) / m-cresol (a2) / 3,4- in a 1 l detachable flask equipped with a cooling tube, a Teflon® stirring blade, a thermometer and a dropping funnel. 1 mole of a mixture of phenols of xylenol (a2) / 2,3,5-trimethylphenol (a2) = 15/68 / 8.5 / 8.5 and 0.01 mole of p-toluenesulfonic acid dihydrate as an acid catalyst (Gamma) -butyrolactone was added and stirred so that the total concentration of phenols) might be 40 mass%. Then, the temperature of the oil bath was set to 100 degreeC. Subsequently, 37 mass% formalin aqueous solution (0.76 mol of formaldehyde content, formaldehyde (f1): propionaldehyde (f2) = 83.5: 16.5 (molar ratio)) which mixed 0.15 mol of propionaldehyde was dripped gradually over 30 minutes by dropping funnel. It was. Then, it stirred at the temperature of 100 degreeC for 12 hours, and after completion | finish of stirring, it cooled to room temperature (25 degreeC), wash | cleaned by adding butyl acetate, and the upper layer was concentrated to the evaporate, and the crude resin solution was obtained. The resin solution, methanol, and n-heptane were added to the separatory funnel, the mixture was left to stand, the lower layer was scraped off, PGMEA was added and concentrated to obtain a purified resin solution (A1). The polystyrene reduced mass average molecular weight (Mw) of the obtained resin was 10500.
(합성예 2∼6)Synthesis Examples 2 to 6
합성예 1 에 있어서, 혼합 페놀류의 조성, 알데히드류(f2)의 종류 및 알데히드류(f1)/(f2)비를 표 1 에 기재된 바와 같이 변경한 것 이외에는 합성예 1 과 동일한 방법으로 수지 용액(A2)∼(A6)을 얻었다. 표 1 에 각 수지의 Mw 를 병기한다. 또한, 표 1 중의 약호는 아래의 의미이다.In Synthesis Example 1, the resin solution was prepared in the same manner as in Synthesis Example 1 except that the composition of the mixed phenols, the kind of aldehydes (f2), and the aldehydes (f1) / (f2) ratio were changed as shown in Table 1. A2) to (A6) were obtained. Table 1 writes Mw of each resin together. In addition, the symbol of Table 1 has the following meaning.
1,3-DHB: 1,3-디히드록시벤젠1,3-DHB : 1,3-dihydroxybenzene
m-C: m-크레졸m-C : m-cresol
3,4-XY: 3,4-자일레놀3,4-XY: 3,4-xylenol
2,3,5-TMP: 2,3,5-트리메틸페놀2,3,5-TMP : 2,3,5-trimethylphenol
FA: 포름알데히드FA : formaldehyde
PA: 프로피온알데히드PA: Propionaldehyde
SA: 살리실알데히드SA : Salicylate
(실시예 1∼4, 비교예 1∼2)(Examples 1-4, Comparative Examples 1-2)
상기 합성예 1∼6 에서 얻어진 수지 용액(A1)∼(A6)의 고형분에 대하여 (C) 성분으로서 비스(2-메틸-4-히드록시페닐)-페닐메탄 35 질량% 배합하였다. 이어서 (B) 성분으로서 『(B1)/(B2)/(B3)=6/1/1(질량비)』의 혼합 PAC 를 상기 수지의 고형분과 (C) 성분의 합계질량에 대하여 30 질량% 가 되도록 배합하였다. 이어서 PGMEA 를 가하여 전체 고형분 농도가 25 질량% 가 되도록 조정하여 포토레지스트 조성물을 얻었다. 그 포토레지스트 조성물을 0.2㎛ 의 필터로 여과하여 레지스트 도포액을 조정하였다. 표 2 에 사용한 수지 용액의 종류와 각 레지스트 도포액의 레지스트 분자량을 나타낸다.35 mass% of bis (2-methyl-4- hydroxyphenyl) phenylmethane was mix | blended as (C) component with respect to solid content of resin solution (A1)-(A6) obtained by the said synthesis examples 1-6. Subsequently, 30 mass% of mixed PAC of "(B1) / (B2) / (B3) = 6/1/1 (mass ratio)" as a component (B) was added with respect to the solid content of the said resin, and the total mass of (C) component. It was blended as much as possible. Subsequently, PGMEA was added and adjusted so that total solid concentration might be 25 mass%, and the photoresist composition was obtained. The photoresist composition was filtered through a 0.2 μm filter to adjust a resist coating liquid. The kind of resin solution used in Table 2 and the resist molecular weight of each resist coating liquid are shown.
또, 상기 (B1)∼(B3)은 이하와 같다.In addition, said (B1)-(B3) are as follows.
(B1) 비스(5-시클로헥실-4-히드록시-2-메틸페닐)-3,4-디히드록시페닐메탄 (B1') 1 몰과 1,2-나프토퀴논디아지드-5-술포닐클로라이드[이하, (5-NQD)라 함] 2 몰과의 에스테르화 반응 생성물(B1) 1 mole of bis (5-cyclohexyl-4-hydroxy-2-methylphenyl) -3,4-dihydroxyphenylmethane (B1 ') and 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonyl Esterification product with 2 moles of chloride [hereinafter referred to as (5-NQD)]
(B2) 비스(2,4-디히드록시페닐)메탄(B2') 1 몰과 5-NQD 2 몰과의 에스테르화 반응 생성물(B2) esterification product of 1 mole of bis (2,4-dihydroxyphenyl) methane (B2 ') with 2 moles of 5-NQD
(B3) 비스(4-히드록시-2,3,5-트리메틸페닐)-2-히드록시페닐메탄 (B3') 1 몰과 5-NQD2 몰과의 에스테르화 반응 생성물(B3) esterification product of 1 mol of bis (4-hydroxy-2,3,5-trimethylphenyl) -2-hydroxyphenylmethane (B3 ') with 5-mol NQD2
실시예 1∼4, 비교예 1∼2 에서 얻어진 레지스트 도포액에 관해, 각각 아래의 순서로 선형성, 감도, DOF, 해상성, 내열성을 평가하였다. 그 결과를 표 2 에 병기한다.About the resist coating liquids obtained in Examples 1-4 and Comparative Examples 1-2, linearity, sensitivity, DOF, resolution, and heat resistance were evaluated in the following procedures, respectively. The results are written together in Table 2.
(선형성 평가)(Linearity evaluation)
레지스트 도포액을 대형기판용 레지스트 도포장치(장치명:TR36000 도오꾜오까고교(주) 제조)를 사용하여 Ti 막이 형성된 유리기판(550㎜×650㎜) 위에 도포한 후, 핫플레이트의 온도를 100℃ 로 하고 약 1㎜ 의 간격을 둔 프록시미티 베이크에 의해 90 초간의 제 1 회째 건조를 하고, 이어서 핫플레이트의 온도를 90℃ 로 하고 0.5㎜ 의 간격을 둔 프록시미티 베이크에 의해 90 초간의 제 2 회째 건조를 하여 막두께 1.48㎛ 인 레지스트 피막을 형성하였다.The resist coating liquid was applied onto a glass substrate (550 mm x 650 mm) on which a Ti film was formed using a resist coating apparatus for large substrates (apparatus name: TR36000 manufactured by Tokyo Kogyo Co., Ltd.), and then the temperature of the hot plate was 100 ° C. First drying for 90 seconds by proximal bake with an interval of about 1 mm, followed by 90 seconds of second baking with proximal bake with a 0.5 mm interval of temperature of hot plate. Drying was performed once to form a resist film having a film thickness of 1.48 mu m.
이어서, 3.0㎛ L & S 및 1.5㎛ L & S 의 레지스트 패턴을 재현하기 위한 마스크 패턴이 동시에 그려진 테스트 차트 마스크(레티클)를 통하여 i 선 노광장치(장치명:FX-702J, 니콘사 제조; NA=0.14)를 사용하여 1.5㎛ L & S 를 충실히 재현할 수 있는 노광량(Eop 노광량)으로 선택적 노광을 하였다.Subsequently, the i line exposure apparatus (device name: FX-702J, manufactured by Nikon Corporation; NA =) through a test chart mask (reticle) on which a mask pattern for reproducing a resist pattern of 3.0 µm L & S and 1.5 µm L & S was simultaneously drawn. 0.14) was used for selective exposure at an exposure amount (Eop exposure amount) that can faithfully reproduce 1.5 µm L & S.
이어서, 핫플레이트의 온도를 120℃ 로 하고 0.5㎜ 의 간격을 두어 프록시미티 베이크에 의해 30 초간 가열처리하고, 이어서 동일한 온도에서 간격을 두지 않은 다이렉트 베이크에 의해 60 초간 가열처리하였다.Subsequently, the temperature of the hot plate was set to 120 ° C., and heated at a distance of 0.5 mm for 30 seconds by Proximity Bake, followed by heat treatment for 60 seconds by direct bake without intervals at the same temperature.
이어서, 23℃, 2.38 질량% TMAH 수용액(제품명 『NMD-3』도오꾜오까공업(주) 제조)을 슬릿 코터 노즐을 갖는 현상장치(장치명:TD-39000 데모기, 도오꾜오까공업(주) 제조)를 사용하여 기판 단부 X 로부터 Z(도 1 참조)에 걸쳐 10 초간 기판 위에 액을 담아 55 초간 유지한 후, 30 초간 물로 세정하여 스핀 건조시켰다. 그 후, 얻어진 레지스트 패턴의 단면형상을 SEM(주사형 전자현미경) 사진으로 관찰하여 3.0㎛ L & S 의 레지스트 패턴의 재현성을 평가하였다. 치수 변화율이 ±10% 이하인 것을 A, 10% 초과∼15% 이하인 것을 B, 15% 를 초과하는 것을 C 로서 나타내었다.Subsequently, a developing apparatus (device name: TD-39000 demonstrator, TOKYO CO., LTD.) Which has a slit coater nozzle at 23 ° C. and a 2.38% by mass TMAH aqueous solution (product name “NMD-3” manufactured by TOKYO CO., LTD.) (Manufactured) was used to hold the liquid on the substrate for 10 seconds from the substrate end X to Z (see FIG. 1) for 55 seconds, and then washed with water for 30 seconds to spin-dry. Then, the cross-sectional shape of the obtained resist pattern was observed by SEM (scanning electron microscope) photograph, and the reproducibility of the resist pattern of 3.0 micrometers L & S was evaluated. A, the dimensional change rate is ± 10% or less, A, more than 10% to 15% or less, B, more than 15% is indicated as C.
(감도평가)(Sensitivity assessment)
1.5㎛ L & S 의 레지스트 패턴을 충실하게 재현할 수 있는 노광량(Eop;mJ/㎠)으로 나타내었다.It represented by the exposure amount (Eop; mJ / cm <2>) which can faithfully reproduce the 1.5 micrometers L & S resist pattern.
(DOF 평가)(DOF evaluation)
상기 노광량(Eop)에 있어서, DOF 를 적절히 상하로 어긋나게 하여 1.5㎛ L & S 가 ±10% 의 치수변화율인 범위에서 얻어진 초점심도의 범위(총 심도 폭)를 ㎛ 단위로 나타내었다.In the above exposure amount Eop, the depth of focus (total depth of width) obtained in a range in which the DOF is appropriately shifted up and down and 1.5 µm L & S is a dimensional change rate of ± 10% is expressed in µm.
(해상성 평가)(Resolution evaluation)
상기 노광량(Eop)에서의 한계 해상도로 나타내었다.It is shown by the limit resolution in the said exposure amount Eop.
(내열성 평가)(Heat resistance evaluation)
상기 Eop 노광량에 있어서, 3.0㎛ L & S 가 그려진 기판을 140℃ 로 설정된 핫플레이트 위에 300 초간 정치시킨 후 단면형상을 관찰하였다. 그 결과, 3.0㎛ L & S 의 치수변화율이 ±3% 미만인 것을 A, 3∼4% 또는 -3∼-4% 의 범위 내인 것을 B, ±4% 를 초과하는 것을 C 로 나타내었다.In the above Eop exposure amount, the substrate on which 3.0 µm L & S was drawn was allowed to stand on a hot plate set at 140 ° C for 300 seconds, and then the cross-sectional shape was observed. As a result, the dimension change rate of 3.0 micrometers L & S was less than +/- 3%, and the thing in B, more than +4% in the range of 3-4% or -3-4% was represented by C.
실시예 1∼4 의 특정 혼합 페놀류를 사용하여 합성한 노볼락 수지를 함유하여 이루어지는 레지스트 조성물은, 내열성과 감도가 우수하였다. 또, 선형성, DOF, 해상성 등의 특성도 우수하여, 시스템 LCD 제조용으로서 적합한 재료인 것은 분명하다. 또, 알데히드류로서 특정한 혼합 알데히드류를 병용하여 합성한 노볼락 수지를 사용한 실시예 1∼3 과 실시예 4 를 비교하면, 혼합 알데히드류를 사용함으로써 내열성이 더욱 향상된 레지스트 조성물이 얻어진다는 것을 알 수 있다.The resist composition containing the novolak resin synthesize | combined using the specific mixed phenols of Examples 1-4 was excellent in heat resistance and a sensitivity. Moreover, it is clear that it is excellent also in characteristics, such as linearity, DOF, and resolution, and is a suitable material for system LCD manufacture. Moreover, when Examples 1-3 and Example 4 using the novolak resin synthesize | combined using specific mixed aldehydes as a aldehyde were synthesize | combined, it turns out that the resist composition which improved heat resistance was obtained further by using mixed aldehydes. have.
한편, 혼합 페놀류를 사용하지 않은 비교예 1, 2 의 레지스트 조성물은 내열성이나 감도가 뒤떨어졌다.On the other hand, the resist compositions of Comparative Examples 1 and 2 that did not use mixed phenols were inferior in heat resistance and sensitivity.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 포지티브형 레지스트 조성물은, 고감도이고 고내열성이며, 시스템 LCD 제조용으로 적합하다.As described above, the positive resist composition of the present invention has high sensitivity, high heat resistance, and is suitable for system LCD production.
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