KR101084454B1 - Photoresist developing solution - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 화학 증폭형 레지스트를 포함하는 후막 레지스트의 현상에 바람직하게 사용할 수 있는 현상액을 제공한다. 본 발명의 포토레지스트 현상액은, 음이온 계면활성제 및 양이온 계면활성제를 포함하는 제4급 암모늄 화합물의 수용액을 포함하는 포토레지스트 현상액이며, 포토레지스트 현상액 전체의 질량을 100 질량%로서 하기 화학식 1로 표시되는 음이온 계면활성제를 0.1 내지 5 질량%, 양이온 계면활성제를 0.01 내지 2 질량% 포함하는 것을 특징으로 한다.This invention provides the developing solution which can be used suitably for image development of the thick film resist containing a chemically amplified resist. The photoresist developer of the present invention is a photoresist developer including an aqueous solution of a quaternary ammonium compound containing an anionic surfactant and a cationic surfactant, wherein the mass of the entire photoresist developer is represented by the following general formula (1): It is characterized by containing 0.1-5 mass% of anionic surfactant and 0.01-2 mass% of cationic surfactant.

<화학식 1><Formula 1>

Figure 112009060551257-pct00016
Figure 112009060551257-pct00016

(식 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기이고, R2는 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기이고, A는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기이고, 한 분자 중에서 AO는 서로 동일하거나 상이한 2종 이상의 조합일 수도 있고, p는 1 내지 3의 정수이고, m은 5 내지 30의 정수이고, M은 수소 원자 또는 암모늄 이온임)(Wherein R 1 is a hydrogen atom or a methyl group, R 2 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, A is an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, and in one molecule, AO is the same or different from each other; Combinations, p is an integer from 1 to 3, m is an integer from 5 to 30, M is a hydrogen atom or ammonium ion)

포토레지스트 현상액, 화학 증폭형 레지스트, 제4급 암모늄 화합물Photoresist developer, chemically amplified resist, quaternary ammonium compound

Description

포토레지스트 현상액{PHOTORESIST DEVELOPING SOLUTION}Photoresist Developer {PHOTORESIST DEVELOPING SOLUTION}

본 발명은, 반도체 디바이스, 플랫 패널 디스플레이(FPD), 회로 기판, 자기 헤드 등의 제조에 사용하는 신규 포토레지스트 현상액에 관한 것이며, 특히 화학 증폭형 레지스트(Chemical Amplification Resist) 등을 포함하는 후막의 포토레지스트의 현상에 바람직하게 사용할 수 있는 포토레지스트 현상액에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to novel photoresist developers for use in the manufacture of semiconductor devices, flat panel displays (FPDs), circuit boards, magnetic heads, and the like, and in particular, thick film photos including chemical amplification resists and the like. The present invention relates to a photoresist developer that can be suitably used for developing resists.

LSI 등의 반도체 집적 회로나 FPD의 표시면의 제조, 자기 헤드 등의 회로 기판의 제조를 비롯한 폭넓은 분야에서, 미세한 소자(device)의 형성이나 미세 가공을 행하는 정밀 가공 기술의 중요도가 증가하고 있다. 이러한 정밀 가공 기술에서는, 포토패브리케이션이라고 불리는 가공 수단이 주류를 이루고 있다. 포토패브리케이션이란, 포토레지스트라고 불리는 감광성 수지 조성물을 피가공물의 표면에 도포하여 도막(레지스트층)을 형성하여 노광을 행하고, 현상액에 의해 노광 후의 도막을 패터닝하고(레지스트 패턴의 형성), 이것을 마스크로서 일렉트로 포밍(구체적으로는 화학 에칭, 전해 에칭, 전기 도금 또는 이들의 조합 등)을 행함으로써 각종 소자나 배선 패턴 등을 형성하는 기술이며, 반도체 패키지 등의 각종 정밀 부품의 제조에 이용되고 있다.In a wide range of fields, including the manufacture of semiconductor integrated circuits such as LSIs, the manufacturing of display surfaces of FPDs, and the manufacture of circuit boards such as magnetic heads, the importance of precision processing techniques for forming fine devices or fine processing is increasing. . In such a precision processing technique, a processing means called photofabrication is mainstream. With photofabrication, the photosensitive resin composition called photoresist is apply | coated to the surface of a to-be-processed object, a coating film (resist layer) is formed, and it exposes, and patternes the coating film after exposure with a developing solution (formation of a resist pattern), and masks this. As an electroforming (specifically, chemical etching, electrolytic etching, electroplating, or a combination thereof), a technique for forming various elements, wiring patterns, and the like is used for manufacturing various precision components such as semiconductor packages.

상기한 바와 같은 포토패브리케이션에서의 현상액으로서는 알칼리 수용액이 사용되고 있지만, 이러한 알칼리 수용액에 금속 이온이 포함되어 있으면, 얻어지는 반도체 패키지 등의 전기 특성에 악영향을 미친다. 그 때문에, 금속 이온을 포함하지 않는 알칼리 수용액, 예를 들면 테트라메틸암모늄히드록시드(이하, TMAH라고 하는 경우도 있음) 등의 유기 제4급 암모늄 화합물의 수용액이 현상액으로서 폭넓게 사용되고 있다.Alkali aqueous solution is used as the developing solution in the above-mentioned photofabrication. However, when metal alkali is contained in such aqueous alkali solution, it adversely affects the electrical characteristics, such as a semiconductor package obtained. Therefore, aqueous solutions of organic quaternary ammonium compounds, such as alkali aqueous solution which does not contain a metal ion, for example, tetramethylammonium hydroxide (henceforth, TMAH) may be used widely as a developing solution.

또한, 현상액을 사용하는 레지스트층의 패터닝시에는, 현상액 중에 용출된 레지스트 성분이 레지스트 패턴의 간극부에 재부착되는 것을 방지하는 것이, 노광 패턴에 높은 정밀도로 합치하는 레지스트 패턴을 형성하기 위해 필요하다. 재부착된 레지스트 성분은 스컴이라고 불리고 있지만, 스컴의 발생은 이후의 도체의 도금 공정에서 기판과 도체의 밀착성을 저하시키는 원인이 된다. 이러한 스컴의 발생이 방지되며, 고정밀도의 레지스트 패턴을 형성할 수 있는 현상액으로서, 제4급 암모늄 화합물의 수용액에 계면활성제를 첨가한 것이 다수 제안되어 있다.At the time of patterning the resist layer using the developer, it is necessary to prevent the resist component eluted in the developer from re-adhering to the gap portion of the resist pattern in order to form a resist pattern that matches the exposure pattern with high precision. . Although the reattached resist component is called a scum, generation | occurrence | production of a scum will cause the adhesiveness of a board | substrate and a conductor to fall in the plating process of a subsequent conductor. The occurrence of such scums is prevented, and as a developer capable of forming a high-precision resist pattern, a number of surfactants have been added to aqueous solutions of quaternary ammonium compounds.

예를 들면, 특허 문헌 1 및 2에는, 비이온성 계면활성제와 양이온성 계면활성제가 첨가된 테트라메틸암모늄히드록시드 수용액을 포함하는 현상액이 제안되어 있다. 또한, 특허 문헌 3에는, 음이온성 계면활성제가 첨가된 제4급 암모늄 화합물의 수용액을 포함하는 현상액이 제안되어 있다.For example, Patent Literatures 1 and 2 propose developing solutions containing a tetramethylammonium hydroxide aqueous solution to which a nonionic surfactant and a cationic surfactant are added. In addition, Patent Document 3 proposes a developer containing an aqueous solution of a quaternary ammonium compound to which an anionic surfactant is added.

한편, 최근에는, 전자 기기의 다운 사이징에 따라 반도체 패키지의 고밀도 실장 기술이 진행되고 있으며, 예를 들면 LSI를 패키징하기 위해, 기판 표면에 접속 단자로서 돌기 전극을 설치하는 다핀 박막 실장 방법이 적용되고 있다. 이 다핀 박막 실장 방법에서는, 기판 표면으로부터 돌출된 범프를 포함하는 접속 단자 (돌기 전극)나, 기판으로부터 돌출된 메탈 포스트라고 불리는 지주(支柱)와 상기 지주 위에 형성된 땜납볼을 포함하는 접속 단자를 사용하여 LSI 등의 패키징이 행해진다. 이러한 범프나 메탈 포스트는 두께가 3 ㎛ 이상, 특히 8 ㎛ 이상인 후막의 포토레지스트층을 기판 표면에 형성하고, 노광 및 현상에 의해 포토레지스트층의 선폭이 5 ㎛ 이상인 레지스트 패턴으로 하고, 이어서 레지스트 간극부(레지스트에 피복되어 있지 않고, 노출되어 있는 기판 표면 부분)에 구리 등의 도체를 도금 등에 의해 매립하고, 마지막으로 그 주위의 레지스트 패턴을 제거함으로써 제조된다.On the other hand, in recent years, the high-density mounting technology of a semiconductor package is progressing with downsizing of an electronic device. For example, in order to package an LSI, the multi-pin thin film mounting method which installs a protrusion electrode as a connection terminal in the board | substrate surface is applied, have. In this multi-pin thin film mounting method, a connection terminal (protrusion electrode) including bumps protruding from the substrate surface or a connection terminal including a post called a metal post protruding from the substrate and solder balls formed on the posts are used. The packaging such as LSI is performed. Such bumps and metal posts form a photoresist layer of a thick film having a thickness of 3 µm or more, in particular 8 µm or more, on the substrate surface, and a photoresist layer has a resist pattern having a line width of 5 µm or more by exposure and development, followed by a resist gap. It is manufactured by embedding a conductor such as copper in a portion (not covered with the resist and exposing the substrate surface portion) by plating or the like, and finally removing the resist pattern around it.

상술한 특허 문헌 1 내지 3에 개시된 포토레지스트 현상액은, 두께가 1.5 ㎛ 정도인 포토레지스트층을 현상하는 경우에는 매우 미세한 패턴을 형성할 수 있으며, 우수한 효과를 발휘한다. 그러나, 포토레지스트층의 두께가 두꺼워질수록 현상액에 용해하는 레지스트 성분의 양이 증대되기 때문에, 스컴의 발생이 많아진다는 등의 문제점이 발생하고, 미세한 레지스트 패턴을 고정밀도로 형성하는 것이 곤란해지며, 예를 들면 상기한 바와 같은 현상액에서는, 3 ㎛ 이상의 두께를 갖는 포토레지스트층을 현상하는 경우 스컴의 발생이 많아지기 때문에, 현상 특성의 향상이 필요로 되고 있다.The photoresist developer disclosed in Patent Documents 1 to 3 described above can form a very fine pattern when developing a photoresist layer having a thickness of about 1.5 μm, and exhibits an excellent effect. However, as the thickness of the photoresist layer becomes thicker, the amount of the resist component dissolved in the developer increases, which causes problems such as increased scum, and it becomes difficult to form a fine resist pattern with high precision. For example, in the developing solution described above, when developing a photoresist layer having a thickness of 3 µm or more, scum is increased, and therefore, development characteristics are required to be improved.

상기한 바와 같은 관점에서, 본 발명자들은 특허 문헌 4에서 후막의 포토레지스트층을 현상하기 위한 현상액으로서, 비이온성 계면활성제 및 양이온성 계면활성제를 포함하는 제4급 암모늄 화합물의 수용액을 포함하는 현상액을 제안하고 있다. 이 현상액은, 두께가 3 ㎛ 이상인 포토레지스트층의 현상에도 충분히 대응할 수 있다.In view of the foregoing, the inventors of the present invention, in Patent Document 4, as a developer for developing a thick photoresist layer, a developer comprising an aqueous solution of a quaternary ammonium compound containing a nonionic surfactant and a cationic surfactant. I'm proposing. This developer can sufficiently cope with the development of the photoresist layer having a thickness of 3 µm or more.

특허 문헌 1: 일본 특허 공고 (평)6-3549호 공보Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-3549

특허 문헌 2: 일본 특허 공개 제2002-169299호 공보Patent Document 2: Japanese Patent Laid-Open No. 2002-169299

특허 문헌 3: 일본 특허 제2589408호 공보Patent Document 3: Japanese Patent No. 2589408

특허 문헌 4: 국제 공개 제WO06/134902호 공보Patent Document 4: International Publication No. WO06 / 134902

<발명의 개시><Start of invention>

<발명이 해결하고자 하는 과제>Problems to be Solved by the Invention

그러나, 포토레지스트층의 패터닝은, 예를 들면 자외선 등의 광을 소정의 패턴으로 조사하고(노광), 노광된 부분에서의 포토레지스트층 중의 베이스 수지(감광성 수지)를 변성하고(감광성 수지의 알칼리 가용화 또는 알칼리 불용화), 이어서 현상액에 의해 노광부 또는 미노광부의 레지스트 성분을 용출시켜 제거함으로써, 노광 패턴에 따라 포지티브형 또는 네거티브형의 레지스트 패턴을 형성하는 것을 말한다. 최근, 후막 포토레지스트층에서도 노광 시간을 짧게 하여 생산성 및 치수 정밀도를 높이고자 하는 시도가 있으며, 노볼락-디아조나프토퀴논형 레지스트보다 고감도로 미세 가공을 행할 수 있는 화학 증폭형 레지스트를 사용하는 경우가 증가하고 있다. 화학 증폭형 레지스트는, 감광성 수지에 더하여 광산발생제가 배합된 것이고, 광 조사에 의해 발생하는 산이 촉매로서 기능하여, 노광 후의 가열에 의해 감광성 수지의 변성(알칼리 가용화 또는 알칼리 불용화)이 촉진된다. 이러한 화학 증폭형 레지스트를 사용하여 형성된 두꺼운 포토레지스트층에서는, 노광 시간을 단축할 수 있고, 생산성이 향상될 뿐만 아니라, 감도가 높기 때문에, 치수 정밀도가 높은 레지스트 패턴을 형성하는 것이 가능해진다.However, patterning of a photoresist layer irradiates light, such as an ultraviolet-ray, in a predetermined pattern (exposure), and modifies the base resin (photosensitive resin) in the photoresist layer in an exposed part (alkali of photosensitive resin), for example. Solubilization or alkali insolubilization), followed by eluting and removing the resist component of the exposed portion or the unexposed portion with a developer, thereby forming a positive or negative resist pattern in accordance with the exposure pattern. Recently, there have been attempts to increase the productivity and dimensional accuracy by shortening the exposure time even in a thick film photoresist layer, and in the case of using a chemically amplified resist that can perform fine processing with higher sensitivity than a novolak-diazonaphthoquinone type resist. Is increasing. In the chemically amplified resist, a photoacid generator is added in addition to the photosensitive resin, and an acid generated by light irradiation functions as a catalyst, and modification of the photosensitive resin (alkali solubilization or alkali insolubilization) is promoted by heating after exposure. In the thick photoresist layer formed using such a chemically amplified resist, the exposure time can be shortened, the productivity can be improved, and the sensitivity is high, so that a resist pattern with high dimensional accuracy can be formed.

그러나, 본 발명자들의 검토에 따르면, 특허 문헌 4에 제안되어 있는 현상액에서는, 화학 증폭형 레지스트를 사용하여 형성된 두꺼운 포토레지스트층에 대해서는 충분한 효과가 발휘되지 않고, 레지스트 패턴의 형상 불량이 발생하기 쉽다는 결점이 있어서 현상 특성의 향상이 더욱 필요하다.However, according to the studies by the present inventors, in the developer proposed in Patent Document 4, sufficient effects are not exerted on the thick photoresist layer formed by using the chemically amplified resist, and shape defects of the resist pattern are likely to occur. There is a flaw, and further improvement of development characteristics is required.

따라서, 본 발명의 목적은 두께가 3 ㎛ 이상인 포토레지스트층, 특히 화학 증폭형 레지스트에 의해 형성되어 후막의 포토레지스트층을 현상하는 경우에도 스컴의 발생이 유효하게 방지되고, 치수 정밀도가 높은 레지스트 패턴을 형성하는 것이 가능한 포토레지스트 현상액을 제공하는 것에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to form a photoresist layer having a thickness of 3 µm or more, in particular, a chemically amplified resist, so that the occurrence of scum is effectively prevented even when developing the photoresist layer of a thick film, and the resist pattern has high dimensional accuracy. The present invention provides a photoresist developer capable of forming a film.

<과제를 해결하기 위한 수단>Means for solving the problem

본 발명자는 상기 목적을 달성하기 위해 예의 연구를 거듭하였다. 그 결과, 제4급 암모늄 화합물의 수용액에 특정한 음이온성 계면활성제 및 양이온성 계면활성제를 첨가한 포토레지스트 현상액이 상기 과제를 해결할 수 있다는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM This inventor repeated earnest research in order to achieve the said objective. As a result, the inventors discovered that a photoresist developer in which a specific anionic surfactant and a cationic surfactant were added to an aqueous solution of a quaternary ammonium compound could solve the above problems, and came to complete the present invention.

본 발명에 따르면, 제4급 암모늄 화합물의 수용액을 포함하는 포토레지스트 현상액에 있어서, According to the present invention, in a photoresist developer containing an aqueous solution of a quaternary ammonium compound,

상기 제4급 암모늄 화합물의 수용액은 음이온성 계면활성제 및 양이온성 계면활성제를 포함하고, The aqueous solution of the quaternary ammonium compound includes an anionic surfactant and a cationic surfactant,

상기 제4급 암모늄 화합물은 강염기성 제4급 저급 알킬 암모늄 수산화물이고, The quaternary ammonium compound is a strong basic quaternary lower alkyl ammonium hydroxide,

상기 음이온성 계면활성제는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물이고, The anionic surfactant is a compound represented by the following formula (1),

포토레지스트 현상액 전체의 질량을 100 질량%로 했을 때, 상기 음이온성 계면활성제를 0.1 내지 5 질량% 및 상기 양이온성 계면활성제를 0.01 내지 2 질량%의 농도로 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 현상액이 제공된다.When the mass of the whole photoresist developing solution is 100 mass%, the photoresist developing solution contains 0.1-5 mass% of said anionic surfactant and 0.01-2 mass% of said cationic surfactant. This is provided.

Figure 112009060551257-pct00001
Figure 112009060551257-pct00001

(식 중, p는 1 내지 3의 정수이고, (Wherein p is an integer of 1 to 3,

m은 5 내지 30의 정수이고, m is an integer from 5 to 30,

R1은 수소 원자 또는 메틸기이고, R 1 is a hydrogen atom or a methyl group,

R2는 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기이고, R 2 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms,

A는 탄소수 2 내지 4의 알킬렌기이고, 복수개 존재하는 2가의 기 AO는 서로 동일하거나 상이할 수 있고, A is an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, and a plurality of divalent groups AO present may be the same or different from each other,

M은 수소 원자 또는 암모늄 이온임)M is a hydrogen atom or ammonium ion)

본 발명의 포토레지스트 현상액에 있어서는, In the photoresist developer of the present invention,

(1) 상기 양이온성 계면활성제가 하기 화학식 2로 표시되는 제4급 암모늄염인 것, (1) the cationic surfactant is a quaternary ammonium salt represented by the following formula (2),

(2) 상기 음이온성 계면활성제가 600 내지 1,500의 분자량을 갖고 있는 것, (2) the anionic surfactant having a molecular weight of 600 to 1,500,

(3) 나트륨 이온과 칼륨 이온의 합계 농도가 500 ppb 이하로 억제되어 있는 것(3) The total concentration of sodium ions and potassium ions is suppressed to 500 ppb or less

이 바람직하다.This is preferred.

Figure 112009060551257-pct00002
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(식 중, R3, R4 및 R5는 각각 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 20의 유기기이고, (Wherein, R 3 , R 4 and R 5 are each a hydrogen atom or an organic group having 1 to 20 carbon atoms,

X는 OH, Cl, Br 또는 I임)X is OH, Cl, Br or I)

본 발명에 따르면, 상기한 포토레지스트 현상액을 두께 3 ㎛ 내지 100 ㎛의 노광된 후막 레지스트층의 현상에 사용하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 현상 방법이 제공된다.According to the present invention, there is provided a photoresist developing method, wherein the photoresist developer is used for developing an exposed thick film resist layer having a thickness of 3 to 100 µm.

<발명의 효과>Effect of the Invention

본 발명의 포토레지스트 현상액을 사용하면, 막 두께가 3 ㎛ 이상, 특히 10 ㎛ 이상과 같은 후막 포토레지스트층을 현상하여도 스컴의 발생이 없고, 양호한 패턴 형상을 유지시키는것이 가능해진다. 특히, 상기 후막 포토레지스트층이 화학 증폭형 레지스트를 포함하는 경우에도 스컴의 발생이 없고, 치수 정밀도가 높은 양 호한 레지스트 패턴을 형성할 수 있기 때문에, 그 공업적 이용 가치는 매우 높다.When the photoresist developer of the present invention is used, even when a thick film photoresist layer having a film thickness of 3 µm or more, in particular 10 µm or more, no scum is generated, and a good pattern shape can be maintained. In particular, even when the thick film photoresist layer contains a chemically amplified resist, scum does not occur, and a favorable resist pattern with high dimensional accuracy can be formed, and therefore, its industrial utility value is very high.

본 발명에서는, 상기 화학식 1로 표시되는 특정한 음이온성 계면활성제와 양이온성 계면활성제가 제4급 저급 알킬 암모늄 수산화물의 수용액에 배합되어 있으면 상기한 바와 같은 효과가 발생하며, 그 이유에 대하여 본 발명자들은 다음과 같이 추정하고 있다.In the present invention, when the specific anionic surfactant and the cationic surfactant represented by the formula (1) is blended in the aqueous solution of the quaternary lower alkyl ammonium hydroxide, the above-described effects occur, and the present inventors It is estimated as follows.

즉, 현상시에 음이온 계면활성제가 레지스트 표면에 부착되고, 이 계면활성제가 스컴의 발생(즉, 현상액에 용해된 레지스트 성분의 부착)을 유효하게 방지하여, 레지스트 패턴의 형상을 효과적으로 유지하는 기능을 나타내고, 한편 양이온성 계면활성제는, 현상액 중으로의 레지스트 성분의 과도한 용출을 방지하여, 현상액의 침식에 의한 레지스트 패턴의 형상 열화를 방지하는 기능을 나타내고, 이들 기능이 동시에 발휘되기 때문에, 치수 정밀도가 높은 레지스트 패턴을 형성하는 것이 가능해지는 것으로 생각된다. 예를 들면, 후술하는 실시예의 실험 결과로부터 이해되는 바와 같이, 음이온 계면활성제만이 배합되고, 양이온성 계면활성제가 배합되어 있지 않은 현상액(비교 제조예 2)에서는 스컴의 발생은 억제되어 있지만, 레지스트 패턴 형상을 유지할 수 없고, 한편 음이온성 계면활성제와 양이온성 계면활성제가 배합되어 있지만, 음이온성 계면활성제의 양이 적은 현상액(비교 제조예 3)에서는, 스컴의 발생을 방지할 수 없게 되기 때문이다.That is, an anionic surfactant adheres to the resist surface at the time of development, and this surfactant effectively prevents the generation of scum (i.e., adhesion of the resist component dissolved in the developer), thereby effectively maintaining the shape of the resist pattern. On the other hand, the cationic surfactant exhibits a function of preventing excessive elution of the resist component into the developer and preventing shape deterioration of the resist pattern due to erosion of the developer. It is thought that it becomes possible to form a resist pattern. For example, as understood from the experimental results of the examples described later, although the generation of scum is suppressed in the developer (Comparative Example 2) in which only anionic surfactant is blended and no cationic surfactant is blended, resist is prevented. This is because the pattern shape cannot be maintained and the anionic surfactant and the cationic surfactant are blended, but the development of scum cannot be prevented in the developer (Comparative Example 3) having a small amount of the anionic surfactant. .

<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>Best Mode for Carrying Out the Invention

본 발명의 포토레지스트 현상액은, 제4급 암모늄 화합물의 수용액에 특정한 음이온성 계면활성제와 양이온성 계면활성제가 첨가되어 있는 것이며, 이하 각 성 분에 대하여 설명한다.In the photoresist developer of the present invention, a specific anionic surfactant and a cationic surfactant are added to an aqueous solution of a quaternary ammonium compound, and each component will be described below.

<제4급 암모늄 화합물 수용액>Quaternary ammonium compound aqueous solution

본 발명에서, 각종 계면활성제가 첨가되는 제4급 암모늄 화합물의 수용액은 강염기성이며, 노광 후의 포토레지스트층 중으로부터 알칼리 가용물을 용해시키는 것이고, 포토레지스트 현상액의 주성분이다. 이 수용액은 알칼리 금속 이온 등을 실질적으로 함유하지 않고, 최종적으로 얻어지는 반도체 패키지 등의 전기 특성에 악영향을 미치지 않는다.In the present invention, the aqueous solution of the quaternary ammonium compound to which various surfactants are added is strongly basic, dissolves an alkali soluble substance in the photoresist layer after exposure, and is a main component of the photoresist developer. This aqueous solution contains substantially no alkali metal ions or the like, and does not adversely affect the electrical characteristics of the finally obtained semiconductor package or the like.

이 제4급 암모늄 화합물은 종래부터 포토레지스트 현상액의 성분으로서 공지된 것이며, 구체적으로는 노광 후의 레지스트 성분에 대한 용해도가 높고, 현상 후의 세정액(린스액)에 의한 현상액의 제거가 용이하다는 관점에서 1 질량% 농도의 수용액에서의 pH(25 ℃)가 12 이상인 강염기성의 제4급 저급 알킬 암모늄 수산화물이 사용된다.This quaternary ammonium compound is conventionally known as a component of a photoresist developer, and is specifically 1 in view of high solubility in a resist component after exposure and easy removal of the developer by a cleaning solution (rinse solution) after development. A strong basic quaternary lower alkyl ammonium hydroxide having a pH of 25% in an aqueous solution of mass% concentration of 12 or more is used.

또한, 상기 제4급 저급 알킬 암모늄 수산화물에서 저급 알킬이란, 탄소수가 3 이하인 알킬기를 의미한다.In the quaternary lower alkyl ammonium hydroxide, lower alkyl means an alkyl group having 3 or less carbon atoms.

이러한 제4급 암모늄 수산화물에는, 크게 나누어 테트라 저급 알킬 암모늄 수산화물과 트리 저급 알킬화(히드록시 저급 알킬) 암모늄 수산화물이 있다.These quaternary ammonium hydroxides are broadly divided into tetra lower alkyl ammonium hydroxides and tri lower alkylated (hydroxy lower alkyl) ammonium hydroxides.

테트라 저급 알킬 암모늄 수산화물의 예로서는, 테트라메틸암모늄히드록시드(TMAH), 테트라에틸암모늄히드록시드, 테트라프로필암모늄히드록시드, 트리메틸에틸암모늄히드록시드를 들 수 있고, 트리 저급 알킬(히드록시 저급 알킬) 암모늄 수산화물의 예로서는, 트리메틸(2-히드록시에틸)암모늄히드록시드, 트리에틸(2-히 드록시에틸)암모늄히드록시드, 트리프로필(2-히드록시에틸)암모늄히드록시드, 트리메틸(1-히드록시프로필)암모늄히드록시드 등을 들 수 있다. 이들 제4급 저급 알킬 암모늄 수산화물은, 1종 단독 또는 2종 이상을 조합하여 수용액의 형태로 사용되게 된다. 상기한 것 중에서 특히 바람직한 것은, TMAH 및 트리메틸(2-히드록시에틸)암모늄히드록시드이다. 이들은 염기성이 높고, 고수용성이고, 그의 수용액은 노광 후의 레지스트 성분을 용이하게 용출시킬 뿐만 아니라, 노광 후의 린스액에 의해 용이하게 세정 제거할 수 있기 때문이다.Examples of tetra lower alkyl ammonium hydroxide include tetramethylammonium hydroxide (TMAH), tetraethylammonium hydroxide, tetrapropylammonium hydroxide, trimethylethylammonium hydroxide, and trilower alkyl (hydroxy lower). Examples of alkyl) ammonium hydroxides include trimethyl (2-hydroxyethyl) ammonium hydroxide, triethyl (2-hydroxyethyl) ammonium hydroxide, tripropyl (2-hydroxyethyl) ammonium hydroxide, trimethyl (1-hydroxypropyl) ammonium hydroxide, etc. are mentioned. These quaternary lower alkyl ammonium hydroxides are used individually or in combination of two or more in the form of an aqueous solution. Particularly preferred among the above are TMAH and trimethyl (2-hydroxyethyl) ammonium hydroxide. This is because these are highly basic and highly water-soluble, and the aqueous solution thereof can not only easily elute the resist component after exposure, but also can be easily washed and removed by the rinse liquid after exposure.

또한, 상술한 제4급 저급 알킬 암모늄 수산화물의 농도는, 그 종류에 따라 최적인 농도가 상이하기 때문에 일률적으로 한정할 수는 없지만, 일반적으로 포토레지스트 현상액의 전량을 100 질량%로서 0.1 내지 10 질량%, 특히 1 내지 5 질량%의 범위이다. 제4급 저급 알킬 암모늄 수산화물의 농도가 상기 범위를 만족함으로써, 노광 후의 포토레지스트층으로부터 제거해야 하는 알칼리 가용물을 선택적으로 용출하여 제거할 수 있으며, 고정밀도의 패터닝이 가능해진다.In addition, although the density | concentration of the above-mentioned quaternary lower alkylammonium hydroxide differs in the optimal density | concentration according to the kind, it cannot be uniformly limited, but generally the total amount of photoresist developing solution is 0.1-10 mass as 100 mass%. %, Especially 1-5 mass%. When the concentration of the quaternary lower alkyl ammonium hydroxide satisfies the above range, the alkali solubles which need to be removed from the photoresist layer after exposure can be selectively eluted and removed, and high-precision patterning becomes possible.

<음이온성 계면활성제><Anionic Surfactants>

본 발명에서 제4급 저급 알킬 암모늄 수산화물의 수용액에 첨가되는 음이온성 계면활성제로서는, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물이 사용된다.As the anionic surfactant added to the aqueous solution of the quaternary lower alkyl ammonium hydroxide in the present invention, a compound represented by the following formula (1) is used.

<화학식 1><Formula 1>

Figure 112009060551257-pct00003
Figure 112009060551257-pct00003

(식 중, p는 1 내지 3의 정수이고, (Wherein p is an integer of 1 to 3,

m은 5 내지 30의 정수이고, m is an integer from 5 to 30,

R1은 수소 원자 또는 메틸기이고, R 1 is a hydrogen atom or a methyl group,

R2는 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기이고, R 2 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms,

A는 탄소수 2 내지 4의 알킬렌기이며, 분지될 수도 있고, 복수개 존재하는 2가의 기 AO는 서로 동일하거나 상이할 수 있고, A is an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, may be branched, and a plurality of divalent groups AO present may be the same or different from each other,

M은 수소 원자 또는 암모늄 이온임)M is a hydrogen atom or ammonium ion)

상술한 바와 같이, 이러한 음이온성 계면활성제는 스컴 발생을 억제하도록 기능하는 것이라고 생각되고 있지만, 그 중에서도 분자량이 600 내지 1,500의 범위에 있는 화합물이 스컴의 발생 억제에 크게 기여하기 때문에 바람직하게 사용된다. 그의 분자량이 지나치게 작으면 계면활성능이 낮아진다고 생각되며, 패턴 형상을 유지하는 효과가 저하되는 경향이 있다. 또한, 그의 분자량이 지나치게 큰 경우에도, 분자 중의 관능기(S03M기)의 비율이 저하되기 때문에 포토레지스트 현상액 중의 관능기의 비율도 저하되고, 계면활성 효과도 낮아지고, 스컴 발생의 억제 효과가 충분하지 않고, 패턴 형상을 유지하는 효과가 저하되는 것으로 추정된다. 분자량이 상기 범위 내인 음이온성 계면활성제의 예로서는, 하기의 화합물을 들 수 있다.As mentioned above, although such anionic surfactant is considered to function to suppress scum generation, especially the compound in the range of 600-1,500 molecular weight contributes to suppression of scum generation, and it is used preferably. When the molecular weight is too small, it is considered that the surfactant activity is lowered, and the effect of maintaining the pattern shape tends to be lowered. Moreover, even when the molecular weight is too large, since the ratio of the functional group (S0 3 M group) in a molecule | numerator falls, the ratio of the functional group in a photoresist developing solution will also fall, the surface activity effect will become low, and the effect of suppressing scum generation is sufficient. Instead, it is estimated that the effect of maintaining the pattern shape is lowered. As an example of the anionic surfactant whose molecular weight is in the said range, the following compound is mentioned.

Figure 112009060551257-pct00004
Figure 112009060551257-pct00004

상기한 바와 같은 음이온성 계면활성제는 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상인 것을 혼합하여 사용할 수도 있다.The anionic surfactant as described above may be used alone, or may be used by mixing two or more kinds.

본 발명에서 상기 음이온성 계면활성제는, 포토레지스트 현상액 전체의 질량을 100 질량%로서 0.1 내지 5 질량%, 바람직하게는 0.5 내지 5.0 질량%, 가장 바람직하게는 1.0 내지 5.0 질량%의 양으로 배합된다. 이 양이 상기 범위보다 적은 경우에는 스컴의 발생을 억제할 수 없고, 패턴 형상을 유지하는 효과가 저하되며, 상기 범위보다 다량으로 배합되면, 포토레지스트층 중의 제거해야 하는 부분 이외의 부분(예를 들면, 포지티브형 레지스트의 미노광부)으로부터 레지스트 성분이 용출되어, 레지스트 패턴 형상의 열화가 커진다.In the present invention, the anionic surfactant is blended in an amount of 0.1 to 5% by mass, preferably 0.5 to 5.0% by mass, most preferably 1.0 to 5.0% by mass, as the mass of the entire photoresist developer as 100 mass%. . If this amount is less than the above range, the occurrence of scum cannot be suppressed, and the effect of maintaining the pattern shape is reduced. For example, a resist component elutes from the unexposed part of positive type resist, and the deterioration of a resist pattern shape becomes large.

또한, 후술하는 본 발명의 포토레지스트 현상액은, 나트륨 이온 및 칼륨 이온의 함유량을 일정량 이하로 억제하는 것이 바람직하기 때문에, 상기한 음이온성 계면활성제에 포함되는 알칼리 금속 이온도 최대한 적은 것이 바람직하다. 즉, 상기한 음이온성 계면활성제는, 그의 제조상 알칼리 금속 이온(나트륨 이온 및 칼륨 이온)이 불가피적 불순물로서 포함되는 경우가 있지만, 이러한 알칼리 금속 이온이 10 ppm 이하로 억제되어 있는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 알칼리 금속 이온량의 감소는, 수소 형태의 양이온 교환 수지 등과 접촉시키는 정제에 의해 용이하게 행할 수 있다.In the photoresist developer of the present invention described later, it is preferable that the content of sodium ions and potassium ions be suppressed to a certain amount or less, so that the alkali metal ions contained in the anionic surfactant described above are as small as possible. That is, although the above-mentioned anionic surfactant may contain an alkali metal ion (sodium ion and potassium ion) as an unavoidable impurity in its manufacture, it is preferable to use that whose alkali metal ion is suppressed to 10 ppm or less. Do. The reduction of the amount of alkali metal ions can be easily carried out by purification in contact with a hydrogen cation exchange resin or the like.

<양이온성 계면활성제><Cationic surfactant>

본 발명에서는, 상기한 음이온성 계면활성제 뿐만 아니라 양이온성 계면활성제가 사용되며, 이러한 양이온성 계면활성제의 사용에 의해, 예를 들면 현상액 중에 과잉의 레지스트 성분이 용출되어 레지스트의 패턴 형상이 열화된다는 문제점을 유효하게 방지하는 것이 가능해진다. 즉, 양이온성 계면활성제가 배합되어 있지 않은 현상액에서는, 노광 후의 포토레지스트층 중의 현상에 의해 제거하지 않아도 되는 영역으로부터 포토레지스트 성분이 현상액 중에 용출되어, 레지스트 패턴의 형상이 열화된다.In the present invention, not only the above-mentioned anionic surfactants but also cationic surfactants are used, and the use of such cationic surfactants causes, for example, an excessive resist component to be eluted in the developer, resulting in deterioration of the pattern shape of the resist. Can be effectively prevented. That is, in the developing solution to which the cationic surfactant is not mix | blended, the photoresist component elutes in the developing solution from the area | region which does not need to be removed by image development in the photoresist layer after exposure, and the shape of a resist pattern deteriorates.

본 발명에서, 이러한 양이온성 계면활성제로서는 일반적으로 시판되어 있는 공지된 것을 사용할 수 있으며, 그의 대표적인 예로서는 고급 알킬트리메틸암모늄 수산화물 또는 그의 암모늄염, 디알킬디메틸암모늄 수산화물 또는 그의 암모늄염(디알킬 중 적어도 하나는 고급 알킬임), 벤질이미다졸리늄 수산화물 또는 그의 이미다졸리늄염, 알킬벤질디메틸암모늄 수산화물 또는 그의 암모늄염, 벤질피리디늄 수산화물 또는 그의 피리디늄염, 벤질트리알킬암모늄 수산화물 또는 그의 암모늄염, 알킬피리디늄 수산화물 또는 그의 피리디늄염, 폴리옥시에틸렌알킬벤질암모늄 수산화물 또는 그의 암모늄염, 폴리옥시에틸렌알킬트리알킬암모늄 수산화물 또는 그의 암모늄염 등을 들 수 있고, 이들 양이온성 계면활성제는 1종 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상 조합하여 사용할 수도 있다.In the present invention, such a cationic surfactant can be used a commercially known known one, and representative examples thereof include higher alkyltrimethylammonium hydroxide or ammonium salt thereof, dialkyldimethylammonium hydroxide or ammonium salt thereof (at least one of dialkyl is higher Alkyl), benzylimidazolinium hydroxide or imidazolinium salt thereof, alkylbenzyldimethylammonium hydroxide or ammonium salt thereof, benzylpyridinium hydroxide or pyridinium salt thereof, benzyltrialkylammonium hydroxide or ammonium salt thereof, alkylpyridinium hydroxide or Pyridinium salt, polyoxyethylene alkylbenzyl ammonium hydroxide or its ammonium salt, polyoxyethylene alkyl trialkylammonium hydroxide or its ammonium salt, etc. are mentioned, These cationic surfactant may be used individually by 1 type, and 2 types It may be used in the combination.

또한, 여기서 고급 알킬이란, 탄소수가 5 이상인 알킬기를 의미한다.In addition, higher alkyl means an alkyl group having 5 or more carbon atoms.

본 발명의 현상액에 있어서는, 특히 상술한 음이온성 계면활성제와의 조합에 따른 레지스트 패턴 형상의 유지 효과가 높다는 관점에서, 하기 화학식으로 표시되는 양이온성 계면활성제가 바람직하다.In the developing solution of the present invention, a cationic surfactant represented by the following chemical formula is particularly preferable from the viewpoint of having a high retention effect of the resist pattern shape in combination with the anionic surfactant described above.

Figure 112009060551257-pct00005
Figure 112009060551257-pct00005

상기 화학식 중, R3, R4 및 R5는 각각 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 20의 유기기이고, 상기 유기기는 에스테르 결합, 에테르 결합 또는 아미드 결합을 포함할 수도 있다.In said formula, R <3> , R <4> and R <5> are a hydrogen atom or an organic group of 1-20 carbon atoms, respectively, The said organic group may also contain an ester bond, an ether bond, or an amide bond.

또한, R6은 피리디늄기 또는 이미다졸리늄기이고, R7, R8, R9 및 R10은 탄소수 1 내지 20의 알킬기이고, 이들 중에서 적어도 1개는 탄소수가 5 이상인 고급 알킬기이고, R12, R13 및 R14는 각각 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 20의 알킬기이고, R11은 탄소수 2 내지 20의 알킬렌기이다.R 6 is a pyridinium group or an imidazolinium group, R 7 , R 8 , R 9 and R 10 are alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms, at least one of them is a higher alkyl group having 5 or more carbon atoms, R 12 , R 13 and R 14 are each a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and R 11 is an alkylene group having 2 to 20 carbon atoms.

또한, q는 5 내지 20의 정수를 나타내고, X는 OH, Cl, Br 또는 I를 나타낸다.In addition, q represents the integer of 5-20, X represents OH, Cl, Br, or I.

상기 화학식으로 표시된 양이온성 계면활성제 중에서 더욱 바람직한 것은, 하기의 화합물이다.Further preferred among the cationic surfactants represented by the above formulas are the following compounds.

Figure 112009060551257-pct00006
Figure 112009060551257-pct00006

(식 중, X는 OH, Cl, Br 또는 I를 나타냄)Wherein X represents OH, Cl, Br or I

상술한 각종 양이온성 계면활성제 중에서 가장 우수한 효과를 발휘하고, 입수가(제조가) 용이하다는 등의 관점에서 최적인 것으로서는, 하기 화학식 2로 표시되는 것을 들 수 있다.Among the various cationic surfactants described above, those represented by the following general formula (2) may be mentioned as optimum ones from the viewpoints of exhibiting the most excellent effect and easy availability (manufacturing).

<화학식 2><Formula 2>

Figure 112009060551257-pct00007
Figure 112009060551257-pct00007

(식 중, R3, R4 및 R5는 각각 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 20의 유기기이고, (Wherein, R 3 , R 4 and R 5 are each a hydrogen atom or an organic group having 1 to 20 carbon atoms,

X는 OH, Cl, Br 또는 I임)X is OH, Cl, Br or I)

또한, 상기 화학식 중 R3, R4 및 R5로 표시되는 유기기는, 에스테르 결합, 에테르 결합 또는 아미드 결합을 포함할 수도 있다.In addition, the organic group represented by R <3> , R <4> and R <5> in the said general formula may also contain an ester bond, an ether bond, or an amide bond.

이러한 최적인 양이온성 계면활성제 중에서 가장 입수가 용이한 것은, 하기의 화합물이다.Among these optimal cationic surfactants, the most readily available are the following compounds.

Figure 112009060551257-pct00008
Figure 112009060551257-pct00008

(X는, OH, Cl, Br 또는 I임)(X is OH, Cl, Br or I)

상기 양이온성 계면활성제의 배합량은, 포토레지스트 현상액 전체의 질량을 100 질량%로서 0.01 내지 2.0 질량%, 특히 0.03 내지 1.0 질량%이다. 이 양이 상기 범위보다 적으면 레지스트 패턴 형상 열화의 억제 효과가 적고, 상기 범위보다 많으면 현상 속도가 늦어져, 실용성이 손상된다.The compounding quantity of the said cationic surfactant is 0.01-2.0 mass%, especially 0.03-1.0 mass% as mass mass of the whole photoresist developing solution as 100 mass%. When the amount is less than the above range, the effect of suppressing the resist pattern shape deterioration is less. When the amount is more than the above range, the developing speed is slowed, and the practicality is impaired.

본 발명에서 상기한 양이온 계면활성제는, 상기한 음이온성 계면활성제와의 질량비(음이온성 계면활성제:양이온성 계면활성제)가 10 내지 100:1이 되는 범위에서 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 질량비로 양 성분을 사용함으로써, 음이온성 계면활성제가 갖고 있는 스컴 발생 방지에 의한 레지스트 패턴 형상 유지 효과와 양이온성 계면활성제가 갖는 레지스트 성분의 과도한 용해에 의한 형상 열화의 방지 효과가 가장 균형적이면서도 효과적으로 발현된다.It is preferable to use the above-mentioned cationic surfactant in the range which the mass ratio (anionic surfactant: cationic surfactant) with said anionic surfactant becomes 10-100: 1. By using both components at such mass ratios, the effect of maintaining the resist pattern shape by preventing scum generation of the anionic surfactant and the prevention of shape deterioration by excessive dissolution of the resist component of the cationic surfactant is most balanced. It is expressed effectively.

<포토레지스트 현상액><Photoresist Developer>

본 발명의 포토레지스트 현상액은, 상술한 음이온성 계면활성제 및 양이온성 계면활성제를 제4급 저급 알킬 암모늄 수산화물의 수용액에 배합함으로써 얻어지지만, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서 이들 계면활성제 이외에 종래 현상액에 사용되고 있는 공지된 첨가제, 예를 들면 습윤제, 안정제, 용해 보조제 등을 적절하게 배합할 수도 있다.Although the photoresist developer of this invention is obtained by mix | blending the anionic surfactant and cationic surfactant mentioned above with the aqueous solution of a quaternary lower alkyl ammonium hydroxide, it is conventional in addition to these surfactant in the range which does not impair the effect of this invention. Known additives used in the developer, for example, wetting agents, stabilizers, dissolution aids and the like may also be appropriately blended.

또한, 포토레지스트 현상액 중의 나트륨 이온 및 칼륨 이온의 합계 농도는, 500 ppb 이하로 억제되어 있는 것이 바람직하다. 이들 알칼리 금속 이온의 양이 상기 범위보다 많아지면, 최종적으로 얻어지는 반도체 패키지 등의 전기적 특성이 손상될 우려가 있을 뿐만 아니라, 현상액 중에 레지스트 성분이 과도하게 용출되기 쉬워져, 패턴 형상이 열화될 우려가 있기 때문이다. 이러한 알칼리 금속 이온 농도의 억제는, 상술한 바와 같이 수소형의 양이온 교환 수지 등과 접촉시키는 정제에 의해 행할 수 있다.The total concentration of sodium ions and potassium ions in the photoresist developer is preferably suppressed to 500 ppb or less. When the amount of these alkali metal ions is larger than the above range, not only the electrical characteristics of the finally obtained semiconductor package or the like may be impaired, but also the resist component is easily eluted in the developer, and the pattern shape may be deteriorated. Because there is. As described above, the suppression of the alkali metal ion concentration can be performed by purification in contact with a hydrogen type cation exchange resin or the like.

또한, 본 발명의 포토레지스트 현상액은 그 pH가 12.5보다 높고, 특히 13 이상인 것이 바람직하다. 이러한 강염기성의 포토레지스트 현상액을 사용함으로써 현상 속도가 빠르고, 안정적인 현상을 행하는 것이 가능해진다. 포토레지스트 현상액의 pH 조정은, 상술한 제4급 저급 알킬 암모늄 수산화물, 음이온성 계면활성제 및 양이온성 계면활성제의 농도를 상술한 범위 내에서 조정함으로써 실현할 수 있다.Moreover, the pH of the photoresist developer of this invention is higher than 12.5, and it is especially preferable that it is 13 or more. By using such a strong base photoresist developer, the developing speed is high and stable development can be performed. PH adjustment of a photoresist developing solution can be implement | achieved by adjusting the density | concentration of the above-mentioned quaternary lower alkyl ammonium hydroxide, anionic surfactant, and cationic surfactant within the above-mentioned range.

<현상><Phenomena>

상술한 본 발명의 포토레지스트 현상액은 두께가 3 ㎛ 이상, 바람직하게는 5 내지 100 ㎛, 가장 바람직하게는 10 내지 100 ㎛인 후막의 포토레지스트층의 현상에 바람직하게 사용할 수 있다. 즉, 이러한 후막의 포토레지스트층의 현상에 적용한 경우에도 스컴의 발생이 없고, 고정밀도로 미세한 레지스트 패턴을 형성할 수 있으며, 예를 들면 레지스트 제거 부분의 오목부에서는, 측벽의 테이퍼화가 방지되어 직립 상태로 형성되기 때문에, 범프 등의 접속 단자를 도금에 의해 효과적으로 제조할 수 있다.The photoresist developer of the present invention described above can be suitably used for the development of a thick photoresist layer having a thickness of 3 µm or more, preferably 5 to 100 µm, and most preferably 10 to 100 µm. That is, even when applied to the development of the photoresist layer of such a thick film, no scum is generated and a fine resist pattern can be formed with high precision. For example, in the concave portion of the resist removing portion, the sidewalls are prevented from tapering and the upright state Since it is formed with, connection terminals such as bumps can be manufactured effectively by plating.

또한, 본 발명의 포토레지스트 현상액은, 종래 공지된 포지티브형 포토레지스트, 네거티브형 포토레지스트 중 어떠한 것에도 적용할 수 있다. 포지티브형 포토레지스트는, 노볼락형 페놀 수지 등의 알칼리 가용성 수지에 나프토퀴논디아지드 등의 알칼리 불용성의 감광제를 배합하여 알칼리 불용성으로 한 수지 조성물을 사용한 것이며, 광 조사에 의한 감광제의 분해에 의해 노광부가 알칼리 가용성이 되고, 현상액에 의해 노광부가 용출되어 제거되고, 미노광부에 의해 레지스트 패턴이 형성되는 것이다. 또한, 네거티브형 포토레지스트는, 상기한 바와 같은 알칼리 가용성 수지에 다가 페놀 등의 가교제를 배합한 수지 조성물을 포함하고 있으며, 광 조사에 의한 가교 반응에 의해 노광부가 알칼리 불용성이 되고, 미노광부가 현상액에 용출되어 제거되고, 노광부에 의해 레지스트 패턴이 형성되는 것을 말한다.In addition, the photoresist developer of the present invention can be applied to any of a conventionally known positive photoresist and negative photoresist. The positive photoresist is a resin composition obtained by mixing alkali insoluble photosensitizers such as naphthoquinone diazide with alkali-soluble resins such as novolak-type phenol resins and making them alkali insoluble. An exposure part becomes alkali-soluble, an exposure part elutes and removes with a developing solution, and a resist pattern is formed by an unexposed part. Moreover, the negative photoresist contains the resin composition which mix | blended crosslinking agents, such as polyhydric phenol, with alkali-soluble resin as mentioned above, an exposure part becomes alkali insoluble by the crosslinking reaction by light irradiation, and an unexposed part is a developing solution. It means that the resist pattern is eluted and removed to form a resist pattern by the exposed portion.

또한, 본 발명의 현상액은, 화학 증폭형 포토레지스트의 현상에 가장 효과적으로 적용된다. 즉, 화학 증폭형 포토레지스트는, 감광성 수지 조성물에 광산발생제(통상적으로 수지 성분 100 질량부 대하여 0.1 내지 5 질량부)를 배합한 것이며, 광에 의해 발생하는 산에 의한 감광성 수지(알칼리 가용화 또는 알칼리 불용화)의 변성이 행해지기 때문에, 노광 시간이 짧을 뿐만 아니라 고감도로 변성이 행해져, 미세한 레지스트 패턴의 형성에 적합하다.In addition, the developer of the present invention is most effectively applied to the development of chemically amplified photoresists. That is, the chemically amplified photoresist is obtained by mixing a photoacid generator (typically 0.1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin component) in the photosensitive resin composition, and using a photosensitive resin (alkali solubilizing or Alkali insolubilization) is carried out, so that not only the exposure time is short but also highly sensitive, it is suitable for the formation of a fine resist pattern.

이러한 화학 증폭형 포토레지스트로서도, 그 자체의 공지된 것이 사용된다.As such chemically amplified photoresist, a known one per se is used.

예를 들면, 포지티브형 화학 증폭형 포토레지스트에서는, 감광성 수지로서 알칼리 가용성 수지가 갖는 알칼리 가용성기를 산에 의해 분해하는 보호기(예를 들면, t-부틸에스테르 등의 3급 알킬기나 에톡시에스테르 등의 아세탈에스테르기 등)로 보호된 수지가 사용되고, 이것에 광산발생제를 배합한 것이 대표적이며, 광 조사 및 광 조사에 의해 발생하는 산에 의해 보호기가 이탈하여 알칼리 가용성이 된다. 상기한 바와 같은 알칼리 가용성기를 갖는 알칼리 가용성 수지로서는 이것으로 한정되지 않지만, 노볼락형 페놀 수지, 아크릴계 수지, 불소계 수지, 폴리히드록시스티렌, 무수 말레산 변성 노르보르넨 수지 등이 대표적이다. 또한, 광산발생제로서는, 술포늄염, 포스포늄염, 디아릴할로늄염, 디아조늄염, 디아조메탄류, 트리아진류 등이 알려져 있다.For example, in a positive chemically amplified photoresist, as a photosensitive resin, the protecting group which decomposes the alkali-soluble group which alkali-soluble resin which an alkali-soluble resin has with an acid (for example, tertiary alkyl groups, such as t-butyl ester, ethoxy ester, etc.) The resin protected by an acetal ester group etc.) is used, and it is typical to mix | blend a photo-acid generator with this, and a protecting group leaves | releases by the acid generate | occur | produced by light irradiation and light irradiation, and becomes alkali-soluble. As alkali-soluble resin which has alkali-soluble group as mentioned above, it is not limited to this, A novolak-type phenol resin, an acrylic resin, a fluorine-type resin, polyhydroxy styrene, maleic anhydride modified norbornene resin etc. are typical. As the photoacid generator, sulfonium salts, phosphonium salts, diarylhalonium salts, diazonium salts, diazomethanes, triazines and the like are known.

또한, 네거티브형 화학 증폭형 레지스트는, 상술한 통상적인 네거티브형의 포토레지스트에 상기한 바와 같은 광산발생제를 첨가한 것이며, 광 조사 및 광 조사에 의해 발생한 산에 의해 알칼리 가용성 수지가 가교하여 알칼리 불용이 되는 것이다.The negative chemically amplified resist is obtained by adding a photoacid generator as described above to the conventional negative photoresist described above, and alkali-soluble resin is crosslinked by an acid generated by light irradiation and light irradiation to give alkali. It becomes insoluble.

상술한 바와 같이, 본 발명의 현상액은 포지티브형 및 네거티브형 포토레지스트의 어떠한 현상에도 적용할 수 있지만, 미노광부로부터의 레지스트 성분의 현 상액 중으로의 용출이 효과적으로 억제되고, 레지스트 패턴의 형상 열화 억제 효과가 특히 높기 때문에, 특히 포지티브형의 포토레지스트의 현상에 바람직하고, 그 중에서도 포지티브형 화학 증폭형 포토레지스트의 현상에 최적이다.As described above, the developer of the present invention can be applied to any development of positive and negative photoresists, but the elution of the resist component from the unexposed portion into the developer is effectively suppressed, and the shape deterioration suppression effect of the resist pattern is effectively suppressed. Since is particularly high, it is particularly preferable for the development of a positive photoresist, and most particularly for the development of a positive chemically amplified photoresist.

본 발명의 포토레지스트 현상액을 사용하는 현상은, 공지된 방법에 따라 행할 수 있다. 즉, 상술한 각종 포토레지스트를 포함하는 도포액을 소정의 기판 표면에 도포하고, 건조함으로써 상술한 후막의 포토레지스트층을 형성하고, 이어서 마스크를 통해 소정의 패턴으로 노광을 행하고, 노광 후 본 발명의 포토레지스트 현상액을 사용하여 현상을 행하고, 현상 후 린스액을 사용하여 용출된 레지스트 성분을 함유하는 현상액을 세정 제거하고, 건조함으로써 목적으로 하는 포지티브형 또는 네거티브형의 레지스트 패턴이 기판 표면에 형성된다.The development using the photoresist developer of the present invention can be performed according to a known method. That is, the coating liquid containing the various photoresist mentioned above is apply | coated to a predetermined board | substrate surface, and it is made to dry, the photoresist layer of the thick film mentioned above is formed, and then it exposes in a predetermined pattern through a mask, and after this exposure, this invention After the development is carried out using a photoresist developer, the developer containing the resist component eluted using the rinse solution after development is washed and dried to form a target positive or negative resist pattern on the substrate surface. .

상기한 현상시에 노광은, 사용한 포토레지스트가 갖고 있는 광 감도에 따른 파장의 광을 조사함으로써 행해진다. 특히 미세한 레지스트 패턴을 형성하는 경우에는, 엑시머 레이저광 등의 단파장의 광을 조사하지만, 전자선이나 X선 조사에 의한 노광도 포토레지스트의 종류에 따라서는 가능하다. 또한, 화학 증폭형 포토레지스트가 사용되고 있는 경우에는, 산의 발생을 촉진시키기 위해 필요에 따라 70 내지 110 ℃의 온도로 가열된다. 이 가열은 노광 후에 행해지고, 그 가열 시간은 통상적으로 1 내지 10분 정도이다.Exposure at the time of the said image development is performed by irradiating the light of the wavelength according to the optical sensitivity which the used photoresist has. In particular, in the case of forming a fine resist pattern, light of short wavelength such as excimer laser light is irradiated, but exposure by electron beam or X-ray irradiation may be possible depending on the type of photoresist. In addition, when a chemically amplified photoresist is used, it is heated to a temperature of 70 to 110 ° C as necessary to promote the generation of acid. This heating is performed after exposure, and the heating time is about 1 to 10 minutes normally.

노광 후의 현상은, 침지법, 퍼들 현상법, 분무 현상법 등의 공지된 방법을 특별한 한정없이 이용할 수 있다. 예를 들면, 침지법이란, 포토레지스트층이 형성된 실리콘 웨이퍼 등의 기판을 일정 시간 동안 현상액에 침지한 후, 순수에 침지하 여 건조시키는 현상법이다. 또한, 퍼들 현상법이란, 포토레지스트층면 위에 현상액을 적하하여 일정 시간 동안 정치한 후, 순수로 세정하여 건조시키는 현상법이며, 분무 현상법이란, 포토레지스트층면 위에 현상액을 분무한 후, 순수로 세정하여 건조시키는 현상법이다.The image development after exposure can use well-known methods, such as an immersion method, a puddle image development method, and a spray image development method, without particular limitation. For example, the immersion method is a developing method in which a substrate such as a silicon wafer on which a photoresist layer is formed is immersed in a developing solution for a predetermined time, and then immersed in pure water and dried. The puddle developing method is a developing method in which a developer is dropped on a surface of a photoresist layer and left to stand for a predetermined time, followed by washing with pure water and drying. The spray developing method is sprayed with pure water after spraying a developing solution on a surface of a photoresist layer. It is a developing method to dry by.

상기한 바와 같이 하여 포지티브형 또는 네거티브형의 레지스트 패턴이 형성된 후에는, 종래의 포토리소그래피와 마찬가지로 에칭 공정이나 도금 공정이 행해지며, 레지스트 패턴의 오목부(패턴의 간극)에 범프 등의 접속 단자가 형성되고, 마지막으로 레지스트 패턴을 형성하고 있는 포토레지스트가 제거되게 된다.After the positive or negative resist pattern is formed as described above, an etching process or a plating process is performed similarly to conventional photolithography, and connection terminals such as bumps are formed in the recesses (pattern gaps) of the resist pattern. It is formed, and finally the photoresist forming the resist pattern is removed.

이하 실시예를 이용하여 본 발명을 상세히 설명하지만, 본 발명은 실시예로 한정되지 않는다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to Examples.

<제조예 1 내지 9 및 비교 제조예 1 내지 4><Production Examples 1 to 9 and Comparative Production Examples 1 to 4>

20.0 질량%의 TMAH 수용액((주)도꾸야마사 제조, 상품명 SD-20)을 초순수로 희석하여 3.0 질량% 농도의 TMAH 수용액을 제조하고, 얻어진 수용액에 각종 계면활성제를 표 1(제조예 1 내지 4), 표 2(제조예 5 내지 9) 및 표 3(비교 제조예 1 내지 4)에 나타내는 양(단위는 질량%임)을 첨가하여 각종 포토레지스트 현상액을 제조하였다.A 20.0 mass% aqueous TMAH solution (trade name SD-20, manufactured by Tokuyama Co., Ltd.) was diluted with ultrapure water to prepare a TMAH aqueous solution having a concentration of 3.0 mass%, and various surfactants were prepared in Table 1 (Preparation Examples 1 to 2). 4), the amounts shown in Tables 2 (Manufacturing Examples 5 to 9) and Table 3 (Comparative Production Examples 1 to 4) were added to prepare various photoresist developer solutions.

또한, 비교 제조예 1에서는, 음이온 계면활성제 및 양이온 계면활성제 중 어떠한 것도 사용되지 않았다. 또한, 음이온성 계면활성제는 양이온 교환 수지로 처리를 행하여, 상기 음이온성 계면활성제(100 % 환산) 중의 나트륨 이온 및 칼륨 이온의 합계 농도를 10 ppm 이하로 조정하여 사용하였다. 표 1, 2, 3에는 이들 각종 현상액의 pH, 나트륨 이온 및 칼륨 이온의 농도도 나타내었다.In Comparative Production Example 1, none of the anionic surfactant and the cationic surfactant was used. The anionic surfactant was treated with a cation exchange resin, and the total concentration of sodium ions and potassium ions in the anionic surfactant (100% equivalent) was adjusted to 10 ppm or less and used. Tables 1, 2 and 3 also show the pH, sodium ions and potassium ions concentrations of these various developer solutions.

Figure 112009060551257-pct00009
Figure 112009060551257-pct00009

Figure 112009060551257-pct00010
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Figure 112009060551257-pct00011
Figure 112009060551257-pct00011

<실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 5><Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 5>

후막 형성용 포지티브형 포토레지스트로서, 하기의 2종의 포토레지스트를 준비하였다.As the positive photoresist for forming a thick film, the following two types of photoresists were prepared.

노볼락-디아조나프토퀴논계 포지티브형 레지스트: Novolac-diazonaphthoquinone-based positive resists:

수지 성분; 노볼락형 페놀 수지(알칼리 가용성 수지)Resin component; Novolak-type phenolic resin (alkali-soluble resin)

감광제; 디아조나프토퀴논Photosensitizers; Diazonaphthoquinone

화학 증폭형 레지스트(포지티브형): Chemically Amplified Resist (Positive Type):

카르복실산을 에스테르기로 보호한 폴리메타크릴산계 수지와 알칼리 가용성 수지로서 폴리히드록시스티렌을 수지 성분으로서 포함하고, 산발생제를 포함하는 포토레지스트Photoresist comprising an acid generator and containing polyhydroxy styrene as a resin component as polymethacrylic acid-based resin protecting carboxylic acid with ester group and alkali-soluble resin

4인치 실리콘 웨이퍼를 준비하고, 황산-과산화수소(부피비 4:1)로 상기 웨이퍼 표면을 세정 처리하였다. 이어서, 핫 플레이트 위에서 200 ℃에서 60초간 소성하였다.A 4 inch silicon wafer was prepared and the wafer surface was cleaned with sulfuric acid-hydrogen peroxide (volume ratio 4: 1). Subsequently, firing was performed at 200 ° C. for 60 seconds on a hot plate.

이어서, 스피너를 사용하여 이 실리콘 웨이퍼에 상기한 포지티브형 포토레지스트를 도포하고, 3.5 ㎛의 막 두께를 갖는 포지티브형 포토레지스트층을 형성하였다.Subsequently, the above positive photoresist was applied to this silicon wafer using a spinner to form a positive photoresist layer having a film thickness of 3.5 μm.

얻어진 포지티브형 포토레지스트층에 마스크 패턴을 통해 파장 300 내지 500 ㎛의 g, h, i선을 조사한 후, 제조예 1 내지 9 및 비교 제조예 1 내지 4에서 제조된 각종 현상액을 사용하여 현상 시간 8분, 23 ℃에서 퍼들 현상을 행하여, 패턴 간극부의 폭이 20 ㎛인 레지스트 패턴(컨택트홀 패턴)을 얻었다.After the obtained positive photoresist layer was irradiated with g, h, and i rays having a wavelength of 300 to 500 µm through a mask pattern, development time 8 was performed using various developer solutions prepared in Preparation Examples 1 to 9 and Comparative Preparation Examples 1 to 4. The puddle development was performed at 23 degreeC for the minute, and the resist pattern (contact hole pattern) whose width | variety of a pattern gap part is 20 micrometers was obtained.

이 레지스트 패턴에 대하여, 주사형 전자 현미경(SEM)을 사용하여 스컴의 유무 및 패턴 형상의 평가를 행하고, 그 결과를 표 4에 나타내었다.About this resist pattern, the presence or absence of scum and a pattern shape were evaluated using the scanning electron microscope (SEM), and the result is shown in Table 4.

또한, 평가 기준은 다음과 같다.In addition, evaluation criteria are as follows.

스컴의 유무:With or without Scum:

○: 스컴 발생 없음.○: no scum occurs.

×: 스컴 있음.X: There is a scum.

패턴 형상:Pattern shape:

◎: 매우 양호함.(Double-circle): Very good.

즉, 패턴 치수 오차가 목적으로 하는 치수 교차의 5 % 이내이고, 현상 후의 패턴 오목부(간극부)의 측벽이 직립하고 있다(패턴의 상면과 측벽이 교차하는 부분이 거의 직각이며, 오목부 측벽 하부의 테이퍼화도 없음).That is, the pattern dimensional error is within 5% of the target dimensional intersection, and the sidewalls of the pattern recesses (gaps) after development are erect (the portions where the upper surface of the pattern and the sidewalls cross are almost right angles, and the recess sidewalls No tapering at the bottom).

○: 양호함.(Circle): Good.

즉, 패턴 치수 오차가 목적으로 하는 치수 교차의 10 % 미만이고, 현상 후의 패턴의 오목부의 측벽이 직립하고 있다.That is, the pattern dimension error is less than 10% of the target dimension crossing, and the side wall of the recessed part of the pattern after image development is standing upright.

×: 불량임.×: defective.

즉, 패턴 치수 오차가 목적으로 하는 치수 교차의 10 % 이상이고, 현상 후의 패턴의 오목부의 측벽이 직립하고 있지 않다(패턴의 상면과 측벽이 교차하는 부분이 라운딩을 띠고 있고, 오목부 측벽의 하부가 테이퍼화되어 있음).That is, the pattern dimensional error is 10% or more of the target dimensional intersection, and the sidewalls of the recesses of the pattern after development are not standing upright (the part where the upper surface of the pattern and the sidewalls cross is rounded, and the lower part of the recess sidewalls Is tapered).

Figure 112009060551257-pct00012
Figure 112009060551257-pct00012

<실시예 10 내지 18 및 비교예 6 내지 9><Examples 10 to 18 and Comparative Examples 6 to 9>

도포하는 포지티브형 포토레지스트의 막 두께를 20.0 ㎛로 한 것 이외에는, 상술한 실시예 및 비교예와 동일하게 하고, 각종 현상액을 사용하여 현상을 행하여 패턴 간극부의 폭이 20 ㎛인 컨택트홀 패턴을 얻고, 동일한 평가를 행하였다. 그 결과를 표 5에 나타낸다.Except for setting the film thickness of the positive type photoresist to be applied in the same manner as in the above-described Examples and Comparative Examples, development was carried out using various developing solutions to obtain a contact hole pattern having a width of 20 μm of the pattern gap portion. And the same evaluation was performed. The results are shown in Table 5.

Figure 112009060551257-pct00013
Figure 112009060551257-pct00013

표 4 및 표 5의 실험 결과에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 현상액을 사용하여 현상을 행한 경우에는(실시예 1 내지 18), 포토레지스트층의 두께가 3 ㎛ 이상인 경우, 통상적인 포토레지스트 및 화학 증폭형 포토레지스트 중 어떠한 것에 의해 포토레지스트층이 형성되어 있어도 스컴의 발생이 없고, 패턴 형상도 양호하였다. As shown in the experimental results of Table 4 and Table 5, when development was performed using the developer of the present invention (Examples 1 to 18), when the thickness of the photoresist layer was 3 µm or more, conventional photoresist and chemical Even if the photoresist layer was formed by any of the amplification type photoresists, scum was not generated and the pattern shape was good.

Claims (7)

제4급 암모늄 화합물의 수용액을 포함하는 포토레지스트 현상액에 있어서,A photoresist developer containing an aqueous solution of a quaternary ammonium compound, 상기 제4급 암모늄 화합물의 수용액은 음이온성 계면활성제 및 양이온성 계면활성제를 포함하고, The aqueous solution of the quaternary ammonium compound includes an anionic surfactant and a cationic surfactant, 상기 제4급 암모늄 화합물은 강염기성 제4급 저급 알킬 암모늄 수산화물이고, The quaternary ammonium compound is a strong basic quaternary lower alkyl ammonium hydroxide, 상기 음이온성 계면활성제는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물이고, The anionic surfactant is a compound represented by the following formula (1), 포토레지스트 현상액 전체의 질량을 100 질량%로 했을 때, 상기 음이온성 계면활성제를 0.1 내지 5 질량% 및 상기 양이온성 계면활성제를 0.01 내지 2 질량%의 농도로 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 현상액.When the mass of the whole photoresist developing solution is 100 mass%, the photoresist developing solution contains 0.1-5 mass% of said anionic surfactant and 0.01-2 mass% of said cationic surfactant. . <화학식 1><Formula 1>
Figure 112009060551257-pct00014
Figure 112009060551257-pct00014
(식 중, p는 1 내지 3의 정수이고, (Wherein p is an integer of 1 to 3, m은 5 내지 30의 정수이고, m is an integer from 5 to 30, R1은 수소 원자 또는 메틸기이고, R 1 is a hydrogen atom or a methyl group, R2는 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기이고, R 2 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, A는 탄소수 2 내지 4의 알킬렌기이고, 복수개 존재하는 2가의 기 AO는 서로 동일하거나 상이할 수 있고, A is an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, and a plurality of divalent groups AO present may be the same or different from each other, M은 수소 원자 또는 암모늄 이온임)M is a hydrogen atom or ammonium ion)
제1항에 있어서, 상기 양이온성 계면활성제가 하기 화학식 2로 표시되는 제4급 암모늄염인 포토레지스트 현상액.The photoresist developer of claim 1, wherein the cationic surfactant is a quaternary ammonium salt represented by the following formula (2). <화학식 2><Formula 2>
Figure 112009060551257-pct00015
Figure 112009060551257-pct00015
(식 중, R3, R4 및 R5는 각각 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 20의 유기기이고, (Wherein, R 3 , R 4 and R 5 are each a hydrogen atom or an organic group having 1 to 20 carbon atoms, X는 OH, Cl, Br 또는 I임)X is OH, Cl, Br or I)
제1항에 있어서, 상기 음이온성 계면활성제가 600 내지 1,500의 분자량을 갖고 있는 포토레지스트 현상액.The photoresist developer according to claim 1, wherein the anionic surfactant has a molecular weight of 600 to 1,500. 제1항에 있어서, 나트륨 이온과 칼륨 이온의 합계 농도가 500 ppb 이하로 억제되어 있는 포토레지스트 현상액.The photoresist developer according to claim 1, wherein the total concentration of sodium ions and potassium ions is suppressed to 500 ppb or less. 제1항에 기재된 포토레지스트 현상액을 두께 3 ㎛ 내지 100 ㎛의 노광된 후막 레지스트층의 현상에 사용하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 현상 방법.The photoresist development method of Claim 1 is used for image development of the exposed thick film resist layer of 3 micrometers-100 micrometers in thickness. 제5항에 있어서, 후막 레지스트층이 화학 증폭형 레지스트층인 포토레지스트 현상 방법.6. The photoresist developing method according to claim 5, wherein the thick film resist layer is a chemically amplified resist layer. 제5항에 있어서, 후막 레지스트층이 노볼락-디아조나프토퀴논형 레지스트인 포토레지스트 현상 방법.The photoresist developing method according to claim 5, wherein the thick film resist layer is a novolak-diazonaphthoquinone type resist.
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