JP2010085567A - Resin composition for photoresist - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はフォトレジスト用樹脂組成物に関する。 The present invention relates to a photoresist resin composition.
液晶表示装置回路または半導体集積回路のように微細な回路パターンは基板上に形成された絶縁膜または導電性金属膜にフォトレジスト組成物を均一にコーティングまたは塗布し、所定の形状のマスク存在下でコーティングされたフォトレジスト組成物を露光して現像し、目的とする形状のパターンに作られる。その後、パターンが形成されたフォトレジスト膜をマスクとして用いて金属膜または絶縁膜を除去した後、残存するフォトレジスト膜を除去して基板上に微細回路を形成する。このようなフォトレジスト組成物は露光される部分やフォトレジスト膜が可溶か不溶によって、ネガ形とポジ形に分類される。 A fine circuit pattern such as a liquid crystal display device circuit or a semiconductor integrated circuit is obtained by uniformly coating or applying a photoresist composition on an insulating film or conductive metal film formed on a substrate, and in the presence of a mask of a predetermined shape. The coated photoresist composition is exposed and developed to produce a pattern of the desired shape. Thereafter, the metal film or the insulating film is removed using the patterned photoresist film as a mask, and then the remaining photoresist film is removed to form a fine circuit on the substrate. Such a photoresist composition is classified into a negative type and a positive type depending on whether the exposed portion or the photoresist film is soluble or insoluble.
一般にポジ型フォトレジスト組成物には、ナフトキノンジアジド化合物等のキノンジアジド基を有する感光剤とアルカリ可溶性樹脂(例えば、ノボラック型フェノ−ル樹脂)とが用いられている。このような組成からなるポジ型フォトレジスト組成物は、露光後にアルカリ溶液による現像によって高い解像力を示し、IC、LSI等の半導体製造、LCD等の液晶表示画面機器の製造及び印刷原版の製造等に利用されている。また、ノボラック型フェノ−ル樹脂は、プラズマドライエッチングに対し、芳香環を多く持つ構造に起因する高い耐熱性も有しており、これまでノボラック型フェノ−ル樹脂とナフトキノンジアジド系感光剤とを含有する数多くのポジ型フォトレジストが開発、実用化され、大きな成果を挙げてきている。 In general, a positive photoresist composition uses a photosensitizer having a quinonediazide group such as a naphthoquinonediazide compound and an alkali-soluble resin (for example, a novolac-type phenolic resin). A positive photoresist composition having such a composition exhibits a high resolving power by developing with an alkaline solution after exposure, and is used for the manufacture of semiconductors such as IC and LSI, the manufacture of liquid crystal display screen devices such as LCDs, and the manufacture of printing masters. It's being used. In addition, novolak-type phenolic resins have high heat resistance due to the structure having many aromatic rings against plasma dry etching. Until now, novolak-type phenolic resins and naphthoquinone diazide photosensitizers have been used. Numerous positive photoresists have been developed and put into practical use and have achieved great results.
液晶表示装置回路用フォトレジスト組成物の実用面での重要な特性は形成されたレジスト膜の感度、現像コントラスト、解像度、基板との接着力、残膜率、耐熱性、回路線幅均一度(CD uniformity)である。特に、薄膜トランジスタ液晶表示装置の特徴である基板の大面積化による生産ラインでの長い露光時間のため感度の向上が必ず要求される。また、感度と残膜率は反比例関係で、感度が高ければ残膜率は減少する傾向を示す。 The practical characteristics of the photoresist composition for liquid crystal display device circuits are the sensitivity, development contrast, resolution, adhesion to the substrate, residual film ratio, heat resistance, circuit line width uniformity ( CD uniformity). In particular, improvement in sensitivity is inevitably required due to the long exposure time in the production line due to the large area of the substrate, which is a feature of the thin film transistor liquid crystal display device. In addition, the sensitivity and the remaining film ratio are inversely proportional, and the higher the sensitivity, the lower the remaining film ratio tends to decrease.
液晶表示装置回路用ポジ型フォトレジストには、m/p−クレゾ−ルとホルムアルデヒドとを酸触媒の存在下で反応させて得られたノボラック型フェノ−ル樹脂が一般に使用されている。そして、フォトレジストの特性を調整または向上させるために、原料フェノール類として用いるm/p−クレゾ−ルの比率や、フェノ−ル樹脂の分子量、分子量分布等の検討がなされてきた。また、特許文献1にはフォトレジスト特性を向上させるためにノボラック樹脂を分溜(Fractionation)処理する方法の使用が開示されており、前記の内容は当分野の従事者には広く知られている。一般的にフォトレジストの感度の向上はノボラック樹脂の分子量を低くすることにより達成されるが、この手法は耐熱性が悪くなったり、未露光部の残膜率が低下したり、露光部との溶解速度差が取れず、露光部と未露光部との現像コントラストの低下を招き、ひいては解像度の低下を生じるという問題がある。一方、ノボラック樹脂の分子量を高くすると、耐熱性および解像度は改善されるが、感度の低下を生じる。すなわち一方を改良しようとすると、他方が悪くなるというきわめて深刻な不都合を生じる。これまで、様々な改良が試みられたにも関わらず、未だに感度、残膜率、現像コントラスト、解像度、基板との接着力、回路線幅均一度などのような液晶表示装置回路用フォトレジスト組成物の好ましい特性のうちいずれか一つの特性を犠牲にせずに各々の産業工程に適した多様な液晶表示装置回路用フォトレジスト組成物は開発されておらず、これに対する要求は続いている。 A novolak type phenol resin obtained by reacting m / p-cresol and formaldehyde in the presence of an acid catalyst is generally used for a positive type photoresist for a liquid crystal display device circuit. In order to adjust or improve the characteristics of the photoresist, studies have been made on the ratio of m / p-cresol used as a raw material phenol, the molecular weight of the phenol resin, the molecular weight distribution, and the like. Patent Document 1 discloses the use of a method of fractionating a novolak resin in order to improve photoresist characteristics, and the above contents are well known to those skilled in the art. . In general, improvement in the sensitivity of the photoresist is achieved by lowering the molecular weight of the novolak resin, but this method deteriorates the heat resistance, reduces the remaining film ratio of the unexposed area, There is a problem that a difference in dissolution rate cannot be obtained, resulting in a decrease in development contrast between the exposed area and the unexposed area, which in turn causes a decrease in resolution. On the other hand, when the molecular weight of the novolak resin is increased, the heat resistance and resolution are improved, but the sensitivity is lowered. That is, trying to improve one causes a very serious inconvenience that the other gets worse. Despite various attempts to date, photo resist compositions for liquid crystal display devices such as sensitivity, residual film ratio, development contrast, resolution, adhesion to substrate, circuit line width uniformity, etc. A variety of photoresist compositions for liquid crystal display circuits suitable for each industrial process have not been developed without sacrificing any one of the preferable characteristics of the product, and the demand for this continues.
本発明の目的は良好な感度・解像度を有し、高耐熱性で高残膜性をもち、その他特性についても汎用のものより劣ることのないフォトレジスト用樹脂組成物を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a resin composition for a photoresist having good sensitivity and resolution, high heat resistance, high residual film property, and other characteristics that are not inferior to those of general-purpose ones.
このような目的は、下記の本発明[1]〜[4]により達成される。
[1] フェノール類とアルデヒド類とを酸触媒の存在下、110−220℃の温度下で反応して得られるハイオルソノボラック型フェノール樹脂と下記一般式(1)で示されるポリアミドフェノール樹脂、ナフトキノンジアジド誘導体、溶媒を含有することを特徴とするフォトレジスト用樹脂組成物。
[3] フェノール類がメタクレゾールとパラクレゾールの混合物である上記[1]又は[2]記載のフォトレジスト用樹脂組成物。
[4] メタクレゾールとパラクレゾールの比率が60:40から30:70である上記[3]記載のフォトレジスト用樹脂組成物。
Such an object is achieved by the following present invention [1] to [4].
[1] A high ortho novolac type phenol resin obtained by reacting phenols and aldehydes in the presence of an acid catalyst at a temperature of 110 to 220 ° C., a polyamide phenol resin represented by the following general formula (1), naphtho A resin composition for a photoresist, comprising a quinonediazide derivative and a solvent.
[3] The resin composition for photoresists according to the above [1] or [2], wherein the phenol is a mixture of metacresol and paracresol.
[4] The resin composition for photoresists according to the above [3], wherein the ratio of metacresol to paracresol is 60:40 to 30:70.
本発明により、良好な感度、解像度を有し、高耐熱性で高残膜性をもち、その他特性についても汎用のものより劣ることのないフォトレジスト用樹脂組成物を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a resin composition for a photoresist having good sensitivity and resolution, high heat resistance, high residual film property, and other characteristics that are not inferior to those of general-purpose ones.
以下に、本発明について詳細に説明する。 The present invention is described in detail below.
本発明は、フォトレジスト用樹脂組成物に関するものである。まず、本発明のフォトレジスト用樹脂組成物に用いる樹脂について説明する。 The present invention relates to a resin composition for photoresist. First, the resin used for the photoresist resin composition of the present invention will be described.
本発明に用いるハイオルソノボラック型フェノール樹脂は、フェノール類とアルデヒド類とを酸触媒の存在下、110−220℃の温度下で反応して得られる樹脂である。始めに110-220℃の高温で反応させることにより、フェノール性水酸基近傍での反応が優先的に起こるため、通常のものより、オルソ化率の高い樹脂が得られやすい。また、本反応は110-220℃で行うことが好ましいが、120−150℃の範囲で行うことがより好ましい。前記ノボラック型フェノール樹脂に用いるフェノール類としては特に限定されないが、例えば、フェノール、メタクレゾール、オルソクレゾール、パラクレゾール、2,3−キシレノール、2,4−キシレノール、2,5−キシレノール、2,6−キシレノール、3,4−キシレノール、3,5−キシレノール、2,3,4−トリメチルフェノール、2,3,5−トリメチルフェノール、2,3,6−トリメチルフェノール、2,4,5−トリメチルフェノール、3,4,5−トリメチルフェノール、エチルフェノール、プロピルフェノール、ブチルフェノール、オクチルフェノール、ノニルフェノール、1−ナフトール、2−ナフトール、フェニルフェノールなどが挙げられる。 The high ortho novolac type phenol resin used in the present invention is a resin obtained by reacting phenols and aldehydes in the presence of an acid catalyst at a temperature of 110 to 220 ° C. When the reaction is first performed at a high temperature of 110 to 220 ° C., the reaction in the vicinity of the phenolic hydroxyl group occurs preferentially, and therefore, a resin having a higher ortho-ratio than that of a normal one is easily obtained. The reaction is preferably carried out at 110-220 ° C, more preferably 120-150 ° C. Although it does not specifically limit as phenols used for the said novolak type phenol resin, For example, phenol, metacresol, orthocresol, paracresol, 2,3-xylenol, 2,4-xylenol, 2,5-xylenol, 2,6 -Xylenol, 3,4-xylenol, 3,5-xylenol, 2,3,4-trimethylphenol, 2,3,5-trimethylphenol, 2,3,6-trimethylphenol, 2,4,5-trimethylphenol 3,4,5-trimethylphenol, ethylphenol, propylphenol, butylphenol, octylphenol, nonylphenol, 1-naphthol, 2-naphthol, phenylphenol and the like.
前記ノボラック型フェノール樹脂に用いられるアルデヒド類としては特に限定されないが、例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピルアルデヒド、ブチルアルデヒド、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒドなどが挙げられる。
これらの中でも、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、サリチルアルデヒドが好ましい。これにより、フォトレジスト組成物として用いたときに高感度とすることができる。なお、ホルムアルデヒドを用いる場合は、ホルムアルデヒド源としては特に限定されないが、ホルマリン(水溶液)、パラホルムアルデヒド、アルコール類とのヘミホルマール、トリオキサンなど、ホルムアルデヒドを発生するものであれば使用できる。
Although it does not specifically limit as aldehydes used for the said novolak type phenol resin, For example, formaldehyde, acetaldehyde, propyl aldehyde, butyraldehyde, benzaldehyde, salicylaldehyde, etc. are mentioned.
Among these, formaldehyde, paraformaldehyde, acetaldehyde, and salicylaldehyde are preferable. Thereby, when used as a photoresist composition, high sensitivity can be achieved. When formaldehyde is used, the formaldehyde source is not particularly limited, but any formaldehyde can be used as long as it generates formaldehyde, such as formalin (aqueous solution), paraformaldehyde, hemi-formal with alcohols, and trioxane.
前記フェノール類とアルデヒド類との反応には、酸触媒が一般的に使用される。本発明のハイオルソノボラック型フェノール樹脂を合成するための酸触媒としては、特に限定はされないが、例えば、蓚酸、酢酸などの有機カルボン酸といった弱酸が挙げられる。これらの中から、単独あるいは2種以上を混合して使用することもできる。酸触媒の使用量は特に限定されないが、フェノール類に対して0.01〜5重量%であることが好ましい。また、フォトレジスト用樹脂をフォトレジスト組成物に用いる時にはフォトレジストの特性のために樹脂に残留している触媒は少量であることが好ましい。もちろん樹脂を合成する過程で、一般的な除去方法(中和、水洗やフィルターろ過等)により除去してもよい。また、本発明に使用される反応溶媒としては、適度に非極性な溶媒で、例えばヘキサン、ベンゼン、キシレンなどが挙げられる。これらを用いることで樹脂のオルソ化率を高く維持することが可能になる。 An acid catalyst is generally used for the reaction of the phenols and aldehydes. Although it does not specifically limit as an acid catalyst for synthesize | combining the high ortho novolak type phenol resin of this invention, For example, weak acids, such as organic carboxylic acids, such as an oxalic acid and an acetic acid, are mentioned. Among these, it can also be used individually or in mixture of 2 or more types. Although the usage-amount of an acid catalyst is not specifically limited, It is preferable that it is 0.01-5 weight% with respect to phenols. Further, when a photoresist resin is used in the photoresist composition, a small amount of catalyst remains in the resin because of the characteristics of the photoresist. Of course, in the process of synthesizing the resin, it may be removed by a general removal method (neutralization, water washing, filter filtration, etc.). Moreover, as a reaction solvent used for this invention, it is a moderately non-polar solvent, for example, hexane, benzene, xylene etc. are mentioned. By using these, it becomes possible to keep the ortho-ratio of the resin high.
本発明に用いられるハイオルソノボラック型フェノール樹脂のオルソ化率としては20−40%が好ましく、さらには25−35%が好ましい。これらオルソ化率については一般的に13C−NMRを用いて分析することが出来る。これにより、フォトレジストとして用いたときに高感度、高残膜率保持することが出来る。 The ortho-formation ratio of the high ortho novolak type phenol resin used in the present invention is preferably 20-40%, more preferably 25-35%. These ortho-conversion rates can generally be analyzed using 13 C-NMR. This makes it possible to maintain high sensitivity and a high residual film ratio when used as a photoresist.
本発明に用いるフェノール類としてメタクレゾールとパラクレゾールを用いる場合は、メタクレゾールの比率が30〜60%であることが好ましく、さらに好ましくは40〜50%である。これにより、フォトレジストとして用いたときに高感度を維持しながらナフトキノンジアジド誘導体との反応性を高く保ち、フォトレジストとして使用したときの残膜率をより高くすることができる。 When metacresol and paracresol are used as the phenols used in the present invention, the ratio of metacresol is preferably 30 to 60%, more preferably 40 to 50%. This makes it possible to maintain high reactivity with the naphthoquinonediazide derivative while maintaining high sensitivity when used as a photoresist, and to increase the remaining film ratio when used as a photoresist.
本発明に用いるノボラック型フェノール樹脂としては、GPCにより測定される重量平均分子量が1000〜20000であることが好ましく、さらに好ましくは3000〜10000であり、重量平均分子量を上記範囲とすることで、感度、耐熱性、残膜性を向上させることができる。上記重量平均分子量は、ポリスチレン標準物質を用いて作成した検量線をもとに計算した。GPC測定はテトラヒドロフランを溶出溶媒とし、流量1.0ml/min、カラム温度40℃の条件で示差屈折計を検出器として用いて実施することができる。用いることのできる装置は、例えば、
1)本体:TOSOH社製・「HLC−8020」
2)検出器:波長280nmにセットしたTOSOH社製・「UV−8011」
3)分析用カラム:昭和電工社製・「SHODEX KF−802、KF−803、KF−805」をそれぞれ使用することができる。
As the novolak type phenol resin used in the present invention, the weight average molecular weight measured by GPC is preferably 1000 to 20000, more preferably 3000 to 10000, and the weight average molecular weight is within the above range. , Heat resistance and residual film properties can be improved. The weight average molecular weight was calculated based on a calibration curve prepared using a polystyrene standard. GPC measurement can be performed using tetrahydrofuran as an elution solvent, a flow rate of 1.0 ml / min, and a column temperature of 40 ° C. using a differential refractometer as a detector. Examples of devices that can be used include:
1) Body: "HLC-8020" manufactured by TOSOH
2) Detector: “UV-8011” manufactured by TOSOH with wavelength set to 280 nm
3) Analytical column: “SHODEX KF-802, KF-803, KF-805” manufactured by Showa Denko KK can be used.
本発明に必要なポリアミドフェノール樹脂は特開昭60−223824号公報等に記載の方法である、ジカルボン酸を塩化チオニル等を用いて酸クロライド化し、ジヒドロキシジアミンと縮合させる方法や、ジカルボン酸とジヒドロキシジアミンをジシクロヘキシルカルボジイミド等の縮合剤により縮合する方法により得ることができる。 The polyamide phenol resin necessary for the present invention is a method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-223824, such as a method in which a dicarboxylic acid is acid chlorided using thionyl chloride and the like and condensed with dihydroxydiamine, or a dicarboxylic acid and dihydroxy It can be obtained by a method of condensing diamine with a condensing agent such as dicyclohexylcarbodiimide.
対応するジカルボン酸としては例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、3,3’−ジフェニルジカルボン酸、3,4’−ジフェニルジカルボン酸、4,4’−ジフェニルジカルボン酸、3,3’−ジフェニルエーテルジカルボン酸、3,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸、4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸、2,2−ビス(4−カルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、3,3’−ベンゾフェノンジカルボン酸、3,4’−ベンゾフェノンジカルボン酸、4,4’−ベンゾフェノンジカルボン酸、3,3’−ジフェニルスルホンジカルボン酸、3,4’−ジフェニルスルホン−ジカルボン酸、4,4’−ジフェニルスルホンジカルボン酸等が挙げられる。また使用にあたっては、1種類でも2種類以上の混合物でもかまわない。 Examples of the corresponding dicarboxylic acid include phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, 3,3′-diphenyldicarboxylic acid, 3,4′-diphenyldicarboxylic acid, 4,4′-diphenyldicarboxylic acid, and 3,3′-diphenylether. Dicarboxylic acid, 3,4'-diphenyl ether dicarboxylic acid, 4,4'-diphenyl ether dicarboxylic acid, 2,2-bis (4-carboxyphenyl) hexafluoropropane, 3,3'-benzophenone dicarboxylic acid, 3,4'- Examples include benzophenone dicarboxylic acid, 4,4′-benzophenone dicarboxylic acid, 3,3′-diphenyl sulfone dicarboxylic acid, 3,4′-diphenyl sulfone dicarboxylic acid, 4,4′-diphenyl sulfone dicarboxylic acid, and the like. In use, one kind or a mixture of two or more kinds may be used.
一方のジヒドロキシジアミンとしては例えば、2,4 −ジヒドロキシ−m−フェニレンジアミン、2,5−ジヒドロキシ−p−フェニレンジアミン、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシジフェニル、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシジフェニル、3,4’−ジアミノ−3,4’−ジヒドロキシジフェニル、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノ−3,4’−ジヒドロキシジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシジフェニルヘキサフルオロプロパン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシジフェニルヘキサフルオロプロパン、3,4’−ジアミノ−3,4’−ジヒドロキシジフェニルヘキサフルオロプロパン、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシベンゾフェノン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシベンゾフェノン、3,4’−ジアミノ−3,4’−ジヒドロキシベンゾフェノン、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルフォン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシジフェニルスルフォン、3,4’−ジアミノ−3,4’−ジヒドロキシジフェニルスルフォン等が挙げられる。また使用にあたっては、1種類でも2種類以上の混合物でもかまわない。 Examples of the dihydroxydiamine include 2,4-dihydroxy-m-phenylenediamine, 2,5-dihydroxy-p-phenylenediamine, 3,3′-diamino-4,4′-dihydroxydiphenyl, and 4,4′-. Diamino-3,3′-dihydroxydiphenyl, 3,4′-diamino-3,4′-dihydroxydiphenyl, 3,3′-diamino-4,4′-dihydroxydiphenyl ether, 4,4′-diamino-3,3 '-Dihydroxydiphenyl ether, 3,4'-diamino-3,4'-dihydroxydiphenyl ether, 3,3'-diamino-4,4'-dihydroxydiphenylhexafluoropropane, 4,4'-diamino-3,3'- Dihydroxydiphenylhexafluoropropane, 3,4'-diamino-3,4'-di Droxydiphenylhexafluoropropane, 3,3′-diamino-4,4′-dihydroxybenzophenone, 4,4′-diamino-3,3′-dihydroxybenzophenone, 3,4′-diamino-3,4′-dihydroxy Benzophenone, 3,3′-diamino-4,4′-dihydroxydiphenyl sulfone, 4,4′-diamino-3,3′-dihydroxydiphenyl sulfone, 3,4′-diamino-3,4′-dihydroxydiphenyl sulfone, etc. Is mentioned. In use, one kind or a mixture of two or more kinds may be used.
前記のクロライド化させてから反応させる方法を用いる場合は反応後、残留ハロゲン量を低減させるため、水洗浄処理、及びアルカリ水溶液洗浄処理する工程を導入してもよい。また、ジシクロへキシルカルボジイミド等の縮合剤を用いる場合はろ過、水洗浄処理等を繰り返し行っても良い。 In the case of using the method of reacting after chlorination, a step of washing with water and washing with an aqueous alkali solution may be introduced after the reaction in order to reduce the amount of residual halogen. Further, when a condensing agent such as dicyclohexylcarbodiimide is used, filtration, water washing treatment and the like may be repeated.
本発明に用いるポリアミドフェノール樹脂としては、GPCにより測定される重量平均分子量が1000〜40000であることが好ましく、さらに好ましくは3000〜30000であり、重量平均分子量を上記範囲とすることで、感度、耐熱性、残膜性を向上させることができる。上記重量平均分子量は、ポリスチレン標準物質を用いて作成した検量線をもとに計算した。GPC測定はテトラヒドロフランを溶出溶媒とし、流量1.0ml/min、カラム温度40℃の条件で示差屈折計を検出器として用いて実施することができる。用いることのできる装置は、例えば、
1)本体:TOSOH社製・「HLC−8020」
2)検出器:波長280nmにセットしたTOSOH社製・「UV−8011」
3)分析用カラム:昭和電工社製・「SHODEX KF−802、KF−803、KF−805」をそれぞれ使用することができる。
As the polyamide phenol resin used in the present invention, the weight average molecular weight measured by GPC is preferably 1000 to 40000, more preferably 3000 to 30000. By making the weight average molecular weight in the above range, the sensitivity, Heat resistance and residual film properties can be improved. The weight average molecular weight was calculated based on a calibration curve prepared using a polystyrene standard. GPC measurement can be performed using tetrahydrofuran as an elution solvent, a flow rate of 1.0 ml / min, and a column temperature of 40 ° C. using a differential refractometer as a detector. Examples of devices that can be used include:
1) Body: "HLC-8020" manufactured by TOSOH
2) Detector: “UV-8011” manufactured by TOSOH with wavelength set to 280 nm
3) Analytical column: “SHODEX KF-802, KF-803, KF-805” manufactured by Showa Denko KK can be used.
ノボラック型フェノール樹脂については前述の通りで言うまでもないが、ポリベンゾオキサゾール前駆体であるポリアミドフェノール樹脂はその構造単位中に、フェノール性ヒドロキシ基を有しているため、ジアゾナフトキノン系化合物と組み合わせることで、アルカリ現像により鮮明で微細なポジ型パターンを容易に形成できる。また、ポリアミドフェノール樹脂は剛直な主鎖骨格を有するため、優れた耐熱性を併せ持ちこの点において、ノボラック型フェノール樹脂より有利な材料である。それらを一定比率含有させることにより、フォトレジストとして使用した場合の耐熱性を向上させることが可能である。 It goes without saying that the novolak type phenol resin is as described above, but the polyamide phenol resin, which is a polybenzoxazole precursor, has a phenolic hydroxy group in its structural unit, so it can be combined with a diazonaphthoquinone compound. A clear and fine positive pattern can be easily formed by alkali development. In addition, since the polyamide phenol resin has a rigid main chain skeleton, it has excellent heat resistance and is more advantageous than the novolac type phenol resin in this respect. By containing them in a certain ratio, it is possible to improve the heat resistance when used as a photoresist.
また、ポリアミドフェノール樹脂はポリベンゾオキサゾール前駆体であるため、フォトレジストとして用いた際に現像まで終わって、パターンニングがなされた樹脂組成物に200℃以上の熱を加えることにより、ポリアミドフェノールのポリベンゾオキサゾール化により、さらに耐熱性を向上させることもできる。パターンニングが終了した後に組成物内で高分子化が進行するため、フォトレジストとしての耐熱性をさらに向上させることができる。 In addition, since the polyamidephenol resin is a polybenzoxazole precursor, when it is used as a photoresist, the development is completed, and heat is applied to the patterned resin composition at 200 ° C. or more, so that polyamidophenol poly The heat resistance can be further improved by benzoxazolation. Since the polymerization proceeds in the composition after the patterning is completed, the heat resistance as a photoresist can be further improved.
次にナフトキノンジアジド誘導体としては、例えば、ジアゾナフトキノン−5−スルフォン酸クロリドまたはジアゾナフトキノン−4−スルフォン酸クロリドの誘導体をアルコールまたはフェノール誘導体等のバラストとテトラヒドロフランまたはジオキサン等の溶媒中において、トリエチルアミン等の塩基性触媒の存在下反応させてエステル化を行って得ることができる。このバラストの化学構造としては種々の化学構造の化合物が使用できる。例えば、ヒドロキシベンゾフェノン、ジヒドロキシベンゾフェノン等のポリヒドロキシベンゾフェノン、ナフトール、ヒドロキノン、ピロガロール、ビスフェノールA、p-クレゾールポリマー、及びこれらの誘導体である。また、この反応においては、ジアゾナフトキノンのスルフォン酸クロリドとバラストのモル比を調整することでエステル化率をコントロールすることができる。これらのナフトキノンジアジドは、1種類でも2種類以上の混合物でもかまわない。 Next, as the naphthoquinone diazide derivative, for example, a diazonaphthoquinone-5-sulfonic acid chloride or a diazonaphthoquinone-4-sulfonic acid chloride derivative in a ballast such as an alcohol or phenol derivative and a solvent such as tetrahydrofuran or dioxane can be used such as triethylamine. It can be obtained by performing esterification in the presence of a basic catalyst. As the chemical structure of this ballast, compounds having various chemical structures can be used. For example, polyhydroxybenzophenone such as hydroxybenzophenone and dihydroxybenzophenone, naphthol, hydroquinone, pyrogallol, bisphenol A, p-cresol polymer, and derivatives thereof. In this reaction, the esterification rate can be controlled by adjusting the molar ratio of diazonaphthoquinone sulfonic acid chloride to ballast. These naphthoquinone diazides may be one kind or a mixture of two or more kinds.
本発明の組成物に配合される溶媒としては、前記フォトレジスト用樹脂とナフトキノンジアジドとを溶解するものであれば特に限定されないが、本発明においてはこれらの成分を溶剤に溶解して使用する。溶剤としては、N−メチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラクトン、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、メチル−1,3−ブチレングリコールアセテート、1,3−ブチレングリコール20−3−モノメチルエーテル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メチル−3−メトキシプロピオネート等を単独または混合して使用できる。 The solvent to be blended in the composition of the present invention is not particularly limited as long as it dissolves the photoresist resin and naphthoquinonediazide. In the present invention, these components are used by dissolving in a solvent. Solvents include N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, propylene glycol Monomethyl ether acetate, methyl lactate, ethyl lactate, butyl lactate, methyl-1,3-butylene glycol acetate, 1,3-butylene glycol 20-3-monomethyl ether, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, methyl-3-methoxypro Pionate etc. can be used individually or in mixture.
なお、本発明の組成物には、以上説明した成分のほかにも、必要により、酸化防止剤などの安定剤、可塑剤、界面活性剤、密着性向上剤、溶解促進剤などの種々の添加剤を使用してもよい。 In addition to the above-described components, the composition of the present invention may contain various additives such as stabilizers such as antioxidants, plasticizers, surfactants, adhesion improvers, and dissolution accelerators as necessary. An agent may be used.
本発明の組成物の調製方法としては特に限定されないが、組成物に充填材、顔料を添加しない場合には、上記の成分を通常の方法で混合・攪拌するだけでよく、充填材、顔料を添加する場合には、例えば、ディゾルバー、ホモジナイザー、3本ロールミル等の分散装置を用いて分散、混合させればよい。また、必要に応じて、さらにメッシュフィルター、メンブレンフィルター等を用いて濾過してもよい。 The method for preparing the composition of the present invention is not particularly limited, but when no filler or pigment is added to the composition, the above components may be mixed and stirred in the usual manner. In the case of adding, for example, it may be dispersed and mixed using a dispersing device such as a dissolver, a homogenizer, or a three roll mill. Moreover, you may further filter using a mesh filter, a membrane filter, etc. as needed.
このようにして得られた本発明の組成物に対して、マスクを介して露光を行うことで、露光部においては組成物に構造変化が生じ、アルカリ現像液に対しての溶解性を促進することができる。一方、非露光部においてはアルカリ現像液に対する低い溶解性を保持しているため、こうして生じた溶解性の差により、レジスト機能を付与することができる。 By exposing the composition of the present invention thus obtained through a mask, a structural change occurs in the composition in the exposed portion, and the solubility in an alkali developer is promoted. be able to. On the other hand, in the non-exposed area, low solubility in an alkali developer is maintained, so that a resist function can be imparted due to the difference in solubility thus generated.
次に、本発明のフォトレジスト用樹脂を合成する手順について説明する。以下に説明する合成方法は一例であり、特にこれに限定されるものではない。
まず、ノボラック型フェノール樹脂を合成する。合成は攪拌機、温度計、熱交換器を備えた圧力反応容器に、フェノール類、酸触媒を仕込み、アルデヒド類を添加して行うことができる。酸触媒の種類としては、例えば、シュウ酸が挙げられる。前記反応において、反応温度や時間については上記原料の反応性などによって適宜設定すればよいが、安定して経済的に合成するためには、反応時間を2〜10時間、反応温度は110−220℃とすることが好ましいが、120〜150℃とすることがより好ましい。また、必要によっては反応溶媒を使用することもできる。
Next, the procedure for synthesizing the photoresist resin of the present invention will be described. The synthesis method described below is an example and is not particularly limited thereto.
First, a novolac type phenol resin is synthesized. The synthesis can be carried out by adding phenols and an acid catalyst to a pressure reaction vessel equipped with a stirrer, a thermometer and a heat exchanger, and adding aldehydes. Examples of the acid catalyst include oxalic acid. In the above reaction, the reaction temperature and time may be appropriately set depending on the reactivity of the raw materials, but in order to synthesize stably and economically, the reaction time is 2 to 10 hours and the reaction temperature is 110 to 220. Although it is preferable to set it as ° C, it is more preferable to set it as 120-150 ° C. Moreover, a reaction solvent can also be used if necessary.
更に前記反応終了後、例えば酸触媒を除去するために塩基性化合物を添加して中和し、中和塩を水洗により除去してもよい。水洗水の量と回数は特に限定されないが、水洗回数は、実質的に影響ないレベルまで樹脂中の中和塩を除去させることと経済的観点から1〜5回程度が好ましい。また、水洗温度は、特に限定されないが、中和塩の除去効率と作業性の観点から40〜95℃で行うのが好ましい。 Further, after completion of the reaction, for example, a basic compound may be added for neutralization in order to remove the acid catalyst, and the neutralized salt may be removed by washing with water. The amount and number of times of washing water are not particularly limited, but the number of times of washing is preferably about 1 to 5 times from the viewpoint of removing the neutralized salt in the resin to a level that does not substantially affect the washing. The washing temperature is not particularly limited, but is preferably 40 to 95 ° C. from the viewpoint of the removal efficiency of neutralized salt and workability.
前記の反応または水洗終了後、常圧下及び/または減圧下で脱水・脱モノマーを行う。脱水・脱モノマーを行う減圧度は特に限定されないが、0.1〜30×103Pa程度が好ましい。脱水・脱モノマー後の反応容器からの取り出し温度は、特に限定されないが、樹脂の特性や粘度などにより適宜設定できる。樹脂の安定性の観点からは、150〜250℃が好ましい。このようにして、本発明のフォトレジスト用樹脂の基本となるハイオルソノボラック型フェノール樹脂が得られる。 After completion of the above reaction or washing with water, dehydration / demonomerization is performed under normal pressure and / or under reduced pressure. The degree of reduced pressure at which dehydration / demonomer is performed is not particularly limited, but is preferably about 0.1 to 30 × 10 3 Pa. The temperature for taking out from the reaction vessel after dehydration / demonomer is not particularly limited, but can be appropriately set depending on the characteristics and viscosity of the resin. From the viewpoint of the stability of the resin, 150 to 250 ° C. is preferable. In this manner, a high ortho novolac type phenol resin which is the basis of the photoresist resin of the present invention is obtained.
次に、本発明のポリアミドフェノール樹脂の製法について説明する。有機溶媒中、前記のジカルボン酸を塩化チオニルを用いて酸クロライド化とジヒドロキシアミンを反応させることによりポリアミドフェノール樹脂を合成することができる。上記反応温度は50〜100℃の範囲に設定することが好ましい。50℃より低いと反応の進行が著しく遅くなり、100℃を超えると得られるポリアミドフェノールが閉環してポリベンゾオキサゾールへの転化が開始されるため、好ましくないからである。また、反応時間は1〜20時間であればよく、好ましくは2〜10時間である。 Next, the manufacturing method of the polyamide phenol resin of this invention is demonstrated. A polyamidephenol resin can be synthesized by reacting the dicarboxylic acid with thionyl chloride in an organic solvent to react with acid chloride and dihydroxyamine. The reaction temperature is preferably set in the range of 50 to 100 ° C. If the temperature is lower than 50 ° C., the progress of the reaction is remarkably slow. If the temperature is higher than 100 ° C., the resulting polyamidephenol is closed to initiate conversion to polybenzoxazole, which is not preferable. The reaction time may be 1 to 20 hours, preferably 2 to 10 hours.
ジカルボン酸とジヒドロキシアミンの反応に際しては、両者の割合をモル比で、ジカルボン酸:ジヒドロキシアミン=1.2:1.0〜1.0:1.2に設定することが好ましく、特に等モルで反応させることが好ましい。 In the reaction of dicarboxylic acid and dihydroxyamine, it is preferable to set the ratio of the two in a molar ratio of dicarboxylic acid: dihydroxyamine = 1.2: 1.0 to 1.0: 1.2, particularly equimolar. It is preferable to react.
反応が終了した溶液に対して、さらに有機溶媒を加えて希釈し、水に攪拌しながら滴下する。水を除去し、50℃から100℃の範囲で真空乾燥させ、目的のポリアミドフェノール樹脂を得られる。 The solution after completion of the reaction is further diluted by adding an organic solvent and added dropwise to water with stirring. Water is removed and vacuum drying is performed in the range of 50 ° C. to 100 ° C. to obtain the target polyamidephenol resin.
以下、本発明を合成例および実施例により説明する。しかし本発明はこれらの合成例および実施例によって限定されるものではない。また、合成例、実施例及び比較例に記載されている「部」及び「%」は、すべて「重量部」及び「重量%」を示す。但し、ホルマリン水溶液の濃度(%)を除く。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to synthesis examples and examples. However, the present invention is not limited by these synthesis examples and examples. Further, “parts” and “%” described in the synthesis examples, examples and comparative examples all represent “parts by weight” and “% by weight”. However, the concentration (%) of the formalin aqueous solution is excluded.
1.ハイオルソノボラック型フェノール樹脂の合成
(合成例1)
攪拌装置、温度計、熱交換器を備えた3Lの4口フラスコにm−クレゾール600部、p−クレゾール400部、ヘキサン200部、シュウ酸5部を仕込み、温度を130℃まで昇温させた後、37%ホルマリン527部を1時間かけて徐々に添加し、脱水しながらその後4時間反応させた。この後、内温170℃まで常圧下で脱水し、さらに9.3×103Paの減圧下で200℃まで脱水・脱モノマーを行い、重量平均分子量4200のフェノール樹脂B950部を得た。
(比較合成例2)
合成例1と同様の装置に、m−クレゾールとp−クレゾールとを、モル比(m−クレゾール:p−クレゾール)=6:4の割合で混合したフェノール類1000部に対し、37%ホルマリン水溶液520部、シュウ酸2部を仕込み、還流下で4時間反応を行った。この後、内温170℃まで常圧下で脱水し、さらに9.3×103Paの減圧下で200℃まで脱水・脱モノマーを行い、重量平均分子量6300のフェノール樹脂D770部を得た。
1. Synthesis of high ortho novolac type phenolic resin (Synthesis Example 1)
A 3 L four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a heat exchanger was charged with 600 parts of m-cresol, 400 parts of p-cresol, 200 parts of hexane, and 5 parts of oxalic acid, and the temperature was raised to 130 ° C. Thereafter, 527 parts of 37% formalin was gradually added over 1 hour, followed by reaction for 4 hours while dehydrating. Thereafter, dehydration was performed under normal pressure to an internal temperature of 170 ° C., and dehydration / demonomerization was further performed to 200 ° C. under a reduced pressure of 9.3 × 10 3 Pa to obtain 950 parts of phenol resin B having a weight average molecular weight of 4200.
(Comparative Synthesis Example 2)
37% formalin aqueous solution with respect to 1000 parts of phenol mixed with m-cresol and p-cresol in a molar ratio (m-cresol: p-cresol) = 6: 4 in the same apparatus as in Synthesis Example 1. 520 parts and 2 parts of oxalic acid were charged and reacted under reflux for 4 hours. Thereafter, dehydration was performed under normal pressure to an internal temperature of 170 ° C., and dehydration / demonomerization was further performed to 200 ° C. under a reduced pressure of 9.3 × 10 3 Pa to obtain 770 parts of phenol resin D having a weight average molecular weight of 6300.
2.ハイオルソノボラック型フェノール樹脂の評価
13C−NMRによるオルソ化率(o-o'結合率)の測定
核磁気共鳴分光分析(NMR、日本電子データム(株)製JNM−AL300)を使用し、得られた結果から、樹脂のo-p、p-p'、o-o'の各結合率を求めた。測定条件としては積算回数を10000回で行った。合成例1の樹脂のオルソ化率は25%であった。比較合成例2の樹脂のオルソ化率は16%であった。
2. Evaluation of high ortho novolac type phenolic resin
Measurement of orthorization rate (o-o 'bond rate) by 13 C-NMR Using nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR, JNM-AL300 manufactured by JEOL Datum Co., Ltd.) , P-p ′, and o-o ′ were determined. As measurement conditions, the number of integrations was 10,000. The orthorization ratio of the resin of Synthesis Example 1 was 25%. The orthorization ratio of the resin of Comparative Synthesis Example 2 was 16%.
3.ポリアミドフェノール樹脂の合成
(合成例3)
攪拌装置、温度計、熱交換器を備えた3Lの4口フラスコに4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸70部とN,N−ジメチルアミノピリジン4.5部をγ−ブチロラクトン300部に溶解し、塩化チオニル100部を1時間かけて滴下し、その後1時間反応させた。そこへ3,3−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシジフェニルヘキサフルオロプロパンの120gのγ−ブチロラクトン溶液600gを室温にて1時間かけて滴下し、その後6時間反応させた。反応終了後の溶液にγ−ブチロラクトンを1000gを加え、水に攪拌しながら滴下し、水を除去した後、60℃で3時間真空乾燥させて重量平均分子量8200のポリアミドフェノール樹脂50部を得た。
3. Synthesis of polyamide phenol resin (Synthesis Example 3)
70 parts of 4,4′-diphenyl ether dicarboxylic acid and 4.5 parts of N, N-dimethylaminopyridine are dissolved in 300 parts of γ-butyrolactone in a 3 L 4-neck flask equipped with a stirrer, a thermometer and a heat exchanger. 100 parts of thionyl chloride was added dropwise over 1 hour, followed by reaction for 1 hour. Thereto, 600 g of a 120 g γ-butyrolactone solution of 3,3-diamino-4,4′-dihydroxydiphenylhexafluoropropane was added dropwise at room temperature over 1 hour, and then reacted for 6 hours. 1000 g of γ-butyrolactone was added to the solution after completion of the reaction, and the mixture was added dropwise to water with stirring. After removing the water, vacuum drying was performed at 60 ° C. for 3 hours to obtain 50 parts of a polyamide phenol resin having a weight average molecular weight of 8200. .
3.フォトレジスト用組成物の調整
(実施例1)
合成例1で得られたノボラック型フェノール樹脂21部と合成例3で得られたポリアミドフェノール樹脂9部、2,3,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノンと6−ジアゾ−5,6−ジヒドロ−5−オキソ−ナフタレン−1−スルホン酸とのエステル6部をγ−ブチロラクトン150部に溶解した後、孔径1.0μmのメンブレンフィルターを用いて濾過し、フォトレジスト組成物を調整した。
(実施例2)
合成例1で得られたノボラック型フェノール樹脂27部と合成例3で得られたポリアミドフェノール樹脂3部、2,3, 4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノンと6−ジアゾ−5,6−ジヒドロ−5−オキソ−ナフタレン−1−スルホン酸とのエステル6部をγ−ブチロラクトン150部に溶解した後、孔径1.0μmのメンブレンフィルターを用いて濾過し、フォトレジスト組成物を調整した。
(実施例3)
合成例1で得られたノボラック型フェノール樹脂10部と合成例3で得られたポリアミドフェノール樹脂20部、2,3, 4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノンと6−ジアゾ−5,6−ジヒドロ−5−オキソ−ナフタレン−1−スルホン酸とのエステル6部をγ−ブチロラクトン150部に溶解した後、孔径1.0μmのメンブレンフィルターを用いて濾過し、フォトレジスト組成物を調整した。
3. Preparation of photoresist composition (Example 1)
21 parts of the novolak-type phenol resin obtained in Synthesis Example 1 and 9 parts of the polyamidephenol resin obtained in Synthesis Example 3 2,3,4,4′-tetrahydroxybenzophenone and 6-diazo-5,6-dihydro- After dissolving 6 parts of ester with 5-oxo-naphthalene-1-sulfonic acid in 150 parts of γ-butyrolactone, it was filtered using a membrane filter having a pore size of 1.0 μm to prepare a photoresist composition.
(Example 2)
27 parts of the novolak type phenol resin obtained in Synthesis Example 1 and 3 parts of the polyamide phenol resin obtained in Synthesis Example 3 2,3,4,4'-tetrahydroxybenzophenone and 6-diazo-5,6-dihydro- After dissolving 6 parts of ester with 5-oxo-naphthalene-1-sulfonic acid in 150 parts of γ-butyrolactone, it was filtered using a membrane filter having a pore size of 1.0 μm to prepare a photoresist composition.
(Example 3)
10 parts of the novolak type phenol resin obtained in Synthesis Example 1 and 20 parts of the polyamide phenol resin obtained in Synthesis Example 3 2,3,4,4′-tetrahydroxybenzophenone and 6-diazo-5,6-dihydro- After dissolving 6 parts of ester with 5-oxo-naphthalene-1-sulfonic acid in 150 parts of γ-butyrolactone, it was filtered using a membrane filter having a pore size of 1.0 μm to prepare a photoresist composition.
(比較例1)
合成例1で得られたフォトレジスト用フェノール樹脂30部、2,3, 4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノンと6−ジアゾ−5,6−ジヒドロ−5−オキソ−ナフタレン−1−スルホン酸とのエステル6部をγ−ブチロラクトン150部に溶解した後、孔径1.0μmのメンブレンフィルターを用いて濾過し、フォトレジスト組成物を調整した。
(比較例2)
合成例1で得られたフォトレジスト用フェノール樹脂30部、2,3, 4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノンと6−ジアゾ−5,6−ジヒドロ−5−オキソ−ナフタレン−1−スルホン酸とのエステル6部をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)150部に溶解した後、孔径1.0μmのメンブレンフィルターを用いて濾過し、フォトレジスト組成物を調整した。
(比較例3)
比較合成例2で得られたノボラック型フェノール樹脂21部と合成例3で得られたポリアミドフェノール樹脂9部、2,3,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノンと6−ジアゾ−5,6−ジヒドロ−5−オキソ−ナフタレン−1−スルホン酸とのエステル6部をγ−ブチロラクトン150部に溶解した後、孔径1.0μmのメンブレンフィルターを用いて濾過し、フォトレジスト組成物を調整した。
(Comparative Example 1)
30 parts of a phenol resin for photoresist obtained in Synthesis Example 1, 2,3,4,4′-tetrahydroxybenzophenone and 6-diazo-5,6-dihydro-5-oxo-naphthalene-1-sulfonic acid After dissolving 6 parts of ester in 150 parts of γ-butyrolactone, it was filtered using a membrane filter having a pore size of 1.0 μm to prepare a photoresist composition.
(Comparative Example 2)
30 parts of a phenol resin for photoresist obtained in Synthesis Example 1, 2,3,4,4′-tetrahydroxybenzophenone and 6-diazo-5,6-dihydro-5-oxo-naphthalene-1-sulfonic acid After dissolving 6 parts of ester in 150 parts of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), it was filtered using a membrane filter having a pore size of 1.0 μm to prepare a photoresist composition.
(Comparative Example 3)
21 parts of the novolak type phenol resin obtained in Comparative Synthesis Example 2 and 9 parts of the polyamide phenol resin obtained in Synthesis Example 3 2,3,4,4'-tetrahydroxybenzophenone and 6-diazo-5,6-dihydro After dissolving 6 parts of ester with -5-oxo-naphthalene-1-sulfonic acid in 150 parts of γ-butyrolactone, it was filtered using a membrane filter having a pore size of 1.0 μm to prepare a photoresist composition.
実施例1〜3、及び比較例1〜3で得られたフォトレジスト組成物を用いて、下記に示す特性評価を行った。結果を表1に示す。 Using the photoresist compositions obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3, the following characteristic evaluation was performed. The results are shown in Table 1.
6.特性の評価方法
(1)耐熱性の評価方法
ヘキサメチルジシラザン処理したシリコンウエハ上にスピンコーターで乾燥時の膜厚が1.5μmになるように塗布し、110℃で90秒間ホットプレ−ト上で乾燥させた。その後縮小投影露光装置を用い、テストチャ−トマスクを介して露光し、現像液(2.38%テトラメチルアンモニウムヒドロオキサイド水溶液)を用い、60秒間現像した。得られたシリコンウエハ−を温度を変えたホットプレ−ト上で3分間放置し、シリコウエハ−上のレジストパタ−ンの形状を走査型電子顕微鏡で観察し、正常なレジストパターンが得られなくなった時の温度を耐熱温度とした。
6). Characteristics Evaluation Method (1) Heat Resistance Evaluation Method A silicon wafer that has been treated with hexamethyldisilazane is coated with a spin coater so that the film thickness when dried is 1.5 μm, and is heated on a hot plate at 110 ° C. for 90 seconds. And dried. Thereafter, exposure was performed through a test chart mask using a reduction projection exposure apparatus, and development was performed for 60 seconds using a developer (2.38% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution). When the obtained silicon wafer was left on a hot plate with a different temperature for 3 minutes and the shape of the resist pattern on the silicon wafer was observed with a scanning electron microscope, a normal resist pattern could not be obtained. The temperature was defined as the heat resistant temperature.
(2)残膜率測定方法
フォトレジスト組成物を3インチシリコンウエハ上に約1μmの厚さになるようにスピンコーターで塗布し、110℃のホットプレート上で100秒間乾燥させた。そのウエハを現像液(2.38%水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液)に60秒間浸した後、水で洗浄し、110℃のホットプレート上で100秒間乾燥させた。現像前の膜厚に対する、現像後の膜厚の比を百分率で表し、残膜率とした。これにより、感光剤とフォトレジストとして用いたときの残膜(耐性)の程度がわかり、数値が高いほど残膜率が高いことを示す。
(2) Remaining film ratio measuring method The photoresist composition was applied to a thickness of about 1 μm on a 3 inch silicon wafer with a spin coater, and dried on a hot plate at 110 ° C. for 100 seconds. The wafer was immersed in a developing solution (2.38% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution) for 60 seconds, washed with water, and dried on a hot plate at 110 ° C. for 100 seconds. The ratio of the film thickness after development to the film thickness before development was expressed as a percentage, and was defined as the remaining film ratio. As a result, the degree of remaining film (resistance) when used as a photosensitizer and a photoresist can be understood, and the higher the numerical value, the higher the remaining film rate.
(3)感度の測定方法
フォトレジスト組成物を3インチのシリコンウエハーに約1μmの厚さになるようにスピンコーターで塗布し、110℃のホットプレート上で100秒間乾燥させた。次いでこのシリコンウエハーにテストチャートマスクを重ね、20mJ/cm2,40mJ/cm2,60mJ/cm2の紫外線をそれぞれ照射し、現像液(2.38%の水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液)を用い90秒間現像した。得られたパターンを走査型電子顕微鏡でパターン形状を観察することにより以下の基準で評価した。
A 20mJ/cm2以下で画像が形成できる。
B 20mJ/cm2超、40mJ/cm2以下で画像が形成できる。
C 40mJ/cm2超、60mJ/cm2以下で画像が形成できる。
(4)解像度の測定
上記調製したフォトレジスト組成物を、スピンコーターを用いてシリコン基板上に塗布し、110℃、100秒間プリベークして、膜厚1.5μmのレジスト膜を形成した。これに100〜1μmの線幅が刻まれたパターンマスクを介し、紫外線を用いて露光した。露光後、直ちに2.38wt%のテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイト水溶液により、23℃で60秒間現像し、水洗、乾燥を行い、ポジ型パターンを得た。その際、一定の露光量で解像される最小のフォトレジストパターンの寸法を解像度とした。
表1の結果から、実施例1〜3は、本発明のフォトレジスト用樹脂を用いた本発明のフォトレジスト用組成物であり、これを用いていない比較例1〜3に比べて、優れた残膜率、感度及び耐熱性を持つものであることが証明できた。
(3) Sensitivity measurement method The photoresist composition was applied to a 3-inch silicon wafer with a spin coater to a thickness of about 1 μm and dried on a 110 ° C. hot plate for 100 seconds. Then repeated test chart mask on the silicon wafer, 20mJ / cm 2, 40mJ / cm 2, 60mJ / cm 2 of ultraviolet irradiation, respectively, 90 using a developing solution (2.38% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution) Developed for seconds. The obtained pattern was evaluated according to the following criteria by observing the pattern shape with a scanning electron microscope.
A An image can be formed at 20 mJ / cm 2 or less.
B 20 mJ / cm 2 than the image can be formed at 40 mJ / cm 2 or less.
C 40 mJ / cm 2 than the image can be formed at 60 mJ / cm 2 or less.
(4) Measurement of resolution The above-prepared photoresist composition was applied onto a silicon substrate using a spin coater and pre-baked at 110 ° C. for 100 seconds to form a resist film having a thickness of 1.5 μm. This was exposed using ultraviolet rays through a pattern mask in which a line width of 100 to 1 μm was engraved. Immediately after the exposure, the film was developed with a 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution at 23 ° C. for 60 seconds, washed with water and dried to obtain a positive pattern. At that time, the dimension of the smallest photoresist pattern that can be resolved with a constant exposure amount is defined as the resolution.
From the result of Table 1, Examples 1-3 are the compositions for photoresists of this invention using the resin for photoresists of this invention, and were excellent compared with Comparative Examples 1-3 which do not use this. It was proved that the film had a residual film ratio, sensitivity and heat resistance.
本発明のフォトレジスト用フェノール樹脂及びフォトレジスト組成物は、良好な熱安定性を有し、かつ高感度・高解像度で高残膜性を有することから、液晶表示装置回路や半導体集積回路の微細回路製造に好適に用いることができる。 The phenolic resin for photoresist and the photoresist composition of the present invention have good thermal stability, high sensitivity, high resolution, and high residual film properties. It can be suitably used for circuit manufacture.
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2008
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