JP4535066B2 - ポジ型感放射線性樹脂組成物 - Google Patents
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Description
(1)20μm以上の均一な厚みの塗膜が形成できること。
(2)バンプの狭ピッチ化に対応するために解像性が高いこと。
(3)鋳型となるパターンの側壁が垂直に近く、パターンがマスク寸法に忠実であること。
(4)工程の生産効率を高めるために、高感度で現像性に優れていること。
(5)メッキ液に対する良好な濡れ性を有していること。
(6)メッキ時にレジスト成分がメッキ液中に溶出してメッキ液を劣化させることがないこと。
(7)メッキ時にメッキ液が基板とレジストとの界面にしみ出さないように、基板に対して高い密着性を有すること。
(8)メッキ後は、剥離液により容易に剥離されること。
従来、バンプ加工用レジストとしては、ノボラック樹脂およびナフトキノンジアジド基含有化合物を主成分とするポジ型感放射線性樹脂組成物が用いられてきた(例えば特許文献1参照。)。しかし、上記組成物からなるレジストを現像しても、パターン形状が、基板面からレジスト表面に向かって先細りした、傾斜形状(順テーパー状)となり、垂直な側壁を有するパターンが得られないという問題があった。また、上記組成物からなるレジストの感度が低いため露光時間が長くなり、生産効率が低いという問題点があった。さらに解像度や、厚膜のメッキ析出物のマスク寸法に対する忠実性の点でも十分とはいえなかった。
さらに、上記酸解離性官能基(b)が下記一般式(3)で表されることが好ましい。
本発明に係る組成物は、メッキ造形物、特にバンプの製造に好適に用いられる。
また、上記樹脂組成物からなる樹脂膜を形成した場合に、樹脂膜の厚みが50μm以上となる場合は、上記酸解離性官能基(b)から酸により解離した酸解離物質の1気圧における沸点が20℃以上であることが好ましい。
本発明に係る転写フィルムは、上記樹脂組成物からなる樹脂膜を有することを特徴とする。また、上記の樹脂膜の膜厚は20〜200μmであることが好ましい。
本発明に係るメッキ造形物の製造方法は、
(1)バリアメタル層を有するウェハー上に、上記ポジ型感放射線性樹脂組成物からなる樹脂膜を形成する工程、
(2)上記樹脂膜を露光した後に現像してパターンを形成する工程、
(3)上記パターンを鋳型として、電解メッキにより電極材料を析出させる工程、および
(4)残存する樹脂膜を剥離した後、バリアメタルをエッチングにより除去する工程
を含むことを特徴とする。
本発明のポジ型感放射線性樹脂組成物は、(A)特定の構造単位(a)と、酸により解離して酸性となる酸解離性官能基(b)とを含有してなる重合体、(B)放射線の照射により酸を発生する成分、および(C)有機溶媒を含有する組成物である。
本発明に係るポジ型感放射線性樹脂組成物は、露光により酸を発生する成分(以下、「酸発生剤」という。)を含有する。そして、露光により酸が発生すると、この酸の触媒作用により、当該ポジ型感放射線性樹脂組成物からなる樹脂膜(すなわちレジスト被膜)中で化学反応(例えば極性の変化、化学結合の分解など)が起こり、露光部において現像液に対する溶解性が変化する。本発明のポジ型感放射線性樹脂組成物は、この現象を利用して、電解メッキの鋳型となるパターンを形成するものである。
重合体(A)
本発明に用いられる重合体(A)は、以下に記載する一般式(1)および/または(2)で表される構造単位(a)と酸解離性官能基(b)とを含有してなる重合体である。
重合体(A)は、下記一般式(1)および/または(2)で表される構造単位を有することを特徴とする。
この、上記一般式(1)および/または(2)で表される構造単位が重合体(A)に含有されることにより、レジストの基板に対する密着性を高め、メッキ時にメッキ液が基板とレジストとの界面にしみ出すことを防ぐ効果がある。さらにこの構造単位中に含有される置換基の種類および数を調整することにより、フェノール性水酸基の酸性度を変えることができるので、本発明に係る組成物のアルカリ現像液に対する溶解性が調整できる。
上記一般式(1)の構造は、例えば、下記一般式で表される単量体(1’)を用いて重合体Aを重合することにより得ることができる。また、上記一般式(2)の構造は、例えば、下記一般式で表される単量体(2’)を用いて重合体Aを重合することにより得ることができる。
単量体(1’)としては、p−ヒドロキシフェニルアクリルアミド、p−ヒドロキシフェニルメタクリルアミド、o−ヒドロキシフェニルアクリルアミド、o−ヒドロキシフェニルメタクリルアミド、m−ヒドロキシフェニルアクリルアミド、m−ヒドロキシフェニルメタクリルアミド、p−ヒドロキシベンジルアクリルアミド、p−ヒドロキシベンジルメタクリルアミド、3,5−ジメチル−4−ヒドロキシベンジルアクリルアミド、3,5−ジメチル−4−ヒドロキシベンジルメタクリルアミド、3,5−tertブチル−4−ヒドロキシベンジルアクリルアミド、3,5−tertブチル−4−ヒドロキシベンジルメタクリルアミド、o−ヒドロキシベンジルアクリルアミド、o−ヒドロキシベンジルメタクリルアミドなどのアミド基含有ビニル化合物が挙げられる。
酸解離性官能基(b)
重合体(A)に含まれる酸解離性官能基(b)は、酸により解離して酸性官能基を生成する限り特に限定されるものではない。この酸解離性官能基(b)としては、例えば、酸により解離してカルボキシル基を生成する官能基や、酸により解離してフェノール性水酸基を生成する官能基が挙げられる。
単量体(I)
このような酸解離性官能基(b)を有する重合体は、例えば、酸解離性官能基を有する単量体(I)を用いて重合することにより得ることができる。例えば、上記一般式(3)の構造は、下記一般式で表される単量体(3’)を用いて重合体Aを重合することにより得ることができる。
一般式(3’)において、R5〜R7は、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数4〜20の脂環式炭化水素基、芳香族基、またはこれら炭化水素基の少なくとも一つの水素原子を炭化水素基以外の極性基に置換した置換炭化水素基である。
炭素数4〜20の脂環式炭化水素基としては、例えば、シクロブチル基、シクロペンチル基、 シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基などのシクロアルキル基;
アダマンタン、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン、テトラシクロ[ 6.2.1. 13,6 .02,7 ]ドデカン、トリシクロ[ 5.2.1.02,6 ]デカンなどの有橋式炭化水素類に由来する基などが挙げられる。また、R5〜R7のいずれか2つがアルキル基である場合は、そのアルキル鎖が相互に結合して炭素数4〜20の脂環式炭化水素基を形成していてもよいが、この形成される脂環式炭化水素基としては、上記脂環式炭化水素基と同様のものを挙げることができる。
また、置換炭化水素基における、水素原子と置換可能な炭化水素基以外の極性基としては、例えば、クロロ基;ヒドロキシル基;カルボキシル基;オキソ基(即ち、=O基);
ヒドロキシメチル基、1−ヒドロキシエチル基、2−ヒドロキシエチル基、1−ヒドロキシプロピル基、2−ヒドロキシプロピル基、3−ヒドロキシプロピル基、2−ヒドロキシブチル基、3−ヒドロキシブチル基、4−ヒドロキシブチル基などのヒドロキシアルキル基;
メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−プロポキシ基、n−ブトキシ基、2−メチルプロポキシ基、1−メチルプロポキシ基、t−ブトキシ基などの炭素数1〜6のアルコキシル基;
シアノ基;
シアノメチル基、2−シアノエチル基、3−シアノプロピル基、4−シアノブチル基等の炭素数2〜6のシアノアルキル基などが挙げられる。
例えば、p−1−メトキシエトキシスチレン、p−1−エトキシエトキシスチレンなどのアセタール基で保護されたヒドロキシスチレン類;t−ブトキシスチレン、t−ブトキシカルボニルオキシスチレンなどが挙げられる。
この酸解離物質の1気圧における沸点(以下、単に「沸点」という。)が室温以下の場合、メッキ造形物を製造する際のパターン形状に悪影響を与えるおそれがある。
重合体(A)は、さらに、単量体(1’)、(2’)および(I)以外の共重合可能な単量体(以下、「単量体(II)」という。)を共重合させてもよい。
単量体(II)としては、o−ヒドロキシスチレン、m−ヒドロキシスチレン、p−ヒドロキシスチレン、p−イソプロペニルフェノール、スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−メトキシスチレンなどの芳香族ビニル化合物;
N−ビニルピロリドン、N−ビニルカプロラクタムなどのヘテロ原子含有脂環式ビニル化合物;
アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどのシアノ基含有ビニル化合物;
1.3−ブタジエン、イソプレンなどの共役ジオレフィン類;
アクリルアミド、メタクリルアミドなどのアミド基含有ビニル化合物;
アクリル酸、メタクリル酸などのカルボキシル基含有ビニル化合物;
メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、グリセロールモノ(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレートなどの(メタ)アクリル酸エステル類などが挙げられる。
酸解離性官能基(b)の含有率は本発明の効果を損なわない範囲であれば特に限定されるものではない。
また、酸解離性官能基(b)が単量体(I)に由来する場合、重合体(A)に含まれる単量体(I)に由来する単位と、単量体(I)以外の単量体に由来する単位との比率は、本発明の効果を損なわない範囲であれば特に限定されないが、単量体(I)に由来する単位と、単量体(1’)および(2’)に由来する単位および単量体(II)に由来する単位との重量比〔単量体(I)/{単量体(1’)+単量体(2’)+単量体(II)}〕は、通常5/95〜95/5、好ましくは10/90〜90/10、さらに好ましくは20/80〜80/20の範囲である。
重合体(A)は、例えば、単量体(1’)および/または(2’)と、単量体(I)と必要に応じて単量体(II)とを、直接共重合する方法によって製造することができる。
上記ラジカル重合開始剤としては、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、2,2’−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)などのアゾ化合物や、ベンゾイルペルオキシド、ラウリルペルオキシド、t−ブチルペルオキシドなどの有機過酸化物などが挙げられる。
なお、重合体(A)が溶液重合法により製造された場合、得られる重合体溶液をそのままポジ型感放射線性樹脂組成物の調製に供してもよく、あるいは重合体溶液から重合体(A)を分離してポジ型感放射線性樹脂組成物の調製に供してもよい。
また、重合に際しては、必要に応じて、例えばメルカプタン化合物、ハロゲン炭化水素などの分子量調節剤を使用することができる。
この場合、重合体(A)のMwが上記範囲にあることにより、樹脂膜の強度およびメッキ耐性が十分であり、重合体の露光後のアルカリ溶解性が優れ、微細パターンの形成も容易である。
酸発生剤(B)
本発明に用いられる感放射線性酸発生剤(以下、「酸発生剤(B)」という。)は、露光により酸を発生する化合物である。この発生する酸の作用により、重合体(A)中に存在する酸解離性官能基が解離して、例えばカルボキシル基、フェノール性水酸基などの酸性官能基が生成する。その結果、ポジ型感放射線性樹脂組成物から形成された樹脂膜の露光部がアルカリ現像液に易溶性となり、ポジ型のパターンを形成することができる。
オニウム塩化合物としては、ヨードニウム塩、スルホニウム塩、ホスホニウム塩、ジアゾニウム塩、ピリジニウム塩などが挙げられる。
このハロゲン含有化合物としては、例えば、1,10−ジブロモ−n−デカン、1,1−ビス(4−クロロフェニル)−2,2,2−トリクロロエタンや、フェニル−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−メトキシフェニル−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、スチリル−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、ナフチル−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジンなどの(トリクロロメチル)−s−トリアジン誘導体が好ましい。
このジアゾケトン化合物としては、例えば、フェノール類の1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸エステル化物、フェノール類の1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エステル化物などが好ましい。
このスルホン化合物としては、例えば、4−トリスフェナシルスルホン、メシチルフェナシルスルホン、ビス(フェニルスルホニル)メタンなどが好ましい。
スルホン酸化合物としては、例えば、アルキルスルホン酸エステル、ハロアルキルスルホン酸エステル、アリールスルホン酸エステル、イミノスルホネートなどが挙げられる。
スルホンイミド化合物としては、例えば、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)フタルイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)ジフェニルマレイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−5,6−オキシ−2,3−ジカルボキシイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)ナフチルイミド、N−(4−メチルフェニルスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(4−メチルフェニルスルホニルオキシ)フタルイミド、N−(4−メチルフェニルスルホニルオキシ)ジフェニルマレイミド、N−(4−メチルフェニルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(4−メチルフェニルスルホニルオキシ)−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(4−メチルフェニルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−5,6−オキシ−2,3−ジカルボキシイミド、N−(4−メチルフェニルスルホニルオキシ)ナフチルイミド、N−(2−トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(2−トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)フタルイミド、N−(2−トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)ジフェニルマレイミド、N−(2−トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(2−トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(2−トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−5,6−オキシ−2,3−ジカルボキシイミド、N−(2−トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)ナフチルイミド、N−(4−フルオロフェニルスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(4−フルオロフェニルスルホニルオキシ)−7−オキサビシクロ[2.1.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(4−フルオロフェニルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.1.1]ヘプタン−5,6−オキシ−2,3−ジカルボキシイミド、N−(4−フルオロフェニルスルホニルオキシ)ナフチルイミド、N−(10−カンファ−スルホニルオキシ)ナフチルイミドなどが挙げられる。
酸発生剤(B)の使用量は、レジストとしての感度、解像性、パターン形状などを確保する観点から、重合体(A)100重量部に対して、通常、0.1〜20重量部、好ましくは0.3〜10重量部である。酸発生剤(B)の使用量が上記範囲にあることにより、感度、解像性、および放射線に対する透明性に優れたレジストが得られるとともに、優れた形状のパターンが得られる。
本発明に係るポジ型感放射線性樹脂組成物は、前述した重合体(A)、酸発生剤(B)、後述する他のアルカリ可溶性樹脂(D)、および必要に応じて配合される添加剤を均一に混合する目的で、有機溶媒(C)で希釈することができる。
このような有機溶媒としては、例えば、重合体(A)を製造する溶液重合法について例示した溶媒が使用することができ、それ以外にもジメチルスルホキシド、アセトニルアセトン、イソホロン、炭酸プロピレンなどをが使用できる。これらの有機溶媒は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
また、本発明に係るポジ型感放射線性樹脂組成物には、場合により、重合体(A)以外のアルカリ可溶性樹脂(以下、「他のアルカリ可溶性樹脂(D)」という。)を添加することができる。
他のアルカリ可溶性樹脂(D)は、アルカリ現像液と親和性を示す官能基、例えばフェノール性水酸基、カルボキシル基などの酸性官能基を1種以上有する、アルカリ現像液に可溶な樹脂である。
他のアルカリ可溶性樹脂(D)は、アルカリ現像液に可溶である限り特に限定されない。この樹脂(D)としては、o−ヒドロキシスチレン、m−ヒドロキシスチレン、p−ヒドロキシスチレン、p−イソプロペニルフェノール、p−ビニル安息香酸、p−カルボキシメチルスチレン、p−カルボキシメトキシスチレン、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、メサコン酸、ケイ皮酸などの酸性官能基を有する少なくとも1種の単量体を重合して得られる付加重合系樹脂およびノボラック樹脂に代表される酸性官能基を有する重縮合系樹脂などが挙げられる。
前記他の繰返し単位としては、スチレン、α−メチルスチレン、o−ビニルトルエン、m−ビニルトルエン、p−ビニルトルエン、無水マレイン酸、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、クロトンニトリル、マレインニトリル、フマロニトリル、メサコンニトリル、シトラコンニトリル、イタコンニトリル、アクリルアミド、メタクリルアミド、クロトンアミド、マレインアミド、フマルアミド、メサコンアミド、シトラコンアミド、イタコンアミド、2−ビニルピリジン、3−ビニルピリジン、4−ビニルピリジン、N−ビニルアニリン、N−ビニル−ε−カプロラクタム、N−ビニルピロリドン、N−ビニルイミダゾールなどが挙げられる。
アルカリ可溶性の付加重合系樹脂の分子量は、ポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)で、通常、1,000〜200,000、好ましくは5,000〜50,000である。
このような重縮合系樹脂は、例えば、1種以上のフェノール類と1種以上のアルデヒド類とを、場合により他の縮合系繰返し単位を形成しうる重縮合成分と共に、酸性触媒または塩基性触媒の存在下、水媒質中または水と親水性溶媒との混合媒質中で(共)重縮合することによって製造することができる。
これらの他のアルカリ可溶性樹脂は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。他のアルカリ可溶性樹脂の使用量は、重合体(A)100重量部に対して、通常、200重量部以下である。
本発明に係るポジ型感放射線性樹脂組成物には、酸発生剤(B)から発生する酸の樹脂膜中における拡散を制御し、未露光部における好ましくない化学反応を抑制するために、酸拡散制御剤を配合することが好ましい。このような酸拡散制御剤を使用することにより、組成物の貯蔵安定性が向上し、またレジストとしての解像度がさらに向上するとともに、露光からPEBまでの引き置き時間の変動によるパターンの線幅変化を抑えることができ、プロセス安定性に極めて優れる。
上記含窒素有機化合物としては、n−ヘキシルアミン、n−ヘプチルアミン、n−オクチルアミン、n−ノニルアミン、エチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、4,4’−ジアミノジフェニルアミン、ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、プロピオンアミド、ベンズアミド、ピロリドン、N−メチルピロリドン、メチルウレア、1,1−ジメチルウレア、1,3−ジメチルウレア、1,1,3,3−テトラメチルウレア、1,3−ジフェニルウレア、イミダゾール、ベンズイミダゾール、4−メチルイミダゾール、8−オキシキノリン、アクリジン、プリン、ピロリジン、ピペリジン、2,4,6−トリ(2−ピリジル)−S−トリアジン、モルホリン、4−メチルモルホリン、ピペラジン、1,4−ジメチルピペラジン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタンなどが挙げられる。これらの含窒素有機化合物のうち、特に2,4,6−トリ(2−ピリジル)−s−トリアジンが好ましい。
酸拡散制御剤の使用量は、重合体(A)100重量部当り、通常、15重量部以下、好ましくは0.001〜10重量部、さらに好ましくは0.005〜5重量部である。酸拡散制御剤の使用量が上記範囲内にあることにより、感度、現像性、パターン形状および寸法忠実度に優れたレジストが得られる。
また、本発明に係るポジ型感放射線性樹脂組成物には、塗布性、現像性などを改良するために界面活性剤を添加することができる。
上記界面活性剤としては、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンn−オクチルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンn−ノニルフェノールエーテル、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレートなどが挙げられる。
他の添加剤
さらに、本発明に係るポジ型感放射線性樹脂組成物に配合可能な他の添加剤としては、紫外線吸収剤、増感剤、分散剤、可塑剤、保存安定性を高めるための熱重合禁止剤、酸化防止剤などが挙げられる。中でも紫外線吸収剤は、露光時の散乱光の未露光部への回り込みによる光反応を阻止する作用があるために有用である。このような紫外線吸収剤としては、露光に使用される紫外線の波長域で高い吸光係数を有する化合物が好ましい。また、有機顔料も同様の目的に使用することができる。
本発明に係るメッキ造形物の製造方法は、
(1)バリアメタル層を有するウェハー上に、上記のポジ型感放射線性樹脂組成物からなる樹脂膜を形成する工程、
(2)上記樹脂膜を露光した後に現像してパターンを形成する工程、
(3)上記パターンを鋳型として、電解メッキにより電極材料を析出させる工程、および
(4)残存する樹脂膜を剥離した後、バリアメタルをエッチングにより除去する工程
を含むことを特徴とする。
本発明に係る転写フィルムは、支持フィルム上に上記ポジ型感放射線性樹脂組成物からなる樹脂膜を有する。このような転写フィルムは、支持フィルム上に上記ポジ型感放射線性樹脂組成物を塗布して乾燥することにより作製することができる。上記の組成物を塗布する方法としては、例えば、スピンコート法、ロールコート法、スクリーン印刷、アプリケーター法などが挙げられる。また、支持フィルムの材料は、転写フィルムの作製および使用に耐えうる強度を有する限り、特に限定されるものではない。
本発明に係る転写フィルムは、支持フィルムを剥離して、ポジ型感放射線性樹脂膜とすることができる。上記樹脂膜は、本発明に係る組成物と同様にメッキ造形物の製造に使用することができる。
〔実施例〕
以下、実施例を挙げて本発明の実施の形態をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に制約されるものではない。以下において、部および%は、特記しない限り重量基準である。
〔合成例1〕
p−ヒドロキシフェニルメタクリルアミド20g、p−イソプロペニルフェノール20g、2−ヒドロキシエチルアクリレート20g、イソボロニルアクリレート20g、および2−ベンジル−2−プロピルメタクリレート30gを乳酸エチル150gと混合し、50℃で攪拌し均一溶液とした。この溶液を30分間窒素ガスによりバブリングした後、AIBN4gを添加し、窒素ガスによるバブリングを継続しつつ、反応温度を70℃に維持して7時間重合した。重合終了後、反応溶液を多量のヘキサンと混合し、生成した重合体を凝固させた。次いで、重合体をテトラヒドロフランに再溶解した後、再度ヘキサンにより凝固させる操作を数回繰り返して未反応モノマーを除去し、減圧下50℃で乾燥して白色の重合体A1を得た。
下記表1の組成に従い、化合物の種類と量を変更した他は合成例1の共重合体A1の合成と同様にして、共重合体A2〜10を合成した。また、使用する溶剤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に変更した以外は合成例1の共重合体A1の合成と同様にして、共重合体A11〜25を合成した。
〔合成例11〕
p−イソプロペニルフェノール30g、2−ヒドロキシエチルアクリレート20g、および2−ベンジル−2−プロピルアクリレート50gを乳酸エチル150gと混合し均一溶液とした。この溶液を30分間窒素ガスによりバブリングした後、AIBN4gを添加し、窒素ガスによるバブリングを継続しつつ、反応温度を70℃に維持して7時間重合した。重合終了後、反応溶液を多量のヘキサンと混合し、生成した重合体を凝固させた。次いで、重合体をテトラヒドロフランに再溶解した後、再度ヘキサンにより凝固させる操作を数回繰り返して未反応モノマーを除去し、減圧下50℃で乾燥して白色の重合体R1を得た。
下記表1の組成に従い、化合物の種類と量を変更した他は合成例11の共重合体R1の合成と同様にして、共重合体R2およびR3を合成した。
〈重合体(D)の合成〉
〔合成例14〕
p−イソプロペニルフェノール30g、2−ヒドロキシエチルアクリレート30g、n−ブチルアクリレート35g、2−メトキシエチルアクリレート5g、およびn−ヘキシル−1,6−ジメタクリレート1g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150gと混合し均一溶液とした。この溶液を30分間窒素ガスによりバブリングした後、AIBN4gを添加し、窒素ガスによるバブリングを継続しつつ、反応温度を80℃に維持して6時間重合した。重合終了後、反応溶液を多量のヘキサンと混合し、生成した重合体を凝固させた。次いで、重合体をテトラヒドロフランに再溶解した後、再度ヘキサンにより凝固させる操作を数回繰り返して未反応モノマーを除去し、減圧下50℃で乾燥して白色の重合体D1を得た。
2−ヒドロキシエチルメタクリレート50g、n−ブチルアクリレート40g、およびヘキサヒドロフタル酸2−メタクリオイルオキシエチル10gを乳酸エチル150gと混合し均一溶液とした。この溶液を30分間窒素ガスによりバブリングした後、AIBN4gを添加し、窒素ガスによるバブリングを継続しつつ、反応温度を80℃に維持して6時間重合した。重合終了後、反応溶液を多量のヘキサンと混合し、生成した重合体を凝固させた。次いで、重合体をテトラヒドロフランに再溶解した後、再度ヘキサンにより凝固させる操作を数回繰り返して未反応モノマーを除去し、減圧下50℃で乾燥して白色の重合体D2を得た。この重合体を乳酸エチルに溶解し、濃度50重量%の溶液として使用した。
重合体(A1)100重量部、酸発生剤(B)4,7−ジ−n−ブトキシナフチルテトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート3重量部、および重合体(D1)20重量部を、有機溶媒(C1)乳酸エチル150重量部、に溶解した後、孔径3μmのテフロン(R)製メンブレンフィルターでろ過して樹脂組成物を調製した。
直径4インチのシリコンウエハ基板上に、クロムを厚さが約500Åとなるようにスパッタリングした後、その上に金を厚さが1,000Åとなるようにスパッタリングして、導電層を形成した。以下、この伝導層を形成した基板を「金スパッタ基板」という。
パターンの形成
金スパッタ基板にスピンコーターを用いて、各樹脂組成物を塗布したのち、ホートプレート上にて、120℃で5分間加熱して、厚さ25μmの樹脂膜を形成した。次いで、パターンマスクを介し、超高圧水銀灯(OSRAM社製HBO、出力1,000W)を用いて、300〜1500mJ/cm2の紫外光を照射した。露光量は、照度計((株)オーク製作所製UV−M10(照度計)にプローブUV−35(受光器)をつないだもの)により確認した。露光後、ホットプレート上にて、100℃で5分間PEBを行った。次いで、2.38重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用い、室温で1〜5分間浸漬して現像したのち、流水洗浄し、窒素ブローしてパターンを形成した。以下、このパターンを形成した基板を、「パターニング基板(A)」という。
パターニング基板(A)に対して、電解メッキの前処理として、酸素プラズマによるアッシング処理(出力100W、酸素流量100ミリリットル、処理時間1分)を行って、親水化処理を行った。次いで、この基板をシアン金メッキ液(日本エレクトロエンジニヤース(株)製、商品名テンペレックス401)1リットル中に浸漬し、メッキ浴温度42℃、電流密度0.6A/dm2に設定して、約60分間電解メッキを行い、厚さ15〜18μmのバンプ用メッキ造形物を形成した。次いで、流水洗浄し、窒素ガスにてブローして乾燥したのち、室温にて、ジメチルスルホキシドとN,N−ジメチルホルムアミドの混合溶液(重量比=50:50)中に5分間浸漬して、樹脂膜部分を剥離し、さらに基板上のメッキ造形物を形成した領域以外の導電層をウエットエッチングにより除去することにより、メッキ造形物を有する基板を得た。以下、このメッキ造形物を有する基板を、「メッキ基板(A)」という。
(1)感度
金スパッタ基板に、マスク設計寸法で40μmピッチのパターン(30μm幅抜きパターン/10μm幅残しパターン)を形成したとき、抜きパターンの底部の寸法が30μmになる露光量を最適露光量とし、この最適露光量より評価した。
マスク設計寸法で40μmピッチの2種のパターン(30μm幅抜きパターン/10μm幅残しパターン、32μm幅抜きパターン/8μm幅残しパターン)を別々に形成した2枚のパターニング基板(A)を、光学顕微鏡と走査型電子顕微鏡で観察し、下記の基準で評価した。
○ : 32μm幅抜きパターン/8μm幅残しパターンが解像できる
△ : 30μm幅抜きパターン/10μm幅残しパターンは解像できるが、32μm幅抜きパターン/8μm幅残しパターンは解像できない。
× : 40μmピッチのパターンが解像できない、または再現性よく解像できない。
パターニング基板(A)に対して、前期メッキ造形物の形状と同様にして、バンプ用メッキ造形物を形成したのち、流水洗浄し、窒素ガスにてブローして乾燥した基板(樹脂膜部分を剥離していない基板)を、室温23℃および湿度約45%に保持したクリーンルーム内に放置して、3時間後および24時間後に、光学顕微鏡にて基板表面を観察し、下記の基準で評価した。ここで、「残しパターン」は、レジストパターンに相当するものである。
○ : 24時間後も、残しパターン中にクラックが発生しない
△ : 3時間後は、残しパターン中にクラックが発生しないが、24時間後に、残しパターン中にクラックが発生する。
× : 3時間後に、残しパターン中にクラックが発生する。
マスク寸法で40μmピッチのパターン(30μm幅抜きパターン/10μm幅残しパターン)を形成したパターニング基板(A)を、光学顕微鏡と走査型電子顕微鏡にて観察し、抜きパターンの頂部寸法(Wt)と底部寸法(Wb)を測定して、マスク寸法(30μm)に対するパターンの寸法忠実性を評価した。
マスク寸法で40μmピッチのパターン(30μm幅抜きパターン/10μm幅残しパターン)を形成したパターニング基板(A)を、光学顕微鏡と走査型電子顕微鏡にて観察し、下記の基準で評価した。
○ : メッキの形状が、樹脂膜から形成されたパターン形状を忠実に転写しており、こぶ状の異常突出は認められない。
× : メッキの形状が、樹脂膜から形成されたパターン形状を忠実に転
写せず、こぶ状の異常突出が認められる。
マスク寸法で40μmピッチのパターン(30μm幅抜きパターン/10μm幅残しパターン)を形成したパターニング基板(A)を、光学顕微鏡と走査型電子顕微鏡にて観察し、下記の基準で評価した。
○ : メッキ底部の形状が、樹脂膜から形成されたパターン形状を忠実に転写しており、パターン底部にメッキが染み出した形跡が見られない。
× : メッキ底部の形状が、樹脂膜から形成されたパターン形状を忠実に転写せず、パターン底部にメッキが染み出した形跡が見られる。
マスク寸法で40μmピッチのパターン(30μm幅抜きパターン/10μm幅残しパターン)を形成したパターニング基板(A)にメッキ造形物を形成したメッキ基板(A)を、光学顕微鏡と走査型電子顕微鏡にて観察し、メッキ部分の頂部寸法(Wt)と底部寸法(Wb)を測定して、マスク寸法(30μm)に対するメッキの寸法忠実性を評価した。
尚、重合体D3は、濃度50重量%のエタノール溶液を、ロータリーエバポレーターを用いて、乳酸エチルに溶媒置換して、濃度50重量%の溶液として使用した。
〔比較例1〜3〕
表2の比較例1〜3部分に記載する各組成で、重合体(R1)を重合体(A1)に代えて用いることを除き、実施例1と同様に樹脂組成物を調製した。また、実施例1と同様に、パターンの形成、メッキ造形物の形成を行い、評価を行った。評価結果を表3に示す。
表2の比較例4部分に記載する各組成で、重合体(R2)を重合体(A1)に代えて用いることを除き、実施例1と同様に樹脂組成物を調製した。また、実施例1と同様に、パターンの形成、メッキ造形物の形成を行い、評価を行った。評価結果を表3に示す。
〔比較例5〕
表2の比較例5部分に記載する各組成で、重合体(R3)を重合体(A1)に代えて用いることを除き、実施例1と同様に樹脂組成物を調製した。また、実施例1と同様に、パターンの形成、メッキ造形物の形成を行い、評価を行った。評価結果を表3に示す。
重合体(A21)100重量部、および酸発生剤(B)4,7−ジ−n−ブトキシナフチルテトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート3重量部を有機溶媒(C2)プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート100重量部に溶解した後、孔径3μmのテフロン(R)製メンブレンフィルターでろ過して樹脂組成物を調製した。
直径4インチのシリコンウエハ基板上に、TiWを厚さが約1000Åとなるようにスパッタリングした後、その上に銅を厚さが3,000Åとなるようにスパッタリングして、導電層を形成した。以下、この伝導層を形成した基板を「銅スパッタ基板」という。
パターンの形成
銅スパッタ基板にスピンコーターを用いて、各樹脂組成物を塗布した。その後、ホットプレート上で、この銅スパッタ基板を130℃下、10分間加熱をして、厚さ80μmの樹脂膜を形成した。ついで、所定形状のパターンマスクを介し、超高圧水銀灯(OSRAM社製HBO、出力1,000W)を用いて、500〜2000mJ/cm2の紫外光を照射した。露光量は、照度計((株)オーク製作所製UV−M10(照度計)にプローブUV−35(受光器)をつないだもの)により確認した。露光後、ホットプレート上で、90℃下、5分間PEBを行った。ついで、2.38重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用い、室温で1〜5分間浸漬して現像したのち、流水洗浄し、窒素ブローしてパターンを形成した。以下、このパターンを形成した基板を、「パターニング基板(B)」という。
パターニング基板(B)に対して、電解メッキの前処理として、酸素プラズマによるアッシング処理(出力100W、酸素流量100ミリリットル、処理時間1分)を行って、親水化処理を行った。次いで、この基板を銅メッキ液(日本エレクトロエンジニヤース(株)製、商品名ミクロファブCu200)1リットル中に浸漬し、メッキ浴温度25℃、電流密度3.0A/dm2に設定して、約90分間電解メッキを行い、厚さ約60μmのバンプ用メッキ造形物を形成した。次いで、流水洗浄し、窒素ガスにてブローして乾燥したのち、室温にて、N−メチルピロリドン中に5分間浸漬して、樹脂膜部分を剥離し、さらに基板上のメッキ造形物を形成した領域以外の導電層をウエットエッチングにより除去することにより、メッキ造形物を有する基板を得た。以下、このメッキ造形物を有する基板を「メッキ基板(B)」という。
(1)感度
銅スパッタ基板に、マスク設計寸法で75μm×75μmの正方形パターンを形成したとき、抜きパターンの底部の寸法が75μmになる露光量を最適露光量とし、この最適露光量より評価した。露光量3,000mJ/cm2以上である場合を「×」とし、以降の評価を中断した。
マスク設計寸法で50μm×50μmの正方形パターンを形成した前記パターニング基板(B)を走査型電子顕微鏡で観察し、正方形パターンの解像の状態で解像度を評価した。レジストの残渣が無く解像されており、かつ側壁の角度が80〜90°である場合を「○」とし、これ以外の場合を「×」とした。
マスク設計寸法で75μm×75μmの正方形パターンを形成した前記パターニング基板(B)を走査型電子顕微鏡で観察し、パターンの形状異常を評価した。評価は、基板中心付近の75μm×75μmの正方形パターンをリファレンスとして、そのパターンから基板両端に各々約2cmの所にあるパターン2点、約4cmの所にあるパターン2点の計5点で行い、パターン側壁の角度がすべて同じである場合を「○」、どれか一つでも異常であるものを「×」とした。
マスク設計寸法で75μm×75μmの正方形パターンを形成したパターン基板(B)をメッキした前記メッキ基板(B)を光学顕微鏡で観察し、メッキ液に対する濡れ性を評価した。評価は、前記パターニング基板(B)表面がメッキ液に対して親和性を有し、パターン内部の気泡が完全に抜けることによってメッキの欠陥がおこっていないことを判断基準として行った。メッキ基板(B)内で全くメッキ欠陥がない、あるいは、観察した7000パターン中、5%未満のパターンでしかメッキ欠陥がみられない場合を「○」、観察した7000パターン中、5%以上のパターンでメッキ欠陥が見られる場合を「×」とした。
メッキ耐性の評価は、マスク設計寸法で75μm×75μmの正方形パターンを形成したパターン基板(B)をメッキした前記メッキ基板(B)を光学顕微鏡で観察し、剥離後のメッキ形状がレジストパターンを転写していること、つまりバンプ幅がレジストパターンに対し103%以内であること、およびメッキがレジスト開口部より浸み出して析出していないこと、を判断基準として行った。この2つの基準を満たしている場合を「○」、この2つの基準を満たしていない場合を「×」とした。
〔比較例6〕
表2の比較例6部分に記載する各組成で、重合体(R1)を重合体(A1)に代えて用いることを除き、実施例27と同様に樹脂組成物を調製した。また、実施例27と同様に、パターンの形成、メッキ造形物の形成を行い、評価を行った。評価結果を表4に示す。
Claims (10)
- 上記ポジ型感放射線性樹脂組成物がメッキ造形物製造用であることを特徴とする請求項1に記載のポジ型感放射線性樹脂組成物。
- 上記メッキ造形物がバンプであることを特徴とする請求項3に記載のポジ型感放射線性樹脂組成物。
- 成分(A)100重量部に対して、成分(B)が0.1〜20重量部、
ポジ型感放射線性組成物の全重量100重量部に対して、成分(C)が20〜80重量部含まれることを特徴とする請求項1に記載のポジ型感放射線性樹脂組成物。 - 上記樹脂組成物が、重合体(A)以外のアルカリ可溶性樹脂を含むことを特徴とする請求項1に記載のポジ型感放射線性樹脂組成物。
- 上記樹脂組成物が、酸拡散制御剤を含むことを特徴とする請求項1に記載のポジ型感放射線性樹脂組成物。
- 支持フィルム上に、請求項1に記載のポジ型感放射線性樹脂組成物からなる樹脂膜を有することを特徴とする転写フィルム。
- 上記樹脂膜の膜厚が20〜100μmであることを特徴とする請求項8に記載の転写フィルム。
- (1)バリアメタル層を有するウェハー上に、請求項1に記載のポジ型感放射線性樹脂組成物からなる樹脂膜を形成する工程、
(2)上記樹脂膜を露光した後に現像してパターンを形成する工程、
(3)上記パターンを鋳型として、電解メッキにより電極材料を析出させる工程、および
(4)残存する樹脂膜を剥離した後、バリアメタルをエッチングにより除去する工程
を含むことを特徴とするメッキ造形物の製造方法。
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