(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-09-13
(45)【発行日】2024-09-25
(54)【発明の名称】エッチング方法、及び感光性樹脂組成物
(51)【国際特許分類】
G03F 7/038 20060101AFI20240917BHJP
G03F 7/039 20060101ALI20240917BHJP
G03F 7/027 20060101ALI20240917BHJP
G03F 7/023 20060101ALI20240917BHJP
G03F 7/075 20060101ALI20240917BHJP
G03F 7/004 20060101ALI20240917BHJP
G03F 7/40 20060101ALI20240917BHJP
G03F 7/42 20060101ALI20240917BHJP
G03F 7/20 20060101ALI20240917BHJP
H01L 21/306 20060101ALN20240917BHJP
【FI】
G03F7/038 601
G03F7/039 601
G03F7/027 502
G03F7/023
G03F7/075 501
G03F7/004 501
G03F7/40 521
G03F7/42
G03F7/20 521
H01L21/306 C
(21)【出願番号】P 2020143017
(22)【出願日】2020-08-26
【審査請求日】2023-05-15
(73)【特許権者】
【識別番号】000220239
【氏名又は名称】東京応化工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100106002
【氏名又は名称】正林 真之
(74)【代理人】
【識別番号】100120891
【氏名又は名称】林 一好
(72)【発明者】
【氏名】植松 照博
【審査官】川口 真隆
(56)【参考文献】
【文献】特開2014-032391(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G03F 7/038
G03F 7/039
G03F 7/027
G03F 7/023
G03F 7/075
G03F 7/004
G03F 7/40
G03F 7/42
G03F 7/20
H01L 21/306
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板上に、感光性樹脂組成物を塗布して塗布膜を形成する塗布工程と、
前記塗布膜を、位置選択的に露光する露光工程と、
露光後の前記塗布膜を現像することで、前記基板の一部を露出させると共にパターン化された硬化物を得る現像工程と、
前記パターン化された硬化物をマスクとして、
フッ化水素と、過酸化水素又は硝酸とを含む水溶液をエッチング液として用いて貴金属触媒
としてのPtの存在下で前記基板をエッチングすることにより、前記基板に孔又は溝を形成するエッチング工程と、
エッチング工程後の前記パターン化された硬化物を前記基板から剥離する剥離工程とを有し、
前記感光性樹脂組成物が、樹脂(A)と、感光剤(B)と、溶剤(S)とを含み、
前記樹脂(A)がノボラック樹脂である、エッチング方法。
【請求項2】
前記現像工程の後且つ前記エッチング工程の前に、前記基板が露出した領域に貴金属触媒を担持させる貴金属触媒担持工程を有し、
前記エッチング工程では、前記基板の前記貴金属触媒に接する領域をエッチングする、請求項1に記載のエッチング方法。
【請求項3】
前記塗布工程の前に、前記基板の感光性樹脂組成物が塗布される側の表面に、シリル化剤及びシランカップリング剤から選択される少なくとも一種を塗布する前処理工程を有する、請求項1又は2に記載のエッチング方法。
【請求項4】
前記基板が、半導体基板である、請求項1~3のいずれか1項に記載のエッチング方法。
【請求項5】
前記エッチング工程により、前記基板に、直径10μm以下の孔又は幅10μm以下の溝を形成する、請求項1~4のいずれか1項に記載のエッチング方法。
【請求項6】
前記パターン化された硬化物の膜厚が、25μm以上である、請求項1~
5のいずれか1項に記載のエッチング方法。
【請求項7】
前記感光性樹脂組成物が、平均粒径が500nm以下の硫酸バリウム粒子を含む、請求項1~
6のいずれか1項に記載のエッチング方法。
【請求項8】
前記感光性樹脂組成物が、可塑剤を含む、請求項1~
7のいずれか1項に記載のエッチング方法。
【請求項9】
前記感光性樹脂組成物が、架橋剤を含み、
前記感光剤(B)が酸発生剤であり、
前記ノボラック樹脂が、露光により前記酸発生剤から発生する酸の作用により前記架橋剤で架橋され得る樹脂である、請求項1~
8のいずれか1項に記載のエッチング方法。
【請求項10】
前記感光剤(B)が、ナフトキノンジアジド基を有する化合物であり、
前記ノボラック樹脂が、アルカリ可溶性ノボラック樹脂である、請求項1~
8のいずれか1項に記載のエッチング方法。
【請求項11】
前記感光剤(B)が酸発生剤であり、
前記ノボラック樹脂が、露光により前記酸発生剤から発生する酸の作用によりアルカリに対する溶解性が増大する樹脂である、請求項1~
8のいずれか1項に記載のエッチング方法。
【請求項12】
請求項1~
11のいずれか1項に記載のエッチング方法に用いられる感光性樹脂組成物であって、
樹脂(A)と、感光剤(B)と、溶剤(S)とを含み、
前記樹脂(A)がノボラック樹脂である、感光性樹脂組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体基板等のエッチング方法、及び当該のエッチング方法に用いられる感光性樹脂組成物に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体基板に孔や溝を形成する方法として、形成する孔や溝の形状に応じたパターン形状の保護膜を形成し、これをマスクとして使用して半導体基板をエッチングする方法がある。
エッチング方法として、貴金属を触媒として用いて半導体基板をエッチングするMAC Etching(Matal-Assisted Chemical Etching)法がある。
特許文献1では、エッチング液を用いてMAC Etching法により半導体基板をエッチングする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献1の技術では、半導体基板に対し径が小さい孔(貫通孔を含む)や幅が狭い溝(貫通溝を含む)を、形成できない場合がしばしばあるという問題がある。
【0005】
本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであって、エッチング液を用いて基板に径が小さい孔や幅が狭い溝を形成できるエッチング方法、及び、当該エッチング方法に用いられる感光性樹脂組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明者らは、樹脂(A)と感光剤(B)と溶剤(S)とを含み、樹脂(A)がノボラック樹脂である感光性樹脂組成物を、塗布、露光及び現像して得られるパターン化された硬化物をマスク(保護膜)とし、腐食剤及び酸化剤を含む水溶液をエッチング液として貴金属触媒の存在下でエッチングすることにより、微細な転写パターンを有するマスクを形成しても、マスクのエッチング耐性が良好で、基板に径が小さい孔や幅が狭い溝を形成できることを見出し、本発明を完成するに至った。より具体的には、本発明は以下のものを提供する。
【0007】
本発明の第1の態様は、基板上に、感光性樹脂組成物を塗布して塗布膜を形成する塗布工程と、
前記塗布膜を、位置選択的に露光する露光工程と、
露光後の前記塗布膜を現像することで、前記基板の一部を露出させると共にパターン化された硬化物を得る現像工程と、
前記パターン化された硬化物をマスクとして、腐食剤及び酸化剤を含む水溶液をエッチング液として用いて貴金属触媒の存在下で前記基板をエッチングすることにより、前記基板に孔又は溝を形成するエッチング工程と、
エッチング工程後の前記パターン化された硬化物を前記基板から剥離する剥離工程とを有し、
前記感光性樹脂組成物が、樹脂(A)と、感光剤(B)と、溶剤(S)とを含み、
前記樹脂(A)がノボラック樹脂である、エッチング方法である。
【0008】
本発明の第2の態様は、第1の態様にかかるエッチング方法に用いられる感光性樹脂組成物であって、
樹脂(A)と、感光剤(B)と、溶剤(S)とを含み、
前記樹脂(A)がノボラック樹脂である、感光性樹脂組成物である。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、エッチング液を用いて基板に径が小さい孔や幅が狭い溝を形成できるエッチング方法、及び、当該エッチング方法に用いられる感光性樹脂組成物を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【
図1】本発明のエッチング方法の一例を示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明のエッチング方法は、基板上に、感光性樹脂組成物を塗布して塗布膜を形成する塗布工程と、塗布膜を、位置選択的に露光する露光工程と、露光後の塗布膜を現像することで、基板の一部を露出させると共にパターン化された硬化物を得る現像工程と、パターン化された硬化物をマスクとして、腐食剤及び酸化剤を含む水溶液をエッチング液として用いて貴金属触媒の存在下で基板をエッチングすることにより、基板に孔又は溝を形成するエッチング工程と、エッチング工程後のパターン化された硬化物を基板から剥離する剥離工程とを有し、感光性樹脂組成物が、樹脂(A)と、感光剤(B)と、溶剤(S)とを含み、樹脂(A)がノボラック樹脂である。
各工程について、
図1を用いて以下に具体的に説明する。
図1は、本発明のエッチング方法の一例を示す模式的断面図であり、半導体基板にダイシング用の、基板を貫通する溝(貫通溝)を形成する例を示している。なお、本発明のエッチング方法で基板に形成される孔または溝は、基板を貫通させてもよいし、基板をさせなくてもよく、本発明において、「孔」は貫通孔及び貫通しない孔を含む概念であり、「溝」は貫通溝及び貫通しない溝を含む概念である。
【0012】
<塗布工程>
塗布工程では、基板1上に、感光性樹脂組成物を塗布して塗布膜を形成する。
【0013】
(基板)
感光性樹脂組成物を塗布する基板1として、半導体基板が挙げられる。半導体基板としては、例えば、シリコン基板、ゲルマニウム基板、ヒ化ガリウムや窒化ガリウム等のIII族元素とV族元素との化合物からなる半導体基板、炭化シリコン基板が挙げられる。なお、「族」は、短周期型周期表の「族」である。
図1では、基板1の一方の主面にダイシング用のダイシングテープ2が貼付された例を示している。
【0014】
基板1の厚さは、加工目的により適宜選択すればよい。基板1の厚さは、例えば、10μm以上700μm以下である。ハンドリング性等を考慮すると、基板1の厚さは、例えば100μm以上であり、200μm以上が好ましいが、基板1の厚さが100μm未満や200μm未満であってもサポート材を用いる等して基板1を加工することができる。
【0015】
(感光性樹脂組成物)
基板1に塗布する感光性樹脂組成物は、樹脂(A)と、感光剤(B)と、溶剤(S)とを含む。そして、感光性樹脂組成物において、樹脂(A)はノボラック樹脂である。
樹脂(A)としてノボラック樹脂を含む感光性樹脂組成物を、塗布、露光及び現像して得られるパターン化された硬化物をマスク(保護膜)とし、腐食剤及び酸化剤を含む水溶液をエッチング液として、貴金属触媒の存在下で、基板1をエッチングする。
基板に径が小さい孔や幅が狭い溝を形成するために微細な転写パターンを有するマスクを形成すると、エッチング時に、マスクが基板から剥がれる等のマスクの劣化が生じ、所望する程度の微細な孔や溝を形成し難いという問題がある。例えば、厚い基板1を貫通するようにエッチングを行う場合や、基板1に深い孔や溝を形成する場合等、アスペクト比(深さ/(直径又は幅))が大きい孔や溝を形成するためにマスクを長時間エッチング液に接触させる場合に、この問題が特に顕著となる。
しかし、後述する実施例に示されるように、上記の感光性樹脂組成物は、解像性に極めて優れ、また極めて高いエッチング耐性を有する硬化物(マスク)を与える。このため、上記の感光性樹脂組成物を用いてマスクを形成することにより、微細な転写パターンを有する硬化物(マスク)を形成しても、硬化物(マスク)のエッチング耐性(ウェットエッチング耐性)が良好で、長時間のエッチング中に基板1から剥離することなく微細な孔や溝を有するマスクのパターン形状を維持でき、基板1に、例えば直径10μm以下の孔又は幅10μm以下の溝を良好に形成できる。例えば、厚い基板1に貫通孔や貫通溝を形成したり、基板1に深い孔や溝を形成する等、基板1にアスペクト比が1以上の孔や溝を形成することができる。
一方、感光性樹脂組成物が、例えば、アクリル樹脂、ポリヒドロキシスチレン、ポリイミド、フッ素樹脂、フェノール樹脂のようなノボラック樹脂以外の樹脂を含む場合、感光性樹脂組成物の解像性、及び形成されるマスクのエッチング耐性の少なくとも一方が劣ることが多い。このため、基板に上記のような直径10μm以下の孔又は幅10μm以下の溝を形成することは難しい。
【0016】
感光性樹脂組成物は、化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物でも化学増幅型ネガ型感光性樹脂組成物でもよく、化学増幅型ではないポジ型感光性樹脂組成物でもよい。
【0017】
化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物は、典型的には、感光剤(B)としての酸発生剤と、露光により酸発生剤から発生する酸の作用によりアルカリに対する溶解性が増大する樹脂として、酸解離性溶解抑制基によりフェノール性水酸基の少なくとも一部が保護されたノボラック樹脂とを含む感光性組成物である。
また、化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物は、感光剤(B)としての酸発生剤と、フェノール性水酸基の少なくとも一部が酸解離性溶解抑制基により保護されていてもよいノボラック樹脂と、フェノール性水酸基と反応することにより酸解離性溶解抑制基を与える保護剤とを含む感光性組成物であってもよい。
【0018】
酸解離性溶解抑制基によりフェノール性水酸基を保護されるノボラック樹脂は特に限定されず、周知のノボラック樹脂から適宜選択し得る。
酸解離性溶解抑制基によりフェノール性水酸基が保護されたノボラック樹脂としては、下記式(a1)で表される、酸解離性溶解抑制基で保護されたフェノール性水酸基を有する構成単位を含む樹脂を使用することができる。
【0019】
【0020】
上記式(a1)中、R1aは、酸解離性溶解抑制基を示し、R2a、R3aは、それぞれ独立に水素原子又は炭素原子数1以上6以下のアルキル基を表す。
【0021】
上記R1aで表される酸解離性溶解抑制基としては、下記式(a2)、(a3)で表される基、炭素原子数1以上6以下の直鎖状、分岐状、若しくは環状のアルキル基、ビニルオキシエチル基、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基、又はトリアルキルシリル基であることが好ましい。
【0022】
【0023】
上記式(a2)、(a3)中、R4a、R5aは、それぞれ独立に水素原子、又は炭素原子数1以上6以下の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基を表し、R6aは、炭素原子数1以上10以下の直鎖状、分岐状、又は環状のアルキル基を表し、R7aは、炭素原子数1以上6以下の直鎖状、分岐状、又は環状のアルキル基を表し、oは0又は1を表す。
【0024】
上記直鎖状又は分岐状のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられる。また、上記環状のアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
【0025】
ここで、上記式(a2)で表される酸解離性溶解抑制基として、具体的には、メトキシエチル基、エトキシエチル基、n-プロポキシエチル基、イソプロポキシエチル基、n-ブトキシエチル基、イソブトキシエチル基、tert-ブトキシエチル基、シクロヘキシロキシエチル基、メトキシプロピル基、エトキシプロピル基、1-メトキシ-1-メチル-エチル基、1-エトキシ-1-メチルエチル基等が挙げられる。また、上記式(a3)で表される酸解離性溶解抑制基として、具体的には、tert-ブトキシカルボニル基、tert-ブトキシカルボニルメチル基等が挙げられる。また、上記トリアルキルシリル基としては、トリメチルシリル基、トリ-tert-ブチルジメチルシリル基等の各アルキル基の炭素原子数が1以上6以下の基が挙げられる。
【0026】
酸解離性溶解抑制基としては、式(I)で表されるジビニルエーテル化合物に由来する2価の酸解離性溶解抑制基が好ましい。
【0027】
H2C=CH-O-Aa1-O-CH=CH2・・・(I)
式(I)において、Aa1が、置換基を有してもよく、主鎖にエーテル結合を含んでいてもよい炭素原子数1以上10以下のアルキレン基、又は下記式(II):
-(Aa2)na-Aa3-(Aa2)na-・・・(II)
で表される基であり、
式(II)において、Aa2が、置換基を有してもよい炭素原子数1以上10以下のアルキレン基であり、Aa3がシクロヘキシレン基であり、naが0又は1である。
【0028】
式(I)で表されるジビニルエーテル化合物の両末端がノボラック樹脂が有するフェノール性水酸基のうちの二つと反応すると、式(I)で表されるジビニルエーテル化合物に由来する2価の酸解離性溶解抑制基が生成する。
式(I)で表されるジビニルエーテル化合物に由来する2価の酸解離性溶解抑制基は、下記式(Ia):
-CH(CH3)-O-Aa1-O-CH(CH3)-・・・(Ia)
で表される基である。
また、式(I)で表されるジビニルエーテル化合物の一方の末端のみが、ノボラック樹脂が有するフェノール性水酸基と反応する場合、下記式(Ib):
-CH(CH3)-O-Aa1-O-CH=CH2・・・(Ib)
で表される1価の酸解離性溶解抑制基が生成する。
式(Ia)、式(Ib)中のAa1は、式(I)中のAa1と同様である。
【0029】
式(I)におけるAa1が、置換基を有してもよく、主鎖にエーテル結合を含んでいてもよい炭素原子数1以上10以下のアルキレン基である場合、アルキレン基が有していてもよい置換基としては、塩素原子、臭素原子、フッ素原子等のハロゲン原子や、メトキシ基、及びエトキシ基等のアルコキシ基が挙げられる。
【0030】
式(I)におけるAa1としてのアルキレン基は、その鎖中にエーテル結合(-O-)を含んでいてもよい。
Aa1が、主鎖にエーテル結合を含んでいてもよいアルキレン基である場合、その炭素原子数は1以上10以下であり、1以上8以下が好ましく、2以上6以下がより好ましい。
Aa1としての、主鎖にエーテル結合を含んでいてもよいアルキレン基の好適な具体例としては、-CH2CH2CH2CH2-、-CH2CH2-O-CH2CH2-、及び-CH2CH2-O-CH2CH2-O-CH2CH2-が挙げられる。
【0031】
上記式(II)で表される2価の基もAa1として好ましい。式(II)中、Aa3はシクロヘキシレン基である。シクロヘキシレン基は、シクロヘキサン-1,4-ジイル基、シクロヘキサン-1,3-ジイル基、及びシクロヘキサン-1,2-ジイル基のいずれでもよく、シクロヘキサン-1,4-ジイル基が好ましい。
式(II)中、naは、独立に0又は1である。
式(II)中、Aa2は、置換基を有してもよい炭素原子数1以上10以下のアルキレン基である。Aa2としてのアルキレン基の炭素原子数は、1以上6以下が好ましく、1以上4以下がより好ましく、1又は2がさらに好ましい。Aa2としてのアルキレン基が有していてもよい置換基としては、塩素原子、臭素原子、フッ素原子等のハロゲン原子や、メトキシ基、及びエトキシ基等のアルコキシ基が挙げられる。
Aa2の好適な具体例としては、メチレン基、エタン-1,2-ジイル基、エタン-1,1,-ジイル基、プロパン-1,3-ジイル基、及びブタン-1,4-ジイル基等が挙げられる。
【0032】
式(II)で表される2価の基の特に好ましい例としては、2つのnaがともに1であり、Aa3がシクロヘキサン-1,4-ジイル基であり、2つのAa2がともにメチレン基である基が挙げられる。
【0033】
ノボラック樹脂が有するフェノール性水酸基すべての数に対し、上記式(Ia)及び/又は式(Ib)で表される式(I)で表されるジビニルエーテル化合物に由来する酸解離性溶解抑制基で保護されている水酸基の数の割合(保護率)は、エッチング用マスクの特性の点から、0.5%以上30%以下が好ましく、1%以上20%以下がより好ましく、2%以上10%以下がさらに好ましい。保護率は、例えばプロトンNMRにより確認することができる。
【0034】
ノボラック樹脂の含有量は、化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物の固形分に対して50質量%以上95質量%以下が好ましく、55質量%以上90質量%以下がより好ましい。上記の範囲であることにより、現像性のバランスがとりやすい傾向がある。
【0035】
なお、酸解離性溶解抑制基によりフェノール性水酸基を保護されるノボラック樹脂は、フェノール類とアルデヒド類とを酸触媒の存在下で付加縮合させることにより得ることができる。
【0036】
フェノール類としては、フェノール、o-クレゾール、m-クレゾール、p-クレゾール等のクレゾール類;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-キシレノール等のキシレノール類;o-エチルフェノール、m-エチルフェノール、p-エチルフェノール、2-イソプロピルフェノール、3-イソプロピルフェノール、4-イソプロピルフェノール、o-ブチルフェノール、m-ブチルフェノール、p-ブチルフェノール、p-tert-ブチルフェノール等のアルキルフェノール類;2,3,5-トリメチルフェノール、3,4,5-トリメチルフェノール等のトリアルキルフェノール類;レゾルシノール、カテコール、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、ピロガロール、フロログリシノール等の多価フェノール類;アルキルレゾルシン、アルキルカテコール、アルキルハイドロキノン等のアルキル多価フェノール類(いずれのアルキル基も炭素原子数1~4である);α-ナフトール、β-ナフトール、ヒドロキシジフェニル、ビスフェノールA等が挙げられる。これらのフェノール類は、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらのフェノール類の中でも、m-クレゾール、p-クレゾールが好ましく、m-クレゾールとp-クレゾールとを併用することがより好ましい。この場合、両者の配合割合を調整することにより、感度等の諸特性を調整することができる。例えば、m-クレゾール:p-クレゾール(モル比)を、5:5~7:3とすることが好ましく、5.5:4.5~6.5:3.5とすることがより好ましい。
【0037】
アルデヒド類としては、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、フルフラール、ベンズアルデヒド、ニトロベンズアルデヒド、アセトアルデヒド等が挙げられる。これらのアルデヒド類は、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0038】
酸触媒としては、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、亜リン酸等の無機酸類;蟻酸、シュウ酸、酢酸、ジエチル硫酸、パラトルエンスルホン酸等の有機酸類;酢酸亜鉛等の金属塩類等が挙げられる。これらの酸触媒は、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0039】
このようにして得られるノボラック樹脂としては、具体的には、フェノール/ホルムアルデヒド縮合ノボラック樹脂、クレゾール/ホルムアルデヒド縮合ノボラック樹脂、フェノール-ナフトール/ホルムアルデヒド縮合ノボラック樹脂等が挙げられる。
【0040】
フェノール性水酸基の少なくとも一部が酸解離性溶解抑制基により保護されていてもよいノボラック樹脂のうち、フェノール性水酸基の少なくとも一部が酸解離性溶解抑制基により保護されているノボラック樹脂については、上述の酸解離性溶解抑制基によりフェノール性水酸基の少なくとも一部が保護されたノボラック樹脂と同様である。ノボラック樹脂としては、上述の酸解離性溶解抑制基によりフェノール性水酸基の少なくとも一部が保護されたノボラック樹脂において、酸解離性溶解抑制基で保護されたフェノール性水酸基が脱保護された状態のノボラック樹脂を用いることができる。
【0041】
保護剤は、フェノール性水酸基と反応することにより酸解離性溶解抑制基を与える化合物である。
保護剤としては、フェノール性水酸基との反応によって、上述のメトキシエチル基、エトキシエチル基、n-プロポキシエチル基、イソプロポキシエチル基、n-ブトキシエチル基、イソブトキシエチル基、tert-ブトキシエチル基、シクロヘキシロキシエチル基、メトキシプロピル基、エトキシプロピル基、1-メトキシ-1-メチル-エチル基、1-エトキシ-1-メチルエチル基、tert-ブトキシカルボニル基、tert-ブトキシカルボニルメチル基、トリメチルシリル基、トリ-tert-ブチルジメチルシリル基等の酸解離性溶解抑制基を与える化合物であれば特に限定されない。
【0042】
エッチングマスク(硬化物)のエッチング液に対する優れた耐性と、有機溶剤によるエッチングマスクの剥離の容易さとを特に両立しやすいことから、保護剤としては、上述の式(I)で表されるジビニルエーテル化合物が好ましい。
【0043】
保護剤の使用量は、フェノール性水酸基の少なくとも一部が酸解離性溶解抑制基により保護されていてもよいノボラック樹脂100質量部に対して、エッチングマスクの膜特性の点から、0.5質量部以上30質量部以下の範囲であることが好ましく、1質量部以上20質量部以下がより好ましく、2質量部以上10質量部以下がさらに好ましい。
【0044】
化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物が含む酸発生剤は、放射線の照射により酸を発生する化合物である。酸発生剤は、光により直接又は間接的に酸を発生する化合物であれば特に限定されない。酸発生剤としては、以下に説明する、第1~第4の酸発生剤が好ましい。以下、第1~第5の酸発生剤について説明する。
【0045】
(第1の酸発生剤)
第1の酸発生剤としては、下記式(b1)で表される化合物が挙げられる。
【0046】
【0047】
上記式(b1)中、X1bは、原子価gの硫黄原子又はヨウ素原子を表し、gは1又は2である。hは括弧内の構造の繰り返し単位数を表す。R1bは、X1bに結合している有機基であり、炭素原子数6以上30以下のアリール基、炭素原子数4以上30以下の複素環基、炭素原子数1以上30以下のアルキル基、炭素原子数2以上30以下のアルケニル基、又は炭素原子数2以上30以下のアルキニル基を表し、R1bは、アルキル、ヒドロキシ、アルコキシ、アルキルカルボニル、アリールカルボニル、アルコキシカルボニル、アリールオキシカルボニル、アリールチオカルボニル、アシロキシ、アリールチオ、アルキルチオ、アリール、複素環、アリールオキシ、アルキルスルフィニル、アリールスルフィニル、アルキルスルホニル、アリールスルホニル、アルキレンオキシ、アミノ、シアノ、ニトロの各基、及びハロゲンからなる群より選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよい。R1bの個数はg+h(g-1)+1であり、R1bはそれぞれ互いに同じであっても異なっていてもよい。また、2個以上のR1bが互いに直接、又は-O-、-S-、-SO-、-SO2-、-NH-、-NR2b-、-CO-、-COO-、-CONH-、炭素原子数1以上3以下のアルキレン基、若しくはフェニレン基を介して結合し、X1bを含む環構造を形成してもよい。R2bは炭素原子数1以下5以上のアルキル基又は炭素原子数6以下10以上のアリール基である。
【0048】
X2bは下記式(b2)で表される構造である。
【0049】
【0050】
上記式(b2)中、X4bは炭素原子数1以上8以下のアルキレン基、炭素原子数6以上20以下のアリーレン基、又は炭素原子数8以上20以下の複素環化合物の2価の基を表し、X4bは炭素原子数1以上8以下のアルキル、炭素原子数1以上8以下のアルコキシ、炭素原子数6以上10以下のアリール、ヒドロキシ、シアノ、ニトロの各基、及びハロゲンからなる群より選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよい。X5bは-O-、-S-、-SO-、-SO2-、-NH-、-NR2b-、-CO-、-COO-、-CONH-、炭素原子数1以上3以下のアルキレン基、又はフェニレン基を表す。hは括弧内の構造の繰り返し単位数を表す。h+1個のX4b及びh個のX5bはそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。R2bは前述の定義と同じである。
【0051】
X3b-はオニウムの対イオンであり、下記式(b9)、下記式(b13)、下記式(b14)、下記式(b17)で表されるフッ素化アルキルフルオロリン酸アニオン又は下記式(b18)で表されるボレートアニオンが挙げられ、エッチングマスクの膜特性の点から、下記式(b9)のアニオンが好ましい。
【0052】
【0053】
上記式(b9)において、R20bは、下記式(b10)、(b11)、及び(b12)で表される基である。
【0054】
【0055】
上記式(b10)中、xは1以上4以下の整数を表す。また、上記式(b11)中、R21bは、水素原子、水酸基、炭素原子数1以上6以下の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又は炭素原子数1以上6以下の直鎖状若しくは分岐状のアルコキシ基を表し、yは1以上3以下の整数を表す。これらの中でも、安全性の観点からトリフルオロメタンスルホネート、パーフルオロブタンスルホネートが好ましい。
【0056】
【0057】
上記式(b13)、(b14)中、Xbは、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された直鎖状又は分岐状のアルキレン基を表し、該アルキレン基の炭素原子数は2以上6以下であり、好ましくは3以上5以下、最も好ましくは炭素原子数3である。また、Yb、Zbは、それぞれ独立に少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された直鎖状又は分岐状のアルキル基を表し、該アルキル基の炭素原子数は1以上10以下であり、好ましくは1以上7以下、より好ましくは1以上3以下である。
【0058】
Xbのアルキレン基の炭素原子数、又はYb、Zbのアルキル基の炭素原子数が小さいほど有機溶剤への溶解性も良好であるため好ましい。
【0059】
また、Xbのアルキレン基又はYb、Zbのアルキル基において、フッ素原子で置換されている水素原子の数が多いほど、酸の強度が強くなるため好ましい。該アルキレン基又はアルキル基中のフッ素原子の割合、すなわちフッ素化率は、好ましくは70%以上100%以下、より好ましくは90%以上100%以下であり、最も好ましくは、全ての水素原子がフッ素原子で置換されたパーフルオロアルキレン基又はパーフルオロアルキル基である。
【0060】
【0061】
上記式(b17)中、R3bは水素原子の80%以上がフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。jはその個数を示し、1以上5以下の整数である。j個のR3bはそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。
【0062】
【0063】
上記式(b18)中、R4b~R7bは、それぞれ独立にフッ素原子又はフェニル基を表し、該フェニル基の水素原子の一部又は全部は、フッ素原子及びトリフルオロメチル基からなる群より選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよい。
【0064】
上記式(b1)で表される化合物中のオニウムイオンとしては、トリフェニルスルホニウム、トリ-p-トリルスルホニウム、4-(フェニルチオ)フェニルジフェニルスルホニウム、ビス[4-(ジフェニルスルホニオ)フェニル]スルフィド、ビス〔4-{ビス[4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル]スルホニオ}フェニル〕スルフィド、ビス{4-[ビス(4-フルオロフェニル)スルホニオ]フェニル}スルフィド、4-(4-ベンゾイル-2-クロロフェニルチオ)フェニルビス(4-フルオロフェニル)スルホニウム、7-イソプロピル-9-オキソ-10-チア-9,10-ジヒドロアントラセン-2-イルジ-p-トリルスルホニウム、7-イソプロピル-9-オキソ-10-チア-9,10-ジヒドロアントラセン-2-イルジフェニルスルホニウム、2-[(ジフェニル)スルホニオ]チオキサントン、4-[4-(4-tert-ブチルベンゾイル)フェニルチオ]フェニルジ-p-トリルスルホニウム、4-(4-ベンゾイルフェニルチオ)フェニルジフェニルスルホニウム、ジフェニルフェナシルスルホニウム、4-ヒドロキシフェニルメチルベンジルスルホニウム、2-ナフチルメチル(1-エトキシカルボニル)エチルスルホニウム、4-ヒドロキシフェニルメチルフェナシルスルホニウム、フェニル[4-(4-ビフェニルチオ)フェニル]4-ビフェニルスルホニウム、フェニル[4-(4-ビフェニルチオ)フェニル]3-ビフェニルスルホニウム、[4-(4-アセトフェニルチオ)フェニル]ジフェニルスルホニウム、オクタデシルメチルフェナシルスルホニウム、ジフェニルヨードニウム、ジ-p-トリルヨードニウム、ビス(4-ドデシルフェニル)ヨードニウム、ビス(4-メトキシフェニル)ヨードニウム、(4-オクチルオキシフェニル)フェニルヨードニウム、ビス(4-デシルオキシ)フェニルヨードニウム、4-(2-ヒドロキシテトラデシルオキシ)フェニルフェニルヨードニウム、4-イソプロピルフェニル(p-トリル)ヨードニウム、又は4-イソブチルフェニル(p-トリル)ヨードニウム、等が挙げられる。
【0065】
上記式(b17)で表されるフッ素化アルキルフルオロリン酸アニオンにおいて、R3bはフッ素原子で置換されたアルキル基を表し、好ましい炭素原子数は1以上8以下、さらに好ましい炭素原子数は1以上4以下である。アルキル基の具体例としては、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、オクチル等の直鎖アルキル基;イソプロピル、イソブチル、sec-ブチル、tert-ブチル等の分岐アルキル基;さらにシクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル等のシクロアルキル基等が挙げられ、アルキル基の水素原子がフッ素原子に置換された割合は、通常、80%以上、好ましくは90%以上、さらに好ましくは100%である。フッ素原子の置換率が80%未満である場合には、上記式(b1)で表されるオニウムフッ素化アルキルフルオロリン酸塩の酸強度が低下する。
【0066】
特に好ましいR3bは、炭素原子数が1以上4以下、且つフッ素原子の置換率が100%の直鎖状又は分岐状のパーフルオロアルキル基であり、具体例としては、CF3、CF3CF2、(CF3)2CF、CF3CF2CF2、CF3CF2CF2CF2、(CF3)2CFCF2、CF3CF2(CF3)CF、(CF3)3Cが挙げられる。R3bの個数jは、1以上5以下の整数であり、好ましくは2以上4以下、特に好ましくは2又は3である。
【0067】
好ましいフッ素化アルキルフルオロリン酸アニオンの具体例としては、[(CF3CF2)2PF4]-、[(CF3CF2)3PF3]-、[((CF3)2CF)2PF4]-、[((CF3)2CF)3PF3]-、[(CF3CF2CF2)2PF4]-、[(CF3CF2CF2)3PF3]-、[((CF3)2CFCF2)2PF4]-、[((CF3)2CFCF2)3PF3]-、[(CF3CF2CF2CF2)2PF4]-、又は[(CF3CF2CF2)3PF3]-が挙げられ、これらのうち、[(CF3CF2)3PF3]-、[(CF3CF2CF2)3PF3]-、[((CF3)2CF)3PF3]-、[((CF3)2CF)2PF4]-、[((CF3)2CFCF2)3PF3]-、又は[((CF3)2CFCF2)2PF4]-が特に好ましい。
【0068】
上記式(b18)で表されるボレートアニオンの好ましい具体例としては、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート([B(C6F5)4]-)、テトラキス[(トリフルオロメチル)フェニル]ボレート([B(C6H4CF3)4]-)、ジフルオロビス(ペンタフルオロフェニル)ボレート([(C6F5)2BF2]-)、トリフルオロ(ペンタフルオロフェニル)ボレート([(C6F5)BF3]-)、テトラキス(ジフルオロフェニル)ボレート([B(C6H3F2)4]-)等が挙げられる。これらの中でも、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート([B(C6F5)4]-)が特に好ましい。
【0069】
(第2の酸発生剤)
第2の酸発生剤としては、2,4-ビス(トリクロロメチル)-6-ピペロニル-1,3,5-トリアジン、2,4-ビス(トリクロロメチル)-6-[2-(2-フリル)エテニル]-s-トリアジン、2,4-ビス(トリクロロメチル)-6-[2-(5-メチル-2-フリル)エテニル]-s-トリアジン、2,4-ビス(トリクロロメチル)-6-[2-(5-エチル-2-フリル)エテニル]-s-トリアジン、2,4-ビス(トリクロロメチル)-6-[2-(5-プロピル-2-フリル)エテニル]-s-トリアジン、2,4-ビス(トリクロロメチル)-6-[2-(3,5-ジメトキシフェニル)エテニル]-s-トリアジン、2,4-ビス(トリクロロメチル)-6-[2-(3,5-ジエトキシフェニル)エテニル]-s-トリアジン、2,4-ビス(トリクロロメチル)-6-[2-(3,5-ジプロポキシフェニル)エテニル]-s-トリアジン、2,4-ビス(トリクロロメチル)-6-[2-(3-メトキシ-5-エトキシフェニル)エテニル]-s-トリアジン、2,4-ビス(トリクロロメチル)-6-[2-(3-メトキシ-5-プロポキシフェニル)エテニル]-s-トリアジン、2,4-ビス(トリクロロメチル)-6-[2-(3,4-メチレンジオキシフェニル)エテニル]-s-トリアジン、2,4-ビス(トリクロロメチル)-6-(3,4-メチレンジオキシフェニル)-s-トリアジン、2,4-ビス-トリクロロメチル-6-(3-ブロモ-4-メトキシ)フェニル-s-トリアジン、2,4-ビス-トリクロロメチル-6-(2-ブロモ-4-メトキシ)フェニル-s-トリアジン、2,4-ビス-トリクロロメチル-6-(2-ブロモ-4-メトキシ)スチリルフェニル-s-トリアジン、2,4-ビス-トリクロロメチル-6-(3-ブロモ-4-メトキシ)スチリルフェニル-s-トリアジン、2-(4-メトキシフェニル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン、2-(4-メトキシナフチル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン、2-[2-(2-フリル)エテニル]-4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン、2-[2-(5-メチル-2-フリル)エテニル]-4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン、2-[2-(3,5-ジメトキシフェニル)エテニル]-4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン、2-[2-(3,4-ジメトキシフェニル)エテニル]-4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン、2-(3,4-メチレンジオキシフェニル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン、トリス(1,3-ジブロモプロピル)-1,3,5-トリアジン、トリス(2,3-ジブロモプロピル)-1,3,5-トリアジン等のハロゲン含有トリアジン化合物、並びにトリス(2,3-ジブロモプロピル)イソシアヌレート等の下記式(b3)で表されるハロゲン含有トリアジン化合物が挙げられる。
【0070】
【0071】
上記式(b3)中、R9b、R10b、R11bは、それぞれ独立にハロゲン化アルキル基を表す。
【0072】
(第3の酸発生剤)
第3の酸発生剤としては、α-(p-トルエンスルホニルオキシイミノ)-フェニルアセトニトリル、α-(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)-2,4-ジクロロフェニルアセトニトリル、α-(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)-2,6-ジクロロフェニルアセトニトリル、α-(2-クロロベンゼンスルホニルオキシイミノ)-4-メトキシフェニルアセトニトリル、α-(エチルスルホニルオキシイミノ)-1-シクロペンテニルアセトニトリル、並びにオキシムスルホネート基を含有する下記式(b4)で表される化合物が挙げられる。
【0073】
【0074】
上記式(b4)中、R12bは、1価、2価、又は3価の有機基を表し、R13bは、置換若しくは未置換の飽和炭化水素基、不飽和炭化水素基、又は芳香族基を表し、nは括弧内の構造の繰り返し単位数を表す。
【0075】
上記式(b4)中、芳香族基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基等のアリール基や、フリル基、チエニル基等のヘテロアリール基が挙げられる。これらは環上に適当な置換基、例えばハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、ニトロ基等を1個以上有していてもよい。また、R13bは、炭素原子数1以上6以下のアルキル基が特に好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が挙げられる。特に、R12bが芳香族基であり、R13bが炭素原子数1以上4以下のアルキル基である化合物が好ましい。
【0076】
上記式(b4)で表される酸発生剤としては、n=1のとき、R12bがフェニル基、メチルフェニル基、メトキシフェニル基のいずれかであって、R13bがメチル基の化合物、具体的にはα-(メチルスルホニルオキシイミノ)-1-フェニルアセトニトリル、α-(メチルスルホニルオキシイミノ)-1-(p-メチルフェニル)アセトニトリル、α-(メチルスルホニルオキシイミノ)-1-(p-メトキシフェニル)アセトニトリル、〔2-(プロピルスルホニルオキシイミノ)-2,3-ジヒドロキシチオフェン-3-イリデン〕(o-トリル)アセトニトリル等が挙げられる。n=2のとき、上記式(b4)で表される酸発生剤としては、具体的には下記式で表される酸発生剤が挙げられる。
【0077】
【0078】
(第4の酸発生剤)
第4の酸発生剤としては、ビス(p-トルエンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(1,1-ジメチルエチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(2,4-ジメチルフェニルスルホニル)ジアゾメタン等のビススルホニルジアゾメタン類;p-トルエンスルホン酸2-ニトロベンジル、p-トルエンスルホン酸2,6-ジニトロベンジル、ニトロベンジルトシレート、ジニトロベンジルトシラート、ニトロベンジルスルホナート、ニトロベンジルカルボナート、ジニトロベンジルカルボナート等のニトロベンジル誘導体;ピロガロールトリメシラート、ピロガロールトリトシラート、ベンジルトシラート、ベンジルスルホナート、N-メチルスルホニルオキシスクシンイミド、N-トリクロロメチルスルホニルオキシスクシンイミド、N-フェニルスルホニルオキシマレイミド、N-メチルスルホニルオキシフタルイミド等のスルホン酸エステル類;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)-1,8-ナフタルイミド、N-(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)-4-ブチル-1,8-ナフタルイミド等のトリフルオロメタンスルホン酸エステル類;ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスファート、(4-メトキシフェニル)フェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホナート、ビス(p-tert-ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホナート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスファート、(4-メトキシフェニル)ジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、(p-tert-ブチルフェニル)ジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート等のオニウム塩類;ベンゾイントシラート、α-メチルベンゾイントシラート等のベンゾイントシレート類;その他のジフェニルヨードニウム塩、トリフェニルスルホニウム塩、フェニルジアゾニウム塩、ベンジルカルボナート等が挙げられる。
【0079】
酸発生剤(A)は単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、酸発生剤(A)の含有量は、化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物に含まれるノボラック樹脂100質量部に対して、0.1質量部以上30質量部以下が好ましく、特に1質量部以上20質量部以下が好ましい。酸発生剤(A)の使用量が上記の範囲であることにより、良好な感度を備え、均一な溶液であって、保存安定性に優れる感光性樹脂組成物を調製しやすい。
【0080】
化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物は、塗布性の調整の目的等で溶剤(S)を含有する。溶剤(S)の種類は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されず、従来よりポジ型の感光性樹脂組成物に使用されている溶剤から適宜選択して使用することができる。
【0081】
溶剤(S)の具体例としては、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソアミルケトン、及び2-ヘプタノン等のケトン類;エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、1,3-ブチレングリコール、ヘキシレングリコール等のグリコール類;グリセリン等のポリオール類;ベンジルアルコール、テルピネオール等のモノオール類;エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールモノアセテート、トリエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノアセテート、ジプロピレングリコールモノアセテート、トリプロピレングリコールモノアセテート、及び1,3-ブチレングリコールモノアセテート等のグリコール類のモノアセテート;エチレングリコールジアセテート、ジエチレングリコールジアセテート、トリエチレングリコールジアセテート、プロピレングリコールジアセテート、ジプロピレングリコールジアセテート、トリプロピレングリコールジアセテート、及び1,3-ブチレングリコールジアセテート等のグリコール類のジアセテート;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノプロピルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノフェニルエーテル、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エチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノフェニルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノフェニルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリプロピレングリコールモノプロピルエーテル、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノフェニルエーテル、1,3-ブチレングリコールモノメチルエーテル、1,3-ブチレングリコールモノエチルエーテル、1,3-ブチレングリコールモノプロピルエーテル、1,3-ブチレングリコールモノブチルエーテル、及び1,3-ブチレングリコールモノフェニルエーテル等のグリコール類のモノエーテル;エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノフェニルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノフェニルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノフェニルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノフェニルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノフェニルエーテルアセテート、トリプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トリプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、トリプロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、トリプロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート、トリプロピレングリコールモノフェニルエーテルアセテート、1,3-ブチレングリコールモノメチルエーテルアセテート(3-メトキシブチルアセテート)、1,3-ブチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、1,3-ブチレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、1,3-ブチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、1,3-ブチレングリコールモノフェニルエーテルアセテート、3-メチル-3-メトキシブチルアセテート、3-エチル-3-メトキシブチルアセテート、2-メトキシペンチルアセテート、3-メトキシペンチルアセテート、4-メトキシペンチルアセテート、2-メチル-3-メトキシペンチルアセテート、3-メチル-3-メトキシペンチルアセテート、3-メチル-4-メトキシペンチルアセテート、及び4-メチル-4-メトキシペンチルアセテート等のグリコール類のモノエーテルアセテート;エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジプロピルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、エチレングリコールジフェニルエーテル、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プロピルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールジフェニルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールジプロピルエーテル、トリエチレングリコールジブチルエーテル、トリエチレングリコールジフェニルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジプロピルエーテル、プロピ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ジフェニルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールジプロピルエーテル、ジプロピレングリコールジブチルエーテル、ジプロピレングリコールジフェニルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールジエチルエーテル、トリプロピレングリコールジプロピルエーテル、トリプロピレングリコールジブチルエーテル、トリプロピレングリコールジフェニルエーテル、1,3-ブチレングリコールジメチルエーテル、1,3-ブチレングリコールジエチルエーテル、1,3-ブチレングリコールジプロピルエーテル、1,3-ブチレングリコールジブチルエーテル、及び1,3-ブチレングリコールジフェニルエーテル等のグリコール類のジエーテル;ジオキサン、及びジヘキシルエーテル等のエーテル類;蟻酸エチル、乳酸メチル、乳酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸ベンジル、安息香酸エチル、ピルビン酸メチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、ピルビン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル、2-ヒドロキシプロピオン酸メチル、2-ヒドロキシプロピオン酸エチル、2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオン酸エチル、2-ヒドロキシ-3-メチルブタン酸メチル、マレイン酸ジエチル、シクロヘキサノールアセテート、ガンマブチロラクトン等のエステル類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;等を挙げることができる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
【0082】
化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物は、大気圧下での沸点が170℃以上である高沸点溶剤(S1)を含むのが好ましい。
化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物に含まれる各成分の溶解性が良好である点や、入手が容易である点等から、上記の溶剤(S)の具体例における高沸点溶剤(S1)の好ましい例として、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ヘキシレングリコール、グリセリン、ベンジルアルコール、テルピネオール、プロピレングリコールジアセテート、1,3-ブチレングリコールジアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノフェニルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノフェニルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、1,3-ブチレングリコールモノメチルエーテルアセテート(3-メトキシブチルアセテート)、3-メチル-3-メトキシブチルアセテート、3-エチル-3-メトキシブチルアセテート、2-メトキシペンチルアセテート、3-メトキシペンチルアセテート、4-メトキシペンチルアセテート、2-メチル-3-メトキシペンチルアセテート、3-メチル-3-メトキシペンチルアセテート、3-メチル-4-メトキシペンチルアセテート、及び4-メチル-4-メトキシペンチルアセテート、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジヘキシルエーテル酢酸ベンジル、安息香酸エチル、マレイン酸ジエチル、シクロヘキサノールアセテート、及びガンマブチロラクトン等が挙げられる。
【0083】
化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物における、高沸点溶剤(S1)の含有量は、高沸点溶剤(S1)の使用による所望する効果が得られる限り特に限定されない。化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物における高沸点溶剤(S1)の含有量は、塗布性の観点で、化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物中の溶剤(S)の全質量を100質量部とした場合に1質量部以上50質量部未満が好ましく、1質量部以上20質量部以下がより好ましい。
また、化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物の全質量に対して、高沸点溶剤(S1)の含有量は、0.5質量%以上20質量%以下が好ましく、1質量%以上15質量%以下がより好ましく、2質量%以上10質量%以下が特に好ましい。
【0084】
化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物における溶剤(S)の含有量は、所望の膜厚のパターン化された硬化物(マスク)を形成できる限り特に限定されない。溶剤(S)は、例えば、化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物の固形分濃度が、好ましくは40質量%以上70質量%以下、エッチング加工のマージン等製造工程の点では、より好ましくは45質量%以上65質量%以下であるような量で使用される。
【0085】
化学増幅型ネガ型感光性樹脂組成物は、典型的には、架橋剤と、感光剤(B)としての酸発生剤と、ノボラック樹脂とを含む。かかる化学増幅ネガ型感光性樹脂組成物では、ノボラック樹脂が、露光により前記酸発生剤から発生する酸の作用により架橋剤で架橋され得る。
【0086】
化学増幅型ネガ型感光性樹脂組成物において、ノボラック樹脂として、化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物において例示した、酸解離性溶解抑制基によりフェノール性水酸基を保護される前の、未保護の状態のノボラック樹脂を用いることができる。
【0087】
化学増幅型ネガ型感光性樹脂組成物が含むノボラック樹脂の含有量は、化学増幅型ネガ型感光性樹脂組成物の固形分の質量に対して50質量%以上99質量%以下が好ましく、55質量%以上95質量%以下がより好ましい。上記の範囲であることにより、現像性のバランスがとりやすい傾向がある。
【0088】
化学増幅型ネガ型感光性樹脂組成物が含む酸発生剤として、化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物において例示した酸発生剤を用いることができる。
【0089】
酸発生剤の含有量は、化学増幅型ネガ型感光性樹脂組成物に含まれるノボラック樹脂100質量部に対して、0.1質量部以上30質量部以下が好ましく、特に0.3質量部以上20質量部以下が好ましい。酸発生剤の使用量が上記の範囲であることにより、良好な感度を備え、均一な溶液であって、保存安定性に優れる化学増幅型ネガ型感光性樹脂組成物を調製しやすい。
【0090】
化学増幅型ネガ型感光性樹脂組成物が含む架橋剤としては、特に限定されないが、アミノ化合物、例えばメラミン樹脂、尿素樹脂、グアナミン樹脂、グリコールウリル-ホルムアルデヒド樹脂、スクシニルアミド-ホルムアルデヒド樹脂、エチレン尿素-ホルムアルデヒド樹脂等を用いることができる。
【0091】
これらの中でも、アルコキシメチル化メラミン樹脂やアルコキシメチル化尿素樹脂等のアルコキシメチル化アミノ樹脂が好ましい。アルコキシメチル化アミノ樹脂は、例えば、沸騰水溶液中でメラミン又は尿素をホルマリンと反応させて得た縮合物を、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコール、イソプロピルアルコール等の低級アルコール類でエーテル化させ、次いで反応液を冷却して析出させることで製造できる。アルコキシメチル化アミノ樹脂としては、メトキシメチル化メラミン樹脂、エトキシメチル化メラミン樹脂、プロポキシメチル化メラミン樹脂、ブトキシメチル化メラミン樹脂、メトキシメチル化尿素樹脂、エトキシメチル化尿素樹脂、プロポキシメチル化尿素樹脂、ブトキシメチル化尿素樹脂等が挙げられる。これらの架橋剤は、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0092】
架橋剤の含有量は、化学増幅型ネガ型感光性樹脂組成物が含むノボラック樹脂100質量部に対して5質量部以上50質量部以下が好ましく、7質量部以上30質量部以下がより好ましい。上記の範囲であることにより、化学増幅型ネガ型感光性樹脂組成物硬化性、パターニング特性が良好である。
【0093】
化学増幅型ネガ型感光性樹脂組成物が含む溶剤(S)として、化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物において例示した溶剤を用いることができる。
【0094】
化学増幅型ネガ型感光性樹脂組成物における、高沸点溶剤(S1)の含有量は、高沸点溶剤(S1)の使用による所望する効果が得られる限り特に限定されない。化学増幅型ネガ型感光性樹脂組成物における高沸点溶剤(S1)の含有量は、塗布性の観点で、化学増幅型ネガ型感光性樹脂組成物中の溶剤(S)の全質量を100質量部とした場合に1質量部以上50質量部未満が好ましく、1質量部以上20質量部以下がより好ましい。
また、化学増幅型ネガ型感光性樹脂組成物の全質量に対して、高沸点溶剤(S1)の含有量は、0.5質量%以上20質量%以下が好ましく、1質量%以上15質量%以下がより好ましく、2質量%以上10質量%以下が特に好ましい。
【0095】
化学増幅型ネガ型感光性樹脂組成物における溶剤(S)の含有量は、所望の膜厚のパターン化された硬化物(保護膜)を形成できる限り特に限定されない。溶剤(S)は、例えば、化学増幅型ネガ型感光性樹脂組成物の固形分濃度が、好ましくは40質量%以上70質量%以下、エッチング加工のマージン等製造工程の点では、より好ましくは45質量%以上65質量%以下であるような量で使用される。
【0096】
化学増幅型ではないポジ型感光性樹脂組成物(以下「NQDポジ型感光性樹脂組成物」ともいう)は、典型的には、感光剤(B)としてのナフトキノンジアジド基を有する化合物と、アルカリ可溶性ノボラック樹脂とを含む。
【0097】
当該NQDポジ型感光性樹脂組成物が含むアルカリ可溶性ノボラック樹脂は、化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物において例示した、酸解離性溶解抑制基によりフェノール性水酸基を保護される前の、未保護の状態のノボラック樹脂を用いることができる。
【0098】
NQDポジ型感光性樹脂組成物が含むアルカリ可溶性ノボラック樹脂の含有量は、NQDポジ型感光性樹脂組成物の固形分に対して30質量%以上99質量%以下が好ましく、40質量%以上95質量%以下がより好ましい。上記の範囲であることにより、現像性のバランスがとりやすい傾向がある。
【0099】
NQDポジ型感光性樹脂組成物が含むナフトキノンジアジド基を有する化合物としては、特に限定されないが、フェノール性水酸基を1つ以上有する化合物と、ナフトキノンジアジド基含有スルホン酸との完全エステル化物や部分エステル化物が好ましい。このようなナフトキノンジアジド基含有化合物は、フェノール性水酸基を1つ以上有する化合物とナフトキノンジアジド基含有スルホン酸とを、ジオキサン等の適当な溶剤中において、トリエタノールアミン、炭酸アルカリ、炭酸水素アルカリ等のアルカリの存在下で縮合させ、完全エステル化又は部分エステル化することにより得ることができる。
【0100】
上記フェノール性水酸基を1つ以上有する化合物としては、例えば、2,3,4-トリヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4,4’-テトラ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類;
トリス(4-ヒドロシキフェニル)メタン、ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)-2-ヒドロキシフェニルメタン、ビス(4-ヒドロキシ-2,3,5-トリメチルフェニル)-2-ヒドロキシフェニルメタン、ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)-4-ヒドロキシフェニルメタン、ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)-3-ヒドロキシフェニルメタン、ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)-2-ヒドロキシフェニルメタン、ビス(4-ヒドロキシ-2,5-ジメチルフェニル)-4-ヒドロキシフェニルメタン、ビス(4-ヒドロキシ-2,5-ジメチルフェニル)-3-ヒドロキシフェニルメタン、ビス(4-ヒドロキシ-2,5-ジメチルフェニル)-2-ヒドロキシフェニルメタン、ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)-3,4-ジヒドロキシフェニルメタン、ビス(4-ヒドロキシ-2,5-ジメチルフェニル)-3,4-ジヒドロキシフェニルメタン、ビス(4-ヒドロキシ-2,5-ジメチルフェニル)-2,4-ジヒドロキシフェニルメタン、ビス(4-ヒドロキシフェニル)-3-メトキシ-4-ヒドロキシフェニルメタン、ビス(5-シクロヘキシル-4-ヒドロキシ-2-メチルフェニル)-4-ヒドロキシフェニルメタン、ビス(5-シクロヘキシル-4-ヒドロキシ-2-メチルフェニル)-3-ヒドロキシフェニルメタン、ビス(5-シクロヘキシル-4-ヒドロキシ-2-メチルフェニル)-2-ヒドロキシフェニルメタン、ビス(5-シクロヘキシル-4-ヒドロキシ-2-メチルフェニル)-3,4-ジヒドロキシフェニルメタン等のトリスフェノール型化合物;
2,4-ビス(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシベンジル)-5-ヒドロキシフェノール、2,6-ビス(2,5-ジメチル-4-ヒドロキシベンジル)-4-メチルフェノール等のリニア型3核体フェノール化合物;
1,1-ビス〔3-(2-ヒドロキシ-5-メチルベンジル)-4-ヒドロキシ-5-シクロヘキシルフェニル〕イソプロパン、ビス[2,5-ジメチル-3-(4-ヒドロキシ-5-メチルベンジル)-4-ヒドロキシフェニル]メタン、ビス[2,5-ジメチル-3-(4-ヒドロキシベンジル)-4-ヒドロキシフェニル]メタン、ビス[3-(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシベンジル)-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル]メタン、ビス[3-(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシベンジル)-4-ヒドロキシ-5-エチルフェニル]メタン、ビス[3-(3,5-ジエチル-4-ヒドロキシベンジル)-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル]メタン、ビス[3-(3,5-ジエチル-4-ヒドロキシベンジル)-4-ヒドロキシ-5-エチルフェニル]メタン、ビス[2-ヒドロキシ-3-(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシベンジル)-5-メチルフェニル]メタン、ビス[2-ヒドロキシ-3-(2-ヒドロキシ-5-メチルベンジル)-5-メチルフェニル]メタン、ビス[4-ヒドロキシ-3-(2-ヒドロキシ-5-メチルベンジル)-5-メチルフェニル]メタン、ビス[2,5-ジメチル-3-(2-ヒドロキシ-5-メチルベンジル)-4-ヒドロキシフェニル]メタン等のリニア型4核体フェノール化合物;
2,4-ビス[2-ヒドロキシ-3-(4-ヒドロキシベンジル)-5-メチルベンジル]-6-シクロヘキシルフェノール、2,4-ビス[4-ヒドロキシ-3-(4-ヒドロキシベンジル)-5-メチルベンジル]-6-シクロヘキシルフェノール、2,6-ビス[2,5-ジメチル-3-(2-ヒドロキシ-5-メチルベンジル)-4-ヒドロキシベンジル]-4-メチルフェノール等のリニア型5核体フェノール化合物;
ビス(2,3,4-トリヒドロキシフェニル)メタン、ビス(2,4-ジヒドロキシフェニル)メタン、2,3,4-トリヒドロキシフェニル-4’-ヒドロキシフェニルメタン、2-(2,3,4-トリヒドロキシフェニル)-2-(2’,3’,4’-トリヒドロキシフェニル)プロパン、2-(2,4-ジヒドロキシフェニル)-2-(2’,4’-ジヒドロキシフェニル)プロパン、2-(4-ヒドロキシフェニル)-2-(4’-ヒドロキシフェニル)プロパン、2-(3-フルオロ-4-ヒドロキシフェニル)-2-(3’-フルオロ-4’-ヒドロキシフェニル)プロパン、2-(2,4-ジヒドロキシフェニル)-2-(4’-ヒドロキシフェニル)プロパン、2-(2,3,4-トリヒドロキシフェニル)-2-(4’-ヒドロキシフェニル)プロパン、2-(2,3,4-トリヒドロキシフェニル)-2-(4’-ヒドロキシ-3’,5’-ジメチルフェニル)プロパン、4,4’-[1-[4-[1-(4-ヒドロキシフェニル)-1-メチルエチル]フェニル]エチリデン]ビスフェノール等のビスフェノール型化合物;
1-[1-(4-ヒドロキシフェニル)イソプロピル]-4-[1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)エチル]ベンゼン、1-[1-(3-メチル-4-ヒドロキシフェニル)イソプロピル]-4-[1,1-ビス(3-メチル-4-ヒドロキシフェニル)エチル]ベンゼン、4,4’-[1-[4-[1-[4-ヒドロキシフェニル]-1-メチルエチル]フェニル]エチリデン]ビスフェノール等の多核枝分かれ型化合物;
1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン等の縮合型フェノール化合物;等が挙げられる。
これらの化合物は、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0101】
上記ナフトキノンジアジド基含有スルホン酸としては、ナフトキノン-1,2-ジアジド-5-スルホン酸、ナフトキノン-1,2-ジアジド-4-スルホン酸、オルトアントラキノンジアジドスルホン酸等が挙げられる。
【0102】
ナフトキノンジアジド基を有する化合物の含有量は、NQDポジ型感光性樹脂組成物が含むアルカリ可溶性ノボラック樹脂100質量部に対して5質量部以上60質量部以下が好ましく、10質量部以上50質量部以下がより好ましい。上記の範囲であることにより、NQDポジ型感光性樹脂組成物の硬化性、パターニング特性が良好である。
【0103】
NQDポジ型感光性樹脂組成物が含む溶剤(S)として、化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物において例示した溶剤を用いることができる。
【0104】
NQDポジ型感光性樹脂組成物における、高沸点溶剤(S1)の含有量は、高沸点溶剤(S1)の使用による所望する効果が得られる限り特に限定されない。NQDポジ型感光性樹脂組成物における高沸点溶剤(S1)の含有量は、塗布性の観点で、NQDポジ型感光性樹脂組成物中の溶剤(S)の全質量を100質量部とした場合に1質量部以上50質量部未満が好ましく、1質量部以上20質量部以下がより好ましい。
また、NQDポジ型感光性樹脂組成物の全質量に対して、高沸点溶剤(S1)の含有量は、0.5質量%以上20質量%以下が好ましく、1質量%以上15質量%以下がより好ましく、2質量%以上10質量%以下が特に好ましい。
【0105】
NQDポジ型感光性樹脂組成物における溶剤(S)の含有量は、所望の膜厚のパターン化された硬化物(保護膜)を形成できる限り特に限定されない。溶剤(S)は、例えば、NQDポジ型感光性樹脂組成物の固形分濃度が、好ましくは40質量%以上70質量%以下であるような量で使用される。エッチング加工のマージン等製造工程の点では、溶剤(S)は、NQDポジ型感光性樹脂組成物の固形分濃度が、45質量%以上65質量%以下であるような量で使用されるのがより好ましい。
【0106】
感光性樹脂組成物(化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物、化学増幅型ネガ型感光性樹脂組成物、NQDポジ型感光性樹脂組成物)は、平均粒径が500nm以下の硫酸バリウム粒子を含むことが好ましい。感光性樹脂組成物が平均粒径500nm以下の硫酸バリウム粒子を含むと、解像性又はエッチング耐性を向上させることができる。硫酸バリウム粒子の平均粒径は、例えば10nm以上である。感光性樹脂組成物中の硫酸バリウム粒子の平均粒径(体積平均径)は、動的光散乱式ナノトラック粒度分布計により測定し、体積平均径を算出することで求めることができる。また、使用する硫酸バリウム粒子の平均粒径(体積平均径)は、例えば透過型電子顕微鏡又は走査型電子顕微鏡により各粒子の粒子径を測定し、体積平均径を算出することで求めることができる。
【0107】
硫酸バリウム粒子の平均粒径は、5nm以上500nm以下が好ましく、10nm以上300nm以下がより好ましく、15nm以上200nm以下がさらに好ましく、15nm以上60nm以下が特に好ましい。感光性樹脂組成物が平均粒子径5nm以上500nm以下の硫酸バリウム粒子を含むと、形成されるパターン化された硬化物(マスク)のエッチング耐性の向上効果を維持しつつ、解像性の向上及び貴金属触媒への悪影響を抑制することができる。また、感光性樹脂組成物が平均粒子径200nm以下の硫酸バリウム粒子を含むと、パターン形状が良好になる。
【0108】
硫酸バリウム粒子の含有量は、ノボラック樹脂100質量部に対して、30質量部以上70質量部以下が好ましく、35質量部以上60質量部以下がより好ましい。
【0109】
感光性樹脂組成物(化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物、化学増幅型ネガ型感光性樹脂組成物、NQDポジ型感光性樹脂組成物)は可塑剤を含んでいてもよい。感光性樹脂組成物が可塑剤を含むことにより、感光性樹脂組成物を用いて形成されるパターン化された硬化物(マスク)におけるクラックの発生を抑制できる。
【0110】
可塑剤の具体例としては、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリヒドロキシスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニル安息香酸、ポリビニルアルキルエーテル、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルフェノール、及びこれらの共重合体等が挙げられる。これらの中では、エッチング液に対する耐性に優れるマスクを形成しやすいことから、ポリビニルアルキルエーテルが好ましい。
【0111】
ポリビニルアルキルエーテルのアルキル部分について、その炭素原子数は1以上5以下が好ましく、1又は2がより好ましい。つまり、ポリビニルアルキルエーテルとしては、ポリビニルメチルエーテル、及びポリビニルエチルエーテルがより好ましい。
【0112】
ポリビニルアルキルエーテルの質量平均分子量は、特に限定されない。ポリビニルアルキルエーテルの質量平均分子量は、10000以上200000以下が好ましく、50000以上100000以下がより好ましい。
【0113】
感光性樹脂組成物における可塑剤の含有量は、可塑剤を用いることによる所望する効果が得られる以上特に限定されない。感光性樹脂組成物における可塑剤の含有量は、ノボラック樹脂に対して、5質量部以上100質量部以下が好ましく、10質量部以上80質量部以下がより好ましく、15質量部以上60質量部以下がさらに好ましい。
【0114】
感光性樹脂組成物は、従来より感光性組成物に配合されている種々の成分を含んでいてもよい。
【0115】
例えば、感光性樹脂組成物は、塗布性、消泡性、レベリング性等を向上させるため、さらに界面活性剤を含有していてもよい。界面活性剤としては、例えば、フッ素系界面活性剤やシリコーン系界面活性剤が好ましく用いられる。
フッ素系界面活性剤の具体例としては、BM-1000、BM-1100(いずれもBMケミー社製)、メガファックF142D、メガファックF172、メガファックF173、メガファックF183(いずれも大日本インキ化学工業社製)、フロラードFC-135、フロラードFC-170C、フロラードFC-430、フロラードFC-431(いずれも住友スリーエム社製)、サーフロンS-112、サーフロンS-113、サーフロンS-131、サーフロンS-141、サーフロンS-145(いずれも旭硝子社製)、SH-28PA、SH-190、SH-193、SZ-6032、SF-8428(いずれも東レシリコーン社製)等の市販のフッ素系界面活性剤が挙げられるが、これらに限定されない。
シリコーン系界面活性剤としては、未変性シリコーン系界面活性剤、ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤、ポリエステル変性シリコーン系界面活性剤、アルキル変性シリコーン系界面活性剤、アラルキル変性シリコーン系界面活性剤、及び反応性シリコーン系界面活性剤等を好ましく用いることができる。
シリコーン系界面活性剤としては、市販のシリコーン系界面活性剤を用いることができる。市販のシリコーン系界面活性剤の具体例としては、ペインタッドM(東レ・ダウコーニング社製)、トピカK1000、トピカK2000、トピカK5000(いずれも高千穂産業社製)、XL-121(ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤、クラリアント社製)、BYK-088(シリコーン系消泡剤、ビックケミー社製)、BYK-310(ポリエステル変性シリコーン系界面活性剤、ビックケミー社製)等が挙げられる。
【0116】
また、感光性樹脂組成物は、現像液に対する溶解性の微調整を行うため、酸、又は酸無水物をさらに含有していてもよい。
【0117】
酸及び酸無水物の具体例としては、酢酸、プロピオン酸、n-酪酸、イソ酪酸、n-吉草酸、イソ吉草酸、安息香酸、桂皮酸等のモノカルボン酸類;乳酸、2-ヒドロキシ酪酸、3-ヒドロキシ酪酸、サリチル酸、m-ヒドロキシ安息香酸、p-ヒドロキシ安息香酸、2-ヒドロキシ桂皮酸、3-ヒドロキシ桂皮酸、4-ヒドロキシ桂皮酸、5-ヒドロキシイソフタル酸、シリンギン酸等のヒドロキシモノカルボン酸類;シュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、マレイン酸、イタコン酸、ヘキサヒドロフタル酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、1,2-シクロヘキサンジカルボン酸、1,2,4-シクロヘキサントリカルボン酸、ブタンテトラカルボン酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、シクロペンタンテトラカルボン酸、ブタンテトラカルボン酸、1,2,5,8-ナフタレンテトラカルボン酸等の多価カルボン酸類;無水イタコン酸、無水コハク酸、無水シトラコン酸、無水ドデセニルコハク酸、無水トリカルバニル酸、無水マレイン酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、無水メチルテトラヒドロフタル酸、無水ハイミック酸、1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、無水フタル酸、無水ピロメリット酸、無水トリメリット酸、無水ベンゾフェノンテトラカルボン酸、エチレングリコールビス無水トリメリタート、グリセリントリス無水トリメリタート等の酸無水物;等を挙げることができる。
【0118】
なお、以上説明した各成分を、所望する比率で均一に混合することにより、感光性樹脂組成物が得られる。
【0119】
(塗布方法)
基板1に感光性樹脂組成物を塗布する方法は特に限定されない。例えば、ロールコーター、リバースコーター、バーコーター等の接触転写型塗布装置やスピンナー、カーテンフローコーター、スリットコーター等の非接触型塗布装置を用いて、感光性樹脂組成物を塗布することができる。形成された塗布膜は、必要に応じて加熱(プレベーク)されてもよい。
【0120】
プレベーク条件は、感光性樹脂組成物中の各成分の種類、配合割合、塗布膜厚等によって異なるが、通常は70℃以上200℃以下で、好ましくは80℃以上150℃以下で、2分以上120分以下程度である。例えば、100℃未満で加熱した後に、さらに100℃以上で加熱するようにしてもよい。
【0121】
<露光工程>
露光工程では、塗布膜を、位置選択的に露光する。
位置選択的な露光は、形成される貫通孔や貫通溝の位置及び形状に応じて行われる。
具体的には、塗布膜に対して、所定のパターンのマスクを介して、活性光線又は放射線、例えば波長が300nm以上500nm以下の紫外線又は可視光線が位置選択的に照射(露光)される。
【0122】
放射線の線源としては、低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ、アルゴンガスレーザー等を用いることができる。また、放射線には、マイクロ波、赤外線、可視光線、紫外線、X線、γ線、電子線、陽子線、中性子線、イオン線等が含まれる。放射線照射量は、感光性組成物の組成や塗布膜の膜厚等によっても異なるが、例えば超高圧水銀灯使用の場合、100mJ/cm2以上10000mJ/cm2以下である。
【0123】
化学増幅型の感光性樹脂組成物を用いる場合は、露光後現像前に、公知の方法を用いて塗布膜を加熱してもよい。加熱することにより酸の拡散を促進させて、塗布膜中の露光された部分において、現像液に対する塗布膜の溶解性を変化させることができる。露光後現像前の加熱条件は、感光性樹脂組成物中の各成分の種類、配合割合、塗布膜厚等によって異なるが、例えば90℃以上150℃以下で、2分以上120分以下程度である。
【0124】
<現像工程>
露光後の塗布膜を現像することで、基板1の一部を露出させると共にパターン化された硬化物を得る。これにより、
図1(a)に示すように、基板1上に、エッチングのマスク(保護膜)3としてのパターン化された硬化物が形成される。
パターン化された硬化物の膜厚は、25μm以上であることが好ましい。
【0125】
現像液としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア水、エチルアミン、n-プロピルアミン、ジエチルアミン、ジ-n-プロピルアミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、ピロール、ピペリジン、1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]-7-ウンデセン、1,5-ジアザビシクロ[4,3,0]-5-ノナン等のアルカリ類の水溶液を使用することができる。また、上記アルカリ類の水溶液にメタノール、エタノール等の水溶性有機溶媒や界面活性剤を適当量添加した水溶液を現像液として使用することもできる。
【0126】
現像時間は、感光性樹脂組成物の組成や塗布膜の膜厚等によっても異なるが、通常1分以上30分以下の間である。現像方法は、液盛り法、ディッピング法、パドル法、スプレー現像法等のいずれでもよい。
【0127】
上述の感光性樹脂組成物を用いることにより、現像工程後の、貴金属触媒5を担持させる領域4への感光性樹脂組成物に含有される成分の残留を抑制することができる。
【0128】
現像後は、必要に応じて、流水洗浄を30秒以上90秒以下の間行い、エアーガンや、オーブン等を用いて乾燥させる。
【0129】
<ポストベーク工程>
本発明のエッチング方法は、現像後に、パターン化された硬化物を加熱するポストベーク工程を有していてもよい。ネガ型の感光性樹脂組成物を用いた場合のポストベーク温度は、例えば120℃以上であり、200℃以上でもよいが、180℃以下が好ましい。ポジ型の感光性樹脂組成物を用いた場合のポストベーク温度は、例えば90℃以上であり、100℃以上150℃以下が好ましい。ポストベーク時間は、例えば、2分以上120分以下程度である。また、ポストベーク工程を、段階的な加熱(ステップベーク)としてもよく、例えば180℃以下で1分以上60分以下の1段階目の加熱をした後に、1段階目の加熱より高い温度で1分以上60分以下の2段階目の加熱をするようにしてもよい。
【0130】
<貴金属触媒担持工程>
貴金属触媒担持工程では、
図1(b)に示すように、現像工程の後且つエッチング工程の前に、基板1が露出した領域4に貴金属触媒5を担持させる。なお、現像工程の後にポストベーク工程を行う場合は、貴金属触媒担持工程は、ポストベーク工程の後且つ前記エッチング工程の前に行う。
【0131】
貴金属触媒5として、層状、粒子状、板状や棒状の貴金属が挙げられる。貴金属は、例えば、Au、Ag、Pt、Pd、Ru、Rhが挙げられる。
層状の貴金属の場合、貴金属層の厚さは、0.001μm以上1μm以下が好ましい。なお、貴金属層の厚さは、透過型電子顕微鏡又は走査型電子顕微鏡で求めることができる。
【0132】
基板1が露出した領域4に貴金属触媒5を担持させる方法としては、例えば、置換めっき、電解めっき、還元めっき、貴金属を含む分散液の塗布や、蒸着及びスパッタリング法等の気相堆積法が挙げられる。
【0133】
上述の感光性樹脂組成物を用いることにより、感光性樹脂組成物により形成された領域4へ貴金属触媒5を良好に担持させることができる。
【0134】
<エッチング工程>
エッチング工程では、パターン化された硬化物をマスク3として、腐食剤及び酸化剤を含む水溶液をエッチング液として用いて、貴金属触媒の存在下で基板1をエッチングすることにより、基板1に孔又は溝6を形成する。
【0135】
(エッチング液)
エッチング液は、腐食剤及び酸化剤を含む水溶液である。
腐食剤は、酸化剤により生成された酸化物を溶解させる。腐食剤としては、フッ化水素が挙げられる。なお、フッ化水素は、水に溶解するため、エッチング液中でフッ化水素酸として存在する。
酸化剤としては、過酸化水素、硝酸、AgNO3、KAuCl4、HAuCl4、K2PtCl6、H2PtCl6、Fe(NO3)3、Ni(NO3)2、Mg(NO3)2、Na2S2O8、K2S2O8、KMnO4、及びK2Cr2O7が挙げられ、過酸化水素や、硝酸が好ましい。
【0136】
エッチング液中の腐食剤の濃度は、1質量%以上20質量%以下が好ましく、3質量%以上8質量%以下がより好ましい。
エッチング液中の酸化剤の濃度は、1質量%以上20質量%以下が好ましく、12質量%以上18質量%以下がより好ましい。
【0137】
エッチング工程では、貴金属触媒5が作用して、基板1がエッチング液によりエッチングされて、
図1(c)に示すように、基板1に溝6が形成される。
図1(c)においては、溝6として基板1を貫通溝を形成する態様を示したが、マスク3の形状により、基板1を貫通する孔(貫通孔)を形成してもよく、また、基板1を貫通しない孔や溝を形成してもよい。
本発明のエッチング方法が、貴金属触媒担持工程を有する場合は、エッチング工程では、基板1の貴金属触媒5に接する領域4、すなわち、基板1の貴金属触媒5の直下の領域をエッチングする。
【0138】
エッチング液を基板1に接触させる時間は、例えば、120分以上、さらには300分以上である。このように長時間接触させることにより、例えば厚さ100μm以上の基板1を貫通することや、基板1に深い孔や溝を形成することができる。例えば、厚さ100μm以上の厚い基板1に、径が小さい貫通孔や幅の狭い貫通溝、例えば、直径10μm以下の孔又は幅10μm以下の溝を、形成することができる。
【0139】
ここで、本発明においては、上述の感光性樹脂組成物、すなわち、解像性に極めて優れ、極めて高いエッチング耐性を有する硬化物(マスク)を与える感光性樹脂組成物を用いてマスク(保護膜)3を形成している。このため、微細な転写パターンを有する硬化物(マスク)を形成しても、エッチング液に長時間接触させてもマスク3が基板から剥離することなく、また、クラックもほぼ発生せずに、微細な孔や溝を有するマスクのパターン形状を維持でき、エッチングマスクとして機能することができる。このため、基板1に、例えば直径10μm以下の孔又は幅10μm以下の溝を良好に形成できる。例えば、100μm以上厚い基板1に貫通孔や貫通溝を形成したり、基板1に深い孔や溝を形成する等、基板1にアスペクト比が1以上の孔や溝を形成することができる。なお、上記の感光性樹脂組成物は、パターン内部の側壁の表面が滑らかな硬化物を形成することもできるため、パターン内部の側壁が凹凸を有する場合に生じるエッチングへの影響が抑制されて、所望の孔や溝を基板に形成し易い。
また、領域4への残留成分による、貴金属触媒5の触媒作用の阻害やエッチング液の作用の阻害が抑制され、長時間に亘ってエッチングを良好に行うことができる。
【0140】
<剥離工程>
剥離工程では、エッチング工程後のパターン化された硬化物(マスク3)を基板1から剥離する。
マスク3を剥離する方法は特に限定されないが、例えば、剥離液にマスク3を接触させる方法が挙げられ、浸漬法、スプレー法、シャワー法、パドル法等を用いることができる。剥離液としては、含窒素塩基性有機化合物、及び、有機溶剤が挙げられる。
【0141】
含窒素塩基性有機化合物としては、マスク3を除去可能である限り特に限定されず、例えばモノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等の有機アミンや、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド等の四級アンモニウム水酸化物等が挙げられる。
有機溶剤としては、マスク3を除去可能である限り特に限定されず、上記の溶剤(S)から適宜選択してもよい。有機溶剤としては、剥離工程後のプロセスの点から、極性溶媒(特に、上記の溶剤(S)における、ケトン類又はグリコール類のモノエーテル類)であることが好ましい。除去工程のマージンの点から、N-メチルホルムアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、N-メチルホルムアニリド、N-メチルアセトアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチル-2-ピロリドン、及びジメチルスルホキシド等の非プロトン性極性有機溶剤等がより好適に挙げられる。
これらの含窒素塩基性有機化合物や有機溶剤としては、2種以上を組み合わせて使用されてもよい。
ネガ型の感光性樹脂組成物を用いた場合の剥離液は、含窒素塩基性有機化合物を含む有機溶剤が好ましい。
【0142】
マスク3の剥離に使用される剥離液の温度は、特に限定されず、剥離性向上のために加熱してもよい。剥離液の温度は、例えば5℃以上80℃以下が好ましく、10℃以上60℃以下がより好ましい。
【0143】
マスク3と、剥離液との接触時間は、マスクの剥離を良好に行うことができる限り特に限定されない。接触時間は、例えば、1分以上60分以下が好ましく、1分以上15分以下がより好ましい。
【0144】
<前処理工程>
本発明のエッチング方法は、塗布工程の前に、基板1の感光性樹脂組成物が塗布される側の表面に、シリル化剤及びシランカップリング剤から選択される少なくとも一種を塗布する前処理工程を有することが好ましい。
前処理工程を有することにより、エッチング工程で側面がエッチングされるサイドエッチが抑制される。また、前処理工程を有することにより、マスク3の基板1への密着性が向上するためか、マスク3のエッチング耐性をより抑制することができる。
【0145】
シリル化剤としては、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)、N,N-ジメチルアミノトリメチルシラン(TMSDMA)等が挙げられる。
【0146】
シランカップリング剤としては、ウレイド基含有シランカップリング剤やアミノ基含有シランカップリング剤が挙げられ、具体例としては、3-ウレイドプロピルトリエトキシシラン等のウレイドアルキルトリアルコキシシランや、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-[2-(2-アミノエチルアミノエチルアミノ)プロピル]トリメトキシシラン等が挙げられる。
【0147】
前処理工程では、基板1の感光性樹脂組成物が塗布される側の表面に、シリル化剤及びシランカップリング剤から選択される少なくとも一種を塗布した後、加熱することが好ましい。加熱する前処理工程を有することが好ましい。加熱条件は、通常は70℃以上200℃以下で、好ましくは80℃以上150℃以下で、2分以上120分以下程度である。
【0148】
以上、述べたように、本発明のエッチング方法によれば、半導体基板に、径の小さい孔や、幅の狭い溝を形成することができる。このため、本発明のエッチング方法は、例えば、半導体基板に径の小さいTSV(through-silicon via)や幅の狭いダイシング用の溝を形成する用途に、好ましく用いることができる。
【実施例】
【0149】
以下、実施例、及び比較例により、本発明を具体的に説明する。本発明は、以下の実施例になんら限定されない。
【0150】
〔実施例1~5及び比較例1〕
下表に記載の比率で各成分を混合し、感光性樹脂組成物を得た。表1に記載の各成分の使用量は、質量部である。表1中の下記成分は以下の通りである。
【0151】
【0152】
<樹脂(A)>
A-1:m-クレゾール/p-クレゾール=6/4(モル比)のノボラック樹脂。(Mw10000)
A-2:m-クレゾール/p-クレゾール=6/4(モル比)のノボラック樹脂。(Mw35000)
A-3:全フェノール性水酸基の7.5%が1,4-シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテルに由来する酸解離性溶解抑制基で保護されたノボラック樹脂。(Mw40000、保護前のノボラック樹脂について、m-クレゾール/p-クレゾール=6/4(モル比)。)
A-4:メタクリル酸/スチレン/グリシジルメタクリレート=35/35/30(質量比)のアクリル樹脂(Mw55000)
【0153】
<感光剤(B)>
B-1:酸発生剤:2,4-ビス(トリクロロメチル)-6-ピペロニル-1,3,5-トリアジン
B-2:ナフトキノンジアジド基を有する化合物:4,4’-[1-[4-[1-[4-ヒドロキシフェニル]-1-メチルエチル]フェニル]エチリデン]ビスフェノール(1モル)と、1,2-ナフトキノンジアジド-5-スルホン酸クロリド(2モル)との縮合物(4,4’-[1-[4-[1-[4-ヒドロキシフェニル]-1-メチルエチル]フェニル]エチリデン]ビスフェノール-1,2-ナフトキノンジアジド-5-スルホン酸エステル)
B-3:酸発生剤:トリフェニルスルホニウムノナフルオロブタンスルホネート
B-4:重合開始剤:2-メチル-1-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルフォリノプロパン-1-オンと2,4-ジエチルチオキサントンとの混合物(質量比70:30)
【0154】
<架橋剤>
C-1:2,4,6-トリス[ビス(メトキシメチル)アミノ]-1,3,5-トリアジン
C-2:アクリルモノマー:ビスフェノールA型エポキシアクリレートと、トリメチロールプロパントリアクリレートとの混合物(質量比75:25)
【0155】
<硫酸バリウム粒子>
D-1:バリエースB-30(堺化学工業社製、平均粒径300nmの球状の硫酸バリウム粒子)
D-2:バリファインBF-20(堺化学工業社製、平均粒径20nmの球状の硫酸バリウム粒子)
【0156】
<可塑剤>
E-1:ポリビニルメチルエーテル(質量平均分子量100000)
【0157】
<溶剤(S)>
S-1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)
S-2:3-メトキシブチルアセテート(MA)
【0158】
<解像性及び形状の評価>
得られた実施例1~5及び比較例1の感光性樹脂組成物を用いて、以下の方法に従い、シリコン基板上にパターン化された硬化物(マスク)を形成した。なお、シリコン基板として、前処理剤(3-ウレイドプロピルトリエトキシシランを1質量%含むプロピレングリコールメチルエーテル溶液)を塗布する前処理工程を行ったシリコン基板と、当該前処理工程を行わなかったシリコン基板との2種類を用いた。前処理工程を行う場合は、前処理剤塗布後に130℃5分間の加熱処理を行った。
まず、厚さ150μmのシリコン基板上に、感光性樹脂組成物を塗布した。次いで、塗布膜を、室温で5分間減圧乾燥し、90℃で5分間加熱した後、120℃で5分間加熱した。
加熱後の塗布膜に対して、実施例1~3及び比較例1においては孤立スペースパターン形成用のネガ型のマスクを介して、また、実施例4及び5においては孤立スペースパターン形成用のポジ型のマスクを介して、露光を行った。この露光は、実施例1~3及び比較例1においてはi線(365nm)で露光量700mJ/cm2にて行い、実施例4~5においてはi線(365nm)で露光量2000mJ/cm2にて行った。
露光後の塗布膜を、実施例1~3においては115℃で3分間加熱し、実施例5においては150℃で3分間加熱した。なお、実施例4及び比較例1においては、この露光後加熱を行わなかった。
次いで、実施例1~3及び5においては加熱後の塗布膜を、実施例4及び比較例1は露光後の塗布膜を、22℃の濃度2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に15分間接触させて、現像を行った。
現像された塗布膜を、純水により室温で1分間リンスした後、加熱(PSB)して、厚さ50μmのパターン化された硬化物を形成した。この加熱(PSB)は、実施例1~3及び比較例1においては140℃で15分間の加熱又は200℃で15分間の加熱とし、実施例4においては100℃で30分間の加熱とし、実施例5においては120℃で30分間の加熱とした。なお、実施例1は、140℃で5分間の加熱及びその後200℃で10分間の加熱を行うステップベークとした場合も評価し、表1の単一ベークの場合と同等の結果となることを確認した。
【0159】
得られた孤立スペースパターンを走査型電子顕微鏡(SEM)で観察し、溝幅が3μm以下の孤立スペースパターンが形成されていた場合を◎、溝幅が3μm超10μm以下の孤立スペースパターンが形成されていた場合を○、溝幅が10μm超の孤立スペースパターンが形成された場合を×として、解像性を評価した。結果を表2に示す。
また、得られた孤立スペースパターンを走査型電子顕微鏡(SEM)で観察し、孤立スペースパターン内部の側壁の表面が滑らかなものを◎、孤立スペースパターン内部側壁に細かい凹凸(ラフネス)が現れたものは〇として、形状を評価した。結果を表2に示す。
【0160】
<エッチング耐性(剥がれ及びクラック)の評価>
マスクを変更することで、シリコン基板上に、幅5μm、10μm、及び15μmの各孤立スペースパターン(硬化物)を形成したことの他は、<解像性及び形状の評価>と同様の操作を行って、パターン化された硬化物を備えるシリコン基板を得た。
得られた硬化物を備えるシリコン基板に対して、蒸着機によりPtスパッタ処理を行い厚さ約100nmのPt層を形成した。その後、室温(25℃)で、以下のエッチング液中で、300rpmで120分間又は300分間撹拌しながらエッチング処理を行い、以下の基準でエッチング耐性を評価した。結果を表2に示す。なお、孤立スペース部においては下層のシリコン基板のエッチングが進行し基板に溝が形成されていることが確認できた。一方、Ptスパッタ処理をしない場合は、同様のエッチング処理を行っても、下層のシリコン基板のエッチングは進行しなかった。
エッチング液:フッ化水素の濃度が5質量%且つ過酸化水素の濃度が15質量%である水溶液
剥がれ:エッチング処理中に、幅5μm、10μm、及び15μmの孤立スペースパターン(硬化物)全てが、はがれたものを×とし、120分間のエッチング処理後においてはがれなかったが300分間のエッチング処理後においては剥がれたものを〇とし、300分間のエッチング処理後においてもはがれなかったものを◎とした。
クラック:エッチング処理後、孤立スペースパターン(硬化物)にクラックが発生していたものを△、クラックが発生していなかったものを〇とした。
なお、剥がれ及びクラックの評価において、エッチング処理中に硬化物が剥がれてしまったものは評価対象としなかった。
【0161】
<剥離性の評価>
<解像性及び形状の評価>と同様の操作を行って、パターン化された硬化物を備えるシリコン基板を得た。
パターン化された硬化物を備えるシリコン基板を、実施例1~3及び比較例1では60℃に加温されたモノエタノールアミン(MEA)とジメチルスルホキシド(DMSO)との混合溶媒(MEA/DMSO(質量比)=70/30)に浸漬し、実施例4~5では室温にてN-メチル-2-ピロリドン(NMP)とジメチルスルホキシド(DMSO)との混合溶媒(NMP/DMSO(質量比)=40/60)に浸漬し、10分未満に溶解剥離した場合を◎、10分未満に膨潤剥離した場合を○、10分以上経過しても剥離しなかった場合を×として、剥離性を評価した。結果を表2に示す。
【0162】
表2に示すように、実施例1~5では、いずれもエッチング液に接触後120分間経過してもパターン化された硬化物が剥がれなかった。特に、実施例1、3及び4では、PSB温度が低いことや前処理工程が必要な場合もあるが、いずれも、エッチング液に接触後300分間経過してもパターン化された硬化物が剥離しない条件があることが分かる。このため、実施例1~5では、当該条件でシリコン基板を120分以上エッチングすることができるため、浅い孔や溝だけでなく、深い孔や溝を形成できることや、例えば100μm以上の厚い基板であっても貫通孔や貫通溝を形成できることが分かる。また、実施例1~5では、感光性樹脂組成物の解像性が高く、幅10μm以下の小さい溝のスペースパターンを有するパターン化された硬化物が形成された。特に、実施例2では、感光性樹脂組成物の解像性が極めて高く、幅3μm以下の小さい溝のスペースパターンを有するパターン化された硬化物が形成された。このため、実施例1~5では、アスペクト比の高い孔や溝を形成することができる。また、実施例2~3では、側壁の表面が滑らかな硬化物が得られていた。また、実施例1~5では、パターン化された硬化物は基板から有機溶剤により容易に剥離できることも分かる。なお、実施例1~5において、前処理工程を行った場合は、前処理工程を行わなかった場合と比べて、サイドエッチングが抑制されていた。
【0163】
【符号の説明】
【0164】
1 基板
2 ダイシングテープ
3 マスク(保護膜)
4 領域
5 貴金属触媒
6 溝