JP2006133560A - Pattern forming method and developing solution control system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アルカリ可溶性の感光性樹脂材を用いて、素子や回路網などのパターンを形成するフォトリソグラフィ工程において、当該感光性樹脂材を現像するパターンを形成するパターン形成方法、およびこのパターン形成における現像液管理システムに関わる。
本発明のパターン形成方法および管理システムは、半導体チップのパッケージ基板の製造におけるフォトリソグラフィ技術に対して特に有用である。
The present invention relates to a pattern forming method for forming a pattern for developing a photosensitive resin material in a photolithography process for forming a pattern such as an element or a network using an alkali-soluble photosensitive resin material, and this pattern formation. Related to the developer management system.
The pattern formation method and the management system of the present invention are particularly useful for the photolithography technique in the manufacture of a semiconductor chip package substrate.
エレクトロニクスの発展にともなう半導体素子、或いはそれに関連した半導体パッケージなどの周辺的素子の微細化は、近年も変わらず続いている。
この微細化を牽引する要因は、近年ますます膨大となりつつある情報量の素早い処理を可能にせんとする社会的要求である。
このような要求に応えるためには、半導体素子自身のみならず、その周囲の半導体パッケージ基板、プリント配線板さらには基板間或いは情報端末間を結ぶものといった、全てが高速応答化の技術を進展させなければならないためである。
With the development of electronics, the miniaturization of peripheral elements such as semiconductor elements or related semiconductor packages has continued unchanged in recent years.
A factor driving this miniaturization is a social requirement that enables rapid processing of information amount, which has been increasing in recent years.
In order to meet such demands, not only the semiconductor elements themselves, but also the surrounding semiconductor package substrates, printed wiring boards, and even those that connect substrates or information terminals, all have advanced high-speed response technology. This is because it must be done.
これらのうち特に、半導体素子やそのパッケージ、プリント配線板における微細化技術の進展は様々な分野、方向からなされてきている。
半導体素子においては、ＭＯＳＦＥＴのゲート絶縁膜の新たな材料の開発、短チャネル効果によるインパクトイオン化を抑えるための素子構造の提案など、といった材料や構造と言った観点から行なわれてきている。
また半導体パッケージ基板においても、パッケージ基板からプリント基板への接続におけるリードフレームからＢＧＡへの変化、チップとパッケージ基板間でのワイヤーボンディングからフリップチップボンディングといった、構造的な微細化や微細なものに適した材料の開発といった観点からの微細化も行なわれている。
しかし、最も効果的な微細化として構造体自身の微細化即ち、フォトリソグラフィ技術の進展による配線の細線化も積極的に行なわれている。
Among these, in particular, progress in miniaturization technology in semiconductor elements, their packages, and printed wiring boards has been made from various fields and directions.
Semiconductor devices have been developed from the viewpoint of materials and structures, such as the development of new materials for gate insulating films of MOSFETs and the proposal of device structures to suppress impact ionization due to the short channel effect.
Also suitable for structural miniaturization and miniaturization of semiconductor package substrates such as change from lead frame to BGA in connection from package substrate to printed circuit board, wire bonding to flip chip bonding between chip and package substrate Miniaturization has also been carried out from the viewpoint of developing new materials.
However, as the most effective miniaturization, the miniaturization of the structure itself, that is, the thinning of the wiring due to the advancement of the photolithography technique has been actively performed.
フォトリソグラフィ工程における感光性樹脂、即ちレジストとして用いられるものは、露光部が可溶となるポジ型でも、逆に露光部が不可溶となるネガ型でもアルカリ可溶性であるものが殆どである。
該レジストに対する現像液には、無機アルカリ、有機アルカリのいずれもが用いられるが、水酸化ナトリウム等を主剤とするアルカリ水溶液も一般に用いられている。
Most of the photosensitive resins used in the photolithography process, that is, those used as resists, are either positive type in which the exposed portion is soluble, negative type in which the exposed portion is insoluble, or alkali-soluble.
As the developer for the resist, either an inorganic alkali or an organic alkali is used, but an alkaline aqueous solution mainly composed of sodium hydroxide or the like is also generally used.
この様な現像液は、液浸式現像であるにしろ、スプレー式現像であるにしろ、現像処理量に従って、主には溶解した樹脂の作用によって、その現像能力が低下するが、空気と接触することによっても炭酸塩を生ずることにより劣化する。
この空気接触による劣化は、空気中の二酸化炭素と反応することで進行するものであるため、劣化は経時的に進んでゆくことになる。
また、現像処理により、基板が現像液を持ち出すことによる現像液の減少を補うために新液を投入することも実際には日常的に行なわれ、これも現像能力を不安定化させる要因である。
Such a developer, whether it is immersion type development or spray type development, has its developing ability reduced mainly by the action of the dissolved resin according to the development processing amount, but it is in contact with air. Deteriorating by producing carbonates.
Since the deterioration due to the air contact proceeds by reacting with carbon dioxide in the air, the deterioration proceeds with time.
In addition, in order to compensate for the decrease in the developer due to the substrate being taken out of the developer by the development process, a new solution is actually added on a daily basis, which is also a factor that destabilizes the developing ability. .
このような運用方式下においては、現像液の能力を一定に保つために、現像能力を確かに反映する何らかの指標が必要不可欠となる。
現像能力を表わす指標無きままに運用すれば、現像液の能力を一定に保つのは不可能であり、そのため現像時間等最適現像条件は変動し、現像過多および不足が頻発することで歩留まりを低下させることに繋がる為である。
Under such an operation system, in order to keep the developer ability constant, some index that certainly reflects the developing ability is indispensable.
If it is operated without an index indicating the developing ability, it is impossible to keep the developer ability constant. Therefore, the optimum developing conditions such as developing time fluctuate, and the yield is lowered due to frequent and excessive development. Because it leads to.
現像能力を反映する指標として、現像液自身のｐＨ、或いは電気伝導率を利用することも多い（特許文献１参照）。
しかし、現像液のｐＨについては、現像能力の変動に対する、該数値変動が非常に小さく、現像能力に現像不良が生ずる程の変動が起きた場合においても、ｐＨの変動が大きい場合で、０．５程度であり、また両者の変動に線形性が見出されないこともしばしばであり、該数値を指標として使用することは不可能である。
また、電気伝導率は、現像液のアルカリ濃度、特に、水酸化ナトリウム濃度が、この測定により詳らかになるため、或る程度指標としての役割を果たし得る。しかし、実際には電気伝導率によって現像液を管理することは困難である。
これは現像反応にアルカリだけでなく塩も寄与している、即ち水酸化ナトリウムを主剤とする現像液では、炭酸ナトリウムが、現像活性を有していることがあるためである。該炭酸塩は、先述の如く経時的に増加するため、測定した電気伝導率と実際に示す現像能力とは、時を追って乖離してゆき、従って、これも指標としての役割を十全に果たすことはできない。
However, with respect to the pH of the developing solution, the numerical fluctuation with respect to the fluctuation of the developing ability is very small. It is often about 5, and linearity is often not found in the variation of both, and it is impossible to use the numerical value as an index.
Also, the electrical conductivity can serve as an index to some extent because the alkali concentration of the developer, particularly the sodium hydroxide concentration, becomes more detailed by this measurement. However, in practice, it is difficult to manage the developer by electric conductivity.
This is because not only alkali but also salt contributes to the development reaction, that is, sodium carbonate may have development activity in a developer containing sodium hydroxide as a main component. Since the carbonate increases with time as described above, the measured electrical conductivity and the actual developing ability gradually deviate from time to time, so that this also fully serves as an index. It is not possible.
本発明は、フォトリソグラフィ工程一般において、また特には半導体パッケージ基板の回路パターンの形成に際し、水酸化ナトリウムを主剤とする現像液の能力を一定に保つことを可能とし、パターンを形成するパターン形成方法、およびパターン形成の現像液の管理システムを提供することを目的とする。 The present invention provides a pattern forming method capable of maintaining a constant ability of a developer mainly composed of sodium hydroxide in the photolithography process in general, and particularly when forming a circuit pattern of a semiconductor package substrate. And a developer management system for pattern formation.
請求項１に記載の発明は、アルカリ可溶性の感光性樹脂材を、水酸化ナトリウムを主剤とする現像液で、露光および現像処理を行なうことにより、パターンを形成するパターン形成方法において、前記現像処理を水酸化ナトリウムと炭酸ナトリウムを含む現像液を用いて行い、前記現像液が、中和滴定法により求めた水酸化ナトリウム濃度と炭酸ナトリウム濃度の和が、所定の範囲内に保持することを特徴とするパターン形成方法である。 The invention according to claim 1 is the pattern forming method in which the alkali-soluble photosensitive resin material is exposed and developed with a developer containing sodium hydroxide as a main component, thereby forming the pattern. Is performed using a developer containing sodium hydroxide and sodium carbonate, and the developer maintains the sum of the sodium hydroxide concentration and the sodium carbonate concentration determined by the neutralization titration method within a predetermined range. And a pattern forming method.
請求項２に記載の発明は、前記現像液が、さらに炭酸水素ナトリウムを含むことを特徴とする、請求項１に記載のパターン形成方法である。 The invention according to claim 2 is the pattern forming method according to claim 1, wherein the developer further contains sodium hydrogen carbonate.
請求項３に記載の発明は、前記現像液が、中和滴定法により求めた炭酸水素ナトリウムの濃度から、同じく中和滴定法により求めた炭酸ナトリウム濃度を引いた濃度差が、所定の濃度を超えた場合、現像液の更新を期することを特徴とする、請求項２記載のパターン形成方法である。 According to a third aspect of the present invention, in the developer, the concentration difference obtained by subtracting the sodium carbonate concentration obtained by the neutralization titration method from the concentration of sodium bicarbonate obtained by the neutralization titration method gives a predetermined concentration. The pattern forming method according to claim 2, wherein when it exceeds, the developer is renewed.
請求項４に記載の発明は、前記濃度差が、０．０２ｍｏｌ／Ｌであることを特徴とする、請求項３記載のパターン形成方法である。
The invention according to
請求項５に記載の発明は、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムを含む現像液を用いて、アルカリ可溶の感光性樹脂材を現像処理することでパターン形成する際、現像液を自動的に一定量採取する機能、該現像液のＰＨを測定する機能、水酸化ナトリウムの中和点であるｐＨ＝１１、炭酸ナトリウムの中和点であるｐＨ＝８．３、炭酸水素ナトリウムの中和点であるｐＨ＝４になるまでに要したそれぞれの酸の滴下量を求め、それぞれの濃度を算出する機能、水酸化ナトリウム濃度と炭酸ナトリウム濃度の和の目標値を設定する機能、採取した現像液の該水酸化ナトリウム濃度と炭酸ナトリウム濃度の和が、目標値に比して低い場合には、高濃度現像液を目標値との相違に応じて補充する機能、炭酸水素ナトリウム濃度の上限値を設定する機能、採取した現像液の炭酸水素ナトリウム濃度が上限値を越えた場合には現像液の更新を促す機能を備えてなることを特徴とする現像液管理システムである。 In the invention according to claim 5, when a pattern is formed by developing an alkali-soluble photosensitive resin material using a developer containing sodium hydroxide, sodium carbonate, and sodium bicarbonate, the developer is automatically used. A function of collecting a certain amount of the solution, a function of measuring the pH of the developer, pH = 11 which is a neutralization point of sodium hydroxide, pH = 8.3 which is a neutralization point of sodium carbonate, The amount of each acid required to reach the sum, pH = 4, was calculated, the function of calculating the concentration, the function of setting the target value of the sum of sodium hydroxide concentration and sodium carbonate concentration, and sampling When the sum of the sodium hydroxide concentration and sodium carbonate concentration of the developer is lower than the target value, the function of replenishing the high concentration developer according to the difference from the target value, the sodium bicarbonate concentration The ability to set the limit value, when the harvesting sodium bicarbonate concentration of the developer that exceeds the upper limit value is developer management system characterized by comprising a function to prompt an update of the developer.
本発明によれば、中和滴定により求めた、現像液中の水酸化ナトリウム濃度と炭酸ナトリウム濃度を所定範囲に保持することで、繰返し現像液を使用する場合においてもその現像能力を一定に保持することを得、ために感光性樹脂パターンを形成する工程における歩留まりの向上、および工程の省力、短時間化が齎される。
また、同じく中和滴定により求めた、現像液中の現像反応に由来する炭酸水素ナトリウム濃度に着目することにより、現像液の更新時期を的確に判断することを得る。
According to the present invention, by maintaining the sodium hydroxide concentration and sodium carbonate concentration in the developer obtained by neutralization titration within a predetermined range, the developing ability is kept constant even when the developer is repeatedly used. Therefore, improvement of the yield in the process of forming the photosensitive resin pattern, labor saving of the process, and shortening of the time are required.
Further, by paying attention to the sodium bicarbonate concentration derived from the development reaction in the developer, which is also obtained by neutralization titration, it is possible to accurately determine the renewal time of the developer.
本発明の水酸化ナトリウムを主剤とするアルカリ現像液の管理に係わる技術は、現像液中の水酸化ナトリウム濃度と炭酸水素ナトリウム濃度とを測定する、および炭酸水素ナトリウムの濃度を測定することにあり、その手法として中和適定を用いるものである。
測定した水酸化ナトリウム濃度と炭酸ナトリウム濃度の和を求め、該濃度の和を以って現像能力を示す指標と為し、この指標を用いて現像液を管理し、感光樹脂のパターンを形成するという実施形態を採ることにより現像能力を一定に保持することができ、安定したパターン形成が可能となる。
また、炭酸水素ナトリウムと炭酸ナトリウムの濃度差を求め、該数値を用いて現像液を管理するという実施形態を採ることにより現像液の更新時期を見極めることを得るものである。
また、本発明になる管理機構により、該現像液管理方法を機構化した形態をも採るものである。
The technique relating to the management of an alkaline developer containing sodium hydroxide as the main component of the present invention is to measure the sodium hydroxide concentration and sodium bicarbonate concentration in the developer, and to measure the concentration of sodium bicarbonate. The neutralization titration is used as the method.
The sum of the measured sodium hydroxide concentration and sodium carbonate concentration is obtained, and the sum of the concentrations is used as an index indicating the developing ability. Using this index, the developer is managed to form a photosensitive resin pattern. By adopting such an embodiment, the developing ability can be kept constant, and a stable pattern can be formed.
Further, it is possible to determine the renewal time of the developing solution by taking an embodiment in which a difference in concentration between sodium bicarbonate and sodium carbonate is obtained and the developing solution is managed using the numerical value.
Further, the management mechanism according to the present invention adopts a form in which the developer management method is mechanized.
本発明が適用可能なアルカリ現像液については、その主なアルカリ成分が水酸化ナトリウムであるものに限られるが、感光性樹脂材料においてはその形態について限定するものは無く、液体状のもの、ドライフィルム状のもの、ポジティブ型、ネガティブ型いずれにも適用が可能である。
液体感光性樹脂に関してその粘度、ドライフィルム樹脂に関してその膜厚など、それぞれの属性についても何ら適用に制限は無い。また、該樹脂パターンが形成される主体についても制限されるものではなく、ガラス基板、金属箔の付着した樹脂基板、半導体ウェハなどのリジット基板だけでなく、フィルム上の基板に対しても適用が可能である。
The alkaline developer to which the present invention can be applied is limited to the one whose main alkali component is sodium hydroxide, but there is no limitation on the form of the photosensitive resin material, and the liquid developer, the dry It can be applied to any of a film type, a positive type, and a negative type.
There are no restrictions on the application of the respective attributes such as the viscosity of the liquid photosensitive resin and the thickness of the dry film resin. Further, the main body on which the resin pattern is formed is not limited, and can be applied not only to a rigid substrate such as a glass substrate, a resin substrate to which a metal foil is attached, and a semiconductor wafer, but also to a substrate on a film. Is possible.
上記該現像液は多くの場合、現像液を作製（建浴）し運用する時点において、既に現像液中には水酸化ナトリウムだけではなく、空気と接触することによって生ずる炭酸ナトリウムが、微量ながら存在しており、炭酸ナトリウムは先述した如く現像活性を有している。
該現像液において、このように水酸化ナトリウムのみならず、炭酸ナトリウムが現像活性を持つのは次の反応が起こることによるものである。
Ｎａ２ＣＯ３＋Ｒ−ＣＯＯＨ → ＮａＨＣＯ３＋Ｒ−ＣＯＯＮａ・・・・・・式（１）
ここに、Ｒ−ＣＯＯＨとは、レジストの、可溶である部分を表わしている。
このように、空気と接触することにより生じてしまう炭酸ナトリウムも現像反応に寄与している。
しかしこれだけではなく、炭酸ナトリウムを生ずる過程は、式（２）に示すものである。
２ＮａＯＨ＋ＣＯ２ → Ｎａ２ＣＯ３・・・・・・式（２）
そのため、空気接触による炭酸塩の形成は現像能力の劣化にも繋がっており、従ってここに現像液を安定して管理するためには、水酸化ナトリウムと炭酸ナトリウムの濃度を共に求める必要が生ずる。
In many cases, the developer is not only sodium hydroxide but also sodium carbonate produced by contact with air at a time when the developer is prepared (building bath) and operated. Thus, sodium carbonate has a developing activity as described above.
In the developer, not only sodium hydroxide but also sodium carbonate has development activity because the following reaction occurs.
Na 2 CO 3 + R-COOH → NaHCO 3 + R-COONa (1)
Here, R-COOH represents a soluble portion of the resist.
Thus, sodium carbonate generated by contact with air also contributes to the development reaction.
However, not only this but the process of producing sodium carbonate is shown in equation (2).
2NaOH + CO 2 → Na 2 CO 3 ... Formula (2)
For this reason, formation of carbonate by contact with air leads to deterioration of developing ability. Therefore, in order to stably manage the developer, it is necessary to obtain both sodium hydroxide and sodium carbonate concentrations.
本発明では、上記２種の濃度を中和滴定法により求め、パターンを形成する。
連続稼動している現像装置の現像液を所定量採取し、そのｐＨを測定しつつ、塩酸または硫酸などの酸を滴下し、２点の中和点に達するまでに滴下した酸の量から、当該２種の濃度を求め、これらの濃度の和を一定範囲内に保持するため、劣化し濃度の低下した現像液に対し、高濃度現像液を算出された量だけ添加する操作を、所定時間毎に繰返すことによって、現像液の現像能力を一定の範囲に保つことが可能となる。
２点の中和点とは、図１に示す如く、例えば、ｐＨが１１、８．３となる点であり、それぞれ水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウムの中和点である。
故にｐＨが１１となるまでに要する酸の滴下量から、水酸化ナトリウムの濃度が、ｐＨが１１から８．３となるまでに要する酸の滴下量から、炭酸ナトリウムの濃度がそれぞれ算出される。
また、添加する高濃度現像液の量は該２種濃度の管理値との相違、高濃度現像液の濃度、現像液を蓄えている槽の容積とから算出が可能である。
In the present invention, the above two concentrations are obtained by neutralization titration to form a pattern.
Collect a predetermined amount of developer from a developing device that is operating continuously, measure the pH of the developer, and add an acid such as hydrochloric acid or sulfuric acid. From the amount of acid dropped until the two neutralization points are reached, In order to obtain the two types of concentrations and keep the sum of these concentrations within a certain range, an operation of adding the calculated amount of the high-concentration developer to the deteriorated developer having a reduced concentration is performed for a predetermined time. By repeating each time, it is possible to keep the developing ability of the developer in a certain range.
As shown in FIG. 1, the two neutralization points are points at which the pH becomes 11, 8.3, for example, and are neutralization points for sodium hydroxide and sodium carbonate, respectively.
Therefore, the concentration of sodium hydroxide is calculated from the amount of acid dropped until the pH reaches 11, and the concentration of sodium carbonate is calculated from the amount of acid dropped until the pH reaches 11 to 8.3.
The amount of the high-concentration developer to be added can be calculated from the difference from the control values of the two concentrations, the concentration of the high-concentration developer, and the volume of the tank storing the developer.
２点の中和点に達した後も、更に酸を滴下してゆくとｐＨが４となる点で三度目の中和点に達する。
この中和は炭酸水素ナトリウムの中和によるものであり、これは炭酸ナトリウムの第一中和によって発生したものと、炭酸ナトリウムとレジストとの現像反応によって生じたものとからなる。
従って、ｐＨが８．３から４となるまでに要する滴下量から求まる炭酸水素ナトリウムの濃度から、先述の炭酸ナトリウムの濃度を引いたものが、現像反応によって生じた炭酸水素ナトリウム濃度ということになる。
現像反応によって、現像液中に溶解しているレジストは、現像液の現像能力を劣化させる効果を持っていることが判っているため、先述した２種の濃度の和が、一定に保持されている場合においても、現像液は、レジスト溶解量が一定量を超えて溶解する毎に更新しなければならない。
Even after reaching the two neutralization points, the third neutralization point is reached at a point where the pH becomes 4 when further acid is added dropwise.
This neutralization is due to the neutralization of sodium hydrogen carbonate, which consists of the one generated by the first neutralization of sodium carbonate and the one generated by the development reaction between the sodium carbonate and the resist.
Therefore, the concentration of sodium hydrogen carbonate obtained from the development reaction is obtained by subtracting the above-mentioned sodium carbonate concentration from the concentration of sodium hydrogen carbonate determined from the amount of dripping required to reach pH 8.3 to 4. .
Since the resist dissolved in the developer by the development reaction is known to have an effect of deteriorating the developing ability of the developer, the sum of the two kinds of concentrations described above is kept constant. Even in such a case, the developer must be renewed every time the resist dissolution amount is dissolved beyond a certain amount.
先述の如く、炭酸水素ナトリウム濃度は、現像反応の起きた量を反映しており、そのため現像液中に溶解したレジストの量との間に相関を持つ。
故に、現像液中の炭酸水素ナトリウム濃度、即ち中和滴定により求めた炭酸水素ナトリウム濃度から、炭酸ナトリウム濃度を引いた濃度、を求めこれを管理することは、即ち現像液中のレジスト濃度を求め管理することに外ならい。
従って現像液の更新時期の判断を、該濃度が所定の量を越えたことを以って下すことが可能となる。
As described above, the concentration of sodium hydrogen carbonate reflects the amount of development reaction, and thus has a correlation with the amount of resist dissolved in the developer.
Therefore, obtaining and managing the sodium bicarbonate concentration in the developer, that is, the concentration obtained by subtracting the sodium carbonate concentration from the sodium bicarbonate concentration obtained by neutralization titration, obtains the resist concentration in the developer. Don't be out of control.
Accordingly, it is possible to make a judgment on the renewal timing of the developing solution when the concentration exceeds a predetermined amount.
この様な現像液の採取から、濃度の算出を経て液を補給するまでを、自動で行なう機構については、現像液を所定時間毎、自動的に一定量採取する機能、ｐＨを測定するｐＨメーター、塩酸或いは硫酸等の滴定液（酸）を、滴定量を把握しながら滴下する機能、ｐＨ＝１１、ｐＨ＝８．３、ｐＨ＝４になるまでのそれぞれの酸の滴下量を求め、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムの濃度を算出する機能、水酸化ナトリウム濃度と炭酸ナトリウム濃度の和の目標値を設定する機能、採取した液の該濃度の和が目標値に比して低い場合には高濃度現像液を、
（濃度の目標値との相違）×（現像液槽の容積）／（高濃度現像液の濃度）・・・・・式（３）
に応じて投入する機能、炭酸水素ナトリウム濃度の上限値を設定する機能、採取した液の炭酸水素ナトリウム濃度が上限値を越えた場合には現像液の更新を促す機能、一連の滴定完了後に滴定容器等を洗浄する機能を含む機構となる。
現像液を採取する、高濃度現像液を供給するといった機能については定量ポンプ等の使用が好ましく、滴定液の滴下には、パルスモータ或いはステッピングモータ駆動のポンプの使用が好ましい。
高濃度現像液の濃度は管理値と比べて４倍程度であるのが好適である。これを投入する際の計算式は上記が基本であるが、該濃度の濃淡により或いは実際に運用した際の結果により様々な補正を加えることは当然に必要な措置である。
From the collection of such developer to the replenishment of the solution through concentration calculation, a mechanism that automatically collects a fixed amount of developer every predetermined time, a pH meter that measures pH The titration solution (acid) such as hydrochloric acid or sulfuric acid was added dropwise while grasping the titration amount, and the amount of each acid dropped until pH = 11, pH = 8.3, pH = 4 was obtained. The function to calculate the concentration of sodium oxide, sodium carbonate and sodium bicarbonate, the function to set the target value of the sum of sodium hydroxide concentration and sodium carbonate concentration, the sum of the concentration of the collected liquid is lower than the target value In case of high concentration developer,
(Difference from target density value) x (Volume of developer tank) / (Density of high-concentration developer) Equation (3)
A function to input according to the function, a function to set the upper limit value of sodium bicarbonate concentration, a function to prompt the renewal of developer when the sodium bicarbonate concentration of the collected liquid exceeds the upper limit value, and titration after completion of a series of titrations The mechanism includes a function of cleaning the container and the like.
A metering pump or the like is preferably used for a function of collecting the developer or supplying a high-concentration developer, and a pulse motor or a stepping motor driven pump is preferably used for dropping the titrant.
The concentration of the high-concentration developer is preferably about 4 times the control value. Although the above formula is the basic calculation formula when this is input, it is a necessary measure to add various corrections depending on the density or the result of actual operation.
以下、本発明について実施例に基きその効果について更に詳述するが、本発明はこれらの形態に限定されるものではない。 Hereinafter, the effects of the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited to these embodiments.
まず、感光性樹脂即ちレジストをパターニングする基材として、回路網パターンを形成し半導体のパッケージ基板として使用するような、表面に銅箔の付着した樹脂からなるリジット基板（１０ｃｍ×１０ｃｍ）を使用した。
また、レジストには、粘度が凡そ３５０ｍＰａ・ｓであるノボラック樹脂を主成分とした液体レジストを用い、現像液には水酸化ナトリウムを主剤とした無機アルカリ現像液を使用した。
First, a rigid substrate (10 cm × 10 cm) made of a resin with a copper foil attached to the surface, such as a circuit board pattern formed and used as a semiconductor package substrate, was used as a base material for patterning a photosensitive resin, that is, a resist. .
The resist used was a liquid resist mainly composed of a novolak resin having a viscosity of about 350 mPa · s, and the developer used was an inorganic alkaline developer containing sodium hydroxide as a main component.
以上の材料を使用して、レジストの基板へ上記液レジストをロールコーティング法により塗布および乾燥させ、基板上に感光性樹脂層を、約４μｍの厚さで形成した。
然して該感光性樹脂層、即ちレジストの付着した基板を、所定のフォトマスクを介してｉ線（波長 ３６５ｎｍ）で紫外露光した後、該基板を、先の現像液（濃度を４分の１に希釈）を、２３℃で液浸により現像した。
しかし、この現像について、本発明によるパターン形成方法および管理機構によって運用した現像液により現像した基板を作製する一方、比較のために本発明の方法および機構によらずに運用した現像液により現像した基板をも作製し、以って本発明の有益性を確認した。
Using the above materials, the liquid resist was applied to a resist substrate by a roll coating method and dried to form a photosensitive resin layer having a thickness of about 4 μm on the substrate.
Thus, after exposing the photosensitive resin layer, that is, the resist-adhered substrate to ultraviolet rays with i-line (wavelength 365 nm) through a predetermined photomask, the substrate is subjected to the previous developer (concentration is reduced to 1/4). Dilution) was developed by immersion at 23 ° C.
However, for this development, while developing a substrate developed with the developer operated by the pattern forming method and the management mechanism according to the present invention, for development, the substrate was developed by the developer operated without using the method and mechanism of the present invention. A substrate was also produced, thereby confirming the benefits of the present invention.
先ず、本発明のパターン形成方法では、建浴後の経過時間および累積現像処理量の異なる２種の現像液に対して、同じ現像条件、具体的には同じ現像時間にて、上記の如く用意したレジスト付着基板を現像した。
この２種の現像液は、中和滴定により水酸化ナトリウム濃度および炭酸ナトリウム濃度の和が一定に保たれているため、図２に示す如く、２段目の中和点である、ｐＨ＝８．３での滴定量がほぼ同量となっている。
現像後の２枚の基板を比較した結果、そのテストパターンがパターニングされたレジストの線幅について測定した結果、平均値で両者それぞれ２０．２μｍ、２０．０μｍであり、また両者間に分散分析によって有為な差は見られないことが確認できた。
First, in the pattern forming method of the present invention, two types of developing solutions having different elapsed time after the laying bath and different cumulative development processing amounts were prepared as described above under the same development conditions, specifically the same development time. The resist-adhered substrate was developed.
Since these two types of developing solutions maintain the sum of the sodium hydroxide concentration and the sodium carbonate concentration constant by neutralization titration, as shown in FIG. The titer at .3 is almost the same.
As a result of comparing the two substrates after development, the result of measuring the line width of the resist on which the test pattern was patterned was an average value of 20.2 μm and 20.0 μm, respectively. It was confirmed that there was no significant difference.
これに対し、本発明のパターン形成方法を用いずにパターン形成をを行なった基板を、３種作製したが、１枚は、現像が完了せずにレジストが残っている箇所が散見され、他の２枚では、先の基板で測定したと銅箇所の測定において線幅の平均値が、１８．９μｍ、２２．５μｍとなりそれぞれ現像過多、現像不足が発生した。 On the other hand, three types of substrates on which pattern formation was performed without using the pattern formation method of the present invention were produced. In these two sheets, the average value of the line width in the measurement of the copper portion when measured with the previous substrate was 18.9 μm and 22.5 μm, respectively, and overdevelopment and underdevelopment occurred.
また、本発明によるパターン形成方法および管理機構によって運用した現像液により、１日につき約１００枚の現像を３５日間継続した結果、そのいずれにも現像能力の変化を窺わせるような現像不足・現像過多は発生せず、現像濃度・現像能力の管理が的確に行なうことができた。 Further, as a result of the development of about 100 sheets per day for 35 days by the developer operated by the pattern forming method and the management mechanism according to the present invention, the development is insufficient / development that causes the development ability to change in any of them. There was no excess, and the development density and development ability could be managed accurately.
上記の運用を３７日間継続し、レジストの現像反応により発生した炭酸水素ナトリウム濃度が、所定濃度（０．０２ｍｏｌ／Ｌ）を超えたところで、濃度は、管理範囲内に収まっていたにも拘わらず、通常の現像条件下では現像不足となる結果を得た。
この現象については再現性も確認できており、該濃度により現像液の更新時期の成否を判断するに支障無きことも確認した。
The above operation was continued for 37 days, and when the concentration of sodium bicarbonate generated by the resist development reaction exceeded a predetermined concentration (0.02 mol / L), the concentration was within the control range. A result of insufficient development under normal development conditions was obtained.
The reproducibility of this phenomenon has also been confirmed, and it has been confirmed that there is no problem in judging the success or failure of the developer renewal time based on the concentration.
本発明は、アルカリ可溶性の感光性樹脂材を用いて、素子や回路網などのパターンを形成するプリント基板、素子形成へ利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for the formation of printed circuit boards and elements for forming patterns such as elements and circuit networks using an alkali-soluble photosensitive resin material.
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| JP2004323263A JP2006133560A (en) | 2004-11-08 | 2004-11-08 | Pattern forming method and developing solution control system |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2004
- 2004-11-08 JP JP2004323263A patent/JP2006133560A/en active Pending
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