JP2006003422A - Method for forming pattern, and tft array substrate, and liquid crystal display element - Google Patents

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政幸 岩崎
Takao Ozaki
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for forming a pattern suitable for the manufacture of a liquid crystal display (LCD) or a plasma display (PDP) for a large screen, and to provide a TFT array substrate and a liquid crystal display element. <P>SOLUTION: The method includes: a positive photosensitive layer forming step to form at least a positive photosensitive layer on the surface of a substrate by using a positive photosensitive composition; an exposure step to expose the positive photosensitive layer to light from a light irradiating means, the light modulated by a light modulating means having n of drawing elements which receive the light from the light irradiating means and exit the light and then made to pass a microlens array having arrangement of microlenses having aspheric surfaces which can correct aberration due to the exiting faces of the drawing elements; and a developing step to develop the positive photosensitive layer exposed in the exposure step. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、大画面用の液晶ディスプレイ(LCD)、プラズマディスプレイ(PDP)の作製に好適なパターン形成方法及びTFTアレイ基板並びに液晶表示素子に関する。   The present invention relates to a pattern forming method, a TFT array substrate, and a liquid crystal display element suitable for manufacturing a liquid crystal display (LCD) for large screens and a plasma display (PDP).

液晶ディスプレイ(LCD)やプラズマディスプレイパネル(PDP)等の基板の大型化や高精細化の動向に伴って、薄膜トランジスタ(TFT)や電極板の製造時に使用するエッチングフォトレジストには、高感度化、均一性、省レジスト化を中心として、各種基板との密着性、ドライエッチング耐性(耐熱性)などが望まれている。特に、前記均一性に関しては基板の大型化により、基板の中央部と周辺部に関する塗布膜厚の均一性や高解像度化による寸法均一性、膜厚、形状など様々な部分で要求が厳しくなっている。   With the trend toward larger and higher definition substrates such as liquid crystal displays (LCDs) and plasma display panels (PDPs), etching photoresists used in the manufacture of thin film transistors (TFTs) and electrode plates have increased sensitivity. Focusing on uniformity and resist saving, adhesion to various substrates, dry etching resistance (heat resistance), and the like are desired. In particular, with regard to the above uniformity, the demand for strictness in various parts such as the uniformity of the coating film thickness in the central part and the peripheral part of the substrate and the dimensional uniformity, the film thickness, and the shape due to higher resolution is increased due to the increase in size of the substrate. Yes.

従来のエッチングフォトレジストとしては、例えば、アルカリ可溶性フェノールノボラック樹脂、1,2−キノンジアジド化合物、及び溶剤を含み、更に必要に応じて密着促進剤、塗布助剤、着色剤等を含有する液状組成物が提案されている(特許文献1及び2参照)。
この場合、TFTアレイ基板やPDPの電極板の製造は、ガラス基板や透明プラスチック基板上にスパッタした導電性基材や絶縁性基材上に、エッチングフォトレジストを塗布し、乾燥、パターン露光、現像、エッチング、レジスト剥離の工程(以下、「フォトエッチング工程」と称することがある)を各層の薄膜に施すことにより行われる。
前記エッチングには、各種液体エッチャントを用いるウエットエッチング法と、減圧装置内でプラズマによりガスを分解して発生させたイオンやラジカル(活性種)を用いて、基板上の膜を気化除去するドライエッチング法とがある。
As a conventional etching photoresist, for example, a liquid composition containing an alkali-soluble phenol novolak resin, a 1,2-quinonediazide compound, and a solvent, and further containing an adhesion promoter, a coating aid, a colorant and the like as necessary. Has been proposed (see Patent Documents 1 and 2).
In this case, the TFT array substrate and PDP electrode plate are manufactured by applying an etching photoresist onto a conductive substrate or an insulating substrate sputtered on a glass substrate or a transparent plastic substrate, followed by drying, pattern exposure, and development. Etching and resist stripping steps (hereinafter sometimes referred to as “photoetching steps”) are performed on the thin films of the respective layers.
For the etching, a wet etching method using various liquid etchants and dry etching that vaporizes and removes the film on the substrate using ions and radicals (active species) generated by decomposing gas with plasma in a decompression device. There is a law.

このようなフォトエッチングによる微細パターンの形成のために、1,2−キノンジアジド基を感光基とする感光性物質と、フェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性のノボラック系樹脂からの、2成分を主成分とするフォトレジスト組成物が一般的に使用されている。フォトレジスト膜の塗布厚みは0.5〜数μmが一般的である。
このようなフォトレジスト組成物を使い、画像パターン寸法が0.3μm程度のサブハーフミクロン領域のものから、数十〜数百μm程度のかなり大きな寸法幅のものまで、広い範囲に渡る寸法の画像が形成され、各種基板表面の微細加工を可能としている。
In order to form such a fine pattern by photoetching, two components from a photosensitive substance having a 1,2-quinonediazide group as a photosensitive group and an alkali-soluble novolac resin having a phenolic hydroxyl group are mainly used. Photoresist compositions are commonly used. The coating thickness of the photoresist film is generally 0.5 to several μm.
Using such a photoresist composition, an image having a wide range of dimensions from a sub-half micron region having an image pattern dimension of about 0.3 μm to a considerably large width of several tens to several hundreds of μm. Is formed, which enables fine processing of various substrate surfaces.

このタイプのフォトレジスト組成物はアルカリ水現像可能なポジ型フォトレジストであって、例えば、ゴム系のネガ型フォトレジストより広く使われている。これは、(1)ネガ型ゴム系フォトレジストよりも、ポジ型フォトレジストの方が解像性が優れていること、(2)耐酸性・耐エッチング特性が良好であること、(3)非溶剤現像のため廃液処理の問題が溶剤系ほどには大きくないこと、(4)最も大きな違いとして、ポジ型では現像時の膨潤に起因する画像寸法変化は極めて小さく、寸法制御性が比較的容易なこと、などが理由として挙げられる。
また、LCD等の分野でも、TFT、STNなどの技術の進展に伴い、線幅が細くなり微細化する傾向となり、例えば、従来のTN、STN液晶を利用した素子では、200μm〜数百μm程度の設計寸法であったものが、新技術の開発で最小設計寸法が100μm以下に、また、応答性又は画像性の良好なTFT表示素子では数μmレベルまで微細化している。
This type of photoresist composition is a positive photoresist that can be developed with alkaline water, and is more widely used than, for example, a rubber-based negative photoresist. This is because (1) the positive photoresist has better resolution than the negative rubber photoresist, (2) the acid / etching resistance is better, and (3) non- The problem of waste liquid treatment is not as great as solvent type due to solvent development. (4) The biggest difference is that in the positive type, the image dimensional change due to swelling during development is extremely small, and dimensional controllability is relatively easy. There is a reason for this.
Also, in the field of LCD and the like, with the progress of technologies such as TFT and STN, the line width tends to become narrower and finer. For example, in an element using conventional TN and STN liquid crystal, about 200 μm to several hundred μm. The minimum design dimension has been reduced to 100 μm or less by the development of new technology, and the TFT display element with good response or image quality has been miniaturized to the level of several μm.

一方、フォトレジスト材料に期待される特性としては、上記の微細な加工能力を保有しつつ、大面積への対応が必要とされている。液晶ディスプレイの大型基板化やプラズマディスプレイ(PDP)のように初めから大画面を指向した基板には面内の膜厚均一性を実現することが重要な技術となりつつある。
また、大面積のディスプレイにおける共通の課題としては、コストダウンを一層進める必要があり、使用するフォトレジストの省液化も課題になっている。また、面内の膜厚均一性の改善と使用するフォトレジストの省液化を達成すべく、コーティング方式の検討が続けられ、従来一般的であったスピンコーターから、新たにスリットコーターが開発されてきている。
しかしながら、LCDのTFT加工用に求められている技術としては、まず、解像性が2〜10μmと高く、メタイオンフリー現像、有機剥離液による剥離、ITOやTa、Al等の金属薄膜やSiNx、ITOなど無機薄膜のエッチング加工である。これに対応するには、数ミクロン厚のフォトレジスト層、各種スパッタ済み金属膜や無機薄膜材料への密着性、膜厚均一性などが主な課題である。
On the other hand, as a characteristic expected for a photoresist material, it is necessary to deal with a large area while maintaining the above-mentioned fine processing capability. Realization of in-plane film thickness uniformity is becoming an important technology for substrates oriented toward a large screen from the beginning, such as a large-sized substrate of a liquid crystal display and a plasma display (PDP).
Further, as a common problem in large-area displays, it is necessary to further reduce the cost, and it is also a problem to reduce the amount of photoresist used. In addition, in order to improve the in-plane film thickness uniformity and reduce the amount of photoresist used, the coating system has been studied, and a new slit coater has been developed from the conventional spin coater. ing.
However, as a technique required for TFT processing of LCD, first, resolution is as high as 2 to 10 μm, metaion-free development, peeling with an organic peeling solution, metal thin film such as ITO, Ta, Al, SiNx, This is an etching process for inorganic thin films such as ITO. To cope with this, a photoresist layer having a thickness of several microns, adhesion to various sputtered metal films and inorganic thin film materials, film thickness uniformity, and the like are main problems.

また、従来より、前記フォトリソグラフィー法に用いる露光装置としては、フォトマスクを用いた露光方式が一般的である。しかし、基板の大型化対応での均一露光技術やフォトマスクの位置ずれやプロセス中の異物付着によるマスク汚れが問題になっている。
近年、これらの露光機とフォトマスクに基づく問題の解決策として、配線パターン等のデジタルデータから形成された露光パターンに基づいて、半導体レーザ、ガスレーザなどの紫外から可視領域のレーザ光を感光層上に直接スキャンしてパターニングを行う、レーザダイレクトイメージング(以下、「LDI」と称することがある)システムによる露光装置が研究されている。
Conventionally, as an exposure apparatus used for the photolithography method, an exposure method using a photomask is generally used. However, mask exposure due to uniform exposure technology in response to an increase in the size of the substrate, misalignment of the photomask, and adhesion of foreign matters during the process is a problem.
In recent years, as a solution to the problems based on these exposure machines and photomasks, laser light in the ultraviolet to visible region such as a semiconductor laser or a gas laser is applied to the photosensitive layer based on an exposure pattern formed from digital data such as a wiring pattern. An exposure apparatus using a laser direct imaging (hereinafter, also referred to as “LDI”) system that performs patterning by directly scanning an image is being studied.

例えば、約1m角以上の大画面LCDをフォトリソグラフィーで製造する場合、微細なTFTを多数欠陥無く大型基板上に形成する必要がある。例えば、HDTV規格の1024×1024画素を表示するパネルは画素数が197万個必要である。つまり、数万〜数百万個の画素に必要なTFTパネルには、同一基板上の1個たりとも欠陥が許されないという品質上の厳しさが要求される。この点CPUなど向けにはせいぜい直径30cmサイズのシリコン基板上に形成し、良品チップのみを分画して製造することのできる、半導体や超LSIチップなどのためのフォトリソグラフィーとは大きく事情が異なる。   For example, when a large screen LCD of about 1 m square or more is manufactured by photolithography, it is necessary to form fine TFTs on a large substrate without many defects. For example, a panel that displays 1024 × 1024 pixels of the HDTV standard needs 1.97 million pixels. In other words, a TFT panel required for tens of thousands to millions of pixels is required to have strict quality so that no defect is allowed on any one panel on the same substrate. In this respect, the situation is greatly different from that for photolithography for semiconductors, VLSI chips, etc., which can be produced on a silicon substrate having a diameter of 30 cm at most for a CPU and can be manufactured by fractionating only good chips. .

このようないわゆるジャイアントマイクロリソグラフィーにおける露光機としては、大画面のLCD用には、既に巨大なレンズなどの光学系を使用するタイプは対応が困難になってきており、分割露光システムが提案されている。しかし、この分割露光では分割部分のパターンのつなぎ部の精度などに問題があり、未だ決定的なものは現れていない。
また、TFTの製造工程におけるコストダウンを進めるため、工程数の減少は有利であるが、それを実現する方法として、ハーフトーンマスクを利用する技術が注目されている(特許文献3及び4参照)。この技術のネックになっているのが高価なハーフトーンマスクの使用に起因するコストアップの問題である。
As an exposure machine in such a so-called giant microlithography, a type using an optical system such as a huge lens has already become difficult for a large-screen LCD, and a split exposure system has been proposed. Yes. However, in this divided exposure, there is a problem in the accuracy of the connecting part of the pattern of the divided part, and a decisive one has not yet appeared.
In order to promote cost reduction in the TFT manufacturing process, it is advantageous to reduce the number of processes. However, as a method for realizing this, a technique using a halftone mask has attracted attention (see Patent Documents 3 and 4). . The bottleneck of this technology is a problem of cost increase due to the use of an expensive halftone mask.

したがってフォトマスクを使用しないで直接パターン化が可能であり、ハーフトーンマスク法と同等の機能が低コストで実現でき、TFTアレイ基板の製造工程数を減少可能であり、高生産性、低コスト生産及び高歩留まり生産が実現できるシステムは未だ提供されておらず、その速やかな開発が望まれているのが現状である。   Therefore, direct patterning is possible without using a photomask, functions equivalent to the halftone mask method can be realized at low cost, and the number of TFT array substrate manufacturing processes can be reduced, resulting in high productivity and low cost production. In addition, a system that can realize high-yield production has not been provided yet, and its rapid development is desired.

特開平6−27657号公報JP-A-6-27657 特開2000−105466号公報JP 2000-105466 A 特開2000−206571号公報JP 2000-206571 A 特開2001−324725号公報JP 2001-324725 A

本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであり、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、フォトマスクを使用しないで直接パターン化が可能になり、ハーフトーンマスク法と同等の機能が低コストで実現でき、TFT製造工程の数を減少でき、高生産性、低コスト生産及び高歩留まりの生産が実現できるパターン形成方法及びTFTアレイ基板並びに該TFTアレイ基板を用いた液晶表示素子を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of this present condition, and makes it a subject to solve the said various problems in the past and to achieve the following objectives. That is, according to the present invention, direct patterning is possible without using a photomask, functions equivalent to the halftone mask method can be realized at low cost, the number of TFT manufacturing processes can be reduced, high productivity and low cost. It is an object of the present invention to provide a pattern formation method, a TFT array substrate, and a liquid crystal display device using the TFT array substrate, which can realize production and high yield production.

本発明者らは、前記課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、ポジ型フォトレジストを使用したリソグラフィー法パターン形成において、露光工程が、光照射手段からの光を受光し出射する描画部をn個有する光変調手段により、前記光照射手段からの光を変調させた後に、前記描画部における出射面の歪みによる収差を補正可能な非球面を有するマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイを通過させた光によって、前記感光層を露光するパターン形成方法が極めて有利であることを知見した。また、本発明のパターン形成方法における露光工程においては、照射光量を少なくとも2段階に変化させる制御を行うことにより、有利に、ハーフトーンマスクと同等の露光を低コストで実現できるため、TFTアレイ基板の製造工程での工程数の減少が可能となることを知見した。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the inventors of the present invention, in lithography pattern formation using a positive photoresist, an exposure step receives a drawing unit that receives and emits light from a light irradiation unit. After the light from the light irradiating means is modulated by the n light modulating means, the light passes through a microlens array in which microlenses having aspherical surfaces capable of correcting aberration due to distortion of the exit surface in the drawing unit are arranged. It has been found that a pattern forming method in which the photosensitive layer is exposed with the applied light is extremely advantageous. Further, in the exposure step in the pattern forming method of the present invention, by performing control to change the amount of irradiation light in at least two stages, exposure equivalent to that of a halftone mask can be advantageously realized at low cost. It was found that the number of processes in the manufacturing process can be reduced.

本発明は、本発明者らの前記知見に基づくものであり、前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
<1> ポジ型感光性組成物を用いて基材の表面に、少なくとも、ポジ型感光層を形成するポジ型感光層形成工程と、
光照射手段からの光を受光し出射する描素部をn個有する光変調手段により、前記光照射手段からの光を変調させた後に、前記描素部における出射面の歪みによる収差を補正可能な非球面を有するマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイを通過させた光によって、前記ポジ型感光層を、露光する露光工程と、
該露光工程により露光されたポジ型感光層を現像する現像工程とを含むことを特徴とするパターン形成方法である。
<2> ポジ型感光層が、ポジ型感光性組成物を基材の表面に塗布し、乾燥することにより形成される前記<1>に記載のパターン形成方法である。
<3> ポジ型感光性組成物が、ノボラック型フェノール樹脂、1,2−キノンジアジド化合物、及び溶解促進剤を含有する前記<1>から<2>のいずれかに記載のパターン形成方法である。
<4> 露光工程において少なくとも2段階の強度変調露光を行い、かつ現像工程において2種以上の現像強度の異なる現像液を用いて現像を行う前記<1>から<3>のいずれかに記載のパターン形成方法である。該<4>のパターン形成方法においては、露光工程で照射光量を少なくとも2段階に変化させる強度変調制御を行うことにより、有利に、ハーフトーンマスクと同等の露光を低コストで実現でき、合わせて、現像工程において2種以上の現像強度の異なる現像液を用いて現像を行うことにより、TFTアレイ基板の製造工程での工程数の減少が可能となる。
<5> 非球面が、トーリック面である前記<1>から<4>のいずれかに記載のパターン形成方法である。
<6> 光変調手段が、n個の描素部の中から連続的に配置された任意のn個未満の前記描素部をパターン情報に応じて制御可能である前記<1>から<5>のいずれかに記載のパターン形成方法である。
<7> 光変調手段が、空間光変調素子である前記<1>から<6>のいずれかに記載のパターン形成方法である。
<8> 空間光変調素子が、デジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD)である前記<7>に記載のパターン形成方法である。
<9> 露光が、アパーチャアレイを通して行われる前記<1>から<8>のいずれかに記載のパターン形成方法である。
<10> 露光が、露光光と感光層とを相対的に移動させながら行われる前記<1>から<9>のいずれかに記載のパターン形成方法である。
<11> 光照射手段が、2以上の光を合成して照射可能である前記<1>から<10>のいずれかに記載のパターン形成方法である。
<12> 光照射手段が、複数のレーザと、マルチモード光ファイバと、該複数のレーザからそれぞれ照射されたレーザビームを集光して前記マルチモード光ファイバに結合させる集合光学系とを備える前記<1>から<11>のいずれかに記載のパターン形成方法である。
<13> レーザ光の波長が395〜415nmである前記<12>に記載のパターン形成方法である。
<14> 前記<1>から<13>のいずれかに記載のパターン形成方法により形成されたことを特徴とするTFTアレイ基板である。
<15> 前記<14>に記載のTFTアレイ基板を用いたことを特徴とする液晶表示素子である。
The present invention is based on the above findings of the present inventors, and means for solving the above problems are as follows. That is,
<1> A positive photosensitive layer forming step of forming at least a positive photosensitive layer on the surface of a substrate using a positive photosensitive composition;
After modulating the light from the light irradiation means by the light modulation means having n picture elements for receiving and emitting light from the light irradiation means, it is possible to correct aberration due to distortion of the emission surface in the picture element. An exposure step of exposing the positive photosensitive layer with light that has passed through a microlens array in which microlenses having aspherical surfaces are arranged;
And a development step of developing the positive photosensitive layer exposed in the exposure step.
<2> The pattern forming method according to <1>, wherein the positive photosensitive layer is formed by applying a positive photosensitive composition to a surface of a substrate and drying.
<3> The pattern forming method according to any one of <1> to <2>, wherein the positive photosensitive composition contains a novolak type phenol resin, a 1,2-quinonediazide compound, and a dissolution accelerator.
<4> The method according to any one of <1> to <3>, wherein at least two steps of intensity-modulated exposure are performed in the exposure step, and development is performed using two or more types of developers having different development intensities in the development step. This is a pattern forming method. In the pattern forming method of <4>, by performing intensity modulation control that changes the amount of irradiation light in at least two stages in the exposure process, exposure equivalent to that of a halftone mask can be advantageously realized at low cost. By performing development using two or more kinds of developers having different development strengths in the development process, the number of processes in the manufacturing process of the TFT array substrate can be reduced.
<5> The pattern forming method according to any one of <1> to <4>, wherein the aspherical surface is a toric surface.
<6> The <1> to <5, wherein the light modulation unit can control any less than n number of the pixel parts arranged continuously from the n picture elements according to the pattern information. > The pattern forming method according to any one of the above.
<7> The pattern forming method according to any one of <1> to <6>, wherein the light modulation unit is a spatial light modulation element.
<8> The pattern forming method according to <7>, wherein the spatial light modulator is a digital micromirror device (DMD).
<9> The pattern forming method according to any one of <1> to <8>, wherein the exposure is performed through an aperture array.
<10> The pattern forming method according to any one of <1> to <9>, wherein the exposure is performed while relatively moving the exposure light and the photosensitive layer.
<11> The pattern forming method according to any one of <1> to <10>, wherein the light irradiation unit can synthesize and irradiate two or more lights.
<12> The light irradiation unit includes a plurality of lasers, a multimode optical fiber, and a collective optical system that collects and couples the laser beams irradiated from the plurality of lasers to the multimode optical fiber. <1> to the pattern forming method according to any one of <11>.
<13> The pattern forming method according to <12>, wherein the wavelength of the laser beam is 395 to 415 nm.
<14> A TFT array substrate formed by the pattern forming method according to any one of <1> to <13>.
<15> A liquid crystal display element using the TFT array substrate according to <14>.

本発明のパターン形成方法は、少なくともポジ型感光層形成工程と、露光工程と、現像工程を含んでなる。前記ポジ型感光層形成工程においては、ポジ型感光性組成物を用いて基材の表面に、少なくとも、ポジ型感光層を形成する。前記露光工程では、光照射手段からの光を受光し出射する描素部をn個有する光変調手段により、前記光照射手段からの光を変調させた後に、前記描素部における出射面の歪みによる収差を補正可能な非球面を有するマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイを通過させた光によって、前記ポジ型感光層を、露光する。前記現像工程では、該露光工程により露光されたポジ型感光層を現像する。その結果、高タクトが達成可能となり、高精度なパターン形成が可能となり、大画面の中にTFTアレイを密に欠陥なく生産することができる。   The pattern forming method of the present invention comprises at least a positive photosensitive layer forming step, an exposure step, and a developing step. In the positive photosensitive layer forming step, at least a positive photosensitive layer is formed on the surface of the substrate using the positive photosensitive composition. In the exposing step, after the light from the light irradiation means is modulated by the light modulation means having n picture elements for receiving and emitting the light from the light irradiation means, the distortion of the emission surface in the picture element is performed. The positive photosensitive layer is exposed to light that has passed through a microlens array in which microlenses having aspherical surfaces capable of correcting the aberration due to the above are arranged. In the developing step, the positive photosensitive layer exposed in the exposing step is developed. As a result, a high tact can be achieved, a highly accurate pattern can be formed, and a TFT array can be produced densely and without defects in a large screen.

本発明によると、従来における問題を解決することができ、フォトマスクを使用しないで直接パターン化が可能になり、フォトマスク起因の問題が解消されるので、歩留まりが向上する。また、ハーフトーンマスク法と同等の機能が低コストで実現でき、TFT製造工程の数を減少可能である。したがって、本発明の露光装置と高感度ポジ型感光性組成物を用いることで、高生産性、低コスト生産、及び高歩留まり生産が実現できるシステムが構築できる。
また、本発明によると、フォトマスクに起因する汚れが発生しないので、歩留まりが向上し、高感度なポジ型フォトレジストの使用により高生産性が実現でき、ハーフトーンマスクと同等の機能を高価なマスクを使用せずに実現することができる。
According to the present invention, conventional problems can be solved, patterning can be performed directly without using a photomask, and problems due to the photomask are eliminated, so that the yield is improved. In addition, functions equivalent to the halftone mask method can be realized at low cost, and the number of TFT manufacturing processes can be reduced. Therefore, by using the exposure apparatus of the present invention and a highly sensitive positive photosensitive composition, a system capable of realizing high productivity, low cost production and high yield production can be constructed.
In addition, according to the present invention, since contamination due to a photomask does not occur, the yield is improved, high productivity can be realized by using a high-sensitivity positive photoresist, and a function equivalent to that of a halftone mask is expensive. This can be realized without using a mask.

(パターン形成方法、及びTFTアレイ基板並びに液晶表示素子)
本発明のパターン形成方法は、少なくとも、ポジ型感光層形成工程と、露光工程と、現像工程とを含んでなり、更に必要に応じて適宜選択されたその他の工程を含んでなる。
本発明のTFTアレイ基板は、本発明の前記パターン形成方法により製造される。
本発明の液晶表示素子は、本発明の前記TFTアレイ基板を用いてなり、更に必要に応じてその他の部材を有してなる。
以下、本発明のパターン形成方法の説明を通じて、本発明のTFTアレイ基板及び液晶表示素子の詳細についても明らかにする。
(Pattern forming method, TFT array substrate and liquid crystal display element)
The pattern forming method of the present invention includes at least a positive photosensitive layer forming step, an exposure step, and a developing step, and further includes other steps appropriately selected as necessary.
The TFT array substrate of the present invention is manufactured by the pattern forming method of the present invention.
The liquid crystal display element of the present invention uses the TFT array substrate of the present invention, and further includes other members as necessary.
Hereinafter, the details of the TFT array substrate and the liquid crystal display element of the present invention will be clarified through the description of the pattern forming method of the present invention.

[ポジ型感光層形成工程]
ポジ型感光層形成工程は、少なくともバインダーを含むポジ型感光性組成物を用いて基材の表面に、少なくとも、ポジ型感光層を形成し、更に適宜選択されたその他の層を形成する工程である。
[Positive photosensitive layer forming process]
The positive photosensitive layer forming step is a step of forming at least a positive photosensitive layer on the surface of a substrate using a positive photosensitive composition containing at least a binder and further forming other appropriately selected layers. is there.

前記ポジ型感光層、及びその他の層を形成する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、塗布により形成する方法、シート状の各層を加圧及び加熱の少なくともいずれかを行うことにより、ラミネートする方法、それらの併用などが挙げられる。
前記ポジ型感光層形成工程としては、以下に示す第1の態様のポジ型感光層形成工程及び第2の態様のポジ型感光層形成工程が好適に挙げられる。
The method for forming the positive photosensitive layer and other layers is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, a method for forming by coating, pressing and heating each sheet-like layer By performing at least one of the above, a laminating method, a combination thereof and the like can be mentioned.
Preferred examples of the positive photosensitive layer forming step include the positive photosensitive layer forming step of the first aspect and the positive photosensitive layer forming step of the second aspect described below.

前記第1態様のポジ型感光層形成工程としては、前記ポジ型感光性組成物を基材の表面に塗布し、乾燥することにより、基材の表面に、少なくとも、ポジ型感光層を形成し、更に、適宜選択したその他の層を形成する工程が挙げられる。   In the positive photosensitive layer forming step of the first aspect, at least a positive photosensitive layer is formed on the surface of the substrate by applying the positive photosensitive composition to the surface of the substrate and drying. Furthermore, there is a step of forming other layers appropriately selected.

前記第2態様のポジ型感光層形成工程としては、前記ポジ型感光性組成物をフィルム状に成形した感光性フィルムを基材の表面に加熱及び加圧の少なくともいずれかの下において積層することにより、基材の表面に、少なくとも、ポジ型感光層を形成し、更に、適宜選択したその他の層を形成する工程が挙げられる。   In the positive photosensitive layer forming step of the second aspect, a photosensitive film obtained by forming the positive photosensitive composition into a film is laminated on the surface of the substrate under at least one of heating and pressing. Thus, there is a step of forming at least a positive photosensitive layer on the surface of the substrate and further forming other layers appropriately selected.

前記第1態様のポジ型感光層形成工程において、前記塗布及び乾燥の方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記基材の表面に、前記ポジ型感光性組成物を、水又は溶剤に溶解、乳化又は分散させてポジ型感光性組成物溶液を調製し、該溶液を直接塗布し、乾燥させることにより積層する方法が挙げられる。   In the positive photosensitive layer forming step of the first aspect, the coating and drying method is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, the positive type photosensitive layer is formed on the surface of the substrate. Examples include a method in which a photosensitive composition is dissolved, emulsified or dispersed in water or a solvent to prepare a positive photosensitive composition solution, and the solution is directly applied and dried for lamination.

前記ポジ型感光性組成物溶液の溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、sec−ブタノール、n−ヘキサノール等のアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、ジイソブチルケトン等のケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸−n−アミル、硫酸メチル、プロピオン酸エチル、フタル酸ジメチル、安息香酸エチル、メトキシプロピルアセテート等のエステル類;トルエン、キシレン、ベンゼン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素類;四塩化炭素、トリクロロエチレン、クロロホルム、1,1,1−トリクロロエタン、塩化メチレン、モノクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類;テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、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、1−メトキシ−2−プロパノール等のエーテル類;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホオキサイド、スルホランなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。   There is no restriction | limiting in particular as a solvent of the said positive photosensitive composition solution, According to the objective, it can select suitably, For example, methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, sec-butanol, for example Alcohols such as n-hexanol; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, diisobutyl ketone; ethyl acetate, butyl acetate, n-amyl acetate, methyl sulfate, ethyl propionate, dimethyl phthalate, benzoate Esters such as ethyl acid and methoxypropyl acetate; aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, benzene and ethylbenzene; carbon tetrachloride, trichloroethylene, chloroform, 1,1,1-trichloroethane, methylene chloride and monochlorobenze Halogenated hydrocarbons such as tetrahydrofuran, diethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, 1-methoxy-2-propanol, and the like; dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, sulfolane, etc. It is done. These may be used alone or in combination of two or more.

前記塗布の方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スピンコーター、スリットスピンコーター、ロールコーター、ダイコーター、カーテンコーターなどを用いて、前記基材に直接塗布する方法が挙げられる。
前記乾燥の条件としては、各成分、溶媒の種類、使用割合等によっても異なるが、通常60〜110℃の温度で30秒間〜15分間程度である。
The coating method is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, using a spin coater, a slit spin coater, a roll coater, a die coater, a curtain coater, etc. The method of apply | coating is mentioned.
The drying conditions vary depending on each component, the type of solvent, the use ratio, and the like, but are usually about 60 to 110 ° C. for about 30 seconds to 15 minutes.

前記ポジ型感光層の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、0.5〜10μmが好ましく、0.75〜6μmがより好ましく、1〜3μmが特に好ましい。   There is no restriction | limiting in particular as thickness of the said positive photosensitive layer, According to the objective, it can select suitably, 0.5-10 micrometers is preferable, 0.75-6 micrometers is more preferable, and 1-3 micrometers is especially preferable.

前記第1態様のポジ型感光層形成工程において形成されるその他の層としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、クッション層、酸素遮断層、剥離層、接着層、光吸収層、表面保護層などが挙げられる。
前記その他の層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記ポジ型感光層上に塗布する方法などが挙げられる。
Other layers formed in the positive photosensitive layer forming step of the first aspect are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, a cushion layer, an oxygen blocking layer, a release layer, an adhesion layer Examples thereof include a layer, a light absorption layer, and a surface protective layer.
There is no restriction | limiting in particular as a formation method of the said other layer, According to the objective, it can select suitably, For example, the method of apply | coating on the said positive type photosensitive layer etc. are mentioned.

前記第2態様のポジ型感光層形成工程において、基材の表面に感光層、及び必要に応じて適宜選択されるその他の層を形成する方法としては、前記基材の表面に支持体と該支持体上にポジ型感光性組成物が積層されてなる感光層と、必要に応じて適宜選択されるその他の層とを有する感光性フィルムを加熱及び加圧の少なくともいずれかを行いながら積層する方法が挙げられ、支持体上にポジ型感光性組成物が積層されてなる感光性フィルムを、該ポジ型感光層が基材の表面側となるように積層する。次いで、支持体をポジ型感光層上から剥離する方法が好適に挙げられる。
前記支持体を剥離することにより、支持体による光の散乱や屈折の等影響により、ポジ型感光性組成物層上に結像させる像にボケ像が生じることが防止され、所定のパターンが高解像度で得られる。
なお、前記感光性フィルムが、後述する保護フィルムを有する場合には、該保護フィルムを剥離し、前記基材に前記ポジ型感光層が重なるようにして積層するのが好ましい。
In the positive photosensitive layer forming step of the second aspect, as a method of forming a photosensitive layer on the surface of the base material and other layers appropriately selected as necessary, a support and A photosensitive film having a photosensitive layer in which a positive photosensitive composition is laminated on a support and other layers appropriately selected as necessary is laminated while performing at least one of heating and pressing. A photosensitive film obtained by laminating a positive photosensitive composition on a support is laminated so that the positive photosensitive layer is on the surface side of the substrate. Next, a method of peeling the support from the positive photosensitive layer is preferably exemplified.
By peeling the support, it is possible to prevent a blurred image from being formed on the image formed on the positive photosensitive composition layer due to light scattering, refraction or the like by the support, and to increase the predetermined pattern. Obtained with resolution.
In addition, when the said photosensitive film has a protective film mentioned later, it is preferable to peel this protective film and to laminate | stack so that the said positive photosensitive layer may overlap with the said base material.

前記加熱温度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、70〜130℃が好ましく、80〜110℃がより好ましい。
前記加圧の圧力としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、0.01〜1.0MPaが好ましく、0.05〜1.0MPaがより好ましい。
There is no restriction | limiting in particular as said heating temperature, Although it can select suitably according to the objective, For example, 70-130 degreeC is preferable and 80-110 degreeC is more preferable.
There is no restriction | limiting in particular as a pressure of the said pressurization, Although it can select suitably according to the objective, For example, 0.01-1.0 MPa is preferable and 0.05-1.0 MPa is more preferable.

前記加熱及び加圧の少なくともいずれかを行う装置としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ヒートプレス、ヒートロールラミネーター(例えば、大成ラミネーター株式会社製、VP−II)、真空ラミネーター(例えば、名機製作所製、MVLP500)などが好適に挙げられる。   There is no restriction | limiting in particular as an apparatus which performs at least any one of the said heating and pressurization, According to the objective, it can select suitably, For example, heat press, a heat roll laminator (For example, Taisei Laminator Co., Ltd. make, VP- II), a vacuum laminator (for example, MVLP500 manufactured by Meiki Seisakusho) and the like are preferable.

前記支持体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記ポジ型感光層を剥離可能であり、かつ光の透過性が良好であるのが好ましく、更に表面の平滑性が良好であるのがより好ましい。   The support is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. However, it is preferable that the positive photosensitive layer can be peeled off and the light transmittance is good, and further the surface It is more preferable that the smoothness is good.

前記支持体の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、4〜300μmが好ましく、5〜175μmがより好ましく、10〜100μmが特に好ましい。   There is no restriction | limiting in particular as thickness of the said support body, According to the objective, it can select suitably, For example, 4-300 micrometers is preferable, 5-175 micrometers is more preferable, and 10-100 micrometers is especially preferable.

前記支持体の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、長尺状が好ましい。前記長尺状の支持体の長さとしては、特に制限はなく、例えば、10m〜20000mの長さのものが挙げられる。   There is no restriction | limiting in particular as a shape of the said support body, Although it can select suitably according to the objective, A long shape is preferable. There is no restriction | limiting in particular as the length of the said elongate support body, For example, the thing of length 10m-20000m is mentioned.

前記支持体は、合成樹脂製であり、かつ透明であるものが好ましく、例えば、三酢酸セルロース、二酢酸セルロース等のセルロース系フィルム;ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ(メタ)アクリル酸アルキルエステル、ポリ(メタ)アクリル酸エステル共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート、ポリスチレン、セロファン、ポリ塩化ビニリデン共重合体、ポリアミド、ポリイミド、塩化ビニル/酢酸ビニル共重合体、ポリテトラフロロエチレン、ポリトリフロロエチレン、ナイロン等の各種のプラスチックフィルムが挙げられ、これらの中でも、ポリエチレンテレフタレートが特に好ましい。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
なお、前記支持体としては、例えば、特開平4−208940号公報、特開平5−80503号公報、特開平5−173320号公報、特開平5−72724号公報などに記載の支持体を用いることもできる。
The support is preferably made of a synthetic resin and transparent, for example, a cellulose film such as cellulose triacetate or cellulose diacetate; polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polypropylene, polyethylene, poly (meth) acrylic Acid alkyl ester, poly (meth) acrylic acid ester copolymer, polyvinyl chloride, polyvinyl alcohol, polycarbonate, polystyrene, cellophane, polyvinylidene chloride copolymer, polyamide, polyimide, vinyl chloride / vinyl acetate copolymer, polytetra Various plastic films such as fluoroethylene, polytrifluoroethylene, nylon and the like can be mentioned, and among these, polyethylene terephthalate is particularly preferable. These may be used alone or in combination of two or more.
As the support, for example, the support described in JP-A-4-208940, JP-A-5-80503, JP-A-5-173320, JP-A-5-72724, or the like is used. You can also.

前記感光性フィルムにおけるポジ型感光層の形成は、前記基材への前記ポジ型感光性組成物溶液の塗布及び乾燥(前記第1の態様の感光層形成方法)と同様な方法で行うことができ、例えば、該ポジ型感光性組成物溶液をスピンコーター、スリットスピンコーター、ロールコーター、ダイコーター、カーテンコーターなどを用いて塗布する方法が挙げられる。 Formation of the positive photosensitive layer in the photosensitive film is performed by the same method as the application of the positive photosensitive composition solution to the substrate and drying (the photosensitive layer forming method of the first aspect). Examples thereof include a method of applying the positive photosensitive composition solution using a spin coater, a slit spin coater, a roll coater, a die coater, a curtain coater, or the like.

前記保護フィルムは、前記ポジ型感光層の汚れや損傷を防止し、保護する機能を有するフィルムである。
前記保護フィルムの厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、5〜100μmが好ましく、8〜50μmがより好ましく、10〜40μmが特に好ましい。
The protective film is a film having a function of preventing and protecting the positive photosensitive layer from being stained and damaged.
There is no restriction | limiting in particular as thickness of the said protective film, According to the objective, it can select suitably, For example, 5-100 micrometers is preferable, 8-50 micrometers is more preferable, 10-40 micrometers is especially preferable.

前記保護フィルムの前記感光性フィルムにおいて設けられる箇所としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、通常、前記ポジ型感光層上に設けられる。   There is no restriction | limiting in particular as a location provided in the said photosensitive film of the said protective film, Although it can select suitably according to the objective, Usually, it provides on the said positive photosensitive layer.

前記保護フィルムを用いる場合、前記ポジ型感光層及び前記支持体の接着力Aと、前記ポジ光層及び保護フィルムの接着力Bとの関係としては、接着力A>接着力Bであることが好適である。   When the protective film is used, the relationship between the adhesive force A of the positive photosensitive layer and the support and the adhesive force B of the positive light layer and the protective film is that adhesive force A> adhesive force B. Is preferred.

前記支持体と前記保護フィルムとの静摩擦係数としては、0.3〜1.4が好ましく、0.5〜1.2がより好ましい。
前記静摩擦係数が、0.3未満であると、滑り過ぎるため、ロール状にした場合に巻ズレが発生することがあり、1.4を超えると、良好なロール状に巻くことが困難となることがある。
The coefficient of static friction between the support and the protective film is preferably 0.3 to 1.4, and more preferably 0.5 to 1.2.
When the coefficient of static friction is less than 0.3, slipping is excessive, so that winding deviation may occur when the roll is formed, and when it exceeds 1.4, it is difficult to wind into a good roll. Sometimes.

前記保護フィルムとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記支持体に使用されるもの、シリコーン紙、ポリエチレン、ポリプロピレンがラミネートされた紙、ポリオレフイン又はポリテトラフルオロエチレンシート、などが挙げられ、これらの中でも、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルムなどが特に好ましいものとして挙げられる。
前記支持体と保護フィルムとの組合せ(支持体/保護フィルム)としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート/ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート/ポリエチレン、ポリ塩化ビニル/セロファン、ポリイミド/ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート/ポリエチレンテレフタレートなどが挙げられる。
The protective film is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include those used for the support, silicone paper, polyethylene, polypropylene laminated paper, polyolefin or polytetrafluoro. An ethylene sheet etc. are mentioned, Among these, a polyethylene film, a polypropylene film, etc. are mentioned as a particularly preferable thing.
Examples of the combination of the support and the protective film (support / protective film) include polyethylene terephthalate / polypropylene, polyethylene terephthalate / polyethylene, polyvinyl chloride / cellophane, polyimide / polypropylene, polyethylene terephthalate / polyethylene terephthalate, and the like. .

前記保護フィルムとしては、上述の接着力の関係を満たすために、前記保護フィルムと前記ポジ型感光層との接着性を調整するために表面処理することが好ましい。
前記支持体の表面処理方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、下塗層の塗設、コロナ放電処理、火炎処理、紫外線照射処理、高周波照射処理、グロー放電照射処理、活性プラズマ照射処理、レーザ光線照射処理などが挙げられる。
前記下塗層の塗設方法の具体例としては、例えば、前記保護フィルムの表面に、ポリオルガノシロキサン、弗素化ポリオレフイン、ポリフルオロエチレン、ポリビニルアルコール等のポリマーからなる下塗層を形成させる。該下塗層の形成は、前記ポリマーの塗布液を前記保護フィルムの表面に塗布した後、30〜150℃(特に50〜120℃)で1〜30分間乾燥させることにより形成する方法が挙げられる。
The protective film is preferably subjected to a surface treatment in order to adjust the adhesiveness between the protective film and the positive photosensitive layer in order to satisfy the above-described adhesive force relationship.
The surface treatment method of the support is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose.For example, coating of a primer layer, corona discharge treatment, flame treatment, ultraviolet irradiation treatment, high-frequency irradiation treatment, Examples include glow discharge irradiation treatment, active plasma irradiation treatment, and laser beam irradiation treatment.
As a specific example of the method for applying the undercoat layer, for example, an undercoat layer made of a polymer such as polyorganosiloxane, fluorinated polyolefin, polyfluoroethylene, or polyvinyl alcohol is formed on the surface of the protective film. The undercoat layer may be formed by applying the polymer coating solution on the surface of the protective film and then drying it at 30 to 150 ° C. (especially 50 to 120 ° C.) for 1 to 30 minutes. .

前記その他の層としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、熱可塑性樹脂層、中間層、などが挙げられる。   There is no restriction | limiting in particular as said other layer, According to the objective, it can select suitably, For example, a thermoplastic resin layer, an intermediate | middle layer, etc. are mentioned.

−熱可塑性樹脂層−
前記熱可塑性樹脂層は、アルカリ現像を可能とし、また、転写時にはみ出した該アルカリ可溶な熱可塑性樹脂層により被転写体が汚染されるのを防止可能とする観点からアルカリ可溶性であることが好ましく、前記感光性フィルムを被転写体上に転写させる際、該被転写体上に存在する凹凸に起因して発生する転写不良を効果的に防止するクッション材としての機能を有していることが好ましく、該感光性フィルムを前記被転写体上に加熱密着させた際に該被転写体上に存在する凹凸に応じて変形可能であるのがより好ましい。
-Thermoplastic resin layer-
The thermoplastic resin layer can be alkali-developed, and can be alkali-soluble from the viewpoint of preventing the transferred material from being contaminated by the alkali-soluble thermoplastic resin layer protruding during transfer. Preferably, when the photosensitive film is transferred onto the transfer target, the photosensitive film has a function as a cushioning material that effectively prevents transfer defects caused by unevenness existing on the transfer target. It is more preferable that the photosensitive film can be deformed in accordance with the unevenness present on the transferred body when the photosensitive film is heated and adhered onto the transferred body.

前記熱可塑性樹脂層に用いる材料としては、例えば、特開平5−72724号公報に記載されている有機高分子物質が好ましく、ヴイカーVicat法(具体的には、アメリカ材料試験法エーエステーエムデーASTMD1235によるポリマー軟化点測定法)による軟化点が約80℃以下の有機高分子物質より選択されることが特に好ましい。具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフイン、エチレンと酢酸ビニル又はそのケン化物の様なエチレン共重合体、エチレンとアクリル酸エステル又はそのケン化物、ポリ塩化ビニル、塩化ビニルと酢酸ビニル又はそのケン化物のような塩化ビニル共重合体、ポリ塩化ビニリデン、塩化ビニリデン共重合体、ポリスチレン、スチレンと(メタ)アクリル酸エステル又はそのケン化物の様なスチレン共重合体、ポリビニルトルエン、ビニルトルエンと(メタ)アクリル酸エステル又はそのケン化物の様なビニルトルエン共重合体、ポリ(メタ)アクリル酸エステル、(メタ)アクリル酸プチルと酢酸ビニル等の(メタ)アクリル酸エステル共重合体、酢酸ビニル共重合体ナイロン、共重合ナイロン、N−アルコキシメチル化ナイロン、N−ジメチルアミノ化ナイロンの様なポリアミド樹脂等の有機高分子などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
前記熱可塑性樹脂層の乾操厚さは、2〜30μmが好ましく、5〜20μmがより好ましく、7〜16μmが特に好ましい。
As a material used for the thermoplastic resin layer, for example, an organic polymer substance described in JP-A-5-72724 is preferable, and the Viker Vicat method (specifically, American Materials Testing Method ASTM D1235) is used. It is particularly preferred that the softening point by the method of measuring the softening point of polymer is selected from organic polymer substances having a temperature of about 80 ° C. or lower. Specifically, polyolefins such as polyethylene and polypropylene, ethylene copolymers such as ethylene and vinyl acetate or saponified products thereof, ethylene and acrylic acid esters or saponified products thereof, polyvinyl chloride, vinyl chloride and vinyl acetate or saponified products thereof. Vinyl chloride copolymer such as fluoride, polyvinylidene chloride, vinylidene chloride copolymer, polystyrene, styrene copolymer such as styrene and (meth) acrylic acid ester or saponified product thereof, polyvinyl toluene, vinyl toluene and (meta ) Vinyl toluene copolymer such as acrylic ester or saponified product thereof, poly (meth) acrylic ester, (meth) acrylic ester copolymer such as (meth) acrylic acid butyl and vinyl acetate, vinyl acetate copolymer Combined nylon, copolymerized nylon, N-alkoxymethylated Nylon, and organic polymers of the polyamide resins, such as N- dimethylamino nylon and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
The dry operation thickness of the thermoplastic resin layer is preferably 2 to 30 μm, more preferably 5 to 20 μm, and particularly preferably 7 to 16 μm.

−中間層−
前記中間層は、前記ポジ型感光層上に設けられ、前記感光性フィルムがアルカリ可溶な熱可塑性樹脂層を有する場合には該ポジ型感光層と該アルカリ可溶な熱可塑性樹脂層との間に設けられる。該ポジ型感光層と該アルカリ可溶な熱可塑性樹脂層との形成においは有機溶剤を用いるため、該中間層がその間に位置すると、両層が互いに混ざり合うのを防止することができる。
-Intermediate layer-
The intermediate layer is provided on the positive photosensitive layer, and when the photosensitive film has an alkali-soluble thermoplastic resin layer, the intermediate layer includes the positive photosensitive layer and the alkali-soluble thermoplastic resin layer. Between. In forming the positive photosensitive layer and the alkali-soluble thermoplastic resin layer, an organic solvent is used. Therefore, when the intermediate layer is located between them, the layers can be prevented from being mixed with each other.

前記中間層としては、水又はアルカリ水溶液に分散乃至溶解するものが好ましい。
前記中間層の材料としては、公知のものを使用することができ、例えば、特開昭46−2121号公報及び特公昭56−40824号公報に記載のポリビニルエーテル/無水マレイン酸重合体、カルボキシアルキルセルロースの水溶性塩、水溶性セルロースエーテル類、カルボキシアルキル澱粉の水溶性塩、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド類、水溶性ポリアミド、ポリアクリル酸の水溶性塩、ゼラチン、エチレンオキサイド重合体、各種澱粉及びその類似物からなる群の水溶性塩、スチレン/マレイン酸の共重合体、マレイネート樹脂、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中でも親水性高分子を使用するのが好ましく、該親水性高分子の中でも、少なくともポリビニルアルコールを使用するのが好ましく、ポリビニルアルコールとポリビニルピロリドンとの併用が特に好ましい。
The intermediate layer is preferably one that is dispersed or dissolved in water or an aqueous alkali solution.
As the material for the intermediate layer, known materials can be used. For example, polyvinyl ether / maleic anhydride polymer, carboxyalkyl described in JP-A No. 46-2121 and JP-B No. 56-40824 Water-soluble salt of cellulose, water-soluble cellulose ether, water-soluble salt of carboxyalkyl starch, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, polyacrylamide, water-soluble polyamide, water-soluble salt of polyacrylic acid, gelatin, ethylene oxide polymer, various Water soluble salts of the group consisting of starch and the like, styrene / maleic acid copolymers, maleate resins, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, it is preferable to use a hydrophilic polymer, and among these hydrophilic polymers, it is preferable to use at least polyvinyl alcohol, and a combination of polyvinyl alcohol and polyvinyl pyrrolidone is particularly preferable.

前記ポリビニルアルコールとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、その鹸化率は80%以上が好ましい。
前記ポリビニルピロリドンを使用する場合、その含有量としては、該中間層の固形分に対し、1〜75体積%が好ましく、1〜60体積%がより好ましく、10〜50体積%が特に好ましい。
前記含有量が、1体積%未満であると、前記感光層との十分な密着性が得られないことがあり、75体積%を超えると、酸素遮断能が低下することがあり、好ましくない。
There is no restriction | limiting in particular as said polyvinyl alcohol, Although it can select suitably according to the objective, The saponification rate is 80% or more.
When using the said polyvinyl pyrrolidone, as content, 1-75 volume% is preferable with respect to solid content of this intermediate | middle layer, 1-60 volume% is more preferable, 10-50 volume% is especially preferable.
When the content is less than 1% by volume, sufficient adhesion to the photosensitive layer may not be obtained, and when it exceeds 75% by volume, the oxygen blocking ability may be lowered, which is not preferable.

前記中間層は、酸素透過率が小さいことが好ましい。前記中間層の酸素透過率が大きく酸素遮断能が低い場合には、前記ポジ型感光層に対する露光時における光量をアップする必要が生じたり、露光時間を長くする必要が生ずることがあり、解像度も低下してしまうことがある。   The intermediate layer preferably has a low oxygen permeability. When the oxygen permeability of the intermediate layer is large and the oxygen blocking ability is low, it may be necessary to increase the amount of light at the time of exposure to the positive photosensitive layer, or it may be necessary to lengthen the exposure time, and the resolution may also be increased. May fall.

前記中間層の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、0.1〜5μmが好ましく、0.5〜2μmがより好ましい。
前記厚みが、0.1μm未満であると、酸素透過性が高過ぎてしまうことがあり、5μmを超えると、現像時や中間層除去時に長時間を要し、好ましくない。
There is no restriction | limiting in particular as thickness of the said intermediate | middle layer, According to the objective, it can select suitably, 0.1-5 micrometers is preferable and 0.5-2 micrometers is more preferable.
If the thickness is less than 0.1 μm, the oxygen permeability may be too high, and if it exceeds 5 μm, it takes a long time for development or removal of the intermediate layer, which is not preferable.

前記感光性フィルムの構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記支持体上に、仮支持体上に、熱可塑性樹脂層と、中間層と、ポジ型感光層とを、この順に有してなる形態などが挙げられる。なお、前記ポジ型感光層は、単層であってもよいし、複数層であってもよい。   The structure of the photosensitive film is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. For example, the photosensitive film may be appropriately selected on the temporary support, the thermoplastic resin layer, the intermediate layer, and the positive film. The form which has a type | mold photosensitive layer in this order is mentioned. The positive photosensitive layer may be a single layer or a plurality of layers.

前記感光性フィルムは、例えば、円筒状の巻芯に巻き取って、長尺状でロール状に巻かれて保管されるのが好ましい。前記長尺状の感光性フィルムの長さとしては、特に制限はなく、例えば、10〜20000mの範囲から適宜選択することができる。また、ユーザーが使いやすいようにスリット加工し、100〜1000mの範囲の長尺体をロール状にしてもよい。なお、この場合には、前記支持体が一番外側になるように巻き取られるのが好ましい。また、前記ロール状の感光性フィルムをシート状にスリットしてもよい。保管の際、端面の保護、エッジフユージョンを防止する観点から、端面にはセパレーター(特に防湿性のもの、乾燥剤入りのもの)を設置するのが好ましく、また梱包も透湿性の低い素材を用いるのが好ましい。   The photosensitive film is preferably stored, for example, wound around a cylindrical core, wound in a long roll shape. There is no restriction | limiting in particular as the length of the said elongate photosensitive film, For example, it can select from the range of 10-20000 m suitably. In addition, slitting may be performed so that the user can easily use, and a long body in the range of 100 to 1000 m may be formed into a roll. In this case, it is preferable that the support is wound up so as to be the outermost side. Moreover, you may slit the said roll-shaped photosensitive film in a sheet form. From the viewpoint of protecting the end face and preventing edge fusion during storage, it is preferable to install a separator (especially moisture-proof and desiccant-containing) on the end face, and use a low moisture-permeable material for packaging. Is preferred.

前記感光性フィルムは、以下に詳細に説明する本発明のパターン形成方法に好適に用いることができる。
なお、前記第2態様の感光層形成方法により形成されたポジ型感光層を有する積層体への露光方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、支持体上にクッション層を介して存在する感光層からなるフィルムの場合は、前記支持体及びクッション層を剥離した後、前記酸素遮断層を介して前記ポジ型感光層を露光することが好ましい。
The said photosensitive film can be used suitably for the pattern formation method of this invention demonstrated in detail below.
In addition, there is no restriction | limiting in particular as an exposure method to the laminated body which has the positive photosensitive layer formed by the photosensitive layer forming method of the said 2nd aspect, According to the objective, it can select suitably, For example, a support body In the case of a film comprising a photosensitive layer present on a cushion layer, it is preferable that the positive photosensitive layer is exposed via the oxygen-blocking layer after the support and the cushion layer are peeled off.

<ポジ型感光層>
前記ポジ型感光層形成工程で形成されるポジ型感光層は、1,2−キノンジアジド化合物と、ノボラック型フェノール樹脂、及び溶解促進剤を含有してなり、溶剤、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
<Positive photosensitive layer>
The positive photosensitive layer formed in the positive photosensitive layer forming step contains a 1,2-quinonediazide compound, a novolak type phenol resin, and a dissolution accelerator, and a solvent, and other components as necessary. It contains.

−1,2−キノンジアジド化合物−
前記1,2−キノンジアジド化合物は、アルカリ可溶性樹脂のアルカリ水溶液に対する溶解性を抑制すると共に、放射線を受けることによって酸を発生し、アルカリ可溶性カルボン酸基含有樹脂のアルカリ水溶液に対する溶解性を促進する化合物である。
-1,2-quinonediazide compound-
The 1,2-quinonediazide compound is a compound that suppresses the solubility of an alkali-soluble resin in an alkaline aqueous solution, generates an acid by receiving radiation, and promotes the solubility of an alkali-soluble carboxylic acid group-containing resin in an alkaline aqueous solution. It is.

前記1,2−キノンジアジド化合物としては、例えば、1,2−ベンゾキノンジアジドスルホン酸エステル類、1,2−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステル類、1,2−ベンゾキノンジアジドスルホン酸アミド類、1,2−ナフトキノンジアジドスルホン酸アミド類、等が挙げられる。
前記1,2−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステル類としては、例えば、トリヒドロキシベンゾフェノンの1,2−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステル、テトラヒドロキシベンゾフェノンの1,2−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステル、ペンタヒドロキシベンゾフェノンの1,2−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステル、ヘキサヒドロキシベンゾフェノンの1,2−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステル、(ポリヒドロキシフェニル)アルカンの1,2−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステル等が挙げられる。
Examples of the 1,2-quinonediazide compound include 1,2-benzoquinonediazidesulfonic acid esters, 1,2-naphthoquinonediazidesulfonic acid esters, 1,2-benzoquinonediazidesulfonic acid amides, 1,2-naphtho And quinonediazide sulfonic acid amides.
Examples of the 1,2-naphthoquinone diazide sulfonic acid esters include 1,2-naphthoquinone diazide sulfonic acid ester of trihydroxybenzophenone, 1,2-naphthoquinone diazide sulfonic acid ester of tetrahydroxybenzophenone, and 1,1 of naphthoquinone diazide sulfonic acid ester of pentahydroxybenzophenone. Examples include 2-naphthoquinone diazide sulfonate, 1,2-naphthoquinone diazide sulfonate of hexahydroxybenzophenone, and 1,2-naphthoquinone diazide sulfonate of (polyhydroxyphenyl) alkane.

前記トリヒドロキシベンゾフェノンの1,2−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステルとしては、例えば、2,3,4−トリヒドロキシベンゾフェノン−1,2−ナフトキノンアジド−4−スルホン酸エステル、2,3,4−トリヒドロキシベンゾフェノン−1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エステル、2,4,6−トリヒドロキシベンゾフェノン−1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸エステル、2,4,6−トリヒドロキシベンゾフェノン−1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エステル等が挙げられる。
前記テトラヒドロキシベンゾフェノンの1,2−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステルとしては、例えば、2,2’,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン−1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸エステル、2,2’,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン−1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エステル、2,3,4,3’−テトラヒドロキシベンゾフェノン−1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸エステル、2,3,4,3’−テトラヒドロキシベンゾフェノン−1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エステル、2,3,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン−1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸エステル、2,3,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン−1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エステル、2,3,4,2’−テトラヒドロキシ−4’−メチルベンゾフェノン−1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸エステル、2,3,4,2’−テトラヒドロキシ−4’−メチルベンゾフェノン−1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エステル、2,3,4,4’−テトラヒドロキシ−3’−メトキシベンゾフェノン−1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸エステル、2,3,4,4’−テトラヒドロキシ−3’−メトキシベンゾフェノン−1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エステル等が挙げられる。
前記ペンタヒドロキシベンゾフェノンの1,2−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステルとしては、例えば、2,3,4,2’,6’−ペンタヒドロキシベンゾフェノン−1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸エステル、2,3,4,2’,6’−ペンタヒドロキシベンゾフェノン−1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エステル等が挙げられる。
前記ヘキサヒドロキシベンゾフェノンの1,2−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステルとしては、例えば、2,4,6,3’,4’,5’−ヘキサヒドロキシベンゾフェノン−1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸エステル、2,4,6,3’,4’,5’−ヘキサヒドロキシベンゾフェノン−1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エステル、3,4,5,3’,4’,5’−ヘキサヒドロキシベンゾフェノン−1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸エステル、3,4,5,3’,4’,5’−ヘキサヒドロキシベンゾフェノン−1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エステル等が挙げられる。
前記(ポリヒドロキシフェニル)アルカンの1,2−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステルとしては、例えば、ビス(2,4−ジヒドロキシフェニル)メタン−1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸エステル、ビス(2,4−ジヒドロキシフェニル)メタン−1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エステル、ビス(p−ヒドロキシフェニル)メタン−1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸エステル、ビス(p−ヒドロキシフェニル)メタン−1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エステル、トリ(p−ヒドロキシフェニル)メタン−1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸エステル、トリ(p−ヒドロキシフェニル)メタン−1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エステル、1,1,1−トリ(p−ヒドロキシフェニル)エタン−1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸エステル、1,1,1−トリ(p−ヒドロキシフェニル)エタン−1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エステル、ビス(2,3,4−トリヒドロキシフェニル)メタン−1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸エステル、ビス(2,3,4−トリヒドロキシフェニル)メタン−1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エステル、2,2−ビス(2,3,4−トリヒドロキシフェニル)プロパン−1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸エステル、2,2−ビス(2,3,4−トリヒドロキシフェニル)プロパン−1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エステル、1,1,3−トリス(2,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)−3−フェニルプロパン−1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸エステル、1,1,3−トリス(2,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)−3−フェニルプロパン−1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エステル、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−4−スルホン酸エステル、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、ビス(2,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)−2−ヒドロキシフェニルメタン−1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸エステル、ビス(2,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)−2−ヒドロキシフェニルメタン−1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エステル、3,3,3’,3’−テトラメチル−1,1’−スピロビインデン−5,6,7,5’,6’,7’−ヘキサノール−1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸エステル、3,3,3’,3’−テトラメチル−1,1’−スピロビインデン−5,6,7,5’,6’,7’−ヘキサノール−1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エステル、2,2,4−トリメチル−7,2’,4’−トリヒドロキシフラバン−1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸エステル、2,2,4−トリメチル−7,2’,4’−トリヒドロキシフラバン−1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エステル等が挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
これらの中でも、2,3,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン−1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エステル、3,3,3’,3’−テトラメチル−1,1’−スピロビインダン−5,6,7,5’,6’,7’−ヘキサノール−1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エステルが好ましい。
Examples of the 1,2-naphthoquinone diazide sulfonic acid ester of trihydroxybenzophenone include, for example, 2,3,4-trihydroxybenzophenone-1,2-naphthoquinone azido-4-sulfonic acid ester, 2,3,4-trihydroxy Benzophenone-1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester, 2,4,6-trihydroxybenzophenone-1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid ester, 2,4,6-trihydroxybenzophenone-1, Examples include 2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester.
Examples of the 1,2-naphthoquinone diazide sulfonic acid ester of tetrahydroxybenzophenone include 2,2 ′, 4,4′-tetrahydroxybenzophenone-1,2-naphthoquinone diazide-4-sulfonic acid ester, and 2,2 ′. , 4,4′-tetrahydroxybenzophenone-1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester, 2,3,4,3′-tetrahydroxybenzophenone-1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid ester, 2, , 3,4,3′-Tetrahydroxybenzophenone-1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester, 2,3,4,4′-tetrahydroxybenzophenone-1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid ester 2,3,4,4′-tetrahydroxybenzophenone-1 2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester, 2,3,4,2′-tetrahydroxy-4′-methylbenzophenone-1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid ester, 2,3,4,2 ′ -Tetrahydroxy-4'-methylbenzophenone-1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester, 2,3,4,4'-tetrahydroxy-3'-methoxybenzophenone-1,2-naphthoquinonediazide-4- Examples thereof include sulfonic acid esters and 2,3,4,4′-tetrahydroxy-3′-methoxybenzophenone-1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid esters.
Examples of the 1,2-naphthoquinone diazide sulfonic acid ester of pentahydroxybenzophenone include, for example, 2,3,4,2 ′, 6′-pentahydroxybenzophenone-1,2-naphthoquinone diazide-4-sulfonic acid ester, Examples include 3,4,2 ′, 6′-pentahydroxybenzophenone-1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester.
Examples of the 1,2-naphthoquinone diazide sulfonic acid ester of hexahydroxybenzophenone include, for example, 2,4,6,3 ′, 4 ′, 5′-hexahydroxybenzophenone-1,2-naphthoquinone diazide-4-sulfonic acid ester. 2,4,6,3 ′, 4 ′, 5′-hexahydroxybenzophenone-1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester, 3,4,5,3 ′, 4 ′, 5′-hexahydroxy Examples include benzophenone-1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid ester, 3,4,5,3 ′, 4 ′, 5′-hexahydroxybenzophenone-1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester, and the like. .
Examples of the 1,2-naphthoquinone diazide sulfonic acid ester of the (polyhydroxyphenyl) alkane include bis (2,4-dihydroxyphenyl) methane-1,2-naphthoquinone diazide-4-sulfonic acid ester, bis (2, 4-Dihydroxyphenyl) methane-1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester, bis (p-hydroxyphenyl) methane-1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid ester, bis (p-hydroxyphenyl) methane -1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester, tri (p-hydroxyphenyl) methane-1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid ester, tri (p-hydroxyphenyl) methane-1,2-naphtho Quinonediazide-5-sulfonic acid ester 1,1,1-tri (p-hydroxyphenyl) ethane-1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid ester, 1,1,1-tri (p-hydroxyphenyl) ethane-1,2-naphthoquinonediazide- 5-sulfonic acid ester, bis (2,3,4-trihydroxyphenyl) methane-1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid ester, bis (2,3,4-trihydroxyphenyl) methane-1,2 -Naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester, 2,2-bis (2,3,4-trihydroxyphenyl) propane-1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid ester, 2,2-bis (2,3 , 4-trihydroxyphenyl) propane-1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester, 1,1,3-tris ( , 5-Dimethyl-4-hydroxyphenyl) -3-phenylpropane-1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid ester, 1,1,3-tris (2,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) -3 -Phenylpropane-1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester, 4,4 '-[1- [4- [1- [4-hydroxyphenyl] -1-methylethyl] phenyl] ethylidene] bisphenol-1 , 2-Naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid ester, 4,4 '-[1- [4- [1- [4-hydroxyphenyl] -1-methylethyl] phenyl] ethylidene] bisphenol-1,2-naphthoquinonediazide -5-sulfonic acid ester, bis (2,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) -2-hydroxyphenylmethane 1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid ester, bis (2,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) -2-hydroxyphenylmethane-1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester, 3,3, 3 ′, 3′-tetramethyl-1,1′-spirobiindene-5,6,7,5 ′, 6 ′, 7′-hexanol-1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid ester, 3, 3,3 ′, 3′-tetramethyl-1,1′-spirobiindene-5,6,7,5 ′, 6 ′, 7′-hexanol-1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester, 2,2,4-trimethyl-7,2 ′, 4′-trihydroxyflavan-1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid ester, 2,2,4-trimethyl-7,2 ′, 4′-tri Hydroxy flava 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid esters, and the like.
These may be used alone or in combination of two or more.
Among these, 2,3,4,4′-tetrahydroxybenzophenone-1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester, 3,3,3 ′, 3′-tetramethyl-1,1′-spirobiindane- 5,6,7,5 ′, 6 ′, 7′-Hexanol-1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester is preferred.

前記1,2−キノンジアジド化合物の含有量は、前記ポジ型感光性組成物中の全固形分の5〜90質量%が好ましく、10〜70質量%がより好ましく、15〜50質量%が特に好ましい。前記含有量が5質量%未満であると、光の照射によって生成する酸の量が少ないため、光照射部分と未照射部分との現像液となるアルカリ水溶液に対する溶解度の差が小さく、精度の良いパターニングが困難となることがあり、90質量%を超えると、短時間の光照射では、未反応のノボラック型フェノール樹脂が多量に残存するため、前記アルカリ水溶液への溶解性が不足し、現像することが困難となることがある。   The content of the 1,2-quinonediazide compound is preferably 5 to 90% by mass, more preferably 10 to 70% by mass, and particularly preferably 15 to 50% by mass based on the total solid content in the positive photosensitive composition. . When the content is less than 5% by mass, the amount of acid generated by light irradiation is small, so the difference in solubility in the alkaline aqueous solution that is the developer between the light-irradiated part and the unirradiated part is small and accurate. Patterning may be difficult, and if it exceeds 90% by mass, a large amount of unreacted novolak-type phenol resin remains after light irradiation for a short time, so that the solubility in the alkaline aqueous solution is insufficient and development is performed. Can be difficult.

−ノボラック型フェノール樹脂−
前記ノボラック型フェノール樹脂としては、アルカリ可溶性であることが好ましく、該アルカリ可溶性ノボラックフェノール樹脂は、フェノール類1モルに対してアルデヒド類0.6〜1.0モルを酸性触媒下、付加縮合することにより得られる。
-Novolac type phenol resin-
The novolak-type phenol resin is preferably alkali-soluble, and the alkali-soluble novolak phenol resin is an addition-condensation of 0.6 to 1.0 mol of an aldehyde with 1 mol of phenol under an acidic catalyst. Is obtained.

前記フェノール類としては、例えば、フェノール、p−クレゾール、m−クレゾール、o−クレゾール、2,3−ジメチルフェノール、2,4−ジメチルフェノール、2,5−ジメチルフェノール、2,6−ジメチルフェノール、3,4−ジメチルフェノール、3,5−ジメチルフェノール、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、3,4,5−トリメチルフェノール、2,4,5−トリメチルフェノール、メチレンビスフェノール、メチレンビスp−クレゾール、レゾルシン、カテコール、2−メチルレゾルシン、4−メチルレゾルシン、o−クロロフェノール、m−クロロフェノール、p−クロロフェノール、2,3−ジクロロフェノール、p−メトキシフェノール、m−メトキシフェノール、p−ブトキシフェノール、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、2,3−ジエチルフェノール、2,5−ジエチルフェノール、p−イソプロピルフェノール、p−tert−ブチルフェノール、α−ナフトール、β−ナフトール・4−フェニルフェノールなどが挙げられ、これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
これらの中でも、特にクレゾール、ジメチルフェノール、トリメチルフェノールなどのアルキルフェノールの複数混合物を用いるのが好ましい。また、これらのフェノール類のモノメチロール化体、ジメチロール化体を置換フェノール類として用いることもできる。
Examples of the phenols include phenol, p-cresol, m-cresol, o-cresol, 2,3-dimethylphenol, 2,4-dimethylphenol, 2,5-dimethylphenol, 2,6-dimethylphenol, 3,4-dimethylphenol, 3,5-dimethylphenol, 2,3,4-trimethylphenol, 2,3,5-trimethylphenol, 3,4,5-trimethylphenol, 2,4,5-trimethylphenol, Methylene bisphenol, methylene bis p-cresol, resorcin, catechol, 2-methyl resorcin, 4-methyl resorcin, o-chlorophenol, m-chlorophenol, p-chlorophenol, 2,3-dichlorophenol, p-methoxyphenol, m -Methoxyphenol, p-bu Xylphenol, o-ethylphenol, m-ethylphenol, p-ethylphenol, 2,3-diethylphenol, 2,5-diethylphenol, p-isopropylphenol, p-tert-butylphenol, α-naphthol, β-naphthol -4-phenylphenol etc. are mentioned, These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
Among these, it is particularly preferable to use a plurality of mixtures of alkylphenols such as cresol, dimethylphenol and trimethylphenol. In addition, monomethylolated products and dimethylolated products of these phenols can also be used as substituted phenols.

前記アルデヒド類としては、例えば、ホルマリンの他、パラホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド、ヒドロキシベンズアルデヒド、グリオキザール、クロロアセトアルデヒド、ジクロロアセトアルデヒド、ブロモアルデヒドなどが挙げられ、これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。   Examples of the aldehydes include formalin, paraformaldehyde, acetaldehyde, benzaldehyde, hydroxybenzaldehyde, glyoxal, chloroacetaldehyde, dichloroacetaldehyde, bromoaldehyde and the like, and these may be used alone. Two or more kinds may be used in combination.

前記酸性触媒としては、例えば、塩酸、硫酸、蟻酸、シュウ酸、酢酸等が挙げられる。
また、比較的狭い分子量分布を有するノボラック樹脂が、現像ラチチュードの広いフォトレジストを得るためには特に好ましい。このようなポリマーの分子量分布の広がりは、一般に重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比、即ち、Mw/Mn値(分散度)で表すことができる。分子量分布が広いほど数値は大きくなり、分子量分布のないものではこの比の値は1となる。典型的なポジ型フォトレジストに用いられるノボラック樹脂は比較的広い分子量分布を有しており、例えば、特聞昭62−172341号公報に示されているように、多くは分散度が5〜10の間にある。また、SPIEブロシーディンク「Advances in Resist Technology and Processing V」第920巻、349ページには、分散度の値が3.0のものよりは、4.55〜6.75のものの方が高いγ値を与えることが示唆されている。
Examples of the acidic catalyst include hydrochloric acid, sulfuric acid, formic acid, oxalic acid, acetic acid, and the like.
In addition, a novolak resin having a relatively narrow molecular weight distribution is particularly preferable in order to obtain a photoresist having a wide development latitude. Such spread of the molecular weight distribution of the polymer can be generally expressed by the ratio of the weight average molecular weight (Mw) to the number average molecular weight (Mn), that is, the Mw / Mn value (dispersion degree). The wider the molecular weight distribution, the larger the numerical value, and the value of this ratio is 1 when there is no molecular weight distribution. The novolak resin used in a typical positive type photoresist has a relatively wide molecular weight distribution. For example, as shown in Japanese Patent Publication No. 62-172341, the degree of dispersion is generally 5-10. Between. Also, in SPIE Brocade Dink “Advanceds in Resist Technology and Processing V”, Volume 920, page 349, the value of 4.55 to 6.75 is higher than that of 3.0. It has been suggested to give value.

前記ノボラック型フェノール樹脂が、本発明の目的及び効果を達成するためには、分散度がこれらと異なり、1.5〜4.0が好ましく、2.0〜3.5がより好ましい。前記分散度が大きすぎる場合には、本発明の効果である広い現像ラチチュードが得られないことがあり、小さすぎると、ノボラック型フェノール樹脂を合成する上で、高度の精製工程を要するので実用上の現実性を欠くがゆえに不適切である。   In order for the novolac type phenol resin to achieve the object and effect of the present invention, the degree of dispersion is different from these, and is preferably 1.5 to 4.0, more preferably 2.0 to 3.5. If the degree of dispersion is too large, the wide development latitude that is the effect of the present invention may not be obtained. If it is too small, a high purification step is required for synthesizing the novolac-type phenol resin, which is practical. It is inappropriate because of lack of reality.

前記小さな分散度を有するノボラック型フェノール樹脂を製造するには様々な方法が考えられる。
例えば、特定のフェノール性モノマーの選択、縮合反応条件の選択、更には分散度の大きな通常のノボラック型フェノール樹脂を分別沈澱する等の方法でこれを得ることができる。本発明の効果を得るためにはこれらのいずれの方法を用いて製造したものでもよい。
Various methods are conceivable for producing the novolac type phenol resin having the small degree of dispersion.
For example, it can be obtained by a method such as selection of a specific phenolic monomer, selection of condensation reaction conditions, and fractional precipitation of a normal novolak type phenol resin having a high degree of dispersion. In order to acquire the effect of this invention, what was manufactured using any of these methods may be used.

本発明のノボラック型フェノール樹脂の重量平均分子量(Mw)は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、1000〜6000が好ましく、2000〜4500がより好ましい。前記重量平均分子量(Mw)が大きすぎると、上記同様に、広い現像ラチチュードを得る本発明の効果は得られないことがある。   There is no restriction | limiting in particular in the weight average molecular weight (Mw) of the novolak-type phenol resin of this invention, It can select suitably according to the objective, 1000-6000 are preferable and 2000-4500 are more preferable. If the weight average molecular weight (Mw) is too large, the effect of the present invention for obtaining a wide development latitude may not be obtained as described above.

前記1,2−キノンジアジド化合物と前記ノボラック型フェノール樹脂の使用比率は、ノボラック型フェノール樹脂100質量部に対し1,2−キノンジアジド化合物5〜100質量部が好ましく、10〜50質量部がより好ましい。この使用比率が5質量部未満であると、残膜率が著しく低下することがあり、100質量部を超えると感度及び溶剤への溶解性が低下することがある。   The use ratio of the 1,2-quinonediazide compound and the novolak type phenol resin is preferably from 5 to 100 parts by weight, more preferably from 10 to 50 parts by weight, based on 100 parts by weight of the novolak type phenol resin. When this use ratio is less than 5 parts by mass, the remaining film ratio may be remarkably reduced, and when it exceeds 100 parts by mass, the sensitivity and solubility in a solvent may be reduced.

−溶解促進剤−
前記溶解促進剤は、感度の向上などの目的で用いられるものであり、ポジ型感光性組成物への添加については多数の例が開示されている。例えば、特開昭61−141441号公報には、トリヒドロキシベンゾフェノンを含有するポジ型フォトレジスト組成物が開示されている。このトリヒドロキシベンゾフェノンを含有するポジ型フォトレジストでは感度及び現像性が改善されるが、耐熱性やプロファイルが悪化するという問題があった。
また、特開昭64−44439号公報、特開平1−177032号公報、特開平1−280748号公報、特開平2−10350号公報、特開平3−200251号公報、特開平3−191351号公報、特開平3−200255号公報、特開平4−299348号公報、及び特開平5−204144号公報には、トリヒドロキシベンゾフェノン以外の芳香族ポリヒドロキシ化合物を添加することにより、耐熱性を悪化させないで高感度化する工夫が示されている。しかし、かかる化合物はこれを添加すると未露光部の膜減りが増加し、結果としてレジストの形状を悪化させるのが普通である。また、現像速度を増加させるが故に、現像ラチチュードも低下するのが一般的である。従って、これらを最小限に抑えるようにして好ましい化合物の構造選択が行われてきた。
代表的なものとしては、分子中の炭素数の総数が12〜50であり、かつフェノール性水酸基の総数が2〜8の化合物を用いる。かかる化合物のうち、本発明で使用するノボラック型フェノール樹脂に添加した際に、該ノボラック型フェノール樹脂のアルカリ溶解速度を増大させる化合物が特に望ましい。また、炭素数が51以上の化合物では本発明の効果が著しく減少することがある。また、11以下の化合物では耐熱性が低下するなどの新たな欠点が発生する。本発明の効果を発揮させるためには、分子中に少なくとも2個の水酸基数を有することが好ましいが、これが9以上になると、現像ラチチュードの改良効果が失われることがある。
-Dissolution promoter-
The dissolution accelerator is used for the purpose of improving sensitivity, and many examples of addition to the positive photosensitive composition are disclosed. For example, JP-A-61-141441 discloses a positive photoresist composition containing trihydroxybenzophenone. The positive photoresist containing trihydroxybenzophenone improves sensitivity and developability, but has a problem that heat resistance and profile deteriorate.
JP-A-64-44439, JP-A-1-17732, JP-A-1-280748, JP-A-2-10350, JP-A-3-200251, JP-A-3-191351. JP-A-3-200255, JP-A-4-299348, and JP-A-5-204144 do not deteriorate the heat resistance by adding an aromatic polyhydroxy compound other than trihydroxybenzophenone. A device to increase sensitivity is shown. However, when such a compound is added, the film thickness of the unexposed area is increased, and as a result, the resist shape is usually deteriorated. Further, since the developing speed is increased, the developing latitude is generally lowered. Accordingly, preferred structure selections have been made to minimize these.
As a typical example, a compound having a total number of carbon atoms in the molecule of 12 to 50 and a total number of phenolic hydroxyl groups of 2 to 8 is used. Of these compounds, compounds that increase the alkali dissolution rate of the novolac phenol resin when added to the novolac phenol resin used in the present invention are particularly desirable. Moreover, the effect of this invention may reduce remarkably in the compound of carbon number 51 or more. In addition, a compound having 11 or less causes new defects such as a decrease in heat resistance. In order to exert the effect of the present invention, it is preferable to have at least two hydroxyl groups in the molecule. However, when the number is 9 or more, the development latitude improving effect may be lost.

前記溶解促進剤としては、例えば、フェノール類、レゾルシン、フロログルシン、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、2,3,4,3’,4’,5’−ヘキサヒドロキシベンゾフェノン、アセトン−ピロガロール縮合樹脂、プロログルシド、2,4,2’,4’−ビフェニルテトロール、4,4’−チオビス(1,3−ジヒドロキシ)ベンゼン、2,4,2’,4’−テトラヒドロキシジフェニルエーテル、2,4,2’,4’−テトラヒドロキシジフェニルスルホキシド、2,4,2’,4’−テトラヒドロキシジフェニルスルホン、トリス(4−ヒドロキジフェニル)メタン、1,1−ビス(4−ヒドロキジフェニル)シクロヘキサン、4,4’−(α−メチルベンジリデン)ビスフェノール、α,α’,α”−トリス(4−ヒドロキジフェニル)−1−1,3,5−トリイソプロピルベンゼン、α,α’,α”−トリス(4−ヒドロキジフェニル)−1−エチル−4−イソプロピルベンゼン、1,2,2−トリス(ヒドロキジフェニル)プロパン、1,1,2−トリス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキジフェニル)プロパン、2,2,5,5−テトラキス(4−ヒドロキジフェニル)ヘキサン、1,1,2,2−テトラキス(4−ヒドロキジフェニル)エタン、1,1,3−トリス(ヒドロキジフェニル)ブタン、パラ[α,α,α’,α’−テトラキス(4−ヒドロキジフェニル)−キシレン等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。   Examples of the dissolution accelerator include phenols, resorcin, phloroglucin, 2,3,4-trihydroxybenzophenone, 2,3,4,4′-tetrahydroxybenzophenone, 2,3,4,3 ′, 4 ′. , 5′-hexahydroxybenzophenone, acetone-pyrogallol condensed resin, prologurside, 2,4,2 ′, 4′-biphenyltetrol, 4,4′-thiobis (1,3-dihydroxy) benzene, 2,4,2 ', 4'-tetrahydroxydiphenyl ether, 2,4,2', 4'-tetrahydroxydiphenyl sulfoxide, 2,4,2 ', 4'-tetrahydroxydiphenyl sulfone, tris (4-hydroxydiphenyl) methane, 1, 1-bis (4-hydroxydiphenyl) cyclohexane, 4,4 ′-(α-methylbenzylidene) bisph , Α, α ′, α ″ -tris (4-hydroxydiphenyl) -1-1,3,5-triisopropylbenzene, α, α ′, α ″ -tris (4-hydroxydiphenyl) -1-ethyl- 4-isopropylbenzene, 1,2,2-tris (hydroxydiphenyl) propane, 1,1,2-tris (3,5-dimethyl-4-hydroxydiphenyl) propane, 2,2,5,5-tetrakis (4 -Hydroxydiphenyl) hexane, 1,1,2,2-tetrakis (4-hydroxydiphenyl) ethane, 1,1,3-tris (hydroxydiphenyl) butane, para [α, α, α ′, α′-tetrakis ( 4-hydroxydiphenyl) -xylene and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

前記溶解促進剤の添加量は、前記ノボラック型フェノール樹脂に対し2〜30質量%が好ましく、5〜25質量%がより好ましい。前記添加量が30質量%を超えると、現像時にバターンが変形するという新たな欠点が発生することがあり、2質量%未満であると、感度の向上などの目的を達成することが困難となることがある。   2-30 mass% is preferable with respect to the said novolak-type phenol resin, and, as for the addition amount of the said dissolution accelerator, 5-25 mass% is more preferable. When the added amount exceeds 30% by mass, a new defect that the pattern is deformed during development may occur. When the added amount is less than 2% by mass, it is difficult to achieve an object such as an improvement in sensitivity. Sometimes.

−その他の成分−
本発明のポジ型感光性組成物には、上記成分以外にも、種々の目的で、必要に応じてその他の添加剤を添加することができる。該その他の添加剤としては、例えば、密着促進剤、溶剤、界面活性剤、熱架橋剤、可塑剤、着色剤などが挙げられる。
-Other ingredients-
In addition to the above components, other additives may be added to the positive photosensitive composition of the present invention as needed for various purposes. Examples of the other additives include adhesion promoters, solvents, surfactants, thermal crosslinking agents, plasticizers, and colorants.

前記密着促進剤としては、本発明のポジ型感光性組成物においては、基体との密着性を向上させるために、添加剤として密着促進剤を含有させることができる。このような密着促進剤としては、官能性シランカップリング剤を好適に用いることができる。
前記官能性シランカップリング剤とは、カルボキシル基、メタクリロイル基、イソシアネート基、エポキシ基等の反応性置換基を有するシラン化合物を意味する。該官能性シランカップリング剤としては、例えば、トリメトキシシリル安息香酸、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等が挙げられる。
前記密着促進剤の使用量は、前記ポジ型感光性組成物の全固形分の10質量%以下が好ましく、7質量%以下が好ましい。
As the adhesion promoter, in the positive photosensitive composition of the present invention, an adhesion promoter can be added as an additive in order to improve the adhesion to the substrate. As such an adhesion promoter, a functional silane coupling agent can be suitably used.
The functional silane coupling agent means a silane compound having a reactive substituent such as a carboxyl group, a methacryloyl group, an isocyanate group, and an epoxy group. Examples of the functional silane coupling agent include trimethoxysilylbenzoic acid, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, vinyltriacetoxysilane, vinyltrimethoxysilane, γ-isocyanatopropyltriethoxysilane, and γ-glycidoxy. Examples thereof include propyltrimethoxysilane and β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane.
The amount of the adhesion promoter used is preferably 10% by mass or less, more preferably 7% by mass or less, based on the total solid content of the positive photosensitive composition.

その他の密着促進剤としては、例えば、ベンズイミダゾール類やポリベンズイミダゾール類(特開平6−27657号公報)、低級ヒドロキシアルキル置換ピリジン誘導体(特許第3024695号公報)、含窒素複素環化合物(特開平7−333841号公報)、ウレア又はチオウレア(特開平8−62847号公報)、有機燐化合物(特開平11−84644号公報)、8−オキシキノリン、4−ヒドロキシプテリジン、1,10−フェナントロリン、2,2’−ビピリジン誘導体(特開平11−223937号公報)、ベンゾトリアゾール類(特開2000−171968号公報)、有機燐化合物とフェニレンジアミン化合物、2−アミノ−1−フェニルエタノール、N−フェニルエタノールアミン、N−エチルジエタノールアミン,N−エチルジエタノールアミン、N−エチルエタノールアミン又はその誘導体(特開平9−15852号公報)、シクロヘキシル環、モルホリン環を有するベンゾチアゾール、ベンゾアチゾールアミン塩(特開平8−76373号公報)などが挙げられる。   Other adhesion promoters include, for example, benzimidazoles and polybenzimidazoles (Japanese Patent Laid-Open No. 6-27657), lower hydroxyalkyl-substituted pyridine derivatives (Japanese Patent No. 3024695), nitrogen-containing heterocyclic compounds (Japanese Patent Laid-Open No. 7-333841), urea or thiourea (JP-A-8-62847), organic phosphorus compounds (JP-A-11-84644), 8-oxyquinoline, 4-hydroxypteridine, 1,10-phenanthroline, 2 , 2′-bipyridine derivatives (Japanese Patent Laid-Open No. 11-223937), benzotriazoles (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-171968), organic phosphorus compounds and phenylenediamine compounds, 2-amino-1-phenylethanol, N-phenylethanol Amine, N-ethyldiethanolamine, -Ethyldiethanolamine, N-ethylethanolamine or a derivative thereof (Japanese Patent Laid-Open No. 9-15852), benzothiazole having a cyclohexyl ring or a morpholine ring, a benzoatizolamine salt (Japanese Patent Laid-Open No. 8-76373), and the like. .

−熱架橋剤−
前記熱架橋剤は、フォトレジスト膜にドライエッチング耐性を向上する場合に添加することができる。熱架橋剤を添加し、ポストベークを行うことによりドライエッチング耐性が改善されるが、添加量とポストベーク条件は、剥離処理適性を考慮して選ぶ必要がある。
使用可能な熱架橋剤は保存安定性を考慮して選択される。
高分子型の熱架橋剤としては、例えば、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピルメタクリレートとメタクリル酸の共重合体、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピルメタクリレートとシクロヘキシルメタクリレートとメタクリル酸の共重合体、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピルメタクリレートとベンジルメタクリレートとメタクリル酸の共重合体などが挙げられる。
また、低分子型架橋剤としては、例えば、ビスフェノールA−ジ(3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル)エーテル、フェノールノボラック樹脂のポリ(3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル)エーテル、ペンタエリスリトールテトラ(3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル)エーテル、トリメチロールメタントリ(3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル)エーテルフェノール、ビスフェノールA−ジ(3−アセトキシ−2−ヒドロキシプロピル)エーテル、フェノールノボラック樹脂のポリ(3−アセトキシ−2−ヒドロキシプロピル)エーテル、ペンタエリスリトールテトラ(3−アセトキシ−2−ヒドロキシプロピル)エーテル、ペンタエリスリトールポリ(3−クロロアセトキシ−2−ヒドロキシプロピル)エーテル、トリメチロールメタントリ(3−アセトキシ−2−ヒドロキシプロピル)エーテルなどが挙げられる。
前記熱架橋剤化合物の添加量は、ポジ型感光性組成物の全固形分中の1〜50質量%が好ましく、1.5〜30質量%がより好ましく、3〜10質量%が更に好ましい。
-Thermal crosslinking agent-
The thermal crosslinking agent can be added to the photoresist film to improve dry etching resistance. The dry etching resistance is improved by adding a thermal cross-linking agent and performing post-baking. However, the addition amount and post-baking conditions must be selected in consideration of suitability for the peeling treatment.
The thermal crosslinking agent that can be used is selected in consideration of storage stability.
Examples of the polymer type thermal crosslinking agent include a copolymer of 3-chloro-2-hydroxypropyl methacrylate and methacrylic acid, a copolymer of 3-chloro-2-hydroxypropyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate and methacrylic acid, 3 -A copolymer of chloro-2-hydroxypropyl methacrylate, benzyl methacrylate and methacrylic acid.
Examples of the low molecular weight crosslinking agent include bisphenol A-di (3-chloro-2-hydroxypropyl) ether, poly (3-chloro-2-hydroxypropyl) ether of phenol novolac resin, pentaerythritol tetra (3 -Chloro-2-hydroxypropyl) ether, trimethylol methane tri (3-chloro-2-hydroxypropyl) ether phenol, bisphenol A-di (3-acetoxy-2-hydroxypropyl) ether, poly (3 -Acetoxy-2-hydroxypropyl) ether, pentaerythritol tetra (3-acetoxy-2-hydroxypropyl) ether, pentaerythritol poly (3-chloroacetoxy-2-hydroxypropyl) ether, trimethylo Metantori (3-acetoxy-2-hydroxypropyl) ether.
The addition amount of the thermal crosslinking agent compound is preferably 1 to 50% by mass, more preferably 1.5 to 30% by mass, and still more preferably 3 to 10% by mass in the total solid content of the positive photosensitive composition.

前記可塑剤としては、例えば、ジオクチルフタレート、ジドデシルフタレート、トリエチレングリコールジカプリレート、ジメチルグリコールフタレート、トリクレジルホスフェート、ジオクチルアジペート、ジブチルセバケート、トリアセチルグリセリン等が挙げられる。
前記可塑剤の添加量は、前記ポジ型感光性組成物の全固形分の30質量%以下が好ましく、20質量%以下がより好ましく、10質量%以下が更に好ましい。
Examples of the plasticizer include dioctyl phthalate, didodecyl phthalate, triethylene glycol dicaprylate, dimethyl glycol phthalate, tricresyl phosphate, dioctyl adipate, dibutyl sebacate, and triacetyl glycerin.
The amount of the plasticizer added is preferably 30% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, and still more preferably 10% by mass or less, based on the total solid content of the positive photosensitive composition.

前記着色剤は、ポジ型感光層は使用時には、塗布後のポジ型感光層表面の性状や、塗布欠陥の検査のために着色する際に好適に用いられる。なお、前記着色剤は、それ自身の光吸収によりポジ型感光層の感度が阻害されないように選択される。
前記着色剤としては、トリアリールメタン染料や有機顔料が好ましい。前記有機顔料は樹脂中に微粒子分散した状態で添加される。好ましい染料としては、例えば、クリスタルバイオレット、メチルバイオレット、エチルバイオレット、オイルブルー#603、ビクトリアピュアーブルーBOH、マラカイトグリーン、ダイアモンドグリーンなどが挙げられる。その他の染料としては、特開平10−97061号公報、特開平10−104827号公報、特公平3−68375号公報などに記載の着色剤が使用できる。
前記有機顔料としては、例えば、フタロシアニン系顔料、アゾ系顔料、カーボンブラック、酸化チタン、ブリリアント・グリーン・ダイ(C.I.42040)、ビクトリア・ラインブラウFGA、ビクトリア・ラインブラウBO(C.I.42595)、ビクトリア・ブラウBO(C.I.44045)、ローダミン6G(C.I.45160)を挙げることができ、安定な分散物として添加される。
前記着色剤の使用量は、前記ポジ型感光性組成物の全固形分の10質量%以下が好ましく、7質量%以下がより好ましく、5質量%以下が更に好ましい。
When the positive photosensitive layer is used, the colorant is preferably used for coloring the surface of the positive photosensitive layer after coating or for inspection of coating defects. The colorant is selected so that the sensitivity of the positive photosensitive layer is not inhibited by its own light absorption.
The colorant is preferably a triarylmethane dye or an organic pigment. The organic pigment is added in a state where fine particles are dispersed in the resin. Preferred dyes include, for example, crystal violet, methyl violet, ethyl violet, oil blue # 603, Victoria pure blue BOH, malachite green, diamond green and the like. As other dyes, colorants described in JP-A-10-97061, JP-A-10-104827, JP-B-3-68375 and the like can be used.
Examples of the organic pigment include phthalocyanine pigments, azo pigments, carbon black, titanium oxide, brilliant green dye (CI 42040), Victoria Linebrow FGA, and Victoria Linebrow BO (C.I). 42595), Victoria Blau BO (C.I. 44045), rhodamine 6G (C.I. 45160), which can be added as a stable dispersion.
The amount of the colorant used is preferably 10% by mass or less, more preferably 7% by mass or less, and still more preferably 5% by mass or less, based on the total solid content of the positive photosensitive composition.

前記溶剤は、本発明のポジ型感光性組成物は、1,2−キノンジアジド化合物と、ノボラック型フェノール樹脂、及び溶解促進剤以外にも、必要に応じて含有されるその他の成分を均一に混合することによって調製することができ、通常、各成分を有機溶剤に溶解又は分散して組成物溶液として調製する。ここにおける有機溶剤としては、必要に応じて含有されるその他の成分を溶解及び均一分散し、かつこれらの成分と反応しないものであればよい。   In the above-mentioned solvent, the positive photosensitive composition of the present invention is uniformly mixed with 1,2-quinonediazide compound, novolac-type phenolic resin, and other components contained as needed. In general, each component is dissolved or dispersed in an organic solvent to prepare a composition solution. The organic solvent herein may be any organic solvent that dissolves and uniformly disperses other components as required and does not react with these components.

前記有機溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール等のアルコール類;テトラヒドロフラン等のエーテル類;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ジメチルエーテル、エチレングリコールメチルエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル等のグリコールエーテル類;メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート等のエチレングリコールアルキルエーテルアセテート類;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ジエチルエーテル、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エチルメチルエーテル、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ブチルエーテル等のジエチレングリコール類;プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート等のプロピレングリコールアルキルエーテルアセテート類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン等のケトン類;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メチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルブタン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル等の乳酸エステル類等のエステル類などが挙げられる。
更に、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−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、ベンジルエチルエーテル、ジヘキシルエーテル、アセトニルアセトン、イソホロン、カプロン酸、カプリル酸、1−オクタノール、1−ノナノール、ベンジルアルコール、酢酸ベンジル、安息香酸エチル、シュウ酸ジエチル、マレイン酸ジエチル、γ−ブチロラクトン、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、フェニルセロソルブアセテート等の高沸点溶剤を添加することもできる。これらは1種を単独使用してもよく、2種類以上を併用しても構わない。
これらの中でも、メトキシプロピレングリコールアセテート、2−ヒドロキシプロピン酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、乳酸メチル、乳酸エチル、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトンなどが特に好ましい。
Examples of the organic solvent include alcohols such as methanol and ethanol; ethers such as tetrahydrofuran; glycol ethers such as ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol methyl ethyl ether, and ethylene glycol monoethyl ether; methyl cellosolve Ethylene glycol alkyl ether acetates such as acetate and ethyl cellosolve acetate; diethylene glycols such as diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol ethyl methyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, and diethylene glycol monobutyl ether; propylene glycol Propylene glycol alkyl ether acetates such as rumethyl ether acetate and propylene glycol ethyl ether acetate; Aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene; Ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone and 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone Class: ethyl 2-hydroxypropionate, methyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, ethyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, ethyl ethoxyacetate, ethyl hydroxyacetate, methyl 2-hydroxy-2-methylbutanoate, 3 -Lactic acid esters such as methyl methoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, methyl 3-ethoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl lactate, ethyl lactate And esters of ethers, and the like.
Further, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N-methylformanilide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, dimethylsulfoxide, benzylethyl ether, dihexyl ether, acetonylacetone , Isophorone, caproic acid, caprylic acid, 1-octanol, 1-nonanol, benzyl alcohol, benzyl acetate, ethyl benzoate, diethyl oxalate, diethyl maleate, γ-butyrolactone, ethylene carbonate, propylene carbonate, phenyl cellosolve acetate, etc. A high boiling point solvent can also be added. These may be used alone or in combination of two or more.
Among these, methoxypropylene glycol acetate, ethyl 2-hydroxypropionate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, methyl lactate, ethyl lactate, cyclohexanone, methyl isobutyl ketone and the like are particularly preferable.

前記界面活性剤は、塗布性、得られる塗膜の平滑性を向上させるために用いることができ、その具体例としては、例えばBM−1000(BM Chemie社製)、メガファックスF142D、同F172、同F173、同F183、同F176PF、同F177PF(以上、大日本インキ化学工業(株)製)、フロラードFC−135、同FC−170C、フロラードFC−430、同FC−431(以上、住友スリーエム(株)製)、サーフロンS−112、同S−113、同S−131、同S−141、同S−145(以上、旭硝子(株)製)、SH−28PA、SH−190、SH−193、SZ−6032、SF−8428、DC−57、DC−190(以上、東レシリコーン(株)製)の商品名で市販されているフッ素系又はシリコーン系界面活性剤を使用することができる。
前記界面活性剤の使用量は、前記ポジ型感光性組成物の全固形分の0.05〜10質量%が好ましく、0.08〜5質量%がより好ましく、0.1〜3質量%が特に好ましい。前記使用量が、0.05質量%未満であると、有効でなくなることがあり、10質量%を超えると、レジストパターンの密着性が劣化することがある。
The surfactant can be used to improve coating properties and smoothness of the resulting coating film. Specific examples thereof include BM-1000 (manufactured by BM Chemie), Megafax F142D, F172, F173, F183, F176PF, F177PF (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.), Florard FC-135, FC-170C, Florard FC-430, FC-431 (Sumitomo 3M Co., Ltd.), Surflon S-112, S-113, S-131, S-141, S-145 (above, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), SH-28PA, SH-190, SH-193 , SZ-6032, SF-8428, DC-57, DC-190 (above, manufactured by Toray Silicone Co., Ltd.) It may be used corn-based surfactant.
The amount of the surfactant used is preferably 0.05 to 10% by mass, more preferably 0.08 to 5% by mass, and 0.1 to 3% by mass based on the total solid content of the positive photosensitive composition. Particularly preferred. If the amount used is less than 0.05% by mass, it may not be effective, and if it exceeds 10% by mass, the adhesion of the resist pattern may deteriorate.

また、本発明のポジ型感光性組成物溶液の調製においては、例えば、本発明の1,2−キノンジアジド化合物と、ノボラック型フェノール樹脂、及び溶解促進剤、更に必要に応じてその他の成分を所定の溶剤及びその混合液の少なくともいずれか中に所定の割合で溶解することにより調製できる。前記ポジ型感光性組成物の溶液は、例えば、孔径0.2μmのミクロ濾過フィルター等を用いて濾過した後、使用に供することもできる。   Further, in the preparation of the positive photosensitive composition solution of the present invention, for example, the 1,2-quinonediazide compound of the present invention, a novolac type phenol resin, a dissolution accelerator, and other components as required are specified. It can be prepared by dissolving at a predetermined ratio in at least one of the solvent and the mixture thereof. The solution of the positive photosensitive composition can be used after being filtered using, for example, a microfiltration filter having a pore size of 0.2 μm.

前記ポジ型感光層は、一般によく知られた塗布方法、例えば、ディップコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート法、エクストルージョンコート法などにより上記ポジ型感光性組成物塗布液を塗布することにより形成することができる。   The positive photosensitive layer is formed by a well-known coating method such as dip coating, air knife coating, curtain coating, wire bar coating, gravure coating, extrusion coating, and the like. It can form by apply | coating a composition coating liquid.

前記ポジ型感光層は、ノボラック型フェノール樹脂、1,2−キノンジアジド化合物、及び溶解促進剤を含有してなり、所望のパターンで露光した際に該露光部をアルカリ水溶液等による現像によって除去するポジ型の感光性組成物から形成される。即ち、アルカリ可溶性のノボラック型フェノール樹脂に対し、1,2−キノンジアジド化合物は溶解禁止剤として作用するが、光を受けると3−インデンカルボン酸を生成し、溶解禁止効果がなくなる。このため、ノボラック型フェノール樹脂、及び1,2−キノンジアジド化合物を含むポジ型感光層は、アルカリ現像により光照射部のみが溶解されるポジ型レジストとして機能する。   The positive photosensitive layer contains a novolak type phenol resin, a 1,2-quinonediazide compound, and a dissolution accelerator, and when exposed in a desired pattern, the positive photosensitive layer is removed by development with an alkaline aqueous solution or the like. It is formed from a mold photosensitive composition. That is, the 1,2-quinonediazide compound acts as a dissolution inhibitor for alkali-soluble novolak-type phenol resins, but when it receives light, 3-indenecarboxylic acid is produced and the dissolution-inhibiting effect is lost. For this reason, the positive photosensitive layer containing a novolac-type phenol resin and a 1,2-quinonediazide compound functions as a positive resist in which only the light irradiation part is dissolved by alkali development.

前記ポジ型感光層の膜厚は、通常0.2〜30μmが好ましく、0.5〜10μmがより好ましく、1〜6μmが特に好ましい。前記膜厚が0.2μm未満であると、耐エッチング性が劣ることがあり、30μmを超えると解像度が劣化することがある。   The thickness of the positive photosensitive layer is usually preferably 0.2 to 30 μm, more preferably 0.5 to 10 μm, and particularly preferably 1 to 6 μm. When the film thickness is less than 0.2 μm, the etching resistance may be inferior, and when it exceeds 30 μm, the resolution may deteriorate.

<基材>
前記ポジ型感光層形成工程で用いられる前記基材としては、特に制限はなく、公知の材料の中から表面平滑性の高いものから凸凹のある表面を有するものまで、目的に応じて適宜選択することができるが、板状の基材(基板)が好ましく、具体的には、ガラス板(例えば、ソーダガラス板、酸化ケイ素をスパッタしたガラス板、石英ガラス板等)、合成樹脂性のフィルム、紙、金属板などが挙げられる。
先行パターンや薄膜を有する基体上を洗浄後に、例えばHMDS(ヘキサメチルホスホルアミド)のような溶剤で処理して基板表面の水分を除去する。ポジ型感光性組成物をスピンコーターを用いて、塗布乾燥する。乾燥温度は100〜150℃が好ましい。
<Base material>
There is no restriction | limiting in particular as the said base material used at the said positive type photosensitive layer formation process, According to the objective, it selects suitably from what has a highly smooth surface to what has an uneven surface from well-known materials. However, a plate-like base material (substrate) is preferable. Specifically, a glass plate (for example, a soda glass plate, a glass plate sputtered with silicon oxide, a quartz glass plate, etc.), a synthetic resin film, Examples include paper and metal plates.
After cleaning the substrate having the preceding pattern or thin film, the substrate surface is treated with a solvent such as HMDS (hexamethylphosphoramide) to remove moisture on the substrate surface. The positive photosensitive composition is applied and dried using a spin coater. The drying temperature is preferably 100 to 150 ° C.

[露光工程]
前記露光工程としては、少なくとも光照射手段からの光を受光し出射する描素部をn個有する光変調手段により、前記光照射手段からの光を変調させた後に、前記描素部における出射面の歪みによる収差を補正可能な非球面を有するマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイを通過させた光によって、前記ポジ型感光層形成工程により形成された感光層を、露光する工程を有する。
[Exposure process]
In the exposure step, the light from the light irradiating means is modulated by the light modulating means having at least n picture elements for receiving and emitting the light from the light irradiating means, and then the emission surface of the picture element portion. A photosensitive layer formed by the positive photosensitive layer forming step is exposed to light that has passed through a microlens array in which microlenses having aspherical surfaces capable of correcting aberrations due to distortion are arranged.

前記露光工程において、前記光照射手段から照射される光としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、光重合開始剤や増感剤を活性化する電磁波、紫外から可視光、電子線、X線、レーザ光などが挙げら、これらの中でも、光のオンオフ制御が短時間で行え、光の干渉制御が容易なレーザ光が好適に挙げられる。
前記紫外から可視光の光の波長としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ポジ型感光性組成物の露光時間の短縮を図る目的から、330〜650nmが好ましく、395〜415nmがより好ましく、405nmであることが特に好ましい。
前記光照射手段による光の照射方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、高圧水銀灯、キセノン灯、カーボンアーク灯、ハロゲンランプ、複写機用冷陰極管、LED、半導体レーザなどの公知の光源によって照射する方法が挙げられる。また、これらの光源からの光を2以上合成して照射することが好適であり、2以上の光を合成したレーザ光(以下、「合波レーザ光」と称することがある)を照射することが特に好適に挙げられる。
前記合波レーザ光の照射方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、複数のレーザ光源と、マルチモード光ファイバと、該複数のレーザ光源から照射されるレーザ光を集光して前記マルチモード光ファイバに結合させる集合光学系とにより合波レーザ光を構成して照射する方法が挙げられる。
In the exposure step, the light emitted from the light irradiation means is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. For example, an electromagnetic wave that activates a photopolymerization initiator or a sensitizer, Examples include ultraviolet to visible light, electron beams, X-rays, and laser beams. Among these, laser beams that can perform on / off control of light in a short time and easily control light interference are preferable.
There is no restriction | limiting in particular as the wavelength of the light of the said ultraviolet to visible light, Although it can select suitably according to the objective, 330-650 nm is preferable from the objective of shortening the exposure time of a positive photosensitive composition. 395 to 415 nm is more preferable, and 405 nm is particularly preferable.
The light irradiation method by the light irradiation means is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. For example, a high pressure mercury lamp, a xenon lamp, a carbon arc lamp, a halogen lamp, a cold cathode tube for a copying machine, The method of irradiating with well-known light sources, such as LED and a semiconductor laser, is mentioned. In addition, it is preferable to synthesize and irradiate two or more light beams from these light sources, and to irradiate a laser beam (hereinafter sometimes referred to as “combined laser beam”) composed of two or more light beams. Is particularly preferred.
There is no restriction | limiting in particular as the irradiation method of the said combined laser beam, Although it can select suitably according to the objective, A laser irradiated from a several laser light source, a multimode optical fiber, and this several laser light source There is a method of forming and irradiating a combined laser beam with a collective optical system that collects light and couples it to the multimode optical fiber.

前記露光工程において、光を変調する方法としては、前記光照射手段からの光を受光し出射する描素部をn個有する光変調手段により変調する方法であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、n個の描素部の中から連続的に配置された任意のn個未満の描素部をパターン情報に応じて制御する方法が好適に挙げられる。
前記描素部の数(n)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記光変調手段における描素部の配列としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、2次元的に配列されることが好ましく、格子状に配列されることがより好ましい。
また、前記光の変調方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記光変調手段が、空間光変調素子による方法が好適に挙げられる。
前記空間光変調素子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、デジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD)、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)タイプの空間光変調素子(SLM;Special Light Modulator)、電気光学効果により透過光を変調する光学素子(PLZT素子)、液晶光シャッタ(FLC)などが好適に挙げられ、これらの中でもDMDが特に好適に挙げられる。
In the exposure step, the method for modulating light is not particularly limited as long as it is a method for modulating light by means of light modulation means having n number of pixel parts for receiving and emitting light from the light irradiation means. Although it can select suitably according to this, The method of controlling the arbitrary less than n image-element parts arrange | positioned continuously from n image element parts according to pattern information is mentioned suitably.
There is no restriction | limiting in particular as the number (n) of said picture element parts, According to the objective, it can select suitably.
The arrangement of the picture element portions in the light modulation means is not particularly limited and may be appropriately selected according to the purpose. For example, it is preferably arranged two-dimensionally and arranged in a lattice pattern. Is more preferable.
The light modulation method is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. A preferable example is a method using a spatial light modulation element as the light modulation means.
The spatial light modulation element is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. However, a digital micromirror device (DMD) or a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) type spatial light modulation element (SLM) may be used. A Special Light Modulator), an optical element that modulates transmitted light by an electro-optic effect (PLZT element), a liquid crystal light shutter (FLC), and the like. Among these, a DMD is particularly preferable.

前記露光工程において、前記変調手段により変調された光は、前記描素部における出射面の歪みによる収差を補正可能な非球面を有するマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイを通過させられる。
前記マイクロレンズアレイに配置されるマイクロレンズとしては、非球面を有するものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記非球面がトーリック面であるマイクロレンズであることが好ましい。
更に、前記露光工程において、前記変調手段により変調された光は、アパーチャーアレイ、結合光学系、適宜選択されるその他の光学系などを通過させられることが好ましい。
In the exposure step, the light modulated by the modulation means is allowed to pass through a microlens array in which microlenses having aspherical surfaces capable of correcting aberrations due to distortion of the exit surface in the picture element portion are arranged.
The microlens arranged in the microlens array is not particularly limited as long as it has an aspheric surface, and can be appropriately selected according to the purpose. However, the microlens is a microlens having a toric surface. Preferably there is.
Furthermore, in the exposure step, it is preferable that the light modulated by the modulation means is allowed to pass through an aperture array, a coupling optical system, other optical systems selected as appropriate.

前記露光工程において、感光層を、露光する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、デジタル露光、アナログ露光などが挙げられるが、デジタル露光が好適である。
前記デジタル露光の方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、所定のパターン情報に基づいて生成される制御信号に応じて変調されたレーザ光を用いて行われることが好適である。
更に、前記露光工程において、感光層を、露光する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、短時間、かつ高速露光を可能とする観点から、露光光と感光層とを相対的に移動させながら行うことが好ましく、前記デジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD)と併用されることが特に好ましい。
本発明においては、照射光量を少なくとも2段階に変化させる強度変調露光制御を行うことにより、有利にハーフトーンマスクと同等の露光を低コストで実現できる。
In the exposure step, the method for exposing the photosensitive layer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include digital exposure and analog exposure, but digital exposure is preferred. .
The digital exposure method is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. For example, the digital exposure method is performed using laser light modulated according to a control signal generated based on predetermined pattern information. Is preferred.
Furthermore, in the exposure step, the method for exposing the photosensitive layer is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. From the viewpoint of enabling high-speed exposure in a short time, It is preferably carried out while relatively moving the photosensitive layer, and particularly preferably used in combination with the digital micromirror device (DMD).
In the present invention, exposure equivalent to that of a halftone mask can be advantageously realized at low cost by performing intensity-modulated exposure control that changes the amount of irradiation light in at least two stages.

以下、本発明のパターン形成方法に好適に用いられるパターン形成装置を図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, a pattern forming apparatus suitably used in the pattern forming method of the present invention will be described with reference to the drawings.

図7は、本発明のパターン形成方法に好適に用いられるパターン形成装置の外観を示す概略斜視図である。
前記光変調手段を含むパターン形成装置は、図7に示すように4本の脚部154に支持された厚い板状の設置台156の上面に、シート状のパターン形成材料150を表面に吸着して保持する平板状のステージ152を備えている。
ステージ152は、その長手方向がステージ移動方向を向くように配置されると共に、前記設置台156の上面に形成されたガイド158によって往復移動可能に支持されている。なお、前記パターン形成装置には、ステージ152をガイド158に沿って駆動するための図示しない駆動装置を有している。
FIG. 7 is a schematic perspective view showing an appearance of a pattern forming apparatus suitably used in the pattern forming method of the present invention.
As shown in FIG. 7, the pattern forming apparatus including the light modulation means adsorbs the sheet-like pattern forming material 150 on the upper surface of a thick plate-like installation table 156 supported by four legs 154. A flat plate-like stage 152 is provided.
The stage 152 is arranged so that the longitudinal direction thereof faces the stage moving direction, and is supported by a guide 158 formed on the upper surface of the installation table 156 so as to be reciprocally movable. The pattern forming apparatus has a drive device (not shown) for driving the stage 152 along the guide 158.

設置台156の中央部には、ステージ152の移動経路を跨ぐように下向きC字状のゲート160が設けられている。ゲート160の各々の端部は、設置台156の長手方向中央部における両側面に固定されている。このゲート160の一方の側面側には、スキャナ162が設けられ、他方の側面側には、パターン形成材料150の先端及び後端を検知する複数(例えば、2個)の検知センサ164が設けられている。スキャナ162及び検知センサ164は、ゲート160に各々取り付けられて、ステージ152の移動経路の上方に固定配置されている。なお、スキャナ162及び検知センサ164は、これらを制御する図示しないコントローラに接続されている。   A downward C-shaped gate 160 is provided at the center of the installation table 156 so as to straddle the movement path of the stage 152. Each end portion of the gate 160 is fixed to both side surfaces in the longitudinal center portion of the installation table 156. A scanner 162 is provided on one side of the gate 160, and a plurality of (for example, two) detection sensors 164 that detect the front and rear ends of the pattern forming material 150 are provided on the other side. ing. The scanner 162 and the detection sensor 164 are respectively attached to the gate 160 and fixedly arranged above the moving path of the stage 152. The scanner 162 and the detection sensor 164 are connected to a controller (not shown) that controls them.

図8は、スキャナの構成を示す概略斜視図である。また、図9(A)は、感光層に形成される露光済み領域を示す平面図であり、図9(B)は、露光ヘッドによる露光エリアの配列を示す図である。
スキャナ162は、図8及び図9(B)に示すように、m行n列(例えば、3行5列)の略マトリックス状に配列された複数(例えば、14個)の露光ヘッド166を備えている。この例では、パターン形成材料150の幅との関係で、3行目には4個の露光ヘッド166を配置した。なお、m行目のn列目に配列された個々の露光ヘッドを示す場合は、露光ヘッド166mnと表記する。
露光ヘッド166による露光エリア168は、副走査方向を短辺とする矩形状である。従って、ステージ152の移動に伴い、パターン形成材料150には露光ヘッド166毎に帯状の露光済み領域170が形成される。なお、m行目のn列目に配列された個々の露光ヘッドによる露光エリアを示す場合は、露光エリア168mnと表記する。
FIG. 8 is a schematic perspective view showing the configuration of the scanner. FIG. 9A is a plan view showing an exposed region formed on the photosensitive layer, and FIG. 9B is a diagram showing an arrangement of exposure areas by the exposure head.
As shown in FIGS. 8 and 9B, the scanner 162 includes a plurality of (for example, 14) exposure heads 166 arranged in a substantially matrix of m rows and n columns (for example, 3 rows and 5 columns). ing. In this example, four exposure heads 166 are arranged in the third row in relation to the width of the pattern forming material 150. In addition, when showing each exposure head arranged in the m-th row and the n-th column, it is expressed as an exposure head 166 mn .
An exposure area 168 by the exposure head 166 has a rectangular shape with a short side in the sub-scanning direction. Accordingly, as the stage 152 moves, a strip-shaped exposed region 170 is formed in the pattern forming material 150 for each exposure head 166. In addition, when showing the exposure area by each exposure head arranged in the m-th row and the n-th column, it is expressed as an exposure area 168 mn .

また、図9(A)及び(B)に示すように、帯状の露光済み領域170が副走査方向と直交する方向に隙間無く並ぶように、ライン状に配列された各行の露光ヘッドの各々は、配列方向に所定間隔(露光エリアの長辺の自然数倍、本例では2倍)ずらして配置されている。このため、1行目の露光エリア16811と露光エリア16812との間の露光できない部分は、2行目の露光エリア16821と3行目の露光エリア16831とにより露光することができる。 Further, as shown in FIGS. 9A and 9B, each of the exposure heads in each row arranged in a line so that the strip-shaped exposed regions 170 are arranged in the direction orthogonal to the sub-scanning direction without gaps. These are arranged with a predetermined interval (natural number times the long side of the exposure area, twice in this example) in the arrangement direction. Therefore, can not be exposed portion between the exposure area 168 11 in the first row and the exposure area 168 12, it can be exposed by the second row of the exposure area 168 21 and the exposure area 168 31 in the third row.

図10は、露光ヘッドの概略構成を示す斜視図である。
露光ヘッド16611〜166mn各々は、図10に示すように、光ビームをパターン情報に応じて光変調する前記光変調手段(各描素毎に変調する空間光変調素子)としての、米国テキサス・インスツルメンツ社製のデジタル・マイクロミラー・デバイス(以下「DMD」ということがある。)50と、DMD50の光入射側に配置され、光ファイバの出射端部(発光点)が露光エリア168の長辺方向と対応する方向に沿って一列に配列されるレーザ出射部68を備えた光照射手段66としてのファイバアレイ光源66と、ファイバアレイ光源66から出射されたレーザ光を補正してDMD上に集光させるレンズ系67と、レンズ系67を透過したレーザ光をDMD50に向けて反射するミラー69と、DMD50で反射されたレーザ光Bを、パターン形成材料150上に結像する結像光学系51とを備えている。なお、図10では、レンズ系67を概略的に示してある。
FIG. 10 is a perspective view showing a schematic configuration of the exposure head.
As shown in FIG. 10, each of the exposure heads 166 11 to 166 mn serves as the light modulation means (spatial light modulation element for modulating each pixel) that modulates a light beam according to pattern information. A digital micromirror device (hereinafter also referred to as “DMD”) 50 manufactured by Instruments Co., Ltd. A fiber array light source 66 as a light irradiating means 66 provided with laser emitting portions 68 arranged in a line along a direction corresponding to the side direction, and a laser beam emitted from the fiber array light source 66 are corrected and placed on the DMD. A condensing lens system 67, a mirror 69 that reflects laser light transmitted through the lens system 67 toward the DMD 50, and a laser reflected by the DMD 50 The B, and an image forming optical system 51 forms an image on the pattern forming material 150. In FIG. 10, the lens system 67 is schematically shown.

図12は、パターン情報に基づいて、DMDの制御を行うコントローラである。
DMD50は、図12に示すように、データ処理部、ミラー駆動制御部などを有するコントローラ302に接続されている。このコントローラ302のデータ処理部では、入力されたパターン情報に基づいて、露光ヘッド166毎にDMD50の制御すべき領域内の各マイクロミラーを駆動制御する制御信号を生成する。なお、制御すべき領域については後述する。また、ミラー駆動制御部では、パターン情報処理部で生成した制御信号に基づいて、露光ヘッド166毎にDMD50の各マイクロミラーの反射面の角度を制御する。
FIG. 12 shows a controller that controls the DMD based on the pattern information.
As shown in FIG. 12, the DMD 50 is connected to a controller 302 having a data processing unit, a mirror drive control unit, and the like. The data processing unit of the controller 302 generates a control signal for driving and controlling each micromirror in the area to be controlled by the DMD 50 for each exposure head 166 based on the input pattern information. The area to be controlled will be described later. The mirror drive control unit controls the angle of the reflection surface of each micromirror of the DMD 50 for each exposure head 166 based on the control signal generated by the pattern information processing unit.

図1は、前記光変調手段としてのデジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD)の構成を示す部分拡大図である。
図1に示すように、DMD50は、SRAMセル(メモリセル)60上に、各々描素(ピクセル)を構成する多数(例えば、1024個×768個)の微小ミラー(マイクロミラー)62が格子状に配列されてなるミラーデバイスである。各ピクセルにおいて、最上部には支柱に支えられたマイクロミラー62が設けられており、マイクロミラー62の表面にはアルミニウム等の反射率の高い材料が蒸着されている。なお、マイクロミラー62の反射率は90%以上であり、その配列ピッチは縦方向、横方向とも一例として13.7μmである。また、マイクロミラー62の直下には、ヒンジ及びヨークを含む支柱を介して通常の半導体メモリの製造ラインで製造されるシリコンゲートのCMOSのSRAMセル60が配置されており、全体はモノリシックに構成されている。
FIG. 1 is a partially enlarged view showing a configuration of a digital micromirror device (DMD) as the light modulation means.
As shown in FIG. 1, in the DMD 50, a large number (for example, 1024 × 768) of micromirrors (micromirrors) 62 each constituting a pixel (pixel) are arranged on a SRAM cell (memory cell) 60 in a lattice shape. This is a mirror device arranged in a row. In each pixel, a micromirror 62 supported by a support column is provided at the top, and a material having high reflectance such as aluminum is deposited on the surface of the micromirror 62. The reflectance of the micromirror 62 is 90% or more, and the arrangement pitch is 13.7 μm as an example in both the vertical and horizontal directions. A silicon gate CMOS SRAM cell 60 manufactured in a normal semiconductor memory manufacturing line is disposed directly below the micromirror 62 via a support including a hinge and a yoke. The entire structure is monolithically configured. ing.

図2(A)及び(B)は、DMDの動作を説明する図である。
DMD50のSRAMセル60にデジタル信号が書き込まれると、支柱に支えられたマイクロミラー62が、対角線を中心としてDMD50が配置された基板側に対して±α度(例えば±12度)の範囲で傾けられる。図2(A)は、マイクロミラー62がオン状態である+α度に傾いた状態を示し、図2(B)は、マイクロミラー62がオフ状態である−α度に傾いた状態を示す。
従って、パターン情報に応じて、DMD50の各ピクセルにおけるマイクロミラー62の傾きを制御することによって、DMD50に入射したレーザ光は、それぞれのマイクロミラー62の傾き方向へ反射される。
なお、図1では、マイクロミラー62が、+α度又は−α度に制御されている状態の一例を示す。それぞれのマイクロミラー62のオンオフ制御は、DMD50に接続された前記コントローラ302によって行われる。また、オフ状態のマイクロミラー62で反射したレーザ光Bが進行する方向には、図示しない光吸収体が配置されている。
2A and 2B are diagrams for explaining the operation of the DMD.
When a digital signal is written in the SRAM cell 60 of the DMD 50, the micromirror 62 supported by the support is tilted in a range of ± α degrees (for example, ± 12 degrees) with respect to the substrate side on which the DMD 50 is disposed with the diagonal line as the center. It is done. 2A shows a state in which the micromirror 62 is tilted to + α degrees when the micromirror 62 is in an on state, and FIG. 2B shows a state in which the micromirror 62 is tilted to −α degrees that is in an off state.
Therefore, by controlling the tilt of the micromirror 62 in each pixel of the DMD 50 according to the pattern information, the laser light incident on the DMD 50 is reflected in the tilt direction of each micromirror 62.
FIG. 1 shows an example of a state in which the micromirror 62 is controlled to + α degrees or −α degrees. On / off control of each micromirror 62 is performed by the controller 302 connected to the DMD 50. A light absorber (not shown) is arranged in the direction in which the laser beam B reflected by the micromirror 62 in the off state travels.

DMD50は、その短辺が副走査方向と所定角度θ(例えば、0.1°〜5°)を成すように僅かに傾斜させて配置するのが好ましい。
図3(A)は、DMD50を傾斜させない場合の各マイクロミラーによる反射光像(露光ビーム)53の走査軌跡を示し、図3(B)はDMD50を傾斜させた場合の露光ビーム53の走査軌跡を示している。
図3(B)に示すように、DMD50には、長手方向にマイクロミラーが多数個(例えば、1024個)配列されたマイクロミラー列が、短手方向に多数組(例えば、756組)配列されているが、DMD50を傾斜させることにより、各マイクロミラーによる露光ビーム53の走査軌跡(走査線)のピッチPが、DMD50を傾斜させない場合の走査線のピッチPより狭くなり、解像度を大幅に向上させることができる。一方、DMD50の傾斜角は微小であるので、DMD50を傾斜させた場合の走査幅Wと、DMD50を傾斜させない場合の走査幅Wとは略同一である。
The DMD 50 is preferably arranged with a slight inclination so that the short side forms a predetermined angle θ (for example, 0.1 ° to 5 °) with the sub-scanning direction.
3A shows the scanning trajectory of the reflected light image (exposure beam) 53 by each micromirror when the DMD 50 is not tilted, and FIG. 3B shows the scanning trajectory of the exposure beam 53 when the DMD 50 is tilted. Is shown.
As shown in FIG. 3B, the DMD 50 has a plurality of micromirror arrays (for example, 756 pairs) arranged in the short direction, in which a large number (for example, 1024) of micromirrors are arranged in the longitudinal direction. and which is, by inclining the DMD 50, the pitch P 2 of the scanning locus of the exposure beams 53 from each micromirror (scan line), it becomes narrower than the pitch P 1 of the scanning line in the case of not tilting the DMD 50, significant resolution Can be improved. On the other hand, the inclination angle of the DMD 50 is small, the scanning width W 2 in the case of tilting the DMD 50, which is substantially equal to the scanning width W 1 when not inclined DMD 50.

次に、前記光変調手段における変調速度を速くさせる方法(以下「高速変調」と称することがある)について説明する。
ファイバアレイ光源66からDMD50にレーザ光Bが照射されると、ファイバアレイ光源66から出射されたレーザ光が描素毎にオンオフされて、パターン形成材料150がDMD50の使用描素数と略同数の描素単位(露光エリア168)で露光される。また、パターン形成材料150がステージ152と共に一定速度で移動されることにより、パターン形成材料150がスキャナ162によりステージ移動方向と反対の方向に副走査され、露光ヘッド166毎に帯状の露光済み領域170が形成される。
ここで、DMD50全体のデータ処理速度には、限界があり、使用する描素数に比例して1ライン当りの変調速度が決定されるので、一部のマイクロミラー列だけを使用することで1ライン当りの変調速度が速くなる。一方、連続的に露光ヘッドを露光面に対して相対移動させる露光方式の場合には、副走査方向の描素を全部使用する必要はない。
DMD50は、主走査方向にマイクロミラーが1024個配列されたマイクロミラー列が、副走査方向に768組配列されているが、コントローラ302により一部のマイクロミラー列(例えば、1024個×256列)だけが駆動するように制御される。
図4(A)及び(B)は、DMDの使用領域を示す図である。
図4(A)に示すように、DMDの使用領域としては、DMD50の中央部に配置されたマイクロミラー列を使用してもよく、図4(B)に示すように、DMD50の端部に配置されたマイクロミラー列を使用してもよい。また、一部のマイクロミラーに欠陥が発生した場合は、欠陥が発生していないマイクロミラー列を使用するなど、状況に応じて使用するマイクロミラー列を適宜変更してもよい。
例えば、768組のマイクロミラー列の内、384組だけ使用する場合には、768組全部使用する場合と比較すると1ライン当り2倍速く変調することができる。また、768組のマイクロミラー列の内、256組だけ使用する場合には、768組全部使用する場合と比較すると1ライン当り3倍速く変調することができる。
Next, a method for increasing the modulation speed in the light modulation means (hereinafter sometimes referred to as “high-speed modulation”) will be described.
When the laser light B is irradiated from the fiber array light source 66 to the DMD 50, the laser light emitted from the fiber array light source 66 is turned on and off for each pixel, and the pattern forming material 150 has approximately the same number of pixels as the DMD 50 used. Exposure is performed in elementary units (exposure area 168). Further, when the pattern forming material 150 is moved at a constant speed together with the stage 152, the pattern forming material 150 is sub-scanned in the direction opposite to the stage moving direction by the scanner 162, and a strip-shaped exposed region 170 is provided for each exposure head 166. Is formed.
Here, the data processing speed of the entire DMD 50 is limited, and the modulation speed per line is determined in proportion to the number of pixels to be used. Therefore, one line can be obtained by using only a part of the micromirror array. The modulation speed per hit is increased. On the other hand, in the case of an exposure method in which the exposure head is continuously moved relative to the exposure surface, it is not necessary to use all the pixels in the sub-scanning direction.
In the DMD 50, 768 micromirror rows in which 1024 micromirrors are arranged in the main scanning direction are arranged in the subscanning direction, but a part of micromirror rows (eg, 1024 × 256 rows) is arranged by the controller 302. Only is controlled to drive.
4 (A) and 4 (B) are diagrams showing areas where DMD is used.
As shown in FIG. 4 (A), the DMD use area may be a micromirror array arranged at the center of the DMD 50. As shown in FIG. 4 (B), the end of the DMD 50 may be used. Arranged micromirror rows may be used. In addition, when a defect occurs in some of the micromirrors, the micromirror array to be used may be appropriately changed depending on the situation, such as using a micromirror array in which no defect has occurred.
For example, when only 384 sets of 768 sets of micromirror arrays are used, modulation can be performed twice as fast per line as compared with the case of using all 768 sets. Also, when only 256 pairs are used in the 768 sets of micromirror arrays, modulation can be performed three times faster per line than when all 768 sets are used.

以上説明した通り、本発明のパターン形成方法によれば、主走査方向にマイクロミラーが1,024個配列されたマイクロミラー列が、副走査方向に768組配列されたDMDを備えているが、コントローラにより一部のマイクロミラー列だけが駆動されるように制御することにより、全部のマイクロミラー列を駆動する場合に比べて、1ライン当りの変調速度が速くなる。   As described above, according to the pattern forming method of the present invention, the micromirror array in which 1,024 micromirrors are arranged in the main scanning direction includes the DMD in which 768 sets are arranged in the subscanning direction. By controlling so that only a part of the micromirror rows are driven by the controller, the modulation rate per line becomes faster than when all the micromirror rows are driven.

また、DMDのマイクロミラーを部分的に駆動する例について説明したが、所定方向に対応する方向の長さが前記所定方向と交差する方向の長さより長い基板上に、各々制御信号に応じて反射面の角度が変更可能な多数のマイクロミラーが2次元状に配列された細長いDMDを用いても、反射面の角度を制御するマイクロミラーの個数が少なくなるので、同様に変調速度を速くすることができる。   In addition, an example in which the DMD micromirror is partially driven has been described, but the length of the direction corresponding to the predetermined direction is reflected on the substrate longer than the length of the direction intersecting the predetermined direction according to the control signal. Even if a long and narrow DMD in which a large number of micromirrors capable of changing the surface angle are arranged in a two-dimensional manner is used, the number of micromirrors for controlling the angle of the reflecting surface is reduced. Can do.

前記露光の方法としては、図5に示すように、スキャナ162によるX方向への1回の走査でパターン形成材料150の全面を露光してもよい。
また、前記露光の方法としては、図6(A)及び(B)に示すように、スキャナ162によりパターン形成材料150をX方向へ走査した後、スキャナ162をY方向に1ステップ移動し、X方向へ走査を行うというように、走査と移動を繰り返して、複数回の走査でパターン形成材料150の全面を露光するようにしてもよい。
As the exposure method, as shown in FIG. 5, the entire surface of the pattern forming material 150 may be exposed by a single scan in the X direction by a scanner 162.
As the exposure method, as shown in FIGS. 6A and 6B, after the pattern forming material 150 is scanned in the X direction by the scanner 162, the scanner 162 is moved one step in the Y direction. The entire surface of the pattern forming material 150 may be exposed by a plurality of scans by repeating scanning and movement, such as scanning in the direction.

前記露光は、前記感光層の一部の領域に対してされることにより該一部の領域が硬化され、後述の現像工程において、前記硬化させた一部の領域以外の未硬化領域が除去され、パターンが形成される。   The exposure is performed on a partial area of the photosensitive layer to cure the partial area, and uncured areas other than the cured partial area are removed in a development step described later. A pattern is formed.

次に、レンズ系67及び結像光学系51を説明する。
図11は、図10における露光ヘッドの構成の詳細を示す光軸に沿った複走査方向の断面図である。
図11に示すように、レンズ系67は、ファイバアレイ光源66から出射した照明光としてのレーザ光Bを集光する集光レンズ71、集光レンズ71を通過した光の光路に挿入されたロッド状オプティカルインテグレータ(以下、ロッドインテグレータという)72、及びロッドインテグレータ72の前方つまりミラー69側に配置された結像レンズ74を備えている。
集光レンズ71、ロッドインテグレータ72及び結像レンズ74は、ファイバアレイ光源66から出射したレーザ光を、平行光に近くかつビーム断面内強度が均一化された光束としてDMD50に入射させる。
Next, the lens system 67 and the imaging optical system 51 will be described.
FIG. 11 is a cross-sectional view in the multiple scanning direction along the optical axis showing the details of the configuration of the exposure head in FIG.
As shown in FIG. 11, the lens system 67 includes a condensing lens 71 that condenses the laser light B as illumination light emitted from the fiber array light source 66, and a rod that is inserted in the optical path of the light that has passed through the condensing lens 71. And an imaging lens 74 disposed in front of the rod integrator 72, that is, on the mirror 69 side.
The condensing lens 71, the rod integrator 72, and the imaging lens 74 cause the laser light emitted from the fiber array light source 66 to enter the DMD 50 as a light beam that is close to parallel light and has a uniform beam cross-sectional intensity.

レンズ系67から出射したレーザ光Bは、ミラー69で反射し、TIR(全反射)プリズム70を介してDMD50に照射される。なお、図10では、このTIRプリズム70は省略してある。   The laser beam B emitted from the lens system 67 is reflected by the mirror 69 and irradiated to the DMD 50 via the TIR (total reflection) prism 70. In FIG. 10, the TIR prism 70 is omitted.

図11に示すように、結像光学系51は、レンズ系52,54からなる第1結像光学系と、レンズ系57,58からなる第2結像光学系と、これらの結像光学系の間に挿入されたマイクロレンズアレイ55と、アパーチャアレイ59とを備えている。   As shown in FIG. 11, the imaging optical system 51 includes a first imaging optical system including lens systems 52 and 54, a second imaging optical system including lens systems 57 and 58, and these imaging optical systems. And an aperture array 59. The microlens array 55 is inserted between the microlens array 55 and the aperture array 59.

マイクロレンズアレイ55は、DMD50の各描素に対応する多数のマイクロレンズ55aが2次元状に配列されてなるものである。本例では、後述するようにDMD50の1024個×768列のマイクロミラーのうち1024個×256列だけが駆動されるので、それに対応させてマイクロレンズ55aは1024個×256列配置されている。
マイクロレンズ55aの配置ピッチは、縦方向、横方向とも41μmである。マイクロレンズ55aの焦点距離は、0.19mm、NA(開口数)は0.11である。
また、マイクロレンズ55aは、光学ガラスBK7から形成されている。
各マイクロレンズ55aの位置におけるレーザ光Bのビーム径としては、41μmである。
The microlens array 55 is formed by two-dimensionally arranging a large number of microlenses 55a corresponding to the pixels of the DMD 50. In this example, as described later, only 1024 × 256 rows of the 1024 × 768 rows of micromirrors of the DMD 50 are driven, and accordingly, 1024 × 256 rows of microlenses 55a are arranged.
The arrangement pitch of the micro lenses 55a is 41 μm in both the vertical direction and the horizontal direction. The focal length of the micro lens 55a is 0.19 mm, and the NA (numerical aperture) is 0.11.
Further, the microlens 55a is formed from the optical glass BK7.
The beam diameter of the laser beam B at the position of each microlens 55a is 41 μm.

アパーチャアレイ59は、マイクロレンズアレイ55の各マイクロレンズ55aに対応する多数のアパーチャ(開口)59aが形成されている。各アパーチャ59aの径は、10μmである。   In the aperture array 59, a large number of apertures (openings) 59a corresponding to the respective microlenses 55a of the microlens array 55 are formed. The diameter of each aperture 59a is 10 μm.

第1結像光学系は、DMD50による像を3倍に拡大してマイクロレンズアレイ55上に結像する。
第2結像光学系は、マイクロレンズアレイ55を経た像を1.6倍に拡大してパターン形成材料150上に結像、投影する。
従って、光学系全体では、DMD50による像が、4.8倍に拡大されてパターン形成材料150上に結像、投影される。
The first imaging optical system forms an image on the microlens array 55 by enlarging the image by the DMD 50 three times.
The second image-forming optical system enlarges the image that has passed through the microlens array 55 by 1.6 times, and forms and projects the image on the pattern forming material 150.
Accordingly, in the entire optical system, an image formed by the DMD 50 is magnified 4.8 times and formed on the pattern forming material 150 and projected.

なお、前記第2結像光学系とパターン形成材料150との間にプリズムペア73が配設され、該プリズムペア73を図11において、上下方向に移動させることにより、パターン形成材料150上における像のピントを調節可能となっている。なお同図中において、パターン形成材料150は矢印F方向に副走査送りされる。   A prism pair 73 is disposed between the second imaging optical system and the pattern forming material 150. By moving the prism pair 73 in the vertical direction in FIG. 11, an image on the pattern forming material 150 is obtained. The focus can be adjusted. In the figure, the pattern forming material 150 is sub-scanned in the direction of arrow F.

次に、前記マイクロレンズアレイ、前記アパーチャアレイ、及び前記結像光学系等について図面を参照しながら説明する。   Next, the microlens array, the aperture array, the imaging optical system, and the like will be described with reference to the drawings.

図13(A)は、前記露光ヘッドの構成を示す光軸に沿った断面図である。
図13(A)に示すように、前記露光ヘッドは、DMD50にレーザ光を照射する光照射手段144、DMD50で反射されたレーザ光を拡大して結像するレンズ系(結像光学系)454、458、DMD50の各描素部に対応して多数のマイクロレンズ474が配置されたマイクロレンズアレイ472、マイクロレンズアレイ472の各マイクロレンズに対応して多数のアパーチャ478が設けられたアパーチャアレイ476、アパーチャを通過したレーザ光を被露光面56に結像するレンズ系(結像光学系)480、482で構成される。
FIG. 13A is a cross-sectional view along the optical axis showing the configuration of the exposure head.
As shown in FIG. 13A, the exposure head includes a light irradiating means 144 for irradiating the DMD 50 with laser light, and a lens system (imaging optical system) 454 for enlarging the laser light reflected by the DMD 50 to form an image. 458, a microlens array 472 in which a large number of microlenses 474 are arranged corresponding to each pixel portion of the DMD 50, and an aperture array 476 in which a large number of apertures 478 are provided corresponding to each microlens of the microlens array 472. , And lens systems (imaging optical systems) 480 and 482 for forming an image of the laser beam that has passed through the aperture on the exposed surface 56.

図14は、DMD50を構成するマイクロミラー62の反射面の平面度を測定した結果を示す図である。
図14において、反射面の同じ高さ位置を等高線で結んで示してあり、等高線のピッチは5nmである。図中x方向及びy方向は、マイクロミラー62の2つ対角線方向であり、マイクロミラー62はy方向に延びる回転軸を中心として前述のように回転する。
図15(A)及び(B)は、それぞれ、図14におけるx方向、y方向に沿ったマイクロミラー62の反射面の高さ位置変位を示す。
図14及び図15に示した通り、マイクロミラー62の反射面には歪みが存在し、そして特にミラー中央部に注目してみると、1つの対角線方向(y方向)の歪みが、別の対角線方向(x方向)の歪みよりも大きくなっている。このため、マイクロレンズアレイ55のマイクロレンズ55aで集光されたレーザ光Bの集光位置における形状が歪むという問題が発生し得る。
FIG. 14 is a diagram showing a result of measuring the flatness of the reflecting surface of the micromirror 62 constituting the DMD 50.
In FIG. 14, the same height positions of the reflecting surfaces are shown connected by contour lines, and the pitch of the contour lines is 5 nm. In the drawing, the x direction and the y direction are two diagonal directions of the micromirror 62, and the micromirror 62 rotates around the rotation axis extending in the y direction as described above.
FIGS. 15A and 15B show the height position displacement of the reflecting surface of the micromirror 62 along the x direction and the y direction in FIG. 14, respectively.
As shown in FIGS. 14 and 15, there is distortion on the reflection surface of the micromirror 62, and when attention is particularly paid to the center of the mirror, distortion in one diagonal direction (y direction) is different from that in the other diagonal line. It is larger than the distortion in the direction (x direction). For this reason, the problem that the shape in the condensing position of the laser beam B condensed with the micro lens 55a of the micro lens array 55 may be distorted may occur.

図16(A)及び(B)は、それぞれ、マイクロレンズアレイ55全体の正面形状及び側面形状を示す図である。
図16(A)に示すように、マイクロレンズアレイ55は、DMD50のマイクロミラー62に対応して、マイクロレンズ55aを横方向に1024列、縦方向に256列並設して構成される。
マイクロレンズアレイ55の長辺の寸法は、50mmであり、短辺の寸法は20mmである。
なお、同図(A)では、マイクロレンズ55aの並び順を、横方向についてはjで、縦方向についてはkで示す。
FIGS. 16A and 16B are views showing the front and side shapes of the entire microlens array 55, respectively.
As shown in FIG. 16A, the microlens array 55 is configured by arranging 1024 rows of microlenses 55a in the horizontal direction and 256 rows in the vertical direction corresponding to the micromirrors 62 of the DMD 50.
The long side dimension of the microlens array 55 is 50 mm, and the short side dimension is 20 mm.
In FIG. 9A, the arrangement order of the micro lenses 55a is indicated by j for the horizontal direction and k for the vertical direction.

図17(A)及び(B)は、マイクロレンズアレイ構成するマイクロレンズの正面形状及び側面形状を示す図である。なお、図17(A)には、マイクロレンズ55aの等高線を併せて示す。
図17(A)及び(B)に示すように、マイクロレンズ55aの光出射側の端面は、マイクロミラー62の反射面の歪みによる収差を補正する非球面形状とされる。
非球面形状のマイクロレンズ55aは、具体的には、x方向における曲率半径Rxが−0.125mmであり、y方向における曲率半径Ryが−0.1mmとされるトーリックレンズである。
図18は、マイクロレンズによる集光状態を1つの断面内(A)と別の断面内(B)について示す概略図である。
図18に示すように、マイクロレンズアレイ構成するマイクロレンズ55aとして、光出射側の端面が非球面形状であるトーリックレンズが用いられているため、x方向及びy方向に平行断面内におけるレーザ光Bの集光状態は、x方向に平行断面内とy方向に平行断面内とを比較すると、後者の断面内の方がマイクロレンズ55aの曲率半径がより小であって、焦点距離がより短くなる。
FIGS. 17A and 17B are diagrams showing a front shape and a side shape of the microlens constituting the microlens array. Note that FIG. 17A also shows the contour lines of the microlens 55a.
As shown in FIGS. 17A and 17B, the end surface of the microlens 55a on the light emission side has an aspherical shape that corrects aberration due to distortion of the reflection surface of the micromirror 62.
Specifically, the aspherical microlens 55a is a toric lens having a radius of curvature Rx in the x direction of −0.125 mm and a radius of curvature Ry in the y direction of −0.1 mm.
FIG. 18 is a schematic diagram showing a condensing state by the microlens in one cross section (A) and another cross section (B).
As shown in FIG. 18, since a toric lens having an aspherical end surface on the light emission side is used as the microlens 55a constituting the microlens array, the laser beam B in a cross section parallel to the x and y directions is used. In the light condensing state, when the parallel cross section in the x direction is compared with the parallel cross section in the y direction, the radius of curvature of the microlens 55a is smaller in the latter cross section, and the focal length becomes shorter. .

マイクロレンズ55aの形状としては、2次の非球面形状であってもよく、より高次(4次、6次・・・)の非球面形状であってもよい。前記高次の非球面形状を採用することにより、ビーム形状をさらに高精細にすることができる。
また、マイクロレンズ55aの光出射側の端面形状をトーリック面とすることの他、2つの光通過端面の一方を球面とし、他方をシリンドリカル面としたマイクロレンズからマイクロレンズアレイを構成することも可能である。
The shape of the microlens 55a may be a secondary aspherical shape or a higher order (4th order, 6th order,...) Aspherical shape. By adopting the higher order aspherical shape, the beam shape can be further refined.
In addition to making the end surface shape of the light exit side of the microlens 55a a toric surface, it is also possible to form a microlens array from microlenses having one of two light passing end surfaces as a spherical surface and the other as a cylindrical surface. It is.

図19a、b、c、及びdは、マイクロレンズ55aの集光位置(焦点位置)近傍におけるビーム径を計算機によってシミュレーションした結果を示す図である。
また、比較のために、マイクロレンズが、曲率半径Rx=Ry=−0.1mmの球面形状である場合について、同様のシミュレーションを行った結果を、図20a、b、c及びdに示す。なお、各図におけるzの値は、マイクロレンズ55aのピント方向の評価位置を、マイクロレンズ55aのビーム出射面からの距離で示している。
また、前記シミュレーションに用いたマイクロレンズ55aの面形状は、下記計算式で計算される。
19A, 19B, 19C, and 19D are diagrams showing the results of simulating the beam diameter in the vicinity of the condensing position (focal position) of the microlens 55a by a computer.
For comparison, FIGS. 20a, 20b, 20c, and 20d show the results of a similar simulation performed when the microlens has a spherical shape with a radius of curvature Rx = Ry = −0.1 mm. In addition, the value of z in each figure has shown the evaluation position of the focus direction of the micro lens 55a with the distance from the beam emission surface of the micro lens 55a.
The surface shape of the microlens 55a used for the simulation is calculated by the following calculation formula.

但し、前記計算式において、Cxは、x方向の曲率(=1/Rx)、Cyは、y方向の曲率(=1/Ry)、Xは、x方向に関するレンズ光軸Oからの距離、Yは、y方向に関するレンズ光軸Oからの距離、をそれぞれ示す。 In the above formula, Cx is the curvature in the x direction (= 1 / Rx), Cy is the curvature in the y direction (= 1 / Ry), X is the distance from the lens optical axis O in the x direction, Y Indicates the distance from the lens optical axis O in the y direction, respectively.

図19a〜dと図20a〜dとを比較すると明らかなように、本発明のパターン形成方法ではマイクロレンズ55aを、y方向に平行断面内の焦点距離がx方向に平行断面内の焦点距離よりも小さいトーリックレンズとしたことにより、その集光位置近傍におけるビーム形状の歪みが抑制される。このため、歪みの無い、より高精細な画像をパターン形成材料150に露光可能となる。   19A to 19D and FIGS. 20A to 20D, in the pattern forming method of the present invention, the microlens 55a has a focal length in the cross section parallel to the y direction that is greater than the focal distance in the cross section parallel to the x direction. Since the toric lens is also small, distortion of the beam shape in the vicinity of the condensing position is suppressed. Therefore, it is possible to expose the pattern forming material 150 with a higher definition image without distortion.

なお、マイクロミラー62のx方向及びy方向に関する中央部の歪の大小関係が、上記と逆になっている場合は、x方向に平行断面内の焦点距離がy方向に平行断面内の焦点距離よりも小さいトーリックレンズからマイクロレンズを構成すれば、同様に、歪みの無い、より高精細な画像をパターン形成材料150に露光可能となる。   In addition, when the magnitude relation of the distortion of the center part in the x direction and the y direction of the micromirror 62 is opposite to the above, the focal length in the parallel section in the x direction is the focal length in the parallel section in the y direction. If the microlens is formed of a smaller toric lens, the pattern forming material 150 can be similarly exposed to a higher-definition image without distortion.

アパーチャアレイ59は、マイクロレンズアレイ55の集光位置近傍に配置される。アパーチャアレイ59に備えられた各アパーチャ59aには、対応するマイクロレンズ55aを経た光のみが入射する。従って、1のマイクロレンズ55aに対応する1のアパーチャ59aには、それと対応しない隣接のマイクロレンズ55aからの光が入射することが防止され、消光比を高めることが可能となる。
アパーチャ59aの径をある程度小さくすれば、マイクロレンズ55aの集光位置におけるビーム形状の歪みを抑制する効果が得られるが、アパーチャアレイ59で遮断される光量がより多くなり、光利用効率が低下する。この場合、マイクロレンズ55aを前記非球面形状とすることにより、光の遮断が防止され、光利用効率が高く保たれる。
The aperture array 59 is disposed in the vicinity of the light collection position of the microlens array 55. Only the light that has passed through the corresponding microlens 55 a is incident on each aperture 59 a provided in the aperture array 59. Therefore, it is possible to prevent light from the adjacent micro lens 55a not corresponding to one aperture 59a corresponding to the one micro lens 55a from entering, and to increase the extinction ratio.
If the diameter of the aperture 59a is reduced to some extent, an effect of suppressing distortion of the beam shape at the condensing position of the microlens 55a can be obtained. However, the amount of light blocked by the aperture array 59 increases, and the light utilization efficiency decreases. . In this case, the microlens 55a having the aspherical shape prevents light from being blocked and keeps light use efficiency high.

また、前記マイクロレンズアレイ55及びアパーチャアレイ59により、DMD50を構成するマイクロミラー62の反射面の歪みによる収差を補正しているが、DMD以外の空間光変調素子を用いる本発明のパターン形成方法においても、その空間光変調素子の描素部の面に歪みが存在する場合は、本発明を適用してその歪みによる収差を補正し、ビーム形状に歪みが生じることを防止可能である。   The micro lens array 55 and the aperture array 59 correct the aberration caused by the distortion of the reflection surface of the micro mirror 62 constituting the DMD 50. In the pattern forming method of the present invention using a spatial light modulation element other than the DMD. However, if there is distortion on the surface of the picture element portion of the spatial light modulator, the present invention can be applied to correct the aberration due to the distortion and prevent the beam shape from being distorted.

図13(A)に示すように、前記結像光学系は、レンズ480、482を備え、アパーチャアレイ59を通過した光は、該結像光学系により被露光面56上に結像される。   As shown in FIG. 13A, the imaging optical system includes lenses 480 and 482, and the light passing through the aperture array 59 is imaged on the exposed surface 56 by the imaging optical system.

以上説明したとおり、前記パターン形成装置は、DMD50により反射されたレーザ光が、レンズ系の拡大レンズ454、458により数倍に拡大されて被露光面56に投影されるので、全体の画像領域が広くなる。このとき、マイクロレンズアレイ472及びアパーチャアレイ476が配置されていなければ、図13(B)に示すように、被露光面56に投影される各ビームスポットBSの1描素サイズ(スポットサイズ)が露光エリア468のサイズに応じて大きなものとなり、露光エリア468の鮮鋭度を表すMTF(Modulation Transfer Function)特性が低下する。
一方、前記パターン形成装置では、マイクロレンズアレイ472及びアパーチャアレイ476を備えているので、DMD50により反射されたレーザ光は、マイクロレンズアレイ472の各マイクロレンズによりDMD50の各描素部に対応して集光される。これにより、図13(C)に示すように、露光エリアが拡大された場合でも、各ビームスポットBSのスポットサイズを所望の大きさ(例えば、10μm×10μm)に縮小することが可能となり、MTF特性の低下を防止して、高精細な露光を行うことができる。
なお、露光エリア468が傾いているのは、描素間の隙間を無くすために、DMD50を傾けて配置しているからである。
また、マイクロレンズの収差によるビームの太りがあっても、アパーチャアレイによって被露光面56上でのスポットサイズが一定の大きさになるようにビームを整形することができると共に、各描素に対応して設けられたアパーチャアレイを通過させることにより、隣接する描素間でのクロストークを防止することができる。
更に、光照射手段144に高輝度光源を使用することにより、レンズ458からマイクロレンズアレイ472の各マイクロレンズに入射する光束の角度が小さくなるので、隣接する描素の光束の一部が入射するのを防止することができる。即ち、高消光比を実現することができる。
As described above, in the pattern forming apparatus, the laser light reflected by the DMD 50 is magnified several times by the magnifying lenses 454 and 458 of the lens system and projected onto the exposed surface 56, so that the entire image area is Become wider. At this time, if the microlens array 472 and the aperture array 476 are not arranged, as shown in FIG. 13B, one pixel size (spot size) of each beam spot BS projected onto the exposed surface 56 is set. MTF (Modulation Transfer Function) characteristics representing the sharpness of the exposure area 468 are reduced depending on the size of the exposure area 468.
On the other hand, since the pattern forming apparatus includes the micro lens array 472 and the aperture array 476, the laser light reflected by the DMD 50 corresponds to each pixel part of the DMD 50 by each micro lens of the micro lens array 472. Focused. As a result, as shown in FIG. 13C, even when the exposure area is enlarged, the spot size of each beam spot BS can be reduced to a desired size (for example, 10 μm × 10 μm). It is possible to perform high-definition exposure while preventing deterioration of characteristics.
The exposure area 468 is inclined because the DMD 50 is inclined and disposed in order to eliminate the gap between the pixels.
In addition, the aperture array can shape the beam so that the spot size on the surface to be exposed 56 is constant even if the beam is thick due to the aberration of the micro lens. Thus, crosstalk between adjacent picture elements can be prevented by passing through the aperture array.
Further, by using a high-intensity light source for the light irradiating means 144, the angle of the light beam incident from the lens 458 to each microlens of the microlens array 472 is reduced, so that a part of the light flux of the adjacent pixel enters. Can be prevented. That is, a high extinction ratio can be realized.

図22(A)及び(B)は、他のマイクロレンズアレイの正面形状及び側面形状を示す図である。
図22に示すとおり、他のマイクロレンズアレイとしては、各マイクロレンズに、マイクロミラー62の反射面の歪みによる収差を補正する屈折率分布を持たせたものである。
図示の通り、他のマイクロレンズ155aの外形形状は平行平板状である。なお、同図におけるx、y方向は、既述した通りである。
図23は、図22のマイクロレンズ155aによる上記x方向及びy方向に平行断面内におけるレーザ光Bの集光状態を示す概略図である。
図23に示すように、マイクロレンズ155aは、光軸Oから外方に向かって次第に増大する屈折率分布を有するものであり、同図においてマイクロレンズ155a内に示す破線は、その屈折率が光軸Oから所定の等ピッチで変化した位置を示している。図示の通り、x方向に平行断面内とy方向に平行断面内とを比較すると、後者の断面内の方がマイクロレンズ155aの屈折率変化の割合がより大であって、焦点距離がより短くなっている。このような屈折率分布型レンズから構成されるマイクロレンズアレイを用いても、前記マイクロレンズアレイ55を用いる場合と同様の効果を得ることが可能である。
なお、図17及び図18に示したマイクロレンズ55aにおいて、併せて、前記屈折率分布を与え、面形状と屈折率分布の双方によって、マイクロミラー62の反射面の歪みによる収差を補正することも可能である。
FIGS. 22A and 22B are views showing the front shape and side shape of another microlens array.
As shown in FIG. 22, as another microlens array, each microlens has a refractive index distribution for correcting aberration due to distortion of the reflection surface of the micromirror 62.
As illustrated, the external shape of the other microlens 155a is a parallel plate. The x and y directions in the figure are as described above.
FIG. 23 is a schematic view showing a condensing state of the laser beam B in the cross section parallel to the x direction and the y direction by the micro lens 155a of FIG.
As shown in FIG. 23, the micro lens 155a has a refractive index distribution that gradually increases outward from the optical axis O. In FIG. 23, the broken line shown in the micro lens 155a indicates that the refractive index is light. A position changed from the axis O at a predetermined equal pitch is shown. As shown in the drawing, when the parallel cross section in the x direction is compared with the parallel cross section in the y direction, the ratio of the refractive index change of the microlens 155a is larger in the latter cross section, and the focal length is shorter. It has become. Even when a microlens array composed of such a gradient index lens is used, it is possible to obtain the same effect as when the microlens array 55 is used.
In addition, in the microlens 55a shown in FIGS. 17 and 18, the refractive index distribution is given together, and the aberration due to the distortion of the reflecting surface of the micromirror 62 can be corrected by both the surface shape and the refractive index distribution. Is possible.

本発明のパターン形成方法では、公知の光学系の中から適宜選択したその他の光学系と併用してもよく、例えば、1対の組合せレンズからなる光量分布補正光学系などが挙げられる。
前記光量分布補正光学系は、光軸に近い中心部の光束幅に対する周辺部の光束幅の比が入射側に比べて出射側の方が小さくなるように各出射位置における光束幅を変化させて、光照射手段からの平行光束をDMDに照射するときに、被照射面での光量分布が略均一になるように補正する。以下、前記光量分布補正光学系について図面を参照しながら説明する。
In the pattern forming method of the present invention, it may be used in combination with other optical systems appropriately selected from known optical systems, for example, a light amount distribution correcting optical system composed of a pair of combination lenses.
The light amount distribution correcting optical system changes the light flux width at each exit position so that the ratio of the light flux width at the peripheral portion to the light flux width at the central portion close to the optical axis is smaller on the exit side than on the incident side. When the DMD is irradiated with the parallel light flux from the light irradiation means, the light amount distribution on the irradiated surface is corrected so as to be substantially uniform. Hereinafter, the light quantity distribution correcting optical system will be described with reference to the drawings.

図24は、光量分布補正光学系による補正の概念を示す説明図である。
図24(A)に示すように、入射光束と出射光束とで、その全体の光束幅(全光束幅)H0、H1が同じである場合について説明する。なお、図24(A)において、符号51、52で示した部分は、前記光量分布補正光学系における入射面及び出射面を仮想的に示したものである。
前記光量分布補正光学系において、光軸Z1に近い中心部に入射した光束と、周辺部に入射した光束とのそれぞれの光束幅h0、h1が、同一であるものとする(h0=hl)。前記光量分布補正光学系は、入射側において同一の光束幅h0,h1であった光に対し、中心部の入射光束については、その光束幅h0を拡大し、逆に、周辺部の入射光束に対してはその光束幅h1を縮小するような作用を施す。即ち、中心部の出射光束の幅h10と、周辺部の出射光束の幅h11とについて、h11<h10となるようにする。光束幅の比率で表すと、出射側における中心部の光束幅に対する周辺部の光束幅の比「h11/h10」が、入射側における比(h1/h0=1)に比べて小さくなっている((h11/h10)<1)。
FIG. 24 is an explanatory diagram showing the concept of correction by the light quantity distribution correction optical system.
As shown in FIG. 24A, the case where the entire luminous flux width (total luminous flux width) H0 and H1 is the same for the incident luminous flux and the outgoing luminous flux will be described. In FIG. 24A, the portions denoted by reference numerals 51 and 52 virtually indicate the entrance surface and the exit surface in the light amount distribution correcting optical system.
In the light quantity distribution correcting optical system, it is assumed that the light flux widths h0 and h1 of the light beam incident on the central portion near the optical axis Z1 and the light beam incident on the peripheral portion are the same (h0 = hl). The light quantity distribution correcting optical system expands the light flux width h0 of the incident light beam in the central portion with respect to the light having the same light flux widths h0 and h1 on the incident side, and conversely changes the incident light flux in the peripheral portion. On the other hand, the light beam width h1 is reduced. That is, the width h10 of the outgoing light beam at the center and the width h11 of the outgoing light beam at the periphery are set to satisfy h11 <h10. In terms of the ratio of the luminous flux width, the ratio “h11 / h10” of the luminous flux width in the peripheral portion to the luminous flux width in the central portion on the emission side is smaller than the ratio on the incident side (h1 / h0 = 1) ( (H11 / h10) <1).

このように光束幅を変化させることにより、通常では光量分布が大きくなっている中央部の光束を、光量の不足している周辺部へと生かすことができ、全体として光の利用効率を落とさずに、被照射面での光量分布が略均一化される。均一化の度合いは、例えば、有効領域内における光量ムラが30%以内、好ましくは20%以内となるようにする。   By changing the light flux width in this way, the light flux in the central part, which normally has a large light quantity distribution, can be utilized in the peripheral part where the light quantity is insufficient, and the overall light utilization efficiency is not reduced. In addition, the light quantity distribution on the irradiated surface is made substantially uniform. The degree of uniformity is, for example, such that the unevenness in the amount of light in the effective area is within 30%, preferably within 20%.

前記光量分布補正光学系による作用、効果は、入射側と出射側とで、全体の光束幅を変える場合(図24(B),(C))においても同様である。   The operations and effects of the light quantity distribution correcting optical system are the same when the entire luminous flux width is changed between the incident side and the exit side (FIGS. 24B and 24C).

図24(B)は、入射側の全体の光束幅H0を、幅H2に“縮小”して出射する場合(H0>H2)を示している。このような場合においても、前記光量分布補正光学系は、入射側において同一の光束幅h0、h1であった光を、出射側において、中央部の光束幅h10が周辺部に比べて大きくなり、逆に、周辺部の光束幅h11が中心部に比べて小さくなるようにする。光束の縮小率で考えると、中心部の入射光束に対する縮小率を周辺部に比べて小さくし、周辺部の入射光束に対する縮小率を中心部に比べて大きくするような作用を施している。この場合にも、中心部の光束幅に対する周辺部の光束幅の比「H11/H10」が、入射側における比(h1/h0=1)に比べて小さくなる((h11/h10)<1)。   FIG. 24B shows a case where the entire light flux width H0 on the incident side is “reduced” to the width H2 and emitted (H0> H2). Even in such a case, the light quantity distribution correcting optical system has the same light beam width h0, h1 on the incident side, and the light beam width h10 in the central part is larger than that in the peripheral part on the emission side. Conversely, the luminous flux width h11 at the peripheral part is made smaller than that at the central part. Considering the reduction rate of the light beam, the reduction rate with respect to the incident light beam in the central part is made smaller than that in the peripheral part, and the reduction rate with respect to the incident light beam in the peripheral part is made larger than that in the central part. Also in this case, the ratio “H11 / H10” of the light flux width in the peripheral portion to the light flux width in the central portion is smaller than the ratio (h1 / h0 = 1) on the incident side ((h11 / h10) <1). .

図24(C)は、入射側の全体の光束幅H0を、幅Η3に“拡大”して出射する場合(H0<H3)を示している。このような場合においても、前記光量分布補正光学系は、入射側において同一の光束幅h0、h1であった光を、出射側において、中央部の光束幅h10が周辺部に比べて大きくなり、逆に、周辺部の光束幅h11が中心部に比べて小さくなるようにする。光束の拡大率で考えると、中心部の入射光束に対する拡大率を周辺部に比べて大きくし、周辺部の入射光束に対する拡大率を中心部に比べて小さくするような作用を施している。この場合にも、中心部の光束幅に対する周辺部の光束幅の比「h11/h10」が、入射側における比(h1/h0=1)に比べて小さくなる((h11/h10)<1)。   FIG. 24C shows a case where the entire light flux width H0 on the incident side is “enlarged” by the width Η3 and emitted (H0 <H3). Even in such a case, the light quantity distribution correcting optical system has the same light beam width h0, h1 on the incident side, and the light beam width h10 in the central part is larger than that in the peripheral part on the emission side. Conversely, the luminous flux width h11 at the peripheral part is made smaller than that at the central part. Considering the expansion rate of the light beam, the expansion rate for the incident light beam in the central portion is made larger than that in the peripheral portion, and the expansion rate for the incident light beam in the peripheral portion is made smaller than that in the central portion. Also in this case, the ratio “h11 / h10” of the light flux width in the peripheral portion to the light flux width in the central portion is smaller than the ratio (h1 / h0 = 1) on the incident side ((h11 / h10) <1). .

このように、前記光量分布補正光学系は、各出射位置における光束幅を変化させ、光軸Z1に近い中心部の光束幅に対する周辺部の光束幅の比を入射側に比べて出射側の方が小さくなるようにしたので、入射側において同一の光束幅であった光が、出射側においては、中央部の光束幅が周辺部に比べて大きくなり、周辺部の光束幅は中心部に比べて小さくなる。これにより、中央部の光束を周辺部へと生かすことができ、光学系全体としての光の利用効率を落とさずに、光量分布の略均一化された光束断面を形成することができる。   As described above, the light quantity distribution correcting optical system changes the light beam width at each emission position, and the ratio of the light beam width in the peripheral part to the light beam width in the central part near the optical axis Z1 is larger on the outgoing side than on the incident side. Since the light having the same luminous flux width on the incident side is larger on the outgoing side, the luminous flux width in the central portion is larger than that in the peripheral portion, and the luminous flux width in the peripheral portion is smaller than that in the central portion. Become smaller. As a result, it is possible to make use of the light beam at the center part to the peripheral part, and it is possible to form a light beam cross-section with a substantially uniform light amount distribution without reducing the light use efficiency of the entire optical system.

次に、前記光量分布補正光学系として使用する1対の組合せレンズの具体的なレンズデータの1例を示す。この例では、前記光照射手段がレーザアレイ光源である場合のように、出射光束の断面での光量分布がガウス分布である場合のレンズデータを示す。なお、シングルモード光ファイバの入射端に1個の半導体レーザを接続した場合には、光ファイバからの射出光束の光量分布がガウス分布になる。本発明のパターン形成方法では、このような場合の適用も可能である。また、マルチモード光ファイバのコア径を小さくしてシングルモード光ファイバの構成に近付ける等により光軸に近い中心部の光量が周辺部の光量よりも大きい場合にも適用可能である。
下記表1に基本レンズデータを示す。
Next, an example of specific lens data of a pair of combination lenses used as the light quantity distribution correcting optical system will be shown. In this example, lens data in the case where the light amount distribution in the cross section of the emitted light beam is a Gaussian distribution as in the case where the light irradiation means is a laser array light source is shown. When one semiconductor laser is connected to the incident end of the single mode optical fiber, the light quantity distribution of the emitted light beam from the optical fiber becomes a Gaussian distribution. The pattern forming method of the present invention can be applied to such a case. Further, the present invention can be applied to a case where the light amount in the central portion near the optical axis is larger than the light amount in the peripheral portion, for example, by reducing the core diameter of the multi-mode optical fiber and approaching the configuration of the single mode optical fiber.
Table 1 below shows basic lens data.

表1から分かるように、1対の組合せレンズは、回転対称の2つの非球面レンズから構成されている。光入射側に配置された第1のレンズの光入射側の面を第1面、光出射側の面を第2面とすると、第1面は非球面形状である。また、光出射側に配置された第2のレンズの光入射側の面を第3面、光出射側の面を第4面とすると、第4面が非球面形状である。   As can be seen from Table 1, the pair of combination lenses is composed of two rotationally symmetric aspherical lenses. If the light incident side surface of the first lens disposed on the light incident side is the first surface and the light exit side surface is the second surface, the first surface is aspherical. In addition, when the surface on the light incident side of the second lens disposed on the light emitting side is the third surface and the surface on the light emitting side is the fourth surface, the fourth surface is aspherical.

表1において、面番号Siはi番目(i=1〜4)の面の番号を示し、曲率半径riはi番目の面の曲率半径を示し、面間隔diはi番目の面とi+1番目の面との光軸上の面間隔を示す。面間隔di値の単位はミリメートル(mm)である。屈折率Niはi番目の面を備えた光学要素の波長405nmに対する屈折率の値を示す。
下記表2に、第1面及び第4面の非球面データを示す。
In Table 1, the surface number Si indicates the number of the i-th surface (i = 1 to 4), the curvature radius ri indicates the curvature radius of the i-th surface, and the surface interval di indicates the i-th surface and the i + 1-th surface. The distance between surfaces on the optical axis is shown. The unit of the surface interval di value is millimeter (mm). The refractive index Ni indicates the value of the refractive index with respect to the wavelength of 405 nm of the optical element having the i-th surface.
Table 2 below shows the aspheric data of the first surface and the fourth surface.

上記の非球面データは、非球面形状を表す下記式(A)における係数で表される。   The aspheric data is expressed by a coefficient in the following formula (A) that represents the aspheric shape.

上記式(A)において各係数を以下の通り定義する。
Zは光軸から高さρの位置にある非球面上の点から、非球面の頂点の接平面(光軸に垂直な平面)に下ろした垂線の長さ(mm)を表す。ρは光軸からの距離(mm)を表す。Kは円錐係数を表す。Cは近軸曲率(1/r、r:近軸曲率半径)を表す。aiは第i次(i=3〜10)の非球面係数を表す。
表2に示した数値において、記号“E”は、その次に続く数値が10を底とした“べき指数″であることを示し、その10を底とした指数関数で表される数値が“E”の前の数値に乗算されることを示す。例えば、「1.0E−02」であれば、「1.0×10−2」であることを示す。
In the above formula (A), each coefficient is defined as follows.
Z represents the length (mm) of a perpendicular line drawn from a point on the aspheric surface at a height ρ from the optical axis to the tangential plane (plane perpendicular to the optical axis) of the apex of the aspheric surface. ρ represents a distance (mm) from the optical axis. K represents a conical coefficient. C represents a paraxial curvature (1 / r, r: paraxial radius of curvature). ai represents the i-th order (i = 3 to 10) aspheric coefficient.
In the numerical values shown in Table 2, the symbol “E” indicates that the subsequent numerical value is a “power exponent” with a base of 10, and the numerical value represented by an exponential function with the base 10 is “ Indicates that the value before E ″ is multiplied. For example, “1.0E-02” indicates “1.0 × 10 −2 ”.

図26は、前記表1及び表2に示す1対の組合せレンズによって得られる照明光の光量分布を示す。ここで、横軸は光軸からの座標を示し、縦軸は光量比(%)を示す。なお、比較のために、図25に、補正を行わなかった場合の照明光の光量分布(ガウス分布)を示す。
図25及び図26に示すように、光量分布補正光学系で補正を行うことにより、補正を行わなかった場合と比べて、略均一化された光量分布が得られている。これにより、光の利用効率を落とさずに、均一なレーザ光でムラなく露光を行うことができる。
FIG. 26 shows a light amount distribution of illumination light obtained by the pair of combination lenses shown in Tables 1 and 2. Here, the horizontal axis represents coordinates from the optical axis, and the vertical axis represents the light amount ratio (%). For comparison, FIG. 25 shows a light amount distribution (Gaussian distribution) of illumination light when correction is not performed.
As shown in FIGS. 25 and 26, the light amount distribution correction optical system performs a correction to obtain a substantially uniform light amount distribution as compared with the case where the correction is not performed. Thereby, it is possible to perform exposure with uniform laser light without reducing the use efficiency of light, without causing any unevenness.

次に、光照射手段としてのファイバアレイ光源66を説明する。
図27a(A)は、ファイバアレイ光源の構成を示す斜視図であり、図27a(B)は、(A)の部分拡大図であり、図27a(C)及び(D)は、レーザ出射部における発光点の配列を示す平面図である。また、図27bは、ファイバアレイ光源のレーザ出射部における発光点の配列を示す正面図である。
Next, the fiber array light source 66 as a light irradiation means will be described.
27A (A) is a perspective view showing a configuration of a fiber array light source, FIG. 27A (B) is a partially enlarged view of (A), and FIGS. 27A (C) and (D) are laser emitting portions. It is a top view which shows the arrangement | sequence of the light emission point in. FIG. 27 b is a front view showing the arrangement of the light emitting points in the laser emission part of the fiber array light source.

図27aに示すように、ファイバアレイ光源66は、複数(例えば、14個)のレーザモジュール64を備えており、各レーザモジュール64には、マルチモード光ファイバ30の一端が結合されている。マルチモード光ファイバ30の他端には、コア径がマルチモード光ファイバ30と同一でかつクラッド径がマルチモード光ファイバ30より小さい光ファイバ31が結合されている。図27bに詳しく示すように、マルチモード光ファイバ31の光ファイバ30と反対側の端部は副走査方向と直交する主走査方向に沿って7個並べられ、それが2列に配列されてレーザ出射部68が構成されている。   As shown in FIG. 27 a, the fiber array light source 66 includes a plurality of (for example, 14) laser modules 64, and one end of the multimode optical fiber 30 is coupled to each laser module 64. An optical fiber 31 having the same core diameter as that of the multimode optical fiber 30 and a smaller cladding diameter than the multimode optical fiber 30 is coupled to the other end of the multimode optical fiber 30. As shown in detail in FIG. 27b, seven end portions of the multimode optical fiber 31 opposite to the optical fiber 30 are arranged along the main scanning direction orthogonal to the sub-scanning direction, and they are arranged in two rows to form a laser. An emission unit 68 is configured.

図27bに示すように、レーザ出射部68は、表面が平坦な2枚の支持板65に挟み込まれて固定されている。また、マルチモード光ファイバ31の光出射端面には、その保護のために、ガラス等の透明な保護板が配置されるのが望ましい。マルチモード光ファイバ31の光出射端面は、光密度が高いため集塵し易く劣化し易いが、上述のような保護板を配置することにより、端面への塵埃の付着を防止し、また劣化を遅らせることができる。   As shown in FIG. 27b, the laser emitting portion 68 is sandwiched and fixed between two support plates 65 having a flat surface. In addition, a transparent protective plate such as glass is preferably disposed on the light emitting end face of the multimode optical fiber 31 for protection. The light exit end face of the multimode optical fiber 31 has high light density and is likely to collect dust and easily deteriorate. However, the protective plate as described above prevents the dust from adhering to the end face and deteriorates. Can be delayed.

また、クラッド径が小さい光ファイバ31の出射端を隙間無く1列に配列するために、クラッド径が大きい部分で隣接する2本のマルチモード光ファイバ30の間にマルチモード光ファイバ30を積み重ね、積み重ねられたマルチモード光ファイバ30に結合された光ファイバ31の出射端が、クラッド径が大きい部分で隣接する2本のマルチモード光ファイバ30に結合された光ファイバ31の2つの出射端の間に挟まれるように配列されている。   Further, in order to arrange the emission ends of the optical fibers 31 having a small cladding diameter in a row without any gaps, the multi-mode optical fibers 30 are stacked between two adjacent multi-mode optical fibers 30 in a portion having a large cladding diameter, The exit end of the optical fiber 31 coupled to the stacked multi-mode optical fiber 30 is between the two exit ends of the optical fiber 31 coupled to the two adjacent multi-mode optical fibers 30 at a portion where the cladding diameter is large. It is arranged to be sandwiched between.

このような光ファイバは、図28に示すように、クラッド径が大きいマルチモード光ファイバ30のレーザ光出射側の先端部分に、長さ1〜30cmのクラッド径が小さい光ファイバ31を同軸的に結合することにより得ることができる。2本の光ファイバは、光ファイバ31の入射端面が、マルチモード光ファイバ30の出射端面に、両光ファイバの中心軸が一致するように融着されて結合されている。上述した通り、光ファイバ31のコア31aの径は、マルチモード光ファイバ30のコア30aの径と同じ大きさである。   In such an optical fiber, as shown in FIG. 28, an optical fiber 31 having a length of 1 to 30 cm and having a small cladding diameter is coaxially provided at the tip of the multimode optical fiber 30 having a large cladding diameter on the laser light emission side. It can be obtained by bonding. In the two optical fibers, the incident end face of the optical fiber 31 is fused and joined to the outgoing end face of the multimode optical fiber 30 so that the central axes of both optical fibers coincide. As described above, the diameter of the core 31 a of the optical fiber 31 is the same as the diameter of the core 30 a of the multimode optical fiber 30.

また、長さが短くクラッド径が大きい光ファイバにクラッド径が小さい光ファイバを融着させた短尺光ファイバを、フェルールや光コネクタ等を介してマルチモード光ファイバ30の出射端に結合してもよい。コネクタ等を用いて着脱可能に結合することで、クラッド径が小さい光ファイバが破損した場合等に先端部分の交換が容易になり、露光ヘッドのメンテナンスに要するコストを低減できる。なお、以下では、光ファイバ31を、マルチモード光ファイバ30の出射端部と称する場合がある。   In addition, a short optical fiber in which an optical fiber having a short cladding diameter and a large cladding diameter is fused to an optical fiber having a short cladding diameter and a large cladding diameter may be coupled to the output end of the multimode optical fiber 30 via a ferrule or an optical connector. Good. By detachably coupling using a connector or the like, the tip portion can be easily replaced when an optical fiber having a small cladding diameter is broken, and the cost required for exposure head maintenance can be reduced. Hereinafter, the optical fiber 31 may be referred to as an emission end portion of the multimode optical fiber 30.

マルチモード光ファイバ30及び光ファイバ31としては、ステップインデックス型光ファイバ、グレーテッドインデックス型光ファイバ、及び複合型光ファイバの何れでもよい。例えば、三菱電線工業株式会社製のステップインデックス型光ファイバを用いることができる。本実施の形態では、マルチモード光ファイバ30及び光ファイバ31は、ステップインデックス型光ファイバであり、マルチモード光ファイバ30は、クラッド径=125μm、コア径=25μm、NA=0.2、入射端面コートの透過率=99.5%以上であり、光ファイバ31は、クラッド径=60μm、コア径=25μm、NA=0.2である。   The multimode optical fiber 30 and the optical fiber 31 may be any of a step index type optical fiber, a graded index type optical fiber, and a composite type optical fiber. For example, a step index type optical fiber manufactured by Mitsubishi Cable Industries, Ltd. can be used. In the present embodiment, the multimode optical fiber 30 and the optical fiber 31 are step index type optical fibers, and the multimode optical fiber 30 has a cladding diameter = 125 μm, a core diameter = 25 μm, NA = 0.2, an incident end face. The transmittance of the coat is 99.5% or more, and the optical fiber 31 has a cladding diameter = 60 μm, a core diameter = 25 μm, and NA = 0.2.

一般に、赤外領域のレーザ光では、光ファイバのクラッド径を小さくすると伝搬損失が増加する。このため、レーザ光の波長帯域に応じて好適なクラッド径が決定されている。しかしながら、波長が短いほど伝搬損失は少なくなり、GaN系半導体レーザから出射された波長405nmのレーザ光では、クラッドの厚み{(クラッド径−コア径)/2}を800nmの波長帯域の赤外光を伝搬させる場合の1/2程度、通信用の1.5μmの波長帯域の赤外光を伝搬させる場合の約1/4にしても、伝搬損失は殆ど増加しない。従って、クラッド径を60μmと小さくすることができる。   In general, in the laser light in the infrared region, the propagation loss increases as the cladding diameter of the optical fiber is reduced. For this reason, a suitable cladding diameter is determined according to the wavelength band of the laser beam. However, the shorter the wavelength, the smaller the propagation loss. In the case of laser light having a wavelength of 405 nm emitted from a GaN-based semiconductor laser, the cladding thickness {(cladding diameter−core diameter) / 2} is set to an infrared light having a wavelength band of 800 nm. The propagation loss hardly increases even if it is about ½ of the case of propagating infrared light and about ¼ of the case of propagating infrared light in the 1.5 μm wavelength band for communication. Therefore, the cladding diameter can be reduced to 60 μm.

但し、光ファイバ31のクラッド径は60μmには限定されない。従来のファイバアレイ光源に使用されている光ファイバのクラッド径は125μmであるが、クラッド径が小さくなるほど焦点深度がより深くなるので、マルチモード光ファイバのクラッド径は80μm以下が好ましく、60μm以下がより好ましく、40μm以下が更に好ましい。一方、コア径は少なくとも3〜4μm必要であることから、光ファイバ31のクラッド径は10μm以上が好ましい。   However, the cladding diameter of the optical fiber 31 is not limited to 60 μm. The clad diameter of the optical fiber used in the conventional fiber array light source is 125 μm, but the depth of focus becomes deeper as the clad diameter becomes smaller. Therefore, the clad diameter of the multimode optical fiber is preferably 80 μm or less, preferably 60 μm or less. More preferably, it is 40 μm or less. On the other hand, since the core diameter needs to be at least 3 to 4 μm, the cladding diameter of the optical fiber 31 is preferably 10 μm or more.

レーザモジュール64は、図29に示す合波レーザ光源(ファイバアレイ光源)によって構成されている。この合波レーザ光源は、ヒートブロック10上に配列固定された複数(例えば、7個)のチップ状の横マルチモード又はシングルモードのGaN系半導体レーザLD1,LD2,LD3,LD4,LD5,LD6,及びLD7と、GaN系半導体レーザLD1〜LD7の各々に対応して設けられたコリメータレンズ11,12,13,14,15,16,及び17と、1つの集光レンズ20と、1本のマルチモード光ファイバ30と、から構成されている。なお、半導体レーザの個数は7個には限定されない。例えば、クラッド径=60μm、コア径=50μm、NA=0.2のマルチモード光ファイバには、20個もの半導体レーザ光を入射することが可能であり、露光ヘッドの必要光量を実現して、かつ光ファイバ本数をより減らすことができる。   The laser module 64 includes a combined laser light source (fiber array light source) shown in FIG. This combined laser light source includes a plurality of (for example, seven) chip-like lateral multimode or single mode GaN-based semiconductor lasers LD1, LD2, LD3, LD4, LD5, LD6, arrayed and fixed on the heat block 10. And LD7, collimator lenses 11, 12, 13, 14, 15, 16, and 17 provided corresponding to each of the GaN-based semiconductor lasers LD1 to LD7, one condenser lens 20, and one multi-lens. Mode optical fiber 30. The number of semiconductor lasers is not limited to seven. For example, as many as 20 semiconductor laser beams can be incident on a multimode optical fiber having a cladding diameter = 60 μm, a core diameter = 50 μm, and NA = 0.2. In addition, the number of optical fibers can be further reduced.

GaN系半導体レーザLD1〜LD7は、発振波長が総て共通(例えば、405nm)であり、最大出力も総て共通(例えば、マルチモードレーザでは100mW、シングルモードレーザでは30mW)である。なお、GaN系半導体レーザLD1〜LD7としては、350nm〜450nmの波長範囲で、上記の405nm以外の発振波長を備えるレーザを用いてもよい。   The GaN-based semiconductor lasers LD1 to LD7 all have the same oscillation wavelength (for example, 405 nm), and the maximum output is also all the same (for example, 100 mW for the multimode laser and 30 mW for the single mode laser). As the GaN-based semiconductor lasers LD1 to LD7, lasers having an oscillation wavelength other than the above 405 nm in a wavelength range of 350 nm to 450 nm may be used.

前記合波レーザ光源は、図30及び図31に示すように、他の光学要素と共に、上方が開口した箱状のパッケージ40内に収納されている。パッケージ40は、その開口を閉じるように作成されたパッケージ蓋41を備えており、脱気処理後に封止ガスを導入し、パッケージ40の開口をパッケージ蓋41で閉じることにより、パッケージ40とパッケージ蓋41とにより形成される閉空間(封止空間)内に上記合波レーザ光源が気密封止されている。   As shown in FIGS. 30 and 31, the combined laser light source is housed in a box-shaped package 40 having an upper opening together with other optical elements. The package 40 includes a package lid 41 created so as to close the opening thereof. After the deaeration process, a sealing gas is introduced, and the package 40 and the package lid 41 are closed by closing the opening of the package 40 with the package lid 41. 41. The combined laser light source is hermetically sealed in a closed space (sealed space) formed by 41.

パッケージ40の底面にはベース板42が固定されており、このベース板42の上面には、前記ヒートブロック10と、集光レンズ20を保持する集光レンズホルダー45と、マルチモード光ファイバ30の入射端部を保持するファイバホルダー46とが取り付けられている。マルチモード光ファイバ30の出射端部は、パッケージ40の壁面に形成された開口からパッケージ外に引き出されている。   A base plate 42 is fixed to the bottom surface of the package 40, and the heat block 10, a condensing lens holder 45 that holds the condensing lens 20, and the multimode optical fiber 30 are disposed on the top surface of the base plate 42. A fiber holder 46 that holds the incident end is attached. The exit end of the multimode optical fiber 30 is drawn out of the package from an opening formed in the wall surface of the package 40.

また、ヒートブロック10の側面にはコリメータレンズホルダー44が取り付けられており、コリメータレンズ11〜17が保持されている。パッケージ40の横壁面には開口が形成され、この開口を通してGaN系半導体レーザLD1〜LD7に駆動電流を供給する配線47がパッケージ外に引き出されている。   Further, a collimator lens holder 44 is attached to the side surface of the heat block 10, and the collimator lenses 11 to 17 are held. An opening is formed in the lateral wall surface of the package 40, and wiring 47 for supplying a driving current to the GaN-based semiconductor lasers LD1 to LD7 is drawn out of the package through the opening.

なお、図31においては、図の煩雑化を避けるために、複数のGaN系半導体レーザのうちGaN系半導体レーザLD7にのみ番号を付し、複数のコリメータレンズのうちコリメータレンズ17にのみ番号を付している。   In FIG. 31, in order to avoid complication of the figure, only the GaN-based semiconductor laser LD7 among the plurality of GaN-based semiconductor lasers is numbered, and only the collimator lens 17 among the plurality of collimator lenses is numbered. is doing.

図32は、前記コリメータレンズ11〜17の取り付け部分の正面形状を示すものである。コリメータレンズ11〜17の各々は、非球面を備えた円形レンズの光軸を含む領域を平行平面で細長く切り取った形状に形成されている。この細長形状のコリメータレンズは、例えば、樹脂又は光学ガラスをモールド成形することによって形成することができる。コリメータレンズ11〜17は、長さ方向がGaN系半導体レーザLD1〜LD7の発光点の配列方向(図32の左右方向)と直交するように、上記発光点の配列方向に密接配置されている。   FIG. 32 shows the front shape of the attachment part of the collimator lenses 11-17. Each of the collimator lenses 11 to 17 is formed in a shape obtained by cutting a region including the optical axis of a circular lens having an aspherical surface into an elongated shape on a parallel plane. This elongated collimator lens can be formed, for example, by molding resin or optical glass. The collimator lenses 11 to 17 are closely arranged in the arrangement direction of the light emitting points so that the length direction is orthogonal to the arrangement direction of the light emitting points of the GaN-based semiconductor lasers LD1 to LD7 (left and right direction in FIG. 32).

一方、GaN系半導体レーザLD1〜LD7としては、発光幅が2μmの活性層を備え、活性層と平行方向、直角な方向の拡がり角が各々例えば10°、30°の状態で各々レーザビームB1〜B7を発するレーザが用いられている。これらGaN系半導体レーザLD1〜LD7は、活性層と平行方向に発光点が1列に並ぶように配設されている。   On the other hand, each of the GaN-based semiconductor lasers LD1 to LD7 includes an active layer having a light emission width of 2 μm, and each of the laser beams B1 to B1 has a divergence angle of, for example, 10 ° and 30 ° in a direction parallel to and perpendicular to the active layer. A laser emitting B7 is used. These GaN-based semiconductor lasers LD1 to LD7 are arranged so that the light emitting points are arranged in a line in a direction parallel to the active layer.

各発光点から発せられたレーザビームB1〜B7は、上述のように細長形状の各コリメータレンズ11〜17に対して、拡がり角度が大きい方向が長さ方向と一致し、拡がり角度が小さい方向が幅方向(長さ方向と直交する方向)と一致する状態で入射することになる。つまり、各コリメータレンズ11〜17の幅が1.1mm、長さが4.6mmであり、それらに入射するレーザビームB1〜B7の水平方向、垂直方向のビーム径は各々0.9mm、2.6mmである。また、コリメータレンズ11〜17の各々は、焦点距離f1=3mm、NA=0.6、レンズ配置ピッチ=1.25mmである。 In the laser beams B1 to B7 emitted from the respective light emitting points, the direction in which the divergence angle is large coincides with the length direction and the direction in which the divergence angle is small with respect to the elongated collimator lenses 11 to 17 as described above. Incident light is incident in a state that coincides with the width direction (direction orthogonal to the length direction). That is, the collimator lenses 11 to 17 have a width of 1.1 mm and a length of 4.6 mm, and the horizontal and vertical beam diameters of the laser beams B1 to B7 incident thereon are 0.9 mm and 6 mm. Each of the collimator lenses 11 to 17 has a focal length f 1 = 3 mm, NA = 0.6, and a lens arrangement pitch = 1.25 mm.

集光レンズ20は、非球面を備えた円形レンズの光軸を含む領域を平行平面で細長く切り取って、コリメータレンズ11〜17の配列方向、つまり水平方向に長く、それと直角な方向に短い形状に形成されている。この集光レンズ20は、焦点距離f=23mm、NA=0.2である。この集光レンズ20も、例えば、樹脂又は光学ガラスをモールド成形することにより形成される。 The condensing lens 20 is obtained by cutting a region including the optical axis of a circular lens having an aspherical surface into an elongated shape in a parallel plane so as to be long in the arrangement direction of the collimator lenses 11 to 17, that is, in a horizontal direction and short in a direction perpendicular thereto. Is formed. This condenser lens 20 has a focal length f 2 = 23 mm and NA = 0.2. This condensing lens 20 is also formed by molding resin or optical glass, for example.

前記ファイバアレイ光源は、DMDを照明する光照射手段に、合波レーザ光源の光ファイバの出射端部をアレイ状に配列した高輝度のファイバアレイ光源を用いているので、高出力でかつ深い焦点深度を備えたパターン形成装置を実現することができる。更に、各ファイバアレイ光源の出力が大きくなることで、所望の出力を得るために必要なファイバアレイ光源数が少なくなり、パターン形成装置の低コスト化が図られる。
また、光ファイバの出射端のクラッド径を入射端のクラッド径よりも小さくしているので、発光部径がより小さくなり、ファイバアレイ光源の高輝度化が図られる。これにより、より深い焦点深度を備えたパターン形成装置を実現することができる。例えば、ビーム径1μm以下、解像度0.1μm以下の超高解像度露光の場合にも、深い焦点深度を得ることができ、高速かつ高精細な露光が可能となる。したがって、高解像度が必要とされる薄膜トランジスタ(TFT)の露光工程に好適である。
Since the fiber array light source uses a high-intensity fiber array light source in which the output ends of the optical fibers of the combined laser light source are arranged in an array as the light irradiating means for illuminating the DMD, it has a high output and a deep focus. A pattern forming apparatus having a depth can be realized. Furthermore, since the output of each fiber array light source is increased, the number of fiber array light sources required to obtain a desired output is reduced, and the cost of the pattern forming apparatus can be reduced.
Further, since the cladding diameter of the output end of the optical fiber is smaller than the cladding diameter of the incident end, the diameter of the light emitting portion is further reduced, and the brightness of the fiber array light source can be increased. Thereby, a pattern forming apparatus having a deeper depth of focus can be realized. For example, even in the case of ultra-high resolution exposure with a beam diameter of 1 μm or less and a resolution of 0.1 μm or less, a deep depth of focus can be obtained, and high-speed and high-definition exposure is possible. Therefore, it is suitable for a thin film transistor (TFT) exposure process that requires high resolution.

前記光照射手段としては、前記合波レーザ光源を複数備えたファイバアレイ光源に限定されず、例えば、1個の発光点を有する単一の半導体レーザから入射されたレーザ光を出射する1本の光ファイバを備えたファイバ光源をアレイ化したファイバアレイ光源を用いることができる。   The light irradiating means is not limited to a fiber array light source including a plurality of the combined laser light sources. For example, a single laser beam that emits laser light incident from a single semiconductor laser having one light emitting point is emitted. A fiber array light source obtained by arraying fiber light sources including optical fibers can be used.

複数の発光点を備えた光照射手段としては、例えば、図33に示すように、ヒートブロック100上に、複数(例えば、7個)のチップ状の半導体レーザLD1〜LD7を配列したレーザアレイを用いることができる。また、図34(A)に示す、複数(例えば、5個)の発光点110aが所定方向に配列されたチップ状のマルチキャビティレーザ110を用いることも可能である。マルチキャビティレーザ110は、チップ状の半導体レーザを配列する場合と比べ、発光点を位置精度良く配列できるので、各発光点から出射されるレーザビームを合波し易い。但し、発光点が多くなるとレーザ製造時にマルチキャビティレーザ110に撓みが発生し易くなるため、発光点110aの個数は5個以下とするのが好ましい。   As the light irradiation means having a plurality of light emitting points, for example, as shown in FIG. 33, a laser array in which a plurality of (for example, seven) chip-shaped semiconductor lasers LD1 to LD7 are arranged on the heat block 100 is used. Can be used. A chip-shaped multicavity laser 110 in which a plurality of (for example, five) light emitting points 110a shown in FIG. 34A are arranged in a predetermined direction can also be used. Since the multicavity laser 110 can arrange the light emitting points with higher positional accuracy than the case where the chip-shaped semiconductor lasers are arranged, it is easy to multiplex laser beams emitted from the respective light emitting points. However, as the number of light emitting points increases, the multicavity laser 110 is likely to be bent at the time of laser manufacturing. Therefore, the number of light emitting points 110a is preferably 5 or less.

前記光照射手段としては、このマルチキャビティレーザ110や、図34(B)に示すように、ヒートブロック100上に、複数のマルチキヤビティレーザ110が各チップの発光点110aの配列方向と同じ方向に配列されたマルチキャビティレーザアレイを、レーザ光源として用いることができる。   As the light irradiation means, the multi-cavity laser 110 or a plurality of multi-cavity lasers 110 on the heat block 100 as shown in FIG. 34 (B) has the same direction as the arrangement direction of the light emitting points 110a of each chip. A multi-cavity laser array arranged in the above can be used as a laser light source.

また、合波レーザ光源は、複数のチップ状の半導体レーザから出射されたレーザ光を合波するものには限定されない。
例えば、図21に示すように、複数(例えば、3個)の発光点110aを有するチップ状のマルチキャビティレーザ110を備えた合波レーザ光源を用いることができる。この合波レーザ光源は、マルチキャビティレーザ110と、1本のマルチモード光ファイバ130と、集光レンズ120と、を備えて構成されている。マルチキャビティレーザ110は、例えば、発振波長が405nmのGaN系レーザダイオードで構成することができる。
The combined laser light source is not limited to one that combines laser beams emitted from a plurality of chip-shaped semiconductor lasers.
For example, as shown in FIG. 21, a combined laser light source including a chip-shaped multicavity laser 110 having a plurality of (for example, three) light emitting points 110a can be used. This combined laser light source is configured to include a multi-cavity laser 110, one multi-mode optical fiber 130, and a condensing lens 120. The multi-cavity laser 110 can be composed of, for example, a GaN-based laser diode having an oscillation wavelength of 405 nm.

前記構成では、マルチキャビティレーザ110の複数の発光点110aの各々から出射したレーザビームBの各々は、集光レンズ120によって集光され、マルチモード光ファイバ130のコア130aに入射する。コア130aに入射したレーザ光は、光ファイバ内を伝搬し、1本に合波されて出射する。   In the above configuration, each of the laser beams B emitted from each of the plurality of light emitting points 110 a of the multicavity laser 110 is collected by the condenser lens 120 and enters the core 130 a of the multimode optical fiber 130. The laser light incident on the core 130a propagates in the optical fiber, is combined into one, and is emitted.

マルチキャビティレーザ110の複数の発光点110aを、上記マルチモード光ファイバ130のコア径と略等しい幅内に並設すると共に、集光レンズ120として、マルチモード光ファイバ130のコア径と略等しい焦点距離の凸レンズや、マルチキャビティレーザ110からの出射ビームをその活性層に垂直な面内のみでコリメートするロッドレンズを用いることにより、レーザビームBのマルチモード光ファイバ130への結合効率を上げることができる。   A plurality of light emitting points 110 a of the multicavity laser 110 are arranged in parallel within a width substantially equal to the core diameter of the multimode optical fiber 130, and a focal point substantially equal to the core diameter of the multimode optical fiber 130 is formed as the condenser lens 120. By using a convex lens of a distance or a rod lens that collimates the outgoing beam from the multicavity laser 110 only in a plane perpendicular to the active layer, the coupling efficiency of the laser beam B to the multimode optical fiber 130 can be increased. it can.

また、図35に示すように、複数(例えば、3個)の発光点を備えたマルチキャビティレーザ110を用い、ヒートブロック111上に複数(例えば、9個)のマルチキャビティレーザ110が互いに等間隔で配列されたレーザアレイ140を備えた合波レーザ光源を用いることができる。複数のマルチキヤビティレーザ110は、各チップの発光点110aの配列方向と同じ方向に配列されて固定されている。   As shown in FIG. 35, a multi-cavity laser 110 having a plurality of (for example, three) emission points is used, and a plurality of (for example, nine) multi-cavity lasers 110 are equidistant from each other on the heat block 111. A combined laser light source including the laser array 140 arranged in (1) can be used. The plurality of multi-cavity lasers 110 are arranged and fixed in the same direction as the arrangement direction of the light emitting points 110a of each chip.

この合波レーザ光源は、レーザアレイ140と、各マルチキヤピティレーザ110に対応させて配置した複数のレンズアレイ114と、レーザアレイ140と複数のレンズアレイ114との間に配置された1本のロッドレンズ113と、1本のマルチモード光ファイバ130と、集光レンズ120と、を備えて構成されている。レンズアレイ114は、マルチキヤピティレーザ110の発光点に対応した複数のマイクロレンズを備えている。   This combined laser light source includes a laser array 140, a plurality of lens arrays 114 arranged corresponding to each multi-capability laser 110, and a single lens arranged between the laser array 140 and the plurality of lens arrays 114. A rod lens 113, one multimode optical fiber 130, and a condenser lens 120 are provided. The lens array 114 includes a plurality of microlenses corresponding to the emission points of the multi-capability laser 110.

上記の構成では、複数のマルチキヤビティレーザ110の複数の発光点10aの各々から出射したレーザビームBの各々は、ロッドレンズ113により所定方向に集光された後、レンズアレイ114の各マイクロレンズにより平行光化される。平行光化されたレーザビームLは、集光レンズ120によって集光され、マルチモード光フアイバ130のコア130aに入射する。コア130aに入射したレーザ光は、光フアイバ内を伝搬し、1本に合波されて出射する。   In the above configuration, each of the laser beams B emitted from each of the plurality of light emitting points 10a of the plurality of multi-cavity lasers 110 is condensed in a predetermined direction by the rod lens 113 and then each microlens of the lens array 114. Is collimated. The collimated laser beam L is condensed by the condenser lens 120 and enters the core 130a of the multimode optical fiber 130. The laser light incident on the core 130a propagates in the optical fiber, is combined into one, and is emitted.

更に、他の合波レーザ光源としては、図36(A)及び(B)に示すように、略矩形状のヒートブロック180上に光軸方向の断面がL字状のヒートブロック182が搭載され、2つのヒートブロック間に収納空間が形成されている。L字状のヒートブロック182の上面には、複数の発光点(例えば、5個)がアレイ状に配列された複数(例えば、2個)のマルチキャビティレーザ110が、各チップの発光点110aの配列方向と同じ方向に等間隔で配列されて固定されている。   Furthermore, as another combined laser light source, as shown in FIGS. 36A and 36B, a heat block 182 having an L-shaped cross section in the optical axis direction is mounted on a heat block 180 having a substantially rectangular shape. A storage space is formed between the two heat blocks. On the upper surface of the L-shaped heat block 182, a plurality of (for example, two) multi-cavity lasers 110 in which a plurality of light emitting points (for example, five) are arranged in an array form the light emitting points 110a of each chip. It is arranged and fixed at equal intervals in the same direction as the arrangement direction.

略矩形状のヒートブロック180には凹部が形成されており、ヒートブロック180の空間側上面には、複数の発光点(例えば、5個)がアレイ状に配列された複数(例えば、2個)のマルチキャビティレーザ110が、その発光点がヒートブロック182の上面に配置されたレーザチップの発光点と同じ鉛直面上に位置するように配置されている。   A concave portion is formed in the substantially rectangular heat block 180, and a plurality of (for example, two) light emitting points (for example, five) are arranged in an array on the upper surface of the space side of the heat block 180. The multi-cavity laser 110 is arranged such that its emission point is located on the same vertical plane as the emission point of the laser chip arranged on the upper surface of the heat block 182.

マルチキャビティレーザ110のレーザ光出射側には、各チップの発光点110aに対応してコリメートレンズが配列されたコリメートレンズアレイ184が配置されている。コリメートレンズアレイ184は、各コリメートレンズの長さ方向とレーザビームの拡がり角が大きい方向(速軸方向)とが一致し、各コリメートレンズの幅方向が拡がり角が小さい方向(遅軸方向)と一致するように配置されている。このように、コリメートレンズをアレイ化して一体化することで、レーザ光の空間利用効率が向上し合波レーザ光源の高出力化が図られると共に、部品点数が減少し低コスト化することができる。   On the laser beam emission side of the multi-cavity laser 110, a collimator lens array 184 in which collimator lenses are arranged corresponding to the light emission points 110a of the respective chips is arranged. In the collimating lens array 184, the length direction of each collimating lens coincides with the direction in which the divergence angle of the laser beam is large (fast axis direction), and the width direction of each collimating lens is in the direction in which the divergence angle is small (slow axis direction). They are arranged to match. Thus, by collimating and integrating the collimating lenses, the space utilization efficiency of the laser light can be improved, the output of the combined laser light source can be increased, and the number of parts can be reduced and the cost can be reduced. .

また、コリメートレンズアレイ184のレーザ光出射側には、1本のマルチモード光ファイバ130と、このマルチモード光ファイバ130の入射端にレーザビームを集光して結合する集光レンズ120と、が配置されている。   Further, on the laser beam emitting side of the collimating lens array 184, there is one multimode optical fiber 130, and a condensing lens 120 that condenses and combines the laser beam at the incident end of the multimode optical fiber 130. Is arranged.

前記構成では、レーザブロック180、182上に配置された複数のマルチキヤビティレーザ110の複数の発光点10aの各々から出射したレーザビームBの各々は、コリメートレンズアレイ184により平行光化され、集光レンズ120によって集光されて、マルチモード光フアイバ130のコア130aに入射する。コア130aに入射したレーザ光は、光フアイバ内を伝搬し、1本に合波されて出射する。   In the above configuration, each of the laser beams B emitted from each of the plurality of light emitting points 10a of the plurality of multi-cavity lasers 110 arranged on the laser blocks 180 and 182 is collimated by the collimating lens array 184 and collected. The light is condensed by the optical lens 120 and enters the core 130 a of the multimode optical fiber 130. The laser light incident on the core 130a propagates in the optical fiber, is combined into one, and is emitted.

前記合波レーザ光源は、上記の通り、マルチキャビティレーザの多段配置とコリメートレンズのアレイ化とにより、特に高出力化を図ることができる。この合波レーザ光源を用いることにより、より高輝度なファイバアレイ光源やバンドルファイバ光源を構成することができるので、本発明のパターン形成装置のレーザ光源を構成するファイバ光源として特に好適である。   As described above, the combined laser light source can achieve particularly high output by the multistage arrangement of multicavity lasers and the array of collimating lenses. By using this combined laser light source, a higher-intensity fiber array light source or bundle fiber light source can be configured, so that it is particularly suitable as a fiber light source constituting the laser light source of the pattern forming apparatus of the present invention.

なお、前記各合波レーザ光源をケーシング内に収納し、マルチモード光ファイバ130の出射端部をそのケーシングから引き出したレーザモジュールを構成することができる。   It should be noted that a laser module in which each of the combined laser light sources is housed in a casing and the emission end of the multimode optical fiber 130 is pulled out from the casing can be configured.

また、合波レーザ光源のマルチモード光ファイバの出射端に、コア径がマルチモード光ファイバと同一でかつクラッド径がマルチモード光ファイバより小さい他の光ファイバを結合してファイバアレイ光源の高輝度化を図る例について説明したが、例えば、クラッド径が125μm、80μm、60μm等のマルチモード光ファイバを、出射端に他の光ファイバを結合せずに使用してもよい。   In addition, the other end of the multimode optical fiber of the combined laser light source is coupled with another optical fiber having the same core diameter as the multimode optical fiber and a cladding diameter smaller than the multimode optical fiber. However, for example, a multimode optical fiber having a cladding diameter of 125 μm, 80 μm, 60 μm or the like may be used without coupling another optical fiber to the emission end.

スキャナ162の各露光ヘッド166において、ファイバアレイ光源66の合波レーザ光源を構成するGaN系半導体レーザLD1〜LD7の各々から発散光状態で出射したレーザビームB1,B2,B3,B4,B5,B6,及びB7の各々は、対応するコリメータレンズ11〜17によって平行光化される。平行光化されたレーザビームB1〜B7は、集光レンズ20によって集光され、マルチモード光ファイバ30のコア30aの入射端面に収束する。   In each exposure head 166 of the scanner 162, laser beams B1, B2, B3, B4, B5, and B6 emitted in a divergent light state from each of the GaN-based semiconductor lasers LD1 to LD7 constituting the combined laser light source of the fiber array light source 66. , And B7 are collimated by corresponding collimator lenses 11-17. The collimated laser beams B <b> 1 to B <b> 7 are collected by the condenser lens 20 and converge on the incident end face of the core 30 a of the multimode optical fiber 30.

集光光学系は、コリメータレンズ11〜17及び集光レンズ20によって構成される。また、集光光学系とマルチモード光ファイバ30とによって合波光学系が構成される。
集光レンズ20によって上述のように集光されたレーザビームB1〜B7が、マルチモード光ファイバ30のコア30aに入射して光ファイバ内を伝搬し、1本のレーザビームBに合波されてマルチモード光ファイバ30の出射端部に結合された光ファイバ31から出射する。
The condensing optical system includes collimator lenses 11 to 17 and a condensing lens 20. Also, the converging optical system and the multimode optical fiber 30 constitute a multiplexing optical system.
The laser beams B1 to B7 condensed as described above by the condenser lens 20 are incident on the core 30a of the multimode optical fiber 30, propagate through the optical fiber, and are combined into one laser beam B. The light exits from the optical fiber 31 coupled to the exit end of the multimode optical fiber 30.

各レーザモジュールにおいて、レーザビームB1〜B7のマルチモード光ファイバ30への結合効率が0.85で、GaN系半導体レーザLD1〜LD7の各出力が30mWの場合には、アレイ状に配列された光ファイバ31の各々について、出力180mW(=30mW×0.85×7)の合波レーザビームBを得ることができる。従って、6本の光ファイバ31がアレイ状に配列されたレーザ出射部68での出力は約1W(=180mW×6)である。   In each laser module, when the coupling efficiency of the laser beams B1 to B7 to the multimode optical fiber 30 is 0.85 and each output of the GaN-based semiconductor lasers LD1 to LD7 is 30 mW, the light arranged in an array For each of the fibers 31, a combined laser beam B with an output of 180 mW (= 30 mW × 0.85 × 7) can be obtained. Therefore, the output from the laser emitting unit 68 in which the six optical fibers 31 are arranged in an array is about 1 W (= 180 mW × 6).

ファイバアレイ光源66のレーザ出射部68には、高輝度の発光点が主走査方向に沿って一列に配列されている。単一の半導体レーザからのレーザ光を1本の光ファイバに結合させる従来のファイバ光源は低出力であるため、多数列配列しなければ所望の出力を得ることができなかったが、前記合波レーザ光源は高出力であるため、少数列、例えば1列でも所望の出力を得ることができる。   In the laser emitting section 68 of the fiber array light source 66, high-luminance light emitting points are arranged in a line along the main scanning direction. A conventional fiber light source that couples laser light from a single semiconductor laser to a single optical fiber has a low output, so that a desired output cannot be obtained unless multiple rows are arranged. Since the laser light source has a high output, a desired output can be obtained even with a small number of columns, for example, one column.

例えば、半導体レーザと光ファイバを1対1で結合させた従来のファイバ光源では、通常、半導体レーザとしては出力30mW(ミリワット)程度のレーザが使用され、光ファイバとしてはコア径50μm、クラッド径125μm、NA(開口数)0.2のマルチモード光ファイバが使用されているので、約1W(ワット)の出力を得ようとすれば、マルチモード光ファイバを48本(8×6)束ねなければならず、発光領域の面積は0.62mm(0.675mm×0.925mm)であるから、レーザ出射部68での輝度は1.6×10(W/m)、光ファイバ1本当りの輝度は3.2×10(W/m)である。 For example, in a conventional fiber light source in which a semiconductor laser and an optical fiber are coupled on a one-to-one basis, a laser having an output of about 30 mW (milliwatt) is usually used as the semiconductor laser, and the core diameter is 50 μm and the cladding diameter is 125 μm. Since a multimode optical fiber having a numerical aperture (NA) of 0.2 is used, if an output of about 1 W (watt) is to be obtained, 48 multimode optical fibers (8 × 6) must be bundled. Since the area of the light emitting region is 0.62 mm 2 (0.675 mm × 0.925 mm), the luminance at the laser emitting portion 68 is 1.6 × 10 6 (W / m 2 ) and one optical fiber is used. The luminance per hit is 3.2 × 10 6 (W / m 2 ).

これに対し、前記光照射手段が合波レーザを照射可能な手段である場合には、マルチモード光ファイバ6本で約1Wの出力を得ることができ、レーザ出射部68での発光領域の面積は0.0081mm(0.325mm×0.025mm)であるから、レーザ出射部68での輝度は123×10(W/m)となり、従来に比べ約80倍の高輝度化を図ることができる。また、光ファイバ1本当りの輝度は90×10(W/m)であり、従来に比べ約28倍の高輝度化を図ることができる。 On the other hand, when the light irradiating means is a means capable of irradiating a combined laser, an output of about 1 W can be obtained with six multimode optical fibers, and the area of the light emitting region at the laser emitting portion 68 can be obtained. Is 0.0081 mm 2 (0.325 mm × 0.025 mm), the luminance at the laser emitting portion 68 is 123 × 10 6 (W / m 2 ), which is about 80 times higher than the conventional luminance. be able to. Further, the luminance per optical fiber is 90 × 10 6 (W / m 2 ), and the luminance can be increased by about 28 times compared with the conventional one.

ここで、図37(A)及び(B)を参照して、従来の露光ヘッドと本実施の形態の露光ヘッドとの焦点深度の違いについて説明する。従来の露光ヘッドのバンドル状ファイバ光源の発光領域の副走査方向の径は0.675mmであり、露光ヘッドのファイバアレイ光源の発光領域の副走査方向の径は0.025mmである。図37(A)に示すように、従来の露光ヘッドでは、光照射手段(バンドル状ファイバ光源)1の発光領域が大きいので、DMD3へ入射する光束の角度が大きくなり、結果として走査面5へ入射する光束の角度が大きくなる。このため、集光方向(ピント方向のずれ)に対してビーム径が太りやすい。   Here, with reference to FIGS. 37A and 37B, the difference in depth of focus between the conventional exposure head and the exposure head of the present embodiment will be described. The diameter of the light emission region of the bundled fiber light source of the conventional exposure head in the sub-scanning direction is 0.675 mm, and the diameter of the light emission region of the fiber array light source of the exposure head in the sub-scanning direction is 0.025 mm. As shown in FIG. 37A, in the conventional exposure head, since the light emitting area of the light irradiating means (bundle-shaped fiber light source) 1 is large, the angle of the light beam incident on the DMD 3 is increased, and as a result, the scanning surface 5 is moved. The angle of the incident light beam increases. For this reason, the beam diameter tends to increase with respect to the light condensing direction (shift in the focus direction).

一方、図37(B)に示すように、本発明のパターン形成装置における露光ヘッドでは、ファイバアレイ光源66の発光領域の副走査方向の径が小さいので、レンズ系67を通過してDMD50へ入射する光束の角度が小さくなり、結果として走査面56へ入射する光束の角度が小さくなる。即ち、焦点深度が深くなる。この例では、発光領域の副走査方向の径は従来の約30倍になっており、略回折限界に相当する焦点深度を得ることができる。従って、微小スポットの露光に好適である。この焦点深度への効果は、露光ヘッドの必要光量が大きいほど顕著であり、有効である。この例では、露光面に投影された1描素サイズは10μm×10μmである。なお、DMDは反射型の空間光変調素子であるが、図37(A)及び(B)は、光学的な関係を説明するために展開図とした。   On the other hand, as shown in FIG. 37B, in the exposure head in the pattern forming apparatus of the present invention, the diameter of the light emitting region of the fiber array light source 66 in the sub-scanning direction is small, so that it passes through the lens system 67 and enters the DMD 50. As a result, the angle of the light beam incident on the scanning surface 56 is reduced. That is, the depth of focus becomes deep. In this example, the diameter of the light emitting region in the sub-scanning direction is about 30 times that of the conventional one, and a depth of focus substantially corresponding to the diffraction limit can be obtained. Therefore, it is suitable for exposure of a minute spot. This effect on the depth of focus is more prominent and effective as the required light quantity of the exposure head is larger. In this example, the size of one pixel projected on the exposure surface is 10 μm × 10 μm. The DMD is a reflective spatial light modulator, but FIGS. 37A and 37B are developed views for explaining the optical relationship.

次に、前記パターン形成装置を用いた本発明のパターン形成方法について説明する。
まず、露光パターンに応じたパターン情報が、DMD50に接続された図示しないコントローラに入力され、コントローラ内のフレームメモリに一旦記憶される。このパターン情報は、画像を構成する各描素の濃度を2値(ドットの記録の有無)で表したデータである。
次に、パターン形成材料150を表面に吸着したステージ152は、図示しない駆動装置により、ガイド158に沿ってゲート160の上流側から下流側に一定速度で移動される。ステージ152がゲート160下を通過する際に、ゲート160に取り付けられた検知センサ164によりパターン形成材料150の先端が検出されると、フレームメモリに記憶されたパターン情報が複数ライン分ずつ順次読み出され、データ処理部で読み出されたパターン情報に基づいて各露光ヘッド166毎に制御信号が生成される。そして、ミラー駆動制御部により、生成された制御信号に基づいて露光ヘッド166毎にDMD50のマイクロミラーの各々がオンオフ制御される。
次に、ファイバアレイ光源66からDMD50にレーザ光が照射されると、DMD50のマイクロミラーがオン状態のときに反射されたレーザ光が、レンズ系54、58によりパターン形成材料150の被露光面56上に結像される。
このようにして、ファイバアレイ光源66から出射されたレーザ光が、描素毎にオンオフされて、パターン形成材料150がDMD50の使用描素数と略同数の描素単位(露光エリア168)で露光される。
また、パターン形成材料150がステージ152と共に一定速度で移動されることにより、パターン形成材料150がスキャナ162によりステージ移動方向と反対の方向に副走査され、露光ヘッド166毎に帯状の露光済み領域170が形成される。
Next, the pattern forming method of the present invention using the pattern forming apparatus will be described.
First, pattern information corresponding to the exposure pattern is input to a controller (not shown) connected to the DMD 50 and temporarily stored in a frame memory in the controller. This pattern information is data representing the density of each pixel constituting the image as binary values (whether or not dots are recorded).
Next, the stage 152 having the pattern forming material 150 adsorbed on the surface thereof is moved at a constant speed from the upstream side to the downstream side of the gate 160 along the guide 158 by a driving device (not shown). When the leading edge of the pattern forming material 150 is detected by the detection sensor 164 attached to the gate 160 when the stage 152 passes under the gate 160, the pattern information stored in the frame memory is sequentially read out for a plurality of lines. Then, a control signal is generated for each exposure head 166 based on the pattern information read by the data processing unit. Then, each of the micromirrors of the DMD 50 is on / off controlled for each exposure head 166 based on the generated control signal by the mirror drive control unit.
Next, when the DMD 50 is irradiated with laser light from the fiber array light source 66, the laser light reflected when the micromirrors of the DMD 50 are turned on is exposed to the exposed surface 56 of the pattern forming material 150 by the lens systems 54 and 58. Imaged on top.
In this way, the laser light emitted from the fiber array light source 66 is turned on / off for each pixel, and the pattern forming material 150 is exposed in approximately the same number of pixel units (exposure area 168) as the number of used pixel elements of the DMD 50. The
Further, when the pattern forming material 150 is moved at a constant speed together with the stage 152, the pattern forming material 150 is sub-scanned in the direction opposite to the stage moving direction by the scanner 162, and a strip-shaped exposed region 170 is provided for each exposure head 166. Is formed.

[現像工程]
前記現像工程としては、前記露光工程により前記感光層を露光し、未露光部分を除去することにより現像する工程を有する。
前記未硬化領域の除去方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、現像液を用いて除去する方法などが挙げられる。
本発明では、現像工程において、2種以上の現像強度の異なる現像液を用いて現像を行うことにより、上記露光工程での強度変調露光と組み合わせて、TFTアレイ基板の製造工程での工程数の減少が可能となる。
[Development process]
The developing step includes a step of developing the photosensitive layer by exposing the photosensitive layer by the exposing step and removing an unexposed portion.
There is no restriction | limiting in particular as the removal method of the said unhardened area | region, According to the objective, it can select suitably, For example, the method etc. which remove using a developing solution are mentioned.
In the present invention, the number of steps in the manufacturing process of the TFT array substrate is combined with the intensity-modulated exposure in the exposure step by performing development using two or more types of developers having different development intensities in the development step. Reduction is possible.

前記現像液としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、アルカリ性水溶液、水系現像液、有機溶剤などが挙げられ、これらの中でも、弱アルカリ性の水溶液が好ましい。
該アルカリ性の水溶液は、アルカリ性物質の希薄水溶液を使用するが、さらに、水と混和性の有機溶剤を少量添加したものを用いてもよい。前記アルカリ性物質としては、例えば、アルカリ金属水酸化物類(例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム)、アルカリ金属炭酸塩類(例えば、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム)、アルカリ金属重炭酸塩類(例えば、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム)、アルカリ金属ケイ酸塩類(例えば、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム)、アルカリ金属メタケイ酸塩類(例えば、メタケイ酸ナトリウム、メタケイ酸カリウム)、アンモニア、エチルアミン、n−プロピルアミン、ジエチルアミン、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、ジエタノールアミン、モノエタノールアミン、モルホリン、テトラアルキルアンモンニウムヒドロキシド類(例えば、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−ノナン又は燐酸三ナトリウムを挙げることができる。
前記アルカリ性物質の濃度は、0.01質量%〜30質量%であり、pHは8〜14が好ましい。
また、上記の水と混和性のある適当な有機溶剤としては、メタノール、エタノール、2−プロパノール、1−プロパノール、ブタノール、ジアセトンアルコール、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−n−ブチルエーテル、ベンジルアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、ε−カプロラクトン、γ−ブチロラクトン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ヘキサメチルホスホルアミド、乳酸エチル、乳酸メチル、ε−カプロラクタム、N−メチルピロリドンを挙げることができる。水と混和性の有機溶剤の濃度は、0.1質量%〜30質量%が一般的である。
現像液には、さらに公知のアニオン型、ノニオン型界面活性剤を添加することができる。界面活性剤の濃度は0.01質量%〜10質量%が好ましい。
前記現像液の温度としては、前記感光層の現像性に合わせて適宜選択することができるが、例えば、約25℃〜40℃が好ましい。
There is no restriction | limiting in particular as said developing solution, Although it can select suitably according to the objective, For example, alkaline aqueous solution, an aqueous developing solution, an organic solvent etc. are mentioned, Among these, weakly alkaline aqueous solution is preferable.
As the alkaline aqueous solution, a dilute aqueous solution of an alkaline substance is used, but a solution obtained by adding a small amount of an organic solvent miscible with water may be used. Examples of the alkaline substance include alkali metal hydroxides (for example, sodium hydroxide, potassium hydroxide), alkali metal carbonates (for example, sodium carbonate, potassium carbonate), alkali metal bicarbonates (for example, hydrogen carbonate) Sodium, potassium bicarbonate), alkali metal silicates (eg, sodium silicate, potassium silicate), alkali metal metasilicates (eg, sodium metasilicate, potassium metasilicate), ammonia, ethylamine, n-propylamine, Diethylamine, triethylamine, methyldiethylamine, dimethylethanolamine, triethanolamine, diethanolamine, monoethanolamine, morpholine, tetraalkylammonium hydroxides (for example, tetramethylammonium hydroxide) Droxide, tetraethylammonium hydroxide), pyrrole, piperidine, 1,8-diazabicyclo [5,4,0] -7-undecene, 1,5-diazabicyclo [4,3,0] -5-nonane or trisodium phosphate. Can be mentioned.
The concentration of the alkaline substance is 0.01% by mass to 30% by mass, and the pH is preferably 8-14.
Examples of suitable organic solvents miscible with water include methanol, ethanol, 2-propanol, 1-propanol, butanol, diacetone alcohol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol mono- Mention of n-butyl ether, benzyl alcohol, acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, ε-caprolactone, γ-butyrolactone, dimethylformamide, dimethylacetamide, hexamethylphosphoramide, ethyl lactate, methyl lactate, ε-caprolactam, N-methylpyrrolidone Can do. The concentration of the organic solvent miscible with water is generally 0.1% by mass to 30% by mass.
A known anionic or nonionic surfactant can be further added to the developer. The concentration of the surfactant is preferably 0.01% by mass to 10% by mass.
The temperature of the developer can be appropriately selected according to the developability of the photosensitive layer, and is preferably about 25 ° C. to 40 ° C., for example.

前記現像方式としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、パドル現像、シャワー現像、シャワー&スピン現像、ディプ現像等が挙げられる。
前記シャワー現像について説明すると、露光後の感光層に現像液をシャワーにより吹き付けることにより、未硬化部分を除去することができる。尚、現像の前に感光層の溶解性が低いアルカリ性の液をシャワーなどにより吹き付け、熱可塑性樹脂層、中間層などを除去しておくことが好ましい。また、現像の後に、洗浄剤などをシャワーにより吹き付け、ブラシなどで擦りながら、現像残渣を除去することが好ましい。
There is no restriction | limiting in particular as said image development system, According to the objective, it can select suitably, For example, paddle image development, shower image development, shower & spin image development, dip image development, etc. are mentioned.
The shower development will be described. The uncured portion can be removed by spraying a developer onto the exposed photosensitive layer by shower. Prior to development, it is preferable to spray an alkaline solution having a low solubility in the photosensitive layer with a shower or the like to remove the thermoplastic resin layer, the intermediate layer, and the like. Further, after development, it is preferable to remove the development residue while spraying a cleaning agent or the like with a shower and rubbing with a brush or the like.

[その他の工程]
前記その他の工程としては、特に制限はなく、公知のパターン形成における工程の中から適宜選択することが挙げられるが、例えば、硬化処理工程、エッチング工程、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
[Other processes]
There is no restriction | limiting in particular as said other process, Although selecting suitably from the process in well-known pattern formation is mentioned, For example, a hardening process process, an etching process, etc. are mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.

−硬化処理工程−
前記現像工程後に、ポジ型感光層に対して硬化処理を行う硬化処理工程を備えることが好ましい。
前記硬化処理工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、全面露光処理、全面加熱処理などが好適に挙げられる。
-Curing process-
It is preferable to provide a curing treatment step for performing a curing treatment on the positive photosensitive layer after the development step.
There is no restriction | limiting in particular as said hardening process, Although it can select suitably according to the objective, For example, a whole surface exposure process, a whole surface heat processing, etc. are mentioned suitably.

前記全面露光処理の方法としては、例えば、前記現像工程の後に、前記パターンが形成された前記積層体上の全面を露光する方法が挙げられる。該全面露光により、前記感光層を形成する感光性組成物中の樹脂の硬化が促進され、前記パターンの表面が硬化される。
前記全面露光を行う装置としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、超高圧水銀灯などのUV露光機が好適に挙げられる。
Examples of the entire surface exposure processing method include a method of exposing the entire surface of the laminate on which the pattern is formed after the developing step. The entire surface exposure accelerates the curing of the resin in the photosensitive composition forming the photosensitive layer, and the surface of the pattern is cured.
There is no restriction | limiting in particular as an apparatus which performs the said whole surface exposure, Although it can select suitably according to the objective, For example, UV exposure machines, such as an ultrahigh pressure mercury lamp, are mentioned suitably.

前記全面加熱処理の方法としては、前記現像工程の後に、前記パターンが形成された前記積層体上の全面を加熱する方法が挙げられる。該全面加熱により、前記パターンの表面の膜強度が高められる。
前記全面加熱における加熱温度としては、120〜250℃が好ましく、120〜200℃がより好ましい。該加熱温度が120℃未満であると、加熱処理による膜強度の向上が得られないことがあり、250℃を超えると、前記ポジ型感光性組成物中の樹脂の分解が生じ、膜質が弱く脆くなることがある。
前記全面加熱における加熱時間としては、10〜120分が好ましく、15〜60分がより好ましい。
前記全面加熱を行う装置としては、特に制限はなく、公知の装置の中から、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ドライオーブン、ホットプレート、IRヒーターなどが挙げられる。
Examples of the entire surface heat treatment method include a method of heating the entire surface of the laminate on which the pattern is formed after the developing step. The whole surface heating increases the film strength of the surface of the pattern.
As heating temperature in the said whole surface heating, 120-250 degreeC is preferable and 120-200 degreeC is more preferable. When the heating temperature is less than 120 ° C., the film strength may not be improved by heat treatment. When the heating temperature exceeds 250 ° C., the resin in the positive photosensitive composition is decomposed and the film quality is weak. May become brittle.
The heating time in the entire surface heating is preferably 10 to 120 minutes, and more preferably 15 to 60 minutes.
There is no restriction | limiting in particular as an apparatus which performs the said whole surface heating, According to the objective, it can select suitably from well-known apparatuses, For example, a dry oven, a hot plate, IR heater etc. are mentioned.

−エッチング工程−
前記エッチング工程としては、公知のエッチング処理方法の中から適宜選択した方法により行うことができ、レジストパターンで覆われていない下地部分を除去するために行い、薄膜のパターンを得る。
エッチング液による処理(ウエットエッチング)、及び減圧下でのガス放電により反応させてガス状にして処理(ドライエッチング)のいずれかを行う。
前記ウエットエッチングを行う場合は、エッチャントの浸透によるアンダーカットを防止するためにポストベークを行うことが望ましい。通常これらのポストベークは110℃〜140℃程度で行われるが、必ずしもこれに限られてはいない。使用されるエッチャントには、塩化第二鉄/塩酸系、塩酸/硝酸系、臭化水素酸系などを代表例として、多くのエッチャントが開発され使用されている。Cr用には硝酸セリウムアンモニウム溶液、Ti、Ta用には希釈フッ酸、Mo用には過酸化水素水、MoW、Alにはリン硝酸、ITO用には希釈王水、塩化第二鉄溶液、ヨウ化水素水、SiNxやSiOには緩衝フッ酸、a−Si、n+a−Siにはフッ硝酸がそれぞれ使用される。
-Etching process-
The etching step can be performed by a method appropriately selected from known etching treatment methods, and is performed to remove a base portion not covered with a resist pattern, thereby obtaining a thin film pattern.
Either a treatment with an etchant (wet etching) or a reaction by gas discharge under reduced pressure to form a gas (dry etching) is performed.
When performing the wet etching, it is desirable to perform post-baking in order to prevent undercut due to the penetration of the etchant. Usually, these post-baking is performed at about 110 ° C. to 140 ° C., but is not necessarily limited thereto. As etchants used, many etchants have been developed and used, with ferric chloride / hydrochloric acid systems, hydrochloric acid / nitric acid systems, hydrobromic acid systems, and the like as representative examples. Cerium ammonium nitrate solution for Cr, diluted hydrofluoric acid for Ti and Ta, hydrogen peroxide solution for Mo, phosphorous nitric acid for MoW, Al, diluted aqua regia, ferric chloride solution for ITO, Buffered hydrofluoric acid is used for hydrogen iodide water, SiNx and SiO 2 , and hydrofluoric acid is used for a-Si and n + a-Si.

本発明の感光性組成物においては、熱架橋剤をポジ型感光層中に添加して、ポストベークを行うことによりレジストパターンの耐ドライエッチ性を改良することができる。
前記ドライエッチングにおいて用いられるエッチャントガスとしては、それぞれの膜種に適合するエッチャントガスが使用される。a−Si/nやs−Si用には四フッ化炭素(塩素)+酸素、四フッ化炭素(六フッ化硫黄)+塩化水素(塩素)、a−SiNx用には四フッ化炭素+酸素、a−SiOx用には四フッ化炭素+酸素、三フッ化炭素+酸素、Ta用には四フッ化炭素(六フッ化硫黄)+酸素、MoTa/MoW用には四フッ化炭素+酸素、Cr用には塩素+酸素、Al用には三塩化硼素+塩素、ITO用にはメタン系、臭化水素、臭化水素+塩素、ヨウ化水素等が挙げられる。
In the photosensitive composition of the present invention, the dry etching resistance of the resist pattern can be improved by adding a thermal crosslinking agent to the positive photosensitive layer and performing post-baking.
As an etchant gas used in the dry etching, an etchant gas suitable for each film type is used. Carbon tetrafluoride (chlorine) + oxygen, carbon tetrafluoride (sulfur hexafluoride) + hydrogen chloride (chlorine) for a-Si / n + and s-Si, carbon tetrafluoride for a-SiNx + Oxygen, carbon tetrafluoride + oxygen for a-SiOx, carbon trifluoride + oxygen, carbon tetrafluoride (sulfur hexafluoride) + oxygen for Ta, carbon tetrafluoride for MoTa / MoW Examples include + oxygen, chlorine + oxygen for Cr, boron trichloride + chlorine for Al, and methane, hydrogen bromide, hydrogen bromide + chlorine, hydrogen iodide, etc. for ITO.

−レジスト剥離−
終わりに、パターン形成のために用いたレジストを剥離液にて取り除く(ウエット剥離)か、あるいは、減圧下での酸素ガスの放電により酸化させてガス状にして取り除く(ドライ剥離/アッシング)か、あるいはオゾンとUV光によって酸化させてガス状にして取り除く(ドライ剥離/UVアッシング)など、いくつかの剥離方法によってレジスト除去を行う。剥離液には、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液のような水溶液系とアミンとジメチルスルホキシドやN−メチルピロリドンの混合物のような有機溶剤系が一般的に知られている。後者の例としてはモノエタノールアミン/ジメチルスルホキシド混合物(質量混合比=7/3)が良く知られている。
-Resist stripping-
Finally, remove the resist used for pattern formation with a stripping solution (wet stripping), or remove it by oxidizing it with oxygen gas discharge under reduced pressure (dry stripping / ashing). Alternatively, the resist is removed by several peeling methods such as oxidation with ozone and UV light to remove it in a gaseous state (dry peeling / UV ashing). As the stripping solution, an aqueous solution system such as an aqueous sodium hydroxide solution and an aqueous potassium hydroxide solution and an organic solvent system such as a mixture of an amine and dimethyl sulfoxide or N-methylpyrrolidone are generally known. As an example of the latter, a monoethanolamine / dimethyl sulfoxide mixture (mass mixing ratio = 7/3) is well known.

本発明のパターン形成方法は、パターン形成材料上に結像させる像の歪みを抑制することにより、パターンを高精細に、かつ、効率よく形成可能であるため、高精細な露光が必要とされる各種パターンの形成などに好適に使用することができ、特に大面積のTFTアレイ基板の形成に好適に使用することができる。   The pattern forming method of the present invention requires high-definition exposure because the pattern can be formed with high definition and efficiency by suppressing distortion of the image formed on the pattern forming material. It can be suitably used for forming various patterns, and can be particularly suitably used for forming a large-area TFT array substrate.

(TFTアレイ基板)
TFTアレイ基板は、本発明の前記パターン形成方法により形成することができる。即ち、前記本発明のポジ型感光性組成物からなるポジ型感光層を、TFT(薄膜トランジスター)アクティブマトリクス基板(TFTアレイ基板)上に形成し、露光し現像して同一のTFTアレイ基板上に複数の画素電極を形成する。
この場合、前記ポジ型感光層の形成、露光、現像、エッチング等については、本発明の前記パターン形成方法と同様である。
(TFT array substrate)
The TFT array substrate can be formed by the pattern forming method of the present invention. That is, a positive photosensitive layer comprising the positive photosensitive composition of the present invention is formed on a TFT (Thin Film Transistor) active matrix substrate (TFT array substrate), exposed and developed, and then on the same TFT array substrate. A plurality of pixel electrodes are formed.
In this case, the formation, exposure, development, etching, and the like of the positive photosensitive layer are the same as those in the pattern forming method of the present invention.

ここで、LCD用TFTアレイ基板について図38を参照して説明する。
図38は、LCD用TFTアレイ基板の基本的な断面構造図を示す。このTFTアレイ基板は、(1)まず、ガラス基板1上にモリブデンタンタル(MoTa)などによりゲート電極2a、Cs電極2bを設ける。(2)次に、ゲート電極の上にシリコン酸化膜(SiOx)3やシリコン窒化膜(SiNx)4などによりゲート酸化膜を形成し、このゲート酸化膜上に、(3)半導体活性層である非晶質シリコン層(a−Si)5を形成する。(4)更に、接合抵抗を低減するためのN不純物を混合したa−Si層6を設ける。(5)その後、アルミニウムなどの金属によりドレイン電極7a、ソース電極7bを形成する。このドレイン電極7aはデータ信号線に接続され、ソース電極7bは画素電極(又は、サブ画素電極)9に接続される。(6)最後に、半導体層(a−Si層)やドレイン電極、ソース電極を保護するような窒化膜(SiNx)8などによる保護膜が設けられる。
Here, the TFT array substrate for LCD will be described with reference to FIG.
FIG. 38 shows a basic cross-sectional structure diagram of an LCD TFT array substrate. In this TFT array substrate, (1) First, a gate electrode 2a and a Cs electrode 2b are provided on a glass substrate 1 with molybdenum tantalum (MoTa) or the like. (2) Next, a gate oxide film is formed on the gate electrode by a silicon oxide film (SiOx) 3 or a silicon nitride film (SiNx) 4, and (3) a semiconductor active layer is formed on the gate oxide film. An amorphous silicon layer (a-Si) 5 is formed. (4) Further, an a-Si layer 6 in which N + impurities are mixed to reduce the junction resistance is provided. (5) Thereafter, the drain electrode 7a and the source electrode 7b are formed of a metal such as aluminum. The drain electrode 7 a is connected to the data signal line, and the source electrode 7 b is connected to the pixel electrode (or sub-pixel electrode) 9. (6) Finally, a protective film such as a nitride film (SiNx) 8 that protects the semiconductor layer (a-Si layer), drain electrode, and source electrode is provided.

次に、TFTアレイ基板の製造工程について、図39に基づいて説明する。
まず、図39(A)工程に示すように、絶縁性基板21上に、ゲート電極になる金属膜22をガラス基板の全面にスパッタリングにて付ける。この金属膜における金属としては、例えば、タンタル(Ta)、モリブデンタンタル(MoTa)、モリブデンタングステン(MoW)などの合金、アルミニウム(Al)などが挙げられる。
次に、図39(B)工程に示すように、フォトレジスト塗布、乾燥、マスク露光、現像、エッチングにより金属パターン22aを形成する(以下、この一連の工程を「フォトエッチング工程」と称することもある)。このフォトエッチング工程は、前記本発明のパターン形成方法により行われる。
次に、CVD技術により図39(C)工程に示すように、ゲート酸化膜(SiOx)23を形成する。
次に、CVD技術によって図39(D)工程に示すように、半導体膜(a−Si)24を蒸着する。
更に、図39(E)工程に示すように、リン(N)を微量添加した半導体膜25を形成する。その後、TFTとなる部分のみを前記本発明のフォトエッチング工程により図39(F)工程に示すように、パターニングして、半導体層(a−Si膜)24aを形成する。
その後、画素電極となる部分に透明導電膜であるITO膜26を図39(G)工程に示すように、スパッタし、前記本発明のフォトエッチング工程によって図39(H)工程に示すように、画素電極26aを形成する。
一方、蓄積キャパシタCsの電源部を形成するため、Cs上のゲート酸化膜の一部を前記本発明のフォトエッチング工程により図39(I)工程に示すように、パターニングして除去する(23a)。
次に、TFTのドレイン電極、ソース電極になる部分にアルミニウムやチタンなどの金属層27を図39(J)工程に示すように、スパッタリングにより成膜する。次いで、前記本発明のフォトエッチング工程によって図39(K)工程に示すように、パターニングして、ソース電極27aとドレイン電極27bを形成する。
最後に、TFTなどの素子を保護するために窒化膜(SiNx)などの保護膜をCVD法によって成長させる。この保護膜を成長させた後に、前記本発明のフォトエッチング工程によってパターニングして保護膜を形成する。以上により、TFTアレイ基板を作製できる。
Next, a manufacturing process of the TFT array substrate will be described with reference to FIG.
First, as shown in FIG. 39A, a metal film 22 to be a gate electrode is formed on the insulating substrate 21 by sputtering on the entire surface of the glass substrate. Examples of the metal in the metal film include alloys such as tantalum (Ta), molybdenum tantalum (MoTa), molybdenum tungsten (MoW), aluminum (Al), and the like.
Next, as shown in the step of FIG. 39B, a metal pattern 22a is formed by applying a photoresist, drying, mask exposure, development, and etching (hereinafter, this series of steps may be referred to as a “photo etching step”). is there). This photoetching step is performed by the pattern forming method of the present invention.
Next, as shown in FIG. 39C, a gate oxide film (SiOx) 23 is formed by the CVD technique.
Next, as shown in FIG. 39D, a semiconductor film (a-Si) 24 is deposited by CVD technology.
Further, as shown in FIG. 39E, a semiconductor film 25 to which a small amount of phosphorus (N + ) is added is formed. Thereafter, only a portion to be a TFT is patterned by the photoetching process of the present invention as shown in FIG. 39F to form a semiconductor layer (a-Si film) 24a.
Thereafter, the ITO film 26, which is a transparent conductive film, is sputtered on the portion to be the pixel electrode as shown in FIG. 39 (G), and as shown in FIG. 39 (H) by the photoetching process of the present invention, Pixel electrode 26a is formed.
On the other hand, in order to form the power supply portion of the storage capacitor Cs, a part of the gate oxide film on Cs is removed by patterning as shown in FIG. 39 (I) by the photoetching process of the present invention (23a). .
Next, a metal layer 27 such as aluminum or titanium is formed by sputtering as shown in the step of FIG. Next, the source electrode 27a and the drain electrode 27b are formed by patterning as shown in FIG. 39K by the photoetching process of the present invention.
Finally, a protective film such as a nitride film (SiNx) is grown by a CVD method in order to protect elements such as TFTs. After this protective film is grown, the protective film is formed by patterning through the photoetching process of the present invention. As described above, a TFT array substrate can be manufactured.

(液晶表示素子)
本発明の液晶表示素子は、既述の本発明のパターン形成方法により製造した前記本発明のTFTアレイ基板を備えてなり、更に必要に応じてその他の部材を有してなる。
(Liquid crystal display element)
The liquid crystal display element of the present invention includes the TFT array substrate of the present invention manufactured by the pattern forming method of the present invention described above, and further includes other members as necessary.

前記液晶表示素子の基本的な構成態様としては、(1)薄膜トランジスタ(以下、「TFT」という。)等の駆動素子と画素電極(導電層)とが配列形成された前記本発明のTFTアレイ基板(駆動側基板)と、カラーフィルタ及び対向電極(導電層)を備えるカラーフィルタ側基板とをスペーサを介在させて対向配置し、その間隙部に液晶材料を封入して構成されるもの、(2)カラーフィルタが前記本発明のTFTアレイ基板に直接形成されたカラーフィルタ一体型TFTアレイ基板と、対向電極(導電層)を備える対向基板とをスペーサを介在させて対向配置し、その間隙部に液晶材料を封入して構成されるもの等が挙げられる。   The basic configuration of the liquid crystal display element is as follows: (1) TFT array substrate of the present invention in which drive elements such as thin film transistors (hereinafter referred to as “TFTs”) and pixel electrodes (conductive layers) are arrayed. (Drive-side substrate) and a color filter-side substrate provided with a color filter and a counter electrode (conductive layer) are arranged to face each other with a spacer interposed therebetween, and a liquid crystal material is sealed in the gap portion, (2 ) A color filter-integrated TFT array substrate in which a color filter is directly formed on the TFT array substrate of the present invention and a counter substrate having a counter electrode (conductive layer) are arranged to face each other with a spacer interposed therebetween, and in the gap portion Examples include a liquid crystal material encapsulated.

前記導電層としては、例えば、ITO膜;Al、Zn、Cu、Fe、Ni、Cr、Mo等の金属膜;SiO2等の金属酸化膜などが挙げられ、これらの中でも、透明性を有するものが好ましく、ITO膜が特に好ましい。
前記本発明のTFTアレイ基板、カラーフィルタ側基板、対向基板は、その基材として、例えば、ソーダガラス板、低膨張ガラス板、ノンアルカリガラス板、石英ガラス板等の公知のガラス板、又はプラスチックフィルム等を用いて構成される。
Examples of the conductive layer include an ITO film; a metal film such as Al, Zn, Cu, Fe, Ni, Cr, and Mo; and a metal oxide film such as SiO 2. Is preferable, and an ITO film is particularly preferable.
The TFT array substrate, the color filter side substrate, and the counter substrate of the present invention have, as their base materials, for example, a known glass plate such as a soda glass plate, a low expansion glass plate, a non-alkali glass plate, a quartz glass plate, or a plastic. It is configured using a film or the like.

本発明の液晶表示素子は、本発明のパターン形成方法により形成された微細なTFTを欠陥無く密に形成したTFTアレイ基板を用いているので、約1m角以上の大画面のLCDを高品質であり、かつ安価に提供できる。   Since the liquid crystal display element of the present invention uses a TFT array substrate in which fine TFTs formed by the pattern forming method of the present invention are densely formed without defects, a large-screen LCD of about 1 m square or more can be produced with high quality. Yes, and can be provided at low cost.

以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.

(実施例1)
1160mm×980mmガラス基板の前面にマグネトロンDCスパッタリングにてアルミニウム(Al)膜を成膜した。該アルミニウム(Al)膜上に、下記の組成のポジ型感光性組成物をスピンコーターを用いて2500rpmで20秒間塗布し、120℃のオーブン中で2分間乾燥することにより、厚さ1.5μmのポジ型感光層(フォトレジスト膜)を形成した。
Example 1
An aluminum (Al) film was formed on the front surface of a 1160 mm × 980 mm glass substrate by magnetron DC sputtering. On the aluminum (Al) film, a positive photosensitive composition having the following composition was applied at 2500 rpm for 20 seconds using a spin coater and dried in an oven at 120 ° C. for 2 minutes to obtain a thickness of 1.5 μm. A positive photosensitive layer (photoresist film) was formed.

−ポジ型感光性組成物(溶液)の組成−
m−クレゾール/o−エトキシフェノールモル比70/30)(ホルマリンからのノボラック樹脂を反応後、再沈殿したもの、重量平均分子量=11600、Mw/Mn=3.1)・・・70質量部
α,α’,α”−トリス(4−ヒドロキシフェニル)−1−エチル−4−イソプロピルベンゼンの1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エステル・・・35質量部
4,4’−(1−α−メチルベンジリデン)ビスフェノール・・・30質量部
フッ素系界面活性剤(F176PF、大日本インキ化学工業株式会社製)・・・1質量部
1−シクロヘキシル−3−(2−モルホリノエチル)−2−チオウレア・・・3.6質量部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート・・・425質量部
-Composition of positive photosensitive composition (solution)-
m-cresol / o-ethoxyphenol molar ratio 70/30) (reacted with novolak resin from formalin, reprecipitated, weight average molecular weight = 11600, Mw / Mn = 3.1)... 70 parts by mass α , Α ′, α ″ -tris (4-hydroxyphenyl) -1-ethyl-4-isopropylbenzene, 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester: 35 parts by mass 4,4 ′-(1- α-methylbenzylidene) bisphenol 30 parts by weight Fluorosurfactant (F176PF, manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) 1 part by weight 1-cyclohexyl-3- (2-morpholinoethyl) -2- Thiourea ... 3.6 parts by mass Propylene glycol monomethyl ether acetate ... 425 parts by mass

<現像工程>
次に、基材上のポジ型感光層に対し、以下に説明するパターン形成装置を用いて、TFTパターンを有するレーザ光を50mJ/cmの照射量で露光し、パターニングを行った。
<Development process>
Next, the positive photosensitive layer on the substrate was exposed to a laser beam having a TFT pattern with an irradiation amount of 50 mJ / cm 2 and patterned using a pattern forming apparatus described below.

−パターン形成装置−
前記光照射手段として図29〜34に示す合波レーザ光源と、前記光変調手段として図8に示す主走査方向にマイクロミラーが1024個配列されたマイクロミラー列が、副走査方向に768組配列された前記光変調手段の内、1024個×256列のみを駆動するように制御されたDMD50と、図15に示した一方の面がトーリック面であるマイクロレンズをアレイ状に配列したマイクロレンズアレイ472及び該マイクロレンズアレイを通した光を前記感光層に結像する光学系480、482とを有するパターン形成装置を用いた。
-Pattern forming device-
29-34 as the light irradiating means, and 768 sets of micromirror arrays in which 1024 micromirrors are arranged in the main scanning direction shown in FIG. 8 as the light modulating means are arranged in the sub-scanning direction. Among the optical modulation means, the DMD 50 controlled to drive only 1024 × 256 rows, and the microlens array in which the microlenses shown in FIG. 15 whose one surface is a toric surface are arranged in an array. A pattern forming apparatus having 472 and optical systems 480 and 482 for forming an image of light passing through the microlens array on the photosensitive layer was used.

前記マイクロレンズとしては、図19及び図20に示すように、トーリックレンズ55aが用いられており、前記x方向に光学的に対応する方向の曲率半径Rx=−0.125mm、前記y方向に対応する方向の曲率半径Ry=−0.1mmである。   As the microlens, a toric lens 55a is used as shown in FIGS. 19 and 20, and a radius of curvature Rx = −0.125 mm in a direction optically corresponding to the x direction, corresponding to the y direction. The radius of curvature Ry in the direction to travel is −0.1 mm.

また、マイクロレンズアレイ55の集光位置近傍に配置されるアパーチャアレイ59は、その各アパーチャ59aに、それと対応するマイクロレンズ55aを経た光のみが入射するように配置されている。   In addition, the aperture array 59 disposed in the vicinity of the condensing position of the microlens array 55 is disposed so that only light that has passed through the corresponding microlens 55a is incident on each aperture 59a.

<現像工程>
0.5質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液からなる現像液で、25℃にて1分間現像した後、超純水で1分間シャワー水洗した。
<Development process>
After developing for 1 minute at 25 ° C. with a developer composed of a 0.5 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution, it was rinsed with ultrapure water for 1 minute.

<エッチング工程>
リン硝酸エッチャントによりレジストに被覆されていないアルミニウム(Al)部を除去し、アルミニウム(Al)製ゲート電極パターンを形成した。
以上の工程を、本発明のフォトエッチング工程と称する。
<Etching process>
The aluminum (Al) portion not covered with the resist was removed with a phosphoric nitrate etchant to form an aluminum (Al) gate electrode pattern.
The above process is called the photoetching process of the present invention.

<TFTアレイ基板の作製>
図39(A)工程〜図39(K)工程に示すTFTアレイ基板の製造方法に従ってTFTアレイ基板を作製した。即ち、プラズマCVD技術により、ゲート酸化膜(約400nm厚のSiOx)を形成した。
次に、プラズマCVD技術によって半導体膜(約100nm厚のa−Si)を蒸着し、さらにリン(N)を微量添加し、その後、TFTとなる部分のみを、前記と同様にポジ型感光性組成物を使用した本発明のフォトエッチング工程によりパターニングし、半導体層(a−Si膜)を形成した。
その後、画素電極となる部分に透明導電膜であるITO膜(約100nm厚)をスパッタし、フォトエッチング工程によって画素電極を形成した。
一方、蓄積キャパシタCsの電源部を形成するためにCs上のゲート酸化膜の一部を前記と同様にポジ型感光性組成物を使用した本発明のフォトエッチング工程によりパターニングして除去した。
次に、TFTのドレイン電極、ソース電極になる部分にアルミニウム(Al)をスパッタし、前記と同様にポジ型感光性組成物を使用した本発明のフォトエッチング工程によってパターニングして、各電極を形成した。
最後に、窒化膜(SiNx)の保護膜をCVD法によって成長させた。この成長の後に、前記と同様にポジ型感光性組成物を使用した本発明のフォトエッチング工程によってパターニングして保護膜を形成しTFTアレイを作製した。
いずれのフォトエッチング工程においてもパターンエッジの切れは良好であった。
<Production of TFT array substrate>
A TFT array substrate was produced according to the TFT array substrate manufacturing method shown in the steps of FIG. 39A to FIG. 39K. That is, a gate oxide film (SiOx having a thickness of about 400 nm) was formed by plasma CVD.
Next, a semiconductor film (a-Si having a thickness of about 100 nm) is deposited by plasma CVD technique, and a small amount of phosphorus (N + ) is further added. Thereafter, only the portion that becomes the TFT is positive-type photosensitive as described above. Patterning was performed by the photoetching process of the present invention using the composition to form a semiconductor layer (a-Si film).
Thereafter, an ITO film (about 100 nm thick), which is a transparent conductive film, was sputtered on a portion to be a pixel electrode, and a pixel electrode was formed by a photoetching process.
On the other hand, in order to form the power supply portion of the storage capacitor Cs, a part of the gate oxide film on Cs was removed by patterning by the photoetching process of the present invention using the positive photosensitive composition as described above.
Next, aluminum (Al) is sputtered on the portion to be the drain electrode and source electrode of the TFT, and patterning is performed by the photoetching process of the present invention using the positive photosensitive composition in the same manner as described above to form each electrode. did.
Finally, a protective film of a nitride film (SiNx) was grown by the CVD method. After this growth, patterning was performed by the photoetching process of the present invention using a positive photosensitive composition in the same manner as described above to form a protective film, thereby producing a TFT array.
In any of the photoetching steps, the pattern edge was cut well.

また、TFTアレイ基板100枚を処理して、その基板上のTFTチップの評価を行ったところ、同一基板上に1ヶ以上の不良TFTを有する基板が2枚有り、TFTアレイ基板としての不良品の発生率は2%であった。   In addition, when 100 TFT array substrates were processed and the TFT chip on the substrate was evaluated, there were two substrates having one or more defective TFTs on the same substrate, and a defective product as a TFT array substrate. The occurrence rate of was 2%.

(比較例1)
実施例1において、実施例1のパターン形成装置を用いず、石英ガラス製フォトマスクと超高圧水銀灯露光機を用いて50mJ/cmでUV露光した以外は、実施例1と同様にして、ポジ型感光層を露光し、その後、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液により現像した。
その際、フォトマスクの汚れが発生し、その部分のパターンには欠陥が生じるという故障が発生したので、フォトマスクを洗浄してから露光作業を続けた。
TFTアレイ基板100枚を処理して、その基板上のTFTチップの評価を行ったところ、同一基板上に1ヶ以上の不良TFTを有する基板の枚数は25枚であり、TFTアレイ基板としての不良品の発生率は25%であった。
(Comparative Example 1)
In Example 1, the pattern forming apparatus of Example 1 was not used, but positive exposure was performed in the same manner as in Example 1 except that UV exposure was performed at 50 mJ / cm 2 using a quartz glass photomask and an ultrahigh pressure mercury lamp exposure machine. The mold photosensitive layer was exposed and then developed with an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution.
At that time, the photomask was soiled and a failure occurred in the pattern of the portion. Therefore, the exposure operation was continued after cleaning the photomask.
When 100 TFT array substrates were processed and the TFT chips on the substrate were evaluated, the number of substrates having one or more defective TFTs on the same substrate was 25. The incidence of non-defective products was 25%.

(実施例2)
実施例1において、実施例1と同じポジ型感光性組成物をシリコンウエハ上に塗布し、乾燥して、実施例1と同様にパターン露光、現像した後、180℃で30分間ポストベークし、エッチング工程を以下のように変えた以外は、実施例1と同様にして、TFTアレイ基板を作製した。
TFTアレイ基板100枚の基板を処理し、基板上の欠陥を評価したところ、1ヶ以上の不良TFTを有する基板は3ヶであり、不良率は3%であった。
(Example 2)
In Example 1, the same positive photosensitive composition as in Example 1 was applied onto a silicon wafer, dried, and subjected to pattern exposure and development in the same manner as in Example 1, followed by post-baking at 180 ° C. for 30 minutes, A TFT array substrate was produced in the same manner as in Example 1 except that the etching process was changed as follows.
When 100 substrates of the TFT array substrate were processed and defects on the substrate were evaluated, there were 3 substrates having one or more defective TFTs, and the defect rate was 3%.

<ドライエッチング工程>
ポストベーク後のウエハーを、プラズマエッチング装置(株式会社東京真空製、SUPER COAT N400型)を用い、以下のドライエッチング条件で酸素プラズマエッチングを行った。エッチング工程終了後、以下のようにして、耐ドライエッチング性を評価した。
〔ドライエッチング条件〕
給電方式:カソードカップル、
電極サイズ:直径80mm
処理ガス:酸素、
圧力:0.065Torr
rf印加電圧:85W、
rf電力密度:1.69W/cm
処理時間:5分
<Dry etching process>
The post-baked wafer was subjected to oxygen plasma etching under the following dry etching conditions using a plasma etching apparatus (manufactured by Tokyo Vacuum Co., Ltd., SUPER COAT N400 type). After the etching process, the dry etching resistance was evaluated as follows.
[Dry etching conditions]
Power supply method: Cathode couple,
Electrode size: Diameter 80mm
Process gas: oxygen,
Pressure: 0.065 Torr
rf applied voltage: 85 W
rf power density: 1.69 W / cm 2
Processing time: 5 minutes

<耐ドライエッチング性の評価>
エッチング後の膜厚を測定し、エッチングにより消失した膜の厚さをエッチング時間で割り、酸素プラズマ速度(O−RIE Rate、単位:Å/sec)とした。実施例2の酸素プラズマ速度(O−RIE Rate)は、40Å/secであった。なお、酸素プラズマ速度の値が小さいほど酸素プラズマ耐性が高いことを示し、実施例2のレジストが優れた耐ドライエッチング性を有することが認められた。
<Evaluation of dry etching resistance>
The film thickness after the etching was measured, and the thickness of the film disappeared by the etching was divided by the etching time to obtain an oxygen plasma rate (O 2 -RIE Rate, unit: Å / sec). The oxygen plasma velocity (O 2 -RIE Rate) of Example 2 was 40 Å / sec. In addition, it was shown that oxygen plasma resistance is so high that the value of oxygen plasma velocity is small, and it was recognized that the resist of Example 2 has the outstanding dry etching resistance.

<レジスト剥離工程>
レジスト剥離をモノエタノールアミン/ジメチルスルホキシド混合剥離液を用い、80℃にて3分間浸漬処理したところ、剥離残査は認められず綺麗に剥離できた。
<Resist stripping process>
When resist stripping was performed by immersion at 80 ° C. for 3 minutes using a monoethanolamine / dimethylsulfoxide mixed stripping solution, the stripping residue was not recognized and the stripping was clean.

(実施例3)
実施例1において、ポジ型感光性組成物(フォトレジスト)として、ポジ型フォトレジスト(富士フイルムアーチ社製、FTLS−C4)を用い、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)処理をしたシリコン基板上に、スピンコーターを用いて2500rpmで20秒間塗布し、120℃のオーブン中で2分間乾燥することにより、厚さ1.5μmのポジ型感光層(フォトレジスト膜)を作製した。
種々のl/s幅を有するパターンを有するレーザ光を露光し(50mJ/cm)、2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液で80秒間パドルによる現像を行い、超純水で水洗して乾燥した。
得られた解像度はl/s=3μm/3μmであった。
Example 3
In Example 1, as a positive photosensitive composition (photoresist), a positive photoresist (manufactured by Fujifilm Arch, FTLS-C4) was used, and a silicon substrate subjected to hexamethyldisilazane (HMDS) treatment was used. A positive photosensitive layer (photoresist film) having a thickness of 1.5 μm was produced by applying it at 2500 rpm for 20 seconds using a spin coater and drying it in an oven at 120 ° C. for 2 minutes.
It was exposed to laser light having patterns having various l / s widths (50 mJ / cm 2 ), developed with 2.38% by mass of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution for 80 seconds, and ultrapure water Wash with water and dry.
The resolution obtained was 1 / s = 3 μm / 3 μm.

次に、実施例3のポジ型フォトレジスト(富士フイルムアーチ社製、FTLS−C4)を用いた以外は、実施例1と同様にして、露光、現像、エッチングを行い、TFTアレイ基板を作製した。
TFTアレイ基板100枚を処理し、基板上の欠陥を評価したところ、1ヶ以上の不良TFTを有するTFTアレイ基板は3ヶであり、不良率は3%であった。
Next, exposure, development, and etching were performed in the same manner as in Example 1 except that the positive photoresist (FLS-C4, manufactured by Fuji Film Arch Co., Ltd.) of Example 3 was used to produce a TFT array substrate. .
When 100 TFT array substrates were processed and defects on the substrate were evaluated, there were 3 TFT array substrates having one or more defective TFTs, and the defect rate was 3%.

(実施例4及び比較例2)
図39に示すH工程〜I工程は、スパッタ法により透明電極膜26及びゲート酸化膜23の2層を形成し、それぞれの層についてパターン形成を行っている。該パターン形成を以下のようにして行った。
(Example 4 and Comparative Example 2)
In steps H to I shown in FIG. 39, two layers of the transparent electrode film 26 and the gate oxide film 23 are formed by sputtering, and pattern formation is performed for each layer. The pattern formation was performed as follows.

実施例4は、2段階の強度変調露光を含み、2種の現像強度の現像液を用いて現像する強度変調露光方式であり、1回のフォトレジスト塗布と、1回の強度変調露光、2回の現像、2回のエッチングでパターン形成を行っている。具体的には、図41のa2工程では、フォトレジスト塗布し、露光強度を変えて露光した後、1.69質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液で20秒間現像し、水洗した。次に、図41のb2工程に示すように、厚みの異なるレジスト像が得られた。次に、図41のc2工程に示すように、表面がレジストに覆われていない26部及び23部のエッチングを行った。次に、図41のd2工程に示すように、2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液で現像し、薄いレジスト部分を除去し、表面がレジストに覆われていない26部分のエッチングを行った。その結果、図41のe2工程に示すように、解像度良く、良好な形状のパターンが形成できた。   Example 4 includes an intensity-modulated exposure method that includes two-step intensity-modulated exposure and develops using two types of developing strength developing solutions. One photoresist coating and one intensity-modulated exposure, 2 Pattern formation is performed by two developments and two etchings. Specifically, in step a2 in FIG. 41, a photoresist was applied, the exposure intensity was changed, and the exposure was performed. Then, the resist was developed with an aqueous 1.69 mass% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) solution for 20 seconds and washed with water. Next, as shown in step b2 of FIG. 41, resist images having different thicknesses were obtained. Next, as shown in step c2 of FIG. 41, etching was performed on 26 parts and 23 parts whose surfaces were not covered with the resist. Next, as shown in step d2 in FIG. 41, development is performed with an aqueous 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) solution to remove a thin resist portion, and etching of 26 portions whose surfaces are not covered with the resist. Went. As a result, as shown in the step e2 in FIG. 41, a pattern having a good shape with good resolution could be formed.

比較例2は、従来のパターン形成方法であり、図40に示したように、a1工程、b1工程、c1工程、d1工程、e1工程、及びf1工程の6工程により、2枚のフォトマスクを用い、2回のフォトエッチング操作(フォトレジスト塗布+露光+現像+エッチング)が必要である。
従って、強度変調露光方式を採用し、2種の現像強度の現像液を用いて現像する実施例4は、a2工程、b2工程、c2工程、d2工程、及びe2工程の5工程でパターン形成可能であり、従来の比較例2における6工程に比べて、少ない製造工程により、効率よくTFTアレイ基板を製造できる。
Comparative Example 2 is a conventional pattern forming method. As shown in FIG. 40, two photomasks are formed by six steps of a1 step, b1 step, c1 step, d1 step, e1 step, and f1 step. It requires two photo-etching operations (photoresist application + exposure + development + etching).
Therefore, in Example 4, which employs an intensity-modulated exposure method and develops using two types of developing strength developers, a pattern can be formed in five steps: a2, step b2, step c2, step d2, and step e2. Compared with the six steps in the conventional comparative example 2, the TFT array substrate can be efficiently manufactured with fewer manufacturing steps.

(実施例5)
[液晶表示装置の作製及び評価]
実施例1〜3及び比較例1のTFTアレイ基板を用いて、公知の方法(特開平11−248921号公報)により液晶パネルを作製し、表示性能を評価したところ、比較例1の液晶表示装置と比較して、実施例1〜3の液晶表示装置は、良好な表示特性を示すことが確認できた。
(Example 5)
[Production and Evaluation of Liquid Crystal Display]
Using the TFT array substrates of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1, a liquid crystal panel was prepared by a known method (Japanese Patent Laid-Open No. 11-248922), and the display performance was evaluated. The liquid crystal display device of Comparative Example 1 It was confirmed that the liquid crystal display devices of Examples 1 to 3 showed good display characteristics as compared with.

本発明のパターン形成方法は、パターン形成材料上に結像させる像の歪みを抑制することにより、パターンを高精細に、かつ、効率よく形成可能であるため、高精細な露光が必要とされるTFTアレイ基板やプラズマディスプレイ(PDP)の電極板の製造に好適であり、本発明のパターン形成方法で製造されたTFTアレイ基板はノートパソコン、テレビモニター等の大型の液晶表示装置(LCD)用、PALC(プラズマアドレス液晶)、プラズマディスプレイ(PDP)用として好適に用いられる。   The pattern forming method of the present invention requires high-definition exposure because the pattern can be formed with high definition and efficiency by suppressing distortion of the image formed on the pattern forming material. Suitable for manufacturing TFT array substrates and plasma display (PDP) electrode plates, TFT array substrates manufactured by the pattern forming method of the present invention are for large liquid crystal display devices (LCD) such as notebook computers and TV monitors, It is suitably used for PALC (plasma address liquid crystal) and plasma display (PDP).

図1は、デジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD)の構成を示す部分拡大図の一例である。FIG. 1 is an example of a partially enlarged view showing a configuration of a digital micromirror device (DMD). 図2(A)及び(B)は、DMDの動作を説明するための説明図の一例である。2A and 2B are examples of explanatory diagrams for explaining the operation of the DMD. 図3(A)及び(B)は、DMDを傾斜配置しない場合と傾斜配置する場合とで、露光ビームの配置及び走査線を比較して示した平面図の一例である。FIGS. 3A and 3B are examples of plan views showing the arrangement of the exposure beam and the scanning line in a case where the DMD is not inclined and in a case where the DMD is inclined. 図4(A)及び(B)は、DMDの使用領域の例を示す図の一例である。4A and 4B are examples of diagrams illustrating examples of DMD usage areas. 図5は、スキャナによる1回の走査で感光層を露光する露光方式を説明するための平面図の一例である。FIG. 5 is an example of a plan view for explaining an exposure method in which the photosensitive layer is exposed by one scanning by the scanner. 図6(A)及び(B)は、スキャナによる複数回の走査で感光層を露光する露光方式を説明するための平面図の一例である。6A and 6B are examples of plan views for explaining an exposure method for exposing a photosensitive layer by a plurality of scans by a scanner. 図7は、パターン形成装置の一例の外観を示す概略斜視図の一例である。FIG. 7 is an example of a schematic perspective view illustrating an appearance of an example of the pattern forming apparatus. 図8は、パターン形成装置のスキャナの構成を示す概略斜視図の一例である。FIG. 8 is an example of a schematic perspective view illustrating the configuration of the scanner of the pattern forming apparatus. 図9(A)は、感光層に形成される露光済み領域を示す平面図の一例であり、図9(B)は、各露光ヘッドによる露光エリアの配列を示す図の一例である。FIG. 9A is an example of a plan view showing an exposed region formed on the photosensitive layer, and FIG. 9B is an example of a diagram showing an array of exposure areas by each exposure head. 図10は、光変調手段を含む露光ヘッドの概略構成を示す斜視図の一例である。FIG. 10 is an example of a perspective view showing a schematic configuration of an exposure head including light modulation means. 図11は、図10に示す露光ヘッドの構成を示す光軸に沿った副走査方向の断面図の一例である。FIG. 11 is an example of a sectional view in the sub-scanning direction along the optical axis showing the configuration of the exposure head shown in FIG. 図12は、パターン情報に基づいて、DMDの制御をするコントローラの一例である。FIG. 12 is an example of a controller that controls DMD based on pattern information. 図13(A)は、結合光学系の異なる他の露光ヘッドの構成を示す光軸に沿った断面図の一例であり、図13(B)は、マイクロレンズアレイ等を使用しない場合に被露光面に投影される光像を示す平面図の一例であり、図13(C)は、マイクロレンズアレイ等を使用した場合に被露光面に投影される光像を示す平面図の一例である。FIG. 13A is an example of a cross-sectional view along the optical axis showing the configuration of another exposure head having a different coupling optical system, and FIG. 13B shows the exposure when a microlens array or the like is not used. FIG. 13C is an example of a plan view showing a light image projected on the surface to be exposed when a microlens array or the like is used. 図14は、DMDを構成するマイクロミラーの反射面の歪みを等高線で示す図の一例である。FIG. 14 is an example of a diagram showing the distortion of the reflection surface of the micromirror constituting the DMD with contour lines. 図15は、前記マイクロミラーの反射面の歪みを、該ミラーの2つの対角線方向について示すグラフの一例である。FIG. 15 is an example of a graph showing distortion of the reflection surface of the micromirror in two diagonal directions of the mirror. 図16は、パターン形成装置に用いられたマイクロレンズアレイの正面図(A)と側面図(B)の一例である。FIG. 16 is an example of a front view (A) and a side view (B) of a microlens array used in the pattern forming apparatus. 図17は、マイクロレンズアレイを構成するマイクロレンズの正面図(A)と側面図(B)の一例である。FIG. 17 is an example of a front view (A) and a side view (B) of the microlens constituting the microlens array. 図18は、マイクロレンズによる集光状態を1つの断面内(A)と別の断面内(B)について示す概略図の一例である。FIG. 18 is an example of a schematic diagram illustrating a condensing state by a microlens in one cross section (A) and another cross section (B). 図19aは、マイクロレンズの集光位置近傍におけるビーム径をシミュレーションした結果を示す図の一例である。FIG. 19a is an example of a diagram showing a result of simulating the beam diameter in the vicinity of the condensing position of the microlens. 図19bは、図19aと同様のシミュレーション結果を、別の位置について示す図の一例である。FIG. 19B is an example of a diagram showing the same simulation result as that in FIG. 19A at another position. 図19cは、図19aと同様のシミュレーション結果を、別の位置について示す図の一例である。FIG. 19c is an example of a diagram showing the same simulation result as in FIG. 19a at another position. 図19dは、図19aと同様のシミュレーション結果を、別の位置について示す図の一例である。FIG. 19d is an example of a diagram showing the same simulation result as in FIG. 19a at another position. 図20aは、従来のパターン形成方法において、マイクロレンズの集光位置近傍におけるビーム径をシミュレーションした結果を示す図の一例である。FIG. 20a is an example of a diagram showing the result of simulating the beam diameter in the vicinity of the condensing position of the microlens in the conventional pattern forming method. 図20bは、図20aと同様のシミュレーション結果を、別の位置について示す図の一例である。FIG. 20b is an example of a diagram showing the same simulation result as in FIG. 20a at another position. 図20cは、図20aと同様のシミュレーション結果を、別の位置について示す図の一例である。FIG. 20c is an example of a diagram showing the same simulation result as in FIG. 20a for another position. 図20dは、図20aと同様のシミュレーション結果を、別の位置について示す図の一例である。FIG. 20d is an example of a diagram illustrating simulation results similar to those in FIG. 20a at different positions. 図21は、合波レーザ光源の他の構成を示す平面図の一例である。FIG. 21 is an example of a plan view showing another configuration of the combined laser light source. 図22は、マイクロレンズアレイを構成するマイクロレンズの正面図(A)の一例と側面図(B)の一例である。FIG. 22 shows an example of a front view (A) and an example of a side view (B) of the microlens constituting the microlens array. 図23は、図22のマイクロレンズによる集光状態を1つの断面内(A)の一例と別の断面内(B)について示す概略図の一例である。FIG. 23 is an example of a schematic diagram illustrating a light condensing state by the microlens of FIG. 22 in one cross section (A) and another cross section (B). 図24は、光量分布補正光学系による補正の概念についての説明図の一例である。FIG. 24 is an example of an explanatory diagram about the concept of correction by the light amount distribution correction optical system. 図25は、光照射手段がガウス分布で且つ光量分布の補正を行わない場合の光量分布を示すグラフの一例である。FIG. 25 is an example of a graph showing the light amount distribution when the light irradiation means has a Gaussian distribution and the light amount distribution is not corrected. 図26は、光量分布補正光学系による補正後の光量分布を示すグラフの一例である。FIG. 26 is an example of a graph showing the light amount distribution after correction by the light amount distribution correcting optical system. 図27a(A)は、ファイバアレイ光源の構成を示す斜視図であり、図27a(B)は、(A)の部分拡大図の一例であり、図27a(C)及び(D)は、レーザ出射部における発光点の配列を示す平面図の一例である。27A (A) is a perspective view showing the configuration of the fiber array light source, FIG. 27A (B) is an example of a partially enlarged view of (A), and FIGS. 27A (C) and (D) are lasers. It is an example of the top view which shows the arrangement | sequence of the light emission point in an emission part. 図27bは、ファイバアレイ光源のレーザ出射部における発光点の配列を示す正面図の一例である。FIG. 27 b is an example of a front view showing the arrangement of light emitting points in the laser emission part of the fiber array light source. 図28は、マルチモード光ファイバの構成を示す図の一例である。FIG. 28 is an example of a diagram illustrating a configuration of a multimode optical fiber. 図29は、合波レーザ光源の構成を示す平面図の一例である。FIG. 29 is an example of a plan view showing the configuration of the combined laser light source. 図30は、レーザモジュールの構成を示す平面図の一例である。FIG. 30 is an example of a plan view showing the configuration of the laser module. 図31は、図30に示すレーザモジュールの構成を示す側面図の一例である。FIG. 31 is an example of a side view showing the configuration of the laser module shown in FIG. 図32は、図30に示すレーザモジュールの構成を示す部分側面図である。32 is a partial side view showing the configuration of the laser module shown in FIG. 図33は、レーザアレイの構成を示す斜視図の一例である。FIG. 33 is an example of a perspective view showing a configuration of a laser array. 図34(A)は、マルチキャビティレーザの構成を示す斜視図の一例であり、図34(B)は、(A)に示すマルチキャビティレーザをアレイ状に配列したマルチキャビティレーザアレイの斜視図の一例である。FIG. 34A is an example of a perspective view showing a configuration of a multi-cavity laser, and FIG. 34B is a perspective view of a multi-cavity laser array in which the multi-cavity lasers shown in FIG. It is an example. 図35は、合波レーザ光源の他の構成を示す平面図の一例である。FIG. 35 is an example of a plan view showing another configuration of the combined laser light source. 図36(A)は、合波レーザ光源の他の構成を示す平面図の一例であり、図36(B)は、(A)の光軸に沿った断面図の一例である。FIG. 36A is an example of a plan view illustrating another configuration of the combined laser light source, and FIG. 36B is an example of a cross-sectional view along the optical axis of FIG. 図37(A)及び(B)は、従来の露光装置における焦点深度と本発明の永久パターン形成方法(パターン形成装置)による焦点深度との相違を示す光軸に沿った断面図の一例である。FIGS. 37A and 37B are examples of cross-sectional views along the optical axis showing the difference between the depth of focus in the conventional exposure apparatus and the depth of focus by the permanent pattern forming method (pattern forming apparatus) of the present invention. . 図38は、LCD用TFT基板の代表的な断面構造を示す図である。FIG. 38 is a diagram showing a typical cross-sectional structure of an LCD TFT substrate. 図39は、LCD用TFTアレイの製造工程を示す断面図である。FIG. 39 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the TFT array for LCD. 図40は、図39のH工程〜I工程について従来のパターン形成方法での製造工程を示す図である。FIG. 40 is a diagram showing manufacturing steps in the conventional pattern forming method for steps H to I in FIG. 図41は、図39のH工程〜I工程について本発明のパターン形成方法での製造工程を示す図である。FIG. 41 is a diagram showing manufacturing steps in the pattern forming method of the present invention for Steps H to I in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

LD1〜LD7 GaN系半導体レーザ
1 ガラス基板
2a ゲート電極
2b Cs電極
3 シリコン酸化膜
4 シリコン窒化膜
5 非晶質シリコン層(a−Si)
6 N不純物を混合したa−Si層
7a ドレイン電極
7b ソース電極
8 保護層
9 画像電極
10 ヒートブロック
11〜17 コリメータレンズ
20 集光レンズ
21 絶縁性基板
22a 金属パターン
23 ゲート酸化膜
24 半導体膜
25 N不純物を混合したa−Si層
26 ITO膜
27a ドレイン電極
27b ソース電極
30〜31 マルチモード光ファイバ
44 コリメータレンズホルダー
45 集光レンズホルダー
46 ファイバホルダー
50 デジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD)
52 レンズ系
53 反射光像(露光ビーム)
54 第2結像光学系のレンズ
55 マイクロレンズアレイ
56 被露光面(走査面)
55a マイクロレンズ
57 第2結像光学系のレンズ
58 第2結像光学系のレンズ
59 アパーチャアレイ
64 レーザモジュール
66 ファイバアレイ光源
67 レンズ系
68 レーザ出射部
69 ミラー
70 プリズム
73 組合せレンズ
74 結像レンズ
100 ヒートブロック
110 マルチキャピティレーザ
111 ヒートブロック
113 ロッドレンズ
120 集光レンズ
130 マルチモード光ファイバ
130a コア
140 レーザアレイ
144 光照射手段
150 感光層
152 ステージ
155a マイクロレンズ
156 設置台
158 ガイド
160 ゲート
162 スキャナ
164 センサ
166 露光ヘッド
168 露光エリア
170 露光済み領域
180 ヒートブロック
184 コリメートレンズアレイ
302 コントローラ
304 ステージ駆動装置
454 レンズ系
468 露光エリア
472 マイクロレンズアレイ
476 アパーチャアレイ
478 アパーチャ
480 レンズ系
LD1 to LD7 GaN-based semiconductor laser 1 Glass substrate 2a Gate electrode 2b Cs electrode 3 Silicon oxide film 4 Silicon nitride film 5 Amorphous silicon layer (a-Si)
6 a + Si layer mixed with N + impurity 7a Drain electrode 7b Source electrode 8 Protective layer 9 Image electrode 10 Heat block 11-17 Collimator lens 20 Condensing lens 21 Insulating substrate 22a Metal pattern 23 Gate oxide film 24 Semiconductor film 25 N + impurity mixed a-Si layer 26 ITO film 27a Drain electrode 27b Source electrode 30-31 Multimode optical fiber 44 Collimator lens holder 45 Condensing lens holder 46 Fiber holder 50 Digital micromirror device (DMD)
52 Lens system 53 Reflected light image (exposure beam)
54 Lens of second imaging optical system 55 Micro lens array 56 Surface to be exposed (scanning surface)
55a Micro lens 57 Lens of second image forming optical system 58 Lens of second image forming optical system 59 Aperture array 64 Laser module 66 Fiber array light source 67 Lens system 68 Laser emitting portion 69 Mirror 70 Prism 73 Combination lens 74 Imaging lens 100 Heat block 110 Multicapacity laser 111 Heat block 113 Rod lens 120 Condensing lens 130 Multimode optical fiber 130a Core 140 Laser array 144 Light irradiation means 150 Photosensitive layer 152 Stage 155a Micro lens 156 Installation table 158 Guide 160 Gate 162 Scanner 164 Sensor 166 Exposure head 168 Exposure area 170 Exposed area 180 Heat block 184 Collimating lens array 302 Controller 30 4 Stage Drive Device 454 Lens System 468 Exposure Area 472 Micro Lens Array 476 Aperture Array 478 Aperture 480 Lens System

Claims (15)

ポジ型感光性組成物を用いて基材の表面に、少なくとも、ポジ型感光層を形成するポジ型感光層形成工程と、
光照射手段からの光を受光し出射する描素部をn個有する光変調手段により、前記光照射手段からの光を変調させた後に、前記描素部における出射面の歪みによる収差を補正可能な非球面を有するマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイを通過させた光によって、前記ポジ型感光層を、露光する露光工程と、
該露光工程により露光されたポジ型感光層を現像する現像工程とを含むことを特徴とするパターン形成方法。
A positive photosensitive layer forming step of forming at least a positive photosensitive layer on the surface of the substrate using the positive photosensitive composition;
After modulating the light from the light irradiation means by the light modulation means having n picture elements for receiving and emitting light from the light irradiation means, it is possible to correct aberration due to distortion of the emission surface in the picture element. An exposure step of exposing the positive photosensitive layer with light that has passed through a microlens array in which microlenses having aspherical surfaces are arranged;
And a development step of developing the positive photosensitive layer exposed in the exposure step.
ポジ型感光層が、ポジ型感光性組成物を基材の表面に塗布し、乾燥することにより形成される請求項1に記載のパターン形成方法。   The pattern forming method according to claim 1, wherein the positive photosensitive layer is formed by applying a positive photosensitive composition to the surface of a substrate and drying. ポジ型感光性組成物が、ノボラック型フェノール樹脂、1,2−キノンジアジド化合物、及び溶解促進剤を含有する請求項1から2のいずれかに記載のパターン形成方法。   The pattern forming method according to claim 1, wherein the positive photosensitive composition contains a novolak type phenol resin, a 1,2-quinonediazide compound, and a dissolution accelerator. 露光工程において少なくとも2段階の強度変調露光を行い、かつ現像工程において2種以上の現像強度の異なる現像液を用いて現像を行う請求項1から3のいずれかに記載のパターン形成方法。   The pattern forming method according to claim 1, wherein at least two steps of intensity-modulated exposure are performed in the exposure step, and development is performed using two or more kinds of developers having different development intensities in the development step. 非球面が、トーリック面である請求項1から4のいずれかに記載のパターン形成方法。   The pattern forming method according to claim 1, wherein the aspheric surface is a toric surface. 光変調手段が、n個の描素部の中から連続的に配置された任意のn個未満の前記描素部をパターン情報に応じて制御可能である請求項1から5のいずれかに記載のパターン形成方法。   6. The light modulation means is capable of controlling any less than n number of image elements arranged continuously from n image elements in accordance with pattern information. Pattern forming method. 光変調手段が、空間光変調素子である請求項1から6のいずれかに記載のパターン形成方法。   The pattern forming method according to claim 1, wherein the light modulation means is a spatial light modulation element. 空間光変調素子が、デジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD)である請求項7に記載のパターン形成方法。   The pattern formation method according to claim 7, wherein the spatial light modulation element is a digital micromirror device (DMD). 露光が、アパーチャアレイを通して行われる請求項1から8のいずれかに記載のパターン形成方法。   The pattern forming method according to claim 1, wherein the exposure is performed through an aperture array. 露光が、露光光と感光層とを相対的に移動させながら行われる請求項1から9のいずれかに記載のパターン形成方法。   The pattern forming method according to claim 1, wherein the exposure is performed while relatively moving the exposure light and the photosensitive layer. 光照射手段が、2以上の光を合成して照射可能である請求項1から10のいずれかに記載のパターン形成方法。   The pattern forming method according to claim 1, wherein the light irradiation means can synthesize and irradiate two or more lights. 光照射手段が、複数のレーザと、マルチモード光ファイバと、該複数のレーザからそれぞれ照射されたレーザビームを集光して前記マルチモード光ファイバに結合させる集合光学系とを備える請求項1から11のいずれかに記載のパターン形成方法。   The light irradiation means includes a plurality of lasers, a multimode optical fiber, and a collective optical system for condensing and coupling the laser beams irradiated from the plurality of lasers to the multimode optical fiber. The pattern forming method according to any one of 11. レーザ光の波長が395〜415nmである請求項12に記載のパターン形成方法。   The pattern forming method according to claim 12, wherein the wavelength of the laser light is 395 to 415 nm. 請求項1から13のいずれかに記載のパターン形成方法により形成されたことを特徴とするTFTアレイ基板。   A TFT array substrate formed by the pattern forming method according to claim 1. 請求項14に記載のTFTアレイ基板を用いたことを特徴とする液晶表示素子。
A liquid crystal display element using the TFT array substrate according to claim 14.
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