具体实施方式
本发明改善了感光性组合物、层叠有该感光性组合物的图案形成材料及感光性层叠体、图案形成装置、图案形成方法及永久图案,下面依次进行说明。
在本发明的感光性组合物中,含有干膜抗蚀剂(DFR)用感光性组合物及阻焊剂用感光性组合物。前述干膜抗蚀剂是指在支持体(薄膜)上层叠感光层,且在用作抗蚀剂后被除去的物质。前述阻焊剂是指在支持体(薄膜)或基板上层叠感光层,且用作抗蚀剂后,为了保护图案等而使其残留的物质。
本发明的图案形成材料及感光性层叠体是:在支持体或基体上层叠有由本发明的感光性组合物构成的感光层的物质。
本发明的图案形成装置,是在层叠有干膜抗蚀剂用感光性组合物及阻焊剂用感光性组合物的任意一种的本发明的图案形成材料及感光性层叠体的两者的制作中通用的装置。
在本发明的图案形成方法中,包括干膜抗蚀剂用图案形成方法及阻焊剂用图案形成方法。
—干膜抗蚀剂用感光性组合物—
作为前述干膜抗蚀剂用感光性组合物,只要是在380~420nm的波长域具有光谱灵敏度的最大值,同时,在400nm处的可以形成图案的最小曝光量S400为200mJ/cm2以下,在410nm处的可以形成图案的最小曝光量S410为200mJ/cm2以下,并且,该S400和该S410满足0.6<S400/S410<1.4,就没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如由粘合剂、聚合性化合物、光聚合引发剂、增感剂及根据目的适当选择的其它成分构成。另外,优选在405nm处的可以形成图案的最小曝光量S405为200mJ/cm2以下。
利用例如光聚合物·工艺学(フオトポリマ一·テクノロジ一)(山冈亚夫著、昭和63年日刊工业新聞社发行、第262页)等所述的方法,使用光谱灵敏度测定装置,对将图案形成材料层叠在被处理基体上而形成的感光性层叠体的该感光性组合物进行测定。具体地来讲,对从氙灯及钨灯等光源分光好的光,按照使其在横轴方向上曝光波长呈直线变化、在纵轴方向上曝光强度呈对数变化的方式,进行设定、照射、曝光,然后进行显影处理,由此对每个曝光波长的灵敏度形成图案。由得到的图案的高度算出可以形成图案的曝光能量,将在横轴上标绘波长、在纵轴上标绘其曝光能量的倒数而制作的光谱灵敏度曲线中的最大峰值作为光谱灵敏度。
就前述可以形成图案的最小曝光量而言,作为由在前述光谱灵敏度测定中形成的图案高度而算出的可以形成图像的曝光能量而求出。前述可以形成图案的最小曝光量是指通过改变显影液的种类、显影温度、显影时间等显影条件来确定最佳显影条件,且在前述最佳显影条件下可以形成图案的最小曝光量。
对前述最佳显影条件没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如采用将pH8~12的显影液在25~40℃、0.05~0.5MPa的压力下进行喷射而完全除去未固化区域的条件等。
前述在400nm处的可以形成图案的最小曝光量S400优选为200mJ/cm2以下,更优选为100mJ/cm2,特别优选为50mJ/cm2。
前述在410nm处的可以形成图案的最小曝光量S410优选为200mJ/cm2以下,更优选为100mJ/cm2,特别优选为50mJ/cm2。
前述S400/S410的值优选为0.6~1.4,更优选为0.8~1.2,特别优选为0.9~1.1。
当前述S400/S410的值低于0.6时或超过1.4时,在使用利用了多个半导体元件的曝光装置时,有时会因每个半导体元件的波长的偏差所导致的灵敏度变化,而不能得到均匀的图案。
另外,前述在405nm处的可以形成图案的最小曝光量S405优选为200mJ/cm2以下,更优选为100mJ/cm2,特别优选为50mJ/cm2。
—干膜抗蚀剂用粘合剂—
作为前述粘合剂,例如优选相对于碱性溶液具有溶胀性,更优选相对于碱性溶液具有可溶性。
作为相对于碱性溶液显示为溶胀性或溶解性的粘合剂,例如可以适当举出具有酸性基团的粘合剂。
对前述酸性基团没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出羧基、磺酸基、磷酸基等,其中优选羧基。
作为具有羧基的粘合剂,例如可以举出具有羧基的乙烯基共聚物、聚氨酯树脂、聚酰胺酸树脂、改性环氧树脂等,其中,从对涂敷溶剂的溶解性、对碱性显影液的溶解性、合成适应性、调整膜物性的容易程度等观点考虑,优选具有羧基的乙烯基共聚物。
前述具有羧基的乙烯基共聚物,可以至少通过(1)具有羧基的乙烯基单体和(2)可以与这些单体共聚的单体的共聚来得到。
作为前述具有羧基的乙烯基单体,例如可以举出(甲基)丙烯酸、乙烯基安息香酸、马来酸、马来酸一烷基酯、富马酸、衣康酸、丁烯酸、肉桂酸、丙烯酸二聚体、具有羟基的单体(例如(甲基)丙烯酸2-羟乙酯等)和环状酸酐(例如:马来酸酐或邻苯二甲酸酐、环己烷二羧酸酐)的加成产物、ω-羧基-聚己内酯一(甲基)丙烯酸酯等。其中,从共聚性或成本、溶解性等观点考虑,特别优选(甲基)丙烯酸。
另外,作为羧基的前体,也可以使用具有马来酸酐、衣康酸酐、柠康酸酐等酸酐的单体。
作为前述其它可以共聚的单体,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出(甲基)丙烯酸酯类、丁烯酸酯类、乙烯基酯类、马来酸二酯类、富马酸二酯类、衣康酸二酯类、(甲基)丙烯酰胺类、乙烯基醚类、乙烯基醇的酯类、苯乙烯类、(甲基)丙烯腈、乙烯基取代过的杂环基(例如:乙烯基吡啶、乙烯基吡咯烷酮、乙烯基咔唑等)、N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基乙酰胺、N-乙烯基咪唑、乙烯基己内酯、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸、磷酸一(2-丙烯酰氧乙酯)、磷酸一(1-甲基-2-丙烯酰氧乙酯)、具有官能团(例如:尿烷基、脲基、磺酰胺基、酚基、亚氨基)的乙烯基单体等,其中优选苯乙烯类。
作为前述(甲基)丙烯酸酯,例如可以举出(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸叔丁基环己酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸叔辛酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸十八烷基酯、(甲基)丙烯酸乙酰氧基乙酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-乙氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-(2-甲氧基乙氧基)乙酯、(甲基)丙烯酸3-苯氧基-2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸苄酯、二乙二醇一甲醚(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇一乙醚(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇一苯醚(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇一甲醚(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇一乙醚(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇一甲醚(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇一乙醚(甲基)丙烯酸酯、丙烯酸β-苯氧基乙氧基乙酯、壬基苯氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸二环戊酯、(甲基)丙烯酸二环戊烯酯、(甲基)丙烯酸二环戊烯基羟乙酯、(甲基)丙烯酸三氟乙酯、(甲基)丙烯酸八氟戊酯、(甲基)丙烯酸全氟辛基乙酯、(甲基)丙烯酸三溴苯酯、(甲基)丙烯酸三溴苯基羟乙酯等。
作为前述丁烯酸酯类,例如可以举出丁烯酸丁酯、丁烯酸己酯等。
作为前述乙烯基酯类,例如可以举出乙烯基乙酸酯、乙烯基丙酸酯、乙烯基丁酸酯、乙烯基甲氧基乙酸酯、安息香酸乙烯酯等。
作为前述马来酸二酯类,例如可以举出马来酸二甲酯、马来酸二乙酯、马来酸二丁酯等。
作为前述富马酸二酯类,例如可以举出富马酸二甲酯、富马酸二乙酯、富马酸二丁酯等。
作为前述衣康酸二酯类,例如可以举出衣康酸二甲酯、衣康酸二乙酯、衣康酸二丁酯等。
作为前述(甲基)丙烯酰胺类,例如可以举出(甲基)丙烯酰胺、N-甲基(甲基)丙烯酰胺、N-乙基(甲基)丙烯酰胺、N-丙基(甲基)丙烯酰胺、N-异丙基(甲基)丙烯酰胺、N-正丁基(甲基)丙烯酰胺、N-叔丁基(甲基)丙烯酰胺、N-环己基(甲基)丙烯酰胺、N-(2-甲氧基乙基)(甲基)丙烯酰胺、N,N-二甲基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二乙基(甲基)丙烯酰胺、N-苯基(甲基)丙烯酰胺、N-苄基(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酰基吗啉、二丙酮丙烯酰胺等。
作为前述苯乙烯类,例如可以举出苯乙烯、甲基苯乙烯、二甲基苯乙烯、三甲基苯乙烯、乙基苯乙烯、异丙基苯乙烯、丁基苯乙烯、羟基苯乙烯、甲氧基苯乙烯、丁氧基苯乙烯、乙酰氧基苯乙烯、氯苯乙烯、二氯苯乙烯、溴苯乙烯、氯甲基苯乙烯、用可以利用酸性物质脱保护的基团(例如t-Boc等)保护的羟基苯乙烯、乙烯基安息香酸甲酯、α-甲基苯乙烯等。
作为前述乙烯基醚,例如可以举出甲基乙烯基醚、丁基乙烯基醚、己基乙烯基醚、甲氧基乙基乙烯基醚等。
作为具有前述官能团的乙烯基单体的合成方法,例如可以举出异氰酸酯基和羟基或氨基的加成反应,具体可以举出含有异氰酸酯基的单体与含有一个羟基的化合物或含有一个伯氨基或仲氨基的化合物的加成反应;含有羟基的单体或含有伯氨基或仲氨基的单体与一异氰酸酯的加成反应。
作为前述含有异氰酸酯基的单体,例如可以举出用下述结构式(1)~(3)表示的化合物。
[化1]
[化2]
[化3]
其中,在前述结构式(1)~(3)中,R1表示氢原子或甲基。
作为前述一异氰酸酯,例如可以举出异氰酸环己酯、异氰酸正丁酯、异氰酸甲苯酰酯、异氰酸苄酯、异氰酸苯酯等。
作为前述具有羟基的单体,例如可以举出用下述结构式(4)~(12)表示的化合物。
[化4]
[化5]
[化6]
[化7]
[化8]
[化9]
[化10]
[化11]
[化12]
其中,在前述结构式(4)~(12)中,R1表示氢原子或甲基。n表示1以上的整数。
作为前述含有一个羟基的化合物,例如可以举出醇类(例如:甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇、叔丁醇、正己醇、2-乙基己醇、正癸醇、正十二烷醇、正十八烷醇、环戊醇、环己醇、苄醇、苯乙醇等)、酚类(例如:苯酚、甲酚、萘酚等),进而作为含有取代基的化合物,可以举出氟乙醇、三氟乙醇、甲氧基乙醇、苯氧基乙醇、氯苯酚、二氯苯酚、甲氧基苯酚、乙酰氧基苯酚等。
作为前述含有伯氨基或仲氨基的单体,例如可以举出乙烯基苄胺等。
作为前述含有一个伯氨基或仲氨基的化合物,例如可以举出烷基胺(甲胺、乙胺、正丙胺、异丙胺、正丁胺、仲丁胺、叔丁胺、己胺、2-乙基己胺、癸胺、十二烷胺、十八烷胺、二甲胺、二乙胺、二丁胺、二辛胺)、环状烷基胺(环戊胺、环己胺等)、芳烷基胺(苄胺、苯乙胺等)、芳胺(苯胺、甲苯胺、甲苄胺、萘胺等),进而可以举出这些物质的组合(N-甲基-N-苄胺等),进而可以举出含有取代基的胺(三氟乙胺、六氟异丙胺、甲氧基苯胺、甲氧基丙胺等)等。
另外,作为上述以外的前述其它可以共聚的单体,例如可以适当举出(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、苯乙烯、氯苯乙烯、溴苯乙烯、羟基苯乙烯等。
作为前述其它可以共聚的单体,可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
前述乙烯基共聚物可以通过使各自相应的单体利用公知的方法按照常规方法发生共聚而进行配制。例如,可以通过利用如下的溶液聚合法进行配制:将前述单体溶解于适当的溶剂中,向其中添加自由基聚合引发剂使其在溶液中聚合的方法。另外,可以通过利用在使前述单体分散在水性介质中的状态下用所谓的乳剂聚合等聚合进行配制。
作为在前述溶液聚合法中使用的适当的溶剂,没有特别限制,可以根据使用的单体及生成的共聚物的溶解性等进行适当选择,例如可以举出甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、1-甲氧基-2-丙醇、丙酮、甲基乙基甲酮、甲基异丁基甲酮、甲氧基丙基乙酸酯、乳酸乙酯、醋酸乙酯、乙腈、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、氯仿、甲苯等。这些溶剂可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
对前述自由基聚合引发剂没有特别限制,例如可以举出2,2’-偶氮二(异丁腈)(AIBN)、2,2’-偶氮二-(2,4’-二甲基戊腈)等偶氮化合物;过氧化苯甲酰等过氧化物;过硫酸钾、过硫酸铵等过硫酸盐等。
作为前述乙烯基共聚物中具有羧基的聚合性化合物的含有率,没有特别限制,可以根据目的进行适当选择,例如,优选5~50摩尔%,更优选10~40摩尔%,特别优选15~35摩尔%。
当前述含有率低于5摩尔%时,有时对碱水的显影性不足,当其超过50摩尔%时,有时固化部(图像部)的显影液耐性不足。
作为前述具有羧基的粘合剂的分子量,没有特别限制,可以根据目的进行适当选择,例如,作为质均分子量,优选2,000~300,000,更优选4,000~150,000。
当前述质均分子量低于2,000时,有时膜的强度容易不足,而且难以进行稳定的制造,当其超过300,000时,有时显影性降低。
前述具有羧基的粘合剂可以单独使用1种,也可以并用2种以上。作为并用2种以上前述粘合剂的情况,例如可以举出由不同共聚成分构成的2种以上的粘合剂、不同质均分子量的2种以上的粘合剂、不同分散度的2种以上的粘合剂等的组合。
前述具有羧基的粘合剂,可以用碱性物质中和其羧基的一部分或全部。另外,前述粘合剂也可以进一步并用聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、聚乙烯醇、明胶等结构不同的树脂。
另外,作为前述粘合剂,可以使用专利2873889号等所述的可溶于碱性液体的树脂等。
作为前述感光性组合物中的前述粘合剂的含量,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如优选10~90质量%,更优选20~80质量%,特别优选40~80质量%。
当前述含量低于10质量%时,有时碱显影性或与印刷布线板形成用基板(例如镀铜膜叠层板)的密合性降低,当其超过90质量%时,有时相对显影时间的稳定性或固化膜(遮盖膜)的强度会降低。需要说明的是,前述含量可以是前述粘合剂与根据需要而同时使用的高分子粘合剂的总计含量。
对前述粘合剂的酸值没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如优选70~250(mgKOH/g),更优选90~200(mgKOH/g),特别优选100~180(mgKOH/g)。
当前述酸值低于70(mgKOH/g)时,有时显影性不足,或者分辨率低,不能高精细地得到布线图案等永久图案,当其超过250(mgKOH/g)时,有时图案的耐显影液性及密合性的至少任一种劣化,不能高精细地得到布线图案等永久图案。
—干膜抗蚀剂用聚合性化合物—
对前述聚合性化合物没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以适当举出具有尿烷基及芳基的至少任一种的单体或低聚物。另外,这些化合物优选具有2种以上的聚合性基团。
作为前述聚合性基团,例如可以举出乙烯性不饱和键(例如:(甲基)丙烯酰基、(甲基)丙烯酰胺基、苯乙烯基、乙烯基酯及乙烯基醚等乙烯基、烯丙醚或烯丙酯等烯丙基等)、可以聚合的环状醚基(例如:环氧基、氧杂环丁烷基等)等,其中优选乙烯性不饱和键。
—具有尿烷基的单体—
作为前述具有尿烷基的单体,只要具有尿烷基就没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出特公昭48-41708、特开昭51-37193、特公平5-50737、特公平7-7208、特开2001-154346、特开2001-356476号公报等所述的化合物等,例如可以举出分子中具有两个以上异氰酸酯基的聚异氰酸酯化合物和分子中具有羟基的乙烯基单体的加成物等。
作为前述分子中具有两个以上异氰酸酯基的聚异氰酸酯化合物,例如可以举出六甲撑二异氰酸酯、三甲基六甲撑二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二甲苯二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、苯撑二异氰酸酯、降冰片烯二异氰酸酯、二苯基二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、3,3’-二甲基-4,4’-二苯基二异氰酸酯等二异氰酸酯;将该二异氰酸酯进一步与2官能醇加聚的产物(此时两末端都是异氰酸酯基);该二异氰酸酯的缩二脲体或三聚异氰酸酯等3聚体;该二异氰酸酯或二异氰酸酯类与三羟甲基丙烷、季戊四醇、甘油等多官能醇或它们的环氧乙烷加成物等得到的其它官能醇的加成物等。
作为前述分子中具有羟基的乙烯基单体,例如可以举出(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸4-羟丁酯、二乙二醇一(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇一(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇一(甲基)丙烯酸酯、八乙二醇一(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇一(甲基)丙烯酸酯、二丙二醇一(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇一(甲基)丙烯酸酯、四丙二醇一(甲基)丙烯酸酯、八丙二醇一(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇一(甲基)丙烯酸酯、二丁二醇一(甲基)丙烯酸酯、三丁二醇一(甲基)丙烯酸酯、四丁二醇一(甲基)丙烯酸酯、八丁二醇一(甲基)丙烯酸酯、聚丁二醇一(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯等。另外,还可以举出具有环氧乙烷和环氧丙烷的共聚物(无规、嵌段等)等不同的亚烷基氧化物部的二醇体的单末端(甲基)丙烯酸酯体等。
另外,作为前述具有尿烷基的单体,例如可以举出三聚异氰酸三((甲基)丙烯酰基氧基乙)酯、二(甲基)丙烯酰化三聚异氰酸酯、环氧乙烷改性三聚异氰酸的三(甲基)丙烯酸酯等具有三聚异氰酸酯环的化合物。其中,优选用下述结构式(13)、或结构式(14)表示的化合物,从遮盖性的观点考虑,特别优选至少含有用前述结构式(14)表示的化合物。另外,这些化合物可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
[化13]
[化14]
在前述结构式(13)及(14)中,R1~R3分别表示氢原子或甲基。X1~X3表示亚烷基氧化物,可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
作为前述亚烷基氧化物基,例如可以适当举出环氧乙烷基、环氧丙烷基、环氧丁烷基、环氧戊烷基、环氧己烷基、这些基团组合而成的基团(可以组合成无规、嵌段的任一种)等。其中,优选环氧乙烷基、环氧丙烷基、环氧丁烷基或这些基团组合而成的基团,更优选环氧乙烷基、环氧丙烷基。
在前述结构式(13)及(14)中,m1~m3表示1~60的整数,优选2~30,更优选4~15。
在前述结构式(13)及(14)中,Y1及Y2表示碳原子数为2~30的2元有机基团,例如可以适当举出亚烷基、亚芳基、亚烯基、亚炔基、羰基(-CO-)、氧原子(-O-)、硫原子(-S-)、亚氨基(-NH-)、亚氨基的氢原子被1元烃基取代而成的取代亚氨基、磺酰基(-SO2-)或将这些基团组合而成的基团等,其中,优选亚烷基、亚芳基或将这些基团组合而成的基团。
前述亚烷基可以具有支链结构或环状结构,例如可以适当举出亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚异丙基、亚丁基、亚异丁基、亚戊基、亚新戊基、亚己基、三甲基亚己基、亚环己基、亚庚基、亚辛基、2-乙基亚己基、亚壬基、亚癸基、亚十二烷基、亚十八烷基或如下所示的任意一个基团等。
[化15]
作为前述亚芳基,可以用烃基取代,例如可以适当举出亚苯基、亚苄基、二亚苯基、亚萘基或如下所示的基团等。
[化16]
作为前述将这些基团组合而成的基团,例如可以举出亚二甲苯基等。
前述亚烷基、亚芳基或将这些基团组合而成的基团,可以进一步具有取代基,作为该取代基,例如可以举出卤原子(例如:氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、芳基、烷氧基(例如:甲氧基、乙氧基、2-乙氧基乙氧基)、芳氧基(例如苯氧基)、酰基(例如:乙酰基、丙酰基)、酰氧基(例如:乙酰氧基、丁酰氧基)、烷氧羰基(例如:甲氧羰基、乙氧羰基)、芳氧羰基(例如苯氧羰基)等。
在前述结构式(13)及(14)中,n表示3~6的整数,从用于合成聚合性单体的原料供给性等观点考虑,优选3、4或6。
在前述结构式(13)及(14)中,Z表示n元(3元~6元)连结基团,例如,可以举出如下所示的任一个基团等。
[化17]
其中,X4表示亚烷基氧化物。m4表示1~20的整数。n表示3~6的整数。A表示n元(3元~6元)有机基团。
作为前述A,优选例如n元脂肪族基团、n元芳香族基团、或将这些基团与亚烷基、亚芳基、亚烯基、亚炔基、羰基、氧原子、硫原子、亚氨基、亚氨基的氢原子被1元烃基取代的取代亚氨基或磺酰基组合而成的基团,更优选n元脂肪族基团、n元芳香族基团或将这些基团与亚烷基、亚芳基、氧原子组合而成的基团,特别优选n元脂肪族基团、将n元脂肪族基团与亚烷基、氧原子组合而成的基团。
作为前述A的碳原子数,例如,优选1~100的整数,更优选1~50的整数,特别优选3~30的整数。
作为前述n元脂肪族基团,可以具有支链结构或环状结构。
作为前述脂肪族基团的碳原子数,例如优选1~30的整数,更优选1~20的整数,特别优选3~10的整数。
作为前述芳香族基团的碳原子数,优选6~100的整数,更优选6~50的整数,特别优选6~30的整数。
作为前述n元脂肪族基团或芳香族基团,可以进一步具有取代基,该取代基,例如可以举出羟基、卤原子(例如:氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、芳基、烷氧基(例如:甲氧基、乙氧基、2-乙氧基乙氧基)、芳氧基(例如苯氧基)、酰基(例如:乙酰基、丙酰基)、酰氧基(例如:乙酰氧基、丁酰氧基)、烷氧羰基(例如:甲氧羰基、乙氧羰基)、芳氧羰基(例如苯氧羰基)等。
前述亚烷基可以具有支链结构或环状结构。
作为前述亚烷基的碳原子数,例如优选1~18的整数,更优选1~10的整数。
前述亚芳基可以进一步被烃基取代。
作为前述亚芳基的碳原子数,优选6~18的整数,更优选6~10的整数。
作为前述取代亚氨基的1元烃基的碳原子数,优选1~18的整数,更优选1~10的整数。
下面,前述A的优选实例如下所述。
[化18]
作为用前述结构式(13)及(14)表示的化合物,例如可以举出用下述结构式(15)~(37)表示的化合物等。
[化19]
[化20]
[化21]
[化22]
[化23]
[化24]
[化25]
[化26]
[化27]
[化28]
[化29]
[化30]
[化31]
[化32]
[化33]
[化34]
[化35]
[化36]
[化37]
[化38]
[化39]
[化40]
[化41]
其中,在前述结构式(15)~(37)中,n、n1、n2及m是指1~60,l是指1~20,R表示氢原子或甲基。
—具有芳基的单体—
作为前述具有芳基的单体,只要具有芳基就没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出具有芳基的多元醇化合物、多元胺化合物及多元氨基醇化合物的至少任意一种和不饱和羧酸的酯或酰胺等。
作为前述具有芳基的多元醇化合物、多元胺化合物或多元氨基醇化合物,例如可以举出聚苯基氧化物、二甲苯基二醇、二-(β-羟基乙氧基)苯、1,5-二羟基-1,2,3,4-四氢化萘、2,2-二苯基-1,3-丙二醇、羟基苄醇、羟乙基间苯二酚、1-苯基-1,2-乙二醇、2,3,5,6-四甲基-对二甲苯-α,α’-二醇、1,1,4,4-四苯基-1,4-丁二醇、1,1,4,4-四苯基-2-丁炔-1,4-二醇、1,1’-二-2-萘酚、二羟基萘、1,1’-甲撑-二-2-萘酚、1,2,4-苯三醇、二苯酚、2,2’-二(4-羟苯基)丁烷、1,1-二(4-羟苯基)环己烷、二(羟苯基)甲烷、儿茶酚、4-氯间苯二酚、对苯二酚、羟基苄醇、甲基对苯二酚、亚甲基-2,4,6-三羟基苯甲酸酯、间苯三酚(フロログルシノ一ル)、焦棓酚、间苯二酚、α-(1-氨乙基)-对羟基苄醇、α-(1-氨乙基)-对羟基苄醇、3-氨基-4-羟基苯砜等。另外,除此之外,例如可以举出在苯二甲基二(甲基)丙烯酰胺、酚醛清漆型环氧树脂或双酚A二缩水甘油醚等缩水甘油基化合物中加成α、β-不饱和羧酸而得到的化合物、由邻苯二甲酸或偏苯三酸等与分子中含有羟基的乙烯基单体得到的酯化物、邻苯二甲酸二烯丙酯、偏苯三酸三烯丙酯、苯二磺酸二烯丙酯、作为聚合性单体的阳离子聚合性的二乙烯基醚类(例如双酚A二乙烯基醚)、环氧化合物(例如:酚醛清漆型环氧树脂、双酚A二缩水甘油醚等)、乙烯基酯类(例如:邻苯二甲酸二乙烯酯、对苯二甲酸二乙烯酯、苯-1,3-二磺酸二乙烯基酯等)、苯乙烯化合物(例如:二乙烯基苯、对烯丙基苯乙烯、对异丙烯苯乙烯)等。其中,优选用下述结构式(38)表示的化合物。
[化42]
在前述结构式(38)中,R4、R5表示氢原子或烷基。
在前述结构式(38)中,X5及X6表示亚烷基氧化物基团,可以单独使用1种,也可以并用2种以上。作为该亚烷基氧化物基团,例如可以适当举出环氧乙烷基、环氧丙烷基、环氧丁烷基、环氧戊烷基、环氧己烷基、将这些基团组合而成的基团(也可以组合成无规、嵌段的任意一种)等。其中,优选环氧乙烷基、环氧丙烷基、环氧丁烷基、或将这些基团组合而成的基团,更优选环氧乙烷基、环氧丙烷基。
在前述结构式(38)中,m5、m6优选1~60的整数,更优选2~30的整数,特别优选4~15的整数。
在前述结构式(38)中,T表示2元连结基团,例如甲撑、乙撑、MeCMe、CF3CCF3、CO、SO2等。
在前述结构式(38)中,Ar1、Ar2表示可以具有取代基的芳基,例如可以举出亚苯基、亚萘基等。作为前述取代基,例如可以举出烷基、芳基、芳烷基、卤基、烷氧基或这些取代基的组合等。
作为前述具有芳基的单体的具体例子,例如可以举出2,2-双[4-(3-(甲基)丙烯酰氧基-2-羟基丙氧基)苯基]丙烷、2,2-双[4-((甲基)丙烯酰氧基乙氧基)苯基]丙烷、被一个酚性OH基取代的乙氧基的个数为2~20的2,2-双(4-((甲基)丙烯酰氧基多乙氧基)苯基)丙烷(例如:2,2-双(4-((甲基)丙烯酰氧基二乙氧基)苯基)丙烷、2,2-双(4-((甲基)丙烯酰氧基四乙氧基)苯基)丙烷、2,2-双(4-((甲基)丙烯酰氧基五乙氧基)苯基)丙烷、2,2-双(4-((甲基)丙烯酰氧基十乙氧基)苯基)丙烷、2,2-双(4-((甲基)丙烯酰氧基十五乙氧基)苯基)丙烷等)、2,2-双(4-((甲基)丙烯酰氧基丙氧基)苯基)丙烷、被一个酚性OH基取代的乙氧基的个数为2~20的2,2-双(4-((甲基)丙烯酰氧基多丙氧基)苯基)丙烷(例如:2,2-双(4-((甲基)丙烯酰氧基二丙氧基)苯基)丙烷、2,2-双(4-((甲基)丙烯酰氧基四丙氧基)苯基)丙烷、2,2-双(4-((甲基)丙烯酰氧基五丙氧基)苯基)丙烷、2,2-双(4-((甲基)丙烯酰氧基十丙氧基)苯基)丙烷、2,2-双(4-((甲基)丙烯酰氧基十五丙氧基)苯基)丙烷等)、或作为这些化合物的聚醚部位的在同一分子中含有聚环氧乙烷骨架和聚环氧丙烷骨架两种骨架的化合物(例如:WO01/98832号公报所述的化合物等、或作为市售品的新中村化学工业公司制BPE-200、BPE-500、BPE-1000)、具有双酚骨架和尿烷基的聚合性化合物等。需要说明的是,它们可以是将来源于双酚A骨架的部分变更为双酚F或双酚S等的化合物。
作为前述具有双酚骨架和尿烷基的聚合性化合物,例如可以举出在作为双酚和环氧乙烷或环氧丙烷等的加成物、加聚物得到的末端含有羟基的化合物中具有异氰酸酯基和聚合性基团的化合物(例如:2-异氰酸酯乙基(甲基)丙烯酸酯、α,α-二甲基-乙烯基苄基异氰酸酯等)等。
—其他聚合性单体—
在本发明的图案形成方法中,在不使作为前述图案形成材料的特性劣化的范围内,可以同时使用前述含有尿烷基的单体、含有芳基的单体以外的聚合性单体。
作为前述含有尿烷基的单体、含有芳香环的单体以外的聚合性单体,例如可以举出不饱和羧酸(例如:丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、丁烯酸、异丁烯酸、马来酸等)和脂肪族多元醇化合物的酯,不饱和羧酸和多元胺化合物的酰胺等。
作为前述不饱和羧酸和脂肪族多元醇化合物的酯的单体,例如作为(甲基)丙烯酸酯,可以举出乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、亚乙基的个数为2~18的聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯(例如:二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、九乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、十二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、十四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯等)、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、亚丙基的个数为2~18的聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯(例如:二丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、十二丙二醇二(甲基)丙烯酸酯等)、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、环氧乙烷改性新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、环氧丙烷改性新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三((甲基)丙烯酰氧基丙基)醚、三羟甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯、1,3-丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、四亚甲基二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-环己二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,2,4-丁三醇三(甲基)丙烯酸酯、1,5-戊二醇(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、山梨糖醇三(甲基)丙烯酸酯、山梨糖醇四(甲基)丙烯酸酯、山梨糖醇五(甲基)丙烯酸酯、山梨糖醇六(甲基)丙烯酸酯、二羟甲基二环戊烷二(甲基)丙烯酸酯、三环癸烷二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇改性三羟甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、至少各具有一个乙二醇链/丙二醇链的亚烷基二醇链的二(甲基)丙烯酸酯(例如WO01/98832号公报所述的化合物等)、加成有环氧乙烷及环氧丙烷的至少任意一种的三羟甲基丙烷的三(甲基)丙烯酸酯、聚丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、甘油二(甲基)丙烯酸酯、甘油三(甲基)丙烯酸酯、二甲苯酚二(甲基)丙烯酸酯等。
在前述(甲基)丙烯酸酯类中,从其容易得到等观点考虑,优选乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、至少分别具有一个乙二醇链/丙二醇链的亚烷基二醇链的二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇二(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、甘油三(甲基)丙烯酸酯、二甘油二(甲基)丙烯酸酯、1,3-丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,2,4-丁三醇三(甲基)丙烯酸酯、1,4-环己二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,5-戊二醇(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、加成有环氧乙烷的三羟甲基丙烷的三(甲基)丙烯酸酯等。
作为前述衣康酸和前述脂肪族多元醇化合物的酯(衣康酸酯),例如可以举出乙二醇二衣康酸酯、丙二醇二衣康酸酯、1,3-丁二醇二衣康酸酯、1,4-丁二醇二衣康酸酯、四亚甲基二醇二衣康酸酯、季戊四醇二衣康酸酯及山梨糖醇四衣康酸酯等。
作为前述丁烯酸和前述脂肪族多元醇化合物的酯(丁烯酸酯),例如可以举出乙二醇二丁烯酸酯、四亚甲基二醇二丁烯酸酯、季戊四醇二丁烯酸酯、山梨糖醇四丁烯酸酯等。
作为前述异丁烯酸和前述脂肪族多元醇化合物的酯(异丁烯酸酯),例如可以举出乙二醇二异丁烯酸酯、季戊四醇二异丁烯酸酯、山梨糖醇四异丁烯酸酯等。
作为前述马来酸和前述脂肪族多元醇化合物的酯(马来酸酯),例如可以举出乙二醇二马来酸酯、三乙二醇二马来酸酯、季戊四醇二马来酸酯、山梨糖醇四马来酸酯等。
作为由前述多元胺化合物和前述不饱和羧酸类衍生的酰胺,例如可以举出亚甲基二(甲基)丙烯酰胺、亚乙基二(甲基)丙烯酰胺、1,6-六亚甲基二(甲基)丙烯酰胺、八亚甲基二(甲基)丙烯酰胺、二乙三胺三(甲基)丙烯酰胺、二乙三胺二(甲基)丙烯酰胺等。
另外,除上述以外,作为前述聚合性单体,例如可以举出在丁二醇-1,4-二缩水甘油醚、环己烷二甲醇缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、二乙二醇二缩水甘油醚、二丙二醇二缩水甘油醚、己二醇二缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、季戊四醇四缩水甘油醚、甘油三缩水甘油醚等含缩水甘油基化合物中加成α,β-不饱和羧酸而得到的化合物;使如特开昭48-64183号、特公昭49-43191号、特公昭52-30490号各公报中所述的聚酯丙烯酸酯或聚酯(甲基)丙烯酸酯低聚物类、环氧化合物(例如:丁二醇-1,4-二缩水甘油醚、环己烷二甲醇缩水甘油醚、二乙二醇二缩水甘油醚、二丙二醇二缩水甘油醚、己二醇二缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、季戊四醇四缩水甘油醚、甘油三缩水甘油醚等)与(甲基)丙烯酸发生反应生成的丙烯酸环氧酯类等多官能丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯;日本粘接协会志vol.20、No.7、300~308页(1984)中所述的光固化性单体及低聚物、烯丙基酯(例如:邻苯二甲酸二烯丙酯、己二酸二烯丙酯、丙二酸二烯丙酯、二烯丙基酰胺(例如,二烯丙基乙酰胺等)、阳离子聚合性的二乙烯基醚类(例如:丁二醇-1,4-二乙烯基醚、环己烷二甲醇二乙烯基醚、乙二醇二乙烯基醚、二乙二醇二乙烯基醚、二丙二醇二乙烯基醚、己二醇二乙烯基醚、三羟甲基丙烷三乙烯基醚、季戊四醇四乙烯基醚、甘油三乙烯基醚等)、环氧化合物(例如:丁二醇-1,4-二缩水甘油醚、环己烷二甲醇缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、二乙二醇二缩水甘油醚、二丙二醇二缩水甘油醚、己二醇二缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、季戊四醇四缩水甘油醚、甘油三缩水甘油醚等)、氧杂环丁烷类(例如:1,4-二[(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲氧基)甲基]苯等)、环氧化合物、氧杂环丁烷类(例如,WO01/22165号公报所述的化合物)、N-β-羟乙基-β-(甲基丙烯酰胺)乙基丙烯酸酯、N,N-二(β-甲基丙烯酰氧基乙基)丙烯酰胺、甲基丙烯酸烯丙酯等具有两个以上不同的乙烯性不饱和双键的化合物等。
作为前述乙烯基酯类,例如可以举出琥珀酸二乙烯基酯、己二酸二乙烯基酯等。
这些多官能单体或低聚物,可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
前述聚合性单体可以根据需要并用分子内含有一个聚合性基团的聚合性化合物(单官能单体)。
作为前述单官能单体,例如可以举出作为前述粘合剂的原料而例示的化合物、特开平6-236031号公报所述的2元的一((甲基)丙烯酰氧基烷基酯)一(卤代羟烷基酯)等单官能单体(例如,γ-氯-β-羟丙基-β-甲基丙烯酰氧基乙基-邻苯二甲酸酯等)、专利2744643号公报、WO00/52529号国际公布文本、专利2548016号公报等所述的化合物。
作为前述感光性组合物中的聚合性化合物的含量,例如,优选5~90质量%,更优选15~60质量%,特别优选20~50质量%。
当前述含量为5质量%时,有时遮盖膜的强度会降低,当其超过90质量%时,有时保存时的熔边(来自辊轴端部的渗出故障)会劣化。
另外,作为在聚合性化合物中具有两个以上前述聚合性基团的多官能单体的含量,优选5~100质量%,更优选20~100质量%,特别优选40~100质量%。
—干膜抗蚀剂用光聚合引发剂—
作为前述光聚合引发剂,只要具有引发前述聚合性化合物聚合的能力,就没有特别限制,可以从公知的光聚合引发剂中适当选择,例如,优选相对于紫外线区域至可见光线具有感光性的聚合引发剂,可以是与光激发形成的增感剂产生某种作用、生成活性自由基的活性剂,也可以是根据单体的种类引发阳离子聚合之类的引发剂。
另外,前述光聚合引发剂优选:至少含有1种在约300~800nm(更优选330~500nm)的范围内至少具有约50的分子吸光系数的成分。
作为前述光聚合引发剂,例如可以举出卤化烃衍生物(例如:具有三嗪骨架的卤化烃衍生物、具有噁二唑骨架的卤化烃衍生物等)、六芳基联二咪唑、肟衍生物、有机过氧化物、硫化合物、酮化合物、芳香族鎓盐、金属茂类等。其中,从感光性组合物的灵敏度、保存性及后述的感光层和印刷布线板形成用基板的密合性等观点考虑,优选具有三嗪骨架的卤化烃、肟衍生物、酮化合物、六芳基联二咪唑类化合物。
作为前述六芳基联二咪唑,例如可以举出2,2’-二(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联二咪唑、2,2’-二(邻氟苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联二咪唑、2,2’-二(2-溴苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联二咪唑、2,2’-二(2,4-二氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联二咪唑、2,2’-二(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四(3-甲氧苯基)联二咪唑、2,2’-二(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四(4-甲氧苯基)联二咪唑、2,2’-二(4-甲氧苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联二咪唑、2,2’-二(2,4-二氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联二咪唑、2,2’-二(2-硝基苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联二咪唑、2,2’-二(2-甲基苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联二咪唑、2,2’-二(2-三氟甲基苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联二咪唑、WO00/52529号公报所述的化合物等。
前述联二咪唑类可以利用例如Bull.Chem.Soc.Japan,33,565(1960)及J.Org.Chem,36(16)2262(1971)公开的方法容易地合成。
作为具有三嗪骨架的卤化烃化合物,例如可以举出若林等著Bull.Chem.Soc.Japan,42、2924(1969)所述的化合物、英国专利1388492号说明书所述的化合物、特开昭53-133428号公报所述的化合物、德国专利3337024号说明书所述的化合物、依据F.C.Schaefer等的J.Org.Chem.;29、1527(1964)所述的化合物、特开昭62-58241号公报所述的化合物、特开平5-281728号公报所述的化合物、特开平5-34920号公报所述的化合物、美国专利第4212976号说明书中所述的化合物等。
作为前述若林等著、Bull.Chem.Soc.Japan,42、2924(1969)所述的化合物,例如可以举出2-苯基-4,6-二(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(4-氯苯基)-4,6-二(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(4-甲苯基)-4,6-二(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(4-甲氧苯基)-4,6-二(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(2,4-二氯苯基)-4,6-二(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2,4,6-三(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-甲基-4,6-二(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-正壬基-4,6-二(三氯甲基)-1,3,5-三嗪及2-(α,α,β-三氯乙基)-4,6-二(三氯甲基)-1,3,5-三嗪等。
作为前述英国专利1388492号说明书所述的化合物,例如可以举出2-苯乙烯基-4,6-二(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(4-甲基苯乙烯基)-4,6-二(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(4-甲氧基苯乙烯基)-4,6-二(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(4-甲氧基苯乙烯基)-4-氨基-6-三氯甲基-1,3,5-三嗪等。
作为前述特开昭53-133428号公报所述的化合物,例如可以举出2-(4-甲氧基-萘并-1-基)-4,6-二(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(4-乙氧基-萘并-1-基)-4,6-二(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-[4-(2-乙氧基乙基)-萘并-1-基]-4,6-二(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(4,7-二甲氧基-萘并-1-基)-4,6-二(三氯甲基)-1,3,5-三嗪及2-(苊并-5-基)-4,6-二(三氯甲基)-1,3,5-三嗪等。
作为前述德国专利3337024号说明书所述的化合物,例如可以举出2-(4-苯乙烯基苯基)-4,6-二(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(4-(4-甲氧基苯乙烯基)苯基)-4,6-二(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(1-萘基亚乙烯基苯基)-4,6-二(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-氯苯乙烯基苯基-4,6-二(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(4-噻吩-2-亚乙烯基苯基)-4,6-二(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(4-噻吩-3-亚乙烯基苯基)-4,6-二(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(4-呋喃-2-亚乙烯基苯基)-4,6-二(三氯甲基)-1,3,5-三嗪及2-(4-苯并呋喃-2-亚乙烯基苯基)-4,6-二(三氯甲基)-1,3,5-三嗪等。
作为前述依据F.C.Schaefer等的J.Org.Chem.;29、1527(1964)所述的化合物,例如可以举出2-甲基-4,6-二(三溴甲基)-1,3,5-三嗪、2,4,6-三(三溴甲基)-1,3,5-三嗪、2,4,6-三(二溴甲基)-1,3,5-三嗪、2-氨基-4-甲基-6-三(溴甲基)-1,3,5-三嗪及2-甲氧基-4-甲基-6-三氯甲基-1,3,5-三嗪等。
作为前述特开昭62-58241号公报所述的化合物,例如可以举出2-(4-苯基乙炔基苯基)-4,6-二(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(4-萘基-1-乙炔基苯基)-4,6-二(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(4-(4-甲苯基乙炔基)苯基)-4,6-二(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(4-(4-甲氧基苯基)乙炔基苯基)-4,6-二(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(4-(4-异丙基苯基乙炔基)苯基)-4,6-二(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(4-(4-乙基苯基乙炔基)苯基)-4,6-二(三氯甲基)-1,3,5-三嗪等。
作为前述特开平5-281728号公报所述的化合物,例如可以举出2-(4-三氟甲基苯基)-4,6-二(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(2,6-二氟苯基)-4,6-二(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(2,6-二氯苯基)-4,6-二(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(2,6-二溴苯基)-4,6-二(三氯甲基)-1,3,5-三嗪等。
作为前述特开平5-34920号公报所述的化合物,例如可以举出2,4-二(三氯甲基)-6-[4-(N,N-二乙氧羰基甲氨基)-3-溴苯基]-1,3,5-三嗪、美国专利第4239850号说明书中所述的三卤代甲基-s-三嗪化合物,进而可以举出2,4,6-三(三氯甲基)-s-三嗪、2-(4-氯苯基)-4,6-二(三溴甲基)-s-三嗪等。
作为前述美国专利第4212976号说明书中所述的化合物,例如可以举出具有噁二唑骨架的化合物(例如:2-三氯甲基-5-苯基-1,3,4-噁二唑、2-三氯甲基-5-(4-氯苯基)-1,3,4-噁二唑、2-三氯甲基-5-(1-萘基)-1,3,4-噁二唑、2-三氯甲基-5-(2-萘基)-1,3,4-噁二唑、2-三溴甲基-5-苯基-1,3,4-噁二唑、2-三溴甲基-5-(2-萘基)-1,3,4-噁二唑、2-三氯甲基-5-苯乙烯基-1,3,4-噁二唑、2-三氯甲基-5-(4-氯苯乙烯基)-1,3,4-噁二唑2-三氯甲基-5-(4-甲氧基苯乙烯基)-1,3,4-噁二唑、2-三氯甲基-5-(1-萘基)-1,3,4-噁二唑、2-三氯甲基-5-(4-正丁氧基苯乙烯基)-1,3,4-噁二唑、2-三溴甲基-5-苯乙烯基-1,3,4-噁二唑等)等。
作为在本发明中适合使用的肟衍生物,例如可以举出用下述结构式(39)~(72)表示的化合物。
[化43]
[化44]
[化45]
[化46]
前述酮化合物,例如可以举出二苯甲酮、2-甲基二苯甲酮、3-甲基二苯甲酮、4-甲基二苯甲酮、4-甲氧基二苯甲酮、2-氯二苯甲酮、4-氯二苯甲酮、4-溴二苯甲酮、2-羧基二苯甲酮、2-乙氧羰基二苯甲酮、二苯甲酮四羧酸或其四甲酯、二苯甲酰、蒽醌、2-叔丁基蒽醌、2-甲基蒽醌、菲醌、呫吨酮、噻吨酮、2-氯-噻吨酮、2,4-二乙基噻吨酮、芴酮、2-苄基-二甲氨基-1-(4-吗啉代苯基)-1-丁酮、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉代-1-丙酮、2-羟基-2-甲基-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙醇低聚物、苯偶姻、苯偶姻醚类(例如:苯偶姻甲醚、苯偶姻乙醚、苯偶姻丙醚、苯偶姻异丙醚、苯偶姻苯醚、苄基二甲基缩酮)等。
作为前述金属茂类,例如可以举出二(η5-2,4-环戊二烯-1-基)-二(2,6-二氟-3-(1H-吡咯-1-基)-苯基)钛、η5-环戊二烯基-η6-枯烯基-铁(1+)-六氟磷酸盐(1-)、特开昭53-133428号公报、特公昭57-1819号公报、特公昭57-6096号公报及美国专利第3615455号说明书中所述的化合物等。
另外,作为上述以外的光聚合引发剂,例如可以举出吖啶衍生物(例如:9-苯基吖啶、1,7-二(9,9’-吖啶基)庚烷等);N-苯基甘氨酸等;多卤代化合物(例如:四溴化碳、苯基三溴甲砜、苯基三氯甲酮等);香豆素类(例如:3-(2-苯并呋喃甲酰基)-7-二乙氨基香豆素、3-(2-苯并呋喃甲酰基)-7-(1-吡咯烷基)香豆素、3-苯甲酰基-7-二乙氨基香豆素、3-(2-甲氧基苯甲酰基)-7-二乙氨基香豆素、3-(4-二甲氨基苯甲酰基)-7-二乙氨基香豆素、3,3’-羰基二(5,7-二-正丙氧基香豆素)、3,3’-羰基二(7-二乙氨基香豆素)、3-苯甲酰基-7-甲氧基香豆素、3-(2-呋喃甲酰基)-7-二乙氨基香豆素、3-(4-二乙氨基肉桂酰基)-7-二乙氨基香豆素、7-甲氧基-3-(3-吡啶羰基)香豆素、3-苯甲酰基-5,7-二丙氧基香豆素、7-苯并三唑-2-基香豆素,还可以举出特开平5-19475号、特开平7-271028号、特开2002-363206号、特开2002-363207号、特开2002-363208号、特开2002-363209号公报等中所述的香豆素化合物等);胺类(例如:4-二甲氨基安息香酸乙酯、4-二甲氨基安息香酸正丁酯、4-二甲氨基安息香酸苯乙酯、4-二甲氨基安息香酸2-酞酰亚胺乙酯)、4-二甲氨基安息香酸2-甲基丙烯酰氧基乙酯、五亚甲基二(4-二甲氨基苯甲酸酯)、3-二甲氨基安息香酸的苯乙酯、五亚甲基酯(pentamethylene ester)、4-二甲氨基苯甲醛、2-氯-4-二甲氨基苯甲醛、4-二甲氨基苄醇、乙基(4-二甲氨基苯甲酰基)乙酸酯、4-哌啶基苯乙酮、4-二甲氨基苯偶姻、N,N-二甲基-4-甲苯胺、N,N-二乙基-3-氨基苯乙醚、三苄胺、二苄基苯胺、N-甲基-N-苯基苄胺、4-溴-N,N-二甲基苯胺、三月桂胺、氨基荧烃类(ODB、ODB II等)、结晶紫内酯、隐色结晶紫等);酰基膦化氧类(例如:二(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基膦化氧、二(2,6-二甲氧基苯甲酰基)-2,4,4-三甲基-戊基苯基膦化氧、LucirinTPO等)等。
而且,还可以举出美国专利第2367660号说明书中所述的连位多酮醛(polyketal donyl)化合物、美国专利第2448828号说明书中所述的偶姻醚化合物、美国专利第2722512号说明书所述的用α-烃取代的芳香族偶姻化合物、美国专利第3046127号说明书及美国专利第2951758号说明书中所述的多环醌化合物、特开2002-229194号公报中所述的有机硼化合物、自由基发生剂、三芳基锍盐(例如:与六氟锑或六氟磷酸酯的盐)、鏻盐化合物(例如,(苯硫苯基)二苯基锍盐等)(作为阳离子聚合引发剂有效)、WO01/71428号公报所述的鎓盐化合物等。
前述光聚合引发剂可以单独使用1种,也可以并用2种以上。作为2种以上的组合,例如可以举出美国专利第3549367号说明书中所述的六芳基联二咪唑和4-氨基酮类的组合、特公昭51-48516号公报中所述的苯并噻唑化合物和三卤代甲基-s-三嗪化合物的组合、以及芳香族酮化合物(例如噻吨酮等)和氢供给体(例如:含二烷氨基化合物、酚化合物等)的组合、六芳基联二咪唑和二茂钛的组合、香豆素类和二茂钛和苯基甘氨酸类的组合等。
作为前述感光性组合物中的光聚合引发剂的含量,优选0.1~30质量%,更优选0.5~20质量%,特别优选0.5~15质量%。
—干膜抗蚀剂用增感剂—
前述增感剂利用活性能量线成为激发状态,通过与其他物质(例如自由基发生剂、酸发生剂等)相互作用(例如能量转移、电子转移等),可以产生自由基或酸等有用基团。就前述增感剂而言,例如在能够容易地将前述S410/S400调整为0.6~1.4这一点上,优选与上述成分并用。
对前述增感剂中的最大吸收波长没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如,优选380~420nm,更优选390~415nm,特别优选395~415nm。
作为前述最大吸收波长为380~420nm的增感剂,没有特别限制,可以从公知的增感剂中适当选择,例如可以举出公知的多环芳香族类(例如:芘、苝、苯并菲)、呫吨类(例如:荧光素、曙红、藻红、若丹明B、玫瑰红)、花青苷类(例如:吲哚碳菁、噻碳菁、oxacarbo-cyanine)、部花青类(例如:部花青、carbomerocyanine)、噻嗪类(例如:硫堇、美蓝、甲苯胺蓝)、吖啶类(例如:吖啶橙、氯黄素、吖啶黄);蒽醌类(例如蒽醌)、squalium类(例如:squalium)、吖啶酮类(例如:吖啶酮、氯吖啶酮、N-甲基吖啶酮、N-丁基吖啶酮、N-丁基-氯吖啶酮、2-氯-10-丁基吖啶酮、10-N-丁基-2-氯吖啶酮等)、香豆素类(例如:3-(2-苯并呋喃甲酰基)-7-二乙氨基香豆素、3-(2-苯并呋喃甲酰基)-7-(1-吡咯烷基)香豆素、3-苯甲酰基-7-二乙氨基香豆素、3-(2-甲氧基苯甲酰基)-7-二乙氨基香豆素、3-(4-二甲氨基苯甲酰基)-7-二乙氨基香豆素、3,3’-羰基双(5,7-二-正丙氧基香豆素)、3,3’-羰基双(7-二乙氨基香豆素)、3-苯甲酰基-7-甲氧基香豆素、3-(2-呋喃甲酰基)-7-二乙氨基香豆素、3-(4-二乙氨基肉桂酰基)-7-二乙氨基香豆素、7-甲氧基-3-(3-吡啶羰基)香豆素、3-苯甲酰基-5,7-二丙氧基香豆素等;此外还可以举出特开平5-19475号、特开平7-271028号、特开2002-363206号、特开2002-363207号、特开2002-363208号、特开2002-363209号等各公报中所述的香豆素化合物等。
作为前述光聚合引发剂和前述增感剂的组合,例如可以举出特开2001-305734号公报中所述的电子转移型引发系统[(1)电子供给型引发剂及增感色素、(2)电子接受型引发剂及增感色素、(3)电子供给型引发剂、增感色素及电子接受型引发剂(三元引发系统)等的组合。
—干膜抗蚀剂用其他成分—
作为前述其他成分,例如可以举出聚合抑制剂、表面活性剂、增塑剂、显色剂、着色剂等,而且,也可以并用对基体表面的密合促进剂及其他助剂类(例如:颜料、导电性粒子、填充剂、消泡剂、阻燃剂、流平剂、剥离促进剂、抗氧化剂、香料、热交联剂、表面张力调节剂、链转移剂等)。
—聚合抑制剂—
对前述聚合抑制剂没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出4-甲氧基酚、对苯二酚、烷基或芳基取代对苯二酚、叔丁基儿茶酚、焦棓酚、2-羟基二苯甲酮、4-甲氧基-2-羟基二苯甲酮、氯化亚铜、吩噻嗪、氯醌、萘胺、β-萘酚、2,6-二-叔丁基-4-甲酚、2,2’-亚甲基二(4-甲基-6-叔丁基酚)、吡啶、硝基苯、二硝基苯、苦味酸、4-甲苯胺、美蓝、铜和有机螯合剂产物、水扬酸甲酯及吩噻嗪、亚硝基化合物、亚硝基化合物与Al的螯合剂等。
一般通过在前述感光性组合物中含有前述聚合抑制剂,使该感光性组合物的灵敏度降低,但在可以抑制该灵敏度降低,且使分辨率提高方面,优选具有芳香环、杂环、亚氨基及酚性羟基的至少任一个,其中,更优选用下述结构式(73)表示的化合物。
[化47]
其中,在前述结构式(73)中,Z表示卤原子、氢原子、碳数为1~20的烷基、碳数为3~10的环烷基、氨基、可以用碳数为1~20的烷基取代的苯基、萘基等芳基、氨基、巯基、碳数为1~10的烷基巯基、烷基的碳数为1~10的羧烷基、碳数为1~20的烷氧基或由杂环构成的基团,其中优选烷基。m表示2以上的整数。n表示0以上的整数。该m及n优选按照m+n=6的方式选择的整数。另外,当n为2以上的整数时,前述X可以分别相同,也可以不同。当前述m低于2时,有时分辨率劣化。
作为前述卤原子,例如可以举出氟、氯、溴、碘、砹等。
作为前述碳数为1~20的烷基,例如可以举出甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基等。
作为前述碳数为3~10的环烷基,例如可以举出环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环辛基等。
作为前述用碳数为1~20的烷基取代的芳基,例如可以举出甲苯基、乙苯基、丙苯基等。
作为前述碳数为1~10的烷基巯基,例如可以举出甲巯基、乙巯基、丙巯基等。
作为前述烷基的碳数为1~10的羧烷基,例如可以举出羧甲基、羧乙基、羧丙基、羧丁基等。
作为前述碳数为1~20的烷氧基,例如可以举出甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基等。
作为前述由杂环构成的基团,例如可以举出环氧乙基、呋喃基、噻吩基、吡咯基、噻唑基、吲哚基、喹啉基等。
作为用前述结构式(73)表示的化合物,例如可以举出烷基儿茶酚(例如:儿茶酚、间苯二酚、1,4-对苯二酚、2-甲基儿茶酚、3-甲基儿茶酚、4-甲基儿茶酚、2-乙基儿茶酚、3-乙基儿茶酚、4-乙基儿茶酚、2-丙基儿茶酚、3-丙基儿茶酚、4-丙基儿茶酚、2-正丁基儿茶酚、3-正丁基儿茶酚、4-正丁基儿茶酚、2-叔丁基儿茶酚、3-叔丁基儿茶酚、4-叔丁基儿茶酚、3,5-二叔丁基儿茶酚等)、烷基间苯二酚(例如:2-甲基间苯二酚、4-甲基间苯二酚、2-乙基间苯二酚、4-乙基间苯二酚、2-丙基间苯二酚、4-丙基间苯二酚、2-正丁基间苯二酚、4-正丁基间苯二酚、2-叔丁基间苯二酚、4-叔丁基间苯二酚等)、烷基对苯二酚(例如:甲基对苯二酚、乙基对苯二酚、丙基对苯二酚、叔丁基对苯二酚、2,5-二叔丁基对苯二酚等)、焦棓酚、间苯三酚等。
作为前述聚合抑制剂的含量,相对于前述感光性组合物的前述聚合性化合物,优选为0.005~0.5质量%,更优选为0.01~0.2质量%,特别优选0.02~0.1质量%。
当前述含量低于0.005质量%时,有时保存时的稳定性会降低,当其超过0.5质量%时,有时相对于活性能量线的灵敏度会降低。
—增塑剂—
为了控制后述的感光层的膜物性(挠性),可以添加前述增塑剂。
作为前述增塑剂,例如可以举出酞酸二甲酯、酞酸二丁酯、酞酸二异丁酯、酞酸二庚酯、酞酸二辛酯、酞酸二环己酯、酞酸双十三烷基酯、酞酸丁基苄酯、酞酸二异癸酯、酞酸二苯酯、酞酸二烯丙酯、酞酸辛基辛酯等酞酸酯类;三乙二醇二乙酸酯、四乙二醇二乙酸酯、二甲基二醇酞酸酯、乙基邻苯二甲酰基乙醇酸乙酯、甲基邻苯二甲酰基乙醇酸乙酯、丁基邻苯二甲酰基乙醇酸丁酯、三乙二醇二辛酸酯等二醇酯类;磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯等磷酸酯类;4-甲苯磺酰胺、苯磺酰胺、N-正丁基苯磺酰胺、N-正丁基乙酰胺等酰胺类;己二酸二异丁酯、己二酸二辛酯、癸二酸二甲酯、癸二酸二丁酯、癸二酸二辛酯、壬二酸二辛酯、马来酸二丁酯等脂肪族二元酸酯类;柠檬酸三乙酯、柠檬酸三丁酯、甘油三乙酸酯、月桂酸丁酯、4,5-二环氧环己烷-1,2-二羧酸二辛酯等;聚乙二醇、聚丙二醇等二醇类。
作为前述增塑剂的含量,相对于前述感光性组合物的全部成分,优选为0.1~50质量%,更优选0.5~40质量%,特别优选1~30质量%。
—显色剂—
为了对曝光后的后述感光层给予可视像(印像功能),可以添加前述显色剂。
作为前述显色剂,例如可以举出三(4-二甲氨基苯基)甲烷(隐色结晶紫)、三(4-二乙氨基苯基)甲烷、三(4-二甲氨基-2-甲基苯基)甲烷、三(4-二乙氨基-2-甲基苯基)甲烷、二(4-二丁氨基苯基)-[4-(2-氰乙基)甲氨基苯基]甲烷、二(4-二甲氨基苯基)-2-喹啉基甲烷、三(4-二丙氨基苯基)甲烷等氨基三芳基甲烷类;3,6-二(二甲氨基)-9-苯基黄嘌呤、3-氨基-6-二甲氨基-2-甲基-9-(2-氯苯基)黄嘌呤等氨基黄嘌呤类;3,6-二(二乙氨基)-9-(2-乙氧羰基苯基)噻吨、3,6-二(二甲氨基)噻吨等氨基噻吨类;3,6-二(二乙氨基)-9,10-二氢-9-苯基吖啶、3,6-二(苄基氨基)-9,10-二氢-9-甲基吖啶等氨基-9,10-二氢吖啶类;3,7-二(二乙氨基)吩噁嗪等氨基吩噁嗪类;3,7-二(乙氨基)吩噻嗪酮等氨基吩噻嗪类;3,7-二(二乙氨基)-5-己基-5,10-二氢吩嗪等氨基二氢吩嗪类;二(4-二甲氨基苯基)苯胺基甲烷等氨基苯基甲烷类;4-氨基4’-二甲氨基二苯胺、4-氨基-α,β-二氰基氢化肉桂酸甲酯等氨基氢化肉桂酸类;1-(2-萘基)-2-苯基肼等肼类;1,4-二(乙氨基)-2,3-二氢蒽醌类的氨基-2,3-二氢蒽醌类;N,N-二乙基-4-苯乙基苯胺等苯乙基苯胺类;含有10-乙酰基-3,7-二(二甲氨基)吩噻嗪等碱性NH的隐色色素的酰基衍生物;三(4-二乙氨基-2-甲苯基)乙氧羰基萜烷等不含可以氧化的氢、但可以氧化成显色化合物的隐色状化合物;隐色靛青色素;在如美国专利3,042,515号及美国专利第3,042,517号所述的可以氧化成显色型的有机胺类(例如:4,4’-乙二胺、二苯胺、N,N-二甲基苯胺、4,4’-亚甲基二胺三苯胺、N-乙烯基咔唑),其中,优选隐性结晶紫色等三芳基甲烷类化合物。
而且,众所周知,为了使前述隐色体显色等,通常使前述显色剂与卤素化合物组合。
作为前述卤素化合物,例如可以举出卤化烃(例如:四溴化碳、碘仿、溴化乙烯、二溴甲烷、溴代戊烷、溴代异戊烷、碘代戊烷、溴化异丁烯、碘代丁烷、溴化二苯甲烷、六氯乙烷、1,2-二溴乙烷、1,1,2,2-四溴乙烷、1,2-二溴-1,1,2-三氯乙烷、1,2,3-三溴丙烷、1-溴-4-氯丁烷、1,2,3,4-四溴丁烷、四氯环丙烯、六氯环戊二烯、二溴环己烷、1,1,1-三氯-2,2-二(4-氯苯基)乙烷等);卤代醇化合物(例如:2,2,2-三氯乙醇、三溴乙醇、1,3-二氯-2-丙醇、1,1,1-三氯-2-丙醇、二(碘代六亚甲基)氨基异丙醇、三溴-叔丁醇、2,2,3-三氯丁烷-1,4-二醇等);卤代羰基化合物(例如:1,1-二氯丙酮、1,3-二氯丙酮、六氯丙酮、六溴丙酮、1,1,3,3-四氯丙酮、1,1,1-三氯丙酮、3,4-二溴-2-丁酮、1,4-二氯-2-丁酮-二溴环己酮等);卤化醚化合物(例如:2-溴乙基甲醚、2-溴乙基乙醚、二(2-溴乙基)醚、1,2-二氯乙基乙醚等);卤化酯化合物(例如:醋酸溴乙酯、三氯醋酸乙酯、三氯醋酸三氯乙酯、丙烯酸2,3-二溴丙酯的均聚物及共聚物、二溴丙酸三氯乙酯、α,β-二氯丙烯酸乙酯等);卤化酰胺化合物(例如:氯乙酰胺、溴乙酰胺、二氯乙酰胺、三氯乙酰胺、三溴乙酰胺、三氯乙基三氯乙酰胺、2-溴异丙酰胺、2,2,2-三氯丙酰胺、N-氯琥珀酰亚胺、N-溴琥珀酰亚胺等);含有硫或磷的化合物(例如:三溴甲基苯砜、4-硝基苯基三溴甲砜、4-氯苯基三溴甲砜、三(2,3-二溴丙基)磷酸酯等)、2,4-二(三氯甲基)6-苯基三唑等。在有机卤化物中,优选具有两个以上键合在同一碳原子上的卤原子的卤素化合物,更优选在一个碳原子上具有3个卤原子的卤素化合物。前述有机卤素化合物可以单独使用1种,也可以并用2种以上。其中,优选三溴甲基苯砜、2,4-二(三氯甲基)-6-苯基三唑。
作为前述显色剂的含量,相对于前述感光性组合物的全部成分,优选0.01~20质量%,更优选0.05~10质量%,特别优选0.1~5质量%。另外,作为前述卤素化合物的含量,相对于前述感光性组合物的全部成分,优选0.001~5质量%,更优选0.005~1质量%。
—着色剂—
对前述着色剂没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出红色、绿色、蓝色、黄色、紫色、品红色、深蓝色、黑色等公知的颜料或染料,具体列举:维多利亚纯蓝BO(C.I.42595)、槐黄(C.I.41000)、脂溶黑HB(C.I.26150)、莫诺赖特黄GT(C.I.颜料黄12)、永久黄GR(C.I.颜料黄17)、永久黄HR(C.I.颜料黄83)、永久胭脂红FBB(C.I.颜料红146)、ホスタ一バ一ムレツド ESB(C.I.颜料紫19)、永久宝石红FBH(C.I.颜料红11)、法斯特尔粉红B苏普拉(C.I.颜料红81)、莫纳斯特拉尔坚牢蓝(C.I.颜料蓝15)、莫诺赖特坚牢黑B(C.I.颜料黑1)、炭黑。
另外,作为适合制作滤色器的前述着色剂,例如可以举出C.I.颜料红97、C.I.颜料红122、C.I.颜料红149、C.I.颜料红168、C.I.颜料红177、C.I.颜料红180、C.I.颜料红192、C.I.颜料红215、C.I.颜料绿7、C.I.颜料绿36、C.I.颜料蓝15:1、C.I.颜料蓝15:4、C.I.颜料蓝15:6、C.I.颜料蓝22、C.I.颜料蓝60、C.I.颜料蓝64、C.I.颜料黄139、C.I.颜料黄83、C.I.颜料紫23、特开2002-162752号公报的(0138)~(0141)所述的着色剂等。作为前述着色剂的平均粒径,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如优选为5μm以下,更优选为1μm以下。另外,在制作滤色器时,前述平均粒径优选为0.5μm以下。
—染料—
在前述感光性组合物中,为了提高操作性而将后述的感光层着色,或者为了赋予保存稳定性,可以使用染料。
作为前述染料,可以举出亮绿(例如,其硫酸盐)、曙红、乙基紫、藻红B、甲基绿、结晶紫、碱性品红、酚酞、1,3-二苯基三嗪、茜素红S、百里酚酞、甲基紫2B、喹哪啶红、玫瑰红、米塔尼尔黄、百里酚磺酞、二甲苯酚蓝、甲基橙、橙IV、二苯基硫卡巴腙、2,7-二氯荧光素、对甲基红、刚果红、本佐红紫4B、α-萘基-红、尼罗蓝A、非那西沙啉(phenacetarine)、甲基紫、孔雀绿、副品红、油蓝#603(オリエント化学工业公司制)、若丹明B、若丹明6G、维多利亚纯蓝BOH等,其中,优选阳离子染料(例如,孔雀绿草酸盐、孔雀绿硫酸盐等)。作为该阳离子染料的配对阴离子,只要是有机酸或无机酸的残基即可,例如可以举出溴酸、碘酸、硫酸、磷酸、草酸、甲烷磺酸、甲苯磺酸等的残基(阴离子)等。
作为前述染料的含量,相对于前述感光性组合物的全部成分,优选0.001~10质量%,更优选0.01~5质量%,特别优选0.1~2质量%。
—密合促进剂—
为了提高各层间的密合性或图案形成材料与基体的密合性,可以在各层中使用公知的所谓密合促进剂。
作为前述密合促进剂,例如可以适当举出特开平5-11439号公报、特开平5-341532号公报及特开平6-43638号公报等所述的密合促进剂。具体而言,例如可以举出苯并咪唑、苯并噁唑、苯并噻唑、2-巯基苯并咪唑、2-巯基苯并噁唑、2-巯基苯并噻唑、3-吗啉代甲基-1-苯基-三唑-2-硫酮、3-吗啉代甲基-5-苯基-噁二唑-2-硫酮、5-氨基-3-吗啉代甲基-噻二唑-2-硫酮及2-巯基-5-甲基硫-噻二唑、三唑、四唑、苯并三唑、羧基苯并三唑、含氨基苯并三唑、硅烷偶合剂等。
作为前述密合促进剂的含量,相对于前述感光性组合物的全部成分,优选为0.001质量%~20质量%,更优选为0.01~10质量%,特别优选为0.1质量%~5质量%。
前述感光性组合物也可以含有例如J.コ一サ一著“光敏性系统(ライトセンシテイブシステムズ)”第5章所述的有机硫化合物、过氧化物、氧化还原类化合物、偶氮或重氮化合物、光还原性色素、有机卤素化合物等。
作为前述有机硫化合物,例如可以举出二正丁基二硫化物、二苄基二硫化物、2-巯基苯并噻唑、2-巯基苯并噁唑、苯硫酚、三氯甲烷磺酸乙酯、2-巯基苯并咪唑等。
作为前述过氧化物,例如可以举出二叔丁基过氧化物、过氧化苯甲酰、甲基乙基甲酮过氧化物。
前述氧化还原化合物是由过氧化物和还原剂的组合构成的化合物,可以例举二价亚铁离子和过硫酸离子、三价铁离子和过氧化物等。
作为前述偶氮及重氮化合物,例如可以举出α,α’-偶氮二异丁腈、2-偶氮二-2-甲基丁腈、4-氨基二苯胺的重氮鎓类。
作为前述光还原性色素,例如可以举出玫瑰红、藻红、曙红、吖啶黄、核黄素、硫堇。
—表面活性剂—
为了改善在制造本发明的前述图案形成材料时产生的面状斑点,可以添加公知的表面活性剂。
作为前述表面活性剂,可以从例如阴离子类表面活性剂、阳离子类表面活性剂、非离子类表面活性剂、两性表面活性剂、含氟表面活性剂等中适当选择。
作为前述表面活性剂的含量,相对于感光性树脂组合物的固体成分,优选0.001~10质量%。
当前述含量低于0.001质量%时,有时不能得到改进面状的效果,当其超过10质量%时,有时密合性降低。
作为前述表面活性剂,除上述的表面活性剂之外,适当例举高分子表面活性剂作为氟类表面活性剂,该高分子表面活性剂具有的共聚成分是:碳原子数为3~20且含有40质量%以上的氟原子,并且,具有键合在从非键合末端数起至少3个碳原子上的氢原子被氟取代的氟代脂肪族基团的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。
—阻焊剂用感光性组合物—
作为前述阻焊剂用感光性组合物,只要是在380~420nm的波长域具有光谱灵敏度的最大值,同时,在400nm处的可以形成图案的最小曝光量S400为300mJ/cm2以下,在410nm处的可以形成图案的最小曝光量S410为300mJ/cm2以下,并且,该S400和该S410满足0.6<S400/S410<1.6,就没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如由粘合剂、聚合性化合物、光聚合引发剂、热交联剂及根据目的适当选择的其它组合物构成。另外,优选405nm处的可以形成图案的最小曝光量S405为300mJ/cm2以下。
就前述光谱灵敏度而言,例如利用光聚合物·工艺学(山冈亚夫著、昭和63年日刊工业新闻社发行、第262页)等所述的方法,使用光谱灵敏度测定装置,对将图案形成材料层叠在被处理基体上而形成的感光性层叠体的后述感光层进行测定。具体来讲,按照使其在横轴方向上曝光波长呈直线变化、在纵轴方向上曝光强度呈对数变化的方式,对从氙灯及钨灯等光源分光好的光进行设定,照射、曝光,然后进行显影处理,由此对每各曝光波长的灵敏度形成图案。由得到的图案的高度算出可以形成图案的曝光能量,将在横轴上标绘波长、在纵轴上标绘其曝光能量的倒数而制作的光谱灵敏度曲线中的最大峰值设定为光谱灵敏度。
就前述可以形成图案的最小曝光量而言,作为由在前述的光谱灵敏度测定中形成的图案高度计算出来的可以形成图像的曝光能量而求出。前述可以形成图案的最小曝光量是指通过改变显影液的种类、显影温度、显影时间等显影条件的变化来确定最佳显影条件,且在前述最佳显影条件下可以形成图案的最小曝光量。
对前述最佳显影条件没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如采用将pH8~12的显影液在25~40℃、0.05~0.5MPa的压力下进行喷射而完全除去未固化区域的条件等。
前述在400nm处的可以形成图案的最小曝光量S400优选为300mJ/cm2以下,更优选为100mJ/cm2,特别优选为50mJ/cm2。
前述在410nm处的可以形成图案的最小曝光量S410优选为300mJ/cm2以下,更优选为100mJ/cm2,特别优选为50mJ/cm2。
前述S400/S410的值优选为0.6~1.6,更优选为0.8~1.2,特别优选为0.9~1.1。
当前述S400/S410的值低于0.6时或超过1.6时,在使用利用了多个半导体元件的曝光装置时,有时会因每个半导体元件的波长的偏差所导致的灵敏度变化,而不能得到均匀的图案。
另外,前述在405nm处的可以形成图案的最小曝光量S405优选为300mJ/cm2以下,更优选为100mJ/cm2,特别优选为50mJ/cm2。
—阻焊剂用粘合剂—
作为前述粘合剂,例如优选相对于碱性水溶液具有溶胀性,更优选相对于碱性水溶液具有可溶性。
作为相对于碱性水溶液显示出溶胀性或溶解性的粘合剂,例如可以适当举出具有酸性基团的粘合剂。
对前述粘合剂没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出特开昭51-131706号、特开昭52-94388号、特开昭64-62375号、特开平2-97513号、特开平3-289656号、特开平61-243869号、特开2002-296776号等各公报所述的具有酸性基团的丙烯酸环氧酯化合物。具体来讲是苯酚酚醛清漆型丙烯酸环氧酯或甲酚酚醛清漆型丙烯酸环氧酯、双酚A型丙烯酸环氧酯等,例如是使环氧树脂或多官能环氧化合物与(甲基)丙烯酸等含羧基单体发生反应,进而加成邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、琥珀酸酐等二元酸酐而形成的粘合剂。
前述丙烯酸环氧酯化合物的分子量优选1,000~200,000,更优选2,000~100,000。当该分子量低于1,000时,有时后述的感光层表面的黏性增强,而且在后述的感光层的固化之后,膜质变脆,或者,有时表面硬度会劣化,当其超过200,000时,有时显影性会劣化。
另外,也可以使用特开平6-295060号公报所述的具有酸性基团及双键等可以聚合的基团至少一个的丙烯酸树脂。具体来讲,可以使用在分子内至少1个可以聚合的双键,例如:(甲基)丙烯酸酯基或(甲基)丙烯酰胺基等丙烯酰基、羧酸的乙烯酯、乙烯醚、烯丙醚等各种聚合性双键。更具体地说,例如可以举出在含有作为酸性基团的羧基的丙烯酸树脂中加成丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、肉桂酸等不饱和脂肪酸的缩水甘油酯或在同一分子中具有环己烯氧化物等环氧基和(甲基)丙烯酰基的化合物等含有环氧基的聚合性化合物而得到的化合物等。另外,还可以举出在含有酸性基团及羟基的丙烯酸树脂中加成异氰酸酯乙基(甲基)丙烯酸等含异氰酸酯基的聚合性化合物而得到的化合物、在含有酐基的丙烯酸树脂中加成(甲基)丙烯酸羟烷基酯等含有羟基的聚合性化合物而得到的化合物等。作为这些物质的市售品,例如可以使用“カネカレジンAXE;钟渊化学工业(株)制”、“サイクロマ一(CYCLOMER)A-200;ダイセル化学工业(株)制”、“サイクロマ一(CYCLOMER)M-200;ダイセル化学工业(株)制”等。
而且,还可以使用特开昭50-59315号公报所述的丙烯酸羟烷基酯或甲基丙烯酸羟烷基酯和聚羧酸酐及表卤代醇的任一种的产物等。
另外,可以使用在特开平5-70528号公报所述的具有芴骨架的丙烯酸环氧酯中加成酸酐而得到的化合物、特开平11-288087号公报所述的聚酰胺(酰亚胺)树脂、特开平2-097502号公报或特开平11-282155号公报所述的聚酰亚胺前体等。这些物质可以单独使用1种,也可以混合2种以上而使用。
作为前述粘合剂,也可以利用相对于马来酸酐共聚物的酐基使1种以上的伯胺化合物发生反应而得到的共聚物。该共聚物优选用下述结构式(74)表示的马来酰胺酸类共聚物,该马来酰胺酸类共聚物至少含有具有马来酸半酰胺结构的马来酰胺酸单元B和不具有前述马来酸半酰胺结构的单元A。
前述单元A可以是1种,也可以是2种以上。例如,如果前述单元B为1种,则在前述单元A是1种的情况下,前述马来酰胺酸类共聚物是指2元共聚物,在前述单元A是2种的情况下,前述马来酰胺酸类共聚物是指3元共聚物。
作为前述单元A,可以适当举出可以具有取代基的芳基和后述的乙烯基单体(c)的组合,该乙烯基单体的均聚物的玻化温度(Tg)低于80℃。
[化48]
其中,在前述结构式(74)中,R3及R4表示氢原子及低级烷基的任意一种。x及y表示重复单元的摩尔百分率,例如,在前述单元A为1种的情况下,x是85~50摩尔%,y是15~50摩尔%。
在前述结构式(74)中,作为R1,例如可以举出(-COOR10)、(-CONR11R12)、可以具有取代基的芳基、(-OCOR13)、(-OR14)、(-COR15)等取代基。在此,前述R10~R15表示氢原子(-H)、可以具有取代基的烷基、芳基及芳烷基的任意一种。该烷基、芳基及芳烷基可以具有环状结构或支链结构。
作为前述R10~R15,例如可以举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、烯丙基、正己基、环己基、2-乙基己基、十二烷基、甲氧基乙基、苯基、甲苯基、甲氧基苯基、苄基、苯乙基、萘基、氯苯基等。
作为前述R1的具体例子,例如可以举出苯基、α-甲基苯基、2-甲基苯基、3-甲基苯基、4-甲基苯基、2,4-二甲基苯基等苯衍生物;正丙基氧基羰基、正丁基氧基羰基、戊基氧基羰基、己基氧基羰基、正丁基氧基羰基、正己基氧基羰基、2-乙基己基氧基羰基、甲基氧基羰基等。
作为前述R2,例如可以举出可以具有取代基的烷基、芳基、芳烷基等。这些物质可以具有环状结构或支链结构。在前述R2的具体例子,例如可以举出苄基、苯乙基、3-苯基-1-丙基、4-苯基-1-丁基、5-苯基-1-戊基、6-苯基-1-己基、α-甲基苄基、2-甲基苄基、3-甲基苄基、4-甲基苄基、2-(对甲苯基)乙基、β-甲基苯乙基、1-甲基-3-苯基丙基、2-氯苄基、3-氯苄基、4-氯苄基、2-氟苄基、3-氟苄基、4-氟苄基、4-溴苯乙基、2-(2-氯苯基)乙基、2-(3-氯苯基)乙基、2-(4-氯苯基)乙基、2-(2-氟苯基)乙基、2-(3-氟苯基)乙基、2-(4-氟苯基)乙基、4-氟-α,α-二甲基苯乙基、2-甲氧基苄基、3-甲氧基苄基、4-甲氧基苄基、2-乙氧基苄基、2-甲氧基苯乙基、3-甲氧基苯乙基、4-甲氧基苯乙基、甲基、乙基、丙基、1-丙基、丁基、叔丁基、仲丁基、戊基、己基、环己基、庚基、辛基、月桂基、苯基、1-萘基、甲氧基甲基、2-甲氧基乙基、2-乙氧基乙基、3-甲氧基丙基、2-丁氧基乙基、2-环己基氧乙基、3-乙氧基丙基、3-丙氧基丙基、3-异丙氧基丙胺等。
前述粘合剂特别优选相对于由(a)马来酸酐、(b)芳香族乙烯基单体和(c)乙烯基单体构成的共聚物的酐基使伯胺化合物发生反应而得到的共聚物,该乙烯基单体的均聚物的玻化温度(Tg)低于80℃。在由该(a)成分和该(b)成分构成的共聚物中,虽然可以提高后述感光层的表面硬度,但是有时难以确保层压性。另外,在由该(a)成分和该(c)成分构成的共聚物中,虽然可以确保层压性,但是难以确保前述表面硬度。
—(b)芳香族乙烯基单体—
对前述芳香族乙烯基单体没有特别限制,可以根据目的适当选择,在可以提高使用本发明的感光性组合物所形成的感光层的表面硬度方面,优选均聚物的玻化温度(Tg)为80℃以上的化合物,更优选为100℃以上的化合物。
作为前述芳香族乙烯基单体的具体例子,例如可以举出苯乙烯(均聚物的Tg=100℃)、α-甲基苯乙烯(均聚物的Tg=168℃)、2-甲基苯乙烯(均聚物的Tg=136℃)、3-甲基苯乙烯(均聚物的Tg=97℃)、4-甲基苯乙烯(均聚物的Tg=93℃)、2,4-二甲基苯乙烯(均聚物的Tg=112℃)等苯乙烯衍生物。这些单体可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
—(c)乙烯基单体—
就前述乙烯基单体而言,该乙烯基单体的均聚物的玻化温度(Tg)必须低于80℃,优选40℃以下,更优选0℃以下。
作为前述乙烯基单体,例如可以举出丙烯酸正丙酯(均聚物的Tg=-37℃)、丙烯酸正丁酯(均聚物的Tg=-54℃)、丙烯酸戊酯或丙烯酸己酯(均聚物的Tg=-57℃)、甲基丙烯酸正丁酯(均聚物的Tg=-24℃)、甲基丙烯酸正己酯(均聚物的Tg=-5℃)等。这些单体可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
—伯胺化合物—
作为前述伯胺化合物,例如可以举出苄胺、苯乙胺、3-苯基-1-丙胺、4-苯基-1-丁胺、5-苯基-1-戊胺、6-苯基-1-己胺、α-甲基苄胺、2-甲基苄胺、3-甲基苄胺、4-甲基苄胺、2-(对甲苯基)乙胺、β-甲基苯乙胺、1-甲基-3-苯基丙胺、2-氯苄胺、3-氯苄胺、4-氯苄胺、2-氟苄胺、3-氟苄胺、4-氟苄胺、4-溴苯乙胺、2-(2-氯苯基)乙胺、2-(3-氯苯基)乙胺、2-(4-氯苯基)乙胺、2-(2-氟苯基)乙胺、2-(3-氟苯基)乙胺、2-(4-氟苯基)乙胺、4-氟-α,α-二甲基苯乙胺、2-甲氧基苄胺、3-甲氧基苄胺、4-甲氧基苄胺、2-乙氧基苄胺、2-甲氧基苯乙胺、3-甲氧基苯乙胺、4-甲氧基苯乙胺、甲胺、乙胺、丙胺、1-丙胺、丁胺、叔丁胺、仲丁胺、戊胺、己胺、环己胺、庚胺、辛胺、月桂胺、苯胺、辛基苯胺、甲氧基苯胺、4-氯苯胺、1-萘胺、甲氧基甲胺、2-甲氧基乙胺、2-乙氧基乙胺、3-甲氧基丙胺、2-丁氧基乙胺、2-环己基氧基乙胺、3-乙氧基丙胺、3-丙氧基丙胺、3-异丙氧基丙胺等。其中,特别优选苄胺、苯乙胺。
前述伯胺化合物可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
作为前述伯胺化合物的反应量,相对于前述酐基需要为0.1~1.2当量,优选0.1~1.0当量。当该反应量超过1.2当量时,在使1种以上的前述伯胺化合物发生反应时,有时溶解性会显著劣化。
前述(a)马来酸酐在前述粘合剂中的含量,优选15~50mol%,更优选20~45mol%,特别优选20~40mol%。当该含量低于15mol%时,不能赋予碱显影性,当其超过50mol%时,有时耐碱性劣化,另外,难以合成前述共聚物,且不能形成正常的永久图案。另外,这时的前述(b)芳香族乙烯基单体及(c)均聚物的玻化温度(Tg)低于80℃的乙烯基单体在前述粘合剂中的含量分别优选20~60mol%、15~40mol%。当该含量满足该数值范围时,可以实现表面硬度及层压性的均衡。
就前述丙烯酸树脂、具有芴骨架的丙烯酸环氧酯、聚酰胺(酰亚胺)、前述马来酸酐共聚物的酐基与伯胺化合物发生反应生成的化合物、或聚酰亚胺前体等粘合剂的分子量而言,优选3,000~500,000,更优选5,000~100,000。当该分子量低于3,000时,有时后述的感光层表面的黏性会变强,而且后述的感光层在固化后,膜质变脆,或者,有时表面硬度会劣化,当其超过500,000时,有时显影性劣化。
在前述感光性组合物固体成分中,前述粘合剂的固体成分含量优选5~80质量%,更优选10~70质量%。当该固体成分含量低于5质量%时,有时感光层的膜强度容易变弱,且该感光层表面的黏性会劣化,当其超过50质量%时,有时曝光灵敏度会降低。
—阻焊剂用聚合性化合物—
对前述聚合性化合物没有特别限制,可以根据目的适当选择,优选在分子中具有至少1个可以进行加成聚合的基团、且沸点在常压下为100℃以上的化合物,例如可以适当举出从具有(甲基)丙烯酰基的单体中选择的至少1种。
对前述具有(甲基)丙烯酰基的单体没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出聚乙二醇一(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇一(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯等单官能丙烯酸酯或单官能甲基丙烯酸酯;聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基乙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷二丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、己二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(丙烯酰氧基丙基)醚、三(丙烯酰氧基乙基)三聚异氰酸酯、三(丙烯酰氧基乙基)三聚氰酸酯、三(甲基)丙烯酸甘油酯,在三羟甲基丙烷或甘油、双酚等多官能醇中使环氧乙烷或环氧丙烷进行加成反应后进行(甲基)丙烯酸酯化而成的单体,特公昭48-41708号、特公昭50-6034号、特开昭51-37193号等各公报所述的尿烷丙烯酸酯类;特开昭48-64183号、特公昭49-43191号、特公昭52-30490号等各公报所述的聚酯丙烯酸酯类;作为环氧树脂和(甲基)丙烯酸的反应产物的丙烯酸环氧酯类等多官能丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯等。其中,特别优选三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯。
在前述感光性组合物固体成分中,前述聚合性化合物的固体成分含量优选5~50质量%,更优选10~40质量%。当该固体成分含量低于5质量%时,有时发生显影性劣化、曝光灵敏度降低等问题,当其超过50质量%时,有时感光层的粘合性过强,不优选。
—阻焊剂用光聚合引发剂—
作为前述光聚合引发剂,只要具有引发前述聚合性化合物聚合的能力,就没有特别限制,可以从公知的光聚合引发剂中适当选择,例如,优选对紫外线区域至可见光线具有感光性的聚合引发剂,可以是与光激发形成的增感剂产生某种作用、生成活性自由基的活性剂,也可以是根据单体的种类引发阳离子聚合之类的引发剂。
另外,前述光聚合引发剂优选:含有至少1种在约300~800nm(更优选330~500nm)的范围内至少具有约50的分子吸光系数的成分。
作为前述光聚合引发剂,例如可以举出卤化烃衍生物(例如:具有三嗪骨架的物质、具有噁二唑骨架的物质、具有噁二唑骨架的物质等)、膦化氧、六芳基联二咪唑、肟衍生物、有机过氧化物、硫化合物、酮化合物、芳香族鎓盐、酮肟醚等。
作为前述具有三嗪骨架的卤化烃化合物,例如可以举出与在干膜抗蚀剂用感光性组合物中使用的卤化烃化合物相同的化合物等。
作为适用于本发明的肟衍生物,例如可以举出3-苯甲酰氧基亚氨基丁烷-2-酮、3-乙酰氧基亚氨基丁烷-2-酮、3-丙酰氧基亚氨基丁烷-2-酮、2-乙酰氧基亚氨基戊烷-3-酮、2-乙酰氧基亚氨基-1-苯基丙烷-1-酮、2-苯甲酰氧基亚氨基-1-苯基丙烷-1-酮、3-(4-甲苯磺酰氧基)亚氨基丁烷-2-酮及2-乙氧羰基氧基亚氨基-1-苯基丙烷-1-酮等。
另外,作为上述以外的光聚合引发剂,使用酰基膦化氧类,例如可以举出二(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基膦化氧、二(2,6-二甲氧基苯甲酰基)-2,4,4-三甲基-戊基苯基膦化氧、LucirinTPO等。
而且,作为上述以外的光聚合引发剂,例如可以举出与在干膜抗蚀剂用感光性组合物中使用的光聚合引发剂相同的化合物等。
作为前述酮化合物,例如使用与在干膜抗蚀剂用感光性组合物中使用的酮化合物相同的化合物,此外还可以举出4,4’-二(二烷氨基)二苯甲酮类(例如:4,4’-二(二甲氨基)二苯甲酮、4,4’-二(二环己氨基)二苯甲酮、4,4’-二(二乙氨基)二苯甲酮、4,4’-二(二羟乙氨基)二苯甲酮、4-甲氧基-4’-二甲氨基二苯甲酮、4,4’-二甲氧基二苯甲酮、4-二甲氨基二苯甲酮、4-二甲氨基苯乙酮、偶苯酰、蒽醌、2-叔丁基蒽醌、2-甲基蒽醌、菲醌、呫吨酮、噻吨酮、2-氯-噻吨酮、2,4-二乙基噻吨酮、芴酮、2-苄基-二甲氨基-1-(4-吗啉代苯基)-1-丁酮、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉代-1-丙酮、2-羟基-2-甲基-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙醇低聚物、苯偶姻、苯偶姻醚类(例如:苯偶姻甲醚、苯偶姻乙醚、苯偶姻丙醚、苯偶姻异丙醚、苯偶姻苯醚、苄基二甲基缩酮)、吖啶酮、氯吖啶酮、N-甲基吖啶酮、N-丁基吖啶酮、N-丁基-氯吖啶酮等。
另外,为了调整对后述的感光层的曝光中的曝光灵敏度或感光波长,除了前述光聚合引发剂之外,还可以添加增感剂,通过适当的光聚合引发剂的选择或增感剂的组合等,可以容易地调整最小曝光量等。
例如,由于使最小曝光量S400为300mJ/cm2以下,使最小曝光量S410为300mJ/cm2以下,且可以将前述S400/S410的值容易地调整为0.6~1.6,故优选与上述成分并用。
对前述增感剂中的最大吸收波长没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如,优选380~420nm,更优选390~415nm,特别优选395~415nm。
前述增感剂可以从作为后述的光照射装置的可见光线或紫外线·可见光激光等中适当选择。
前述增感剂利用活性能量线成为激发状态,通过与其他物质(例如自由基发生剂、酸发生剂等)相互作用(例如能量转移、电子转移等),可以产生自由基或酸等有用基团。
作为前述增感剂,可以使用与在前述干膜抗蚀剂用感光性组合物中使用的增感剂相同的增感剂。
作为前述光聚合引发剂和前述增感剂的组合,例如可以举出特开2001-305734号公报中所述的电子转移型引发系统[(1)电子供给型引发剂及增感色素、(2)电子接受型引发剂及增感色素、(3)电子供给型引发剂、增感色素及电子接受型引发剂(三元引发系统)]等组合。
作为前述增感剂的含量,相对于前述感光性组合物中的全部成分,优选0.05~30质量%,更优选0.1~20质量%,特别优选0.2~10质量%。当该含量低于0.05质量%时,有时对活性能量线的灵敏度降低,在曝光工序中花费时间,生产率会降低,当其超过30质量%时,在保存时前述增感剂会从后述的感光层析出。
前述光聚合引发剂可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
对前述光聚合引发剂没有特别限制,可以根据目的适当选择,在后述的曝光中,可以与波长为405nm的激光相对应,例如可以举出前述膦化氧类、前述α-氨基烷基酮类、使前述具有三嗪骨架的卤化烃化合物和后述作为增感剂的胺化合物组合成的复合光引发剂、六芳基联二咪唑化合物、六芳基联二咪唑化合物和吖啶酮衍生物等增感剂的组合、或茂钛等。
在前述感光性组合物中,前述光聚合引发剂的含量优选0.1~30质量%,更优选0.5~20质量%,特别优选0.5~15质量%。
—阻焊剂用热交联剂—
对前述热交联剂没有特别限制,可以根据目的适当选择,为了改进使用前述感光性组合物形成的感光层的固化后的膜强度,可以在不影响显影性等的范围内,例如使用在1分子内具有至少2个环氧乙烷基的环氧树脂化合物、在1分子内至少具有2个氧杂环丁烷基的氧杂环丁烷化合物。
作为前述环氧树脂化合物,例如可以举出双二甲苯酚型或双酚型环氧树脂(“YX4000、日本环氧树脂(ジヤパンエポキシレジン)公司制”等)或这些物质的混合物、具有三聚异氰酸酯骨架等的杂环式环氧树脂(“TEPIC、日产化学工业公司制”、“アラルダイトPT810、チバスペシヤルテイケミカルズ公司制”等)、双酚A型环氧树脂、酚醛清漆型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、加氢双酚A型环氧树脂、缩水甘油基胺型环氧树脂、乙内酰脲型环氧树脂、脂环式环氧树脂、三羟苯基甲烷型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、双酚A酚醛清漆型环氧树脂、四苯酚基乙烷型环氧树脂、苯二甲酸缩水甘油酯树脂、四缩水甘油基二甲苯酰基乙烷树脂、含萘基环氧树脂(“ESN-190、ESN-360、新日铁化学公司制”、“HP-4032,EXA-4750,EXA-4700; 大日本油墨化学工业公司制”等)、具有二环戊二烯骨架的环氧树脂(“HP-7200,HP-7200H;大日本油墨化学工业公司制”等)、甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚类环氧树脂(“CP-50S,CP-50M;日本油脂公司制”等)、环己基马来酰亚胺和甲基丙烯酸缩水甘油酯的共聚环氧树脂等,但并不限于这些。这些环氧树脂可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
作为前述氧杂环丁烷化合物,例如可以举出二[(3-甲基-3-氧杂环丁烷基甲氧基)甲基]醚、二[(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲氧基)甲基]醚、1,4-二[(3-甲基-3-氧杂环丁烷基甲氧基)甲基]苯、1,4-二[(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲氧基)甲基]苯、丙烯酸(3-甲基-3-氧杂环丁烷基)甲酯、丙烯酸(3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲酯、甲基丙烯酸(3-甲基-3-氧杂环丁烷基)甲酯、甲基丙烯酸(3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲酯或这些物质的低聚物或共聚物等多官能氧杂环丁烷类,此外还可以举出氧杂环丁烷基、与酚醛清漆树脂、聚(对羟基苯乙烯)、凝乳(カルド)型双酚类、钳杯状芳烃类、钳杯状间苯二酚芳烃类、倍半矽氧烷等具有羟基的树脂等的醚化合物,此外还可以举出具有氧杂环丁烷环的不饱和单体和(甲基)丙烯酸烷基酯的共聚物等。
在前述感光性组合物固体成分中,前述环氧树脂化合物或氧杂环丁烷化合物的固体成分含量优选1~50质量%,更优选3~30质量%。当该固体成分含量低于1质量%时,有时固化膜的吸湿性会升高,绝缘性发生劣化,或焊锡耐热性及或耐无电解镀敷性等降低,当其超过50质量%时,有时会发生显影性恶化或曝光灵敏度降低,不优选。
另外,为了促进前述环氧树脂化合物或前述氧杂环丁烷化合物的热固化,例如可以使用二氰基二酰胺、苄基二甲基胺、4-(二甲氨基)-N,N-二甲基苄胺、4-甲氧基-N,N-二甲基苄胺、4-甲基-N,N-二甲基苄胺等胺化合物;三乙基苄基氯化铵等季铵盐化合物;二甲基胺等嵌段异氰酸酯化合物;咪唑、2-甲基咪唑、2-乙基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、4-苯基咪唑、1-氰乙基-2-苯基咪唑、1-(2-氰乙基)-2-乙基-4-甲基咪唑等咪唑衍生物双环式脒化合物及其盐;三苯膦等磷化合物;三聚氰胺、胍胺、乙酰胍胺、苯胍胺等胍胺化合物;2,4-二氨基-6-甲基丙烯酰基氧乙基-S-三嗪、2-乙烯基-2,4-二氨基-S-三嗪、2-乙烯基-4,6-二氨基-S-三嗪·三聚异氰酸加成物、2,4-二氨基-6-甲基丙烯酰基氧乙基-S-三嗪·三聚异氰酸加成物等S-三嗪衍生物等。这些物质可以单独使用1种,也可以并用2种以上。需要说明的是,只要是前述环氧树脂化合物或前述氧杂环丁烷化合物的固化催化剂、或者可以促进这些物质和羧基的反应的固化催化剂,就没有特别限制,可以使用上述以外的可以促进热固化的化合物。
在前述感光性组合物固体成分中,前述环氧树脂、前述氧杂环丁烷化合物及可以促进这些物质和羧酸的热固化的化合物的固体成分含量,通常为0.01~15质量%。
另外,作为前述热交联剂,可以使用特开平5-9407号公报所述的聚异氰酸酯化合物,该聚异氰酸酯化合物可以由含有至少2个异氰酸酯基的脂肪族、环式脂肪族或芳香族基取代脂肪族化合物衍生而来。
具体而言,例如可以举出1,3-亚苯基二异氰酸酯和1,4-亚苯基二异氰酸酯的混合物、2,4-及2,6-甲苯二异氰酸酯、1,3-及1,4-苯二亚甲基二异氰酸酯、二(4-异氰酸酯基-苯基)甲烷、二(4-异氰酸酯基环己基)甲烷、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、三甲基六亚甲基二异氰酸酯等2官能异氰酸酯;该2官能异氰酸酯和三羟甲基丙烷、季戊四醇、甘油等的多官能醇;该多官能醇的亚烷基氧化物加成物和前述2官能异氰酸酯的加成物;六亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基-1,6-二异氰酸酯及其衍生物等环式三聚物等。
而且,为了提高本发明的感光性组合物或本发明的图案形成材料的保存性,可以使用前述聚异氰酸酯及其衍生物的异氰酸酯基与封端剂发生反应而得到的化合物。
作为前述异氰酸酯基封端剂,例如可以举出异丙醇、叔丁醇等醇类;ε-己内酰胺等内酰胺类;苯酚、甲酚、对叔丁基苯酚、对仲丁基苯酚、对仲戊基苯酚、对辛基苯酚、对壬基苯酚等酚类;3-羟基吡啶、8-羟基喹啉等杂环式羟基化合物;丙二酸二烷基酯、甲基乙基酮肟、乙酰丙酮、烷基乙酰乙酸酯肟、丙酮肟、环己酮肟等活性亚甲基化合物等。此外,还可以使用在特开平6-295060号公报所述的分子内具有至少1个可以聚合的双键及至少1个嵌段异氰酸酯基中的任意一个的化合物等。
另外,作为前述交联剂,可以使用三聚氰胺衍生物。作为该三聚氰胺衍生物,例如可以举出羟甲基三聚氰胺、烷基化羟甲基三聚氰胺(用甲基、乙基、丁基等将羟甲基进行醚化的化合物)等。这些物质可以单独使用1种,也可以并用2种以上。其中,在保存稳定性良好、且对提高感光层的表面硬度或固化膜的膜强度本身有效方面,优选烷基化羟甲基三聚氰胺,特别优选六甲基化羟甲基三聚氰胺。
在前述感光性组合物固体成分中,前述热交联剂的固体成分含量优选为1~40质量%,更优选为3~20质量%。当该固体成分含量低于1质量%时,看不出固化膜的膜强度的提高,当其超过40质量%时,有时产生显影性降低或曝光灵敏度的降低。
—阻焊剂用其他成分—
作为前述其它成分,例如可以举出聚合抑制剂、增塑剂、着色剂(着色颜料或染料)、填充颜料等,而且,也可以并用对基体表面的密合促进剂及其它助剂类(例如:导电性粒子、填充剂、消泡剂、阻燃剂、流平剂、剥离促进剂、抗氧化剂、香料、表面张力调节剂、链转移剂等)。通过适当含有这些成分,可以调整想要的感光性组合物或后述的图案形成材料的稳定性、照相性、膜物性等性质。
—阻焊剂用聚合抑制剂—
为了防止前述聚合性化合物的热聚合或时效聚合,可以添加前述聚合抑制剂。
作为前述聚合抑制剂,例如可以举出4-甲氧基苯酚等与在干膜抗蚀剂用感光性组合物中使用的聚合抑制剂相同的聚合抑制剂。
作为前述聚合抑制剂的含量,相对于前述聚合性化合物,优选0.001~5质量%,更优选0.005~2质量%,特别优选0.01~1质量%。当该含量低于0.001质量%时,有时保存时的稳定性会降低,当其超过5质量%时,有时相对于活性能量线的灵敏度会降低。
—着色颜料—
对前述着色颜料没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以适当选择使用酞菁绿、维多利亚纯蓝BO(C.I.42595)等、与在干膜抗蚀剂用感光性组合物中使用的着色剂相同的着色剂。
在前述感光性组合物固体成分中,前述着色颜料的固体成分含量,可以根据永久图案形成时的感光层的曝光灵敏度、析像性等来确定,因前述着色颜料的种类不同而异,一般来讲,优选为0.05~10质量%,更优选为0.1~5质量%。
—填充颜料—
对前述填充颜料没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出无机颜料或有机微粒等。在前述阻焊剂用感光性组合物中,根据需要,为了提高永久图案的表面硬度或将线膨胀系数抑制在较低水平,或者将固化膜本身的介电常数或电介质损耗角正切抑制在较低水平,可以添加前述无机颜料或有机微粒。
对前述无机颜料没有特别限制,可以从公知的无机颜料中适当选择,例如可以举出高岭土、硫酸钡、钛酸钡、氧化硅粉、微粉状氧化硅、气相法硅石、无定形硅石、结晶性硅石、熔融硅石、球状硅石、滑石、粘土、碳酸镁、碳酸钙、氧化铝、氢氧化铝、云母等。
前述无机颜料的平均粒径优选低于10μm,更优选为3μm以下。当该平均粒径为10μm以上时,有时由于光弥散而导致分辨率劣化。
对前述有机微粒没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出三聚氰胺树脂、苯胍胺树脂、交联聚苯乙烯树脂等。另外,可以使用平均粒径为1~5μm、吸油量为100~200m2/g左右的硅石、由交联树脂构成的球状多孔质微粒等。
前述填充颜料的添加量优选为5~60质量%。当该添加量低于5质量%时,有时不能充分降低其线膨胀系数,当其超过60质量%时,有时在感光层表面形成固化膜时,该固化膜的膜质变脆,且在使用永久图案形成布线时,有时影响作为布线的保护膜的功能。
—密合促进剂—
作为前述阻焊剂用密合促进剂,为了提高各层间的密合性或感光层和基体的密合性,可以以相同含量在各层中使用与在前述干膜抗蚀剂用感光性组合物中使用的公知的所谓密合促进剂相同的密合促进剂。
—图案形成材料—
前述图案形成材料是在支持体上层叠有由本发明的感光性组合物构成的感光层、保护膜及根据目的适当选择的其他层的膜,在前述感光性组合物中含有干膜抗蚀剂用感光性组合物及阻焊剂用感光性组合物的任意一种。
对前述图案形成材料的形态没有特别限制,可以根据目的适当选择。例如可以举出在前述支持体上依次具有前述感光层、前述保护膜而成的形态,在前述支持体上依次具有后述的氧遮断层(PC层)、前述感光层、前述保护膜而成的形态,在前述支持体上依次具有后述的缓冲层、后述的PC层、前述感光层、前述保护膜而成的形态等。需要说明的是,前述感光层可以是单层,也可以是多层。
—支持体—
对前述支持体没有特别限制,可以根据目的适当选择,但优选可以剥离前述感光层,且光透过性良好的支持体,而且,更优选其表面平滑性良好。
作为前述支持体的材料,优选合成树脂制且透明的材料,例如可以举出聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚乙烯、三醋酸纤维素、二醋酸纤维素、聚(甲基)丙烯酸烷基酯、聚(甲基)丙烯酸酯共聚物、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚碳酸酯、聚苯乙烯、赛璐玢、聚偏氯乙烯共聚物、聚酰胺、聚酰亚胺、氯乙烯·醋酸乙烯酯共聚物、聚四氟乙烯、聚三氟乙烯、纤维素类薄膜、尼龙薄膜等各种塑料薄膜,其中,特别优选聚对苯二甲酸乙二醇酯。这些物质可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
需要说明的是,作为前述支持体,例如也可以使用特开平4-208940号公报、特开平5-80503号公报、特开平5-173320号公报、特开平5-72724号公报所述的支持体。
对前述支持体的厚度没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如,优选4~300μm,更优选5~175μm。
对前述支持体的形状没有特别限制,可以根据目的适当选择,优选例如卷绕成圆筒状的卷芯,以长条状卷绕成卷筒状而保管。对前述长条状的图案形成材料的长度没有特别限制,例如可以从10m~20,000m的范围内适当选择。另外,进行分割加工以使用户容易使用,将100m~1,000m范围的长条状体做成卷筒状即可。需要说明的是,此时,优选将前述支持体卷绕成为最外侧。另外,可以将前述卷筒状的图案形成材料分割成薄片状。在保管时,从端面的保护、防止熔边的观点考虑,优选在端面设置隔板(特别是防湿性的构件、装入干燥剂的构件),另外,捆包也优选使用透湿性低的原材料。
—感光层—
前述感光层利用前述干膜抗蚀剂用感光性组合物及阻焊剂用感光性组合物的任意一种形成。在前述图案形成材料中,作为设置前述感光层的场所,没有特别限制,可以根据目的适当选择,通常层叠在前述支持体上。
对前述感光层的厚度没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如,优选3~100μm,更优选5~70μm。
—保护膜—
前述保护膜防止前述感光层污浊或损伤,具有保护功能。
在前述图案形成材料中,作为设置前述保护膜的场所,没有特别限制,可以根据目的适当选择,通常设置在前述感光层上。
作为前述保护膜,例如可以举出在前述支持体上使用的材料,硅纸,层压有聚乙烯、聚丙烯的纸,聚烯烃或聚四氟乙烯片材等,其中,优选聚乙烯膜、聚丙烯膜。
对前述保护膜的厚度没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如优选5~100μm,更优选8~30μm。
在使用前述保护膜时,优选前述感光层与前述支持体的粘接力A、和前述感光层与保护膜的粘接力B的关系为:粘接力A>粘接力B。
作为前述支持体和保护膜的组合(支持体/保护膜),例如可以举出聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚乙烯、聚氯乙烯/赛璐玢、聚酰亚胺/聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚对苯二甲酸乙二醇酯等。另外,通过对支持体及保护膜的至少任意一种进行表面处理,可以满足如上所述的粘接力的关系。为了提高与前述感光层的粘接力,可以进行前述支持体的表面处理,例如可以举出底涂层的涂设、电晕放电处理、火焰处理、紫外线照射处理、高频率照射处理、辉光放电照射处理、活性等离子照射处理、激光光线照射处理等。
另外,作为前述支持体和前述保护膜的静态摩擦系数,优选0.3~1.4,更优选0.5~1.2。
当前述静摩擦系数低于0.3时,由于过滑,故在做成卷筒状时有时产生卷错位,当其超过1.4时,有时难以卷成良好的卷筒状。
为了调整前述保护膜和前述感光层的粘接性,可以对前述保护膜进行表面处理。前述表面处理例如是在前述保护膜的表面,形成由聚有机硅氧烷、氟化聚烯烃、聚氟乙烯、聚乙烯醇等聚合物构成的底涂层。可以通过在将前述聚合物的涂敷液涂敷在前述保护膜的表面后,在30~150℃(特别是50~120℃)下使其干燥1~30分钟,形成该底涂层。
对前述加热温度没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如,优选70~130℃,更优选80~110℃。
对前述加压的压力没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如,优选0.01~1.0MPa,更优选0.05~1.0MPa。
作为进行前述加热及加压的至少任意一种的装置,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以适当举出熔燥机(heat press)、热辊轴层压机(例如:大成ラミネ一タ公司制、VP-II)、真空层压机(例如:名机制作所制、MVLP500)等。
—其他层—
对前述其他层没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以具有缓冲层、氧遮断层(PC层)、剥离层、粘接层、光吸收层、表面保护层等层。这些层可以单独具有1种,也可以具有2种以上。
前述缓冲层是在常温下没有黏性、在真空·加热条件下层叠时熔化、流动的层。
前述PC层通常是以聚乙烯醇为主要成分形成的厚度为0.5~5μm左右的被膜。
—图案形成材料的制造方法—
就前述图案形成材料而言,用相同的制造方法制作干膜抗蚀剂用感光性组合物及阻焊剂用感光性组合物。
在是层叠有前述干膜抗蚀剂用感光性组合物的图案形成材料的情况下,作为在380~420nm的波长域具有光谱灵敏度的最大值、同时在400nm处的可以形成图案的最小曝光量S400为200mJ/cm2以下、在410nm处的可以形成图案的最小曝光量S410为200mJ/cm2以下、且该S400和该S410满足0.6<S400/S410<1.4的感光层的制造方法,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出在感光性组合物溶液(感光层)中含有最大吸收波长为380~420nm的增感剂的方法等。
在是层叠有前述阻焊剂用感光性组合物的图案形成材料的情况下,只要在380~420nm的波长域具有光谱灵敏度的最大值,同时,400nm中的可以形成图案的最小曝光量S400为300mJ/cm2以下,410nm中的可以形成图案的最小曝光量S410为300mJ/cm2以下,并且该S400和该S410满足0.6<S400/S410<1.6,则对感光层的制造方法就没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出在感光性组合物溶液(感光层)中含有最大吸收波长为380~420nm的增感剂的方法等。
作为前述增感剂的含量,在可以容易地将前述S410/S400调整为0.6~1.6这一点上,相对于前述感光层的总量优选为0.01~5质量%,更优选为0.05~3质量%,特别优选为0.1~1质量%。
通过将前述感光层中含有的材料溶解、乳化或分散于水或溶剂中,配制前述感光性组合物溶液。
对前述感光性组合物溶液没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇、正己醇等醇类;丙酮、甲基乙基甲酮、甲基异丁基甲酮、环己酮、二异丁基甲酮等酮类;醋酸乙酯、醋酸丁酯、醋酸正戊酯、硫酸甲酯、丙酸乙酯、酞酸二甲酯、安息香酸乙酯、及乙酸甲氧基丙酯等酯类;甲苯、二甲苯、苯、乙基苯等芳香族烃类;四氯化碳、三氯乙烯、氯仿、1,1,1-三氯乙烷、二氯甲烷、一氯苯等卤代烃类;四氢呋喃、二乙醚、乙二醇一甲醚、乙二醇一乙醚、1-甲氧基-2-丙醇等醚类;二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、环丁砜等。这些物质可以单独使用1种,也可以并用2种以上。另外,也可以添加公知的表面活性剂。
其次,将前述感光性组合物溶液涂敷在前述支持体上,且使其干燥,形成感光层,可以制造图案形成材料。
作为前述感光性组合物溶液的涂敷方法,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出喷雾法、辊涂法、旋涂法、狭缝涂敷法、挤压涂敷法、幕涂法、模涂敷法、照相凹板涂敷法、线锭涂敷法、刮刀涂敷法等各种涂敷方法。
作为前述干燥的条件,因各成分、溶剂的种类、使用比例等而异,通常在60~110℃的温度下干燥30秒~15分钟左右。
由于本发明的图案形成材料在400~410nm的波长范围内灵敏度分布大致一定,故可以适用于用400~410nm的范围的光曝光的各种图案的形成用、布线图案等永久图案的形成用、滤色器、柱材料、加强筋材料、衬垫、隔壁等液晶结构部件的制造用、全息照相、微机、校样等的图案形成用等,尤其可以适用于本发明的图案形成方法及图案形成装置。
—感光性层叠体—
前述感光性层叠体是在基体上层叠有由本发明的感光性组合物构成的感光层及根据目的适当选择的其他层的基板,在前述感光性组合物中含有干膜抗蚀剂用感光性组合物及阻焊剂用感光性组合物。
—基体—
前述基体是转印本发明的图案形成材料的被转印体,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以在表面平滑性高的基体至表面凹凸的基体中任意选择。优选使用板状的基体、即所谓的基板,具体而言,例如可以举出公知的印刷布线板制造用基板、玻璃板(钠玻璃板等)、合成树脂性薄膜、纸、金属板等。
—感光性层叠体的制造方法—
作为前述感光性层叠体的制造方法,作为第1实施方式,例如可以举出将前述感光性组合物涂敷在前述基体的表面并干燥的方法,作为第2实施方式,例如可以举出将本发明的图案形成材料一边进行加热及加压的至少任意一种,一边进行转印、层叠的方法。
前述第1实施方式的感光性层叠体的制造方法是:在前述基体上,将前述感光性组合物进行涂敷及干燥,形成感光层。
对前述涂敷及干燥的方法没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出如下所述的方法,即把前述感光性组合物溶解、乳化或分散于水或溶剂中,配制感光性组合物溶液,将该溶液直接涂敷在前述基体的表面,且使其干燥,由此进行层叠的方法。
对前述感光性组合物溶液的溶剂没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出与在前述图案形成材料中使用的溶剂相同的溶剂。这些物质可以单独使用1种,也可以并用2种以上。另外,也可以添加公知的表面活性剂。
对前述涂敷方法及干燥条件没有特别限制,可以根据目的适当选择,以与在前述图案形成材料中使用的相同的方法及条件进行。
对前述感光层的厚度没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如,优选3~100μm,更优选5~70μm。
前述第2实施方式的感光性层叠体的制造方法是:在前述基体的表面,对本发明的图案形成材料一边进行加热及加压的至少任意一种,一边进行层叠的方法。需要说明的是,当前述图案形成材料具有前述保护膜时,优选剥离该保护膜进行层叠,以使前述感光层重叠在前述基体上。
对前述加热温度及加压条件没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如,优选15~180℃,更优选60~140℃。
对前述加压的压力没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如,优选0.1~1.0MPa,更优选0.2~0.8MPa。
对进行前述加热及加压的至少之一的装置没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以适当举出层压机(例如:大成ラミネ一タ公司制、VP-II)等。
—图案形成装置及图案形成方法—
本发明的图案形成装置备有本发明的前述图案形成材料及前述感光性层叠体的任意一种,至少具有光照射装置及光调制装置。
本发明的图案形成方法至少含有曝光工序,含有适当选择的其他工序。需要说明的是,通过本发明的图案形成方法的说明,可以阐明本发明的前述图案形成装置。
[曝光工序]
前述曝光工序是相对于本发明的图案形成材料中的感光层进行曝光的工序。关于本发明的前述图案形成材料,如上所述。
作为前述曝光的对象,只要是前述图案形成材料中的感光层,就没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如,优选相对于在基体上形成前述图案形成材料而形成的层叠体进行曝光。
对前述基体没有特别限制,可以从公知的材料中在表面平滑性高的基体至表面凹凸的基体中适当选择,但优选板状的基体(基板),具体而言,例如可以举出公知的印刷布线板形成用基板(镀铜膜叠层板)、玻璃板(钠玻璃板等)、合成树脂性的薄膜、纸、金属板等。
对前述层叠体中的层构成没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如优选依次具有前述基体、前述感光层、前述屏障层、前述缓冲层和前述支持体的层构成。
对前述层叠体的形成方法没有特别限制,可以根据目的适当选择,但优选在前述基体上对前述图案形成材料一边进行加热及加压的至少任意一种,一边进行层叠。
对前述加热温度没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如,优选15~180℃,更优选60~140℃。
对前述加压的压力没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如,优选0.1~1.0MPa,更优选0.2~0.8MPa。
对进行前述加热及加压的至少任意一种的装置没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以适当举出层压机、真空层压机等。
对进行前述加热及加压的至少任意一种的装置没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以适当举出层压机(例如:大成ラミネ一タ公司制、VP-II)等。
对向前述层叠体的曝光没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以通过前述支持体、缓冲层及屏障层对前述感光层进行曝光,也可以在剥离前述支持体、缓冲层及屏障层后,对前述感光层进行曝光。
对前述曝光没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出数字曝光、模拟曝光等,其中优选数字曝光。
对前述数字曝光没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如优选根据形成的图案形成信息生成控制信号,使用根据该控制信号调制好的光进行曝光。
对前述数字曝光的装置没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出照射光的光照射装置、根据形成的图案信息使从该光照射装置照射的光进行调制的光调制装置等。
<光调制装置>
作为前述光调制装置,只要可以调制光,就没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如优选具有n个描素部的光调制装置。
作为前述具有n个描素部的光调制装置,没有特别限制,可以根据目的适当选择。例如优选空间光调制元件。
作为前述空间光调制元件,例如可以举出数字微镜器件(DMD)、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)型的空间光调制元件(SLM;Special Light Modulator)、利用电光学效果调制透过光的光学元件(PLZT元件)、液晶光阀(shutter)(FLC)等,在这些空间光调制元件中,可以适当举出DMD。
另外,前述光调制装置优选具有根据形成的图案信息生成控制信号的图案信号生成装置。此时,前述光调制装置根据前述图案信号生成装置生成的控制信号来调制光。
对前述控制信号没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以适当举出数字信号。
下面,参照附图对前述光调制装置的一例进行说明。
如图1所示,DMD50是在SRAM单元(存储单元)60上,构成各描素(像素)的多个(例如1024个×768个)的微小镜(微镜)62排列成格子状而成的镜器件。在各像素中,最上部设有被支柱支持的微镜62,微镜62的表面蒸镀有铝等反射率高的材料。需要说明的是,微镜62的反射率为90%以上,其排列节距是作为一例横向、纵向都为13.7μm。另外,在微镜62的正下面,通过含有绞链及轭的支柱,配置用通常的半导体存储器的生产线制造的硅栅的CMOS的SRAM单元60,整体构成单片式。
当在DMD50的SRAM单元60上写入数字信号时,被支柱支持的微镜62以对角线为中心,相对配置有DMD50的基板侧在±α度(例如±12度)的范围内倾斜。图2A表示微镜62为开状态倾斜+α度的状态,图2B表示微镜62为关状态倾斜-α度的状态。因此,根据图案信息,通过如图1所示那样控制DMD50的各像素中的微镜62的倾斜,从而入射到DMD50的激光B向各自的微镜62的倾斜方向反射。
需要说明的是,图1表示放大DMD50的一部分,微镜62被控制为+α度或-α度的状态的一例。各自的微镜62的开关控制通过连接到DMD50的前述控制器302进行。另外,在用关状态的微镜62反射的激光B前进的方向,配置有光吸收体(没有图示)。
另外,DMD50优选使其短边稍稍倾斜进行配置,并使其和副扫描方向成为规定角度θ(例如0.1°~5°)。图3A表示由不使DMD50倾斜时的各微镜形成的反射光像(曝光光束)53的扫描轨迹,图3B表示使DMD50倾斜时的曝光光束53的扫描轨迹。
在DMD50中,沿长度方向排列有多个(例如1024个)微镜的微镜列,在宽度方向排列有多组(例如756组),如图3B所示,通过使DMD50倾斜,由各微镜形成的曝光光束53的扫描轨迹(扫描线)的节距P2比不使DMD50倾斜时的扫描线的节距P1狭窄,可以使分辨率大幅度提高。另一方面,由于DMD50的倾斜角微小,故使DMD50倾斜时的扫描宽度W2和不使DMD50倾斜时的扫描宽度W1大致相同。
下面,对使前述光调制装置中的调制速度加快的方法(以下称为“高速调制”)进行说明。
前述光调制装置优选可以根据图案信息控制由前述n个描素中连续配置的任意不足n个的前述描素部。由于前述光调制装置的数据处理速度有界限,与使用的描素数成比例地决定每1线路的调制速度,故通过使用仅连续配置的任意不足n个的描素部,加快每1线路的调制速度。
下面,参照附图对前述高速调制进行进一步的说明。
当从纤维阵列光源66对DMD50照射激光B时,在DMD50的微镜为开状态时,被反射的激光通过透镜系统54、58成像于图案形成材料150上。由此,使从纤维阵列光源66射出的激光对各描素进行开关(ON-OFF)控制,图案形成材料150以与DMD50的使用描素数量大致相同的描素单位(曝光区域168)进行曝光。另外,通过与平台152一起以一定速度移动图案形成材料150,图案形成材料150通过扫描器162沿着和平台移动方向相反的方向进行副扫描,在每个曝光头166形成长条状的已曝光区域170。
需要说明的是,在本例中,如图4A及图4B所示,在DMD50上,在主扫描方向排列有1024个微镜的微镜列,在副扫描方向排列成768组,但在本例中,通过控制器302进行控制,以使其仅驱动一部分微镜列(例如1024个×256列)。
这时,可以使用如图4A所示在DMD50的中央部配置的微镜列,也可以使用如图4B所示在DMD50的端部配置的微镜列。另外,在一部分微镜中产生缺陷时,使用不产生缺陷的微镜列等,可以根据情况适当变更使用的微镜列。
由于DMD50的数据处理速度有界限,与使用的描素数成比例地决定每1线路的调制速度,故通过仅使用一部分微镜列加快每1线路的调制速度。另一方面,在连续使曝光头相对于曝光面进行相对移动的曝光方式的情况下,不需要全部使用副扫描方向的描素。
当利用扫描器162的图案形成材料150的副扫描结束,并用传感器164检测图案形成材料150的后端时,平台152通过平台驱动装置304沿导轨158返回到位于门160的最上游侧的原点,再次沿导轨158以一定速度从门160的上游侧移动到下游侧。
例如,当在768组的微镜列内仅使用384组时,与全部使用768组的情况相比,可以每1线路加快2倍的调制。另外,在768组的微镜列内仅使用256组时,与全部使用768组的情况相比,可以进行每1线路加速3倍的调制。
如以上说明所述,依据本发明的图案形成方法,备有如下所述的DMD,该DMD在主扫描方向排列有1,024个微镜的微镜列,在副扫描方向排列成768组,通过控制器进行控制,并使其仅驱动一部分微镜列,由此与驱动全部的微镜列的情况相比,每1线路的调制速度加快。
另外,对部分驱动DMD的微镜的实例进行说明,即使使用在与规定方向相对应的方向的长度长于和前述规定方向交叉的方向的长度的基板上将可根据各种控制信号变更反射面的角度的多个微镜排列成2维状的细长的DMD,控制反射面的角度的微镜的个数也会变少,因此,同样可以加快调制速度。
另外,作为前述曝光的方法,优选边相对移动曝光光和前述感光层边进行曝光,此时,优选与前述高速调制并用。因此,可以在短时间内进行高速曝光。
此外,如图5所示,可以通过扫描器162进行的向X方向的1次扫描而将图案形成材料150全面曝光,如图6A及图6B所示,可以利用扫描器向X方向扫描图案形成材料150,然后将扫描器162向Y方向移动1阶(step),对X方向进行扫描,由此反复进行扫描和移动,通过多次扫描曝光图案形成材料150的全面。需要说明的是,在该例中,扫描器162备有18个曝光头166。需要说明的是,曝光头至少具有前述光照射装置和前述光调制装置。
通过对前述感光层的一部分区域进行前述曝光,固化该一部分区域,在后述的显影工序中,除去前述固化过的一部分区域以外的未固化区域,形成图案。
下面,参照附图对含有前述光调制装置的图案形成装置的一例进行说明。
含有前述光调制装置的图案形成装置,如图7所示,备有将薄片状的图案形成材料150吸附在表面而保持的平板状的平台152。
在被4根机架154支持的厚板状的设置台156的上面,设置有沿平台移动方向伸展的2根导轨158。平台152以其长度方向面向平台移动方向的方式进行配置,同时被导轨158以可往复移动的方式支持着。需要说明的是,在前述图案形成装置中,具有用于沿导轨158驱动平台152的没有图示的驱动装置。
在设置台156的中央部,设有コ字状的门160,并使其跨越平台152的移动径路。コ字状的门160的端部分别固定在设置台156的两个侧面。夹持该门160在一侧设有扫描器162,在另一侧设有检测图案形成材料150的前端及后端的多个(例如两个)检测传感器164。扫描器162及检测传感器164分别安装在门160上,固定配置在平台152的移动径路的上方。需要说明的是,扫描器162及检测传感器164连接在对它们进行控制的没有图示的控制器上。
扫描器162如图8及图9B所示,备有排列成m行n列(例如3行5列)的大致矩阵状的多个(例如14个)的曝光头166。在该例中,因与图案形成材料150的宽度的关系,在第3行配置有4个曝光头166。需要说明的是,当显示排列成第m行第n列的每个曝光头时,标记为曝光头166mn。
由曝光头166形成的曝光区域168是将副扫描方向设定为短边的矩形形状。因而,随着平台152的移动,在图案形成材料150上每曝光头166形成长条状的曝光完成区域170。需要说明的是,表示排列成第m行第n列的每个曝光头形成的曝光区域时,标记为曝光区域168mn。
另外,如图9A及图9B所示,排列成线状的各行曝光头分别沿排列方向错开规定间隔(曝光区域的长边的自然数倍,在本例中为2倍)而配置,以使带状的已曝光区域170无缝隙地排列在与副扫描方向正交的方向。因此,在第1行的曝光区域16811和曝光区域16812之间的不能曝光的部分,可以通过第2行的曝光区域16821和第3行的曝光区域16831曝光。
如图10及图11所示,曝光头16611~166mn分别具备美国テキサス·インスツルメンツ公司制的数字微镜器件(DMD)50作为根据图案信息将入射的光束进行调制的作为前述光调制装置(对每个描素进行调制的空间光调制元件)。DMD50连接在备有数据处理部和驱动控制部的后述的控制器302(参照图12)上。在该控制器302的数据处理部中,根据输入的图案信息,每个曝光头166生成对DMD50的应控制区域内的各微镜进行驱动控制的控制信号。需要说明的是,关于应控制区域如后所述。另外,在镜驱动控制部中,根据在图案信息处理部生成的控制信号,在每个曝光头166控制DMD50的各微镜的反射面的角度。需要说明的是,关于反射面的角度的控制如后所述。
在DMD50的光入射侧,依次配置有纤维阵列光源66、透镜系统67和镜69,所述纤维阵列光源66备有光纤维的射出端部(发光点)沿者与曝光区域168的长边方向相对应的方向排列成一列的激光射出部;所述透镜系统67矫正从纤维阵列光源66射出的激光,使其聚光在DMD上;所述镜69向DMD50反射已透过透镜系统67的激光。需要说明的是,图10概略地表示透镜系统67。
透镜系统67如图11详细所示,由聚光透镜71、棒状光学积分仪(以下称作棒积分仪)72及成像透镜74构成,该聚光透镜71对从纤维矩阵光源66射出的作为照明光的激光B进行聚光;该棒积分仪72插入到通过勒聚光透镜71的光的光路中;该成像透镜74配置在棒积分仪72的前方即镜69侧。聚光透镜71、棒积分仪72及成像透镜74将从纤维矩阵光源66射出的激光作为接近于平行光并且使光束截面内强度均匀化的光束,使其入射到DMD50上。关于该棒积分仪72的形状或作用,以后详细进行说明。
从透镜系统67射出的激光B通过镜69反射,通过TIR(全反射)棱镜70照射到DMD50上。需要说明的是,在图10中,该TIR棱镜70省略。
另外,在DMD50的光反射侧,配置有使通过DMD50反射的激光B成像在图案形成材料150上的成像光学系统51。该成像光学系统51在图10中被概略表示,详细情况如图11所示,由第1成像光学系统、第2成像光学系统、微透镜阵列55及小孔阵列59构成,该第1成像光学系统由透镜系统52、54构成;该第2成像光学系统由透镜系统57、58构成;该微透镜阵列55插入到这些成像光学系统之间。
微透镜阵列55是将对应于DMD50的各描素的多数的微透镜55a排列成2维状而构成的。在本例中,由于如后所述仅驱动DMD50的1024个×768列的微镜中的1024个×256列,故与其相对应,微透镜55a配置1024个×256列。另外,微透镜55a的配置节距在纵向、横向都为41μm。该微透镜55a作为一例,其焦距为0.19mm,NA(数值孔径)为0.11,由光学玻璃BK7构成。需要说明的是,对于微透镜55a的形状,以后详细进行说明。而且,各微透镜55a的位置中的激光B的光束直径为41μm。
另外,小孔阵列59是与微透镜阵列55的各微透镜55a相对应的多数的小孔(开口)59a形成的。小孔59a的直径例如为10μm。
前述第1成像光学系统将由DMD50形成的像放大3倍成像于微透镜阵列55上。而且,前述第2成像系统将经过微透镜阵列55的像放大1.6倍而成像、投影于图案形成材料150上。因此,整体上将由DMD50形成的像放大4.8倍而成像、投影于图案形成材料150上。
需要说明的是,在前述第2成像光学系统和图案形成材料150之间配设棱镜对(prism pair)73,通过使该棱镜对73在图11中沿上下方向移动,可以调节图案形成材料150上的像的焦点。需要说明的是,在同一图中,沿箭头F方向副扫描输送图案形成材料150。
作为前述描素部,只要可以接受来自前述光照射装置的光并射出,就没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如,在由本发明的图案形成方法形成的图案是图像图案的情况下,其为像素,在前述光调制装置含有DMD的情况下,其为微镜。
对前述光调制元件具有的描素部的个数(前述n)没有特别限制,可以根据目的适当选择。
对前述光调制元件中的描素部的排列没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如,优选排列成2维状,更优选排列成格子状。
<光照射装置>
对前述光照射装置没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出(超)高压水银灯、氙灯、碳弧灯、卤素灯、复印机用等荧光管、LED、半导体激光等公知光源、或可以合成2种以上的光进行照射的装置,在这些光照射装置中,优选可以合成2种以上的光进行照射的装置。
作为从前述光照射装置照射的光,例如可以举出在通过支持体进行光照射时,可以举出透过该支持体且将使用的光聚合引发剂或增感剂活性化的电磁波、紫外线至可见光线、电子射线、X线、激光等,在这些照射光中,优选激光,更优选合成2种以上的光而成的激光(下面,有时称为“合波激光”)。另外,在剥离支持体后进行光照射时,可以使用同样的光。
作为前述紫外线至可见光线的波长,例如,优选300~1500nm,更优选320~800nm,特别优选330nm~650nm。
作为前述激光的波长,例如,优选200~1500nm,更优选300~800nm,进一步优选330nm~500nm,特别优选400nm~410nm。具体来讲,最优选从GaN类半导体激光器射出的波长405nm的激光。
作为可以照射前述合波激光的装置,例如,优选具有多个激光器、多模光纤、和将从该多个激光器分别照射的激光光束聚光并使其与前述多模光纤结合的聚合光学系统的装置。
下面,参照附图对可以照射前述合波激光的装置(纤维阵列光源)进行说明。
纤维阵列光源66如图27A所示,备有多个(例如14个)激光模组64,在各激光模组64上结合有多模光纤30的一端。在多模光纤30的另一端,结合有芯径与多模光纤30相同、并且包层直径比多模光纤30小的光纤31。如图27b的详细所示,和多模光纤31的光纤30为相反侧的端部,沿着与副扫描方向正交的主扫描方向排列7个,将其排列成2列构成激光射出部68。
由多模光纤31的端部构成的激光射出部68,如图27B所示,被表面平坦的2块支持板65夹持固定。另外,在多模光纤31的光射出端面,为了对其进行保护,希望配置玻璃等透明的保护板。多模光纤31的光射出端面,由于光密度高而易集尘、易劣化,但通过配置如上所述的保护板,可以防止端面附着尘埃,还延迟劣化。
在该例中,为了将包层直径小的光纤31的射出端排列成无缝隙的1列,在包层直径大的部分,在相邻2根多模光纤30之间重叠多模光纤30,并将与重叠而成的多模光纤30结合的光纤31的射出端,以夹持于在包层直径大的部分与相邻的2根多模光纤30结合的光纤31的两个射出端之间的方式进行排列。
例如,如图28所示,可以通过在包层直径大的多模光纤30的激光射出侧的前端部分同轴结合长度为1~30cm的包层直径小的光纤31得到这样的光纤。通过将光纤31的入射端面与多模光纤30的出射端面以两光纤的中心轴一致的方式融合而使2根光纤结合。如上所述,光纤31的芯31a的直径与多模光纤30的芯30a的直径为相同大小。
另外,可以将长度短包层直径大的光纤维上熔接有包层直径小的光纤的短尺寸光纤,通过环圈或光连接器等结合在多模光纤30的射出端。使用连接器等以可以装卸的方式结合,由此在包层直径小的光纤破损时等,前端部分的交换变得容易,可以降低曝光头的保养所需要的成本。需要说明的是,下面,有时将光纤31称为多模光纤30的射出端部。
作为多模光纤30及光纤31,可以是阶梯折射率型光纤、缓变折射率型光纤、及复合型光纤的任意一种。例如,可以使用三菱电线工业株式会社制的阶梯折射率型光纤。在本实施方式中,多模光纤30及光纤31是阶梯折射率型光纤,多模光纤30的包层直径=125μm、芯径=50μm、NA=0.2、入射端面涂层的透过率=99.5%以上;光纤维31的包层直径=60μm、芯径=50μm、NA=0.2。
一般情况下,在红外区域的激光光中,当缩小光纤的包层直径时,传播损失增加。因此,根据激光的波长带决定合适的包层直径。但是,波长越短,传播损失越小,在由GaN类半导体激光射出的波长405nm的激光中,即使将包层的厚度{(包层直径-芯径)/2}设为使800nm的波长带的红外光传播时的1/2左右、使通信用的1.5μm的波长带的红外光传播时的约1/4,传播损失也几乎不增加。因此,可以将包层直径缩小到60μm。
但是,光纤31的包层直径不限定于60μm。在现有的纤维阵列光源中使用的光纤的包层直径为125μm,但由于包层直径越小,焦点深度越深,因此,多模光纤的包层直径优选为80μm以下,更优选60μm以下,进一步优选40μm以下。另一方面,由于芯径必须至少为3~4μm,故光纤31的包层直径优选为10μm以上。
激光模组64由如图29所示的合波激光光源(纤维阵列光源)构成。该合波激光光源由如下构件构成,即,排列固定在加热块10上的多个(例如7个)芯片状的横多模或单模的GaN类半导体激光器LD1、LD2、LD3、LD4、LD5、LD6及LD7;与GaN类半导体激光器LD1~LD7分别对应设置的准直透镜11、12、13、14、15、16及17;一个聚光透镜20;1根多模光纤30。需要说明的是,半导体激光器的个数不限定于7个。例如,在包层直径=60μm、芯径=50μm、NA=0.2的多模光纤中,可以入射20多个半导体激光光,可以实现曝光头的所需光量,并且进一步减少光纤根数。
GaN类半导体激光器LD1~LD7其振荡波长都一样(例如405nm),最大输出功率也都一样(例如,多模激光器为100mW,单模激光器为30mW)。需要说明的是,作为GaN类半导体激光器LD1~LD7,在350nm~450nm的波长范围内,也可以使用具备上述的405nm以外的振荡波长的激光器。
如图30及图31所示,前述合波激光光源与其它光学元件一起收纳在上方开口的箱状的壳体40内。壳体40备有以使其开口关闭的方式作成的壳体盖41,在脱气处理后导入密封气体,用壳体盖41关闭壳体40的开口,由此在由壳体40和壳体盖41形成的密闭空间(密封空间)内气密密封上述合波激光光源。
在壳体40的底部固定有底板42,在该底板42的上面,安装有前述加热块10、保持聚光透镜20的聚光透镜架45、和保持多模光纤30的入射端部的纤维架46。多模光纤30的射出端部从形成于壳体40的壁面的开口引出到壳体外。
另外,在加热块10的侧面安装有准直透镜架44,保持准直透镜11~17。在壳体40的横壁面形成有开口,通过该开口将对GaN类半导体激光器LD1~LD7供给驱动电流的配线47拉伸到壳体外。
需要说明的是,在图31中,为了避免图的复杂化,在多个GaN类半导体激光器中,仅对GaN类半导体激光器LD7编号,在多个准直透镜中,仅对准直透镜17编号。
图32表示前述准直透镜11~17的安装部分的正面形状。准直透镜11~17分别形成将含有具备非球面的圆形透镜的光轴的区域以平行的平面细长切下形成的形状。该细长形状的准直透镜,例如可以通过将树脂或光学玻璃进行模子成形而形成。准直透镜11~17密接配置在上述发光点的排列方向,以使其长度方向与GaN类半导体激光器LD1~LD7的发光点的排列方向(图32的左右方向)正交。
另一方面,作为GaN类半导体激光器LD1~LD7,使用如下所述的激光器,即备有发光宽度为2μm的活性层,在与活性层平行的方向、垂直的方向的扩展角分别为例如10°、30°的状态下分别发出激光光束B1~B7的激光器。这些GaN类半导体激光器LD1~LD7配设成:在与活性层平行的方向上,其发光点排列成1列。
因此,就从各发光点发出的激光光束B1~B7而言,相对如上所述细长形状的各准直透镜11~17,以扩展角度大的方向与长度方向一致、扩展角度小的方向与宽度方向(与长度方向正交的方向)一致的状态入射。亦即,各准直透镜11~17的宽度为1.1mm、长度为4.6mm,入射到这些透镜中的激光光束B1~B7的水平方向、垂直方向的光束直径分别为0.9mm、2.6mm。另外,各准直透镜11~17的焦距f1=3mm、NA=0.6、透镜配置节距=1.25mm。
聚光透镜20将含有具备非球面的圆形透镜的光轴的区域以平行的平面细长地切下,形成在准直透镜11~17的排列方向、即水平方向上长、在与其垂直的方向上短的形状。该聚光透镜20的焦距f2=23mm,NA=0.2。该聚光透镜20也通过例如将树脂或光学玻璃进行模子成形而形成。
另外,在照明DMD的光照射装置中,由于使用将合波激光光源的光纤的射出端部排列成阵列状的高亮度的纤维阵列光源,故可以实现高输出并且备有深的焦点深度的图案形成装置。而且,通过各纤维阵列光源的输出变大,为得到所希望的输出所需要的纤维阵列光源的个数变少,可以谋求图案形成装置的低成本化。
另外,由于使光纤的射出端的包层直径比入射端的包层直径小,故发光部直径变得更小,可以实现纤维阵列光源的高亮度化。因此,可以实现备有更深的焦点深度的图案形成装置。例如,在光束直径为1μm以下、分辨率为0.1μm以下的超高分辨率曝光的情况下,可以得到深的焦点深度,可以进行高速且高精细的曝光。因此,适合于需要高分辨率的薄膜晶体管(TFT)的曝光工序。
另外,前述光照射装置不限于备有多个前述合波激光光源的纤维阵列光源,例如,可以使用如下的纤维阵列光源,该纤维阵列光源将备有将从具有一个发光点的单一的半导体激光器入射的激光光射出的1根光纤的纤维光源阵列化。
另外,作为备有多个发光点的光照射装置,例如图33所示,可以使用在加热块100上排列有多个(例如7个)芯片状的半导体激光器LD1~LD7的激光器阵列。另外,已知有如图34A所示的多个(例如5个)发光点110a排列在规定方向的芯片状的多腔激光器110。多腔激光器110与排列芯片状的半导体激光器的情况相比,由于可以位置精度良好地排列发光点,故容易对从各发光点射出的激光光束进行合波。但是,由于当发光点变多时,在激光器制造时在多腔激光器110中容易产生挠曲,故优选发光点110a的个数为5个以下。
作为前述光照射装置,可以使用该多腔激光器110、或多腔激光器阵列作为激光光源,该多腔激光器阵列如图34B所示,其在加热块100上排列有多个多腔激光器110,排列方向与各片的发光点110a的排列方向相同。
另外,合波激光光源不限定将从多个芯片状的半导体激光器射出的激光光合波的光源。例如,可以使用如图21所示的备有具有多个(例如3个)发光点110a的芯片状的多腔激光器110的合波激光光源。该合波激光光源备有多腔激光器110、1根多模光纤130、和聚光透镜120而构成。多腔激光器110可以由例如振荡波长为405nm的GaN类激光二极管构成。
在前述构成中,分别从多腔激光器110的多个发光点110a射出的激光光束B,分别被聚光透镜120聚光,入射于多模光纤130的芯130a。入射于芯130a的激光在光纤维内传播,合波为1根射出。
将多腔激光器110的多个发光点110a并设在与上述多模光纤130的芯径大致相等的宽度内,同时,作为聚光透镜120,通过使用凸透镜或棒形透镜,可以提高激光光束B向多模光纤130的结合效率,该凸透镜的焦距与多模光纤130的芯径大致相等,该棒形透镜仅在与其活性层垂直的面内对来自多腔激光器110的射出光束进行校准。
另外,如图35所示,可以使用具备激光器阵列140的合波激光光源,所述激光器阵列140使用备有多个(例如3个)发光点的多腔激光器110,在加热块111上相互以等间隔排列多个(例如9个)多腔激光器110而成。多个多腔激光器110排列固定在与各片的发光点110a的排列方向相同的方向上。
该合波激光光源具备激光器阵列140、与各多腔激光器110相对应配置的多个透镜阵列114、在激光器阵列140和多个透镜阵列114之间配置的一个棒形透镜113、1根多模光纤130、和聚光透镜120而构成。透镜阵列114备有与多腔激光器110的发光点相对应的多个微透镜。
在上述的构成中,分别从多个多腔激光器110的多个发光点10a射出的激光光束B,分别由棒形透镜113聚光在规定的方向,然后利用透镜阵列114的各微透镜进行平行光化。平行光化后的激光光束L,利用聚光透镜120聚光,入射于多模光纤130的芯130a。入射到芯130a的激光在光纤维内传播,合波成1根后射出。
进一步表示其它合波激光光源的实例。该合波激光光源如图36A和图36B所示,在大致矩形的加热块180上装载光轴方向的截面为L字形的加热块182,在两个加热块之间形成有收纳空间。在L字形的加热块182的上面,多个发光点(例如5个)排列成阵列状的多个(例如两个)多腔激光器110,以等间隔排列固定在与各片的发光点110a的排列方向相同的方向上。
在大致矩形的加热块180上形成凹部,在加热块180的空间侧上面,配置有多个发光点(例如5个)排列成阵列状的多个(例如两个)多腔激光器110,以使其发光点与配置在加热块182上面的激光片的发光点一样位于垂直面上。
在多腔激光器110的激光光射出侧,配置有与各片的发光点110a对应排列好准直透镜的准直透镜阵列184。配置准直透镜阵列184,并使各准直透镜的长度方向与激光光束的扩展角大的方向(快轴方向)一致,各准直透镜的宽度方向与扩展角小的方向(慢轴方向)一致。如上所述,可以通过将准直透镜阵列化而一体化,激光的空间利用效率提高,谋求合波激光光源的高输出化,同时,零件数量减少且低成本化。
另外,在准直透镜阵列184的激光光射出侧,配置有1根多模光纤130、和在该多模光纤130的入射端将激光光束聚光而结合的聚光透镜120。
在上述构成中,分别从在激光块180、182上配置的多个多腔激光器110的多个发光点110a射出的激光光束B,分别利用准直透镜阵列184进行平行光化,利用聚光透镜120聚光,入射到多模光纤130的芯130a。入射到芯130a的激光光在光纤内传播,合波成1根后射出。
如上所述,上述合波激光光源通过多腔激光器的多段配置和准直透镜的阵列化,尤其可以实现高输出效率化。通过使用该合波激光光源,可以构成更高亮度的纤维阵列光源或束纤维光源,故特别适合作为构成本发明的图案形成装置的激光光源的纤维光源。
需要说明的是,将上述各合波激光光源收纳在套管内,可以构成将多模光纤130的射出端部从其套管拉出的激光模组。
另外,对在合波激光光源的多模光纤的射出端结合芯径与多模光纤相同且包层直径比多模光纤小的其它光纤,来谋求纤维阵列光源的高亮度化的实例进行说明,例如,可以在射出端不结合其它光纤而使用包层直径为125μm、80μm、60μm等的多模光纤。
在此,对本发明的上述图案形成方法进一步进行说明。
在扫描器162的各曝光头166中,以发散光状态分别从构成纤维阵列光源66的合波激光光源的GaN类半导体激光器LD1~LD7射出的激光光束B1、B2、B3、B4、B5、B6及B7,分别通过对应的准直透镜11~17进行平行光化。平行光化过的激光光束B1~B7利用聚光透镜20聚光,在多模光纤30的芯30a的入射端面发生会聚。
在本例中,由准直透镜11~17及聚光透镜20构成聚光光学系统,由该聚光光学系统和多模光纤30构成合波光学系统。亦即,利用聚光透镜20如上所述进行了聚光的激光光束B1~B7,入射到该多模光纤30的芯30a上,在光纤内传播,合波成1根激光光束而从在多模光纤30的射出端部结合的光纤31射出。
在各激光模组中,在激光光束B1~B7向多模光纤30的结合效率为0.85、GaN类半导体激光器LD1~LD7的各输出功率为30mW时,对排列成阵列状的光纤31的每一个而言,可以得到输出功率为180mW(=30mW×0.85×7)的合波激光光束B。因此,在6根光纤31排列成阵列状的激光射出部68的输出功率为约1W(=180mW×6)。
在纤维阵列光源66的激光射出部68,如此高亮度的发光点沿着主扫描方向排列成1列。由于使来自单一的半导体激光器的激光光结合在1根光纤上的、现有的纤维光源的输出功率低,因此,如果未进行多列排列,就无法得到所希望的输出功率,但由于上述合波激光光源是高输出功率,故即使是少数列、例如1列,也可以得到所希望的输出功率。
例如,在使半导体激光器和光纤以1对1结合而成的现有的纤维光源中,通常情况下,使用输出功率30mW(毫瓦)左右的激光器作为半导体激光器,使用芯径50μm、包层直径125μm、NA(数值孔径)0.2的多模光纤作为光纤,故如果想要得到约1W(瓦)的输出功率,就必须捆48根(8×6)多模光纤,由于发光区域的面积为0.62mm2(0.675mm×0.925mm),故在激光射出部68的亮度为1.6×106(W/m2),每1根光纤的亮度为3.2×106(W/m2)。
与其相对应,在上述光照射装置为可以照射合波激光的装置时,由于用6根多模光纤可以得到约1W的输出功率,在激光射出部68的发光区域的面积为0.0081mm2(0.325mm×0.025mm),故在激光射出部68的亮度为123×106(W/m2),可以实现比以往高约80倍的高亮度化。另外,每1根光纤的亮度为90×106(W/m2),可以谋求与以往相比约28倍的高亮度化。
在此,参照图37A及图37B,对以往的曝光头和本实施方式的曝光头的焦点深度的不同进行说明。以往的曝光头的束状纤维光源的发光区域的副扫描方向的直径为0.675mm,曝光头的纤维阵列光源的发光区域的副扫描方向的直径为0.025mm。如图37A所示,在以往的曝光头中,由于光照射装置(束状纤维光源)1的发光区域大,故向DMD3入射的光束的角度变大,结果向扫描面5入射的光束的角度变大。因此,相对于聚光方向(焦点方向的偏移)光束直径容易粗。
另一方面,如图37B所示,在本发明的图案形成装置中的曝光头中,由于纤维阵列光源66的发光区域的副扫描方向的直径小,故通过透镜系统67向DMD50入射的光束的角度变小,结果向扫描面56入射的光束的角度变小。亦即,焦点深度变深。在该例中,发光区域的副扫描方向的直径为以往的约30倍,可以得到大致相当于衍射界限的焦点深度。因此,适于微小光点的曝光。曝光头的需要光量越大,向该焦点深度的效果越显著、越有效。在该例中,投影于曝光面的1描素尺寸为10μm×10μm。另需要说明的是,DMD为反射型的空间光调制元件,图37A及图37B是用于说明光学关系而作的展开图。
根据曝光图案的图案信息,被输入到连接在DMD50的没有图示的控制器上,暂时存储在控制器内的帧存储器中。该图案信息是用二值(点记录的有无)表示构成图像的各描素的浓度的数据。
将图案形成材料150吸附在表面的平台152,通过没有图示的驱动装置,以一定速度沿导轨158由门160的上游侧移动到下游侧。当平台152通过门160下时,如果利用安装在门160上的检测传感器检测到图案形成材料150的前端,则存储在帧存储器中的图案信息以每次多行被依次分别读出,基于由数据处理部读出的图案信息,分别在每个曝光头166上生成控制信号。而且,通过镜驱动控制部,基于生成的控制信号,分别在每个曝光头166上对DMD50的微镜进行开关(ONOFF)控制。
当从纤维阵列光源66向DMD50照射激光时,在DMD50的微镜为ON状态时反射的激光,利用透镜系统54、58成像于图案形成材料150的被曝光面56上。由此,使从纤维阵列光源66射出的激光在每个描素被实施开关,用与DMD50的使用描素数大致相同数量的描素单位(曝光区域168)曝光图案形成材料150。另外,通过与平台152一起以一定速度移动图案形成材料150,利用扫描器162在与平台移动方向相反的方向副扫描图案形成材料150,在每个曝光头166上形成带状的已曝光的区域170。
<微透镜阵列>
优选将前述调制好的光通过微透镜阵列进行前述曝光,而且,可以通过小孔阵列、成像光学系统等进行前述曝光。
对前述微透镜阵列没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以适当举出排列好具有可以对由前述描素部中的射出面的变形形成的像差进行矫正的非球面的微透镜的微透镜阵列。
对前述非球面没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如优选复曲(toric)面。
下面,参照附图对前述微透镜阵列、前述小孔阵列及前述成像光学系统等进行说明。
图13A表示由DMD50、光照射装置144、透镜系统(成像光学系统)454、458、微透镜阵列472、小孔阵列476、透镜系统(成像光学系统)480、482构成的曝光头,其中,所述光照射装置144是对DMD50照射激光;所述透镜系统(成像光学系统)454、458放大由DMD50反射的激光而成像;所述微透镜阵列472配置有与DMD50的各描素部相对应的多个微透镜474;所述小孔阵列476设置有与微透镜阵列472的各微透镜相对应的多个小孔478;所述透镜系统(成像光学系统)480、482将通过小孔的激光成像于被曝光面56上。
在此,图14所示的是构成DMD50的微镜62的反射面的平面度的测定结果。在同一图中,用等高线连接表示反射面的相同高度位置,等高线的节距是5nm。需要说明的是,同一图所示的x方向及y方向是微镜62的两个对角线方向,微镜62以沿着y方向延伸的旋转轴为中心,如前所述进行旋转。另外,在图15A及图15B分别表示沿着上述x方向、y方向的微镜62的反射面的高度位置位移。
如图14和图15所示,在微镜62的反射面上存在变形,而且,如果特别注意镜中央部,一个对角线方向(y方向)的变形与另一个对角线方向(x方向)的变形相比增大。因此,会产生如下问题:由微透镜阵列55的微透镜55a聚光而成的激光B的聚光位置中的形状发生变形。
在本发明的图案形成方法中,为了防止上述问题,将微透镜阵列55的微透镜55a设定为与以往不同的特殊的形状。下面,对这一点进行详细说明。
图16A及图16B分别详细地表示微透镜阵列55整体的正面形状及侧面形状。在这些图中也记载有微透镜阵列55的各部分的尺寸,它们的单位是mm。在本发明的图案形成方法中,正如前面参照图4A及图4B进行说明的那样,驱动DMD50的1024个×256列的微镜62,与其相对应,微透镜阵列55构成为,在纵向并列设置256列微透镜55a的列,所述微透镜55a的列在横向排列有1024个。需要说明的是,在图16A中,微透镜阵列55的排列顺序,在横向用j表示,在纵向用k表示。
另外,图17A及图17B分别表示微透镜阵列55中的一个微透镜55a正面形状及侧面形状。需要说明的是,在图17A中,将微透镜55a的等高线合并在一起表示。各微透镜55a的光射出侧的端面设定为,对由微镜62的反射面的变形引起的像差进行矫正的非球面形状。更具体地来讲,将微透镜55a设定为复曲面透镜,与上述x方向成光学对应的方向的曲率半径Rx=-0.125mm,与上述y方向对应的方向的曲率半径Ry=-0.1mm。
因此,平行于上述x方向及y方向的截面内的激光B的聚光状态,概略地分别如图18A及图18B所示。亦即,当比较与x方向平行的截面内和与y方向平行的截面内时,后者的截面内的微透镜55a的曲率半径更小,焦距更短。
将微透镜55a设定为上述形状,通过计算机模拟此时的该微透镜55a的聚光位置(焦点位置)附近的光束直径,结果示于图19A、图19B、图19C及图19D。另外,为了比较,对于微透镜55a为曲率半径Rx=Ry=-0.1mm的球面形状的情况,将进行同样的模拟的结果示于图20A、图20B、图20C及图20D。需要说明的是,各图中的z值用微透镜55a距光束射出面的距离表示微透镜55a的焦点方向的评价位置。
另外,在上述模拟中使用的微透镜55a的面形状,用下述计算式计算。
[数学式1]
不过,在上述计算式中,Cx是指x方向的曲率(=1/Rx),Cy是指y方向的曲率(=1/Ry),X是指与x方向有关的距离透镜光轴O的距离,Y是指与y方向有关的距离透镜光轴O的距离。
将图19A~图19D和图20A~图20D进行比较后可知,在本发明的图案形成方法中,通过使微透镜55a为复曲面透镜,抑制在其聚光位置附近的光束形状的变形,所述的复曲面透镜中与y方向平行的截面内的焦距小于与x方向平行的截面内的焦距。只要是这样,就可以在图案形成材料150上使无变形的且更高清晰的图像曝光。另外可知,图19A~图19D所示的本实施方式,其光束直径小的区域更广,即焦深更大。
需要说明的是,在与微镜62的x方向及y方向有关的中央部的变形的大小关系与上述相反的情况下,如果由与x方向平行的截面内的焦距小于与y方向平行的截面内的焦距的复曲面透镜构成微透镜,同样地可以在图案形成材料150上曝光无变形且更高清晰的图像。
另外,在微透镜阵列55的聚光位置附近配置的小孔阵列59,配置成仅使经过与其各小孔59a相对应的微透镜55a的光入射到各小孔59a上。亦即,通过设置有该小孔阵列59,防止向各小孔59a上入射来自与其不对应的相邻的微透镜55a的光,提高消光比。
本来,如果某种程度缩小以上述目的设置的小孔阵列59的小孔59a的直径,也可以得到抑制微透镜55a的聚光位置中光束形状的形变的效果。但是,在这样的情况下,用小孔阵列59遮断的光量会更多,就会降低光利用效率。针对于此,在将微透镜55a设定为非球面形状时,由于没有对光进行遮断,因此也能确保高光利用效率。
另外,在本发明的图案形成方法中,微透镜55a可以是2次的非球面形状,也可以是更高次(4次、6次...)的非球面形状。通过采用前述高次的非球面形状,可以使光束形状的精细度更高。
另外,在以上说明的实施方式中,微透镜55a的光射出侧的端面设定为非球面(复曲面),将两个光通过端面的一个设定为球面,将另一个设定为圆柱面,由这样的微透镜构成微透镜阵列,也可以得到与上述实施方式同样的效果。
而且,在以上说明的实施方式中,微透镜阵列55的微透镜55a设定为对由微镜62的反射面的变形引起的像差进行矫正的非球面形状,取代采用这样的非球面形状,在构成微透镜阵列的各微透镜中,即使保持对由微镜62的反射面的变形引起的像差进行矫正的折射率分布,也可以得到同样的效果。
将这样的微透镜155a的一例示于图22A及图22B。同图22A及图22B分别表示该微透镜155a的正面形状及侧面形状,如图所示,该微透镜155a的外形形状是平行平板状。需要说明的是,同一图中的x、y方向如上所述。
另外,图23A及图23B概略地表示通过该微透镜155a的平行于上述x方向及y方向的截面内的激光光B的聚光状态。该微透镜155a具有从光轴O向外逐渐增大的折射率分布,在同一图中,微透镜155a内所示的虚线表示其折射率从光轴O以规定的等节距变化的位置。如图所示,当比较平行于x方向的截面内和平行于y方向的截面内时,后者的截面内的微透镜155a的折射率变化的比例更大,焦距更短。即使使用由这样的折射率分布型透镜构成的微透镜阵列,也可以得到与使用上述微透镜阵列55时同样的效果。
需要说明的是,像前面的图17和图18所示的微透镜55a那样,在使面形状为非球面的微透镜中,也可以一并给予如上所述的折射率分布,并通过面形状和折射率分布两者矫正由微镜62的反射面的变形引起的像差。
另外,在上述的实施方式中,对由构成DMD50的微镜62的反射面的变形引起的像差进行矫正,但即使在使用DMD以外的空间光调制元件的本发明的图案形成方法中,在该空间光调制元件的描素部的面上存在变形时,也可以应用本发明对由该变形引起的像差进行矫正,防止在光束形状上发生变形。
下面,对前述成像光学系统进一步进行说明。
在上述曝光头中,当从光照射装置144照射激光时,通过DMD50向开(ON)方向反射的光束线的截面积,由透镜系统454、458放大数倍(例如2倍)。放大的激光通过微透镜阵列472的各微透镜对应于DMD50的各描素部而聚光,通过小孔阵列476的对应的小孔。通过小孔的激光借助透镜系统480、482成像于被曝光面56上。
在该成像光学系统中,由DMD50反射的激光利用放大透镜454、458被放大数倍而投影于被曝光面56上,因此整个图像区域增大。此时,如果不配置微透镜阵列472及小孔阵列476,则如图13B所示,投影于被曝光面56上的各聚束点BS的1描素尺寸(光点尺寸),按照曝光区域468的尺寸成为大的尺寸,显示曝光区域468的清晰度的MTF(ModulationTransfer Function)特性降低。
另一方面,在配置有微透镜阵列472及小孔阵列476时,通过DMD50反射的激光,通过微透镜阵列472的各微透镜对应于DMD50的各描素部而聚光。因此,如图13C所示,即使在扩大曝光区域的情况下,也可以将各聚束点BS的光点尺寸缩小为所希望的大小(例如10μm×10μm),可以防止MTF特性的降低,进行高清晰的曝光。需要说明的是,曝光区域468之所以倾斜,是因为为了不产生描素间的缝隙而倾斜配置DMD50的缘故。
另外,即使由微透镜的像差引起的光束较粗,也可以利用小孔阵列对光束进行整形,以使被曝光面56上的光点尺寸成为一定的大小,同时,使其通过对应于各描素设置的小孔阵列,由此可以防止相邻的描素间的串扰。
而且,通过在光照射装置144中使用后述的高亮度光源,从透镜458向微透镜阵列472的各微透镜入射的光束的角度变小,因此可以防止相邻的描素的光束的一部分入射。亦即,可以实现高消光比。
<其它的光学系统>
在本发明的图案形成方法中,可以与适当选自公知的光学系统中的其它光学系统并用,例如,可以举出由一对组合透镜构成的光量分布矫正光学系统等。
就上述光量分布矫正光学系统而言,使各射出位置中的光束宽度发生变化,以使其外围部的光束宽度相对于接近光轴的中心部的光束宽度之比在射出侧比在入射侧小,将来自光照射装置的平行光束照射到DMD上,此时,进行矫正以使被照射面的光量分布大致均匀。下面,参照附图对上述光量分布矫正光学系统进行说明。
首先,如图23A所示,用入射光束和射出光束,对其全部光束宽度(总光束宽度)H0、H1相同的情况进行说明。需要说明的是,在图23A中,符号51、52表示的部分是假设地表示上述光量分布矫正光学系统中的入射面及出射面。
在上述光量分布矫正光学系统中,设定入射到接近光轴Z1的中心部的光束和入射到外围部的光束的各自的光束宽度h0、h1相同(h0=h1)。上述光量分布矫正光学系统发挥的作用是:相对入射侧中相同的光束宽度h0、h1的光,就中心部的入射光束而言,放大其光束宽度h0;相反地,相对外围部的入射光束,缩小其光束宽度h1。亦即,对中心部的射出光束的宽度h10和外围部的射出光束的宽度h11而言,使其为h11<h10。当用光束宽度的比率表示时,射出侧的外围部的光束宽度相对于中心部的光束宽度之比“h11/h10”,与入射侧中的比(h1/h0=1)相比变小((h11/h10)<1)。
通过如上所述使光束宽度发生变化,通常可以使光量分布变大的中央部的光束用于光量不足的外围部,作为整体使光的利用效率不至于下降,被照射面中的光量分布大致均匀化。使均匀化的程度成为:例如有效区域内的光量不均匀为30%以内、优选20%以内。
由上述光量分布矫正光学系统产生的作用、效果,即使在入射侧和射出侧,改变整体的光束宽度的情况(图24B、24C)下也同样。
图24B表示将入射侧的整体光束宽度H0“缩小”为宽度H2并射出的情况(H0>H2)。即使在这种情况下,上述光量分布矫正光学系统使在入射侧为相同的光束宽度h0、h1的光在射出侧,中央部的光束宽度h10与外围部相比变大;相反地,外围部的光束宽度h11与中心部相比变小。当以光束的缩小率来考虑时,其发挥的作用是:使相对于中心部的入射光束的缩小率比外围部小;相对于外围部的入射光束的缩小率比中心部大。此时,外围部的光束宽度相对于中心部的光束宽度之比“H11/H10”,与入射侧中的比(h1/h0=1)相比变小((h11/h10)<1)。
图24C表示将入射侧的整体光束宽度H0“放大”为宽度H3而射出的情况(H0<H3)。即使在这种情况下,上述光量分布矫正光学系统使在入射侧为相同的光束宽度h0、h1的光在射出侧,中央部的光束宽度h10与外围部相比变大;相反地,外围部的光束宽度h11与中心部相比变小。当以光束的放大率来考虑时,其发挥的作用是:使相对中心部的入射光束的放大率比外围部大;相对外围部的入射光束的放大率比中心部小。此时,外围部的光束宽度相对于中心部的光束宽度之比“H11/H10”与入射侧中的比(h1/h0=1)相比变小((h11/h10)<1)。
如上所述,由于上述光量分布矫正系统使各射出位置中的光束宽度发生变化,使外围部的光束宽度相对于接近光轴Z1的中心部的光束宽度之比在射出侧比在入射侧减小,因此,在入射侧中为相同光束宽度的光,在射出侧中,中央部的光束宽度与外围部相比变大,外围部的光束宽度与中心部相比变小。由此,可以将中央部的光束用于外围部,使作为光学系统整体的光利用效率不下降,可以形成光量分布大致均匀化的光束截面。
接着,表示用作上述光量分布矫正光学系统的1对组合透镜的具体透镜数据的1例。在该例中,像上述光照射装置为激光阵列光源的情况那样,表示在射出光束的截面的光量分布为高斯分布时的透镜数据。需要说明的是,在单模光纤的入射端连接有一个半导体激光器时,来自光纤的射出光束的光量分布成为高斯分布。在本发明的图案形成方法中,也可以应用这样的情况。另外,通过缩小多模光纤的芯径,使其接近于单模光纤的构成等,可以应用于接近光轴的中心部的光量比外围部的光量大的情况。
将基本透镜数据示于下述表1。
[表1]
基本透镜数据 |
Si(面编号) |
ri(曲率半径) |
di(面间隔) |
Ni(折射率) |
01020304 |
非球面∞∞非球面 |
5.00050.0007.000 |
1.528111.52811 |
由表1可知,1对组合透镜由旋转对称的两个非球面透镜构成。当将配置于光入射侧的第1透镜的光入射侧的面设定为第1面、将光射出侧的面设定为第2面时,第1面是非球面形状。另外,当将配置于光射出侧的第2透镜的光入射侧的面设定为第3面、将光射出侧的面设定为第4面时,第4面是非球面形状。
在表1中,面编号Si表示i序号(i=1~4)的面的编号,曲率半径ri表示i序号的面的曲率半径,面间隔di表示i序号的面和i+1序号的面在光轴上的面间隔。面间隔di值的单位是毫米(mm)。折射率Ni表示具有i序号的面的光学元件的相对于波长405nm的折射率的值。
将第1面及第4面的非球面数据示于下述表2。
非球面数据 |
|
第1面 |
第4面 |
CKa3a4a5a6a7a8a9a10 |
-1.4098E-02-4.2192E+00-1.0027E-043.0591E-05-4.5115E-07-8.2819E-094.1020E-121.2231E-135.3753E-161.6315E-18 |
-9.8506E-03-3.6253E+01-8.9980E-052.3060E-05-2.2860E-068.7661E-084.4028E-101.3624E-123.3965E-157.4823E-18 |
上述非球面数据用表示非球面形状的下述式(A)中的系数表示。
[数学式2]
在上述式(A)中,如下定义各系数。
Z:从位于距光轴高度为ρ的非球面上的点下降到非球面的顶点的切面(垂直于光轴的平面)的垂线的长度(mm)
ρ:距光轴的距离(mm)
K:圆锥系数
C:近轴曲率(1/r、r:近轴曲率半径)
ai:第i次(i=3~10)的非球面系数
在表2所示的数值中,符号“E”表示接在其下面的数值是以10为底的“幂指数”,用以10为底的指数函数表示的数值是乘以“E”之前的数值。例如,“1.0E-02”表示“1.0×10-2”。
图26表示通过上述表1及表2所示的1对组合透镜得到的照明光的光量分布。横轴表示距光轴的坐标,纵轴表示光量比(%)。需要说明的是,为了比较,图25表示不进行矫正时的照明光的光量分布(高斯分布)。由图25及图26可知,通过用光量分布矫正光学系统进行矫正,与不进行矫正时相比,得到大致均匀化了的光量分布。因此,可以使光的利用效率不下降,用均匀的激光进行无不均的曝光。
—其它工序—
对上述其它工序没有特别限制,例举从公知的图案形成的工序中适当选择的工序,例如有:显影工序、蚀刻工序、镀敷工序等。这些可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
上述显影工序是如下工序,即通过上述曝光工序曝光上述图案形成材料中的感光层,使该感光层的曝光好的区域固化后,通过除去未固化区域进行显影,形成图案。
前述显影工序例如可以通过显影装置适当实施。
作为前述显影装置,只要可以使用显影液进行显影,就没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出将前述显影液喷射的装置、将前述显影液涂敷的装置、使其浸渍在前述显影液中的装置等。这些装置可以单独使用,也可以并用2种以上。
另外,前述显影装置可以具有将前述显影液进行交换的显影液交换装置、供给前述显影液的显影液供给装置等。
对上述显影液没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出碱性液、水系显影液、有机溶剂等,其中,优选弱碱性的水溶液。作为该弱碱性液的碱成分,例如可以举出氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢锂、碳酸氢钠、碳酸氢钾、磷酸钠、磷酸钾、焦磷酸钠、焦磷酸钾、硼砂等。
作为上述弱碱性的水溶液的pH值,例如,优选约8~12,更优选约9~11。作为上述弱碱性的水溶液,例如可以举出0.1~5质量%的碳酸钠水溶液或碳酸钾水溶液等。
作为上述显影液的温度,可以对应上述感光层的显影性适当选择,例如优选约25℃~40℃。
上述显影液可以与表面活化剂、消泡剂、有机碱(例如:乙二胺、乙醇胺、四甲基氢氧化铵、二亚乙基三胺、三亚乙基五胺、吗啉、三乙醇胺等),或用于促进显影的有机溶剂(例如:醇类、酮类、酯类、醚类、酰胺类、内酯类等)等并用。另外,上述显影液可以是将水或碱水溶液与有机溶剂混合而成的水系显影液,也可以是单独的有机溶剂。
作为上述蚀刻工序,可以利用从公知的蚀刻处理方法中适当选择的方法进行。
作为在上述蚀刻处理中使用的蚀刻液,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如,在用铜形成上述金属层时,例如可以举出氯化铜溶液、氯化铁溶液、碱蚀刻溶液、过氧化氢系蚀刻液等,其中,从蚀刻因子方面考虑,优选氯化铁溶液。
通过在利用上述蚀刻工序进行蚀刻处理后除去上述图案,可以在上述基体的表面形成蚀刻图案。
对上述蚀刻图案没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如适当例举布线图案等。
作为上述镀敷工序,可以通过从公知的镀敷处理中适当选择的方法进行。
作为上述镀敷处理,例如可以举出镀敷硫酸铜、镀敷焦磷酸铜等镀铜;高流动性焊接镀(high flow solder plating)等焊镀;瓦特浴(硫酸镍—氯化镍)镀敷、氨基磺酸镍等镀镍;硬金镀敷、软金镀敷等镀金等处理。
在利用上述镀敷工序进行镀敷处理后除去上述图案,再根据需要用蚀刻处理等除去无用部分,由此可以在上述基体的表面形成蚀刻图案。
—印刷布线基板及滤色器的制造方法—
本发明的前述图案形成方法,可以适用于印刷布线板的制造,特别是具有通孔或穿孔等孔部的印刷布线板的制造及滤色器的制造。下面,对利用本发明的图案形成方法的印刷布线板的制造方法及滤色器的制造方法的一例进行说明。
—印刷布线板的制造方法—
特别是作为具有通孔或穿孔等孔部的印刷布线板的制造方法,可以通过如下操作形成图案:(1)在作为上述基体的具有孔部的印刷布线板形成用基板上,以其感光层成为上述基体侧的位置关系层叠上述图案形成材料而形成感光性层叠体;(2)从上述感光性层叠体的与上述基体相反的一侧,对需要的区域进行光照射,使感光层固化;(3)从上述感光性层叠体中除去上述图案形成材料中的支持体;(4)将上述感光性层叠体中的感光层显影,除去该感光性层叠体中的未固化部分,由此可以形成图案。
需要说明的是,上述(3)中的上述支持体的除去,可以取代在上述(2)和上述(4)之间进行,而在上述(1)和上述(2)之间进行。
然后,为了得到印刷布线板,可以使用上述形成的图案,利用将上述印刷布线板形成用基板进行蚀刻处理或镀敷处理的方法(例如:公知的递减(substractive)法或叠加(additive)法(例如:半叠加法、全叠加法))进行处理。其中,为了用工业上有利的遮盖(tenting)法形成印刷布线板,优选上述递减法。使上述处理后在印刷布线板形成用基板残存的固化树脂剥离,另外,在是上述半叠加法的情况下,通过剥离后进一步蚀刻铜薄膜部,可以制造所希望的印刷布线板。另外,多层印刷布线板也可以与上述印刷布线板的制造法同样地制造。
下面,对使用有前述图案形成材料的具有通孔的印刷布线板的制造方法进行说明。
首先,准备具有通孔、且表面用金属镀层覆盖的印刷布线板形成用基板。作为上述印刷布线板形成用基板,可以使用例如在镀铜膜层叠基板及玻璃—环氧树脂等绝缘基体材料上形成有铜镀层的基板,或在这些基板上层叠层间绝缘膜、且形成有铜镀层的基板(层叠基板)。
然后,在上述图案形成材料上具有保护膜时,剥离该保护膜,使用加压辊进行压接(层叠工序),以使上述图案形成材料中的感光层与上述印刷布线板形成用基板的表面接触。由此得到依次具有上述印刷布线板形成用基板和上述感光性层叠体的感光性层叠体。
对上述图案形成材料的层叠温度没有特别限制,例如,可以举出室温(15~30℃)、或加热条件下(30~180℃),其中,优选加热下(60~140℃)。
对上述压接辊的辊压没有特别限制,例如优选0.1~1MPa。
对上述压接的速度没有特别限制,优选1~3m/分钟。另外,可以预先加热上述印刷布线板形成用基板,另外,可以在减压下进行层叠。
可以将上述图案形成材料层叠在上述印刷布线板形成用基板上,形成上述感光性层叠体,另外,可以通过将上述图案形成材料制造用的感光性树脂组合物溶液等直接涂敷在上述印刷布线板形成用基板的表面,使其干燥,将感光层和支持体层叠在上述印刷布线板形成用基板上,形成上述层叠体。
然后,从上述感光性层叠体的与基体相反侧的面照射光,使感光层固化。需要说明的是,此时,可以根据需要(例如,支持体的光透过性不充分的情况等)剥离前述支持体后进行曝光。
此刻,在尚未剥离前述支持体时,从前述感光性层叠体剥离前述支持体(剥离工序)。
然后,用适当的显影液溶解除去上述印刷布线板形成用基板上的感光层的未固化区域,形成布线图案形成区域的固化层和通孔的金属层保护用固化层的图案,使金属层暴露在前述印刷布线板形成用基板的表面(显影工序)。
另外,可以通过在显影后根据需要进行后加热处理或后曝光处理,进行进一步促进固化部的固化反应的处理。显影可以是如上所述的湿显影法,也可以是干显影法。
然后,用蚀刻液溶解除去在前述印刷布线板形成用基板的表面暴露的金属层(蚀刻工序)。由于用固化树脂组合物(遮盖膜)覆盖通孔的开口部,因此,蚀刻液不会进入通孔内腐蚀通孔内的金属镀层,通孔的金属镀层以规定的形状残留。由此,在前述印刷布线板形成用基板上形成布线图案。
对上述蚀刻液没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如,在上述金属层由铜形成时,例如可以举出氯化铜溶液、氯化铁溶液、碱蚀刻溶液、过氧化氢类蚀刻液等,其中,从蚀刻因子方面考虑,优选氯化铁溶液。
然后,用强碱水溶液等将上述固化层作为剥离片,从上述印刷布线板形成用基板中除去(固化物除去工序)。
对上述强碱水溶液中的碱成分没有特别限制,例如可以举出氢氧化钠、氢氧化钾等。
作为上述强碱水溶液的pH值,例如,优选约12~14,更优选约13~14。
对上述强碱水溶液没有特别限制,例如可以举出1~10质量%的氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液等。
另外,印刷布线板可以是多层构成的印刷布线板。需要说明的是,上述图案形成材料不仅用于上述蚀刻工序,也可以用于镀敷工序。作为上述镀敷法,例如可以举出镀敷硫酸铜、镀敷焦磷酸铜等镀铜;高流动性焊接镀等焊镀;瓦特浴(硫酸镍—氯化镍)镀敷、氨基磺酸镍等镀镍;硬镀金、软镀金等镀金等。
—滤色器的制造方法—
在玻璃基板等基体上贴合本发明的前述图案形成材料中的感光层,在从该图案形成材料剥离支持体时,有时出现带电的前述支持体(薄膜)和人体受到不舒适的电冲击,或在带电的前述支持体上附着尘埃等问题。因此,优选在前述支持体上设置导电层,施行对前述支持体自身赋予导电性的处理。另外,在与前述感光层相反侧的前述支持体上设置前述导电层时,为了使耐损伤性提高,优选设置疏水性聚合物层。
其次,制备将前述感光层分别着色成红、绿、蓝、黑的、具有红色感光层的图案形成材料、具有绿色感光层的图案形成材料、具有蓝色感光层的图案形成材料和具有黑色感光层的图案形成材料。使用红像素用的具有前述红色感光层的图案形成材料,将红色感光层层叠在前述基体表面,形成感光性层叠体后,如图像那样进行曝光、显影,形成红的像素。形成红的像素后,加热前述感光性层叠体使未固化部分固化。对绿、蓝的像素也将其进行同样的操作,形成各像素。
可以在前述玻璃基板上层叠前述图案形成材料形成前述感光性层叠体,另外,也可以通过将前述图案形成材料制造用感光性组合物溶液等直接涂敷在前述玻璃基板上,并使其干燥,在前述玻璃基板上层叠感光层及支持体。另外,在配置红、绿、蓝三种像素时,也可以是嵌镶型、三角形、4像素配置型等类型的配置。
在形成前述像素的面上层叠具有前述黑色感光层的图案形成材料,且从没有形成像素的一侧进行背面曝光、显影,形成黑色基体(black matrix)。通过加热形成有该黑色基体的感光性层叠体,可以使未固化部分固化,制造滤色器。
本发明的图案形成方法,由于使用本发明的图案形成材料,故可以适用于各种图案的形成、布线图案等永久图案的形成、滤色器、柱材料、加强筋材料、衬垫、隔壁等液晶结构部件的制造、全息照相、微机、校样等的制造,特别是可以适用于高精细的布线图案的形成。由于本发明的图案形成装置备有本发明的前述图案形成材料,故可以适用于各种图案的形成、布线图案等永久图案的形成、滤色器、柱材料、加强筋材料、衬垫、隔壁等液晶结构部件的制造、全息照相、微机、校样等的制造,特别是可以适用于高精细的布线图案的形成。
—阻焊剂用永久图案形成方法—
层叠有由前述阻焊剂用感光性组合物构成的感光层的图案形成材料,可以广泛用于印刷布线板、滤色器及柱材料、加强筋材料、衬垫、隔壁等显示器用部件、全息照相、微机、校样等永久图案形成用,可以适用于本发明的永久图案形成方法。
特别是前述图案形成材料,由于该薄膜的厚度是均匀的,故在形成永久图案时,更精细地进行对前述基体的层叠。
需要说明的是,对利用前述第2实施方式的形成方法形成的感光性层叠体的曝光,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以通过前述支持体或剥离前述支持体将前述感光层曝光。或者,例如在具有缓冲层及PC层等时,可以通过前述支持体及这些层将前述感光层曝光,还可以在剥离前述支持体后,通过前述缓冲层及PC层将前述感光层曝光,还可以在剥离前述支持体及缓冲层后,通过前述PC层将前述感光层曝光,还可以在剥离前述支持体、缓冲层及PC层后,将前述感光层曝光。
—显影工序—
前述显影工序是如下工序,通过前述曝光工序曝光前述感光层,使该感光层的曝光好的区域固化后,通过除去未固化区域进行显影,形成永久图案。
对前述未固化区域的除去方法没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如,可以举出使用显影液进行除去的方法等。
对前述显影液没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以适当举出碱金属或碱土金属的氢氧化物或碳酸盐、碳酸氢盐、氨水、季铵盐的水溶液等。其中,特别优选碳酸钠水溶液。
前述显影液可以与表面活性剂、消泡剂、有机碱(例如:苄胺、乙二胺、乙醇胺、四甲基氢氧化铵、二亚乙基三胺、三亚乙基五胺、吗啉、三乙醇胺等)及用于促进显影的有机溶剂(例如:醇类、酮类、酯类、醚类、酰胺类、内酯类等)等并用。另外,前述显影液可以是将水或碱水溶液与有机溶剂混合而成的水类显影液,也可以是单独的有机溶剂。
—固化处理工序—
前述固化处理工序是如下工序,进行前述显影工序后,对形成的永久图案中的感光层进行固化处理。
对前述固化处理没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以适当举出全面曝光处理、全面加热处理等。
作为前述全面曝光处理的方法,例如可以举出在前述显影工序后,将形成有前述永久图案的前述感光性层叠体进行全面曝光的方法。通过该全面曝光,促进形成前述感光层的感光性组合物中的树脂的固化,固化前述永久图案的表面。
对进行前述全面曝光的装置没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以适当举出超高压水银灯等UV曝光机。
作为前述全面加热处理的方法,例如可以举出在前述显影工序后,将形成有前述永久图案的前述感光性层叠体进行全面加热的方法。通过该全面加热,提高前述永久图案表面的膜强度。
作为前述全面加热中的加热温度,优选120~250℃,更优选120~200℃。当该加热温度低于120℃时,有时利用加热处理不能提高膜强度,当其超过250℃时,有时前述感光性组合物中的树脂会发生分解,膜质变弱、变脆。
作为前述全面加热中的加热时间,优选10~120分钟,更优选15~60分钟。
对进行前述全面加热的装置没有特别限制,可以根据目的从公知的装置中适当选择,例如可以举出烘箱、加热板、IR加热器等。
需要说明的是,在前述基体为多层布线基板等印刷布线板时,在该印刷布线板上形成本发明的永久图案,而且,可以如下所述进行锡焊。
亦即,利用前述显影工序形成作为前述永久图案的固化层,在前述印刷布线板的表面露出金属层。相对于在该印刷布线板的表面露出的金属层的部位进行镀金后,进行锡焊。然后,在进行锡焊的部位安装半导体或零件等。此时,利用前述固化层形成的永久图案发挥作为保护膜或绝缘膜(层间绝缘膜)的功能,防止来自外部的冲击或相邻电极的导通。
在本发明的永久图案形成方法中,优选形成保护层及层间绝缘膜的至少任一种。如果利用前述永久图案形成方法形成的永久图案为前述保护膜或前述层间绝缘膜,则可以保护布线不受来自外部的冲击或弯曲,特别是在作为前述层间绝缘膜时,对例如多层电路基板或组装布线基板等高密度安装半导体或零件是有用的。
由于本发明的永久图案形成方法通过抑制成像于感光层上的像的变形,可以高精细地并且有效地形成永久图案,故可以适用于需要高精细的曝光的各种图案的形成等,特别是可以适用于高精细的永久图案的形成。
实施例
下面,利用实施例更具体地说明本发明,但本发明并不限定于这些实施例。
(实施例1)
—干膜抗蚀剂用图案形成材料的制造—
在作为前述支持体的厚20μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜上,涂敷由下述组成构成的干膜抗蚀剂用感光性组合物溶液,使其干燥,在前述支持体上形成厚15μm的感光层,作成前述干膜抗蚀剂用图案形成材料。
[干膜抗蚀剂用感光性组合物溶液的组成]
·甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物(共聚物组成(质量比):8/30/37/25、重均分子量:60,000、酸值163) 60质量份
·下述结构式(75)表示的聚合性单体 7.0质量份
·六亚甲基二异氰酸酯和四环氧乙烷一甲基丙烯酸酯的1/2摩尔比加成物
7.0质量份
·N-甲基吖啶酮 0.11质量份
·2,2-二(邻氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联二咪唑 2.17质量份
·N-苯基苯并咪唑 0.23质量份
·孔雀绿草酸盐 0.02质量份
·隐色结晶紫 0.26质量份
·甲基乙基甲酮 40质量份
·1-甲氧基-2-丙醇 20质量份
需要说明的是,作为前述增感剂的N-甲基吖啶酮的最大吸收波长为395nm。
[化49]
其中,在结构式(75)中,m+n表示10。需要说明的是,结构式(75)是前述结构式(38)表示的化合物的一例。
—干膜抗蚀剂用感光性层叠体的制造—
在前述干膜抗蚀剂用图案形成材料的感光层上,层叠作为前述保护膜的厚20μm的聚乙烯膜。然后,在作为前述基体的将表面研磨、水洗、干燥的镀铜膜层叠板(无穿孔,铜厚度12μm)的表面,一边剥离前述干膜抗蚀剂用图案形成材料的保护膜,一边使用层叠机(MODEL8B-720-PH、大成ラミネ一タ一(株)制)使其层叠,制成依次层叠有前述镀铜膜层叠板、前述感光层、和前述聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(支持体)的感光性层叠体。
压接条件设定为:压接辊温度105℃、压接辊压力0.3MPa,层压速度1m/分钟。
对制作好的前述干膜抗蚀剂用图案形成材料及前述干膜抗蚀剂用感光性层叠体,测定了最短显影时间、光谱灵敏度及可以形成图案的最小曝光量。
—最短显影时间—
从前述干膜抗蚀剂用感光性层叠体剥下聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(支持体),在镀铜膜层叠板上的前述感光层的全面,以0.15MPa的压力喷射30℃的1质量%碳酸钠水溶液,测定由开始喷射碳酸钠水溶液至镀铜膜层叠板上的感光层被溶解除去需要的时间,将其设定为最短显影时间。其结果,前述最短显影时间为7秒。
—光谱灵敏度的测定—
在350~700nm的范围内,以21/2倍间隔从0.1mJ/cm2至100mJ/cm2改变光能的量,照射一定波长的光,使前述感光层的一部分区域固化。在室温下静置10分钟后,从前述干膜抗蚀剂用图案形成材料上剥下聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(支持体),对前述感光层的全面,以喷射压0.15MPa喷射碳酸钠水溶液(30℃、1质量%),其时间为后述的最短显影时间的2倍,溶解除去未固化区域,对每个照射光的波长测定光能的量中的固化区域的高度。由前述高度算出可以形成图案的光能的量,在横轴标绘各波长、在纵轴标绘前述光能的量的倒数,得到光谱灵敏度曲线。其结果可知,前述感光层在405nm的波长具有光谱灵敏度的最大值。需要说明的是,前述光能的量使用从氙灯分光好的光进行测定。将结果示于表3。
—可以形成图案的最小曝光量的测定—
在前述光谱灵敏度的测定中,将400nm、405nm及410nm的波长中的前述固化区域的厚度为15μm时的前述光能的量,设定为可以形成图案的最小曝光量。
其结果可知,在400nm处可以形成图案的最小曝光量S400为3.0mJ/cm2,在405nm处可以形成图案的最小曝光量S405为3.3mJ/cm2,在410nm处可以形成图案的最小曝光量S410为3.65mJ/cm2。另外,前述S400/S410为0.82。将结果示于表3。
相对于前述干膜抗蚀剂用感光性层叠体,使用上述本发明的图案形成装置进行曝光,测定形成的线宽度的偏差。将结果示于表3。
—线宽的偏差—
将前述干膜抗蚀剂用感光性层叠体在室温(23℃、55%RH)下静置10分钟。用前述图案形成装置的前述曝光头8个,从得到的干膜抗蚀剂用感光性层叠体的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(支持体)上,以线/空间=20μm/20μm对各曝光线宽67.24mm的区域进行曝光。此时的各波长中的曝光量为在前述光谱灵敏度的测定中得到的与各自的波长相对应的前述光的最小能量。
在室温下静置10分钟后,从前述干膜抗蚀剂用感光性层叠体上剥下聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(支持体)。对镀铜膜叠层板上的感光层的全面,以0.15MPa的喷射压喷射作为前述显影液的碳酸钠水溶液(30℃、1质量%),其时间为前述最短显影时间的2倍,溶解除去未固化区域。用光学显微镜观察由此得到的带固化树脂图案的镀铜膜叠层板的表面,对利用各曝光头曝光的8区域测定形成的线宽。其结果,各线宽为19.8~20.2μm,偏差的范围为0.6μm。
(实施例2)
在实施例1中,用10-N-丁基-2-氯吖啶酮取代前述干膜抗蚀剂用感光性组合物溶液中的N-甲基吖啶酮,除此之外,与实施例1同样操作,制造干膜抗蚀剂用图案形成材料及干膜抗蚀剂用感光性层叠体。需要说明的是,作为前述增感剂的10-N-丁基-2-氯吖啶酮的最大吸收波长为365nm。
另外,与实施例1同样操作,测定最短显影时间、光谱灵敏度及可以形成图案的最小曝光量。而且,与实施例1同样操作,测定线宽的偏差。将结果示于表3。需要说明的是,最短显影时间为7秒。
(实施例3)
在实施例1中,将2,2-二(邻氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联二咪唑设定为0.50质量份,除此之外,与实施例1同样操作,制造干膜抗蚀剂用图案形成材料及干膜抗蚀剂用感光性层叠体。
另外,与实施例1同样操作,测定最短显影时间、光谱灵敏度及可以形成图案的最小曝光量。而且,与实施例1同样操作,测定线宽的偏差。将结果示于表3。需要说明的是,最短显影时间为7秒。
(比较例1)
在实施例1中,用4,4’-二(二乙氨基)二苯甲酮0.04质量份取代前述干膜抗蚀剂用感光性组合物溶液中的N-甲基吖啶酮0.11质量份,除此之外,与实施例1同样操作,制造干膜抗蚀剂用图案形成材料及干膜抗蚀剂用感光性层叠体。需要说明的是,作为前述增感剂的4,4’-二(二乙氨基)二苯甲酮的最大吸收波长为365nm。
另外,与实施例1同样操作,测定最短显影时间、光谱灵敏度及可以形成图案的最小曝光量。而且,与实施例1同样操作,测定线宽的偏差。将结果示于表3。需要说明的是,最短显影时间为7秒。
(比较例2)
在实施例1中,用香豆素6取代前述干膜抗蚀剂用感光性组合物溶液中的N-甲基吖啶酮,除此之外,与实施例1同样操作,制造干膜抗蚀剂用图案形成材料及干膜抗蚀剂用感光性层叠体。需要说明的是,作为前述增感剂的香豆素6的最大吸收波长为450nm。
另外,与实施例1同样操作,测定最短显影时间、光谱灵敏度及可以形成图案的最小曝光量。而且,与实施例1同样操作,测定线宽的偏差。将结果示于表3。需要说明的是,最短显影时间为7秒。另外,比较例2的干膜抗蚀剂用图案形成材料,通过在黄灯下使用而可以看出其劣化。
(比较例3)
在实施例1中,将2,2-二(邻氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联二咪唑设定为1.00质量份,除此之外,与实施例1同样操作,制造干膜抗蚀剂用图案形成材料及干膜抗蚀剂用感光性层叠体。
另外,与实施例1同样操作,测定最短显影时间、光谱灵敏度及可以形成图案的最小曝光量。而且,与实施例1同样操作,测定线宽的偏差。将结果示于表3。需要说明的是,最短显影时间为7秒。
[表3]
|
光谱灵敏度极大值的波长(nm) |
可以形成图案的最小曝光量 |
线宽 |
S400(mJ/cm2) |
S405(mJ/cm2) |
S410(mJ/cm2) |
S400/S410 |
S410/S400 |
范围(μm) |
偏差(μm) |
实施例1 |
400 |
3.0 |
33 |
3.65 |
0.82 |
1.22 |
19.8~20.2 |
0.4 |
实施例2 |
405 |
30 |
30 |
309 |
0.97 |
1.03 |
19.8~20.2 |
0.4 |
实施例3 |
400 |
12.0 |
13.2 |
14.4 |
0.83 |
1.22 |
19.8~20.2 |
0.4 |
比较例1 |
365 |
10.0 |
14.0 |
17.0 |
0.59 |
0.55 |
18.0~21.0 |
3.0 |
比较例2 |
450 |
18.0 |
14.0 |
10.0 |
1.80 |
1.80 |
18.0~21.0 |
3.0 |
比较例3 |
365 |
10.0 |
14.0 |
17.0 |
0.59 |
0.55 |
18.0~21.0 |
3.0 |
由表3的结果可知,就实施例1~3的干膜抗蚀剂用图案形成材料而言,前述S400/S410在0.6~1.4的范围内,故即使通过假设400~410nm的波长范围的405nm的波长的激光曝光来形成图案,其线宽也只是稍有偏差。另一方面可知,由于比较例1~3的干膜抗蚀剂用图案形成材料的前述S400/S410超出0.6~1.4的范围,故形成的线宽偏差大。
下面,关于使用了阻焊剂用感光性组合物的各实施例,更具体地说明本发明,但本发明并不限定于这些实施例。
(实施例4)
在实施例4中,将阻焊剂用感光性组合物设定为下述组成,按照常规方法用辊磨机进行混合,制备阻焊剂用感光性组合物溶液。
[阻焊剂用感光性组合物溶液]
硫酸钡(堺化学工业公司制、B30) 50.00质量份
PCR-1157H(日本化药公司制、丙烯酸环氧酯61.8质量%乙二醇一乙醚丙烯酸酯溶液) 81.70质量份
二季戊四醇六丙烯酸酯 13.16质量份
IRGACURE819(チパ·スペシヤルテイ一·ケミカルズ制)
6.82质量份
YX4000(日本环氧树脂公司制、环氧树脂) 20.00质量份
RE306(日本化药公司制、环氧树脂) 5.00质量份
三氰基三酰胺 0.13质量份
对苯二酚一甲醚 0.024质量份
酞菁绿 0.42质量份
需要说明的是,将硫酸钡(堺化学工业公司制、B30)30质量份、上述PCR-1157H的二乙二醇一甲醚乙酸酯61.2质量%溶液34.29质量份、和甲基乙基甲酮35.71质量份预先混合后,用电动磨碎机M-200(アイガ一公司制)、使用直径1.0mm的氧化锆珠、以圆周速度9m/s分散3.5小时,制造上述硫酸钡分散液。
—阻焊剂用图案形成材料的制作—
在作为前述支持体的20μm厚的PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜上,涂敷得到的阻焊剂用感光性组合物溶液,使其干燥,形成膜厚35μm的感光层。然后,在该感光层上用层叠机层叠作为前述保护膜的厚度12μm的聚丙烯膜,制作前述阻焊剂用图案形成材料。
—永久图案的形成—
——阻焊剂用感光性层叠体的制造——
然后,作为前述基体,对已形成布线的镀铜膜层叠板(无穿孔,铜厚度12μm)的表面施行化学研磨处理而制备。在该镀铜膜层叠板上,一边剥离前述阻焊剂用图案形成材料中的保护膜并使前述阻焊剂用图案形成材料的感光层与前述镀铜膜层叠板接触,一边使用真空层叠机(名机制作所制、MVLP500)使其层叠,制成依次层叠有前述镀铜膜层叠板、前述感光层、前述聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(支持体)的阻焊剂用感光性层叠体。压接条件设定为:压接温度90℃、压接压力0.4MPa,层压速度1m/分钟。
—光谱灵敏度的测定—
使用镀铜膜层叠板(没有形成布线的镀铜膜层叠板)作为基体,除此之外,与前述的阻焊剂用感光性层叠体的制造同样操作,制造层叠体。在光的波长为350~700nm的范围内,以21/2倍间隔自0.1mJ/cm2至300mJ/cm2改变光能的量,对该层叠体照射一定波长的光,使前述感光层的一部分区域固化。在室温下静置10分钟后,从前述图案形成材料剥下聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(支持体),对前述感光层的全面,以喷射压0.15MPa喷射碳酸钠水溶液(30℃、1质量%),其时间为60秒,溶解除去未固化区域,对每照射光的波长,测定光能的量中的固化区域的高度。由前述高度算出可以形成图案的光能的量,在横轴标绘各波长、在纵轴标绘前述光能的量的倒数,得到光谱灵敏度曲线。从其结果得知,前述感光层在405nm的波长具有光谱灵敏度的最大值。需要说明的是,前述光能的量使用从氙灯分光好的光进行测定。将结果示于表4。
—可以形成图案的最小曝光量的测定—
在前述光谱灵敏度的测定中,将400nm、405nm及410nm的波长中的前述固化区域的厚度为35μm时的前述光能的量设定为可以形成图案的最小曝光量。
其结果,在400nm处可以形成图案的最小曝光量S400为35.0mJ/cm2,在405nm处可以形成图案的最小曝光量S405为35.7mJ/cm2,在410nm处可以形成图案的最小曝光量S410为37.8mJ/cm2。而且可知,前述S400/S410为0.93。将结果示于表4。
—形成的图案的偏差—
将前述层叠体在室温(23℃、55%RH)下静置10分钟。从得到的层叠体的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(支持体)上,用前述图案形成装置的前述曝光头8个进行照射而曝光,以便得到用各曝光头在图案底部形成宽50μm×长300μm的孔部的图案,使前述感光层的部分区域固化。此时的各波长中的曝光量为在前述光谱灵敏度的测定中得到的与405nm的波长相对应的前述光的最小能量。
对其如上所述进行显影处理,溶解除去未固化的区域。用电子显微镜观察由此得到的图案,对利用各曝光头曝光的8区域测定形成的图案底部的宽度。求出该宽度的最大值和最小值的差。将结果示于表4。
—曝光工序—
相对于前述制造好的阻焊剂用层叠体中的感光层,使用下面说明的装置,从聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(支持体)侧照射波长为405nm的激光光,进行曝光,以得到形成直径不同的孔部的图案,使前述感光层的部分区域固化。
前述图案形成装置是与在形成干膜抗蚀剂用图案中使用的图案形成装置相同的图案形成装置,用与形成干膜抗蚀剂用图案相同的装置、方法。
—显影工序—
在室温下静置10分钟后,从前述阻焊剂用感光性层叠体上剥下聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(支持体)。对镀铜膜层叠板上的感光层的全面,使用1质量%碳酸钠水溶液作为碱性显影液,在30℃下进行喷淋显影60秒,溶解除去未固化的区域。然后,进行水洗,使其干燥,形成永久图案。
—固化处理工序—
对形成有前述永久图案的阻焊剂用层叠体的全面,在160℃下施行加热处理30分钟,将永久图案的表面固化,提高膜强度。目视观察该永久图案,在永久图案的表面没有看到气泡。
另外,相对于前述已形成永久图案的印刷布线基板,按常规方法进行镀金后,进行水溶性焊剂处理。然后,在设定为260℃的焊锡槽中经过5秒钟,浸渍3次,以水洗除去焊剂。然后,对该除去焊剂后的永久图案,基于JIS K-5400测定铅笔硬度,其结果,铅笔硬度为5H以上。进行目视观察,没有看到前述永久图案中的固化膜的剥离、起泡、变色。
(实施例5)
在实施例4中,在阻焊剂用感光性组合物中进一步添加六甲氧基羟甲基三聚氰胺作为热交联剂,利用与实施例4同样的方法,制造下述阻焊剂用感光性组合物溶液及图案形成材料。
[阻焊剂用感光性组合物溶液]
硫酸钡分散液 24.75质量份
苯乙烯/马来酸酐/丙烯酸丁酯共聚物(摩尔比40/32/28)和苄胺(相对于该共聚物的酐基为1.0当量)的加成产物的35质量%甲基乙基甲酮溶液
13.36质量份
R712(日本化药公司制、2官能丙烯酸单体) 3.06质量份
二季戊四醇六丙烯酸酯 4.59质量份
IRGACURE819(チパ·スペシヤルテイ一·ケミカルズ制)
1.98质量份
MW30HM(三和化学(ケミカル:公司制、六甲氧基羟甲基三聚氰胺)
5.00质量份
F780F(大日本油墨公司制)的30质量%甲基乙基甲酮溶液
0.066质量份
对苯二酚一甲醚 0.024质量份
甲基乙基甲酮 8.60质量份
需要说明的是,上述硫酸钡分散液与实施例4同样制造。
—光谱灵敏度及可以形成图案的最小曝光量的测定—
相对于得到的图案形成材料,进行与实施例4同样的测定。其结果,在400nm处的可以形成图案的最小曝光量S400为30.2mJ/cm2,在405nm处的可以形成图案的最小曝光量S405为30.8mJ/cm2,在410nm处的可以形成图案的最小曝光量S410为32.6mJ/cm2。而且可知,前述S400/S410为0.93。将结果示于表4。
—形成的图案的偏差—
利用与实施例4同样的方法观察固化好的抗蚀剂的轮廓。将结果示于表4。
—曝光、显影、固化—
前述曝光工序、显影工序、固化处理工序进行与实施例4相同的工序。其结果,铅笔硬度为5H以上。进行目视观察,没有看到前述永久图案中的固化膜的剥离、起泡、变色。
(实施例6)
在实施例4中,将IRGACURE819进行如下变更,除此之外,与实施例4同样操作,制造阻焊剂用感光性组合物溶液。
·N-甲基吖啶酮 0.22质量份
·2,2-二(邻氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联二咪唑4.01质量份
—阻焊剂用感光性层叠体的制作—
将得到的阻焊剂用感光性组合物溶液,直接涂敷在相同于实施例4使用的镀铜膜层叠板(无穿孔)上,使其干燥,制作膜厚35μm的阻焊剂用感光性层叠体。
—光谱灵敏度及可以形成图案的最小曝光量的测定—
相对于得到的阻焊剂用层叠体,进行与实施例4同样的测定。其结果,在400nm处可以形成图案的最小曝光量S400为26.5mJ/cm2,在405nm处的可以形成图案的最小曝光量S405为26.5mJ/cm2,在410nm处的可以形成图案的最小曝光量S410为27.2mJ/cm2。而且可知,前述S400/S410为0.83。将结果示于表4。
—形成的图案的偏差—
利用与实施例4同样的方法,观察固化好的抗蚀剂的轮廓。将结果示于表4。
—曝光、显影、固化—
前述曝光工序、显影工序、固化处理工序进行与实施例4相同的工序。其结果,铅笔硬度为5H以上。进行目视观察,没有看到前述永久图案中的固化膜的剥离、起泡、变色。
(实施例7)
将实施例5的IRGACURE819进行如下变更,除此之外,与实施例4同样操作,制作阻焊剂用感光性组合物溶液及图案形成材料。
·10-N-丁基-2-氯吖啶酮 0.06质量份
·2,2-二(邻氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联二咪唑 1.17质量份
—光谱灵敏度及可以形成图案的最小曝光量的测定—
相对于得到的图案形成材料,进行与实施例4同样的测定。其结果,在400nm处的可以形成图案的最小曝光量S400为26.5mJ/cm2,在405nm处的可以形成图案的最小曝光量S405为26.5mJ/cm2,在410nm处的可以形成图案的最小曝光量S410为27.2mJ/cm2。而且可知,前述S400/S410为0.97。将结果示于表4。
—形成的图案的偏差—
利用与实施例4同样的方法,观察固化好的抗蚀剂的轮廓。将结果示于表4。
—曝光、显影、固化—
前述曝光工序、显影工序、固化处理工序进行与实施例4相同的工序。其结果,铅笔硬度为5H以上。进行目视观察,没有看到前述永久图案中的固化膜的剥离、起泡、变色。
(比较例4)
将实施例4的IRGACURE8 19变更为IRGACURE369,除此之外,与实施例4同样操作,制作阻焊剂用感光性组合物溶液及图案形成材料。
—光谱灵敏度及可以形成图案的最小曝光量的测定—
相对于得到的图案形成材料,进行与实施例4同样的测定。其结果,在400nm处的可以形成图案的最小曝光量S400为55.6mJ/cm2,在405nm处的可以形成图案的最小曝光量S405为73.0mJ/cm2,在410nm处的可以形成图案的最小曝光量S410为94.6mJ/cm2。而且可知,前述S400/S410为0.59。将结果示于表4。
—形成的图案的偏差—
利用与实施例4同样的方法,观察固化好的抗蚀剂的轮廓。将结果示于表4。
前述曝光工序、显影工序、固化处理工序进行与实施例4相同的工序。其结果,铅笔硬度为5H以上。进行目视观察,没有看到前述永久图案中的固化膜的剥离、起泡、变色。
(比较例5)
将实施例7的10-N-丁基-2-氯吖啶酮0.06质量份取代为4,4’-二(二乙氨基)二苯甲酮0.07质量份,除此之外,与实施例4同样操作,制作阻焊剂用感光性组合物溶液及图案形成材料。
—光谱灵敏度及可以形成图案的最小曝光量的测定—
相对于得到的图案形成材料,进行与实施例4同样的测定。其结果,在400nm处的可以形成图案的最小曝光量S400为150mJ/cm2,在405nm处的可以形成图案的最小曝光量S405为125mJ/cm2,在410nm处的可以形成图案的最小曝光量S410为87.1mJ/cm2。而且可知,前述S400/S410为0.58。将结果示于表4。
—形成的图案的偏差—
利用与实施例4同样的方法观察固化好的抗蚀剂的剖面。将结果示于表4。
前述曝光工序、显影工序、固化处理工序进行与实施例4相同的工序。其结果,铅笔硬度为5H以上。进行目视观察,没有看到前述永久图案中的固化膜的剥离、起泡、变色。
[表4]
| 光谱灵敏度最大值的波长(nm) |
可以形成图案的最小曝光量 | |
S400(mJ/cm2) |
S405(mJ/cm2) |
S410(mJ/cm2) |
S400/S410 |
S410/S400 |
偏差(μm) |
实施例4 |
398 |
35.0 |
35.7 |
37.8 |
0.93 |
1.08 |
1.2 |
实施例5 |
398 |
30.2 |
30.8 |
32.6 |
0.93 |
1.08 |
1.2 |
实施例6 |
400 |
210 |
230 |
255 |
0.83 |
1.21 |
2.1 |
实施例7 | 405 | 26.5 | 26.5 | 27.2 | 0.97 | 1.03 | 1.2 |
比较例4 |
390 |
55.6 |
73.0 |
94.6 |
0.59 |
1.70 |
4.0 |
比较例5 |
365 |
87.1 |
125 |
150 |
0.58 |
0.58 |
3.6 |
由表4的结果得知,实施例4~7的阻焊剂用图案形成材料及阻焊剂用感光性层叠体,其前述S400/S410在0.6~1.6的范围内,故即使通过假设400~410nm的波长范围的405nm的波长的激光曝光来形成图案,图案形状也没有偏差。另一方面可知,由于比较例4及5的阻焊剂用图案形成材料的前述S400/S410超出0.6~1.6的范围,故形成的图案形状存在偏差。