CN101142525A - 图案形成材料以及图案形成装置及图案形成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种图案形成材料,其中,具有支撑体和在该支撑体上至少具有的感光层而成,该支撑体的浊度值为5.0%以下,而且该感光层至少含有粘合剂、聚合性化合物及光聚合引发剂,同时所述聚合性化合物包括在分子中具有1个聚合性基的化合物或者在分子中至少具有3个以上聚合性基的化合物,而且在对所述感光层进行曝光显影时,使该感光层的曝光部分的厚度在该曝光及显影后不发生变化的该曝光中使用的光的最小能量为0.1~20mJ/cm2。
Description
技术领域
本发明涉及一种适合于干膜抗蚀剂(dry·film·resist)(DFR)等的图案形成材料以及具备该图案形成材料的图案形成装置及使用所述图案形成材料的图案形成方法。
背景技术
在形成布线图案等时,使用的是通过在支撑体上涂布、干燥感光性树脂组合物形成感光层的图案形成材料。作为所述布线图案的制造方法,例如在形成布线图案的镀铜叠层板等的基体上,层叠所述图案形成材料形成层叠体,对该层叠体中的所述感光层进行曝光,在该曝光后,显影所述感光层形成图案,然后通过进行蚀刻处理等形成布线图案。
所述图案形成材料为了提高贮藏稳定性或为了提高析像度,提出了向所述感光性树脂组合物添加具有苯酚性羟基、芳香环、杂环或亚氨基等的化合物的聚合抑制剂(参照专利文献1~4)。但是,这种情况下,没有公开或暗示可以通过向所述感光性树脂组合物(所述感光层)中添加增感剂来抑制灵敏度的降低或高灵敏度的干抗蚀剂薄膜(dry resist film)。
另外,DFR除了需要抑制感光层的灵敏度降低的点以外,还需要图案形成后的剥离性和即使显影时间变化而抗蚀剂的线宽、矩形轮廓(profile)等的变化很少(即,显影范围(latitude)宽)。
另外,抗蚀剂在显影工序中接受显影液、水洗水等的高压喷射下的冲击。所以,在浸渍于显影液中的状态下的耐损伤性如果弱,则有时会在抗蚀剂端部或下部(足部)等产生抗蚀剂膜的缺口或削减等。这样的抗蚀剂膜的缺口或削减会引起产生在作为后工序的蚀刻工序中发生图案形成时的线宽的不均或缺口、断线等问题。
因而,目前尚未提供一种图案形成后的剥离性良好、显影时间即使变化而抗蚀剂的线宽、矩形轮廓等的变化也很少(显影范围宽)、在显影液中的耐损伤性良好、析像度及遮盖性出色、线宽的不均少、可以形成更高精细的图案的图案形成材料以及具备该图案形成材料的图案形成装置及使用所述图案形成材料的图案形成方法,需要进一步的改良开发。
专利文献1:特开2002-268211号公报
专利文献2:特开2003-29399号公报
专利文献3:特开2004-4527号公报
专利文献4:特开2004-4528号公报
发明内容
本发明的目的在于提供一种图案形成后的剥离性良好、显影时间即使变化而抗蚀剂的线宽、矩形轮廓等的变化也很少(显影范围宽)、在显影液中的耐损伤性良好、析像度及遮盖性出色、线宽的不均少、可以形成更高精细的图案的图案形成材料以及具备该图案形成材料的图案形成装置及使用所述图案形成材料的图案形成方法。
作为解决所述课题的机构,如下所述。即,
<1>一种图案形成材料,其特征在于,具有支撑体和在该支撑体上至少具有的感光层而成,该支撑体的浊度值为5.0%以下,而且该感光层至少含有粘合剂、聚合性化合物及光聚合引发剂,同时所述聚合性化合物至少包括在分子中具有1个聚合性基的化合物,而且在对所述感光层进行曝光显影时,使该感光层的曝光部分的厚度在该曝光及显影后不发生变化的该曝光中使用的光的最小能量为0.1~20mJ/cm2。
<2>根据所述<1>记载的图案形成材料,其中,聚合性化合物还包括在分子中具有2个聚合性基的化合物。
<3>根据所述<1>或<2>记载的图案形成材料,其中,聚合性化合物还包括在分子中具有3个以上聚合性基的化合物。
<4>根据所述<1>~<3>中任意一项记载的图案形成材料,其中,在分子中至少具有1个聚合性基的化合物具有聚烯化氧基。
<5>根据所述<1>~<4>中任意一项记载的图案形成材料,其中,在分子中具有1个聚合性基的化合物在聚合性化合物中的含量为1~40质量%。
<6>一种图案形成材料,其特征在于,具有支撑体和在该支撑体上至少具有的感光层而成,该支撑体的浊度值为5.0%以下,而且该感光层至少含有粘合剂、聚合性化合物及光聚合引发剂,同时所述聚合性化合物包括在分子中至少具有3个以上聚合性基的化合物,而且在对所述感光层进行曝光显影时,使该感光层的曝光部分的厚度在该曝光及显影后不发生变化的该曝光中使用的光的最小能量为0.1~20mJ/cm2。
<7>根据所述<6>记载的图案形成材料,其中,聚合性化合物包括在分子中具有3个以上聚合性基和聚烯化氧基的化合物。
<8>根据所述<6>或<7>记载的图案形成材料,其中,在分子中具有3个以上聚合性基的化合物在聚合性化合物中的含量为1~40质量%。
<9>根据所述<1>~<8>中任意一项记载的图案形成材料,其中,聚合性化合物包括具有尿烷基或芳基的至少一种的化合物。
<10>根据所述<1>~<9>中任意一项记载的图案形成材料,其中,含有聚合抑制剂。
<11>根据所述<1>~<10>中任意一项记载的图案形成材料,其中,支撑体的总光线透过率为86%以上。
<12>根据所述<1>~<11>中任意一项记载的图案形成材料,其中,在求支撑体的浊度值及支撑体的总光线透过率时的光的波长为405nm。
<13>根据所述<1>~<12>中任意一项记载的图案形成材料,其中,在求得曝光中使用的最小能量的情况下的曝光波长为405nm。
<14>根据所述<1>~<13>中任意一项记载的图案形成材料,其中,支撑体为双向拉伸聚酯薄膜。
<15>根据所述<1>~<14>中任意一项记载的图案形成材料,其中,粘合剂相对碱性水溶液显示出溶胀性或溶解性。
<16>根据所述<1>~<15>中任意一项记载的图案形成材料,其中,粘合剂含有共聚物,该共聚物具有来源于苯乙烯及苯乙烯衍生物的至少一种的结构单元。
<17>根据所述<1>~<16>中任意一项记载的图案形成材料,其中,粘合剂的玻璃化温度为80℃以上。
<18>根据所述<1>~<17>中任意一项记载的图案形成材料,其中,粘合剂的酸值为70~250mgKOH/g。
<19>根据所述<10>~<18>中任意一项记载的图案形成材料,其中,聚合抑制剂具有从芳香环、杂环、亚氨基及苯酚性羟基中选择的至少一种。
<20>根据所述<10>~<19>中任意一项记载的图案形成材料,其中,
聚合抑制剂为从至少具有2个苯酚性羟基的化合物、具有用亚氨基取代的芳香环的化合物、具有用亚氨基取代的杂环的化合物及位阻胺化合物中选择的至少一种。
<21>根据所述<10>~<20>中任意一项记载的图案形成材料,其中,聚合抑制剂为从儿茶酚、吩噻嗪、吩噁嗪、位阻胺及它们的衍生物中选择的至少一种。
<22>根据所述<10>~<21>中任意一项记载的图案形成材料,其中,聚合抑制剂的含量相对聚合性化合物为0.005~0.5质量%。
<23>根据所述<1>~<22>中任意一项记载的图案形成材料,其中,光聚合引发剂含有从卤代烃衍生物、氧化膦(phosphine oxide)、六芳基联咪唑、肟衍生物、有机过氧化物、硫代化合物、酮化合物、酰基氧化膦(シルホスフィンオキシド)、芳香族鎓盐、及甲酮肟醚(ケトオキシムエ一テル)中选择的至少一种。
<24>根据所述<1>~<23>中任意一项记载的图案形成材料,其中,光聚合引发剂含有六芳基联咪唑。
<25>根据所述<1>~<24>中任意一项记载的图案形成材料,其中,感光层的厚度为1~100μm。
<26>根据所述<1>~<25>中任意一项记载的图案形成材料,其中,支撑体为长尺状。
<27>根据所述<1>~<26>中任意一项记载的图案形成材料,其中,图案形成材料为长尺状,且被卷成辊状而成。
<28>根据所述<1>~<27>中任意一项记载的图案形成材料,其中,在图案形成材料中的感光层上具有保护薄膜。
<29>根据所述<1>~<28>中任意一项记载的图案形成材料,其中,在感光层上具有保护薄膜,该保护薄膜含有从聚丙烯树脂、乙烯-丙烯共聚物树脂及聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂中选择的至少一种。
<30>一种图案形成装置,其特征在于,具备所述<1>~<29>中任意一项记载的图案形成材料,至少具有:可以照射光的光照射机构;和调制来自该光照射机构的光、对所述图案形成材料中的感光层进行曝光的光调制机构。在该<30>中记载的图案形成装置中,所述光照射机构向所述光调制机构照射光。所述光调制机构调制从所述光照射机构接受的光。被所述光调制机构调制的光对所述感光层进行曝光。例如,然后,如果对所述感光层进行显影,则可以形成高精细的图案。
<31>根据所述<30>记载的图案形成装置,其中,光调制机构进一步具有基于形成的图案信息产生控制信号的图案信号生成机构而成,对应该图案信号生成机构产生的控制信号,对从光照射机构照射的光进行调制。在该<31>中记载的图案形成装置中,所述光调制机构通过具有所述图案信号生成机构,对应该图案信号生成机构产生的控制信号,对从所述光照射机构照射的光进行调制。
<32>根据所述<30>或<31>记载的图案形成装置,其中,光调制机构具有n个描绘部而成,可以对应将要形成的图案信息,对从该n个描绘部中连续地配置的任意的不到n个所述描绘部进行控制。在该<32>中记载的图案形成装置中,通过对应图案信息,对从所述光调制机构中的n个描绘部中连续地配置的任意的不到n个描绘部进行控制,从而来自所述光照射机构的光被高速地调制。
<33>根据所述<30>~<32>中任意一项记载的图案形成装置,其中,光调制机构为空间光调制元件。
<34>根据所述<33>记载的图案形成装置,其中,空间光调制元件是数字·微镜·器件(digital·micromirror·device)(DMD)。
<35>根据所述<30>~<34>中任意一项记载的图案形成装置,其中,描绘部为微镜。
<36>根据所述<30>~<35>中任意一项记载的图案形成装置,其中,光照射机构可以复合照射两种以上的光。在该<36>中记载的图案形成装置中,通过所述光照射机构可以复合照射两种以上的光,可以利用焦点深度较深的曝光光进行曝光。结果,可以极高精细地对所述图案形成材料进行曝光。例如,如果在之后对所述感光层进行显影,则可以形成极高精细的图案。
<37>根据所述<30>~<36>中任意一项记载的图案形成装置,其中,光照射机构具有多种激光器、多模光纤、和将从该多种激光器分别照射的激光进行聚光从而结合于所述多模光纤的聚光光学系。在该<37>中记载的图案形成装置中,所述光照射机构通过利用所述聚光光学系可以将从该多种激光器分别照射的激光进行会聚从而结合在所述多模光纤,可以用焦点深度较深的曝光光进行曝光。结果,可以极高精细地对所述图案形成材料进行曝光。例如,如果在之后对所述感光层进行显影,则可以形成极高精细的图案。
<38>一种图案形成方法,其特征在于,至少包括对所述<1>~<29>中任意一项记载的图案形成材料中的该感光层进行曝光。在该<38>中记载的图案形成方法中,对所述图案形成材料进行曝光。例如,如果在之后对所述感光层进行显影,则可以形成高精细的图案。
<39>根据所述<38>记载的图案形成方法,其中,在基材上,对图案形成材料进行加热及加压的至少任意一种,同时进行层叠、曝光。
<40>根据所述<38>或<39>记载的图案形成方法,其中,曝光是基于将要形成的图案信息在像样本进行的。
<41>根据所述<38>或<39>记载的图案形成方法,其中,曝光是使用基于将要形成的图案信息产生控制信号并根据该控制信号调制的光进行的。在该<41>中记载的图案形成方法中,基于将要形成的图案形成信息产生控制信号,对应该控制信号调制光。
<42>根据所述<38>~<41>中任意一项记载的图案形成方法,其中,曝光是利用照射光的光照射机构,和基于将要形成的图案信息、对从所述光照射机构照射的光进行调制的光调制机构进行的。
<43>根据所述<42>记载的图案形成方法,其中,曝光是在利用光调制机构调制光之后,从排列有具有可以修正所述光调制机构中的描绘部的射出面的畸变引起的像差的非球面的微透镜的微透镜阵列通过来进行的。在该<43>中记载的图案形成方法中,利用所述光调制机构调制的光利用通过所述微透镜阵列中的所述非球面来修正所述描绘部中的射出面的畸变引起的像差。结果,可以抑制在图案形成材料上成像的像的畸变引起的像差,极高精细地进行对该图案形成材料的曝光。例如,如果在之后对所述感光层进行显影,则可以形成极高精细的图案。
<44>根据所述<43>记载的图案形成方法,其中,非球面为复曲面。在该<44>中记载的永久图案形成方法中,通过使所述非球面为复曲面,可以有效地修正所述描绘部中发射面的畸变引起的像差,可以有效地抑制在所述图案形成材料上成的像发生畸变。结果,可以极高精细地进行对所述感光层的曝光。例如,然后,通过对所述感光层进行显影,可以形成高精细的图案。
<45>根据所述<38>~<44>中任意一项记载的图案形成方法,其中,曝光是通过孔径阵列进行的。在该<45>中记载的图案形成方法中,通过通过所述孔径阵列进行曝光,可以提高消光比。结果,可以极高精细地进行曝光。例如,然后如果对所述感光层进行显影,可以形成极高精细的图案。
<46>根据所述<38>~<45>中任意一项记载的图案形成方法,其中,曝光是在使曝光光与感光层相对移动的同时进行的。在该<46>中记载的图案形成方法中,通过在使已进行所述调制的光与所述感光层相对移动的同时进行曝光,可以高速地进行曝光。例如,然后如果对所述感光层进行显影,可以形成高精细的图案。
<47>根据所述<38>~<46>中任意一项记载的图案形成方法,其中,曝光是相对感光层的一部分区域进行的。
<48>根据所述<38>~<47>中任意一项记载的图案形成方法,其中,在进行了曝光之后,进行感光层的显影。在该<48>中记载的图案形成方法中,可以通过在进行了所述曝光之后,进行所述感光层的显影,形成高精细的图案。
<49>根据所述<48>记载的图案形成方法,其中,在进行了显影之后,形成图案。
<50>根据所述<49>记载的图案形成方法,其中,图案为布线图案,该布线图案的形成通过蚀刻处理及镀敷处理的至少任意一种进行。
附图说明
图1是表示数字·微镜·器件(DMD)的结构的部分放大图的一例。
图2A是用于说明DMD的动作的说明图的一例。
图2B是用于说明DMD的动作的说明图的一例。
图3A是在不倾斜配置DMD的情况与倾斜配置DMD的情况下,比较表示曝光光束的配置及扫描线的俯视图的一例。
图3B是在不倾斜配置DMD的情况与倾斜配置DMD的情况下,比较表示曝光光束的配置及扫描线的俯视图的一例。
图4A是表示DMD的使用区域的例子的图的一例。
图4B是表示DMD的使用区域的例子的图的一例。
图5是用于说明利用扫描器的一次扫描对感光层进行曝光的曝光方式的俯视图的一例。
图6A是用于说明利用扫描器的多次扫描对感光层进行曝光的曝光方式的俯视图的一例。
图6B是用于说明利用扫描器的多次扫描对感光层进行曝光的曝光方式的俯视图的一例。
图7是表示图案形成装置的一例的外观的概略立体图的一例。
图8是表示图案形成装置的扫描器的结构的概略立体图的一例。
图9A是表示在感光层上形成的已曝光区域的俯视图的一例。
图9B是表示各曝光头所曝光范围的排列的图的一例。
图10是表示包括光调制机构的曝光头的概略结构的立体图的一例。
图11是沿着表示图10所示的曝光头的结构的光轴的副扫描方向的截面图的一例。
图12是基于图案信息来控制DMD的控制器的一例。
图13A是沿着表示组合光学系不同的其他曝光头的结构的光轴的截面图的一例。
图13B是表示在不使用微透镜阵列等的情况下向被曝光面投影的光像的俯视图的一例。
图13C是表示在使用微透镜阵列等的情况下向被曝光面投影的光像的俯视图的一例。
图14是用等高线表示构成DMD的微镜的反射面的畸变的图的一例。
图15A是表示在该镜的两个对角线方向,所述微镜的反射面的畸变的曲线图的一例。
图15B是表示在该镜的两个对角线方向,与图15A相同的所述微镜的反射面的畸变的曲线图的一例。
图16A是图案形成装置中使用的微透镜阵列的主视图的一例。
图16B是图案形成装置中使用的微透镜阵列的侧面图的一例。
图17A是构成微透镜阵列的微透镜的主视图的一例。
图17B是构成微透镜阵列的微透镜的侧面图的一例。
图18A是表示在一个截面内,利用微透镜得到的聚光状态的概略图的一例。
图18B是表示在一个截面内,利用微透镜得到的聚光状态的概略图的一例。
图19A是表示模拟(simulation)本发明的微透镜的聚光位置附近的光束直径的结果的图的一例。
图19B是表示在另一个位置,与图19A同样进行的模拟结果的图的一例。
图19C是在另一个位置表示,与图19A同样进行的模拟结果的图的一例。
图19D是在另一个位置表示,与图19A同样进行的模拟结果的图的一例。
图20A是表示在以往的图案形成方法中,模拟微透镜的聚光位置附近的光束直径的结果的图的一例。
图20B是表示在另一个位置,与图20A同样进行的模拟结果的图的一例。
图20C是表示在另一个位置,与图20A同样进行的模拟结果的图的一例。
图20D是表示在另一个位置,与图20A同样进行的模拟结果的图的一例。
图21是表示合波激光光源的其他结构的俯视图的一例。
图22A是构成微透镜阵列的微透镜的主视图的一例。
图22B是构成微透镜阵列的微透镜的侧面图的一例。
图23A是表示在一个截面内,利用图22A及图22B的微透镜得到的聚光状态的概略图的一例。
图23B是表示在与图23A的一例不同的另一个截面图内的概略图的一例。
图24A是对于利用光量分布修正光学系进行修正的概念的说明图的一例。
图24B是对于利用光量分布修正光学系进行修正的概念的说明图的一例。
图24C是对于利用光量分布修正光学系进行修正的概念的说明图的一例。
图25是表示光照射机构在高斯(Gauss)分布且不进行光量分布的修正的情况下的光量分布的曲线图的一例。
图26是表示利用光量分布修正光学系进行修正后的光量分布的曲线图的一例。
图27A(A)是表示光纤阵列光源的结构的立体图,图27A(B)是(A)的部分放大图,图27A(C)及图27A(D)是表示激光射出部处的发光点的排列的俯视图的一例。
图27B是表示光纤阵列光源的激光射出部处的发光点的排列的主视图的一例。
图28是表示多模光纤的结构的图的一例。
图29是表示合波激光光源的结构的俯视图的一例。
图30是表示激光器模块的结构的俯视图的一例。
图31是表示图30所示的激光器模块的结构的侧面图的一例。
图32是表示图30所示的激光器模块的结构的部分侧面图。
图33是表示激光器阵列的结构的立体图的一例。
图34A是表示多槽(multicavity)激光器的结构的立体图的一例。
图34B是将图34A所示的多槽激光器排列成阵列状的多槽激光器阵列的立体图的一例。
图35是合波激光光源的其他结构的俯视图的一例。
图36A是表示合波激光光源的其他结构的俯视图的一例。
图36B是沿着图36A的光轴的截面图的一例。
图37A是沿着表示以往的曝光装置中的焦点深度与本发明的图案形成方法(图案形成装置)中的焦点深度的差异的光轴的截面图的一例。
图37B是沿着表示以往的曝光装置中的焦点深度与本发明的图案形成方法(图案形成装置)中的焦点深度的差异的光轴的截面图的一例。
具体实施方式
(图案形成材料)
本发明的图案形成材料具有支撑体和在支撑体上至少具有的感光层,也可以具有保护薄膜、适当选择的其他层。
本发明的图案形成材料中,在对所述感光层进行曝光、显影时,该感光层的曝光部分的厚度在该曝光及显影后不发生变化的在该曝光中使用的光的最小能量为0.1~20mJ/cm2。
在对所述感光层进行曝光、显影的情况下,作为该感光层的曝光部分的厚度在该曝光及显影后的前后不发生变化的光的最小能量,只要是0.1~20mJ/cm2即可,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如优选为0.5~15mJ/cm2,更优选为1~12mJ/cm2。
所述最小能量如果不到0.1mJ/cm2,则有时在处理工序中发生灰雾,如果超过20mJ/cm2,则有时曝光所需时间变长,处理速度变慢。
在此,所述“感光层的曝光部分的厚度在该曝光及显影后不发生变化的在所述曝光中使用的光的最小能量”是指所谓的显影灵敏度,例如可以从表示对所述感光层进行曝光时的所述曝光中使用的光的能量(曝光量)与接着所述曝光而利用所述显影处理产生的所述固化层的厚度之间的关系的曲线图(灵敏度曲线)求得。
所述固化层的厚度随着所述曝光量增加而增加,然后变成与所述曝光前的所述感光层的厚度大致相同而且大致固定。所述显影灵敏度是通过读取所述固化层的厚度成为大致固定时的最小曝光量而求得的值。
所述固化层的厚度与所述曝光前的所述感光层的厚度之间的差为±1μm以内时,认为所述固化层的厚度不被曝光及显影改变。
作为所述固化层及所述曝光前的所述感光层的厚度的测定方法,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出使用膜厚测定装置、表面粗糙度测定机(例如サ一フコム1400D(东京精密株式会社制))等进行测定的方法等。
<支撑体>
作为所述支撑体,浊度值只要是5.0%以下即可,没有特别限制,可以根据目的适当选择,优选可以剥离所述感光层而且光的透过性良好的支撑体,更优选表面的平滑性良好。
所述支撑体的浊度值,相对405nm的光的浊度值优选为5.0%以下,更优选为4.0%以下,特别优选为3.0%以下。所述浊度值如果超过5.0%,则所述感光层内的光散射量增加,求细距(fine pitch)时的析像度有时会降低。
另外,所述支撑体相对405nm的光的总光线透过率优选为86%以上,更优选为87%以上。
作为所述浊度值及总光线透过率的测定方法,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出以下说明的方法。
首先,(1)测定总光线透过率。作为所述总光线透过率的测定方法,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出使用积分球和可以照射405nm的光的分光光度计(例如岛津制作所制,UV-2400)进行测定的方法。(2)在所述总光线透过率的测定方法中,除了不使用所述积分球以外,与所述总光线透过率的测定方法相同地进行,测定平行光线透过率。接着,(3)计算从下述计算式:“所述总光线透过率-所述平行光线透过率”求得的扩散光透过率,(4)可以从下述计算式:“所述扩散光透过率/所述总光线透过率×100”求得所述浊度值。
其中,求得所述总光线透过率及所述浊度值时的波长为405nm,此时的测定样品的厚度为16μm。
所述支撑体也可以在至少一面涂敷惰性微粒。所述惰性微粒优选在与形成所述感光层的面相反的面涂敷。
作为所述惰性微粒,例如可以举出交联聚合物颗粒;碳酸钙、磷酸钙、氧化硅、高岭土、滑石、二氧化钛、氧化铝、硫酸钡、氟化钙、氟化锂、沸石、硫化钼等无机微粒;六亚甲基双二十二碳酰胺、六亚甲基双月桂酰胺、N,N’-双十八烷酰对苯二甲酰胺、硅酮、草酸钙等有机微粒;聚酯聚合时产生的析出颗粒等,其中,优选氧化硅、碳酸钙、六亚甲基双二十二碳酰胺。
所述析出颗粒是指例如通过利用常规方法使将碱金属或碱土类金属化合物用作酯交换催化剂的系统发生聚合而在反应系统内析出的析出颗粒,也可以是通过在所述酯交换反应或缩聚反应时添加对苯二酸而使其析出析出颗粒。在所述酯交换反应或缩聚反应中,也可以存在磷酸、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、酸式磷酸乙酯、亚磷酸、亚磷酸三甲酯、亚磷酸三乙酯、亚磷酸三丁酯等磷化合物的一种以上。
作为所述惰性微粒的平均粒径,优选为0.01~2.0μm,更优选为0.02~1.5μm,进而优选为0.03~1.0μm,特别优选为0.04~0.5μm。
所述惰性微粒的平均粒径如果不到0.01μm,则所述图案形成材料的载波性有时会恶化,为了得到载波性而通过过量含有所述惰性微粒,所述支撑体的浊度值会上升。另外,所述惰性微粒的平均粒径如果超过2.0μm,则曝光光的散射有时会引起析像度降低。
作为所述惰性微粒的涂敷方法,没有特别限制,可以根据目的适当选择。例如可以举出在制造成为所述支撑体的合成树脂制薄膜之后,用公知的方法涂敷含有所述惰性微粒的涂敷液的方法。另外,也可以熔融含有所述惰性微粒的合成树脂,从模头喷出,在成为所述支撑体的合成树脂制薄膜上成形。进而,也可以利用特开2000-221688号公报中记载的方法形成。
所述支撑体中含有所述惰性微粒的涂敷层的厚度优选为0.02~3.0μm,更优选为0.03~2.0μm,特别优选为0.04~1.0μm。
成为所述支撑体的合成树脂制薄膜优选为透明的,例如优选为聚酯树脂制薄膜,特别优选为双向拉伸聚酯薄膜。
作为所述聚酯树脂,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(甲基)丙烯酸酯共聚物、聚(甲基)丙烯酸烷基酯、聚-2,6-萘二甲酸乙二醇酯、聚四亚甲基对苯二酸酯、聚四亚甲基-2,6-萘二甲酸酯等。它们可以单独使用一种或并用两种以上。
作为所述聚酯树脂以外的树脂,例如可以举出聚丙烯、聚乙烯、三醋酸纤维素、二醋酸纤维撒、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、纤维素系树脂、尼龙树脂等。它们可以单独使用一种或并用两种以上。
所述合成树脂制薄膜可以由一层构成,也可以由两层以上的层构成。由两层以上的层构成的情况下,距离感光层最远的位置的层优选含有所述惰性微粒。
另外,所述合成树脂制薄膜,从机械强度特性及光学特性的观点出发,优选为双向拉伸聚酯薄膜。
对所述双向拉伸聚酯薄膜的双向取向方法没有特别限制,可以根据目的适当选择。例如,可以利用如下所述的方法配制,即:将所述聚酯树脂熔融挤塑成薄片状,骤冷,制作未拉伸薄膜,在对该未拉伸薄膜进行双向拉伸时将拉伸温度设为85~145℃、将纵方向及横方向的拉伸倍率设为2.6~4.0倍,根据需要,利用150~210℃热固定已进行双向拉伸之后的薄膜。
所述双向拉伸,可以为通过向纵方向或横方向拉伸未拉伸薄膜,作为单向拉伸薄膜,接着向横方向或纵方向拉伸该单向拉伸薄膜的依次双向拉伸法;也可以为同时向纵方向及横方向拉伸该未拉伸薄膜的同时双向拉伸法。另外,根据需要,所述双向拉伸薄膜也可以进一步向纵方向及横方向的至少任意一个方向拉伸。
作为所述支撑体的厚度,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如优选2~150μm,更优选5~100μm,特别优选8~50μm。
作为所述支撑体的形状,没有特别限制,可以根据目的适当选择,优选长尺状。作为所述长尺状的支撑体的长度,没有特别限制,例如可以举出10m~20000m长度的长尺状。
<感光层>
所述感光层含有粘合剂、聚合性化合物、光聚合引发剂而成,也可以含有聚合抑制剂、根据需要适当选择的增感剂或其他成分。另外,所述感光层的层叠数可以为1层或2层以上。
-粘合剂-
作为所述粘合剂,例如优选对碱性水溶液显示出溶胀性的粘合剂,更优选对碱性水溶液显示出可溶性的粘合剂。另外,也优选在粘合剂中含有聚合性基。
作为对碱性水溶液显示出溶胀性或溶解性的粘合剂,例如可以举出具有酸性基的粘合剂。
作为所述酸性基,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系共聚物、聚氨酯树脂、聚酰胺酸树脂、改性环氧树脂等,其中,从对涂敷溶媒的溶解性、对碱显影液的溶解性、合成适合性、膜物理性能的调节的容易程度等观点来看,优选具有羧基的乙烯系共聚物。另外,从显影性的观点出发,还优选苯乙烯及苯乙烯衍生物的至少任意一种的共聚物。
所述具有羧基的乙烯系共聚物至少可以利用(1)具有羧基的乙烯系单体、及(2)可以与它们共聚合的单体的共聚合得到。
作为所述具有羧基的乙烯系单体,例如可以举出(甲基)丙烯酸、乙烯基苯甲酸、马来酸、马来酸一烷基酯、富马酸、衣康酸、枸橼酸、巴豆酸、桂皮酸、丙烯酸二聚体、具有羟基的单体(例如(甲基)丙烯酸2-羟基乙基酯等)与环状无水物(例如马来酐或邻苯二甲酸酐)的加成反应物、ω-羧基-聚己内酯-(甲基)丙烯酸酯等。其中,从光聚合性或成本、溶解性等观点出发,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酐、衣康酸酐、柠康酸酐等无水物的单体。
作为所述其他可以共聚合的单体,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、巴豆酸酯类、乙烯酯类、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、乙烯醚类、乙烯醇的酯类、苯乙烯类(例如苯乙烯、苯乙烯衍生物等)、(甲基)丙烯腈、乙烯基被取代的杂环式基(例如乙烯基吡啶、乙烯吡咯烷酮、乙酰基咔唑等)、N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基乙酰胺、N-乙烯基咪唑、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸、磷酸一(2-丙烯酰氧基乙基酯)、磷酸一(1-甲基-2-丙烯酰氧基乙基酯)、具有官能团(例如尿烷基、脲基、磺酰胺基、苯酚基、酰亚胺基)的乙烯系单体等,其中优选苯乙烯类。
作为所述(甲基)丙烯酸酯类,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)丙烯酸叔丁基环己基酯、(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙基酯、(甲基)丙烯酸2-乙氧基乙基酯、(甲基)丙烯酸2-(2-甲氧基乙氧基)乙基酯、(甲基)丙烯酸3-苯氧基-2-羟基丙基酯、(甲基)丙烯酸苄基酯、(甲基)丙烯酸二甘醇一甲醚酯、(甲基)丙烯酸二甘醇一乙醚酯、(甲基)丙烯酸二甘醇一苯基醚酯、(甲基)丙烯酸三甘醇一乙醚酯、(甲基)丙烯酸聚乙二醇一甲醚酯、(甲基)丙烯酸聚乙二醇一乙醚酯、丙烯酸β-苯氧基乙氧基乙基酯、(甲基)丙烯酸壬基苯氧基聚乙二醇酯、(甲基)丙烯酸二环戊基酯、(甲基)丙烯酸二环戊烯氧基乙基酯、(甲基)丙烯酸三氯乙基酯、(甲基)丙烯酸八氟戊基酯、(甲基)丙烯酸全氟辛基乙基酯、(甲基)丙烯酸三溴苯基酯、(甲基)丙烯酸三溴苯氧基乙基酯等。
作为所述巴豆酸酯类,例如可以举出巴豆酸丁酯、巴豆酸己酯等。
作为所述乙烯基酯类,例如可以举出醋酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、醋酸乙烯基甲氧基酯、苯甲酸乙烯基酯。
作为所述马来酸二酯类,例如可以举出马来酸二甲酯、马来酸二乙酯、顺丁烯二酸二丁酯等。
作为所述富马酸二酯类,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。
作为所述衣康酸二酯类,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。
作为所述(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)丙烯酰吗啉、二丙酮丙烯酰胺等。
作为所述苯乙烯类,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、乙酸基苯乙烯、氯苯乙烯、二氯苯乙烯、溴代苯乙烯、氯代甲基苯乙烯、可以利用酸性物质脱保护的用基(例如t-Boc等)保护的羟基苯乙烯、乙烯基苯甲酸甲酯、α-甲基苯乙烯等。
作为所述乙烯醚类,例如可以举出甲基乙烯基醚、乙烯基丁基醚、己基乙烯基醚、甲氧基乙基乙烯基醚等。
作为所述具有官能团的乙烯系单体的合成方法,例如可以举出异氰酸酯基与羟基或氨基的加成反应,具体而言,可以举出具有异氰酸酯基的单体与含有1个羟基的化合物或具有1个伯氨基或仲氨基的化合物的加成反应、具有羟基的单体或具有伯氨基或仲氨基的单体与一异氰酸酯的加成反应。
作为所述具有异氰酸酯基的单体,例如可以举出用下述结构式(2)~(4)表示的化合物。
【化1】
结构式(2)
【化2】
结构式(3)
【化3】
结构式(4)
其中,所述结构式(2)~(4)中,R1表示氢原子或甲基。
作为所述一异氰酸酯,例如可以举出异氰酸环己酯、异氰酸正丁酯、异氰酸甲苯酰基酯、异氰酸苄基酯、异氰酸苯基酯等。
作为所述具有羟基的单体,例如可以举出用下述结构式(5)~(13)表示的化合物。
【化4】
结构式(5)
【化5】
【化6】
【化7】
【化8】
【化9】
【化10】
【化11】
【化12】
其中,所述结构式(5)~(13)中,R1表示氢原子或甲基,n表示1以上的整数。
作为所述含有1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),作为进一步含有取代基的化合物,可以举出氯乙醇、三氯乙醇、甲氧基乙醇、苯氧基乙醇、氯酚、二氯苯酚、甲氧基苯酚、乙酸基苯酚等。
作为所述具有伯氨基或仲氨基的单体,例如可以举出乙烯基苄胺等。
作为所述含有1个伯氨基或仲氨基的化合物,例如可以举出烷基胺(例如甲胺、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、二辛基胺)、环状烷基胺(环戊胺、环己胺等)、芳烷基(苄胺、苯乙胺等)、芳胺(苯胺、甲苯酰胺、甲苄胺、萘胺等)、进而它们的组合(N-甲基-N-苄基胺等)、进而含有取代基的胺(三氟乙胺、六氟异丙胺、甲氧基苯胺、甲氧基丙胺等)等。
另外,作为上述以外的所述其他可以共聚合的单体,例如可以优选举出(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸苄基酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己基酯、苯乙烯、氯苯乙烯、溴苯乙烯、羟基苯乙烯等。
所述其他可以共聚合的单体,可以单独使用一种或并用两种以上。
所述乙烯系共聚物可以通过利用公知的方法按照常规方法使各相当的单体共聚合来配制。例如,可以通过利用将所述单体溶解于适当的溶媒,向其中添加自由基聚合引发剂,在溶液中使其聚合的方法(溶液聚合法)配制。另外,还可以通过在使所述单体分散于水性媒体中的状态下,用所谓乳剂聚合等的聚合来配制。
作为在所述溶液聚合法中使用的适当的溶媒,没有特别限制,可以根据使用的单体及产生的共聚物的溶解性等适当选择,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、二甲替甲酰胺、氯酚、甲苯等。这些溶媒可以单独使用一种或并用两种以上。
作为自由基聚合引发剂,没有特别限制,例如可以举出2,2’-偶氮二(异丁腈)(AIBN)、2,2’-偶氮双-(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。
作为所述乙烯系共聚物中的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%。
所述含有率如果不到5摩尔%,则对碱水的显影性可能会不足,如果超过50摩尔%,则固化部(图像部)的耐显影液性可能会不足。
作为所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。
如果所述质均分子量不到2,000,则膜的强度容易不足,另外可能会难以稳定地制造,如果超过300,000,则显影性可能会降低。
所述具有羧基的粘合剂可以单独使用一种或并用两种以上。作为并用两种以上所述粘合剂的情况下,例如可以举出由不同的共聚物成分构成的两种以上的粘合剂、不同质均分子量的两种以上的粘合剂、不同分散度的两种以上的粘合剂等组合。
所述具有羧基的粘合剂也可以该羧基的一部分或全部用碱性物质中和。另外,所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,作为所述粘合剂,可以使用专利2873889号说明书等中记载的在碱性液中可溶的树脂等。
作为所述感光层中的所述粘合剂的含量,没有特别限制,可以根据目的适当选择,但例如优选10~90质量%,更优选20~80质量%,特别优选40~80质量%。
如果所述含量不到10质量%,则碱显影性或与印刷线路板形成用基板(例如镀铜叠层板)的粘附性降低,如果超过90质量%,则相对显影时间的稳定性或固化膜(遮盖膜)的强度可能会降低。此外,所述含量也可以为与根据需要与所述粘合剂并用的高分子粘结材料的总含量。
所述粘合剂为具有玻璃化温度的物质的情况下,作为该玻璃化温度,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如从所述图案形成材料的粘着性(tack)、边缘熔合及所述支撑体的剥离性的至少任意一种的观点出发,优选80℃以上,优选100℃以上,特别优选120℃以上。
如果所述玻璃化温度不到80℃,则可能所述图案形成材料的粘着性会增加,所述支撑体的剥离性变差。
作为所述粘合剂的酸值,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如优选为70~250mgKOH/g,更优选为90~200mgKOH/g,特别优选为100~180mgKOH/g。
如果所述酸值不到70mgKOH/g,则显影性不足,或者析像度差,可能不能高精细地得到布线图案等,如果超过250mgKOH/g,则图案的耐显影液性及粘附性的至少任意一种会变差,不能高精细地得到布线图案等永久图案。
[聚合性化合物]
作为所述聚合性化合物,在第1方式中,必需含有在分子中至少具有1个聚合性基的化合物,含有在分子中具有2个聚合性基的化合物、在分子中具有3个以上聚合性基的化合物、进而根据需要的其他聚合性化合物而成。
作为所述第1方式的聚合性化合物,只要含有在分子中具有1个聚合性基的化合物即可,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以优选举出(1)所述在分子中具有1个聚合性基的化合物与在所述分子中具有2个聚合性基的化合物的组合、(2)所述在分子中具有1个聚合性基的化合物与在所述分子中具有3个以上聚合性基的化合物的组合、(3)所述在分子中具有1个聚合性基的化合物与在所述分子中具有2个聚合性基的化合物与所述在分子中具有3个以上聚合性基的化合物的组合、(4)所述(1)~(3)中任意一项的化合物与其他聚合性化合物的组合、或(5)在分子中具有1个聚合性基的化合物与其他聚合性化合物的组合等。
所述第1方式的在分子中具有1个聚合性基的化合物在所述聚合性化合物中的含量优选为0.1~40质量%,更优选为1~30质量%,进而优选为1~25质量%。所述含量如果不到0.1质量%,则剥离性或显影范围改良的效果有时会变得不充分,如果超过40质量%,则析像度、粘附性、遮光性等有时会恶化。
在所述第1方式中,在分子中具有2个聚合性基的化合物在所述聚合性化合物中的含量优选为60~99质量%,更优选为70~99质量%,进而优选75~99质量%。
在所述第1方式中,所述在分子中具有3个以上聚合性基的化合物在所述聚合性化合物中的含量优选0.1~40质量%,更优选1~30质量%,进而优选1~25质量%。
作为所述聚合性化合物,在第2方式中,必需含有在分子中具有3个以上聚合性基的化合物,进而根据需要含有在分子中具有1个聚合性基的化合物、在分子中具有2个聚合性基的化合物等其他聚合性化合物而成。
所述第2方式的在分子中具有3个以上聚合性基的化合物在所述聚合性化合物中的含量优选为0.1~40质量%,更优选为1~30质量%,进而优选为1~25质量%。所述含量如果不到0.1质量%,则析像度、遮光性或在显影液中的耐损伤性改良的效果有时会变得不充分,如果超过40质量%,则剥离性等有时会恶化。
在所述第2方式中,在分子中具有1个聚合性基的化合物在所述聚合性化合物中的含量优选为0~40质量%,更优选为0~30质量%,进而优选0~25质量%。
在所述第2方式中,所述在分子中具有2个聚合性基的化合物在所述聚合性化合物中的含量优选66~99质量%,更优选70~99质量%,进而优选75~99质量%。
作为所述聚合性基,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、乙烯酯或乙烯醚等乙烯基,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。
所述第1方式的在分子中至少具有1个聚合性基的化合物优选具有聚烯化氧基。
另外,所述聚合性化合物优选含有具有尿烷基或芳基的至少任意一种的化合物。
-在分子中具有1个聚合性基的化合物-
作为所述在分子中具有1个聚合性基的化合物,例如可以举出作为所述粘合剂的原料例示的化合物(其中,优选在常压下的沸点为100℃以上的化合物,更优选150℃以上的化合物)等。
另外,还可以举出在特开平6-236031号公报中记载的2碱的一((甲基)丙烯酰氧基烷基酯)一(卤代羟基烷基酯)等在分子中具有1个聚合性基的化合物(例如γ-氯-β-羟丙基-β’-甲基丙烯酰氧基乙基-σ-邻苯二甲酸酯等)、专利第2744643号公报、国际公开第00/52529号公报手册、专利第2548016号公报等中记载的化合物等。
另外,还可以举出(甲基)丙烯酸3-苯氧基-羟丙基酯、(甲基)丙烯酸异冰片基酯、(甲基)丙烯酸金刚烷基酯、N-芳基取代(甲基)丙烯酰胺(例如N-苯基(甲基)丙烯酰胺等)、N-芳烷基取代(甲基)丙烯酰胺(例如N-苄基(甲基)丙烯酰胺)、环己烷二甲醇一丙烯酸酯等。
另外,作为在所述分子中具有1个聚合性基的化合物,例如还优选下述结构式(i)表示的在分子中具有1个聚合性基而且具有聚烯化氧链的化合物。
【化13】
结构式(i)
在所述结构式(i)中,R1表示氢原子或甲基。
X表示碳原子数为2~6的亚烷基,与环状结构相比更优选具有链状结构。链状亚烷基也可以具有分支。作为该亚烷基,例如可以举出乙烯基、丙烯基、四亚甲基、五亚甲基、六亚甲基等。
n为1~30的整数,n为2以上的情况下,多个(-X-O-)可以彼此相同或不同,(-X-O-)彼此相同的情况下,例如可以举出乙烯基与丙烯基的组合等。
作为R2,例如可以举出烷基、芳基、芳烷基等,这些基进而也可以由取代基取代。
作为所述烷基,作为碳原子数为1~20的烷基,例如可以举出甲基、乙基、丙基、己基、环己基、2-乙基己基、十二烷基、十六烷基、十八烷基等。该烷基可以具有取代基,也可以具有分支或环结构。
作为所述芳烷基,例如可以举出苄基、苯乙基等。该芳烷基也可以具有取代基。
作为所述芳基,例如可以举出苯基、萘基、甲苯基、二甲苯基、乙苯基、甲氧基苯基、丙基苯基、丁基苯基、叔丁基苯基、辛基苯基、壬基苯基、氯苯基、氰基苯基、二溴苯基、三溴苯基、联苯基、苄基苯基、α-二甲基-苄基苯基等。该芳基也可以具有取代基。
作为在所述烷基、芳烷基基芳基中的取代基,例如可以举出卤原子、芳基、链烯基、烷氧基、氰基等。
作为所述卤原子,可以举出氟原子、氯原子、溴原子等。
所述芳基优选总碳原子数为6~20,更优选为6~14。作为该芳基,例如可以举出苯基、萘基、蒽基、甲氧基苯基等。
作为所述链烯基,优选总碳原子数为2~10,更优选为2~6。作为该链烯基,例如可以举出乙炔基、丙烯基、丁酰基等。
作为所述烷氧基,也可以分支,优选总碳原子数为1~10,更优选为1~5。作为该烷氧基,例如可以举出甲氧基、乙氧基、丙氧基、2-甲基丙氧基、丁氧基等。
作为所述结构式(i)表示的在分子中具有1个聚合性基的化合物,具体而言,可以举出下述结构式表示的化合物等。其中,在下述式中,R表示氢原子或甲基。N表示1~30的整数,m及L分别表示1以上的整数,m+L表示1~30的整数。Me表示甲基,Bu表示丁基。
【化14】
【化15】
-在分子中具有2个聚合性基的化合物-
作为所述在分子中具有2个聚合性基的化合物,只要在分子中具有2个聚合性基,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以优选举出具有尿烷基及芳基的至少任意一个而且具有2个聚合性基的化合物(单体或寡聚物)。
——具有尿烷基而且具有2个聚合性基的化合物——
作为具有尿烷基而且具有2个聚合性基的化合物,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出在分子中具有2个异氰酸酯基的二异氰酸酯化合物和在分子中具有羟基的乙烯系单体的加成物等。
作为所述二异氰酸酯化合物,例如可以举出六亚甲基二异氰酸酯、三甲基六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二甲苯二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、亚苯基二异氰酸酯、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;该二异氰酸酯进而与2官能醇的加聚物(这种情况下也是在两个末端为异氰酸酯基)等。
作为所述在分子中具有羟基的乙烯系单体,例如可以举出(甲基)丙烯酸2-羟基乙基酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙基酯、(甲基)丙烯酸4-羟基丁基酯、二甘醇一(甲基)丙烯酸酯、三甘醇一(甲基)丙烯酸酯、四甘醇一(甲基)丙烯酸酯、八甘醇一(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)丙烯酸酯等。
另外,还可以举出下述结构式(13)表示的环氧乙烷和环氧丙烷的共聚物(无规、嵌段)等具有不同的烯化氧部分的二醇体的单末端(甲基)丙烯酸酯化合物等。
【化16】
结构式(13)
在所述结构式(13)中,R1及R2分别表示氢原子或甲基。
X1及X2表示烯化氧基,它们可以为单独一种,也可以并用两种以上。作为所述烯化氧基,例如可以优选举出氧化乙烯基、氧化丙烯基、氧化丁烯基、甲基四氢呋喃基、氧化己烯基、组合这些的基(也可以与无规、嵌段的任意一种组合)等,其中,优选氧化乙烯基、氧化丙烯基、氧化丁烯基或组合它们的基,特别优选氧化乙烯基、氧化丙烯基。
在所述结构式(13)中,m1及m2表示1~30的整数,优选为2~20,更优选为4~15。
在所述结构式(13)中,Y1表示碳原子数为2~30的2价的有机基。作为该有机基,例如可以优选举出亚烷基、芳烯基、亚链烯基、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价的烃基取代的取代亚氨基、磺酰基(-SO2-)或组合它们的基等。其中,优选亚烷基、芳烯基或组合它们的基。
所述亚烷基也可以具有分支结构或环状结构,例如可以优选举出亚甲基、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、环己亚基、亚庚基、亚辛基、2-乙基亚己基、亚壬基、亚癸基、亚十二烷基、亚十八烷基或下述结构式表示的任意一种基等。
[化17]
作为所述芳烯基,也可以用烃基取代,例如可以优选举出亚苯基、亚苄基、二联苯基、亚萘基或下述结构式表示的基等。
[化18]
作为所述组合这些的基,例如可以举出亚二甲苯基等。
所述亚烷基、芳烯基或组合它们的基也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)、烷氧基羰基(例如甲氧基羰基、乙氧基羰基)、芳氧基羰基(例如苯氧基羰基)等。
作为所述结构式(13)表示的化合物,例如可以优选举出下述结构式(15)~(21)表示的化合物等。
【化19】
结构式(15)
【化20】
结构式(16)
【化21】
结构式(17)
【化22】
结构式(18)
【化23】
结构式(19)
【化24】
结构式(20)
【化25】
结构式(21)
其中,所述结构式(15)~(21)中,R表示氢原子或甲基。m及n表示1~60的整数。
——具有芳基而且具有2个聚合性基的化合物——
作为所述具有芳基而且具有2个聚合性基的化合物,例如可以举出具有芳基的二元醇化合物、具有芳基的二元胺化合物及具有芳基的氨基醇化合物的至少任意一种与不饱和羧酸的酯或酰胺等。
作为所述具有芳基的二元醇化合物、具有芳基的二元胺化合物及具有芳基的氨基醇化合物,例如可以举出聚氧化苯乙烯、亚二甲苯基二醇、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、羟基乙基间苯二酚、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’-联-2-萘酚、二羟基萘、1,1’-亚甲基-二-2-萘酚、联苯酚、2,2’-双(4-羟基苯基)丁烷、1,1-双(4-羟基苯基)环己烷、双(羟基苯基)甲烷、儿茶酚、4-氯间苯二酚、氢醌、羟基苄醇、甲基氢醌、间苯二酚、α-(1-氨基乙基)对羟基苄醇、α-(1-氨基乙基)对羟基苄醇、3-氨基-4-羟基苯基砜等。
另外,除此以外,还可以举出亚二甲苯基双(甲基)丙烯酰胺、从邻苯二甲酸等与在分子中含有羟基的乙烯系单体得到的酯化物、邻苯二甲酸二烯丙基酯、苯二磺酸二烯丙基酯、作为聚合性单体的阳离子聚合性二乙烯醚类(例如双酚A二乙烯醚)、环氧化合物(例如双酚A二缩水甘油醚等)、乙烯基酯类(例如邻苯二甲酸二乙烯基酯、对苯二甲酸二乙烯基酯、二乙烯基苯-1,3-二磺酸酯等)、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,优选下述结构式(38)表示的化合物。
[化26]
结构式(38)
在所述结构式(38)中,R4及R5表示氢原子或烷基。
在所述结构式(38)中,X5及X6表示烯化氧基,可以为单独-种,也可以并用两种以上。作为该烯化氧基,例如可以优选举出氧化乙烯基、氧化丙烯基、氧化丁烯基、甲基四氢呋喃基、氧化己烯基、组合这些的基(也可以与无规、嵌段的任意-种组合)等,其中,优选氧化乙烯基、氧化丙烯基、氧化丁烯基或组合它们的基,特别优选氧化乙烯基、氧化丙烯基。
在所述结构式(38)中,m5及m6表示1~60的整数,更优选为2~30的整数,特别优选为4~15的整数。
在所述结构式(38)中,T表示2价的连结基,例如可以举出亚甲基、亚乙基、MeCMe、CF3、CCF3、CO、SO2等。
在所述结构式(38)中,Ar1及Ar2表示可具有取代基的芳基,例如可以举出亚苯基、亚萘基等。作为所述取代基,例如可以举出烷基、芳基、芳烷基、卤素基、烷氧基或它们的组合等。
作为所述具有芳基而且具有2个聚合性基的化合物的具体例,可以举出2,2-双[4-(3-(甲基)丙烯氧基-2-羟基丙氧基)苯基]丙烷;2,2-双[4-((甲基)丙烯氧基乙氧基)苯基]丙烷;取代成1个酚性OH基的乙氧基的数目为2~20的2,2-双(4-((甲基)丙烯酰氧基聚乙氧基)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;取代成1个酚性OH基的乙氧基的数目为2~20的2,2-双(4-((甲基)丙烯酰氧基聚丙氧基)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在同-分子中含有聚环氧乙烷骨架和聚环氧丙烷骨架双方的化合物(例如可以举出国际公开第01/98832号手册中记载的化合物、具有双酚骨架和尿烷基的聚合性化合物)等。
作为所述具有双酚骨架和尿烷基的聚合性化合物,例如可以举出双酚与环氧乙烷或环氧丙烷等的加成物、在作为加聚物得到的在末端具有羟基的化合物上具有异氰酸酯基和聚合性基的化合物(例如(甲基)丙烯酸2-异氰酸酯基乙基酯、α、α-二甲基-乙烯基苄基异氰酸酯等)等。其中,也可以为将来源于双酚A骨架的部分变更成双酚F或双酚S等的化合物。
另外,作为市售品,例如可以举出新中村化学工业公司制、BPE-200、BPE-500、BPE-1000)等。
这些在分子中具有2个聚合性基的化合物,可以单独使用一种或并用两种以上。
-在分子中具有3个以上聚合性基的聚合性化合物-
作为所述在分子中具有3个以上聚合性基的聚合性化合物,只要在分子中具有3个以上聚合性基,则没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出向三羟甲基乙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三((甲基)丙烯酰基丙氧基)醚、三羟甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯、1,2,4-丁三醇三(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、甘油三(甲基)丙烯酸酯、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多价含缩水甘油基化合物加成α,β-不饱和羧酸得到的化合物、二亚乙基三胺三(甲基)丙烯酰胺等。
另外,作为所述在分子中具有3个以上聚合性基的化合物,例如还可以优选下述结构式(ii)表示的在分子中具有3个以上聚合性基而且具有聚烯化氧链的化合物。
[化27]
结构式(ii)
其中,所述结构式(ii)中,R1表示氢原子及甲基的任意一种。
X表示可具有碳原子数为2~6的分支的亚烷基,该亚烷基在1个分子中可以为1种,也可以含有2种以上(例如乙烯与丙烯)。
n表示1~30的整数。m表示3以上的整数。
Y表示m价(3价~6价)的有机基,例如可以举出下述结构式表示的基等。
[化28]
其中,Et表示乙基。
作为所述结构式(ii)表示的化合物,例如可以优选举出下述结构式(iii)~(iv)表示的化合物。
【化29】
结构式(iii)
【化30】
结构式(iv)
其中,在所述结构式(iii)及(iv)中,R1~R3表示氢原子及甲基的任意一种。
X1~X3表示可具有碳原子数为2~6的分支的亚烷基,该亚烷基在1个分子中可以为1种,也可以含有2种以上(例如乙烯和丙烯)。
n1~n3表示1~30的整数。
R表示1价的有机基,例如可以举出甲基、乙基、丙基、丁基等烷基;苯基、萘基等芳基等。
作为所述结构式(iii)及(iv)表示的化合物,具体而言,优选下述结构式表示的化合物。其中,n1、n2及n3表示1~30的整数。m1、m2及m3以及L1、L2及L3分别表示1以上的整数,m1+L1、m2+L2及m3+L3表示1~30的整数。
【化31】
【化32】
【化33】
【化34】
【化35】
另外,作为所述在分子中具有3个以上聚合性基的化合物,例如优选具有尿烷基及芳基的任意一种而且具有3个以上聚合性基的化合物。
——具有尿烷基而且具有3个以上聚合性基的化合物——
作为所述具有尿烷基而且具有3个以上聚合性基的化合物,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出在分子中具有3个以上异氰酸酯基的聚异氰酸酯化合物与在分子中具有羟基的乙烯系单体的加成物等。
作为所述在分子中具有3个以上异氰酸酯基的聚异氰酸酯化合物,例如可以举出六亚甲基二异氰酸酯、三甲基六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二甲苯二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、亚苯基二异氰酸酯、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与三羟甲基丙烷、季戊四醇、甘油等多官能醇或这些环氧乙烷加成物等可以得到的多官能醇的加成物(末端为异氰酸酯基);该二异氰酸酯的弹头体或异氰酸酯等的3聚物等。
作为所述在分子中具有羟基的乙烯系单体,例如可以举出(甲基)丙烯酸2-羟基乙基酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙基酯、(甲基)丙烯酸4-羟基丁基酯、二甘醇一(甲基)丙烯酸酯、三甘醇一(甲基)丙烯酸酯、四甘醇一(甲基)丙烯酸酯、八甘醇一(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,还可以举出环氧乙烷与环氧丙烷的共聚物(无规、嵌段)等具有不同的烯化氧部分的二醇体的单末端(甲基)丙烯酸酯化合物等。
另外,作为所述具有尿烷基的单体,可以举出三(甲基)丙烯酰氧基乙基)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。
另外,还优选使用具有3个以上聚合性基的同时还具有尿烷基的化合物、进而具有聚烯化氧链的化合物。作为这样的化合物,更具体而言,可以举出下述结构式(14)表示的化合物。
[化36]
结构式(14)
在所述结构式(14)中,R3分别表示氢原子或甲基。X3表示烯化氧基,它们可以为单独一种,也可以并用两种以上。m3表示1~30的整数,n表示3以上的整数,Y2表示2价的有机基,Z表示n价的有机基。
作为所述烯化氧基,例如可以优选举出氧化乙烯基、氧化丙烯基、氧化丁烯基、甲基四氢呋喃基、氧化己烯基、组合这些的基(也可以与无规、嵌段的任意一种组合)等,其中,优选氧化乙烯基、氧化丙烯基、氧化丁烯基或组合它们的基,特别优选氧化乙烯基、氧化丙烯基。
在所述结构式(14)中,m3表示1~30的整数,优选为2~20,更优选为4~15。
在所述结构式(14)中,Y2表示碳原子数为2~30的2价的有机基,例如可以优选举出亚烷基、芳烯基、亚链烯基、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价的烃基取代的取代亚氨基、磺酰基(-SO2-)或组合它们的基等。其中,优选亚烷基、芳烯基或组合它们的基。
所述亚烷基也可以具有分支结构或环状结构,例如可以优选举出亚甲基、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、环己亚基、亚庚基、亚辛基、2-乙基亚己基、亚壬基、亚癸基、亚十二烷基、亚十八烷基或下述结构式表示的任意一种基等。
[化37]
作为所述芳烯基,也可以用烃基取代,例如可以优选举出亚苯基、亚苄基、二联苯基、亚萘基或下述结构式表示的基等。
[化38]
作为所述组合这些的基,例如可以举出亚二甲苯基等。
所述亚烷基、芳烯基或组合它们的基也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)、烷氧基羰基(例如甲氧基羰基、乙氧基羰基)、芳氧基羰基(例如苯氧基羰基)等。
在所述结构式(14)中,Y1表示碳原子数为2~30的2价的有机基,例如可以优选举出亚烷基、芳烯基、亚链烯基、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价的烃基取代的取代亚氨基、磺酰基(-SO2-)或组合它们的基等,其中,优选亚烷基、芳烯基或组合它们的基。
在所述结构式(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出发,优选为3、4或6。
所述结构式(14)中,Z表示n价(3价~6价)的连结基,例如可以举出下述结构式表示的任意一种基等。
[化39]
其中,X4表示烯化氧基。m4表示1~20的整数。n表示3~6的整数。A表示n价(3价~6价)的有机基。
作为所述A,例如可以优选举出n价的脂肪族基、n价的芳香族基或它们与亚烷基、芳烯基、亚链烯基、亚炔基、羰基、氧原子、硫原子、亚氨基(-NH-)、亚氨基的氢原子被1价的烃基取代的取代亚氨基、磺酰基组合的基,更优选n价的脂肪族基、n价的芳香族基或它们与亚烷基、芳烯基、氧原子组合的基,特别优选n价的脂肪族基、n价的脂肪族基与亚烷基、氧原子组合的基。
作为所述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。
作为所述n价的脂肪族基,也可以具有分支结构或环状结构。
作为所述脂肪族基的碳原子数,例如优选1~30的整数,更优选为1~20的整数,特别优选为3~10的整数。
作为所述芳香族基的碳原子数,优选6~100的整数,更优选6~50的整数,特别优选6~30的整数。
所述n价的脂肪族基或芳香族基也可以进而具有取代基,作为该取代基,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)、烷氧基羰基(例如甲氧基羰基、乙氧基羰基)、芳氧基羰基(例如苯氧基羰基)等。
作为所述亚烷基,也可以具有分支结构或环状结构。
作为所述亚烷基的碳原子数,例如优选1~18的整数,更优选为1~10的整数。
所述芳烯基也可以用烃基进一步取代。
作为所述芳烯基的碳原子数,优选6~18的整数,更优选6~10的整数。
作为所述取代亚氨基的1价烃基的碳原子数,优选1~18的整数,更优选1~10的整数。
以下作为所述A的优选例,如下述结构式表示。
【化40】
作为所述结构式(14)表示的化合物,例如可以举出下述结构式(22)~(34)表示的化合物等。
【化41】
结构式(22)
【化42】
结构式(23)
【化43】
【化44】
【化45】
【化46】
【化47】
【化48】
【化49】
【化50】
【化51】
【化52】
【化53】
其中,所述结构式(15)~(34)中,n、n1、n2及m是指1~60。1是指1~20。R表示氢原子或甲基。
--具有芳基而且具有3个以上聚合性基的化合物--
作为所述具有芳基而且具有3个以上聚合性基的化合物,例如可以举出具有芳基的三元以上的醇化合物、具有芳基的三元以上的胺化合物及具有芳基的三元以上的氨基醇化合物的至少任意一种与不饱和羧酸的酯或酰胺等。
作为所述具有芳基的三元以上的醇化合物、具有芳基的三元以上的胺化合物及具有三元以上的氨基醇化合物,例如可以举出1,2,4-苯三酚、亚甲基-2,4,6-三羟基苯甲酸酯、间苯三酚、邻苯三酚等。
另外,此外还可以举出向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-不饱和羧酸得到的化合物、从苯偏三酸等和在分子中含有羟基的乙烯系单体得到的酯化物、苯偏三酸烯丙基酯、环氧化合物(例如酚醛清漆型环氧树脂等)。
进而,还可以利用阳离子性的环氧化合物(例如三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、季戊四醇三缩水甘油醚、甘油三缩水甘油醚等)等。
这些具有3个以上聚合性基的化合物可以单独使用一种,也可以并用两种以上。
--其他聚合性化合物--
在本发明的图案形成材料中,也可以使用所述聚合性化合物以外的聚合性化合物。例如可以举出不饱和羧酸(例如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、异巴豆酸、马来酸等)与脂肪族多元醇化合物的酯、不饱和羧酸与多元胺化合物的酰胺等。
作为所述不饱和羧酸与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、亚乙基的数目为2~18的聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯(例如二甘醇二(甲基)丙烯酸酯、三甘醇二(甲基)丙烯酸酯、四甘醇二(甲基)丙烯酸酯、九甘醇二(甲基)丙烯酸酯、十二甘醇二(甲基)丙烯酸酯、十四甘醇二(甲基)丙烯酸酯等)、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、亚丙基的数目为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、季戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、环氧乙烷改性季戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、环氧丙烷改性季戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷二(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、1,5-戊二醇(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇二(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、季戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊二醇改性三羟甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、至少各具有1个己二醇链/丙二醇链的亚烷基二醇链的二(甲基)丙烯酸酯(例如国际公开第01/98832号手册中记载的化合物)、聚丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、甘油二(甲基)丙烯酸酯、二甲苯酚二(甲基)丙烯酸酯等。
在所述(甲基)丙烯酸酯类中,从其获得的容易度等观点出发,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、至少各具有1个己二醇链/丙二醇链的亚烷基二醇链的二(甲基)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、二甘油二(甲基)丙烯酸酯、1,3-丙二醇二(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、季戊二醇二(甲基)丙烯酸酯。
作为所述衣康酸与所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。
作为所述巴豆酸与所述脂肪族多元醇化合物的酯(巴豆酸酯),例如可以举出乙二醇二巴豆酸酯、四亚甲基二巴豆酸酯、季戊四醇二巴豆酸酯、山梨糖醇四二巴豆酸酯等。
作为所述异巴豆酸与所述脂肪族多元醇化合物的酯(异巴豆酸酯),例如可以举出乙二醇二异巴豆酸酯、季戊四醇二异巴豆酸酯等。
作为所述马来酸和所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、三甘醇二马来酸酯、季戊四醇二马来酸酯等。
作为所述多元胺化合物和所述不饱和羧酸类衍生的酰胺,例如可以举出亚甲基双(甲基)丙烯酰胺、亚乙基双(甲基)丙烯酰胺、1,6-六亚甲基双(甲基)丙烯酰胺、八亚甲基双(甲基)丙烯酰胺、二亚乙基三胺双(甲基)丙烯酰胺等。
另外,除了上述,作为所述聚合性化合物,例如可以举出向丁二醇-1,4-二缩水甘油醚、环己烷二羟甲基缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、二甘醇二缩水甘油醚、二丙二醇二缩水甘油醚、己二醇二缩水甘油醚等含缩水甘油基化合物中加成α,β-不饱和羧酸得到的化合物,如特开昭48-64183号、特公昭49-43191号、特公昭52-30490号公报中记载的聚酯丙烯酸酯或聚酯(甲基)丙烯酸酯寡聚物类,使环氧化合物(例如丁二醇-1,4-二缩水甘油醚、环己烷二羟甲基缩水甘油醚、二甘醇二缩水甘油醚、二丙二醇二缩水甘油醚、己二醇二缩水甘油醚)与(甲基)丙烯酸反应得到的环氧丙烯酸酯类的多官能丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯,在日本粘接协会志vol.20、No.7、300~308页(1984年)中记载的光固化性单体及寡聚物,烯丙酯(例如邻苯二甲酸二烯丙基酯、己二酸二烯丙基酯、丙二酸二烯丙基酯、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醚类(例如丁二醇-1,4-二乙烯醚、环己烷二羟甲基二乙烯醚、乙二醇二乙烯醚、二甘醇二乙烯醚、二丙二醇二乙烯醚、己二醇二乙烯醚等)、环氧化合物(例如丁二醇-1,4-二缩水甘油醚、环己烷二羟甲基缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、二甘醇二缩水甘油醚、二丙二醇二缩水甘油醚、己二醇二缩水甘油醚等)、氧杂环丁烷类(例如1,4-双[(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WO01/2165号公报中记载的化合物)、N-β-羟基乙基-β-(甲基丙烯酰胺)乙基丙烯酸酯、N,N-双(β-丙烯酰氧基乙基)丙烯酰胺、甲基丙烯酸烯丙基酯等具有2个不同的乙烯性不饱和双键的化合物等。
作为所述乙烯酯类,例如可以举出琥珀酸二乙烯基酯、己二酸二乙烯基酯等。
这些聚合性化合物可以单独使用一种,也可以并用两种以上。
作为所述聚合性化合物在所述感光层中的含量,例如优选5~90质量%,更优选15~60质量%,特别优选20~50质量%。
所述含量如果为5质量%,则遮盖膜的强度可能会降低,如果超过90质量%,则保存时的边缘熔合(从辊端部的渗出故障)可能会恶化。
[光聚合引发剂]
作为所述光聚合引发剂,只要具有引发所述聚合性化合物的聚合的能力,没有特别限制,可以从公知的光聚合引发剂中适当选择,但例如优选对从紫外线区域到可见光线具有光敏感性的光聚合引发剂,可以为被光激发的与增感剂发生某种作用、产生活性自由基的活化剂,也可以为对应单体的种类引发阳离子聚合的引发剂。
另外,所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的摩尔吸光系数的成分。
作为所述光聚合引发剂,例如可以举出卤代烃衍生物(例如具有三嗪骨架的衍生物、具有噁二唑骨架的衍生物、具有噁二唑骨架的衍生物等)、膦化氧、六芳基联二咪唑、肟衍生物、有机过氧化物、硫代化合物、酮化合物、酰基膦化氧、芳香族鎓盐、酮肟醚等。
作为所述六芳基联二咪唑,例如可以举出2,2’-双(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联二咪唑、2,2’-双(邻氟苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联二咪唑、2,2’-双(2-溴苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联二咪唑、2,2’-双(2,4-二氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联二咪唑、2,2’-双(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四(3-甲氧基苯基)联二咪唑、2,2’-双(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四(4-甲氧基苯基)联二咪唑、2,2’-双(4-甲氧基苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联二咪唑、2,2’-双(2,4-二氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联二咪唑、2,2’-双(2-硝基苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联二咪唑、2,2’-双(2-甲基苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联二咪唑、2,2’-双(2-三氟甲基苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联二咪唑、国际公开第00/52529号手册中记载的化合物等。
所述联二咪唑类可以利用例如在Bull.Chem.Soc.Japan,33,565(1960)及J.Org.Chem,36(16)2262(1971)中公开的方法容易地合成。
作为所述具有三嗪骨架的卤代烃化合物,例如可以举出若林等著,Bull.Chem.Soc.Japan,42,2924(1969)中记载的化合物、英国专利第1388492号说明书中记载的化合物、特开昭53-133428号公报中记载的化合物、德国专利第3337024号说明书中记载的化合物、F.C.Schaefer等的J.Org.Chem.;29,1527(1964)中记载的化合物、特开昭62-58241号公报中记载的化合物、特开平5-281728号公报中记载的化合物、特开平5-34920号公报中记载的化合物、美国专利第4212976号说明书中记载的化合物等。
作为上述若林等著,Bull.Chem.Soc.Japan,42,2924(1969)记载的化合物,例如可以举出2-苯基-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(4-氯苯基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(4-三)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(4-甲氧基苯基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(2,4-二氯苯基)-4,6-双(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-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-正壬基-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪及2-(α,α,β-三氯乙基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪等。
作为上述英国专利第1388492号说明书中记载的化合物,例如可以举出2-苯乙烯基-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(4-甲基苯乙烯基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(4-甲氧基苯乙烯基)-4,6-双(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。
作为上述特开昭53-133428号公报中记载的化合物,例如可以举出2-(4-甲氧基-萘并-1-酰基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(4-乙氧基-萘并-1-酰基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-[4-(2-乙氧基乙基)-萘并-1-酰基]-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(4,7-二甲氧基-萘并-1-酰基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪及2-(苊并(acenaphto)-5-酰基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪等。
作为上述德国专利第3337024号说明书中记载的化合物,例如可以举出2-(4-苯乙烯基苯基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(4-(4-甲氧基苯乙烯基)苯基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(1-萘基亚乙烯基苯基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-氯苯乙烯基苯基-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(4-噻吩-2-亚乙烯基苯基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(4-噻吩-3-亚乙烯基苯基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(4-呋喃-2-亚乙烯基苯基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(4-苯并呋喃-2-亚乙烯基苯基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪等。
作为上述F.C.Schaefer等的J.Org.Chem.;29,1527(1964)记载的化合物,例如可以举出2-甲基-4,6-双(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。
作为上述特开昭62-58241号公报中记载的化合物,例如可以举出2-(4-苯基乙炔基苯基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(4-萘基-1-乙基苯基-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(4-(4-三乙炔基)苯基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(4-(4-甲氧基苯基)乙炔基苯基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(4-(4-异丙基苯基乙炔基)苯基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(4-(4-乙基苯基乙炔基)苯基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪等。
作为上述特开平5-281728号公报中记载的化合物,例如可以举出2-(4-三氟甲基苯基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(2,6-二氟苯基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(2,6-二氯苯基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(2,6-二溴苯基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪等。
作为上述特开平5-34920号公报中记载的化合物,例如可以举出2,4-双(三氯甲基)-6-[4-(N,N-二乙氧基羰基甲基氨基)-3-溴苯基]-1,3,5-三嗪、美国专利第4239850号说明书中记载的三卤代甲基-s-三嗪化合物、进而2,4,6-三(三氯甲基)-s-三嗪、2-(4-氯苯基)-4,6-双(三溴甲基)-s-三嗪等。
作为上述美国专利第4212976号说明书中记载的化合物,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。
作为所述肟衍生物,例如可以举出下述结构式(39)~(72)表示的化合物。
【化54】
结构式(39) 结构式(40)
结构式(41) 结构式(42)
结构式(43) 结构式(44)
结构式(45) 结构式(46)
结构式(47) 结构式(48)
结构式(49)
【化55】
【化56】
【化57】
结构式(66)
R | |
结构式(71)结构式(72) | n-C3H7p-CH3C6H4 |
作为上述酮化合物,例如可以举出苯甲酮、2-甲基苯甲酮、3-甲基二苯甲酮、4-甲基二苯甲酮、4-甲氧基苯甲酮、2-氯苯甲酮、4-氯苯甲酮、4-溴苯甲酮、2-羧基苯甲酮、2-乙氧羰基苯甲酮、二苯甲酮四酸或其四甲基酯、4,4’-双(二烷基氨基)苯甲酮类(例如4,4’-双(二甲胺基)二苯甲酮、4,4’-双(二环己胺基)二苯甲酮、4,4’-双(二乙胺基)二苯甲酮、4,4’-双(二羟基乙胺基)二苯甲酮、4-甲氧基-4’-二甲胺基二苯甲酮、4,4’-二甲氧基二苯甲酮、4-二甲胺基二苯甲酮、4-二甲胺基乙酰苯、二苯甲酰、蒽醌、2-特丁基蒽醌、2-甲基蒽醌、菲醌、氧杂蒽酮、噻吨酮、2-氯-噻吨酮、2,4-二乙基噻吨酮、9-芴酮、2-苄基-二甲胺基-1-(4-吗啉代苯基)-1-丁酮、2-甲基-1-[4-(甲基硫代)苯基]-2-吗啉代-1-丙酮、2-羟基-2-甲基-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙醇寡聚物、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、苯偶姻苯基醚、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-氯吖啶酮等等。
作为芳环烯金属衍生物类,例如可以举出双(η5-2,4-环戊二烯-1-酰基)-双(2,6-二氟-3-(1H-吡咯-1-酰基)-苯基)钛、η5-环戊二烯基-η6-枯烯基-铁(1+)-六氟磷酸盐(1-)等)、特开昭53-133428号公报、特公昭57-1819号公报、同57-6096号公报及美国专利第3615455号说明书中记载的化合物等。
进而,作为除了上述以外的光聚合引发剂,可以举出吖啶衍生物(例如9-苯基吖啶、1,7-双(9,9’-吖啶基)庚烷等)、N-苯基甘氨酸等、多卤化合物(例如四溴化碳、苯基三溴二甲砜、苯基三氯甲基甲酮等)、香豆素类(3-(2-苯并呋喃甲酰基)-7-二乙基氨基香豆素、3-(2-苯并呋喃甲酰基)-7-(1-吡咯烷基)香豆素、3-苯甲酰-7-二乙基氨基香豆素、3-(2-甲氧基苯甲酰)-7-二乙基氨基香豆素、3-(4-二甲基氨基苯甲酰)-7-二乙基氨基香豆素、3,3’-羰基双(5,7-二-正丙氧基香豆素)、3,3’-羰基双(7-二乙基氨基香豆素)、3-苯甲酰-7-甲氧基香豆素、3-(2-呋喃甲酰)-7-二乙基氨基香豆素、3-(4-二乙基氨基肉桂酰基)-7-二乙基氨基香豆素、7-甲氧基-3-(3-吡啶基羰基)香豆素、3-苯甲酰-5,7-二丙氧基香豆素、7-苯并三唑-2-酰基香豆素、此外还有特开平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号等中记载的香豆素化合物等)、胺类(例如4-二甲胺基苯甲酸乙酯、4-二甲胺基苯甲酸正丁酯、4-二甲胺基苯甲酸苯乙基酯、4-二甲胺基苯甲酸2-邻苯二甲酰亚胺基乙基酯、4-二甲胺基苯甲酸2-甲基丙烯酰氧基乙基酯、环戊烷双(4-二甲基氨基苯甲酸酯)、3-二甲胺基苯甲酸的苯乙基酯、环戊烷酯、4-二甲氨基苯甲醛、2-氯-4-二甲氨基苯甲醛、4-二甲胺基苄醇、乙基(4-二甲胺基苯甲酰)乙酸盐、4-哌啶基乙酰苯、4-二甲胺基苯偶姻、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-苯基苄基胺、4-溴-N,N-二甲基替苯胺、三(十二烷基)胺、氨基荧烃类(ODB、ODBII等)、结晶紫内酯、无色结晶紫等)、酰基氧化膦类(例如,双(2,4,6-三甲基苯甲酰)-苯基氧化膦、双(2,6-二甲氧基苯甲酰)-2,4,4-三甲基-戊基苯基氧化膦、LucirinTPO等)等。
进而,还可以举出美国专利第2367660号说明书中记载的连位聚缩酮ドニル化合物、美国专利第2448828号说明书中记载的偶因醚化合物、美国专利第2722512号说明书中记载的用α-烃取代的芳香族偶因化合物、美国专利第3046127号说明书及美国专利第2951758号说明书中记载的多环醌化合物、特开2002-229194号公报中记载的有机硼化合物、自由基产生剂、三芳基锍盐(例如与六氟化锑或六氟磷酸盐的盐)、鎓盐化合物(例如(苯基硫代苯基)二苯基锍盐等)(作为阳离子聚合引发剂为有效)、国际公开第01/71428号手册中记载的鎓盐化合物等。
所述光聚合引发剂可以单独使用一种或并用两种以上。作为两种以上的组合,例如可以举出在美国专利第3549367号说明书中记载的六芳基联二咪唑与4-氨基酮的组合、特公昭51-48516号公报中记载的苯并噻唑化合物与三卤代甲基-s-三嗪化合物的组合、另外芳香族酮化合物(例如噻吨酮等)与氢供与体(例如含二烷基氨基化合物、苯酚化合物等)的组合、六芳基联二咪唑与二茂钛(titanocene)的组合、香豆素类与二茂钛与苯基甘氨酸类的组合等。
作为所述光聚合引发剂在所述感光层中的含量,优选为0.1~30质量%,更优选0.5~20质量%,特别优选0.5~15质量%。
-聚合抑制剂-
作为聚合抑制剂,没有特别限制,可以根据目的适当选择。
所述聚合抑制剂起到对在上述曝光的作用下从上述光聚合引发剂产生的聚合引发自由基成分,实施供氢(或受氢)、供能(或受能)、供电子(或受电子)等,使聚合引发自由基失活,禁止聚合引发的作用。
作为上述聚合抑制剂,可以举出具有孤立电子对的化合物(例如氧、氮、硫、金属等化合物)、具有π电子的化合物(例如芳香族化合物)等,具体而言,优选具有苯酚性羟基的化合物,具有亚氨基的化合物,具有硝基的化合物,具有亚硝基的化合物,具有芳香环的化合物,具有杂环的化合物,具有金属原子的化合物(包括与有机化合物的配位化合物)等。其中,优选从具有苯酚性羟基的化合物,具有亚氨基的化合物,具有芳香环的化合物,具有杂环的化合物。
作为上述具有苯酚性羟基的化合物,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如优选至少具有2个苯酚性羟基的化合物。在该至少具有2个苯酚性羟基的化合物中,至少2个苯酚性羟基可以在同一个芳香环上被取代,也可以在同一分子内的不同芳香环上被取代。
上述至少具有2个苯酚性羟基的化合物例如更优选用下述结构式(8)表示的化合物。
[化58]
结构式(8)
上述结构式(8)中,Z表示取代基,m表示2以上的整数。n表示0以上的整数。该m及n优选为m+n=6的整数。另外,n为2以上的整数的情况下,上述X可以彼此相同或不同。
另外,如果上述m不到2,那么析像度可能变差。
作为上述取代基,例如可以举出羧基、磺基、氰基、卤原子(例如氟原子、氯原子、溴原子)、羟基、碳原子数30以下的烷氧基羰基(例如甲氧羰基、乙氧羰基、苄氧羰基)、碳原子数30以下的芳氧基羰基(例如苯氧基羰基)、碳原子数30以下的烷基磺酰基氨基羰基(例如甲磺酰基氨基羰基、辛基磺酰基氨基羰基)、芳基磺酰基氨基羰基(例如甲苯磺酰基氨基羰基)、碳原子数30以下的酰胺基磺酰基(例如苯酰胺基磺酰基、乙酰胺基磺酰基、三甲基乙酰胺基磺酰基)、碳原子数30以下的烷氧基(例如甲氧基、乙氧基、苄氧基、苯氧基乙氧基、苯乙氧基)、碳原子数30以下的芳硫基、烷硫基(例如苯硫基、甲硫基、乙硫基、十二烷硫基等)、碳原子数30以下的芳氧基(例如苯氧基、对甲苯氧基、1-萘氧基、2-萘氧基等)、硝基、碳原子数30以下的烷基、烷氧羰氧基(例如甲氧羰氧基、硬脂氧基羰氧基、苯氧基乙氧基羰氧基)、芳氧基羰氧基(例如苯氧基羰氧基、氯苯氧基羰氧基)、碳原子数30以下的烯丙氧基(例如乙酰氧基、丙酰氧基等)、碳原子数30以下的酰基(例如乙酰基、丙酰基、苯酰基)、氨基甲酰基(例如氨基甲酰基、N,N-二甲基氨基甲酰基、吗啉代羰基、哌啶基羰基等)、氨磺酰基(例如氨磺酰基、N,N-二甲基氨磺酰基、吗啉代磺酰基、哌啶基磺酰基等)、碳原子数30以下的烷基磺酰基(例如甲基磺酰基、三氟甲基磺酰基、乙基磺酰基、丁基磺酰基、十二烷基磺酰基)、芳基磺酰基(例如苯磺酰基、甲苯磺酰基、萘磺酰基、吡啶磺酰基、喹啉磺酰基)、碳原子数30以下的芳基(例如苯基、二氯苯基、甲苯甲酰基、甲氧苯基、二乙基氨基苯基、乙酰基氨基苯基、甲氧基羰基苯基、羟苯基、叔辛基苯基、萘基等)、取代氨基(例如氨基、烷基氨基、二烷基氨基、芳基氨基、二芳基氨基、酰基氨基等)、取代磷酸基(phosphono)基(例如磷酸基、二乙基磷酸基、二苯基磷酸基)、杂环基(例如吡啶基、喹啉基、呋喃基、噻吩基、四氢化糠基、吡唑基、异噁唑基、异噻唑基、咪唑基、噁唑基、噻唑基、哒嗪基、嘧啶基、吡嗪基、三唑基、四唑基、苯并噁唑基、苯并咪唑基、异喹啉基、噻重氮基、吗啉代基、哌啶基、哌嗪基、吲哚基、异吲哚基、硫代吗啉代基)、脲基(例如甲基脲基、二甲基脲基、苯基脲基等)、氨磺酰基氨基(例如二丙基氨磺酰基氨基等)、烷氧羰基氨基(例如乙氧羰基氨基等)、芳氧基羰基氨基(例如苯氧基羰基氨基等)、烷基磺酰基(例如甲基磺酰基等)、芳基磺酰基(例如苯基磺酰基等)、甲硅烷基(例如三甲氧基甲硅烷基、三乙氧基甲硅烷基等)、甲硅烷氧基(例如三甲基甲硅烷氧基等)等。
作为用上述结构式(8)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)、邻苯三酚、间苯三酚等。
另外,上述具有苯酚性羟基的化合物例如也优选为至少具有1个上述苯酚性羟基的芳香环彼此用2价的连结基连结的化合物。
作为上述2价的连结基,例如可以举出具有1~30个碳原子、氧原子、氮原子、硫原子、SO、SO2等的基。上述硫原子、氧原子、SO及SO2也可以直接结合。
上述碳原子及氧原子也可以具有取代基,作为该取代基,例如可以举出在上述的结构式(8)中的Z。
另外,上述芳香环也可以具有取代基,作为该取代基,例如可以举出在上述的结构式(8)中的Z。
作为上述具有苯酚性羟基的化合物的具体例子,可以举出双酚A、双酚S、双酚M、在感热纸中作为显色剂使用的公知的双酚化合物、特开2003-305945号公报中记载的双酚化合物、作为抗氧化剂使用的位阻酚化合物等。另外,还可以举出4-甲氧基苯酚、4-甲氧基-2-羟基苯甲酮、β-萘酚、2,6-二叔丁基-4-甲酚、水杨酸甲酯、羟基二乙替苯胺等具有取代基的一元酚化合物等。
作为上述具有苯酚性羟基的化合物的市售品,可以举出本州化学公司制的双酚化合物。
作为上述具有亚氨基的化合物,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如优选分子量50以上的化合物,更优选分子量70以上的化合物。
上述具有亚氨基的化合物优选具有由亚氨基取代的环状结构。作为该环状结构,优选为芳香环及杂环的至少任意一种发生缩合的产物,更优选为芳香环发生缩合的产物。另外,上述环状结构中,也可以具有氧原子、氮原子、硫原子。
作为上述具有亚氨基的化合物的具体例子,可以举出吩噻嗪、吩噁嗪、二氢化吩嗪、氢醌或由上述的上述结构式(8)中的Z表示的取代基取代这些化合物的化合物。
作为上述位阻胺,例如可以举出特开2003-246138号公报中记载的位阻胺。
作为上述具有硝基的化合物或上述具有亚硝基的化合物,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如优选分子量为50以上的化合物,更优选分子量为70以上的化合物。
作为上述具有硝基的化合物或上述具有亚硝基的化合物的具体例子,可以举出硝基苯、亚硝基化合物与铝的螯合物等。
作为上述具有芳香环的化合物,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如优选上述芳香环由具有孤立电子对的取代基(例如具有氧原子、氮原子、硫原子等的取代基)取代的化合物。
作为具有上述芳香环的化合物的具体例子,例如可以举出上述具有苯酚性羟基的化合物、上述具有亚氨基的化合物、一部分具有苯胺骨架的化合物(例如亚甲蓝、结晶紫等)。
作为上述具有杂环的化合物,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如优选为具有该杂环具有氮、氧、硫等孤立电子对的原子的化合物。
作为上述具有杂环的化合物的具体例子,没有特别限制,可以举出嘧啶、喹啉等。
作为上述具有金属原子的化合物,没有特别限制,可以根据目的适当选择。
作为上述金属原子,只要是与从上述聚合引发剂产生的自由基具有亲合性的金属原子即可,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如,可以举出铜、铝、钛等。
在上述聚合抑制剂中,优选至少具有2个苯酚性羟基的化合物、具有被亚氨基取代的芳香环的化合物、具有被亚氨基取代的杂环的化合物,特别优选亚氨基构成环状结构的一部分的化合物、位阻胺化合物。具体而言,优选儿茶酚、吩噻嗪、吩噁嗪、位阻胺或它们的衍生物。
上述聚合抑制剂通常在市售的聚合性化合物中微量含有,而在本发明中,从提高析像度的观点出发,使其含有与市售的上述聚合性化合物中含有的聚合抑制剂不同的聚合抑制剂。因而,上述聚合抑制剂优选为除了为了赋予稳定性而在市售的上述聚合性化合物中含有的4-甲氧基苯酚等一元酚系化合物以外的化合物。
此外,在图案形成材料的制造工序中,也可以预先向感光性树脂组合物溶液中添加上述聚合抑制剂。
作为上述聚合抑制剂的含量,相对上述感光层的所述聚合性化合物,优选为0.005~0.5质量%,更优选为0.01~0.4质量%,特别优选为0.02~0.2质量%。
此外,上述聚合抑制剂的含量表示除了为了赋予稳定性而在市售的上述聚合性化合物中含有的4-甲氧基苯酚等一元酚系化合物以外的含量。
所述含量如果不到0.005质量%,则析像度可能会降低,如果超过0.5质量%,那么有时对活性能量线的灵敏度降低。
此外,所述聚合抑制剂的含量表示除了为了赋予稳定性而在市售的所述聚合性化合物中含有的4-甲氧基苯酚等的一元酚系化合物以外的含量。
-其他成分-
作为所述其他成分,例如可以举出增感剂、、增塑剂、发色剂、着色剂等,进而也可以并用向基体表面的附着促进剂及其他助剂类(例如颜料、导电性颗粒、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、链移动剂等)。通过适当含有这些成分,可以调节需要的图案形成材料的稳定性、照相性、印像性、膜物理性能等性质。
-增感剂-
可以根据作为后述的光照射机构的可见光线或紫外光·可见光激光等来适当选择所述增感剂。
所述增感剂在活性能量线的作用下成为激发状态,可以通过与其他物质(例如自由基产生剂、酸产生剂等)相互作用(例如能量移动、电子移动等),产生自由基或酸等有用基。
作为所述增感剂,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、9,10-苯并菲)、氧杂蒽类(例如荧光素、四溴萤光素、四碘荧光素、若丹明B、孟加拉玫瑰红)、花青苷类(例如吲哚羰花青、硫代羰花青、氧杂羰花青)、部花青类(例如部花青、羰部花青)、噻嗪类(例如硫堇、亚甲蓝、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)、斯克阿里勿亩(スクリゥム)类(例如斯克阿里勿亩)、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(例如2-氯-10-丁基吖啶酮等)等、香豆素类(例如可以举出3-(2-苯并呋喃甲酰基)-7-二乙基氨基香豆素、3-(2-苯并呋喃甲酰基)-7-(1-吡咯烷基)香豆素、3-苯甲酰-7-二乙基氨基香豆素、3-(2-甲氧基苯甲酰)-7-二乙基氨基香豆素、3-(4-二甲基氨基苯甲酰)-7-二乙基氨基香豆素、3,3’-羰基双(5,7-二-正丙氧基香豆素)、3,3’-羰基双(7-二乙基氨基香豆素)、3-苯甲酰-7-甲氧基香豆素、3-(2-呋喃甲酰)-7-二乙基氨基香豆素、3-(4-二乙基氨基肉桂酰基)-7-二乙基氨基香豆素、7-甲氧基-3-(3-吡啶基羰基)香豆素、3-苯甲酰-5,7-二丙氧基香豆素等,此外还有特开平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号等各公报中记载的香豆素化合物等)。
作为所述光聚合引发剂与所述增感剂的组合,例如可以举出特开2001-305734号公报中记载的电子移动型引发系[(1)电子供给型引发剂及敏化染料、(2)电子接受型引发剂及敏化染料、(3)电子供给型引发剂、敏化染料及电子接受型引发剂(三元引发系)]等组合。
上述增感剂在所述感光层中的含量,优选为0.05~30质量%,更优选为0.1~20质量%,特别优选为0.2~10质量%。
该含量如果不到0.05质量%,那么有时对活性能量线的灵敏度降低,曝光过程耗费时间,生产率降低,如果超过30质量%,那么有时在保存时上述增感剂从上述感光层析出。
-增塑剂-
为了控制感光层的膜物理性能(挠性),也可以添加所述增塑剂。
作为所述增塑剂,例如可以举出邻苯二酸二甲酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二庚酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二环己酯、邻苯二甲酸二十三烷基酯、邻苯二甲酸丁基苄基酯、邻苯二甲酸二异癸酯、邻苯二甲酸二苯基酯、邻苯二甲酸二烯丙基酯、邻苯二甲酸辛基癸酰基酯等邻苯二甲酸酯类;三甘醇二乙酸酯、四甘醇二乙酸酯、邻苯二甲酸二甲基葡萄糖酯、邻苯二甲酸(一乙酯)、邻苯二甲酸(甲基)乙醇酸乙酯、邻苯二甲酸丁酯(丁氧甲酰基)甲酯、二甘醇二辛酸酯等乙二醇酯类;磷酸三甲苯酚酯、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、顺丁烯二酸二丁酯等脂肪酸二元酸酯类;柠檬酸三乙酯、柠檬酸三丁酯、甘油三乙酸酯、月桂酸丁酯、4,5-二乙氧基环己烷-1,2-二羧酸二辛酯等聚乙二醇、聚丙二醇等乙二醇类。
所述增塑剂在所述感光层中的含量,优选0.1~50质量%,更优选0.5~40质量%,特别优选1~30质量%。
--显色剂--
为了向曝光后的所述感光层赋予可视像(印像功能),也可以添加所述显色剂。
作为所述显色剂,例如可以举出三(4-二甲胺基苯基)甲烷(无色结晶紫)、三(4-二乙胺基苯基)甲烷、三(4-二甲胺基-2-甲基苯基)甲烷、三(4-二乙胺基-2-甲基苯基)甲烷、双(4-二丁胺基苯基)-[4-(2-氰基乙基)甲胺基苯基]甲烷、双(4-二甲胺基苯基)-2-喹啉基甲烷、三(4-二丙胺基苯基)甲烷等氨基三芳基甲烷类;3,6-双(二甲基氨基)-9-苯基黄嘌呤、3-氨基-6-二甲胺基-2-甲基-9-(2-氯苯基)黄嘌呤等氨基黄嘌呤类;3,6-双(二乙基氨基)-9-(2-乙氧基羰基苯基)噻吨、3,6-双(二甲胺基)噻吨等氨基噻吨类;3,6-双(二乙胺基)-9,10-二氢-9-苯基吖啶、3,6-双(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-双(二乙胺基)吩噁嗪等氨基吩噁嗪类;3,7-双(乙胺基)吩噻嗪酮等氨基吩噻嗪类;3,7-双(二乙胺基)-5-己基-5,10-二氢吩嗪等氨基二氢吩嗪类;双(4-二甲胺基苯基)苯胺基甲烷等氨基苯基甲烷类;4-氨基-4’-二甲基氨基二苯基胺、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-双(乙胺基)-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;10-乙酰基-3,7-双(二甲胺基)吩噻嗪等含有碱性NH的无色色素的酰基衍生物;三(4-二乙胺基-2-甲苯基)乙氧基羰基薄荷烷等虽然不具有能够氧化的氢但能够氧化成显色化合物的无色样化合物;无色靛青色素;如美国专利3,042,515号及同第3,042,517号中记载的能够氧化成显色形之类的有机胺类(例如4,4’-乙二胺、二苯胺、N,N-二甲基替丙胺、4,4’-亚甲基二胺三苯胺、N-乙烯基咔唑),其中,优选无色结晶紫等三芳基甲烷系化合物。
进而,为了使所述无色体显色等,通常已知使所述显色剂与卤素化合物组合。
作为所述卤素化合物,例如可以举出卤代烃(例如四溴化碳、碘仿、溴化乙烯、二溴甲烷、溴代戊烷、异戊基溴、碘戊烷、溴化异丁烯、碘代丁烷、二苯基甲基溴、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、四氯环戊烯、六氯环戊二烯、二溴环己烷、1,1,1-三氯-2,2-双(4-氯苯基)乙烷等);卤素化醇化合物(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(碘六亚甲基)氨基异丙醇、三溴叔丁醇、2,2,3-三氯丁-1,4-二醇等);卤素化羰基化合物(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-丁醇、1,4-二氯-2-丁醇-二溴环己醇等);卤素化醚化合物(例如2-溴代乙基甲醚、2-溴代乙基乙醚、二(2-溴代乙基)醚、1,2-二氯乙基乙醚等);卤素化酯化合物(例如乙酸溴乙酯、三氯乙酸乙酯、三氯乙酸三氯乙酯、2,3-二溴丙基丙烯酸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);卤素化酰胺化合物(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-氯代琥珀酰亚胺、N-溴代琥珀酰亚胺等);具有硫或磷的化合物(例如三溴甲基苯基砜、4-硝基苯基三溴甲基砜、4-氯苯基三溴甲基砜、磷酸三个2,3二溴丙酯等)、2,4-双(三氯甲基)6-苯基三唑等。在有机卤素化合物中,优选具有与同一碳原子结合的2个以上卤原子的卤素化合物,更优选在1个碳原子上具有3个卤原子的卤素化合物。所述有机卤素化合物可以单独使用一种或并用两种以上。其中,优选三溴甲基苯基砜、2,4-双(三氯甲基)6-苯基三唑。
作为所述显色剂在所述感光层中的含量,优选为0.01~20质量%,更优选为0.05~10质量%,特别优选为0.1~5质量%。另外,作为所述卤素化合物的含量,相对感光层的全部成分,优选为0.001~5质量,更优选为0.005~1质量%。
--着色剂-
作为所述着色剂,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、深红色、青绿色、黑色等公知的颜料或染料。具体而言,可以举出维多利亚纯蓝BO(C.I.42595)、(碱性)槐黄(C.I.41000)、脂溶(fat)黒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)、广告画颜料红ESB(C.I.颜料紫19)、永久红宝石FBH(C.I.颜料红11)、法斯特尔粉红B苏普拉(C.I.颜料红81)、莫钠斯特拉尔坚牢蓝(C.I.颜料蓝15)、莫诺赖特坚牢黒B(C.I.颜料黒1)、碳黒。
另外,作为在滤色片的制作中优选的所述着色剂,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)中记载的着色剂等。作为所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5μm以下,更优选1μm以下。另外,在制作滤色片的情况下,作为所述平均粒径,优选0.5μm以下。
--染料--
在所述感光层中,为了提高操作性,使感光性树脂组合物着色,或为了赋予保存稳定性,可以使用染料。
作为所述染料,可以举出亮绿(例如其硫酸盐)、四溴萤光素、乙基紫、赤藓红B、甲基绿、结晶紫、碱性品红(basic fuchsin)、酚酞、1,3-二苯基三嗪、茜素红S、麝香草脑酞、结晶紫2B、喹哪啶红、孟加拉玫瑰红、米塔尼尔-黄、百里酚黄酞、二甲苯酚蓝、甲基橙、橙IV、二苯基卡巴胂、2,7-二氯荧光素、对甲基红、刚果红、苯并红紫4B、α-萘基-红、尼罗蓝A、Phenacetalin(フェナセタリン)、甲基紫、孔雀绿、副品红、油蓝#603(ォリェント化学工业公司制)、若丹明B、若丹明6G、维多利亚纯蓝BO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、甲磺酸、甲苯磺酸等的残基(阴离子)等。
所述染料在所述感光层中的含量,优选为0.001~10质量%,更优选为0.01~5质量%,特别优选为0.1~2质量%。
--粘附促进剂--
为了提高各层间的粘附性或图案形成材料与基体的粘附性,可以在各层中使用公知的所谓粘附促进剂。
作为所述粘附促进剂,例如可以优选举出特开平5-11439号公报、特开平5-341532号公报及特开平6-43638号公报等中记载的粘附促进剂。具体而言,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-甲基硫代-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。
所述粘附促进剂在所述感光层中的含量,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%。
所述感光性组合物例如也可以含有如J.コ一サ一著“感光系统(lightsensitive systemsラィトセンシティブシステムズ)”第5章中记载的有机硫化合物、过氧化物、氧化还原系化合物、偶氮或重氮化合物、光还原性色素、有机卤素化合物等。
作为有机硫化合物,例如可以举出二正丁化二硫、二苄化二硫、2-巯基苯并噻唑、2-巯基苯并噁唑、苯硫酚、乙基三氯甲烷次磺酸酯、2-巯基苯并咪唑等。
作为所述过氧化物,例如可以举出二叔丁基过氧化物、过氧化二苯甲酰、过氧化甲基乙基甲酮。
所述氧化还原化合物是过氧化物与还原剂的组合构成的化合物,可以举出亚铁离子与过硫酸离子、铁离子与过氧化物等。
作为所述偶氮及重氮化合物,例如可以举出α,α’-偶氮二异丁腈、2-偶氮双-2-甲基丁腈、4-氨基二苯胺的重氮鎓类。
作为所述光还原性色素,例如可以举出孟加拉玫瑰红、真曙红、四溴萤光素、吖啶黄、核黄素、硫堇。
--表面活性剂--
为了改善在制造本发明的所述图案形成材料时产生的面状不均,可以并用公知的表面活性剂。
作为所述表面活性剂,例如可以从阴离子系表面活性剂、阳离子系表面活性剂、非离子系表面活性剂、两性表面活性剂、含氟表面活性剂等中适当选择。
作为所述表面活性剂在所述感光层中的含量,优选0.001~10质量%。
所述含量如果不到0.001质量%,则有时不能得到面状改良的效果,如果超过10质量%。则有时粘附性降低。
对所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1~100μm,更优选2~50μm,特别优选4~30μm。
<保护薄膜>
所述图案形成材料也可以在所述感光层上形成保护薄膜。
作为所述保护薄膜,例如可以举出在所述支撑体中使用的保护薄膜,可以举出纸,层叠有聚乙烯、聚丙烯的纸等,其中,优选聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜。
作为所述保护薄膜的厚度,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8~50μm,特别优选10~30μm。
作为所述支撑体与保护薄膜的组合(支撑体/保护薄膜),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,通过表面处理支撑体及保护薄膜的至少一个,能够满足如上所述的粘接力的关系。所述支撑体的表面处理也可以用于提高与所述感光层的粘接力而实施,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,作为所述支撑体与所述保护薄膜之间的静摩擦系数,优选为0.3~1.4,更优选为0.5~1.2。
如果所述静摩擦系数不到0.3,则由于过滑,在成为辊状的情况下,可能会发生卷偏离,如果超过1.4,可能会难以卷成良好的辊状。
所述图案形成材料例如优选卷绕在圆筒状的卷芯上,以长尺状卷成辊状保管。作为所述长尺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的范围适当选择。另外,为了便于用户使用,也可以进行切断加工,使100m~1,000m范围的长尺状成为辊状。此外,这种情况下,优选所述支撑体被卷绕成为最外侧。另外,也可以将所述辊状的图案形成材料切成薄片状。保管时,从保护端面、防止边缘熔合的观点出发,优选在端面设置隔离件(separator)(特别是防湿性的隔离件、放干燥剂的隔离件),另外还优选包装也使用透湿性低的材料。
所述保护薄膜也可以为了调节所述保护薄膜与所述感光层之间的粘接性而进行表面处理。所述表面处理例如在所述保护薄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。该底涂层的形成可以通过在所述保护薄膜的表面涂敷所述聚合物的涂敷液之后,使其在30~150℃(特别是50~120℃)下干燥1~30分钟形成。
<其他层>
作为所述其他层,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出缓冲层、阻挡层、剥离层、粘接层、光吸收层、表面保护层等层。所述图案形成材料可以单独具有这些层中的1层,也可以具有2层以上,另外,也可以具有2层以上同种层。
所述本发明的图案形成材料中的所述感光层优选利用如下所述的光进行曝光,即:利用具有n个接受并射出来自光照射机构的光的描绘部的光调制机构、对来自所述光照射机构的光进行调制之后、从排列有具有可以修正所述描绘部的射出面的畸变引起的像差的非球面的微透镜的微透镜阵列通过的光。对于所述光照射机构、所述描绘部、所述光调制机构、所述非球面、所述微透镜及所述微透镜阵列的具体情况,后述。
[图案形成材料的制造方法]
所述图案形成材料例如可以如下所述制造。
首先,使所述感光层及其他层中含有的材料溶解、乳化或分散于水或溶剂,配制涂敷液。
作为所述涂敷液的溶剂,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、sec-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、乙酸正戊酯、硫酸二甲酯、丙酸乙酯、酞酸二甲酯、安息香酸酯及甲氧基丙基乙酸酯等酯类;甲苯、二甲苯、苯、乙苯等芳香族烃类;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、二甲亚砜、环丁砜等。它们可以单独使用1种或并用2种以上。另外,也可以添加公知的表面活性剂。
接着,可以在所述支撑体上涂敷所述涂敷液,使其干燥后形成各层,制造图案形成材料。例如,可以通过将溶解、乳化或分散所述感光层的成分的感光性树脂组合物溶液涂敷于支撑体上,使其干燥后形成感光层,在其上形成保护薄膜,来制造图案形成材料。
作为所述涂敷液的涂敷方法,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出喷射法、辊涂法、旋涂法、缝隙涂布法、挤压涂布法、帘涂法、模涂法、凹板印刷涂布法、拉丝锭涂布法、气刀涂法等公知涂敷方法。
作为所述干燥的条件,根据各成分、溶媒的种类、使用比例等而不同,但通常在60~110℃的温度下为30秒~15分钟左右。
由于本发明的图案形成材料的析像度及遮盖性出色,进而显影性也出色,而且蚀刻时的剥离性出色,所以可以优选用于各种图案的形成用、布线图案等永久图案的形成用、滤色片、柱材、肋材、间隔件、隔壁等液晶构造构件的制造用,全息照相(hologram),微型电机,印样(proof)等图案形成用等,特别是可以优选用于高精细的布线图案的形成。另外,还可以优选用于本发明的图案形成方法及图案形成装置。
(图案形成装置及图案形成方法)
本发明的图案形成装置具备本发明的所述图案形成材料,至少具有光照射机构和光调制机构。
本发明的图案形成方法至少包括曝光工序,还包括显影工序、固化处理工序。此外,本发明的所述图案形成装置与本发明的所述图案形成方法的说明相通并加以明确。
<曝光工序>
所述曝光工序是对本发明的图案形成材料中的感光层进行曝光的工序。本发明的所述图案形成材料及基材的材料如上所述。
作为曝光的对象,只要是所述图案形成材料中的感光层即可,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如,如上所述,优选对在基材上边进行加热及加压的至少一方边层叠图案形成材料从而形成的层叠体进行。
作为所述曝光,没有特别限制,可以根据目的适当选择,可以举出数字曝光、模拟曝光等,其中,优选数字曝光。
作为数字曝光,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如优选基于将要形成的图案形成信息产生控制信号,使用对应该控制信号而被调制的光进行。
作为所述数字曝光的机构,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机构、基于将要形成的图案信息对从该光照射机构照射的光进行调制的光调制机构等。
-光调制机构-
作为所述光调制机构,只要可以调制光,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如优选具有n个描绘部。
作为具有所述n个描绘部的光调制机构,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。
作为所述空间光调制元件,例如可以举出数字·微镜·器件(DMD)、MEMS(微电子机械系统(Micro Electro Mechanical Systems))型的空间光调制元件(SLM;空间光调节器(Special Light Modulator))、利用电光学效果调制透过光的光学元件(PLZT元件)、液晶光开闭器(FLC)等,其中,可以优选举出DMD。
另外,所述光调制机构优选具有基于要形成的图案信息生成控制信号的图案信号生成机构。这种情况下,所述光调制机构对应所述图案信号生成机构所生成的控制信号来调制光。
作为所述控制信号,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以优选举出数字信号。
以下参照附图,对所述光调制机构的一例进行说明。
如图1所示,DMD50是在SRAM单元(存储器单元)60上,使构成各描绘(像点(pixel))的多个(例如1,024个×768个)微小镜子(微镜)62排列成格子状而成的镜器件。在各像点中,在最上部设置有被支柱支撑的微镜62,在微镜62的表面蒸镀铝等反射率高的材料。此外,微镜62的反射率在90%以上,其排列间距在纵向、横向均例如为13.7μm。在微镜62的正下方,借助包括枢纽(hinge)及轭(yoke)的支柱,配置有在通常的半导体存储器的制造线上制造的硅栅(silicon gate)的CMOS的SRAM单元60,整体被构成为单片型(monolithic)(一体型)。
如果向DMD50的SRAM单元60输入数字信号,则被支柱支撑的微镜62,在以对角线为中心相对配置DMD50的基板侧,以±α度(例如±12度)的范围倾斜。图2A表示微镜62处于作为开(ON)状态的向+α度倾斜的状态,图2B表示微镜62处于作为关(OFF)状态的向-α度倾斜的状态。这样,如图1所示,通过对应图像信息控制DMD50的各像点中的微镜62的倾斜度,向DMD50入射的激光B被向各自的微镜62的倾斜方向反射。
此外,图1是表示放大DMD50的一部分,微镜62被控制为+α度或-α度的状态的一例。利用与DMD50连接的所述控制器302,进行各微镜62的开关控制。另外,在关状态的微镜62反射的激光B前进的方向上,配置光吸收体(未图示)。
另外,DMD50优选略微倾斜配置成其短边与副扫描方向成规定角度(例如0.1°~5°)。图3A表示不使DMD50倾斜时的各微镜的反射光像(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。
DMD50中,长径方向排列多个(例如1024个)微镜的微镜列,在短径方向排列多组(例如756组),而如图3B所示,通过使DMD50倾斜,各微镜的曝光光束53的扫描轨迹(扫描线)的间距P1变得比不使DMD50倾斜时的扫描线的间距P2窄,可以大幅度地提高析像度。另一方面,DMD50的倾斜角微小,所以使DMD50倾斜时的扫描宽度W2,与不使DMD50倾斜时的扫描宽度W1大致相同。
下面对加快所述光调制机构中的调制速度的方法(以下称为“高速调制”)进行说明。
所述光调制机构优选可以对应图案信息来控制从所述n个描绘中连续地配置的任意的不到n个的所述描绘部。所述光调制机构的数据处理速度存在极限,与使用的描绘数成正比,确定每1线的调制速度,所以通过只使用连续排列的任意的不到n个描绘部,会使每1线的调制速度变快。
以下参照附图对所述高速调制进行更详细说明。
如果从光纤阵列光源66向DMD50照射激光B,DMD50的微镜为开状态时,被反射的激光利用透镜系54、58,在图案形成材料150上成像。这样,从光纤阵列光源66发射出的激光在每个描绘被开/关,图案形成材料150在与DMD50的使用描绘数大致相同的数目的描绘单元(曝光范围168)被曝光。另外,图案形成材料150通过与载物台152一起以一定速度移动,图案形成材料150利用扫描器162向载物台移动方向的相反方向进行副扫描,在各曝光头166,形成带状的己曝光区域170。
此外,在本例中,如图4A及图4B所示,DMD50向主扫描方向排列了1024个微镜的微镜列,向副扫描方向排列768组,但在本例中,由控制器302控制成只有一部分的微镜列(例如1024个×256列)驱动。
这种情况下,也可以如图4A所示,使用配置于DMD50的中央部的微镜列,也可以如图4B所示,使用配置于DMD50的端部的微镜列。另外,在一部分微镜中产生缺陷的情况下,也可以适当地变更为使用没有产生缺陷的微镜列等根据状况使用的微镜列。
由于DMD50的数据处理速度存在极限,与使用的描绘数成正比,确定每1线的调制速度,所以通过只使用一部分的微镜列,会使每1线的调制速度变快。另一方面,在连续地相对曝光面移动曝光头的曝光方式的情况下,不需要全部使用副扫描方向的描绘。
如果利用扫描器162的图案形成材料150的副扫描结束,以感受器164检测图案形成材料150的后端,那么载物台152利用载物台驱动装置304,沿着导轨158,回归到位于门160的最上游侧的原点,重新沿着导轨158,从门160的上游侧向下游侧以一定速度移动。
例如,768组的微镜列内,只使用384组的情况下,与使用全部768组的情况相比,每1线可以调制成2倍快。另外,768组的微镜列内,只使用256组的情况下,与使用全部768组的情况相比,每1线可以调制成3倍快。
如上所述,利用本发明的图案形成方法,具备在主扫描方向排列成1,024个微镜的微镜列在副扫描方向排列成768组的DMD,但通过利用控制器控制成只有一部分微镜列被驱动,与驱动全部微镜列的情况相比,每1线的调制速度会变快。
另外,对部分地驱动DMD的微镜的例子进行说明,在对应固定方向的方向的长度长于与所述固定方向交叉的方向的长度的基板上,即使使用可以对应各控制信号变更反射面的角度的多个微镜被排列成二维状的细长DMD,控制反射面的角度的微镜的个数也会变少,所以同样可以加快调制速度。
另外,作为所述曝光的方法,优选相对地移动曝光光和所述感光层的同时进行,这种情况下,优选与所述高速调制并用。这样,可以在短时间内进行高速的曝光。
此外,如图5所示,也可以利用扫描器162向X方向进行一次扫描来对图案形成材料150的全面进行曝光,如图6A及图6B所示,就像在利用扫描器162向X方向扫描图案形成材料之后,在Y方向移动扫描器162一个台阶,再向X方向进行扫描一样,也可以反复进行扫描和移动,以多次扫描对图案形成材料150的全面进行曝光。此外,在该例中,扫描器162具备18个曝光头166。此外,曝光头至少具有所述光照射机构和所述光调制机构。
所述曝光可以通过相对所述感光层的一部分区域进行,从而使该一部分的区域固化,在后述的显影工序中,所述已被固化的一部分区域以外的未固化区域被除去,形成图案。
接着,参照附图,对含有所述光调制机构的图案形成装置的一例进行说明。
如图7所示,含有所述光调制机构的图案形成装置具备在表面吸附保持薄片状的图案形成材料150的平板状的载物台152。
在由4根脚部154支撑的厚板状的设置台156的上面,设置沿着载物台移动方向延伸的2根导轨158。载物台152被配置成其长径方向朝向载物台移动方向,同时被支撑为可以利用导轨158来回移动。此外,在所述图案形成装置中设有用于沿着导轨158驱动载物台152的未图示的驱动装置。
在设置台156的中央部设有横跨载物台152的移动路径的“コ”字状的门160。“コ”字状的门160的端部分别被固定于设置台156的两侧面。在该门160的一侧夹持设有扫描器162,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2个)的检测感受器164。扫描器162及检测感受器164分别被安装于门160,被固定配置于载物台152的移动路径的上方。此外,扫描器162及检测感受器164与控制它们的未图示的控制器相连。
如图8及图9B所示,扫描器162具备被排列成m行n列(例如3行5列)的近似矩阵状的多个(例如14个)曝光头166。在该例中,根据与图案形成材料150的宽度的关系,在第3行配置4个曝光头166。此外,表示排列在第m行的第n列的各曝光头时,标记为曝光头166mn。
曝光头166的曝光范围168为以副扫描方向为短边的矩形状。因而,伴随着载物台152的移动,在图案形成材料150上形成每个曝光头166的带状的已曝光区域170。此外,表示利用排列在第m行第n列的各曝光头的曝光区域时,标记为曝光区域168mn。
另外,如图9A及9B所示,为了使带状的已曝光区域170在与副扫描方向正交的方向无间隙地并列,已排列成线状的各行曝光头分别向排列方向错开规定间隔(曝光范围的长边的自然数倍,在本例中为2倍)配置。所以,在第1行的曝光范围16811与曝光范围16812之间不能曝光的部分,可以利用第2行的曝光范围16821与第3行的曝光范围16831进行曝光。
如图10及图11所示,曝光头16611~166mn分别具备美国德克萨斯州(Texas)·仪器公司制的数字·微镜·器件(DMD)50,作为对应图案信息对入射的光束进行调制的所述光调制机构(在每个描绘进行调制的空间光调制元件)。DMD50与具备数据处理部和镜驱动控制部的后述控制器302(参照图12)相连。该控制器302的数据处理部基于输入的图案信息,在每个曝光头166,产生对DMD50上的应控制区域内的各微镜进行驱动控制的控制信号。此外,对于应控制的区域,后述。另外,镜驱动控制部基于在图像数据部产生的控制信号,按照每个曝光头166,对DMD50的各微镜的反射面的角度进行控制。此外,对反射面的角度的控制,后述。
在DMD50的光入射侧,依次配置:具备光纤的射出端部(发光点)沿着与曝光范围168的长边方向对应的方向排列成一列的激光射出部的光纤阵列光源66,修正从光纤阵列光源66射出的激光并聚光于DMD上的透镜系67,向DMD50反射透过透镜系67的激光的镜69。此外,图10概略地表示透镜系67。
如图11所详示,所述透镜系67由如下所述结构构成,即:对从光纤阵列光源66射出的作为照明光的激光B进行聚光的聚光透镜71,被插入到透过聚光透镜71的光的光程上的柱(rod)状光学积分器(opticalintegrator)(以下称为柱积分器)72,以及配置于该柱积分器72的前方即镜69侧的成像透镜74。聚光透镜71、柱积分器72及成像透镜74,使从光纤阵列光源66射出的激光,成为接近平行光而且光束截面内强度被均一化的光束,被入射到DMD50。对于该柱积分器72的形状或作用,在后面详细说明。
从透镜系67射出的激光B在镜69发生反射,借助TIR(全反射)棱镜(prism)70,被照射到DMD50。此外,在图10中,省略该TIR棱镜70。
另外,在DMD50的光反射侧,配置使在DMD50被反射的激光B在图案形成材料150上成像的成像光学系51。在图10中概略地表示该成像光学系51,如图11所详示,由如下结构构成,即:由透镜系52、54构成的第1成像光学系,由透镜系57、58构成的第2成像光学系,在这些成像光学系之间插入的微透镜阵列55,孔径阵列59。
微透镜阵列55是对应DMD50的各描绘的多个微透镜55a被排列成2维状而成的微透镜阵列。在本例中,如后所述,由于在DMD50的1024个×768列的微镜中只有1024个×256列被驱动,所以与其对应,微透镜55a被排列成1024个×256列。另外,微透镜的55a的配置间距为纵向、横向均为41μm。该微透镜55a,作为一例,可以形成焦点距离为0.19mm、NA(开口数)为0.11,由光学玻璃BK7形成。此外,对于微透镜55a的形状,后面进行详细说明。接着,在各微透镜55a的位置上的激光B的光束直径为41μm。
另外,孔径阵列59是对应微透镜阵列55的各微透镜55a而形成多个孔径(开口)59a而成的孔径阵列。孔径59a的直径例如为10μm。
上述第1成像光学系将DMD50所成的像放大成3倍,在微透镜阵列55上成像。接着,所述第2成像光学系将经过微透镜阵列55的像放大至1.6倍,在图案形成材料150上成像、投影。因而,整体成为DMD50所成的像放大成4.8倍,被成像、投影到图案形成材料150上。
此外,在所述第2成像光学系与图案形成材料150之间配设棱镜对(prism pair)73,通过在图11中上下方向移动该棱镜对73,调节图案形成材料150上的像的焦点(pint)成为可能。此外,在同图中,图案形成材料150向箭头F方向被副扫描传送。
作为所述描绘部,只要能够接受并射出来自所述光照射机构的光,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如在利用本发明的图案形成方法形成的图案为图像图案的情况下,为像素,在所述光调制机构含有DMD的情况下则为微镜。
作为所述光调制机构具有的描绘部的数目(所述n),没有特别限制,可以根据目的适当选择。
作为所述光调制元件中的描绘部的排列,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如优选排列成二维状,更优选排列成格子状。
-光照射机构-
作为所述光照射机构,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出(超)高压汞灯、氙灯、炭棒弧光灯、卤素灯、复印机用等荧光管、LED、半导体激光器等公知光源或可以复合进而照射2种以上的光的机构,其中,优选可以复合进而照射2种以上的光的机构。
作为从所述光照射机构照射的光,例如在借助支撑体进行光照射的情况下,可以举出透过该支撑体并活化使用的光聚合引发剂或增感剂的电磁波、从紫外到可见光线、电子射线、X射线、激光等,其中,优选激光,更优选复合2种以上的光的激光(以下有时称为“合波激光”)。另外,从剥离支撑体开始进行光照射的情况下,也可以使用同样的光。
从所述光照射机构照射的光的波长只要是使将要曝光的所述感光层曝光、固化的波长即可,没有特别限制,可以根据目的适当选择,而作为所述从紫外到可见光线的波长,例如优选300~1500nm,更优选320~800nm,特别优选330nm~650nm。
作为所述激光的波长,例如可以优选200~1500nm,更优选300~800nm,进而优选330nm~500nm,特别优选400nm~410nm。具体而言,最优选从GaN系半导体激光器射出的波长405nm的激光。
作为可以照射所述合波激光的机构,例如优选具有多种激光器、多模光纤和从该多种激光器分别照射的激光进行聚光并使其在所述多模光纤复合的聚光光学系的机构。
以下参照附图,对所述可以照射合波激光的机构(光纤阵列光源)进行说明。
如图27A(A)所示,光纤阵列光源66具备多个(例如14个)激光器模块64,多模光纤30的一端与各激光器模块64结合。在多模光纤30的另一端,结合有芯径与多模光纤30相同而且金属包层(clad)直径小于多模光纤30的光纤31。如图27A(B)所详示,多模光纤31在与光纤30的相反侧的端部,沿着与副扫描方向正交的主扫描方向,并列7个,其被排列成2列,构成激光射出部68。
如图27B所示,由多模光纤31的端部构成的激光射出部68被表面平坦的2张支撑板65夹入、固定。另外,为了对其保护,最好在多模光纤31的光射出端面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,所以容易收集灰尘,容易劣化,但通过配置如上所述的保护板,可以防止尘埃向端面附着,另外还可以减缓劣化。
在该例中,为了使金属包层直径小的光纤31的射出端无间隙地排列成1列,在金属包层大的部分相邻的两根多模光纤30之间堆积多模光纤30,与被堆积的多模光纤30结合的光纤31的射出端,被排列在与金属包层大的部分相邻的两根多模光纤30结合的光纤31的两个射出端之间。
如图28所示,这样的光纤例如可以通过在金属包层直径大的多模光纤30的激光射出侧的顶端部分,同轴地结合长1~30cm的金属包层直径小的光纤31而得到。两根光纤可以通过在多模光纤30的射出端面,两光纤的中心轴一致的状态下,使光纤31的入射端面与多模光纤30的射出端面粘接结合。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,也可以借助套圈(femlle)或光连接器(connector)等,将在长度短而金属包层直径大的光纤上粘接金属包层直径小的光纤而成的短尺光纤,结合于多模光纤30的射出端。通过使用连接器等使其可以自由装卸地结合,在金属包层直径小的光纤破损的情况下等,顶端部分的交换变得容易,可以减低曝光头的维护(maintenance)所需要的成本。此外,在以下,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,也可以为步长指数(step index)型光纤、折光栅格指数(グレ一テッドィンデックス)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步长指数型光纤。在本实施方式中,多模光纤30及光纤31为步长指数型光纤,多模光纤30为金属包层直径=125μm,芯径为50μm,NA=0.2,入射端面涂层的透过率=99.5%以上,光纤31为金属包层直径=60μm,芯径为50μm,NA=0.2。
通常如果减小光纤的金属包层直径,则红外区域的激光传播损失会增加。所以,可以对应激光的波长带域确定优选的金属包层直径。但是,波长越短则传播损失变得越少,从GaN系半导体激光器射出的波长405nm的激光,即使使金属包层的厚度{(金属包层直径-芯径)/2}成为传播800nm的波长带域的红外光时的1/2左右、传播通信用的1.5μm的波长带域的红外光时的1/4左右,传播损失也几乎不增加。因而,可以将金属包层直径减少至60μm。
不过,光纤31的金属包层直径不限定于60μm。以往的光纤阵列光源中使用的很多光纤的金属包层直径为125μm,但由于金属包层直径越小则焦点深度变得越深,所以多模光纤的金属包层直径优选为80μm以下,更优选为60μm以下,进而优选为40μm以下。另一方面,芯径至少需要为3~4μm,所以光纤31的金属包层直径优选为10μm以上。
激光器模块64由图29所示的合波激光光源(光纤阵列光源)构成。该合波激光光源由如下所述的结构构成,即:排列固定在加热方块10上的多个(例如7个)片(chip)状横多模或单模的GaN系半导体激光器LD1、LD2、LD3、LD4、LD5、LD6、及LD7,分别对应GaN系半导体激光器LD1~LD7而设置的准直(collimetor)透镜11、12、13、14、15、16及17,1个聚光透镜20,1根多模光纤30。此外,半导体激光器的个数不限定于7个。例如,可以向金属包层直径=60μm、芯径=50μm、NA=0.2的多模光纤入射20个半导体激光,能够实现曝光头的必要光量而且进一步减少光纤根数。
GaN系半导体激光器LD1~LD7的振荡波长全部相同(例如405nm),最大输出也全部相同(例如多模激光器为100mW,单模激光器为30mW左右)。此外,作为GaN系半导体激光器LD1~LD7,在350nm~450nm的波长范围内,也可以使用具备上述405nm以外的振荡波长的激光器。
如图30及图31所示,上述合波激光光源与其他光学部件一起,被收纳于上方开口的箱状的封装件(package)40内。封装件40具备作成为关闭其开口的封装件盖41,通过在脱气处理后,导入密封气体,用封装件盖41关闭封装件40的开口,在由封装件40和封装件盖41形成的闭空间(密封空间)内气密地密封上述合波激光光源。
在封装件40的底面固定基(base)板42,在该基板42的上面安装所述加热方块10、保持聚光透镜20的聚光透镜支持物(holder)45和保持多模光纤30的入射端部的光纤支持物46。多模光纤30的射出端部,从在封装件40的壁面上形成的开口,向封装件外引出。
另外,在加热方块10的侧面安装准直透镜支持物44,保持准直透镜11~17。在封装件40的横壁面上形成开口,通过该开口向GaN系半导体激光器LD1~LD7供给驱动电流的布线47被引出封装件外。
此外,在图31中,为了避免图的繁杂化,在多个GaN系半导体激光器中只给GaN系半导体激光器LD7上加编号,在多个准直透镜中只给准直透镜17上加编号。
图32是表示上述准直透镜11~17的安装部分的正面形状的图。准直透镜11~17分别形成为用平行的平面将含有具备非球面的圆形透镜的光轴的区域细长地切开的形状。该细长形状的准直透镜例如可以通过铸型成形树脂或光学玻璃而形成。准直透镜11~17在上述发光点的排列方向密排,并且长径方向与GaN系半导体激光器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系半导体激光器LD1~LD7,可以使用具备发光宽度为2μm的活性层,以与活性层平行的方向、直角的方向的扩展角例如为10°、30°的状态分别发激光B1~B7的激光器。这些GaN系半导体激光器LD1~LD7配设成发光点在与活性层平行的方向并列1列。
因而,如上所述,从各发光点发出的激光B1~B7,在相对细长形状的各准直透镜11~17,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方向(与长方向正交的方向)一致的状态下,入射。就是说,各准直透镜11~17的宽度为1.1mm,长度为4.6mm,入射到它们的激光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,准直透镜11~17分别为:焦点距离f1=3mm,NA=0.6,透镜配置间距=1.25mm。
聚光透镜20用平行的平面将含有具备非球面的圆形透镜的光轴的区域细长地切开,形成为在准直透镜11~17的排列方向、即水平方向长,在与其成直角的方向短的形状。该聚光透镜20为,焦点距离f2=23mm、NA=0.2。该聚光透镜20也可以通过例如铸型成形树脂或光学玻璃而形成。
另外,照明DMD的光照射机构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光纤阵列光源,所以可以实现高输出且具备深焦点深度的图案形成装置。进而,通过使各光纤阵列光源的输出变大,为了得到需要的输出所必需的光纤阵列光源数变少,可以实现图案形成装置的低成本化。
另外,由于使光纤的射出端的金属包层直径小于入射端的金属包层直径,所以发光部直径变得更小,可以实现光纤阵列光源的高亮度化。这样,可以实现具备更深的焦点深度的图案形成装置。例如,即使在光束直径为1μm以下、析像度为0.1μm以下的超高析像度曝光的情况下,也可以得到深焦点深度,高速而且高精细的曝光成为可能。因而,适用于必需高析像度的薄膜晶体管(TFT)的曝光工序。
另外,作为所述光照射机构,不限于具备多个所述合波激光光源的光纤阵列光源,例如还可以使用将光纤光源进行阵列化的光纤阵列光源,其中的光纤光源具备射出从具有一个发光点的单一半导体激光器入射的激光的一根光纤。
另外,作为具备多个发光点的光照射机构,如图33所示,例如可以使用在加热方块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,如图34A所示,还已知有多个(例如5个)发光点110a在规定方向上排列而成的芯片状的多槽激光器110。多槽激光器110与排列芯片状的半导体激光器的情况相比,可以位置精密度良好地排列发光点,所以容易对从各发光点射出的激光进行合波。但是,发光点如果多,则在制造激光时容易在多槽激光器110中发生弯曲,所以发光点110a的个数优选为5个以下。
作为所述光照射机构,可以将该多槽激光器110或在如图34B所示的加热方块100上将多个多槽激光器110排列成与各芯片的发光点110a的排列方向为相同方向的多槽激光器器阵列,作为激光光源使用。
另外,合波激光光源不限于对从多个芯片状的半导体激光射出的激光进行合波的合波激光光源。例如,如图21所示,可以使用具备具有多个(例如3个)发光点110a的芯片状的多槽激光器110的合波激光光源。该合波激光光源具备多槽激光器110、一根多模光纤130和聚光透镜120而构成。多槽激光器110例如可以由振荡波长为405nm的GaN系激光二极管构成。
在所述结构中,从多槽激光器110的多个发光点110a分别射出的激光B分别被聚光透镜120聚光,向多模光纤130的芯130a入射。入射到芯130a的激光在光纤内传播,合波成一根,从而射出。
通过在与所述多模光纤130的芯径大致相等的宽度内并设多槽激光器110的多个发光点110a,同时作为聚光透镜120,使用与多模光纤130的芯径大致相等的焦点距离的凸透镜或者只在与其活性层垂直的面内对来自多槽激光器110的射出光束进行准直(collimate)的杆透镜(rod lens),可以提高激光B向多模光纤130的复合效率。
另外,如图35所示,可以使用具备如下所述的结构的合波激光光源,即具备:使用具备多个(例如3个)发光点的多槽激光器110,在加热方块111上彼此等间隔地排列多个(例如9个)多槽激光器110的激光器阵列140。多个多槽激光器110被排列并固定在与各芯片110a的排列方向相同的方向。
该合波激光光源具备激光器阵列140、对应各多槽激光器110配置的多个透镜阵列114、配置在激光器阵列140与多个透镜阵列114之间的一根杆透镜113、一根多模光纤130和聚光透镜120而构成。透镜阵列114具备对应多槽激光器110的发光点的多个微透镜。
在所述结构中,从多个多槽激光器110的多个发光点110a分别射出的激光B,在被杆透镜113分别向规定方向聚光之后,被透镜阵列114的各微透镜平行光化。被平行光化的激光L被聚光透镜120聚光,向多模光纤130的芯130a入射。向芯130a入射的激光在光纤内传播,合波成一根后,射出。
进而,再显示其他合波激光光源的例子。该合波激光光源如图36A及图36B所示,在近似矩形状的加热方块180上搭载光轴方向的截面为L字状的加热方块182,在两个加热方块之间形成收容空间。在L字状的加热方块182的上面将多个发光点(例如5个)排列成阵列状的多个(例如2个)多槽激光器110,在与各芯片的发光点110a的排列方向相同的方向,以等间隔排列、固定。
在近似矩形状的加热方块180中形成凹部,在加热方块180的空间侧上面将多个发光点(例如5个)排列成阵列状的多个(例如2个)多槽激光器110,被配置成其发光点位于与配置于加热方块182的上面的激光芯片的发光点相同的铅垂面上。
在多槽激光器110的激光射出侧,配置有:对应各芯片的发光点110a而排列准直透镜的准直透镜阵列184。准直透镜阵列184被配置成:各准直透镜的长度方向与激光的扩展角度大的方向(快轴方向)一致,各准直透镜的宽度方向与扩展角度小的方向(慢轴方向)一致。这样,通过阵列化并整体化准直透镜,激光的空间利用效率提高,从而可以实现合波激光光源的高输出化,同时还可以减少构件数,实现低成本化。
另外,在准直透镜阵列184的激光射出侧,还配置有:一根多模光纤130,和在该多模光纤130的入射端对激光进行聚光、复合的聚光透镜120。
在所述结构中,从在激光器方块180、182上配置的多个多槽激光器110的多个发光点110a分别射出的激光B,分别被准直透镜阵列184平行光化,被聚光透镜120聚光,入射到多模光纤130的芯130a。入射到芯130a的激光在光纤内传播,合波成一根,射出。
所述合波激光光源如上所述,通过多槽激光器的多级配置和准直透镜的阵列化,可以实现特别高的输出。通过使用该合波激光光源,可以构成更高亮度的光纤阵列光源或光纤束(bundle fiber)光源,所以特别优选用作构成本发明的图案形成装置的激光光源的光纤光源。
此外,还可以将所述各合波激光光源收容于封装件内,构成从该封装件引出多模光纤130的射出端部的激光器模件。
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而且金属包层直径小于多模光纤的其他光纤,从而实现光纤阵列光源的高亮度化的例子进行了说明,但例如也可以不在射出端结合其他光纤而使用金属包层直径为125μm、80μm、60μm等多模光纤。
在此,对本发明的所述图案形成方法进一步详细说明。
在扫描器162的各曝光头166中,以发散光状态从构成光纤阵列光源66的合波激光光源的GaN系半导体激光器LD1~LD7分别射出的激光B1、B2、B3、B4、B5、B6及B7,分别被对应的准直透镜11~17平行光化。已被平行光化的激光B1~B7被聚光透镜20聚光,会聚于多模光纤30的芯30a的入射端面。
在本例中,由准直透镜11~17及聚光透镜20构成聚光光学系,该聚光光学系和多模光纤30构成合波光学系。即,如上所述由聚光透镜20聚光的激光B1~B7入射到该多模光纤30的芯30a并在光纤内传播,合波成一根激光B,从结合于多模光纤30的射出端部的光纤31射出。
在各激光器模件中,激光B1~B7向多模光纤30的结合效率为0.85、GaN系半导体激光器LD1~LD7的各输出为30mW的情况下,在被排列成阵列状的光纤31可以分别得到输出180mW(=30mW×0.85×7)的合波激光B。因而,在6根光纤31被排列成阵列状的激光射出部68的输出约为1W(=180mW×6)。
在光纤阵列光源66的激光射出部68上,高亮度的发光点这样沿着主扫描方向被排列成一列。使来自单一的半导体激光器的激光结合于一根光纤的以往的光纤光源为低输出,所以只有排列多数列才能得到需要的输出,但由于所述合波激光光源为高输出,所以即使为少数列、例如一列,也可以得到需要的输出。
例如,在使半导体激光器与光纤以一对一结合的以往的光纤光源中,通常作为半导体激光使用输出30mW(毫瓦(milliwatt))左右的激光,作为光纤使用芯径50μm、金属包层直径125μm、NA(开口数)0.2的多模光纤,所以如果想要得到约1W(瓦特)的输出,不得不捆48根(8×6)多模光纤,发光区域为0.62mm2(0.675mm×0.925mm),所以在激光射出部68的亮度为1.6×106(W/m2)、每一根光纤的亮度为3.2×106(W/m2)。
与此相对,所述光照射机构为可以照射合波激光的机构的情况下,以6根多模光纤可以得到1W的输出,在激光射出部68的发光区域的面积为0.0081mm2(0.325mm×0.025mm),所以在激光射出部68的亮度成为123×106(W/m2),与以往相比,能够实现约80倍的高亮度化。另外,每一根光纤的亮度为90×106(W/m2),与以往相比,能够实现约28倍的高亮度化。
在此,参照图37A及图37B,对以往的曝光头与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光纤光源的发光区域的副扫描方向的直径为0.675mm,曝光头的光纤阵列光源在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,光照射机构(束状光纤光源)1的发光区域较大,所以向DMD3入射的光束的角度变得较大,结果,向扫描面5入射的光束的角度变大。所以相对聚光方向(焦点方向的偏离),光束直径容易变大。
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,光纤阵列光源66在发光区域的副扫描方向的直径较小,所以通过透镜系67从而向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。即,焦点深度变深。在该例中,发光区域在副扫描方向的直径成为以往的约30倍,可以得到相当于近似衍射极限的焦点深度。因而,适用于微小点的曝光。曝光头的必要光量越大,则对该焦点深度的效果越显著、有效。在该例中,投影于曝光面的一个描绘尺寸为10μm×10μm。此外,DMD为反射型的空间光调制元件,图37A及图37B为用于说明光学上的关系的展开图。
对应曝光图案的图案信息,被输入到与DMD50相连的未图示的控制器中,被临时记忆于控制器内的帧存储器。该图案信息是用2进制(点(dot)的记录的有无)表示的构成图像的各描绘的浓度的数据。
在表面吸附图案形成材料150的载物台152,在未图示的驱动装置的作用下,沿着导轨158,以一定速度从门160的上游侧向下游侧移动。载物台152经过门160之下时,在安装于门160的检测感受器164的作用下,如果检测出图案形成材料150的前端,则记忆于帧存储器的图案信息被依次以多线的量读取,基于在数据处理部读取的图案信息,在各曝光头166分别产生控制信号。接着,在镜驱动控制部的作用下,基于产生的控制信号,在每个曝光头166,分别开关控制DMD50的微镜。
如果向DMD50照射来自光纤阵列光源66的激光,则DMD50的微镜处于开状态时被反射的激光,在透镜系54、58的作用下,在图案形成材料150的被曝光面56上成像。这样,从光纤阵列光源66输出的激光在每个描绘被开关,在与DMD50的使用描绘数大致相同数目的描绘单元(曝光范围168),使图案形成材料150曝光。另外,通过使图案形成材料150与载物台152一起以固定速度移动,图案形成材料150在载物台162的作用下,在与载物台移动方向相反的方向被副扫描,在每个曝光头166形成带状的已曝光区域170。
-微透镜阵列-
所述曝光优选使所述已被调制的光通过微透镜阵列进行,进而也可以通过孔径阵列、成像光学系等进行。
作为所述微透镜阵列,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以优选举出对具有可以修正所述描绘部中的射出面的畸变造成的像差的非球面的微透镜进行排列而成的微透镜阵列。
作为所述非球面,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如优选为复曲面。
以下参照附图,对所述微透镜阵列、所述孔径阵列及所述成像光学系等进行说明。
图13A表示具有如下所述构成的曝光头,即:DMD50,向DMD50照射激光的光照射机构144,对在DMD50反射的激光放大并成像的透镜系(成像光学系)454、458,对应DMD50的各描绘部配置有多个微透镜474的微透镜阵列472,对应微透镜阵列472的各微透镜设置有多个孔径478的孔径阵列476,通过孔径的激光在被曝光面56成像的透镜系(成像光学系)480、482。
在此,图14表示对构成DMD50的微镜62的反射面的平面度进行测定的结果。在同图中,表示用等高线连结反射面的相同高度位置,等高线的间距为5nm。其中,在同图中所示的x方向及y方向是微镜62的2个对角线方向,微镜62以向y方向延伸的旋转轴为中心,如上所述地旋转。另外,图15A及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变位。
如上述图14、图15A及图15B所示,在微镜62的反射面上存在畸变,而且如果特别注意镜中央部,那么1个对角线方向(y方向)的畸变大于另一个对角线方向(x方向)的畸变。所以,在微透镜阵列55的微透镜55a聚光的激光B在聚光位置中的形状可能会发生畸变。
在本发明的图案形成方法中,为了防止上述问题,微透镜阵列55的微透镜55a成为与以往不同的特殊形状。以下对该点进行详细说明。
图16A及16B分别是详细表示整个微透镜阵列55的正面形状及侧面形状的图。在这些图中,也标记了微透镜阵列55的各部分的尺寸,它们的单位为mm。在本发明的图案形成方法中,首先参照图4如同该图所说明,DMD50的1024个×256列的微镜62被驱动,与此对应,微透镜阵列55构成为向横向并列1024个微透镜55a的列在纵向并设成256列。其中,在图16A中,在横向的微透镜阵列55的并列顺序用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1个微透镜55a的正面形状及侧面形状。其中,在图17A中,结合微透镜55a的等高线进行表示。各微透镜55a的光发射侧的端面成为修正微镜62的反射面的畸变引起的像差的非球面形状。更具体而言,微透镜55a成为复曲面透镜(toric lens),光学上对应上述x方向的方向的曲率半径Rx=-0.125mm,对应上述y方向的方向的曲率半径Ry=-0.1mm。
因而,与上述x方向及y方向平行的截面内的激光B的聚光状态,大体上分别如图18A及18B所示。就是说,如果比较与x方向平行的截面内和与y方向平行的截面内,后者的截面内的微透镜55a的曲率半径更小,焦点距离变得更短。
微透镜55a为上述形状的情况下,利用计算机模拟(simulation)该微透镜55a的聚光位置(焦点位置)附近的光束直径的结果见图19A、图19B、图19C及图19D。另外,为了比较,在为微透镜55a的曲率半径Rx=Ry=-0.1mm的球面形状的情况下,同样进行模拟的结果见图20A~图20D。其中,各图中的z值表示微透镜55a的焦点(荷/punt)方向的评价位置离该微透镜55a的光束射出面的距离。
另外,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1]
其中,在所述计算式中,Cx:x方向的曲率(=1/Rx)、Cy:y方向的曲率(=1/Ry)、X:离x方向相关的透镜光轴O的距离、Y:离y方向相关的透镜光轴O的距离。
比较图19A~图19D和图20A~图20D可知,在本发明的图案形成方法中,通过使微透镜55a成为与y方向平行的截面内的焦点距离小于与x方向平行的截面内的焦点距离的复曲面透镜,可以抑制该聚光位置附近的光束形状的畸变。如果是这样,那么没有畸变地在图案形成材料150上曝光更精细的图像成为可能。另外,还可知在图19A~图19D所示的本实施方式中,光束直径小的区域更宽,即焦点深度更大。
此外,在微透镜62的x方向及y方向相关的中央部的畸变大小关系与上述相反的情况下,如果微透镜由与x方向平行的截面内的焦点距离小于与y方向平行的截面内的焦点距离的复曲面透镜构成,那么没有畸变地在图案形成材料150上曝光更精细的图像同样成为可能。
另外,配置于微透镜阵列55的聚光位置附近的孔径阵列59被配置为向该各孔径59a只入射经过与其对应的微透镜55a的光。即,通过设置该孔径阵列59,可以防止来自不与其对应的相邻的微透镜55a的光向各孔径59a入射,可以提高消光比。
如果原来将为了上述目的而设置的孔径阵列59的孔径59a的直径减小到某种程度,也可以得到抑制微透镜55a的聚光位置中的光束形状的畸变的效果。但是,这种情况下,由孔径阵列59遮挡的光量变得过多,光利用效率降低。与此相对,微透镜55a为非球面形状的情况下,由于不遮挡光,所以也可以保持高的光利用效率。
此外,在本发明的图案形成方法中,微透镜55a也可以为2次的非球面形状,也可以为更高次(4次、6次…)的非球面形状。通过采用所述高次的非球面形状,可以使光束形状更高精细。
另外,在以上说明的实施方式中,微透镜55a的光射出面的端面成为非球面(复曲面),但如果由两个光通过端面的一方为球面、另一方为圆柱形面的微透镜构成微透镜阵列,则也可以得到与所述实施方式相同的效果。
进而,在以上说明的实施方式中,微透镜阵列55的微透镜55a成为修正微镜62的反射面的畸变造成的像差的非球面形状,但也可以不采用这样的非球面形状,在构成微透镜阵列的各微透镜中具有修正微镜62的反射面的畸变造成的像差的折射率分布,也可以得到同样的效果。
这样的微透镜155a的一例如图22A及图22B所示。图22A及图22B分别是表示该微透镜155a的正面形状及侧面形状的图,如图所示,该微透镜155a的外形形状为平行平板状。其中,同图中的x、y方向如上所述。
另外,图23A及图23B概略地表示利用该微透镜155a的与上述x方向及y方向平行的截面内中的激光B的聚光状态。该微透镜155a具有从光轴O向外方依次增大的折射率分布,在同图中,微透镜155a内所示的虚线表示其折射率以规定的等间距从光轴O开始变化的位置。如图所示,如果比较与x方向平行的截面内和与y方向平行的截面内,后者的截面内的一方,微透镜155a的折射率变化的比例更大,焦点距离变得更短。即使使用由这样的折射率分布型透镜构成的微透镜阵列,也与上述微透镜阵列55的情况相同,可以得到同样的效果。
此外,如在前面图17A、图17B、图18A及图18B所示的微透镜55a,在面形状为非球面的微透镜中,也可以配合给予如上所述的折射率分布,利用面形状和折射率分布双方,来修正微镜62的反射面的畸变引起的像差。
另外,在所述实施方式中,修正了构成DMD50的微镜62的反射面的畸变造成的像差,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绘部的面存在畸变的情况下,也可以适用本发明,修正其畸变造成的像差,防止光束形状产生畸变。
接着,对所述成像光学系进行更详细说明。
在所述曝光头中,如果从光照射机构144照射激光,被DMD50向开方向反射的光束线的截面积被透镜系454、458放大数倍(例如2倍)。被放大的激光在微透镜阵列472的各微透镜的作用下,被对应DMD50的各描绘部聚光,通过孔径阵列476所对应的孔径。通过孔径的激光在透镜系480、482的作用下,在被曝光面56上成像。
在该成像光学系中,被DMD50反射的激光被放大透镜454、458放大数倍,并被投影到被曝光面56上,所以整体图像区域变宽。此时,如果不配置微透镜阵列472及孔径阵列476,如图13B所示,被投影到被曝光面56的各光束点BS的一个描绘尺寸(点尺寸)成为对应曝光范围468的尺寸的大小,表示曝光范围468的清晰度的MTF(调制传递函数(Modulation Transfer Function))特性降低。
另一方面,在配置有微透镜阵列472及孔径阵列476的情况下,被DMD50反射的激光在微透镜阵列472的各微透镜的作用下,被对应DMD50的各描绘部聚光。这样,如图13C所示,即使在曝光范围被放大的情况下,也可以将各光束点BS的点尺寸缩小至需要的大小(例如10μm×10μm),可以防止MTF特性的降低,进行高精细的曝光。此外,曝光范围468是倾斜的,这是因为为了使描绘间的间隙消失而倾斜配置DMD50。
另外,即使微透镜的像差造成光束过粗,也可以通过利用孔径阵列将光束整形成被曝光面56上的点尺寸成为一定的大小,同时通过使其通过对应各描绘设置的孔径阵列,可以防止在相邻的描绘间的串扰(crosstalk)。
进而,通过在光照射机构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,所以可以防止相邻的描绘的光束的一部分入射。即,可以实现高消光比。
-其他光学系-
在本发明的图案形成方法中,也可以与从公知的光学系中适当选择的其他光学系并用,例如可以举出由一对组合透镜构成的光量分布修正光学系等。
所述光量分布修正光学系使各射出位置的光束宽度变化,从而使周边部的光束宽度相对靠近光轴的中心部的光束宽度的比,在射出侧比入射侧小,在向DMD照射来自光照射机构的平行光束时,在被照射面的光量分布被修正成大致均一。以下参照附图,对所述光量分布修正光学系进行说明。
首先,如图24A所示,对入射光束与射出光束在整体光束宽度(全部光束宽度)H0、H1为相同的情况进行说明。此外,在图24A中,用符号51、52表示的部分是假想地表示所述光量分布修正光学系中的入射面及射出面。
在所述光量分布修正光学系中,向靠近光轴Z1的中心部入射的光束与向周边部入射的光束之间的各光束宽度h0、h1设为相同(h0=h1)。所述光量分布修正光学系起到的作用是:对在入射侧为相同的光束宽度h0、h1的光,对于中心部的入射光束而言,放大其光束宽度h0,相反,对周边部的入射光束,缩小其光束宽度h1之类的作用。即,对于中心部的射出光束的宽度h10与周边部的射出光束的宽度h11而言,使h11<h10。如果用光束宽度的比率表示,则周边部的光束宽度相对射出侧的中心部的光束宽度的比“h11/h10”变得比在入射侧的比(h1/h0=1)小((h11/h10)<1)。
通过使光束宽度这样变化,通常光量分布变大的中央部的光束可以向光量不足的周边部恢复,不使整体的光的利用效率下降,在被照射面的光量分布被大致均一化。均一化的比例例如为在有效区域内的光量不均为30%以内,优选为20%以内。
所述光量分布修正光学系的作用、效果,即使在入射侧和射出侧,改变整体光束宽度的情况(图24B及图24C)下,也一样。
图24B表示将入射侧的整体光束宽度H0“缩小”成宽度H2并射出的情况(H0>H2)。即使在这样的情况下,所述光量分布修正光学系使在入射侧为相同的光束宽度h0、h1的光,在射出侧,成为中央部的光束宽度h10大于周边部,相反,周边部的光束宽度h11小于中心部。如果考虑到光束的缩小率,起到的作用是:使相对中心部的入射光束的缩小率小于周边部,使相对周边部的入射光束的缩小率大于中心部。在这种情况下,也是周边部的光束宽度相对中心部的光束宽度的比“H11/H10”变得比入射侧的比(h1/h0=1)小((h11/h10)<1)。
图24C表示将入射侧的整体光束宽度H0“放大”成宽度H3的情况(H0<H3)。即使在这样的情况下,所述光量分布修正光学系使在入射侧为相同的光束宽度h0、h1的光,在射出侧,成为中央部的光束宽度h10大于周边部,相反,周边部的光束宽度h11小于中心部。如果考虑到光束的放大率,起到的作用是:使相对中心部的入射光束的放大率大于周边部,使相对周边部的入射光束的放大率小于中心部。在该情况下,也是周边部的光束宽度相对中心部的光束宽度的比“h11/h10”变得比入射侧的比(h1/h0=1)小((h11/h10)<1)。
这样,所述光量分布修正光学系使在各射出位置的光束宽度变化,使周边部的光束宽度相对靠近光轴Z1的中心部的光束宽度的比,在射出侧比入射侧变小,所以在入射侧为相同的光束宽度的光,在射出侧,变得中央部的光束宽度大于周边部,周边部的光束宽度变得小于中心部。这样,中央部的光束可以向周边部恢复,不使作为整体光学系的光的利用效率下降,形成光量分布被大致均一化的光束截面。
接着,显示用作所述光量分布修正光学系的一对组合透镜的具体透镜数据的一例。在该例中,如同所述光照射机构为激光器阵列光源的情况一样,显示在射出光束的截面的光量分布为高斯分布的情况的透镜数据。此外,一个半导体激光器与单模光纤的入射端相连的情况下,从光纤的射出光束的光量分布成为高斯分布。本发明的图案形成方法也可以适用这样的情况。另外,也可以适用于由于减小多模光纤的芯径、接近单模光纤的结构等而靠近光轴的中心部的光量大于周边部的光量的情况。
下述表1表示基本透镜数据。
[表1]
基本透镜数据 | |||
Si(面编号) | ri(曲率半怪) | di(面间隔) | Ni(折射率) |
01020304 | 非球面∞∞非球面 | 5.00050.0007.000 | 1.528111.52811 |
从表1可知,一对组合透镜由旋转对称的两个非球面透镜构成。如果将配置于光入射侧的第一透镜的光入射侧的面设为第一面,光射出侧的面设为第二面,则第一面为非球面形状。另外,如果将配置于光射出侧的第二透镜的光入射侧的面设为第三面,光射出侧的面设为第四面,则第四面为非球面形状。
在表1中,面编号Si表示第i个(i=1~4)面的编号,曲率半径ri表示第i个面的曲率半径,面间隔di表示第i个面与第i+1个面的光轴上的面间隔。面间隔di值的单位为毫米(mm)。折射率Ni表示具备第i个面的光学部件相对波长405nm的折射率的值。
下述表2表示第1面及第4面的非球面数据。
[表2]
非球面数据 | ||
第1面 | 第4面 | |
C | -1.4098E-02 | -9.8506E-03 |
K | -4.2192E+00 | -3.6253E+01 |
a3 | -1.0027E-04 | -8.9980E-05 |
a4 | 3.0591E-05 | 2.3060E-05 |
a5 | -4.5115E-07 | -2.2860E-06 |
a6 | -8.2819E-09 | 8.7661E-08 |
a7 | 4.1020E-12 | 4.4028E-10 |
a8 | 1.2231E-13 | 1.3624E-12 |
a9 | 5.3753E-16 | 3.3965E-15 |
a10 | 1.6315E-18 | 7.4823E-18 |
所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2]
在所述式(A)中,如下所述定义各系数。
Z:从位于距离光轴高度ρ的位置的非球面上的点,向非球面的顶点的节平面(与光轴垂直的平面)垂下的垂线的长度(mm)
ρ:从光轴的距离(mm)
K:圆锥系数
C:近轴曲率(l/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,记号“E”表示接下来的数值是以10为底数的“幂指数”,表示该用以10为底的指数函数表示的数值乘以“E”之前的数值。例如如果是“1.0E-02”,则表示“1.0×10-2”。
图26表示利用所述表1及表2所示的一对组合透镜得到的照明光的光量分布。横轴表示距离光轴的座标,纵轴表示光量比(%)。其中,为了比较,图25表示未进行修正的情况下的照明光的光量分布(高斯分布)。从图25及图26可知,通过用光量分布修正光学系进行修正,与未进行修正的情况相比,可以得到大致均一化的光量分布。这样,可以不降低光的利用效率,以均一的激光无不均地进行曝光。
[其他工序]
作为所述其他工序,没有特别限制,可以举出从公知的图案形成中的工序中适当选择的工序,例如可以举出显影工序、蚀刻工序、镀敷工序等。它们可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
所述显影工序是通过在利用所述曝光工序对所述图案形成材料中的感光层进行曝光并使该感光层的已曝光的区域固化之后,除去未固化区域来进行显影,形成图案的工序。
所述显影工序例如可以优选利用显影机构实施。
作为所述显影机构,可以使用显影液进行显影,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出喷雾所述显影液的机构、涂敷所述显影液的机构、浸渍于所述显影液的机构等。它们可以单独使用1种或并用2种以上。
另外,所述显影机构也可以包括交换所述显影液的显影液交换机构、供给所述显影液的显影液供给机构等。
作为所述显影液,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。
作为所述弱碱性的水溶液的pH,例如优选约为8~12,更优选约为9~11。作为所述弱碱性的水溶液,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。
作为所述显影液的温度,可以根据所述感光层的显影性适当选择,例如优选约为25~40℃。
所述显影液也可以与表面活性剂、消泡剂、有机碱(例如乙二胺、乙醇胺、四甲基胺氢氧化物、二亚乙基三胺、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。另外,所述显影液可以为混合水或碱水溶液与有机溶剂的水系显影液,也可以单独为有机溶剂。
作为所述蚀刻工序,可以利用从公知的蚀刻处理方法中适当选择的方法进行。
作为所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,例如由铜形成所述金属层的情况下,可以举出氯化铜溶液、三氯化铁溶液、碱蚀刻溶液、过氧化氢系蚀刻液等,其中,从蚀刻因素(etchingfactor)的点出发,优选三氯化铁溶液。
通过在利用所述蚀刻工序进行蚀刻处理之后除去所述图案,可以在所述基体的表面上形成图案。
作为所述图案,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出布线图案等。
作为所述镀敷工序,可以利用从公知的镀敷处理中适当选择的适当选择的方法进行。
作为所述镀敷处理,例如可以举出硫酸铜镀敷、焦磷酸铜镀敷等铜镀敷,高流动性(high flow)焊锡镀敷等焊锡镀敷,瓦特浴(硫酸镍-氯化镍)镀敷,氨基磺酸镍等镍镀敷,硬(hard)金镀敷、软金镀敷等金镀敷等处理。
可以通过在利用所述镀敷工序进行镀敷处理之后除去所述图案,另外还进一步根据需要通过用蚀刻处理等除去不需要部分,在所述基体的表面形成永久图案。
[印刷线路板及滤色片的制造方法]
本发明的所述图案形成方法可以优选用于印刷布线板的制造特别是具有穿通孔或通孔等孔部的印刷线路板的制造及滤色片的制造。以下对利用本发明的图案形成方法的印刷线路板的制造方法及滤色片的制作方法的一例进行说明。
-印刷线路板的制造方法-
特别是作为具有穿通孔或通孔等孔部的印刷线路板的制造方法,可以通过(1)在作为所述基体的具有孔部的印刷线路板形成用基板上,以该感光层成为所述基体侧的位置关系层叠所述图案形成材料,形成层叠体,(2)从所述层叠体的与所述基体相反侧对需要的区域进行光照射,使感光层固化,(3)从所述层叠体除去所述图案形成材料中的支撑体、缓冲层及阻挡层,(4)对所述层叠体中的感光层进行显影,除去该层叠体中的未固化部分,来形成图案。
此外,所述(3)中的所述支撑体的除去也可以代替在所述(2)和所述(4)之间进行而在所述(1)与所述(2)之间进行。
然后,为了得到印刷线路板,只要利用使用所述已形成的图案,蚀刻处理或镀敷处理所述印刷线路板形成用基板的方法(例如公知的减(subtractive)法或加(additive)法(例如半加(semiadditive)法、全加(full additive)法))进行处理即可。其中,为了用工业上有利的隆起(tenting)工序形成印刷线路板,优选所述减法。剥离所述处理后印刷线路板形成用基板上残存的固化树脂,另外在所述半加法的情况下,可以通过在剥离后进一步蚀刻铜薄膜部,制造需要的印刷线路板。另外,多层印刷线路板也可以与所述印刷线路板的制造方法同样地制造。
接着,对使用所述图案形成材料的具有穿通孔的印刷线路板的制造方法进一步说明。
首先,准备具有穿通孔、表面被金属镀敷层覆盖的印刷线路板形成用基板。作为所述印刷线路板形成用基板,例如可以使用在镀铜叠层板及玻璃-环氧等绝缘基材上形成铜镀敷层的基板,或在这些基板上层叠层间绝缘膜形成铜镀敷层的基板(层叠基板)。
接着,在所述图案形成材料上具有保护薄膜的情况下,剥离该保护薄膜,使用加压辊,压粘所述图案形成材料中的感光层,使其与印刷线路板形成用基板的表面接触(层叠工序)。这样,可以得到依次具有所述印刷线路板形成用基板和所述层叠体的层叠体。
作为所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℃)或加热下(30~180℃),其中,优选加热下(60~140℃)。
作为所述挤涂机的辊压,没有特别限制,例如优选0.1~1MPa。
作为所述压粘的速度,没有特别限制,优选1~3m/分钟。
另外,也可以预热所述印刷线路板形成用基板,或在减压下层叠。
所述层叠体的形成也可以在所述印刷线路板形成用基板上层叠所述图案形成材料,或者通过在所述印刷线路板形成用基板的表面上直接涂敷并干燥所述图案形成材料制造用的感光性树脂组合物溶液等,在所述印刷线路板形成用基板上层叠感光层、阻挡层、缓冲层及支撑体。
接着,从所述层叠体的与基体的相反侧的面,照射光使感光层固化。此外,此时,也可以根据需要(例如支撑体的光透过性不充分的情况下等)剥离所述支撑体、缓冲层及阻挡层后进行曝光。
在此刻,在尚未剥离所述支撑体、缓冲层及阻挡层的情况下,从所述层叠体剥离所述支撑体、缓冲层及阻挡层(剥离工序)。
接着,用适当的显影液溶解除去所述印刷线路板形成用基板上的感光层的未固化区域,形成布线图案形成用的固化层和穿通孔的金属层保护用固化层的图案,在所述印刷线路板形成用基板的表面上露出金属层(显影工序)。
另外,也可以在显影后根据需要利用后加热处理或后曝光处理,进一步进行促进固化部的固化反应的处理。显影可以为如上所述的湿显影法,也可以为干显影法。
接着,用蚀刻液溶解除去在所述印刷线路板形成用基板的表面上露出的金属层(蚀刻工序)。穿通孔的开口部由固化树脂组合物(遮盖膜)覆盖,所以蚀刻液不会进入穿通孔内腐蚀穿通孔内的金属镀层,穿通孔的金属镀层变为残存规定的形状。这样,在所述印刷线路板形成用基板上形成布线图案。
作为所述蚀刻液,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如所述金属层由铜形成的情况下,可以举出氯化铜溶液、三氯化铁溶液、碱蚀刻溶液、过氧化氢系蚀刻液等,其中,从蚀刻因素的点出发,优选三氯化铁溶液。
接着,作为用强碱水溶液等,将所述固化层作为剥离片,从所述印刷线路板形成用基板除去(固化物除去工序)。
作为所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。
作为所述强碱水溶液的pH,例如优选约为12~14,更优选约为13~14。
作为所述强碱水溶液,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,印刷线路板也可以为多层结构的印刷线路板。
此外,所述图案形成材料不仅可以在所述蚀刻过程中使用,还可以在镀敷过程中使用。作为所述镀敷法,例如可以举出硫酸铜镀敷、焦磷酸铜镀敷等铜镀敷,高流动性(high flow)焊锡镀敷等焊锡镀敷,瓦特浴(硫酸镍-氯化镍)镀敷,氨基磺酸镍等镍镀敷,硬(hard)金镀敷、软金镀敷等金镀敷等。
-滤色片的制造方法-
在玻璃基板等的基体上,贴合本发明的所述图案形成材料中的感光层,从还图案形成材料剥离支撑体、缓冲层及阻挡层的情况下,已带电的所述支撑体(薄膜)与人体可能会受到不舒服的电击(shock),或者存在在已带电的所述支撑体上附着尘埃等问题。所以,优选在所述支撑体上设置导电层,或者向所述支撑体自身实施付与导电性的处理。另外,在与缓冲层相反侧的所述支撑体上设置所述导电层的情况下,为了提高耐损伤性而优选设置疏水性聚合物层。
接着,制作将所述感光层分别着色成红、绿、蓝、黒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。使用具有红像素用的所述红色感光层的图案形成材料,在所述基体表面层叠红色感光层形成层叠体之后,将像样本进行曝光、显影,形成红的像素。形成红的像素之后,加热所述层叠体,使未固化部分固化。对绿、蓝的像素也与其同样地进行,形成各像素。
所述层叠体的形成可以在所述玻璃基板上层叠所述图案形成材料,或者也可以通过在所述玻璃基板的表面上直接涂敷并干燥所述图案形成材料制造用的感光性树脂组合物溶液等,来在所述玻璃基板上层叠感光层、阻挡层、缓冲层及支撑体。另外,配置红、绿、蓝三种像素的情况下,也可以为如嵌镶型、三角形型、4像素配置型等之类的配置。
在形成有所述像素的面上层叠具有所述黒色感光层的图案形成材料,从未形成像素的侧进行背面曝光、显影,形成黑矩阵。可以通过加热形成该黑矩阵的层叠体,使未固化部分固化,制造滤色片。
本发明的所述图案形成方法由于使用本发明的所述图案形成材料,所以可以优选用于各种图案的形成、布线图案等永久图案的形成、滤色片、柱材、肋材、间隔件、隔壁等液晶结构构件的制造、全息摄影、微型电机,印样等的制造,特别可以优选用于形成高精细的布线图案。本发明的图案形成装置由于具备本发明的所述图案形成材料,所以可以优选用于各种图案的形成、布线图案等永久图案的形成、滤色片、柱材、肋材、间隔件、隔壁等液晶结构构件的制造,全息摄影、微型电机,印样等的制造,特别可以优选用于高精细布线图案的形成。
利用本发明,可以提供一种可以解决以往的问题,可以形成图案形成后的剥离性良好、显影时间即使变化而抗蚀剂的线宽、矩形轮廓的变化也很少(显影范围宽)、在显影液中的耐损伤性良好、析像度及遮盖性出色、线宽的不均小、更高精细的图案的图案形成材料以及具备该图案形成材料的图案形成装置及使用所述图案形成材料的图案形成方法。
以下利用实施例对本发明进行更具体的说明,但本发明不被这些所限定。
(实施例A-1)
作为所述支撑体,向厚16μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯(东レ株式会社制,16QS52),涂敷并干燥由下述组成构成的感光性树脂组合物溶液,在所述支撑体上形成厚15μm的感光层,制造所述图案形成材料。
[感光性树脂组合物溶液的组成]
·吩噻嗪…0.0049质量份
·甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚物组成(质量比):29/31/40,质均分子量:43,000,Tg:127℃,酸值163mgKOH/g)…14质量份
·用下述结构式(X)表示的聚合性单体…5.6质量份
·六亚甲基二异氰酸酯与四环氧乙烷一甲基丙烯酸酯的1/2摩尔比的加成物…5.6质量份
·作为在分子中具有1个聚合性基的化合物的环己烷二甲醇一丙烯酸酯…2.8重量份
·N-甲基吖啶酮…0.13重量份
·2,2-双(邻氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联二咪唑……2.01质量份
·2-巯基苯并咪唑…0.15质量份
·孔雀绿草酸盐…0.02质量份
·无色结晶紫(leuco crystal violet)…0.20质量份
·甲基乙基甲酮…40质量份
·1-甲氧基-2-丙醇…20质量份
其中,所述吩噻嗪为所述聚合抑制剂,是在分子内具有芳香环、杂环及亚氨基的化合物。
[化59]
结构式(X)
其中,所述结构式(X)中,m+n表示10。用所述结构式(X)表示的化合物是所述结构式(38)表示的在分子中具有2个聚合性基的聚合性化合物的一例。
在所述图案形成材料的感光层上层叠厚20μm的聚乙烯薄膜作为所述保护薄膜。接着,作为所述基体,在对表面进行了研磨、水洗、干燥的镀铜叠层板(没有穿通孔,铜的厚12μm)的表面上,剥离所述图案形成材料的保护薄膜,同时使用层压机(MODEL8B-720-PH,大成层压机(株)制)压粘该图案形成材料的感光层,使其与所述镀铜叠层板接触,制作依次层叠了所述镀铜叠层板、所述感光层、所述聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(支撑体)的层叠体。
压粘条件为挤涂机温度105℃、挤涂机压力0.3MPa、层叠速度1m/分钟。
-显影工序-
从所述层叠体剥去聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(支撑体),在镀铜叠层板上的感光层的全面,以0.15MPa的压力喷射30℃的1质量%碳酸钠水溶液,溶解除去未固化的区域。然后,进行水洗、干燥,形成图案。
另外,测定从开始喷射碳酸钠水溶液到溶解除去镀铜叠层板上的感光层所需要的时间,将其作为最短显影时间。该最短显影时间越短,则显影性越出色。
接着,对所述支撑体,如下所述测定总光线透过率及浊度值。
<总光线透过率>
用在分光光度计(岛津制作所制,UV-2400)中安装积分球的装置,测定对所述支撑体照射405nm的单色光的总光线透过率。
<浊度值>
在所述总光线透过率的测定方法中,除了不使用所述积分球以外,与所述总光线透过率的测定方法同样地进行,测定平行光线透过率。接着,通过计算下述计算式:漫射光透过率=所述总光线透过率-所述平行光线透过率,进而,计算下述计算式:浊度值=所述漫射光透过率/所述总光线透过率×100,求得。
另外,使用得到的图案形成材料,如下所述评价灵敏度、析像度、抗蚀剂表面形状、抗蚀剂图案的线宽不均、粘附性(2倍及4倍)、遮光性及剥离时间。结果如表3及表4所示。
<析像度>
(1)灵敏度的测定
对所述层叠体的图案形成材料的感光层,从聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(支撑体)侧,使用作为所述光照射机构的具有405nm的激光光源的图案形成装置,照射以21/2倍间隔、从0.1mJ/cm2到100mJ/cm2的光能量不同的光,进行曝光,使所述感光层的一部分区域固化。在室温下静置10分钟,然后从所述层叠体剥去聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(支撑体),用喷射压0.15MPa向镀铜叠层板上的所述感光层的全面喷射碳酸钠水溶液(30℃,1质量%),喷射时间为在所述显影性的评价中求得的最短显影时间的2倍,溶解除去未固化的区域,测定残留的固化区域的厚度。接着,绘制光的照射量与固化层的厚度之间的关系的曲线图,得到灵敏度曲线。这样从得到的灵敏度曲线可知,固化区域的厚成为与曝光前的感光层膜厚的差为0.5μm以下时的光能量,为使感光层固化所必需的光能量。
(2)析像度的测定
用与所述相同的方法及条件制作所述层叠体,在室温下(23℃,55%RH)静置10分钟。从得到的层叠体的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(支撑体)上,使用所述图案形成装置,以线(line)/空间(space)=1/1,从线(line)宽5μm~20μm,以每1μm,进行各线宽的曝光。此时的曝光量为固化在所述(1)中测定的所述图案形成材料的感光层所必需的光能量。在室温下静置10分钟之后,从所述层叠体剥去聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(支撑体)。用喷射压0.15MPa向镀铜叠层板上的所述感光层的全面喷射作为显影液的碳酸钠水溶液(30℃,1质量%),喷射时间为在所述显影工序中求得的最短显影时间的2倍,溶解除去未固化的区域。用光学显微镜观察这样得到的带固化树脂图案的镀铜叠层板的表面,在固化树脂图案的线中测定没有堵塞、皱巴等异常的最小线宽,将其作为析像度。该析像度的数值越小越为良好。
<粘附性的测定>
用与所述相同的方法及条件制作所述层叠体,在室温下(23℃,55%RH)静置10分钟。从得到的层叠体的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(支撑体)上,使用所述图案形成装置,以线(line)/空间(space)=1/5,从线(line)宽5μm~100μm,以每5μm,进行各线宽的曝光。此时的曝光量为固化在所述中测定的所述图案形成材料的感光层所必需的光能量。在室温下静置10分钟之后,从所述层叠体剥去聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(支撑体)。用喷射压0.15MPa向镀铜叠层板上的感光层的全面喷射作为所述显影液的碳酸钠水溶液(30℃,1质量%),喷射时间为在所述显影工序中求得的最短显影时间的2倍或4倍,溶解除去未固化的区域。用光学显微镜观察这样得到的带固化树脂图案的镀铜叠层板的表面,在固化树脂图案的线中测定没有剥脱、削刮、浮起等异常的最小线宽,将其作为粘附性。该粘附性的数值越小越为良好。另外,该粘附性的差越小,则图案线宽、矩形轮廓等相对显影时间的变化的变化越小,越为良好。
<抗蚀剂表面形状>
利用扫描型电子显微镜(SEM)对测定所述析像度时形成的图案面(50μm×50μm)进行摄影,按照以下的评价标准对已形成的抗蚀剂表面的形状进行评价。
-评价标准-
A……没有缺陷或有1~5个缺陷,但对已形成的图案的形状没有影响,蚀刻后的布线图案未见断线。
B……有5~10个缺陷,但对已形成的图案的形状没有影响,蚀刻后的布线图案未见断线。
C……有11~20个缺陷,该缺陷在图案的端面产生形状异常,蚀刻后的布线图案可见断线。
D……有21个异常的缺陷,该缺陷在图案的端面产生形状异常,蚀刻后的布线图案可见断线。
<抗蚀剂图案的线宽不均>
用与所述相同的方法及条件制作所述层叠体,在室温下(23℃,55%RH)静置10分钟。从得到的层叠体的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(支撑体)上,使用作为所述光照射机构的具有405nm的激光光源的所述图案形成装置,调节光能量从而完成显影的线与空间宽分别成为20μm,利用此光进行曝光。线长为5mm,线根数为20根。在室温下静置10分钟之后,从所述层叠体剥去聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(支撑体)。用喷射压0.15MPa向镀铜叠层板上的感光层的全面喷射作为所述显影液的碳酸钠水溶液(30℃,1质量%),喷射时间为在所述显影工序中求得的最短显影时间的2倍,溶解除去未固化的区域。用超深度彩色3D形状测定显微镜(VK-9500,キ一ェンス公司制)观察这样得到的20根线中从左边第3根的线,测定最大的线宽值与最小的线宽值的差,将其作为抗蚀剂图案的线宽不均的值。线宽不均的值越小,则线宽的再现性越好,优选。
<遮盖性>
将所述层叠体中的镀铜叠层板代替为具有200个直径2mm的穿通孔的镀铜叠层板以及在镀铜叠层板的两面层叠,除此以外,与所述层叠体同样地制作遮盖性评价用层叠体,在室温(23℃,相对湿度55%)的条件下放置10分钟。接着,从所述制作的层叠体的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(支撑体)上,使用所述图案形成装置,向该层叠体中的感光层的全面进行曝光。此时的曝光量为使在所述析像度的评价中(1)测定的所述图案形成材料的感光层固化所必需的光能量。在室温下静置10分钟之后,从所述层叠体剥去聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(支撑体)。用喷射压0.15MPa向所述镀铜叠层板上的所述感光层的全面喷射作为所述显影液的碳酸钠水溶液(30℃,1质量%),喷射时间为在所述显影工序中求得的最短显影时间的2倍。用显微镜观察这样得到的所述镀铜叠层板中的在穿通孔开口部上形成的固化层(遮盖膜)的剥离或破损等缺陷的有无,计数缺陷的发生率。
<剥离时间的测定>
用与所述相同的方法及条件制作所述层叠体,在室温下(23℃,55%RH)静置10分钟。从得到的层叠体的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(支撑体)上,使用所述图案形成装置,进行全面曝光。此时的曝光量为固化在所述中测定的所述图案形成材料的感光层所必需的光能量。在室温下静置10分钟之后,从所述层叠体剥去聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(支撑体)。用喷射压0.15MPa向镀铜叠层板上的感光层的全面喷射作为所述显影液的碳酸钠水溶液(30℃,1质量%),喷射时间为在所述显影工序中求得的最短显影时间的2倍。使其干燥之后,将基板立于3质量%的氢氧化钠水溶液中来浸渍,测定完全地剥离膜需要的时间。该时间越短则越良好。
(实施例A-2)
在实施例A-1中,代替作为在所述分子中具有1个聚合性基的化合物的环己烷二甲醇一丙烯酸酯,使用下述结构式(a)表示的在分子中具有1个聚合性基的化合物,除此以外,与实施例A-1同样地制造图案形成材料。
[化60]
结构式(a)
<评价>
接着,对所述支撑体,与实施例A-1同样地,测定总光线透过率及浊度值。结果如表3所示。
另外,使用得到的图案形成材料,与实施例A-1同样地,评价灵敏度、析像度、抗蚀剂表面形状、抗蚀剂图案的线宽不均、粘附性(2倍及4倍)、遮盖性及剥离时间。结果如表3及表4所示。
(实施例A-3)
在实施例A-1中,代替作为在所述分子中具有1个聚合性基的化合物的环己烷二甲醇一丙烯酸酯,使用下述结构式(b)表示的在分子中具有1个聚合性基的化合物,除此以外,与实施例A-1同样地制造图案形成材料。
[化61]
结构式(b)
<评价>
接着,对所述支撑体,与实施例A-1同样地,测定总光线透过率及浊度值。结果如表3所示。
另外,使用得到的图案形成材料,与实施例A-1同样地,评价灵敏度、析像度、抗蚀剂表面形状、抗蚀剂图案的线宽不均、粘附性(2倍及4倍)、遮盖性及剥离时间。结果如表3及表4所示。
(实施例A-4)
在实施例A-1中,代替作为在所述分子中具有1个聚合性基的化合物的环己烷二甲醇一丙烯酸酯,使用下述结构式(b)表示的在分子中具有1个聚合性基的化合物2.1质量份和下述结构式(d)表示的在分子中具有3个聚合性基的化合物0.7质量份,除此以外,与实施例A-1同样地制造图案形成材料。
【化62】
结构式(b)
【化63】
结构式(d)
其中,所述结构式(d)中,n1+n2+n3=9(平均值)
<评价>
接着,对所述支撑体,与实施例A-1同样地,测定总光线透过率及浊度值。结果如表3所示。
另外,使用得到的图案形成材料,与实施例A-1同样地,评价灵敏度、析像度、抗蚀剂表面形状、抗蚀剂图案的线宽不均、粘附性(2倍及4倍)、遮盖性及剥离时间。结果如表3及表4所示。
(实施例A-5)
在实施例A-1中,将所述结构式(X)表示的聚合性单体5.6质量份变为6.3质量份,将六亚甲基二异氰酸酯与四环氧乙烷一甲基丙烯酸酯的1/2摩尔比的加成物5.6质量份变为6.3质量份,代替作为在所述分子中具有1个聚合性基的化合物的环己烷二甲醇一丙烯酸酯2.8质量份,使用下述结构式(b)表示的在分子中具有1个聚合性基的化合物1.4质量份,除此以外,与实施例A-1同样地制造图案形成材料。
[化64]
结构式(b)
<评价>
接着,对所述支撑体,与实施例A-1同样地,测定总光线透过率及浊度值。结果如表3所示。
另外,使用得到的图案形成材料,与实施例A-1同样地,评价灵敏度、析像度、抗蚀剂表面形状、抗蚀剂图案的线宽不均、粘附性(2倍及4倍)、遮盖性及剥离时间。结果如表3及表4所示。
(实施例A-6)
在实施例A-1中,将所述结构式(X)表示的聚合性单体5.6质量份变为4.9质量份,将六亚甲基二异氰酸酯与四环氧乙烷一甲基丙烯酸酯的1/2摩尔比的加成物5.6质量份变为4.9质量份,代替作为在所述分子中具有1个聚合性基的化合物的环己烷二甲醇一丙烯酸酯2.8质量份,使用下述结构式(b)表示的在分子中具有1个聚合性基的化合物4.2质量份,除此以外,与实施例A-1同样地制造图案形成材料。
[化65]
结构式(b)
<评价>
接着,对所述支撑体,与实施例A-1同样地,测定总光线透过率及浊度值。结果如表3所示。
另外,使用得到的图案形成材料,与实施例A-1同样地,评价灵敏度、析像度、抗蚀剂表面形状、抗蚀剂图案的线宽不均、粘附性(2倍及4倍)、遮盖性及剥离时间。结果如表3及表4所示。
(实施例A-7)
在实施例A-1中,将所述支撑体,代替为厚16μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(三菱化学聚酯(ポリェステル)公司制,R340G),除此以外,与实施例A-1同样地制造图案形成材料及层叠体。
<评价>
接着,对所述支撑体,与实施例A-1同样地,测定总光线透过率及浊度值。结果如表3所示。
另外,使用得到的图案形成材料,与实施例A-1同样地,评价灵敏度、析像度、抗蚀剂表面形状、抗蚀剂图案的线宽不均、粘附性(2倍及4倍)、遮盖性及剥离时间。结果如表3及表4所示。
(实施例A-8)
在实施例A-1中,将所述支撑体,代替为厚16μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(东洋纺公司制,A1517),除此以外,与实施例A-1同样地制造图案形成材料及层叠体。
<评价>
接着,对所述支撑体,与实施例A-1同样地,测定总光线透过率及浊度值。结果如表3所示。
另外,使用得到的图案形成材料,与实施例A-1同样地,评价灵敏度、析像度、抗蚀剂表面形状、抗蚀剂图案的线宽不均、粘附性(2倍及4倍)、遮盖性及剥离时间。结果如表3及表4所示。
(实施例A-9)
在实施例A-1中,将所述支撑体,代替为厚16μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(东レ株式会社制,16FB50),除此以外,与实施例A-1同样地制造图案形成材料及层叠体。
<评价>
接着,对所述支撑体,与实施例A-1同样地,测定总光线透过率及浊度值。结果如表3所示。
另外,使用得到的图案形成材料,与实施例A-1同样地,评价灵敏度、析像度、抗蚀剂表面形状、抗蚀剂图案的线宽不均、粘附性(2倍及4倍)、遮盖性及剥离时间。结果如表3及表4所示。
(实施例A-10)
在实施例A-1中,将所述图案形成装置,代替为下述所述的图案形成装置,除此以外,与实施例A-1同样地制造图案形成材料。
<评价>
接着,对所述支撑体,与实施例A-1同样地,测定总光线透过率及浊度值。结果如表3所示。
另外,使用得到的图案形成材料,与实施例A-1同样地,评价灵敏度、析像度、抗蚀剂表面形状、抗蚀剂图案的线宽不均、粘附性(2倍及4倍)、遮盖性及剥离时间。结果如表3及表4所示。
《图案形成装置》
使用的图案形成装置具有:作为所述光照射机构的图27A及图27B~图32所示的合波激光光源,和作为所述光调制机构的图4所示的控制成仅驱动将主扫描方向上排列1024个微镜的微镜列在副扫描方向排列成768组内的1024个×256列的DMD50,和图13A~图13C所示的将一面为复曲面的微透镜474排列成阵列状的微透镜阵列472,以及通过该微透镜阵列的光成像于所述感光层的光学系480、482。
另外,所述微透镜中的复曲面使用以下说明的复曲面。
首先,为了修正作为DMD50的所述描绘部的微透镜474的射出面中的畸变,测定该射出面的畸变。结果如图14所示。图14表示用等高线连接反射面的相同高度位置,等高线的间距为5nm。此外,同图所示的x方向及y方向是微镜62的2个对角线方向,微镜62以在y方向延伸的旋转轴为中心进行旋转。另外,图15A及图15B分别表示沿着所述x方向、y方向的微镜62的反射面的高度位置变位。
如图14、图15A及图15B所示,在微镜62的反射面上存在畸变,而且如果特别注意镜中央部,那么可以判断出1个对角线方向(y方向)的畸变大于另一个对角线方向(x方向)的畸变。所以,判断出如果这样不变,那么在微透镜阵列55的微透镜55a聚光的激光B在聚光位置的形状可能会发生畸变。
图16A及16B分别详细表示整个微透镜阵列55的正面形状及侧面形状。在这些图中,也标记了微透镜阵列55的各部分的尺寸,它们的单位为mm。首先参照图4如同该图所说明,DMD50的1024个×256列的微镜62被驱动,与此对应,微透镜阵列55构成为向横向并列1024个的微透镜55a的列在纵向并设成256列。其中,在图16A中,在横向的微透镜阵列55的并列顺序用j表示,在纵向用k表示。
另外,图17A及17B分别表示微透镜阵列55中的1个微透镜55a的正面形状及侧面形状。其中,在图17A中,结合微透镜55a的等高线来表示。各微透镜55a的光射出侧的端面成为修正微镜62的反射面的畸变造成的像差的非球面形状。更具体而言,微透镜55a成为复曲面透镜(toriclens),光学上对应上述x方向的方向的曲率半径Rx=-0.125mm,对应上述y方向的方向的曲率半径Ry=-0.1mm。
因而,与上述x方向及y方向平行的截面内的激光B的聚光状态,大体上分别如图18A及18B所示。就是说,如果比较与x方向平行的截面内和与y方向平行的截面内,后者的截面内的微透镜55a的曲率半径更小,焦点距离变得更短。
此外,微透镜55a为上述形状的情况下,利用计算机模拟该微透镜55a的聚光位置(焦点位置)附近的光束直径的结果如图19A~图19D所示。另外,为了比较,在为微透镜55a的曲率半径Rx=Ry=-0.1mm的球面形状的情况下,同样进行模拟的结果见图20A~图20D。其中,各图中的z值是用离微透镜55a的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,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3]
其中,在所述计算式中,Cx:x方向的曲率(=1/Rx)、Cy:y方向的曲率(=1/Ry)、X:离x方向相关的透镜光轴O的距离、Y:离y方向相关的透镜光轴O的距离。
比较图19A~图19D和图20A~图20D可知,通过使微透镜55a成为与y方向平行的截面内的焦点距离小于与x方向平行的截面内的焦点距离的复曲面透镜,可以抑制该聚光位置附近的光束形状的畸变。结果,那么没有变形地在感光层150上曝光更精细的图像成为可能。另外,还可判断出在图19A~图19D所示的本实施方式中,光束直径小的区域更宽,即焦点深度更大。
另外,配置于微透镜阵列55的聚光位置附近的孔径阵列59被配置为向该各孔径59a只入射经过与其对应的微透镜55a的光。即,通过设置该孔径阵列59,可以防止来自不与其对应的相邻的微透镜55a的光向各孔径59a入射,可以提高消光比。
(比较例A-1)
在实施例A-1中,将所述结构式(X)表示的聚合性单体5.6质量份变为7.0质量份,将六亚甲基二异氰酸酯与四环氧乙烷一甲基丙烯酸酯的1/2摩尔比的加成物5.6质量份变为7.0质量份,不添加作为在所述分子中具有1个聚合性基的化合物的环己烷二甲醇一丙烯酸酯,除此以外,与实施例A-1同样地制造图案形成材料。
<评价>
接着,对所述支撑体,与实施例A-1同样地,测定总光线透过率及浊度值。结果如表3所示。
另外,使用得到的图案形成材料,与实施例A-1同样地,评价灵敏度、析像度、抗蚀剂表面形状、抗蚀剂图案的线宽不均、粘附性(2倍及4倍)、遮盖性及剥离时间。结果如表3及表4所示。
(比较例A-2)
在实施例A-1中,将所述支撑体,代替为厚16μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(帝人杜邦(デュポン)薄膜公司制,G2),除此以外,与实施例A-1同样地制造图案形成材料及层叠体。
<评价>
接着,对所述支撑体,与实施例A-1同样地,测定总光线透过率及浊度值。结果如表3所示。
另外,使用得到的图案形成材料,与实施例A-1同样地,评价灵敏度、析像度、抗蚀剂表面形状、抗蚀剂图案的线宽不均、粘附性(2倍及4倍)、遮盖性及剥离时间。结果如表3及表4所示。
[表3]
支撑体 | 灵敏度(最小能量)(mJ/cm2) | ||
浊度值(%) | 总光线透过率(%) | ||
实施例A-1 | 0.8 | 87 | 8 |
实施例A-2 | 0.8 | 87 | 10 |
实施例A-3 | 0.8 | 87 | 8 |
实施例A-4 | 0.8 | 87 | 10 |
实施例A-5 | 0.8 | 87 | 9 |
实施例A-6 | 0.8 | 87 | 8 |
实施例A-7 | 0.8 | 87 | 10 |
实施例A-8 | 2.8 | 90 | 9 |
实施例A-9 | 5.0 | 88 | 9 |
实施例A-10 | 0.8 | 87 | 9 |
比较例A-1 | 0.7 | 88 | 10 |
比较例A-2 | 6.0 | 84 | 12 |
[表4]
析像度(μm) | 抗蚀剂面状 | 抗蚀剂线宽不均(μm) | 粘附性(μm) | 遮盖性 | 剥离时间(秒) | ||
2倍 | 4倍 | ||||||
实施例A-1 | 20 | A | 1.0 | 20 | 30 | 没有破损 | 25 |
实施例A-2 | 17 | A | 1.1 | 20 | 25 | 没有破损 | 22 |
实施例A-3 | 18 | A | 0.9 | 20 | 25 | 没有破损 | 20 |
实施例A-4 | 20 | A | 0.9 | 25 | 35 | 没有破损 | 24 |
实施例A-5 | 15 | A | 1.0 | 20 | 25 | 没有破损 | 24 |
实施例A-6 | 16 | A | 1.0 | 20 | 30 | 没有破损 | 24 |
实施例A-7 | 20 | B | 1.0 | 20 | 25 | 没有破损 | 18 |
实施例A-8 | 20 | B | 1.0 | 20 | 25 | 没有破损 | 16 |
实施例A-9 | 20 | B | 1.3 | 20 | 25 | 没有破损 | 16 |
实施例A-10 | 19 | A | 0.8 | 20 | 25 | 没有破损 | 25 |
比较例A-1 | 25 | B | 1.0 | 35 | 50 | 没有破损 | 35 |
比较例A-2 | 25 | D | 2.1 | 30 | 35 | 2%破损 | 16 |
从表3及表4的结果可以判断,实施例A-1~A-10的图案形成材料由于使用高透明的支撑体而且作为聚合性化合物添加在分子中具有1个聚合性基的化合物,所以与比较例A-1及A-2相比,可以形成图案形成后的剥离性良好、显影时间即使变化而抗蚀剂的线宽、矩形轮廓等的变化也很少(显影范围宽)、线宽的不均少、更高精细的图案。
(实施例B-1)
作为所述支撑体,向厚16μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯(东レ株式会社制,16QS52),涂敷并干燥由下述组成构成的感光性树脂组合物溶液,在所述支撑体上形成厚15μm的感光层,制造所述图案形成材料。
[感光性树脂组合物溶液的组成]
·吩噻嗪…0.0052质量份
·甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚物组成(质量比):29/31/40,质均分子量:43,000,Tg:127℃,酸值163mgKOH/g)…16质量份
·用下述结构式(X)表示的聚合性单体…6.3质量份
·六亚甲基二异氰酸酯与四环氧乙烷一甲基丙烯酸酯的1/2摩尔比的加成物…6.3质量份
·作为在分子中具有3个聚合性基的化合物的下述结构式(a)表示的化合物…1.4重量份
·N-甲基吖啶酮…0.10重量份
·2,2-双(邻氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联二咪唑……3.05质量份
·2-巯基苯并咪唑…0.23质量份
·孔雀绿草酸盐…0.02质量份
·无色结晶紫(leuco crystal violet)…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
其中,所述吩噻嗪为所述聚合抑制剂,是在分子内具有芳香环、杂环及亚氨基的化合物。
[化66]
结构式(X)
其中,所述结构式(X)中,m+n表示10。此外,结构式(X)表示的化合物是所述结构式(38)表示的在分子中具有2个聚合性基的聚合性化合物的一例。
[化67]
结构式(a)
其中,所述结构式(a)中,Et为乙基,n1+n2+n3=9(平均值)。
在所述图案形成材料的感光层上层叠厚20μm的聚乙烯薄膜作为所述保护薄膜。接着,作为所述基体,在对表面进行了研磨、水洗、干燥的镀铜叠层板(没有穿通孔,铜的厚12μm)的表面上,剥离所述图案形成材料的保护薄膜,同时使用层压机(MODEL8B-720-PH,大成层压机(株)制)压粘该图案形成材料的感光层,使其与所述镀铜叠层板接触,制作依次层叠了所述镀铜叠层板、所述感光层、所述聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(支撑体)的层叠体。
压粘条件为挤涂机温度105℃、挤涂机压力0.3MPa、层叠速度1m/分钟。
-显影工序-
从所述层叠体剥去聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(支撑体),在镀铜叠层板上的感光层的全面,以0.15MPa的压力喷射30℃的1质量%碳酸钠水溶液,溶解除去未固化的区域。然后,进行水洗、干燥,形成图案。
另外,测定从开始喷射碳酸钠水溶液到溶解除去镀铜叠层板上的感光层所需要的时间,将其作为最短显影时间。该最短显影时间越短,则显影性越出色。
接着,对所述支撑体,如下所述测定总光线透过率及浊度值。
<总光线透过率>
用在分光光度计(岛津制作所制,UV-2400)中安装积分球的装置,测定对所述支撑体照射405nm的单色光的总光线透过率。
<浊度值>
在所述总光线透过率的测定方法中,除了不使用所述积分球以外,与所述总光线透过率的测定方法同样地进行,测定平行光线透过率。接着,通过计算下述计算式:漫射光透过率=所述总光线透过率-所述平行光线透过率,进而,计算下述计算式:浊度值=所述漫射光透过率/所述总光线透过率×100,求得。
另外,使用得到的图案形成材料,如下所述评价灵敏度、析像度、抗蚀剂表面形状、抗蚀剂图案的线宽不均、遮光性及耐损伤性。结果如表5及表6所示。
<析像度>
(1)灵敏度的测定
对所述层叠体的图案形成材料的感光层,从聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(支撑体)侧,使用作为所述光照射机构的具有405nm的激光光源的图案形成装置,照射以21/2倍间隔、从0.1mJ/cm2到100mJ/cm2的光能量不同的光,进行曝光,使所述感光层的一部分区域固化。在室温下静置10分钟,然后从所述层叠体剥去聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(支撑体),用喷射压0.15MPa向镀铜叠层板上的所述感光层的全面喷射碳酸钠水溶液(30℃,1质量%),喷射时间为在所述显影工序的评价中求得的最短显影时间的2倍,溶解除去未固化的区域,测定残留的固化区域的厚度。接着,绘制光的照射量与固化层的厚度之间的关系的曲线图,得到灵敏度曲线。这样从得到的灵敏度曲线可知,固化区域的厚成为15μm时的光能量,为使感光层固化所必需的光能量。
(2)析像度的测定
用与所述显影性的评价相同的方法及条件制作所述层叠体,在室温下(23℃,55%RH)静置10分钟。从得到的层叠体的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(支撑体)上,使用所述图案形成装置,以线/空间=1/1,从线宽5μm~20μm,以每1μm,进行各线宽的曝光,从线宽20μm~50μm,以每5μm,进行各线宽的曝光。此时的曝光量为固化在所述(1)中测定的所述图案形成材料的感光层所必需的光能量。在室温下静置10分钟之后,从所述层叠体剥去聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(支撑体)。用喷射压0.15MPa向镀铜叠层板上的感光层的全面喷射作为显影液的碳酸钠水溶液(30℃,1质量%),喷射时间为在所述显影工序中求得的最短显影时间的2倍,溶解除去未固化的区域。用光学显微镜观察这样得到的带固化树脂图案的镀铜叠层板的表面,在固化树脂图案的线中测定没有堵塞、皱巴等异常的最小线宽,将其作为析像度。该析像度的数值越小越为良好。
<抗蚀剂表面形状>
利用扫描型电子显微镜(SEM)对测定所述析像度时形成的图案面(50μm×50μm)进行摄影,按照以下的评价标准对已形成的抗蚀剂表面的形状进行评价。
-评价标准-
A……没有缺陷或有1~5个缺陷,但对已形成的图案的形状没有影响,蚀刻后的布线图案未见断线。
B……有5~10个缺陷,但对已形成的图案的形状没有影响,蚀刻后的布线图案未见断线。
C……有11~20个缺陷,该缺陷在图案的端面产生形状异常,蚀刻后的布线图案可见断线。
D……有21个异常的缺陷,该缺陷在图案的端面产生形状异常,蚀刻后的布线图案可见断线。
<抗蚀剂图案的线宽不均>
用与所述相同的方法及条件制作所述层叠体,在室温下(23℃,55%RH)静置10分钟。从得到的层叠体的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(支撑体)上,使用作为所述光照射机构的具有405nm的激光光源的所述图案形成装置,调节光能量从而完成显影的线与空间宽分别成为20μm,利用此光进行曝光。线长为5mm,线根数为20根。在室温下静置10分钟之后,从所述层叠体剥去聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(支撑体)。用喷射压0.15MPa向镀铜叠层板上的感光层的全面喷射作为所述显影液的碳酸钠水溶液(30℃,1质量%),喷射时间为在所述显影工序中求得的最短显影时间的2倍,溶解除去未固化的区域。用超深度彩色3D形状测定显微镜(VK-9500,キ一エンス公司制)观察这样得到的20根线中从左边第3根的线,测定最大的线宽值与最小的线宽值的差,将其作为抗蚀剂图案的线宽不均的值。线宽不均的值越小,则线宽的再现性越好,优选。
<遮盖性>
将所述层叠体中的镀铜叠层板代替为具有200个直径2mm的穿通孔的镀铜叠层板以及在镀铜叠层板的两面层叠,除此以外,与所述层叠体同样地制作遮盖性评价用层叠体,在室温(23℃,相对湿度55%)的条件下放置10分钟。接着,从所述制作的层叠体的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(支撑体)上,使用所述图案形成装置,向该层叠体中的感光层的全面进行曝光。此时的曝光量为使在所述析像度的评价中(2)测定的所述图案形成材料的感光层固化所必需的光能量。在室温下静置10分钟之后,从所述层叠体剥去聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(支撑体)。用喷射压0.15MPa向所述镀铜叠层板上的所述感光层的全面喷射作为所述显影液的碳酸钠水溶液(30℃,1质量%),喷射时间为在所述显影工序中求得的最短显影时间的2倍。用显微镜观察这样得到的所述镀铜叠层板中的在穿通孔开口部上形成的固化层(遮盖膜)的剥离或破损等缺陷的有无,计数缺陷的发生率。
<耐损伤性(膜强度)的评价>
在将图案形成材料浸于显影液中的状态下,在划痕强度试验机(heidon type18,新东科学株式会社制)中使用直径0.01mm的蓝宝石(sapphire)针,以负载5g、划痕速度10mm/sec进行划痕试验。用光学显微镜观察产生的损伤的宽度,测定损伤的平均宽度,以下述标准进行评价。
[评价标准]
○:划痕宽度不到1μm
△:划痕宽度为1μm以上、不到2μm
×:划痕宽度为2μm以上
(实施例B-2)
在实施例B-1中,代替作为在所述分子中具有3个聚合性基的化合物的所述结构式(a)表示的化合物,使用下述结构式(b)表示的在分子中具有3个聚合性基的化合物,除此以外,与实施例B-1同样地制造图案形成材料。
[化68]
结构式(b)
其中,所述结构式(b),n1+n2+n3=9(平均值)。
<评价>
接着,对所述支撑体,与实施例B-1同样地,测定总光线透过率及浊度值。结果如表5所示。
另外,使用得到的图案形成材料,与实施例1同样地,评价灵敏度、析像度、抗蚀剂表面形状、抗蚀剂图案的线宽不均、遮盖性及耐损伤性。结果如表5及表6所示。
(实施例B-3)
在实施例B-1中,将所述结构式(X)表示的聚合性单体6.3质量份变为6.65质量份,将六亚甲基二异氰酸酯与四环氧乙烷一甲基丙烯酸酯的1/2摩尔比的加成物6.3质量份变为6.65质量份,将所述结构式(a)表示的在分子中具有3个聚合性基的化合物1.4质量份变为0.7质量份,除此以外,与实施例B-1同样地制造图案形成材料。
<评价>
接着,对所述支撑体,与实施例B-1同样地,测定总光线透过率及浊度值。结果如表5所示。
另外,使用得到的图案形成材料,与实施例B-1同样地,评价灵敏度、析像度、抗蚀剂表面形状、抗蚀剂图案的线宽不均、遮盖性及耐损伤性。结果如表5及表6所示。
(实施例B-4)
在实施例B-1中,将所述结构式(X)表示的聚合性单体6.3质量份变为5.6质量份,将六亚甲基二异氰酸酯与四环氧乙烷一甲基丙烯酸酯的1/2摩尔比的加成物6.3质量份变为5.6质量份,将所述结构式(a)表示的在分子中具有3个聚合性基的化合物1.4质量份变为2.8质量份,除此以外,与实施例B-1同样地制造图案形成材料。
<评价>
接着,对所述支撑体,与实施例B-1同样地,测定总光线透过率及浊度值。结果如表5所示。
另外,使用得到的图案形成材料,与实施例B-1同样地,评价灵敏度、析像度、抗蚀剂表面形状、抗蚀剂图案的线宽不均、遮盖性及耐损伤性。结果如表5及表6所示。
(实施例B-5)
在实施例B-1中,将所述支撑体,代替为厚16μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(三菱化学聚酯(ポリェステル)公司制,R340G),除此以外,与实施例B-1同样地制造图案形成材料及层叠体。
<评价>
接着,对所述支撑体,与实施例B-1同样地,测定总光线透过率及浊度值。结果如表5所示。
另外,使用得到的图案形成材料,与实施例B-1同样地,评价灵敏度、析像度、抗蚀剂表面形状、抗蚀剂图案的线宽不均、遮盖性及耐损伤性。结果如表5及表6所示。
(实施例B-6)
在实施例B-1中,将所述支撑体,代替为厚16μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(洋纺公司制,A1517),除此以外,与实施例B-1同样地制造图案形成材料及层叠体。
<评价>
接着,对所述支撑体,与实施例B-1同样地,测定总光线透过率及浊度值。结果如表5所示。
另外,使用得到的图案形成材料,与实施例B-1同样地,评价灵敏度、析像度、抗蚀剂表面形状、抗蚀剂图案的线宽不均、遮盖性及耐损伤性。结果如表5及表6所示。
(实施例B-7)
在实施例B-1中,将所述支撑体,代替为厚16μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(东レ株式会社制,16FB50),除此以外,与实施例B-1同样地制造图案形成材料及层叠体。
<评价>
接着,对所述支撑体,与实施例B-1同样地,测定总光线透过率及浊度值。结果如表5所示。
另外,使用得到的图案形成材料,与实施例B-1同样地,评价灵敏度、析像度、抗蚀剂表面形状、抗蚀剂图案的线宽不均、遮盖性及耐损伤性。结果如表5及表6所示。
(实施例B-8)
在实施例B-1中,将所述图案形成装置,代替为与所述实施例A-10相同的图案形成装置,除此以外,与实施例B-1同样地制造图案形成材料。
<评价>
接着,对所述支撑体,与实施例B-1同样地,测定总光线透过率及浊度值。结果如表5所示。
另外,使用得到的图案形成材料,与实施例B-1同样地,评价灵敏度、析像度、抗蚀剂表面形状、抗蚀剂图案的线宽不均、遮盖性及耐损伤性。结果如表5及表6所示。
(比较例B-1)
在实施例B-1中,将所述结构式(X)表示的聚合性单体6.3质量份变为7.0质量份,将六亚甲基二异氰酸酯与四环氧乙烷-甲基丙烯酸酯的1/2摩尔比的加成物6.3质量份变为7.0质量份,不添加作为在所述分子中具有3个聚合性基的化合物的所述结构式(a)表示的化合物,除此以外,与实施例B-1同样地制造图案形成材料。
<评价>
接着,对所述支撑体,与实施例B-1同样地,测定总光线透过率及浊度值。结果如表5所示。
另外,使用得到的图案形成材料,与实施例B-1同样地,评价灵敏度、析像度、抗蚀剂表面形状、抗蚀剂图案的线宽不均、遮盖性及耐损伤性。结果如表5及表6所示。
(比较例B-2)
在实施例B-1中,将所述结构式(X)表示的聚合性单体7.0质量份变为3.5质量份,将六亚甲基二异氰酸酯与四环氧乙烷-甲基丙烯酸酯的1/2摩尔比的加成物7.0质量份变为10.5质量份,除此以外,与实施例B-1同样地制造图案形成材料。
<评价>
接着,对所述支撑体,与实施例B-1同样地,测定总光线透过率及浊度值。结果如表5所示。
另外,使用得到的图案形成材料,与实施例B-1同样地,评价灵敏度、析像度、抗蚀剂表面形状、抗蚀剂图案的线宽不均、遮盖性及耐损伤性。结果如表5及表6所示。
(比较例B-3)
在实施例B-1中,将所述结构式(X)表示的聚合性单体7.0质量份变为10.5质量份,将六亚甲基二异氰酸酯与四环氧乙烷一甲基丙烯酸酯的1/2摩尔比的加成物7.0质量份变为3.5质量份,除此以外,与实施例B-1同样地制造图案形成材料。
<评价>
接着,对所述支撑体,与实施例B-1同样地,测定总光线透过率及浊度值。结果如表5所示。
另外,使用得到的图案形成材料,与实施例B-1同样地,评价灵敏度、析像度、抗蚀剂表面形状、抗蚀剂图案的线宽不均、遮盖性及耐损伤性。结果如表5及表6所示。
(比较例B-4)
在实施例B-1中,将所述支撑体,代替为厚16μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(帝人杜邦(デュポン)薄膜公司制,G2),除此以外,与实施例B-1同样地制造图案形成材料及层叠体。
<评价>
接着,对所述支撑体,与实施例B-1同样地,测定总光线透过率及浊度值。结果如表5所示。
另外,使用得到的图案形成材料,与实施例B-1同样地,评价灵敏度、析像度、抗蚀剂表面形状、抗蚀剂图案的线宽不均、遮盖性及耐损伤性。结果如表5及表6所示。
[表5]
支撑体 | 灵敏度(最小能量)(mJ/cm2) | ||
浊度值(%) | 总光线透过率(%) | ||
实施例B-1 | 0.8 | 87 | 8 |
实施例B-2 | 0.8 | 87 | 10 |
实施例B-3 | 0.8 | 87 | 9 |
实施例B-4 | 0.8 | 87 | 10 |
实施例B-5 | 0.8 | 87 | 9 |
实施例B-6 | 2.8 | 90 | 9 |
实施例B-7 | 5.0 | 88 | 10 |
实施例B-8 | 0.8 | 87 | 9 |
比较例B-1 | 0.7 | 88 | 10 |
比较例B-2 | 0.7 | 88 | 11 |
比较例B-3 | 0.7 | 88 | 9 |
比较例B-4 | 6.0 | 84 | 10 |
[表6]
析像度(μm) | 抗蚀剂面状 | 抗蚀剂线宽不均(μm) | 遮盖性 | 耐损伤性 | |
实施例B-1 | 20 | A | 1.0 | 没有破损 | ○ |
实施例B-2 | 17 | A | 1.0 | 没有破损 | ○ |
实施例B-3 | 18 | A | 1.0 | 没有破损 | ○ |
实施例B-4 | 20 | A | 1.0 | 没有破损 | ○ |
实施例B-5 | 15 | A | 1.1 | 没有破损 | ○ |
实施例B-6 | 20 | A | 1.0 | 没有破损 | ○ |
实施例B-7 | 22 | B | 1.3 | 没有破损 | ○ |
实施例B-8 | 15 | A | 0.8 | 没有破损 | ○ |
比较例B-1 | 25 | B | 2.5 | 7%破损 | × |
比较例B-2 | 28 | C | 1.8 | 2%破损 | × |
比较例B-3 | 24 | C | 2.2 | 10%破损 | × |
比较例B-4 | 25 | D | 2.1 | 2%破损 | △ |
从表5及表6的结果可以判断,实施例B-1~B-10的图案形成材料由于使用高透明的支撑体而且作为聚合性化合物添加在分子中具有3个以上聚合性基的化合物,所以与比较例B-1~B-4相比,可以形成在显影液中的耐损伤性良好、析像度及遮盖性出色而且显影性出色、没有线宽的不均或缺陷、断线、更高精细的图案。
产业上的可利用性
本发明的图案形成材料可以形成图案形成后的剥离性良好、显影时间即使变化而抗蚀剂的线宽、矩形轮廓的变化也很少(显影范围宽)、在显影液中的耐损伤性良好、析像度及遮盖性出色、线宽的不均小、更高精细的图案。所以,可以优选用于各种图案的形成、布线图案等永久图案的形成、滤色片、柱材、肋材、间隔件、隔壁等液晶结构构件的制造、全息摄影、微型电机,印样的制造等,特别可以优选用于形成高精细的布线图案。
本发明的图案形成装置由于具备本发明的所述图案形成材料,所以可以优选用于各种图案的形成、布线图案等永久图案的形成、滤色片、柱材、肋材、间隔件、隔壁等液晶结构构件的制造,全息摄影、微型电机,印样等的制造等,特别可以优选用于高精细布线图案的形成。
本发明的图案形成方法由于使用本发明的所述图案形成材料,所以可以优选用于各种图案的形成、布线图案的形成、滤色片、柱材、肋材、间隔件、隔壁等液晶结构构件的制造,全息摄影、微型电机,印样等的制造等,特别可以优选用于高精细布线图案的形成。
Claims (22)
1.一种图案形成材料,其特征在于,
具有支撑体和在该支撑体上至少具有的感光层而成,该支撑体的浊度值为5.0%以下,而且该感光层至少含有粘合剂、聚合性化合物及光聚合引发剂,同时所述聚合性化合物至少包括在分子中具有1个聚合性基的化合物,而且在对所述感光层进行曝光显影时,使该感光层的曝光的部分的厚度在该曝光及显影后不发生变化的该曝光中使用的光的最小能量为0.1~20mJ/cm2。
2.根据权利要求1所述的图案形成材料,其中,
聚合性化合物还包括在分子中具有2个聚合性基的化合物。
3.根据权利要求1或2所述的图案形成材料,其中,
聚合性化合物还包括在分子中具有3个以上聚合性基的化合物。
4.根据权利要求1~3中任意一项所述的图案形成材料,其中,
在分子中至少具有1个聚合性基的化合物具有聚烯化氧基。
5.根据权利要求1~4中任意一项所述的图案形成材料,其中,
在分子中具有1个聚合性基的化合物在聚合性化合物中的含量为1~40质量%。
6.一种图案形成材料,其特征在于,
具有支撑体和在该支撑体上至少具有的感光层而成,该支撑体的浊度值为5.0%以下,而且该感光层至少含有粘合剂、聚合性化合物及光聚合引发剂,同时所述聚合性化合物包括在分子中至少具有3个以上聚合性基的化合物,而且在对所述感光层进行曝光显影时,使该感光层的曝光部分的厚度在该曝光及显影后不发生变化的该曝光中使用的光的最小能量为0.1~20mJ/cm2。
7.根据权利要求6所述的图案形成材料,其中,
聚合性化合物包括在分子中具有3个以上聚合性基、和聚烯化氧基的化合物。
8.根据权利要求6或7所述的图案形成材料,其中,
在分子中具有3个以上聚合性基的化合物在聚合性化合物中的含量为1~40质量%。
9.根据权利要求1~8中任意一项所述的图案形成材料,其中,聚合性化合物包括具有尿烷基或芳基的至少一种的化合物。
10.根据权利要求1~9中任意一项所述的图案形成材料,其中,含有聚合抑制剂。
11.根据权利要求1~10中任意一项所述的图案形成材料,其中,支撑体的总光线透过率为86%以上。
12.根据权利要求1~11中任意一项所述的图案形成材料,其中,在求支撑体的浊度值及支撑体的总光线透过率时的光的波长为405nm。
13.根据权利要求1~12中任意一项所述的图案形成材料,其中,
粘合剂含有共聚物,该共聚物具有来源于苯乙烯及苯乙烯衍生物的至少一种的结构单元。
14.根据权利要求1~13中任意一项所述的图案形成材料,其中,
粘合剂的玻璃化温度为80℃以上。
15.根据权利要求1~14中任意一项所述的图案形成材料,其中,
粘合剂的酸值为70~250mgKOH/g。
16.一种图案形成装置,其特征在于,
具备权利要求1~15中任意一项所述的图案形成材料,
至少具有:可以照射光的光照射机构;和调制来自该光照射机构的光、对所述图案形成材料中的感光层进行曝光的光调制机构。
17.一种图案形成方法,其特征在于,
至少包括:对权利要求1~15中任意一项所述的图案形成材料中的该感光层进行曝光的步骤。
18.根据权利要求17所述的图案形成方法,其中,
曝光是使用基于形成的图案信息而生成控制信号并根据该控制信号进行调制的光进行的。
19.根据权利要求17或18所述的图案形成方法,其中,
曝光是在利用光调制机构调制光之后,使所述光从排列具有非球面的微透镜而成的微透镜阵列通过来进行的,所述非球面可修正所述光调制机构中的描绘部的射出面的畸变引起的像差。
20.根据权利要求19所述的图案形成方法,其中,
非球面为复曲面。
21.根据权利要求17~20中任一项所述的图案形成方法,其中,
在进行了曝光之后,进行感光层的显影。
22.根据权利要求21所述的图案形成方法,其中,
在进行了显影之后,形成图案。
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