CN1997944A - 图案形成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于,提供一种图案形成方法,所述图案形成方法通过抑制成像于图案形成材料上的像的失真,可以高清晰地、有效地形成布线图案等永久图案,而且使遮盖性和分辨率高度并存。因此,提供一种图案形成方法,所述图案形成方法将至少具有感光层的图案形成材料中的该感光层层叠在被处理基体上后,通过相对于该感光层的任意两个以上的区域,照射能量各不相同的光,进行曝光,通过具有n个接受来自光照射装置的光并射出的描素部的光调制装置,使来自上述光照射装置的光调制后,通过排列好具有可以对由上述描素部中的射出面的变形引起的像差进行矫正的非球面的微透镜的微透镜阵列,进行上述曝光。
Description
技术领域
本发明涉及一种图案形成方法,所述图案形成方法使通过空间光调制元件等光调制装置调制而成的光成像于图案形成材料上,并将该图案形成材料曝光。
背景技术
公知的曝光装置是,将用空间光调制元件等调制而成的光通过成像光学系统,将由该光形成的像成像于规定的图案形成材料上,将该图案形成材料曝光。该曝光装置基本上具备空间光调制元件、光源和成像光学系统,其中,所述空间光调制元件是将根据各种控制信号对照射的光进行调制的多个描素部排列成2维状而成;所述光源是对该空间光调制元件进行光照射;所述成像光学系统是将利用该空间光调制元件调制而成的光所形成的像成像于图案形成材料上。(参照非专利文献1及专利文献1)。
作为上述空间光调制元件,例如可以举出液晶显示元件(LCD)、数字微镜器件(DMD)等,该DMD是一种反射镜装置,其是将根据控制信号使反射面的角度发生变化的多数的微镜作为上述描素部,在硅等半导体基板上排列成2维状而成的。
在上述曝光装置的使用中,想要放大投影于图案形成材料上的像之类的要求也随之增多,此时,使用放大成像光学系统作为上述成像光学系统。但是,此时存在的问题在于,如果将经过上述空间光调制元件的光仅通到上述放大成像光学系统,则来自上述空间光调制元件中的各描素部的光束放大,如果被投影则在图案中描素尺寸变大,描素的清晰度降低。
因此,如上述专利文献1所记载,有如下提案:在用上述空间光调制元件调制的光的光路中配置第1成像光学系统,在由该第1成像光学系统形成的成像面上,配置将分别与空间光调制元件的各描素部相对应的微透镜排列成阵列状而成的微透镜阵列;在通过该微透镜阵列的光的光路上配置第2成像光学系统,所述第2成像光学系统将由调制好的光形成的像成像于图案形成材料或屏幕上;通过这些第1及第2成像光学系统对上述的像进行放大投影。在该提案中,由于投影在图案形成材料或屏幕上的像的尺寸被放大,另一方面,由于来自上述空间光调制元件的各描素部的光通过微透镜阵列的各微透镜进行聚光,故投影的像中的描素尺寸(光点尺寸)缩小且保持小的状态,因此,也可以较高地确保像的清晰度。
另一方面,提案有如下构成的曝光装置:使用DMD作为上述空间光调制元件,由该DMD和微透镜阵列组合而成(参照专利文献2)。另外,提案有以下这样的曝光装置,在同种曝光装置中,在上述微透镜阵列的后侧,配置具有与该微透镜阵列的各微透镜相对应的开口(aperture)的开口板,仅使经过对应的上述微透镜的光通过上述开口的曝光装置(参照专利文献3)。此时,通过在上述开口板的各开口防止来自与其不对应的相邻的微透镜的光的入射,来提高消光比。
但是,这些提案存在的问题在于,使用通过上述微透镜阵列的各微透镜发生聚光的光,使在上述图案形成材料上成像的像失真。特别是在使用上述DMD作为空间光调制元件时,该问题尤为明显。
但是,为了提高上述图案形成材料的分辨率,将该感光层的厚度变薄是有效的。但是,在是具有透孔或通孔(via hole)等孔部的印刷布线板的情况下,当将该孔部上的感光层的膜厚减薄时,其存在的问题在于,保护该孔部的遮盖膜(テント膜)在溶解除去感光层的未固化区域的工序及对露出的金属层部分进行蚀刻处理的工序中会遭到破坏。
谋求一种图案形成方法,除了上述具有孔部的印刷布线板以外,还在需要对图案形成材料的感光层的每个区域适当提高硬度时,可以一边维持分辨率,一边提高遮盖性。
因此,目前的现状是,还不能提供一种通过抑制在上述图案形成材料上成像的像的失真,可以高清晰高效率地形成布线图案等永久图案,而且高度均衡遮盖性和分辨率的图案形成方法,期待着进一步的改进开发。
专利文献1:特开2004-1244号公报
专利文献2:特开2001-305663号公报
专利文献3:特表2001-500628号公报
非专利文献1:石川明人“マスクレス露光による開発短縮と量産適用化”“エレクロトニクス実装技術”、株式会社技術調查会、Vol.18、No.6、2002年、p.74-79
发明内容
本发明的目的在于,提供一种图案形成方法,所述图案形成方法通过抑制在至少具有感光层的图案形成材料上成像的像的失真,可以高清晰且高效地形成布线图案等永久图案,而且同时高度地实现遮盖性和分辨率。
用于解决上述课题的手段如下所述。亦即:
<1>一种图案形成方法,其特征在于,其将至少具有感光层的图案形成材料中的该感光层层叠在被处理基体上后,通过相对于该感光层的任意两个以上的区域,照射能量各不相同的光,进行曝光。在该<1>所述的图案形成方法中,在感光层的每个区域变化照射的光的能量进行曝光,由此,例如,在要求仅一部分区域比其它区域的硬度高时,可以通过仅对该区域照射高能量的光而容易地实现,故不需要将感光层整体变厚,可以维持优良的分辨率和蚀刻性。另外,可以对厚度不一样的图案形成材料的感光层进行均匀的固化,可以避免因厚度不均匀引起的蚀刻不良等。照射的光的能量,可以换言为“曝光量”,其单位是(m)J/cm2。
<2>在上述<1>所述的图案形成方法中,至少包含:通过具有n个接受来自光照射装置的光并射出的描素部的光调制装置,使来自上述光照射装置的光调制后,光通过排列好具有非球面的微透镜的微透镜阵列后进行曝光,所述非球面可以矫正由上述描素部中的射出面的变形引起的像差的。在该<2>所述的图案形成方法中,上述光照射装置向上述光调制装置照射光。该光照射装置中的上述n个描素部通过接受来自上述光照射装置的光并放射,调制所接受的来自上述光照射装置的光。利用上述光调制装置调制的光,其通过上述微透镜阵列中的上述非球面,由此矫正由上述描素部中的射出面的变形引起的像差,抑制在上述图案形成材料上成像的像的失真。其结果,高清晰地对上述图案形成材料进行曝光。例如,其后,通过将上述感光层显影,形成高清晰的图案。
<3>在上述<1>记载的图案形成方法中,至少包含:通过具有n个接受来自光照射装置的光并射出的描素部的光调制装置,使来自上述光照射装置的光调制后,光通过排列好具有透镜开口形状的微透镜的微透镜阵列进行曝光,所述的透镜开口形状不使来自上述描素部的外围部的光入射。在该<3>记载的图案形成方法中,上述光照射装置向上述光调制装置照射光。该光照射装置中的上述n个描素部通过接受来自上述光照射装置的光并放射,调制接受的来自上述光照射装置的光。利用上述光调制装置调制的光,利用上述光调制装置调制的光,其通过具有不使来自微透镜阵列中描素部的外围部的光入射的透镜开口形状的微透镜,由此可以防止在变形大的描素部的外围部、特别是在四个角部反射的光变得不聚光,聚光的光发生偏斜。其结果,高清晰地对上述图案形成材料进行曝光。例如,其后,通过将上述感光层显影,形成高清晰的图案。
<4>在上述<3>所述的图案形成方法中,微透镜具有可以对由描素部中的射出面的变形引起的像差进行矫正的非球面。在该<4>所述的图案形成方法中,利用上述光调制装置调制的光,其通过上述微透镜阵列中的上述非球面,由此矫正由上述描素部中的射出面的变形引起的像差,抑制在上述图案形成材料上成像的像的失真。其结果,高清晰地对上述图案形成材料进行曝光。例如,其后,通过将上述感光层显影,形成高清晰的图案。
<5>在上述<2>~<4>中任一项所述的图案形成方法中,非球面是复曲(toric)面。在该<5>所述的图案形成方法中,通过上述非球面是复曲(toric)面,有效地矫正由上述描素部中的放射面的变形形成的像差,有效地抑制成像于图案形成材料上的像的失真。其结果,高清晰地对上述图案形成材料进行曝光。例如,其后,通过将上述感光层显影,形成高清晰的图案。
<6>在上述<3>~<5>中任一项所述的图案形成方法中,微透镜具有圆形的透镜开口形状。
<7>在上述<3>~<6>中任一项所述的图案形成方法中,透镜开口形状通过在该透镜面上设置遮光部来规定。
<8>在上述<1>~<7>中任一项所述的图案形成方法中,被处理基体具有孔部,对该孔部上的孔部上感光层照射的光的能量和对该孔部上感光层以外的感光层照射的光的能量不同。在该<8>记载的图案形成方法中,由于对上述孔部上感光层照射的光的能量与对上述该孔部上感光层以外的感光层照射的光的能量不同,故通过曝光后显影,在上述孔部上,形成硬度与其它区域上不同的固化膜或不同厚度的固化膜。
<9>在上述<8>所述的图案形成方法中,当将对孔部上感光层照射的光的能量设定为A、将对该孔部上感光层以外的感光层照射的光的能量设定为B时,A>B。在该<9>记载的图案形成方法中,特别是,在是具有透孔或通孔等孔部的印刷布线板用基板的情况下,通过使对该孔部上的孔部上感光层照射的光的能量大于对上述孔部上感光层以外(布线部的感光层)的感光层照射的光的能量,可以提高在孔部上形成的遮盖膜的硬度,可以提高在显影后的处理中该遮盖膜的耐久性。进而,即使在孔部的直径较大时,也可以不增加感光层的厚度,而形成高硬度的遮盖膜。
<10>在上述<2>~<9>中任一项所述的图案形成方法中,光调制装置可以根据图案信息,控制在n个描素部中连续配置的任意不到n个的上述描素部。在该<10>所述的图案形成方法中,根据图案信息来控制在上述光调制装置的n个描素部中连续配置的任意不到n个的描素部,由此以高速调制来自上述光照射装置的光。
<11>在上述<2>~<10>中任一项所述的图案形成方法中,光调制装置是空间光调制元件。
<12>在上述<11>所述的图案形成方法中,空间光调制元件是数字微镜器件(DMD)。
<13>在上述<1>~<12>中任一项所述的图案形成方法中,通过开口阵列(aperture array)进行曝光。在该<13>所述的图案形成方法中,通过开口阵列进行曝光,由此提高消光比。其结果,极高清晰地进行曝光。例如,其后,通过将上述感光层显影,形成极高清晰的图案。
<14>在上述<1>~<13>中任一项所述的图案形成方法中,一边使曝光光和感光层相对地移动,一边进行曝光。在该<14>所述的图案形成材料中,通过一边使上述调制成的光和上述感光层相对地移动一边曝光,可以高速地进行曝光。
<15>在上述<1>~<14>中任一项所述的图案形成方法中,进行曝光后,进行感光层的显影。
<16>在上述<15>所述的图案形成方法中,在进行显影后,进行永久图案的形成。
<17>在上述<16>所述的图案形成方法中,永久图案是布线图案,该永久图案通过蚀刻处理及镀敷处理的至少任意一种来形成。在该<17>所述的图案形成方法中,上述永久图案是上述布线图案,该永久图案是利用蚀刻处理及镀敷处理的至少任意一种来形成,由此形成高清晰的布线图案。
<18>在上述<2>~<17>中任一项所述的图案形成方法中,光照射装置可以合成两个以上的光进行照射。在该<18>所述的图案形成材料中,上述光照射装置可以合成两个以上的光进行照射,由此通过焦深较深的曝光光进行曝光。其结果,非常高清晰地对上述图案形成材料进行曝光。例如,其后,通过将上述感光层显影,形成非常高清晰的图案。
<19>在上述<2>~<18>中任一项所述的图案形成方法中,光照射装置具有:多种激光器、多模光纤和聚集光学系统,所述聚集光学系统将从该多个激光器分别照射的激光光束聚光,使其结合在上述多模光纤上。在该<19>所述的图案形成方法中,通过上述光照射装置,从上述多个激光器分别照射的激光光束可以通过上述聚集光学系统被聚光,结合在上述多模光纤上,由此通过焦深较深的曝光光进行曝光。其结果,非常高清晰地对上述图案形成材料进行曝光。例如,其后,通过将上述感光层显影,形成非常高清晰的图案。
<20>在上述<1>~<19>中任一项所述的图案形成方法中,感光层通过干膜抗蚀剂的转印而形成。
<21>在上述<1>~<20>中任一项所述的图案形成方法中,感光层通过液体状抗蚀剂的涂敷而形成。
<22>在上述<1>~<21>中任一项所述的图案形成方法中,感光层至少含有黏合剂、聚合性化合物和光聚合引发剂。
<23>在上述<22>所述的图案形成方法中,黏合剂具有酸性基团。
<24>在上述<22>~<23>中任一项所述的图案形成方法中,黏合剂含有乙烯基共聚物。
<25>在上述<22>~<24>中任一项所述的图案形成方法中,黏合剂的酸值为70~250mgKOH/g。
<26>在上述<22>~<25>中任一项所述的图案形成方法中,聚合性化合物包含具有尿烷基及芳基的至少任意一种的单体。
<27>在上述<22>~<26>中任一项所述的图案形成方法中,光聚合引发剂是从卤化烃衍生物、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、芳香族鎓盐及芳环烯金属衍生物类中选择的至少1种。
<28>在上述<1>~<27>中任一项所述的图案形成方法中,感光层含有黏合剂10~90质量%,并且含有聚合性化合物5~9质量%。
<29>在上述<1>~<28>中任一项所述的图案形成方法中,感光层的厚度为1~100μm。
<30>在上述<1>~<29>中任一项所述的图案形成方法中,图案形成材料在支承体上至少具有感光层。
<31>在上述<1>~<30>中任一项所述的图案形成方法中,图案形成材料在支承体和感光层之间具有缓冲层。
<32>在上述<30>~<31>中任一项所述的图案形成方法中,支承体含有合成树脂,并且是透明的。
<33>在上述<30>~<32>中任一项所述的图案形成方法中,支承体是长条状。
<34>在上述<1>~<33>中任一项所述的图案形成方法中,图案形成材料是长条状,并且卷绕成滚筒状而形成。
<35>在上述<1>~<34>中任一项所述的图案形成方法中,在图案形成材料中的感光层上形成保护膜。
附图说明
图1是表示数字微镜器件(DMD)的构成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是用于说明与图2A相同的DMD的动作的说明图的一例。
图3A是在未倾斜配置DMD时和倾斜配置DMD时,将曝光光束的配置及扫描线进行比较表示的平面图的一例。
图3B是与图3A一样在未倾斜配置DMD时和倾斜配置DMD时,将其曝光光束的配置及扫描线进行比较表示的平面图的一例。
图4A是表示DMD的使用区域的实例的图的一例。
图4B是表示与图4A相同的DMD的使用区域的实例的图的一例。
图5是用于说明通过由扫描器进行1次扫描而将图案形成材料曝光的曝光方式的平面图的一例。
图6A是用于说明通过由扫描器进行多次扫描而将图案形成材料曝光的曝光方式的平面图的一例。
图6B是用于说明通过由与图6A相同的扫描器进行多次扫描而将图案形成材料曝光的曝光方式的平面图的一例。
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构成的概略立体图的一例。
图9A是表示在图案形成材料中形成的已曝光区域的平面图的一例。
图9B是表示利用各曝光头的曝光区域的排列的图的一例。
图10是表示含有光调制装置的曝光头的概略构成的立体图的一例。
图11是表示图10所示的曝光头的构成的沿着光轴的副扫描方向的剖面图的一例。
图12是基于图案信息进行DMD控制的控制器的一例。
图13A是表示结合光学系统的其它不同的曝光头的构成的沿着光轴的剖面图的一例。
图13B是表示在不使用微透镜阵列等时投影在被曝光面的光像的平面图的一例。
图13C是表示在使用微透镜阵列等时投影在被曝光面的光像的平面图的一例。
图14是用等高线表示构成DMD的微镜的反射面的变形的图的一例。
图15A是在该反射镜的两个对角线方向表示上述微镜的反射面的变形的曲线图的一例。
图15B是在该反射镜的两个对角线方向表示与图15A相同的上述微镜的反射面的变形的曲线图的一例。
图16A是在图案形成装置中使用的微透镜阵列的正面图的一例。
图16B是在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正面图的一例。
图17B是构成微透镜阵列的微透镜的侧面图的一例。
图18A是将由微透镜形成的聚光状态在一个剖面内表示的概略图的一例。
图18B是将由微透镜形成的聚光状态在一个剖面内与图18A不同的剖面内表示的概略图的一例。
图19A是表示模拟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是表示对其他位置的与图19A一样的模拟结果的图的一例。
图19C是表示对其他位置的与图19A及图19B一样的模拟结果的图的一例。
图19D是表示对其它位置的与图19A~图19C同样的模拟结果的图的一例。
图20A是表示在现有的图案形成方法中模拟在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是表示对其它位置的与图20A同样的模拟结果的图的一例。
图20C是表示对其它位置的与图20A及图20B同样的模拟结果的图的一例。
图20D是表示对其它位置的与图20A~图20C同样的模拟结果的图的一例。
图21是表示合波激光光源的其它构成的平面图的一例。
图22A是构成微透镜阵列的微透镜的正面图的一例。
图22B是构成微透镜阵列的微透镜的侧面图的一例。
图23A是表示对一个剖面内的一例由图22A及图22B的微透镜形成的聚光状态的概略图的一例。
图23B是表示对一个剖面内与图23A的一例不同的剖面内由图22A及图22B的微透镜形成的聚光状态的概略图的一例。
图24A是关于利用光量分布矫正光学系统进行矫正的概念的说明图的一例。
图24B是关于利用与图24A同样的光量分布矫正光学系统进行矫正的概念的说明图的一例。
图24C是关于利用与图24A及图24B同样的光量分布矫正光学系统进行矫正的概念的说明图的一例。
图25是表示光照射装置是高斯分布且不进行光量分布的矫正时的光量分布的图的一例。
图26是表示利用光量分布矫正光学系统矫正后的光量分布的曲线图的一例。
图27A是表示纤维阵列光源的构成的立体图。
图27B是表示纤维阵列光源的激光射出部中发光点的排列的正面图的一例。
图28是表示多模光纤的构成的图的一例。
图29是表示合波激光光源的构成的平面图的一例。
图30是表示激光模块的构成的平面图的一例。
图31是表示图30所示的激光器模块的构成的侧面图的一例。
图32是表示图30所示的激光器模块的构成的部分侧面图。
图33是表示激光器阵列的构成的立体图的一例。
图34A是表示多腔激光器的构成的立体图的一例。
图34B是将图38A所示的多腔激光器排列成阵列状的多腔激光器阵列的立体图的一例。
图35是表示合波激光光源的其它构成的平面图的一例。
图36A是表示合波激光光源的其它构成的平面图的一例。
图36B是沿着图36A的光轴的剖面图的一例。
图37A是表示现有的曝光装置中的焦深和通过本发明的图案形成方法(图案形成装置)形成的焦深的不同的沿着光轴的剖面图的一例。
图37B是表示与图37A同样的现有的曝光装置中的焦深和通过本发明的图案形成方法(图案形成装置)形成的焦深的不同的沿着光轴的剖面图的一例。
图38A是表示构成微阵列的微透镜阵列的其它实例的正面图。
图38B是表示构成微阵列的微透镜阵列的其它实例的侧面图。
图39A是表示构成微阵列的微透镜阵列的正面图的一例。
图39B是表示构成微阵列的微透镜阵列的侧面图的一例。
图40是表示球面透镜形状的例子的图。
图41是表示其它透镜面形状的例子的图。
图42是表示微透镜阵列的其它实例的立体图。
图43是表示微透镜阵列的其它实例的平面图。
图44是表示微透镜阵列的其它实例的平面图。
图45A是表示微透镜阵列的其它实例的纵剖面图。
图45B是表示与图45A同样的微透镜阵列的其它实例的纵剖面图。
图45C是表示与图45A及图45B同样的微透镜阵列的其它实例的纵剖面图。
具体实施方式
(图案形成方法)
本发明的图案形成方法,至少含有相对于如下所述的层叠体的曝光工序,还含有适当选择的其它工序,所述层叠体是将至少具有感光层的图案形成材料的该感光层层叠在基体上而形成的。
(曝光工序)
上述曝光工序是,将至少具有感光层的图案形成材料中的该感光层层叠在被处理基体上后,利用具有n个接受来自光照射装置的光并射出的描素部的光调制装置,将来自上述光照射装置的光相对于该感光层调制后,使其通过排列好具有非球面的微透镜的微透镜阵列、或排列好具有透镜开口形状的微透镜的微透镜阵列,进行曝光的工序,所述的非球面可以矫正由上述描素部中的射出面的变形造成的像差,所述透镜开口形状不使来自上述描素部的外围部的光入射。相对于该感光层的任意两个以上的区域,照射能量各不相同的光。
作为使相对上述任意区域照射的光的能量发生变化的方法,没有特别限制,可以根据目的适当选择。例如可以举出通过控制光的照射时间来调整所供给的能量的总量的方法、通过控制提供给光源的电流量来调整照射光的强度的方法、通过控制光源的亮灯熄灯来调整照射能量的方法等。另外,还可以举出通过使用半色调掩模和光透过量不同的2种掩模等来调整到达曝光面的光能量的方法等。
作为通过控制光源的亮灯熄灯来调整照射能量的方法,可以举出特开2003-156853号所述的方法。上述特开2003-156853号所述的方法是,曝光装置具有第1及第2光源、使来自上述光源的光扫描的扫描部、和独立控制上述光源的亮灯熄灯的控制部,利用基于应该变更曝光量的区域的信息演算应该使上述第1及第2光源进行亮灯熄灯的位置的功能,用第1及第2光源双方将基板的某区域曝光,并只用一种光源将其它区域曝光,用不同的曝光量将基板上的不同的区域曝光。
上述照射的光的能量可以根据用形成的固化层要求的厚度或硬度任意选择。例如,在是具有孔部的印刷布线板的情况下,在以用于形成布线部上的固化层的最佳能量为标准时,为了形成覆盖孔部的遮盖膜,优选将照射的光的能量设定为1.1~10倍。
对应该变更上述曝光量的区域没有特别限定,可以根据目的适当选择。例如,在是具有孔部的印刷布线板的情况下,可以曝光与上述孔部完全一致的区域,也可以在对布线部不产生影响的范围内,曝光直径比上述孔部的直径大1μm~100mm的区域。
—光调制装置—
作为上述光调制装置,只要具有n个描素部,就没有特别限制,可以根据目的适当选择。例如可以适当举出空间光调制元件等。
作为上述空间光调制元件,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,适当例举DMD。
下面,参照附图对上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,将构成各种描素(像素)的多数(例如1024个×768个)的微小反射镜(微镜)62是排列成格子状而成的镜器件。在各像素中,最上部设置有被支柱支承的微镜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,作为一例,其排列间距是横方向、纵方向都为13.7μm。另外,在微镜62的正下面,通过含有绞链(hinge)及轭(yoke)的支柱配置有用通常的半导体存储器的制造线路制造的硅栅的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,被支柱支承的微镜62以对角线为中心相对于配置有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ON状态时的倾斜了+α度的状态,图2B表示微镜62为OFF状态时的倾斜-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的一部分且微镜62被控制为+α度或-α度的状态的一例。各自的微镜62的ON-OFF控制,通过连接到DMD50的上述控制器302来进行。另外,在用OFF状态的微镜62反射的激光B前进的方向,配置有光吸收体(未图示)。
另外,DMD50优选使其短边稍稍倾斜进行配置,以使其和副扫描方向成为规定角度θ(例如0.1°~5°)。图3A表示不使DMD50倾斜时的由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,在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)的间距P2比不使DMD50倾斜时的扫描线的间距P1狭窄,可以大幅度提高分辨率。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,对使上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。
上述光调制装置优选可以根据图案信息对上述n个描素中连续配置的任意不足n个的上述描素部进行控制。由于上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,故通过仅使用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,参照附图对上述高速调制进一步说明。
当从纤维阵列光源66对DMD50照射激光B时,在DMD50的微镜为ON状态时所反射的激光,利用透镜系统54、58成像于图案形成材料150上。由此,从纤维阵列光源66射出的激光在每个描素被进行ONOFF,图案形成材料150在与DMD50的使用描素数大致数量相同的描素单位(曝光区域168)内曝光。另外,通过使图案形成材料150与载物台152一起以一定速度移动,图案形成材料150通过扫描器162沿着与载物台移动方向相反的方向进行副扫描,在每个曝光头166形成带状的已曝光区域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,可以如图4A所示使用在DMD50的中央部配置的微镜列,也可以如图4B所示使用在DMD50的端部配置的微镜列。另外,在一部分微镜中产生缺陷时,使用未产生缺陷的微镜列等,以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,在是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检测出图案形成材料150的后端时,载物台152通过载物台驱动装置304沿着导轨158返回到位于门160的最上游侧,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,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线路以加快2倍的速度进行调制。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,可以每1线路以加速3倍的速度进行调制。
如以上说明所述,依据本发明的图案形成方法,具备:在主扫描方向排列有1,024个微镜的微镜列,在副扫描方向排列有768组的DMD;通过利用控制器进行控制以使其仅驱动一部分微镜列,与驱动全部的微镜列时相比,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,在与规定方向相对应的方向的长度比和上述规定方向交叉的方向的长度还长的基板上,即使使用将可以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,对反射面的角度进行控制的微镜的个数也会变少,因此,同样可以加快调制速度。
另外,作为上述曝光的方法,优选一边相对移动曝光光和上述感光层一边进行曝光,此时,优选与上述高速调制并用。因此,可以在短时间内进行高速的曝光。
此外,如图5所示,可以通过由扫描器162进行的向X方向的1次扫描将图案形成材料150的整个面曝光,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个档(step),向X方向进行扫描,反复进行扫描和移动,通过多次扫描曝光图案形成材料150的整个面。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,曝光头至少具有上述光照射装置和上述光调制装置。
通过相对与于上述感光层的一部分区域进行上述曝光,固化该一部分区域,在后述的显影工序中,除去上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,对含有上述光调制装置的图案形成装置的一例进行说明。
含有上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载物台152。
在被4根支脚部154支承的厚的板状设置台156的上面,设置有沿着载物台移动方向延伸的2根导轨158。载物台152以其长度方向朝向载物台移动方向的方式配置,同时以能通过导轨158往复移动的方式被支持着。需要说明的是,在上述图案形成装置中,具有用于沿着导轨158驱动载物台152的没有图示的驱动装置。
在设置台156的中央部,设有コ字形的门160,以使其跨越载物台152的移动路径。コ字形的门160的端部分别固定在设置台156的两个侧面。夹持该门160并在一侧设有扫描器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,固定配置在载物台152的移动路径的上方。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。
如图8及图9B所示,扫描器162具备排列成m行n列(例如3行5列)的大致矩阵状的多个(例如14个)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,当表示排列成第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,随着载物台152的移动,在图案形成材料150上每个曝光头166形成带状的曝光完成区域170。需要说明的是,在表示排列成第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,排列成线状的各行的曝光头分别沿着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无缝隙地排列在和副扫描方向正交的方向上。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发生曝光。
如图10及图11所示,曝光头16611~166mn分别具备美国德克萨斯インスツルメンツ社制的数字微镜(DMD)50,作为根据图案信息将入射的光束调制的上述光调制装置(对每个描素调制的空间光调制元件)。DMD50连接在备有数据处理部和镜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,基于输入的图案信息,在每曝光头166生成对DMD50的应该控制的区域内的各微镜进行驱动控制的控制信号。需要说明的是,关于应该控制的区域如后所述。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,对每个曝光头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和反射镜69,所述纤维阵列光源66备有光纤维的射出端部(发光点)沿着与曝光区域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;所述反射镜69向DMD50反射透过透镜系统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和成像透镜74构成,该聚光透镜71对从纤维阵列光源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的前方即反射镜69的侧面。聚光透镜71、棒积分仪72及成像透镜74使从纤维阵列光源66射出的激光成为接近于平行光并使光束截面内强度均匀化的光束,并使其入射到DMD50上。关于该棒积分仪72的形状及作用,在后面详细进行说明。
从透镜系统67射出的激光B通过反射镜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被省略。
另外,在DMD50的光反射侧,配置有使通过DMD50反射的激光B在图案形成材料150上成像的成像光学系统51。该成像光学系统51在图10中是概略地表示,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及开口阵列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的各描素的多个微透镜55a排列成二维状而构成的。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,对于微透镜55a的配置间距,纵方向、横方向都为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形成。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,开口阵列59是由与微透镜阵列55的各微透镜55a相对应的多个小孔(开口)59a形成的。小孔59a的直径例如为10μm。
上述第1成像光学系统将由DMD50形成的像放大3倍并成像于微透镜阵列55上。而且,上述第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倍并成像、投影于图案形成材料150上。
需要说明的是,在上述第2成像光学系统和图案形成材料150之间配设双棱镜(prism pair)73,通过使该双棱镜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。
作为上述描素部,只要可以接受来自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,在根据本发明的图案形成方法形成的图案是图像图案时,其是像素,在上述光调制装置含有DMD时,其是微镜。
对上述光调制元件具有的描素部的个数(上述n)没有特别限制,可以根据目的适当选择。
对上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,优选排列成二维形状,更优选排列成格子状。
—微透镜阵列—
对上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上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阵列、排列好具有不使来自上述描素部的外围部的光入射的透镜开口形状的微透镜的阵列。
对上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,参照附图对上述微透镜阵列、上述开口阵列及上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、开口阵列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;所述开口阵列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,等高线的间距是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、图15A及图15B所示,在微镜62的反射面上存在变形,而且,如果特别注意反射镜中央部,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失真。
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,在同一图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,在同一图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值用距微透镜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,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失真,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上使无失真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上曝光无失真且更高清晰的图像。
另外,在微透镜阵列55的聚光位置附近配置的开口阵列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,通过设置有该开口阵列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开口阵列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失真的效果。但是,在这样的情况下,用开口阵列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,因此也能高效地确保光利用效率。
需要说明的是,在本发明的图案形成方法中,应用作为复曲透镜的微透镜55a,其与微镜62的两个对角线方向光学对应的x方向及y方向的曲率不同,根据微镜62的变形,如图38A、图38B中所示的分别附以等高线的正面形状、侧面形状那样,可以应用微透镜55a’,该微透镜55a’是由与矩形的微镜62的两个边方向光学对应的xx方向及yy方向的曲率相互不同的复曲透镜构成。
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。通过采用上述高次的非球面形状,可以使光束形状进一步膏清晰。而且,根据微镜62的反射面的变形,也可以采用上述的x方向及y方向的曲率相互一致那样的透镜形状。下面,对这种透镜形状的实例进行详细说明。
在图39A、图39B中分别表示带有等高线的正面形状、侧面形状的微透镜55a”,是x方向及y方向的曲率相互相等、且该曲率根据距透镜中心的距离h矫正球面透镜的曲率Cy的微透镜。亦即,成为该微透镜55a”的透镜形状的基础的球面透镜形状,例如采用用下述计算式(数2)规定透镜高度(透镜曲面的光轴方向位置)z的形状。
[数2]
需要说明的是,用上述曲率Cy=(1/0.1mm)时的透镜高度z和距离h的关系作图,示于图40。
而且,根据距透镜中心的距离h,如下述计算式(数3)那样矫正上述球面透镜形状的曲率Cy,设定为微透镜55a”的透镜形状。
[数3]
在上述计算式(数3)中,z的含义与上述计算式(数2)的定义相同,在此,用4次系数a及6次系数b矫正曲率Cy。需要说明的是,就上述曲率Cy=(1/0.1mm)、4次系数a=1.2×103、6次系数a=5.5×107时的,透镜高度z和距离h的关系作图,示于图41。
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被设定为对由微镜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以规定的等间距变化的位置。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155a时同样的效果。
需要说明的是,像前面的图17A、图17B、图18A及图18B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。
接着,参照附图对上述微透镜阵列的其它一例进行说明。
如图42所示,本例的微透镜阵列是排列具有透镜开口形状的微透镜而构成的,所述透镜开口形状不使来自上述描素部的外围部的光入射。
如参照前面图14、图15A及图15B所进行的说明,在DMD50的微镜62的反射面上存在变形,其变形变化量从微镜62的中心到外围部,具有逐渐变大的倾向。而且,微镜62的一个对角线方向(y方向)的外围部变形变化量,比别的对角线方向(x方向)的外围部变形变化量大,上述倾向也变得更显著。
本例的微透镜阵列是为了应付上述问题而应用的阵列。该微透镜阵列255为阵列状配设的微透镜255a具有圆形的透镜开口的结构。因此,可以防止在如上所述变形大的微镜62的反射面的外围部、特别是在四个角部反射的激光B因微透镜255a而变得不聚光,聚光好的激光B的聚光位置中的形状失真。因此,可以在图案形成材料上对无失真、更高清晰的图像进行曝光。
另外,在上述微透镜阵列255中,如图42所示,在保持有微透镜255a的透明构件255b(它通常与微透镜255a形成一体)的背面,即在形成有微透镜255a的面的相反侧的面上,以掩埋相互分离的多个微透镜255a的透镜开口的外侧区域的状态,形成遮光性的掩模255c。通过设置有这样的掩模255c,在微镜62的反射面的外围部、特别是在四个角部反射的激光B在此被吸收、遮断,故可以更可靠地防止聚光好的激光B的形状失真之类的问题。
在上述微透镜阵列255中,微透镜的开口形状不限于上述的圆形,也可以应用例如:如图43所示将多个具有椭圆形开口的微透镜455a并列设置而成的微透镜阵列455;或如图44所示将多个具有多角形(在图示的例子中为四角形)开口的微透镜555a并列设置而成的微透镜阵列555等。需要说明的是,上述微透镜455a及555a是将通常的轴对称球面透镜的一部分切成圆形或多角形的形状的微透镜,具有与通常的轴对称球面透镜同样的聚光功能。
而且,在本发明中,也可以应用如图45A、图45B及图45C所示的微透镜阵列。该图45A所示的微透镜阵列655是,在透明构件655b的激光B射出之侧的面上并排设置有与上述微透镜55a、455a及555a同样的多个微透镜655a,并使它们相互密接,在激光B入射之侧的面上形成与上述掩模255c同样的掩模655c,由此而成。需要说明的是,相对于图42的掩模255c形成在透镜开口的外侧部分,该掩模655c设置在透镜开口内。另外,如该图45B所示的微透镜阵列755是,在透明构件455b的激光B射出之侧的面上,并排设置有相互分离的多个微透镜755a,在这些微透镜755a间形成掩模755c,由此而成。另外,如该图45C所示的微透镜阵列855是,在透明构件855b的激光B射出之侧的面上,并排设置有多个微透镜855a,并使它们处于相互接触的状态,在各微透镜855a的外围部形成掩模855c,由此而成。
需要说明的是,上述掩模655c、755c及855c全部与上述的掩模255c一样具有圆形的开口,因此,微透镜的开口被规定为圆形。
如以上说明的微透镜255a、455a、555a、655a及755a所述,通过设置掩模等,使来自DMD50的微镜62的外围部的光入射的透镜开口形状的构成,也可以同时采用如图17A及图17B所示像已述的微透镜55a那样对由微镜62的面的变形引起的像差进行矫正的非球面形状的透镜、及如图22A及图22B所示的像微透镜155a那样具有对上述像差进行矫正的折射率分布的透镜。这样一来,防止由微镜62的反射面的变形引起的曝光图像的失真的效果被协同提高。
特别是如图45C所示,在微透镜阵列855中的微透镜855a的透镜面上形成掩模855c的构成中,将微透镜855a设定为具有如上所述的非球面形状或折射率分布的透镜,在此基础上,例如,当将如图11所示的透镜系统52、54那样的第1成像光学系统的成像位置,设定在微透镜855a的透镜面上时,尤其是光利用效率增高,以更高强度的光曝光图案形成材料150。亦即,此时,利用第1成像光学系统折射光,以使由微镜62的反射面的变形引起的杂光在该光学系统的成像位置聚焦成一点,但如果在该位置形成有掩模855c,则不能遮挡杂光以外的光,光利用效率提高。
另外,在上述的各微阵列透镜的实例中,对构成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,当在该空间光调制元件的描素部的面上存在变形时,也可以应用本发明矫正由其变形引起的像差,防止在光束形状上发生失真。
下面,对上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,通过开口阵列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及开口阵列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及开口阵列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,也可以利用开口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开口阵列,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的光学系统并用,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。
上述光量分布矫正光学系统进行如下矫正,即,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24A所示,用入射光束和射出光束,对其全部光束宽度(全光束宽度)H0、H1相同的情况进行说明。需要说明的是,在图24A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,外围部的光束宽度相对于射出侧的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向光量不足的外围部生成,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向外围部生成,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。
[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 |
上述的非球面数据用表示非球面形状的下述式(A)中的系数表述。
[数4]
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。
—光照射装置—
对上述光照射装置没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如有:可以照射(超)高压水银灯、氙灯、炭弧灯、卤素灯、复印机用等的荧光管、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,优选可以照射合成的2种以上的光进行照射的装置。
作为由上述光照射装置照射的光,例如可以举出:在通过支承体进行光照射时,透过该支承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,更优选合成了2种以上的光而成的激光(下面,有时称为“合波激光”)。另外,即便在剥离支承体后进行光照射的情况下,也可以使用同样的光。
作为上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。
作为上述激光的波长,例如,优选200~1500nm,更优选300~800nm,进一步优选330nm~500nm,特别优选400nm~450nm。
作为可以照射上述合波激光的装置,例如,优选具有多种激光器、多模光纤、以及将分别由该多种激光照射的激光光束聚光并使其与上述多模光纤结合的聚集光学系统的装置。
下面,参照附图对可以照射上述合波激光的装置(纤维阵列光源)进行说明。
如图27A所示,纤维阵列光源66备有多个(例如14个)激光模块64,在各激光模块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、且包层直径比多模光纤30小的光纤31。如图27B详细地所示,多模光纤31的和光纤30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,用表面平坦的2块支承板65夹持并固定。另外,在多模光纤31的光射出端面,为了对其进行保护,优选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,在相邻的2根多模光纤30之间堆积多模光纤30,并将与堆积而成的多模光纤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。
就这样的光纤而言,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而得到。2根光纤如下所示溶融结合,即光纤31的入射端面熔接在多模光纤30的射出端面,使两光纤的中心轴一致。如上所述,光纤31的芯31a的直径与多模光纤30的芯30a的直径相同大小。
另外,可以将在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,通过套圈或光连接器等结合在多模光纤30的射出端。通过使用连接器等以可以装卸的方式结合,在包层直径小的光纤已破损时等,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及光纤维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,就多模光纤30而言,其包层直径=125μm、芯径=50μm、NA=0.2、入射端面涂层的透过率=99.5%以上;就光纤维31而言,其包层直径=60μm、芯径=50μm、NA=0.2。
一般情况下,在红外区域的激光中,当缩小光纤的包层直径时,传播损失增加。因此,根据激光的波长范围决定合适的包层直径。但是,波长越短,传播损失越小,在由GaN类半导体激光器射出的波长为405nm的激光中,即使将包层的厚度{(包层直径-芯径)/2}设为使800nm的波长范围的红外光传播时的1/2左右、使通讯用的1.5μm的波长范围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。在以往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,焦深就越深,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,由于芯径需要至少为3~4μm,故光纤31的包层直径优选为10μm以上。
激光模块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:排列固定在加热块10上的多个(例如7个)片状的横向多模或单模的GaN类半导体激光器LD1、LD2、LD3、LD4、LD5、LD6及LD7;与各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于7个。例如,在包层直径=60μm、芯径=50μm、NA=0.2的多模光纤,可以入射20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,多模激光为100mW,单模激光为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以外的振动波长的激光器。
如图30及图31所示,上述合波激光光源与其它光学元件一起被收纳在上方开口的箱状的封装40内。封装40备有以使其开口关闭的方式作成的封装盖41,在脱气处理后导入密封气体,用封装盖41关闭封装40的开口,由此在由封装40和封装盖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。
在封装40的底部固定有底板42,在底板42的上面,安装有上述加热块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封装40的壁面的开口被引出到封装外。
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。在封装40的横向壁面形成开口,通过该开口将对GaN类半导体激光器LD1~LD7供给驱动电流的布线47拉伸到封装外。
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表示上述准直透镜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,可以通过例如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)垂直。
另一方面,作为GaN类半导体激光器LD1~LD7,备有发光宽度为2μm的活性层,以与活性层平行的方向、垂直的方向的扩展角分别例如为10°、30°的状态,使用分别发出激光光束B1~B7的激光器。这些GaN类半导体激光器LD1~LD7配设在与活性层平行的方向,并使其发光点排列成1列。
因此,从各发光点发出的激光光束B1~B7,相对于如上所述的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(与长度方向垂直的方向)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分别为:焦距f1=3mm、NA=0.6、透镜配置间距=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,形成为在准直透镜11~17的排列方向即水平方向长、与其垂直的方向短的形状。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,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,故可以实现高输出且备有深的焦深的图案形成装置。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,可以谋求纤维阵列光源的高亮度化。因此,可以实现备有更深的焦深的图案形成装置。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,可以得到较深的焦深,可以进行高速且高清晰的曝光。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,作为上述光照射装置,不限于备有多个上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射出从具有一个发光点的单一半导体激光器入射的激光光的1个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)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在规定方向排列的片状的多腔激光器110。多腔激光器110与排列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,如果发光点增多,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。
作为上述光照射装置,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,并使排列方向与各片的发光点110a的排列方向相同。
另外,合波激光光源不限于将由多个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所示的包括具有多个(例如3个)发光点110a的片状多腔激光器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及聚光透镜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。
在上述构成中,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的激光在光纤维内传播,合波为1根而射出。
将多腔激光器110的多个发光点110a一并设置在与上述多模光纤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,其中所述凸透镜的焦距与多模光纤130的芯径大致相等,所述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110a射出的激光光束B,分别由凹透镜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向上。
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,以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,分别从在激光模块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及束纤维光源,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块。
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。
在各激光模块中,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,如果未进行多数列排列,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,使用输出功率未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深的不同进行说明。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)的光束直径容易粗。
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,焦深变深。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深。因此,适于微小光点的曝光。曝光头的需要光量越大,向该焦深的效果越显著、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吸附在表面的载物台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。当载物台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在多个线路依次分别读出,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ONOFF,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在与载物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。
[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。
对上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,例如可以举出碱性水溶液、水系显影液、有机溶剂等,其中,优选弱碱性的水溶液。作为该弱碱水溶液的碱成分,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永久图案。
对上述永久图案没有特别限制,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永久图案。(层叠体)
相对于在基体上层叠图案形成材料而成的层叠体的感光层进行上述曝光。对具有上述感光层的上述图案形成材料,没有特别限制,可以根据目的适当选择。
[图案形成材料]
作为上述图案形成材料,只要至少具有感光层,就没有特别限制,可以根据目的适当选择。优选上述感光层形成在支承体上,另外,在上述支承体和上述感光层之间可以设置缓冲层,也可以在感光层上形成保护膜。而且,也可以设置适当选择的其它层。
<感光层>
对上述感光层没有特别限制,可以从公知的图案形成材料中适当选择。但优选例如含有黏合剂、聚合性化合物及光聚合引发剂,含有适当选择的其它成分的感光层。
《黏合剂》
作为上述黏合剂,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溶胀性或溶解性的黏合剂,适当例举例如具有酸性基团的黏合剂。
对上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。
作为具有羧基的黏合剂,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、对碱显影液的溶解性、合成适合性、膜物性的调整的容易度等观点考虑,优选具有羧基的乙烯基共聚物。
上述具有羧基的乙烯基共聚物,至少可以通过(1)具有羧基的乙烯基单体及(2)可以与这些共聚的单体的共聚而得到。
作为上述具有羧基的乙烯基单体,例如可以举出(甲基)丙烯酸、乙烯基苯甲酸、马来酸、马来酸一烷基酯、富马酸、衣康酸、巴豆酸、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:马来酸酐及富马酸酐、环己烷二羧酸酐)的加成产物、ω-羧基-聚己内酯单(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,可以使用具有马来酸酐、衣康酸酐、柠康酸酐等酸酐的单体。
作为上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、巴豆酸酯类、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、乙烯基所取代的杂环基(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-丙烯酰氧基乙酯)、磷酸一(1-甲基-2-丙烯酰氧基乙酯)、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。
作为上述(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)丙烯酸二环戊烯基氧基乙酯、(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。
作为上述巴豆酸酯类,例如可以举出巴豆酸丁酯、巴豆酸己酯等。
作为上述乙烯基酯类,例如可以举出乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、乙烯基甲氧基乙酸酯、安息香酸乙烯酯等。
作为上述马来酸二酯类,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。
作为上述富马酸二酯类,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。
作为上述衣康酸二酯类,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。
作为上述(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。
作为上述苯乙烯类,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、乙烯基苯甲酸甲酯、α-甲基苯乙烯等。
作为上述乙烯基醚类,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。
作为上述具有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或仲氨基的化合物的加成反应;含有羟基的单体或含有伯或仲氨基的单体与一异氰酸酯的加成反应。
作为含有上述异氰酸酯基的单体,例如可以举出用下述结构式(1)~(3)表示的化合物。
[化1]
结构式(1)
[化2]
结构式(2)
[化3]
结构式(3)
其中,上述结构式(1)~(3)中,R1表示氢原子或甲基。
作为上述一异氰酸酯,例如可以举出异氰酸环己酯、异氰酸正丁酯、甲苯酰异氰酸酯、异氰酸苄酯、异氰酸苯酯。
作为上述具有羟基的单体,例如可以举出用下述结构式(4)~(12)表示的化合物。
[化4]
结构式(4)
[化5]
结构式(5)
[化6]
结构式(6)
[化7]
[化8]
结构式(8)
[化9]
结构式(9)
[化10]
[化11]
结构式(11)
[化12]
结构式(12)
其中,在上述结构式(4)~(12)中,R1表示氢原子或甲基。n表示1以上的整数。
作为上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),还有作为含有取代基的化合物的氟乙醇、三氟乙醇、甲氧基乙醇、苯氧基乙醇、氯酚、二氯酚、甲氧基酚、乙酰氧基酚等。
作为上述含有伯或仲氨基的单体,例如可以举出乙烯基苄胺等。
作为上述含有一个伯或仲氨基的化合物,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)、还有它们的组合(N-甲基-N-苄胺等)、还有含有取代基的胺(三氟乙胺、六氟异丙胺、甲氧基苯胺、甲氧基丙胺等)等。
另外,作为上述以外的上述其它可以共聚的单体,适当例举例如:(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。
作为上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。
上述乙烯基共聚物可以利用公知的方法按照常规方法使分别相应的单体发生共聚而制备。例如,可以利用如下溶液聚合法进行制备:将上述单体溶解于适当的溶剂中,在其中添加自由基聚合引发剂使其在溶液中聚合(溶液聚合)的方法。另外,可以利用在使上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。
作为在上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。
作为上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。
作为上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%。
当上述含有率低于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。
作为上述具有羧基的黏合剂的分子量,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如,重均分子量优选为2,000~300,000,更优选为4,000~150,000。
当上述重均分子量低于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。
上述具有羧基的黏合剂可以单独使用1种,也可以并用2种以上。作为并用上述黏合剂2种以上的情况,例如可以举出由不同共聚成分构成的2种以上的黏合剂,不同重均分子量的2种以上的黏合剂,不同分散度的2种以上的黏合剂等的组合。
上述具有羧基的黏合剂,可以用碱性物质中和其羧基的一部分或全部。另外,上述黏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,作为上述黏合剂,可以使用专利2873889号等所述的可溶于碱水溶液的树脂等。
作为上述感光层中的上述黏合剂的含量,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%。
当上述含量低于10质量%时,有时碱显影性以及与印刷布线板形成用基板(镀铜膜叠层板)的密合性会降低,当其超过90质量%时,相对于显影时间的稳定性、或固化膜(遮盖膜)的强度会降低。需要说明的是,上述含量可以是上述黏合剂与根据需要而并用的高分子黏合剂的总计的含量。
作为上述黏合剂的酸值,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如,优选70~250mgKOH/g,更优选90~200mgKOH/g,特别优选100~180mgKOH/g。
当上述酸值低于70mgKOH/g时,有时显影性不足,或者分辨率变差,不能高清晰地得到布线图案等永久图案,当其超过250mgKOH/g时,有时图案的耐显影液性及密合性的至少任一种劣化,会不能高清晰地得到布线图案等永久图案。
《聚合性化合物》
对上述聚合性化合物没有特别限制,可以根据目的适当选择,适当例举例如:至少具有尿烷基及芳基的任一种的单体或低聚物。另外,优选这些化合物具有2种以上的聚合性基团。
作为上述聚合性基团,例如可以举出烯性不饱和键(例如:(甲基)丙烯酰基、(甲基)丙烯酰胺基、苯乙烯基、乙烯基酯或乙烯基醚等乙烯基,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,其中优选烯性不饱和键。
—具有尿烷基的单体—
作为上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号公报等中所述的化合物等,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。
作为在上述分子中具有两个以上的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、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官能醇的加聚物(此时两末端都是异氰酸酯基);该二异氰酸酯的量管(ビュレツト)体或三聚异氰酸酯等3聚物;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。
作为上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,例如,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,作为上述具有尿烷基的单体,例如可以举出三((甲基)丙烯酰基氧基乙基)三聚异氰酸酯、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上述结构式(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]
在上述结构式(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。
作为上述亚烷基氧化物基,适当例举: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(可以用无规、嵌段的任一种进行组合)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。
在上述结构式(13)及(14)中,m1~m3表示1~60的整数,优选2~30、更优选4~15。
在上述结构式(13)及(14)中,Y1~Y2表示碳原子数为2~30的2元有机基团,适当例举例如: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-)、亚氨基的氢原子用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。
上述亚烷基可以具有分支结构或环状结构,适当例举例如: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]
作为上述亚芳基,可以用烃基取代,适当例举例如:亚苯基、亚苄基、二亚苯基、亚萘基或如下所示的基团等。
[化16]
作为上述将这那些基团组合而成的基团,例如可以举出亚二甲苯基等。
作为上述亚烷基、亚芳基或将它们组合而成的基团,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。
在上述结构式(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。
在上述结构式(13)及(14)中,Z表示n元(3元~6元)的连结基团,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)的有机基团。
作为上述A,例如优选n元脂肪族基团、n元芳香族基团、或使这些基团与亚烷基、亚芳基、亚烯基、亚炔基、羰基、氧原子、硫原子、亚氨基、亚氨基的氢原子用1元烃基取代的取代亚氨基、或与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,或使这些基团与亚烷基、亚芳基、氧原子组合而成的基团;特别优选n元脂肪族基团,使n元脂肪族基团与亚烷基、氧原子组合而成的基团。
作为上述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。
作为上述n元脂肪族基团,可以具有分支结构或环状结构。
作为上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。
作为上述芳香族基团的碳原子数,例如,优选6~100的整数,更优选6~50的整数,特别优选6~30的整数。
上述n元脂肪族基团或芳香族基团,可以进一步具有取代基,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)、烷氧羰基(例如:甲氧羰基、乙氧羰基)、芳氧羰基(例如苯氧羰基)等。
上述亚烷基可以具有分支结构或环状结构。
作为上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。
上述亚芳基可以进一步用烃基取代。
作为上述亚芳基的碳原子数,优选6~18的整数,更优选6~10的整数。
作为上述取代亚氨基的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,上述A的优选实例如下所示。
[化18]
作为用上述结构式(13)及(14)表示的化合物,例如可以举出用下述结构式(15)~(34)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)
[化26]
结构式(22)
[化27]
结构式(23)
[化28]
[化29]
[化30]
[化31]
[化32]
[化33]
[化34]
[化35]
[化36]
[化37]
[化38]
其中,在上述结构式(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。
—具有芳基的单体—
作为上述具有芳基的单体,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与不饱和羧酸的酯或酰胺等。
作为上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,例如可以举出聚氧化苯乙烯、苯二甲醇、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’-联-2-萘酚、二羟基萘、1,1,-亚甲基-联-2-萘酚、1,2,4-苯三醇、二苯酚、2,2’-双(4-羟苯基)丁烷、1,1-双(4-羟苯基)环己烷、双(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、氟代甘氨醇(グリシノ一ル)、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-羟苯基砜等。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化合物中加成α、β-不饱和羧酸而得到的化合物、由苯二甲酸或偏苯三酸等和分子中含有羟基的乙烯基单体得到的酯化物、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:苯二甲酸二乙烯酯、对苯二甲酸二乙烯酯、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,优选用下述结构式(38)表示的化合物。
[化39]
在上述结构式(38)中,R4、R5表示氢原子或烷基。
在上述结构式(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,适当列举: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、组合它们而成的基团(也可以无规、嵌段等任意的组合)等。其中,优选环氧乙烷基、环氧丙烷基、环氧丁烷基、或组合它们而成的基团,更优选环氧乙烷基、环氧丙烷基。
在上述结构式(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。
在上述结构式(38)中,T表示2元的连结基团,例如可以举出亚甲基、亚乙基、MeCMe、CF3CCF3、CO、SO2等。
在上述结构式(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。作为上述取代基,例如可以举出烷基、芳基、芳烷基、卤基、烷氧基或它们的组合等。
作为上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業公司制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。
作为上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含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、α,α-二甲基-乙烯基苄基异氰酸苄酯等)等。
—其他聚合性单体—
在本发明的图案形成方法中,在不使作为上述图案形成材料的特性恶化的范围内,可以并用上述含有尿烷基的单体、含有芳基的单体以外的聚合性单体。
作为上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、巴豆酸、异巴豆酸、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。
作为上述不饱和羧酸和脂肪族多元醇化合物的酯的单体,例如可以举出作为(甲基)丙烯酸酯的乙二醇二(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)、将环氧乙烷及环氧丙烷的至少任意一种进行加成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。
在上述(甲基)丙烯酸酯类中,从其获得容易度的观点考虑,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、至少每个分别具有乙二醇链/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、环氧乙烷加成过的三羟甲基丙烷的三(甲基)丙烯酸酯等。
作为上述衣康酸和上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。
作为上述巴豆酸和上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、四亚甲基二醇二巴豆酸酯、季戊四醇二巴豆酸酯、山梨糖醇四双巴豆酸酯等。
作为上述异巴豆酸和上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、山梨糖醇四异巴豆酸酯等。
作为上述马来酸和上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。
作为由上述多元胺化合物和上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、二乙三胺三(甲基)丙烯酰胺、二乙三胺双(甲基)丙烯酰胺等。
另外,除了上述以外,作为上述聚合性单体,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、环己二烷甲醇缩水甘油醚、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)丙烯酸发生反应而生成的环氧丙烯酸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)中所述的光固性单体及低聚物、烯丙基酯(例如: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-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,WO01/22165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-双(β-甲基丙烯氧乙基)丙烯酰胺、甲基丙烯酸烯丙酯等具有两个以上的不同烯性不饱和双键的化合物等。
作为上述乙烯基酯类,例如可以举出琥珀酸二乙烯基酯、己酸二乙烯基酯等。
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。
上述聚合性单体根据需要可以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)。
作为上述单官能单体,例如可以举出作为上述黏合剂原料例示的化合物、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’-甲基丙烯酰氧乙基-邻苯二甲酸酯等)、专利2744643号公报、WO00/52529号公报、专利2548016号公报等所述的化合物。
作为上述感光层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%。
当上述含量为5质量%时,有时遮盖膜的强度降低,当其超过90质量%时,保存时的熔边(来自辊轴端部的渗出故障)会恶化。
另外,作为在聚合性化合物中具有两个以上上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%。
《光聚合引发剂》
作为上述光聚合引发剂,只要具有引发上述聚合性化合物的聚合的能力,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,优选从紫外线区域相对于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化剂,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,上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。
作为上述光聚合引发剂,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、芳环烯金属衍生物类等。其中,从感光层的灵敏度、保存性及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。
作为上述六芳基联二咪唑,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-甲氧苯基)联二咪唑、2,2’-双(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四(4-甲氧苯基)联二咪唑、2,2’-双(4-甲氧苯基)-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、WO00/52529号公报所述的化合物等。
上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。
作为上述若林等著、Bull.Chem.Soc.Japan,42、2924(1969)所述的化合物,例如可以举出2-苯基-4,6-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-甲苯基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(4-甲氧苯基)-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1388492号说明书所述的化合物,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号公报所述的化合物,例如可以举出2-(4-甲氧基-萘-1-基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(4-乙氧基-萘-1-基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-[4-(2-乙氧基乙基)-萘-1-基]-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(4,7-二甲氧基-萘-1-基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、及2-(苊并-5-基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪等。
作为上述德国专利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-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、及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-双(三氯甲基)-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号公报所述的化合物,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-乙炔基苯基-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(4-(4-甲苯基乙炔基)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号公报所述的化合物,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号公报所述的化合物,例如可以举出2,4-双(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、以及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40]
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41]
[化42]
[化43]
结构式(66)
R | |
结构式(67)结构式(68)结构式(69)结构式(70) | n-C3H7n-C8H17樟脑p-CH3C6H4 |
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、4,4’-双(二烷氨基)二苯甲酮类(例如:4,4’-双(二甲氨基)二苯甲酮、4,4’-双二环己氨基)二苯甲酮、4,4’-双(二乙氨基)二苯甲酮、4,4’-双(二羟基乙氨基)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、苯偶酰、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、苯偶酰二甲缩酮)、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。
作为上述芳环烯金属衍生物类,例如可以举出双(η5-2,4-环戊二烯-1-基)-双(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、以及美国专利第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-双(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、苯基三溴甲基砜、苯基三氯甲基酮等);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、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、五亚甲基双(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、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-乙氧基苯胺、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);酰基膦氧化物类(例如:双(2,4,6-三甲基苯酰基)-苯基膦氧化物、双(2,6-二甲氧基苯甲酰基)-2,4,4-三甲基-戊基苯基膦氧化物、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聚酮醛(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:六氟化锑与六氟磷酸酯的盐)、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。
上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、香豆素类和二茂钛合苯基甘氨酸类的组合等。
作为上述感光层中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%。
《其他成分》
作为上述其他成分,例如可以举出增感剂、热聚合抑制剂、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、均化剂、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)。通过适当含有这些成分,可以调整想要的图案形成材料的稳定性、照片性、烘干性、膜物性等性质。
—增感剂—
上述增感剂,可以利用后述的作为光照射装置的可见光或紫外光·可见光激光器等适当选择。
上述增感剂利用活性能量线成为激发状态,与其他物质(例如自由基发生剂、产酸剂等)相互作用(例如能量转移、电子迁移等),可以产生自由基或酸等有用基团。
对上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类(例如:芘、苝、苯并菲)、呫吨类(例如:荧光素、曙红、红霉素、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。
作为上述光聚合引发剂和上述增感剂的组合,例如可以举出特开2001-305734号公报中所述的电子迁移型引发系统[(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。
作为上述增感剂的含量,相对于感光性树脂组合物的全部成分,优选为0.05~30质量%,更优选0.1~20质量%,特别优选0.2~10质量%。
当上述含量低于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,有时在保存时从上述感光层析出。
—热聚合抑制剂—
为了防止上述感光层中的上述聚合性化合物的热聚合或时效聚合,可以添加上述热聚合抑制剂。
作为上述热聚合抑制剂,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、焦桔酚、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’-亚甲基双(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、铜和有机螯合剂反应物、水扬酸甲酯、及吩噻嗪、亚硝基化合物、亚硝基化合物和Al的配位化合物等。
作为上述热聚合抑制剂的含量,相对于上述感光层的上述聚合性化合物,优选0.001~5质量%,更优选0.005~2质量%,特别优选0.01~1质量%。
当上述含量低于0.001质量%时,保存时的稳定性会降低,当其超过5质量%时,对活性能量线的灵敏度会降低。
—增塑剂—
为了控制上述感光层的膜物性(挠性),可以添加上述增塑剂。
上述增塑剂,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、二甲基葡萄糖酞酸酯、乙基邻苯二甲酰基甘酸乙酯、甲基邻苯二甲酰基甘酸乙酯、丁基邻苯二甲酰基甘酸乙酯、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。
作为上述可塑剂的含量,相对于上述感光层的全部成分,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—
为了对曝光后的上述感光层给与可视图像(烘干功能),可以添加上述显色剂。
作为上述显色剂,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、双(4-二丁氨基苯基)-[4-(2-氰乙基)甲氨基苯基]甲烷、双(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-双(二乙氨基)-9-(2-乙氧羰基苯基)噻吨、3,6-双(二甲氨基)噻吨等氨基噻吨类;3,6-双(二乙氨基)-9,10-二氢-9-苯基吖啶、3,6-双(二苄氨基)-9,10-二氢-9-甲基吖啶等氨基-9,10-二氢吖啶类;3,7-双(二乙氨基)吩噁嗪等氨基吩噁嗪类;3,7-双(乙氨基)吩噻嗪酮等氨基吩噻嗪类;3,7-双(二乙氨基)-5-己基-5,10-二氢吩嗪等氨基二氢吩嗪类;双(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-(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;10-乙酰基-3,7-双(二甲氨基)吩噻嗪等含有碱性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,优选隐色结晶紫等三芳基甲烷系化合物。
而且,为了使上述隐色体显色等,使上述显色剂与卤化物组合是众所周知的。
作为上述卤化物,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、溴化二苯甲基、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-双(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-双(三氯甲基)6-苯基三唑等。在有机卤化合物中,优选具有两个以上键合在同一碳原子上的卤原子的卤化物,更优选在一个碳原子上具有3个卤原子的卤化物。上述有机卤化物可以单独使用1种,也可以并用2种以上。其中,优选三溴甲基苯砜、2,4-双(三氯甲基)-6-苯基三唑。
作为上述显色剂的含量,相对于上述感光层的全部成分,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,作为上述卤化物的含量,相对于上述感光层的全部成分,优选0.001~5质量%,更优选0.005~1质量%。
—染料—
在上述感光层中,为了提高使用性而将感光性树脂组合物着色,或者为了赋予保存稳定性,可以使用染料。
作为上述染料,例如可以举出亮绿(例如,其硫酸盐)、曙红、乙基紫、红霉素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(才リエント化学工業社製)、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反向阴离子,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。
作为上述染料的含量,相对于上述感光层的全部成分,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和基体的密合性,可以在各层中使用公知的所谓的密合促进剂。
作为上述密合促进剂,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、含氨基的苯并三唑、硅烷偶合剂等。
相对于上述感光层的全部成分,上述密合促进剂的含量优选0.001~20质量%,更优选0.01~10质量%,特别优选0.1~5质量%。
上述感光层也可以含有例如J.コ一サ著《ライトセンシテイプシステムズ(感光系统)》第5章所述的有机硫化物、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、有机卤化物等。
作为上述有机硫化物,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、乙基三氯甲烷磺酸酯、2-巯基苯并咪唑等。
作为上述过氧化物,例如可以举出二叔丁基过氧化物、过氧化苯酰、甲基乙基酮过氧化物。
上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。
作为上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。
作为上述光还原性色素,例如可以举出玫瑰红、红霉素、曙红、吖啶黄、核黄素、硫堇。
—表面活化剂—
为了改善在制造本发明的上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化剂。
作为上述表面活化剂,可以从例如阴离子类表面活化剂、阳离子类表面活化剂、非离子类表面活化剂、两性表面活化剂、含氟表面活化剂等中适当选择。
相对于感光性树脂组合物的固体成分,上述表面活化剂的含量优选0.001~10质量%。
当上述含量低于0.001质量%时,有时不能得到面状改良的效果,当其超过10质量%时,有时密合性降低。
作为上述表面活化剂,除上述的表面活化剂之外,适当例举以丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯为共聚成分的高分子表面活化剂作为氟类表面活化剂,该丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯具有:在碳链3~20处含有40质量%以上的氟原子且氟取代键合在从非键合末端数至少3个碳原子上的氢原子的氟代脂肪族基团。
对上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。
[图案形成材料的制造]
例如,可以如下所述制造上述图案形成材料。
首先,使上述各种材料在水或溶剂中溶解、乳化或分散,配制感光性树脂组合物溶液。
对上述感光性树脂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。它们可以单独使用1种,也可以并用2种以上。另外,也可以添加公知的表面活化剂。
其次,通过将上述感光性树脂组合物溶液涂敷在支承体上,使其干燥,可以形成感光层,制造图案形成材料。
作为上述感光性树脂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、压模涂敷法、照相凹版涂敷法、线锭涂敷法、刮刀涂敷法等各种涂敷方法。
作为上述干燥的条件,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。
《支承体》
上述图案形成材料优选在上述支承体上形成上述感光层,对上述支承体没有特别限制,可以根据目的适当选择,但优选可以剥离上述感光层,且光透过性良好,而且,更优选其表面平滑性良好。
上述支承体优选是合成树脂制、且透明,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。
对上述支承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。
对上述支承体的形状没有特别限制,可以根据目的适当选择,优选长条状。对上述长条状的支承体的长度没有特别限制,例如可以举出长度10m~20000m的支承体。
《缓冲层》
上述图案形成材料可以在支承体和感光层之间形成缓冲层。对上述缓冲层没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如优选含有热塑性树脂的缓冲层。
另外,上述缓冲层相对于碱性液体可以是溶胀性乃至可溶性,也可以是不溶性。
在上述缓冲层相对于碱性液体为溶胀性乃至可溶性时,作为上述热塑性树脂,例如可以举出乙烯和丙烯酸酯共聚物的皂化物、苯乙烯和(甲基)丙烯酸酯共聚物的皂化物、乙烯基甲苯和(甲基)丙烯酸酯共聚物的皂化物、聚(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸丁酯和醋酸乙烯酯等(甲基)丙烯酸酯共聚物等的皂化物、(甲基)丙烯酸酯和(甲基)丙烯酸的共聚物、苯乙烯与(甲基)丙烯酸酯和(甲基)丙烯酸的共聚物等。
对此时的热塑性树脂的软化点(Vicat)没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如优选80℃以下。
作为上述软化点是80℃以下的热塑性树脂,除了上述的热塑性树脂以外,例如,可以举出在依据[プラスチツク性能便览(塑料性能便览)」(日本プラスチツク工業連盟(日本塑料工业联盟)、全日本プラスチツク成形工業連合会编著(全日本塑料成形工业联合会编著)、工業调查会発行(工业调查会发行)、1968年10月25日发行)的软化点为约80℃以下的有机高分子内,在碱性液体中可溶解的热塑性树脂。另外,即使在软化点为约80℃以上的有机高分子物质中,也可以在该有机高分子物质中添加与该有机高分子物质具有互容性的各种增塑剂,将实际的软化点降到80℃以下。
在上述缓冲层相对于碱性液体为不溶性时,作为上述热塑性树脂,例如可以举出主要成分以乙烯为必须的共聚成分的共聚物。
对上述以乙烯为必须的共聚成分的共聚物没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(EEA)等。
对上述缓冲层的厚度没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如优选5~50μm,更优选10~50μm,特别优选15~40μm。
当上述厚度低于5μm时,有时对位于基体表面的凹凸不平或气泡等的凹凸跟踪性降低,不能形成高清晰的永久图案,当其超过50μm时,有时产生制造上的干燥负荷增大等不良情况。
《保护膜》
上述图案形成材料可以在上述感光层上形成保护膜。
作为上述保护膜,例如可以举出在上述支承体上使用的物质、纸、层压有聚乙烯、聚丙烯的纸等,其中,优选聚乙烯膜、聚丙烯膜。
对上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8~50μm,特别优选10~30μm。
在使用上述保护膜时,优选上述感光层及上述支承体的粘接力X和上述感光层及保护膜的粘接力Y的关系为:粘接力X>粘接力Y。
作为上述支承体和保护膜的组合(支承体/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、聚氯乙烯酯/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,通过对支承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。为了提高与上述感光层的粘接力,可以进行上述支承体的表面处理,例如: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、活性等离子体照射处理、激光光线照射处理等。
另外,作为上述支承体和上述保护膜的静摩擦系数,优选0.3~1.4,更优选0.5~1.2。
当上述静摩擦系数低于0.3时,由于过滑,故在做成辊轴状时有时产生卷偏移,当其超过1.4时,有时难以卷成良好的辊轴状。
上述图案形成材料例如优选卷绕成圆筒状的卷芯,以长条状卷绕成辊轴状而保管。对上述长条状的图案形成材料的长度没有特别限制,可以从例如10m~20,000m的范围中适当选择。另外,进行分割(slit)加工以使用户容易使用,将100m~1,000m的范围的长条状做成辊轴状即可。需要说明的是,此时,优选将上述支承体卷绕成为最外侧。另外,可以将上述辊轴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,优选在端面设置分离器(特别是防湿性的、装人干燥剂的),另外,也优选捆包使用透湿性低的原材料。
为了调整上述保护膜和上述感光层的粘接性,可以将上述遮盖膜进行表面处理。上述表面处理,例如可以举出在上述保护膜的表面,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。可以通过将上述聚合物的涂敷液涂敷在上述保护膜的表面后,在30~150℃(特别是50~120℃)下使其干燥1~30分钟而形成该底涂层。另外,除了上述感光层、上述支承体、上述遮盖膜之外,也可以具有剥离层、粘接层、光吸收层、表面保护层等层。
《其他的层》
对上述其他的层没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出阻挡层、剥离层、粘接层、光吸收层、表面保护层等层。上述图案形成材料,可以单独具有这些层的1种,也可以具有2种以上。另外,也可以具有两个以上相同种类的层。
[基体]
对上述基体没有特别限制,可以从公知的材料中适当选择由表面平滑性高的基体至有凹凸表面的基体、再至具有通孔或穿孔等孔部的基体,但优选板状的基体(基板),具体可以举出公知的印刷布线板形成用基板(例如,镀铜膜叠层板)、玻璃板(例如,苏打玻璃板等)、合成树脂性的薄膜、纸、金属板等。
上述基体可以使用上述图案形成材料中的感光层与该基体重合而层叠形成的层叠体。亦即,通过对上述层叠体中的图案形成材料的上述感光层进行曝光,可以使曝光好的区域固化,通过后述的显影工序形成图案。
上述图案形成材料可以广泛用于印刷布线板、彩色滤光器或柱材料、加强筋材料、衬垫、隔壁等显示器用部件、全息照相、微型机械、校样(proof)等图案形成用途,尤其可以适用于本发明的图案形成方法及图案形成装置。
本发明的图案形成方法,通过抑制在图案形成材料上成像的像的失真,可以高清晰地、有效地形成永久图案,而且,为了可以使遮盖性和分辨率并存,可以适用于需要高清晰曝光的各种图案的形成等,特别是可以适当用于高清晰的布线图案的形成。
[印刷布线板的制造方法]
本发明的图案形成方法,可以适用于印刷布线板的制造,特别适用于具有通孔或穿孔等孔部的印刷布线板的制造。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的一例进行说明。
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,包括下述步骤:(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层叠体;(2)从上述层叠体的与上述基体相反的一侧,对布线图案形成区域及孔部形成区域进行光照射,使感光层固化;(3)在上述图案形成材料具有支承体时,从上述层叠体中除去图案形成材料中的支承体;(4)将上述层叠体中的感光层显影,除去该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)中的上述支承体的除去,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:公知的减去法或添加法(例如:半添加法、全添加法))进行处理。其中,为了用工业上有利的隆起(tenting)法形成印刷布线板,优选上述减去法。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,在是上述半添加法的情况下,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,对具有使用有本发明的图案形成材料的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、且表面用金属镀敷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敷层的基板,或在这些基板上层叠层间绝缘膜、且形成有铜镀敷层的基板(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层叠体的层叠体。
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,从上述层叠体的与基体相反侧的面照射光,使感光层固化。在此,在将对通孔上部的感光层(遮盖形成区域)照射的光的能量设定为A、将对通孔上部以外的感光层(布线图案形成区域)照射的光的能量设定为B时,进行照射并使A>B。通过使对上述遮盖形成区域照射的光的能量比对上述布线图案形成区域照射的光的能量大,可以使在上述孔部上形成的遮盖膜的硬度提高,可以使显影后的处理中的该遮盖膜的耐久性提高。而且,即使孔部的直径较大时,不增加感光层的厚度,也可以形成高硬度的遮盖膜。
作为增大对上述遮盖形成区域照射的光的能量的方法,没有特别限制,例如可以举出提高上述照射的光的强度的方法、延长上述照射的光的照射时间的方法等。
需要说明的是,此时,可以根据需要(例如,支承体的光透过性不充分的情况等)剥离支承体后进行曝光。
此刻,在尚未剥离上述支承体时,从上述层叠体剥离该支承体(支承体剥离工序)。
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遮盖形成区域的固化层的图案,使金属层暴露在上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式显影法,也可以是干显影法。
然后,用蚀刻液溶解除去在上述印刷布线板形成用基板的表面暴露的金属层(蚀刻工序)。在通孔上形成的遮盖部,由于所照射的光的能量比布线部大,故用硬度比电路部高的固化层覆盖,因此,蚀刻液进入通孔内不蚀刻通孔内的金属镀敷层,通孔的金属镀敷层以规定的形状残留。由此,在上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图案形成区域及遮盖形成区域作为剥离片,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。
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)
<层叠体的制造>
—图案形成材料的制造—
在作为上述支承体的20μm厚的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜上,涂敷由下述组成构成的感光性树脂组合物溶液,使其干燥,形成15μm厚的感光层,制造上述图案形成材料。
[感光性树脂组合物溶液的组成]
·甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸2-乙基己酯/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物(共聚物组成(质量比):50/20/7/23、重均分子量:90,000、酸值150)15质量份
·用下述结构式(73)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-双(邻氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联二咪唑 2.17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
·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
[化44]
结构式(73)
其中,在结构式(73)中,m+n表示10。需要说明的是,结构式(73)的化合物是用上述结构式(38)表示的化合物的一例。
在上述图案形成材料的感光层上,层叠作为上述遮盖膜的20μm厚的聚乙烯膜。然后,在作为上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,一边剥离上述图案形成材料的遮盖膜,一边使用层叠机(MODEL8B-720-PH、大成ラミネ一タ一(株)製)进行压接,以使该图案形成材料的感光层与上述镀铜膜层叠板接触,制成依次层叠有上述镀铜膜层叠板、上述感光层、上述聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(支承体)的层叠体。
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。
对上述制造的上述层叠体,测定了最短显影时间及灵敏度(为了使感光层固化需要的光能量)。
(1)最短显影时间的测定方法
从上述层叠体剥下聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(支承体),在镀铜膜层叠板上的上述感光层的整个面,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溶解除去所需要的时间,将其设定为最短显影时间。
其结果,上述最短显影时间为10秒。
(2)灵敏度的测定
对上述制造的层叠体中的图案形成材料的感光层,使用下面说明的图案形成装置,从聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(支承体)侧,以21/2倍间隔照射0.1mJ/cm2~100mJ/cm2的光能量不同的光,进行曝光,使上述感光层的一部分区域固化。在室温下静置10分钟后,从上述层叠体上剥下聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(支承体),对镀铜膜层叠板上的上述感光层的整个面,以0.15MPa的压力喷射30℃的1质量%碳酸钠水溶液,其喷射时间为上述(1)中求出的最短显影时间的2倍,溶解除去未固化的区域,测定残留的固化区域的厚度。然后,用光的照射量和固化层的厚度的关系作图,得到灵敏度曲线。从由此得到的灵敏度曲线将固化区域的厚度为15μm时的光能量设定为用于使感光层固化所需要的光能量。
其结果,用于使感光层固化所需要的光能量为3mJ/cm2。
<图案形成>
—图案形成装置—
使用具有以下结构的图案形成装置,该图案形成装置具有:作为上述光照射装置的图27A~图32所示的合波激光光源、作为上述光调制装置的DMD50、微透镜阵列472、及光学系统480、482,其中DMD50控制在图4A及图4B所示的主扫描方向排列有1024个微镜的微镜列,以只驱动其在副扫描方向排列好的768组内的1024个×256列;微透镜阵列472将图13A及图13B所示的一个面为复曲面的微透镜474排列成阵列状;光学系统480、482将通过该微透镜阵列的光成像于上述图案形成材料。
另外,上述微透镜中的复曲面使用如下说明的结构。
首先,为了矫正DMD50的作为上述描素部的微透镜474的射出面中的变形,测定了该射出面的变形。将结果示于图14。在图14中,用等高线连接表示反射面的相同高度位置,等高线的间距为5nm。需要说明的是,同一图所示的x方向及y方向为微镜62的两个对角线方向,微镜62以延着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、图15A及图15B所示,在微镜62的反射面存在变形,而且,特别是当关注反射镜中央部分时,判定一个对角线方向(y方向)的变形与另一个对角线方向(x方向)的变形相比变大。因此,判定直接用微透镜阵列55的微透镜55a聚光而形成的激光B的聚光位置中的形状发生变形。
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.。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通过在纵向并排设置256列的在横向排列有1024个微透镜55a的列而构成。需要说明的是,在同一图16A中,关于微透镜阵列55的排列顺序,横向用j表示,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,在同一图17A中一并表示微透镜55a的等高线。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的聚光状态分别概略地如图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,判定后者的截面内的微透镜55a的曲率半径更小,焦距更短。
需要说明的是,利用计算机模拟将微透镜55a设定为上述形状时的该微透镜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,为了进行比较,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值用距离微透镜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,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5]
其中,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进行比较表明,通过将微透镜55a设定为与y方向平行的截面内焦距比与x方向平行的截面内焦距小的复曲面透镜,抑制在其聚光位置附近的光束形状的失真。其结果,可以在图案形成材料150上曝光无失真的、更高清晰度的图案。另外判定: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。
另外,在微透镜阵列55的聚光位置附近配置的开口阵列59,是为了仅使经过与各小孔59a相对应的微透镜55a的光入射到各小孔59a上而配置的。亦即,通过设置有该开口阵列59,防止在各小孔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。
(3)分辨率的测定
在与上述(1)的最短显影时间的评价方法同样的方法及条件下作成上述层叠体,在室温(23℃、55%RH)下静置10分钟。使用上述图案形成装置,从得到的层叠体的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(支承体)上,以线/空间=1/1的方式用5μm刻度将各线宽度的曝光进行至线宽度10μm~50μm。此时的曝光量设定为用于使上述(2)中测定的上述图案形成材料的感光层固化所需要的光能量(3mJ/cm2)。在室温下静置10分钟后,从上述层叠体上剥下聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(支承体)。对镀铜膜层叠板上的上述感光层的整个面,以0.15MPa的压力喷射30℃的1质量%碳酸钠水溶液,其喷射时间为上述(1)中求出的最短显影时间的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层叠板的表面,对固化树脂图案的线测定没有阻塞、卷曲等异常的最小的线宽度,将其设定为分辨率。该分辨率的数值越小越好。将其结果示于表3。
(4)曝光速度的测定
使用上述图案形成装置,变更使曝光光和上述感光层相对移动的速度,求出形成一般的布线图案的速度。相对于上述配制而成的层叠体中的图案形成材料的感光层,从聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(支承体)侧进行曝光。需要说明的是,该设定速度越快越能形成有效的图案。将结果示于表3。
(5)蚀刻性的评价
使用上述(3)的分辨率测定中形成的具有图案的层叠体,对该层叠体中的露出的镀铜膜层叠板的表面,在0.25MPa下喷射氯化铁蚀刻液(含氯化铁蚀刻溶液、40°玻美、液温40℃)36秒,溶解除去未用固化层覆盖的露出的区域的铜层,由此进行蚀刻处理。然后,通过喷射2质量%的氢氧化钠水溶液除去上述形成的图案,配制成表面具备作为上述永久图案的铜层布线图案的印刷布线板。用光学显微镜观察该印刷布线板上的布线图案,测定该布线图案的最小的线宽度。该最小的线宽度越小,越能得到高清晰的布线图案,表示其蚀刻性优良。将结果示于表3。
<印刷布线板的制造>
除使用设置有100μmФ、150μmФ、200μmФ、300μmФ、400μmФ、500μmФ、1mmФ、2mmФ、3mmФ及4mmФ的穿孔的镀铜膜层叠板作为上述基板之外,与上述同样操作制造层叠体,使用上述图案形成装置对该层叠体进行曝光。曝光是通过将照射的光强度设定为3倍、将对穿孔部照射的光的能量设定为相对于布线部照射的光的3倍量(9mJ/cm2),除此以外,用与上述(3)同样的方法得到固化层凹凸。
(6)遮盖性的评价
观察上述印刷布线板上的固化层图案,确认固化层上有无欠缺。对布线部而言,观察其固化层有无剥离,对穿孔上形成的遮盖膜而言,观察遮盖膜有无破损。在100~500μmФ的穿孔上形成的遮盖膜,使用光学显微镜在100倍下观察,目测观察在1~4mmФ的穿孔上形成的遮盖膜。
遮盖性用无破损的最大的穿孔直径的大小进行评价。上述最大穿孔直径越大,遮盖性越良好。将结果示于表4。
(实施例2)
在实施例1的图案形成材料中,将感光性树脂组合物溶液的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摩尔比加成物取代为用下述结构式(74)表示的化合物,除此之外,与实施例1同样操作,制成图案形成材料。最短显影时间为10秒,用于使感光层固化需要的光能量为3mJ/cm2。另外,用上述结构式(74)表示的化合物是上述结构式(24)表示的化合物的一例。
[化45]
结构式(74)
将上述图案形成材料与实施例1同样形成图案,评价分辨率、曝光速度、蚀刻性。将结果示于表3。另外,与实施例1同样制造印刷布线板,将对穿孔部照射的光的能量设定为3倍量的9mJ/cm2而形成图案,与实施例1同样进行遮盖膜的评价。将结果示于表4。
(实施例3)
在实施例1中,将感光性树脂组合物溶液的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摩尔比加成物取代为用下述结构式(75)表示的化合物,除此之外,与实施例1同样操作,制成图案形成材料。最短显影时间为10秒,用于使感光层固化需要的光能量为3mJ/cm2。另外,上述结构式(75)表示的化合物是上述结构式(22)表示的化合物的一例。
[化46]
结构式(75)
将上述图案形成材料与实施例1同样形成图案,评价分辨率、曝光速度、蚀刻性。将结果示于表3。另外,与实施例1同样制造印刷布线板,将对穿孔部照射的光的能量设定为3倍量的9mJ/cm2而形成图案,与实施例1同样进行固化层及遮盖膜的评价。将结果示于表4。
(实施例4)
在实施例1中,将甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸2-乙基己酯/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物(共聚物组成(质量比):50/20/7/23、重均分子量:90,000、酸值150),取代为甲基丙烯酸甲酯/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),除此之外,与实施例1同样操作,制成图案形成材料。需要说明的是,最短显影时间为10秒,用于使感光层固化需要的光能量为3mJ/cm2。
将上述图案形成材料与实施例1同样形成图案,评价分辨率、曝光速度、蚀刻性。将结果示于表3。另外,与实施例1同样制造印刷布线板,将对穿孔部照射的光的能量设定为3倍量的9mJ/cm2而形成图案,与实施例1同样进行遮盖膜的评价。将结果示于表4。
(实施例5)
<层叠体的制造>
—图案形成材料的制造—
在作为层叠体的上述支承体的16μm厚的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜上,涂敷由下述组成构成的缓冲层用涂敷液并使其干燥,形成15μm厚的缓冲层。
[缓冲层用涂敷液的组成]
·甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸2-乙基己酯/甲基丙烯酸酯/甲基丙烯酸共聚物(共聚组成(摩尔比):55/10/5/30、重均分子量:100,000)
60质量份
·苯乙烯/丙烯酸(共聚组成(摩尔比):65/35、重均分子量:10,000)
140质量份
·2,2-二(4-(甲基丙烯酰基氧基五乙氧基)苯基)丙烷(新中村化学社制、BPE-500) 150质量份
·2,3-二羟基-1,4-二噁烷 10质量份
·甲基乙基甲酮 700质量份
下面,在上述缓冲层上涂敷由下述组成构成的阻挡层用涂敷液,使其干燥,形成厚度2.5μm的阻挡层。
[阻挡层用涂敷液的组成]
·聚乙烯醇(株式会社クラレ制、PVA205) 13质量份
·聚乙烯吡咯烷酮(ISP社制、K-30) 6质量份
·水 200质量份
·甲醇 180质量份
在上述阻挡层上涂敷与实施例1同样的感光性树脂组合物并使其干燥,形成5μm的感光层,与实施例1同样操作,制成图案形成材料。最短显影时间为15秒,用于使感光层固化需要的光能量为2mJ/cm2。
将上述图案形成材料与实施例1同样形成图案,评价分辨率、曝光速度、蚀刻性。将结果示于表3。另外,与实施例1同样制造印刷布线板,将对穿孔部照射的光的能量设定为5倍量的10mJ/cm2而形成图案,与实施例1同样进行遮盖膜的评价。将结果示于表4。
(比较例1)
在实施例1的印刷布线板的制造中,将对穿孔部照射的光的能量设定为与其他区域相同为3mJ/cm2,除此之外,与实施例1同样操作,进行遮盖膜的评价。将结果示于表4。
(比较例2)
在实施例2的印刷布线板的制造中,将对穿孔部照射的光的能量设定为与其他区域相同为3mJ/cm2,除此之外,与实施例1同样操作,进行遮盖膜的评价。将结果示于表4。
(比较例3)
在实施例3的印刷布线板的制造中,将对穿孔部照射的光的能量设定为与其他区域相同为3mJ/cm2,除此之外,与实施例1同样操作,进行遮盖膜的评价。将结果示于表4。
(比较例4)
在实施例4的印刷布线板的制造中,将对穿孔部照射的光的能量设定为与其他区域相同为3mJ/cm2,除此之外,与实施例1同样操作,进行遮盖膜的评价。将结果示于表4。
(比较例5)
在实施例5的印刷布线板的制造中,将对穿孔部照射的光的能量设定为与其他区域相同为2mJ/cm2,除此之外,与实施例1同样操作,进行遮盖膜的评价。将结果示于表4。
[表3]
分辨率(μm) | 曝光速度(mm/sec) | 蚀刻性(μm) | |
实施例1 | 15 | 40 | 25 |
实施例2 | 15 | 40 | 25 |
实施例3 | 15 | 40 | 25 |
实施例4 | 15 | 40 | 25 |
实施例5 | 15 | 40 | 20 |
[表4]
照射能量(mJ/cm2) | 电路部 | 遮盖性评价 | ||
孔部上 | 布线部 | 固化层剥离 | 最大穿孔直径 | |
实施例1 | 9 | 3 | 无 | 3mm |
实施例2 | 9 | 3 | 无 | 3mm |
实施例3 | 9 | 3 | 无 | 3mm |
实施例4 | 9 | 3 | 无 | 3mm |
实施例5 | 10 | 2 | 无 | 200μm |
比较例1 | 3 | 3 | 无 | 2mm |
比较例2 | 3 | 3 | 无 | 2mm |
比较例3 | 3 | 3 | 无 | 2mm |
比较例4 | 3 | 3 | 无 | 2mm |
比较例5 | 2 | 2 | 无 | 100μm |
由表3的结果判定,在实施例1~5的图案形成方法中,可以高清晰地、曝光迅速、有效地形成图案。另外,由表4的结果判定,在具有穿孔的印刷布线板的制造中,通过仅在孔部上增加曝光时的照射能量,也可以在直径大的穿孔上形成遮盖性优良的固化层。
工业上的可利用性
本发明的图案形成方法,通过抑制在图案形成材料上成像的像的失真,可以高清晰地、有效地形成永久图案,而且,由于可以高度地使遮盖性和分辨率并存,故可以适用于需要高清晰曝光的各种图案的形成等,特别是可以适用于高清晰的布线图案的形成。
Claims (35)
1.一种图案形成方法,其中,
其将至少具有感光层的图案形成材料中的该感光层层叠在被处理基体上后,通过相对于该感光层的任意两个以上的区域,照射能量各不相同的光,进行曝光。
2.如权利要求1所述的图案形成方法,其中,
通过具有n个接受来自光照射装置的光并射出的描素部的光调制装置,使来自所述光照射装置的光调制后,通过排列好具有非球面的微透镜的微透镜阵列而进行曝光,所述非球面可以对由所述描素部中的射出面的变形引起的像差进行矫正。
3.如权利要求1所述的图案形成方法,其中,
通过具有n个接受来自光照射装置的光并射出的描素部的光调制装置,使来自所述光照射装置的光调制后,通过排列好具有透镜开口形状的微透镜的微透镜阵列而进行曝光,所述透镜开口形状不使来自所述描素部的外围部的光入射。
4.如权利要求3所述的图案形成方法,其中,
微透镜具有可以矫正由描素部中的射出面的变形引起的像差的非球面。
5.如权利要求2~4中任一项所述的图案形成方法,其中,
非球面是复曲面。
6.如权利要求3~5中任一项所述的图案形成方法,其中,
微透镜具有圆形的透镜开口形状。
7.如权利要求3~6中任一项所述的图案形成方法,其中,
透镜开口形状通过在该透镜面上设置遮光部来规定。
8.如权利要求1~7中任一项所述的图案形成方法,其中,
被处理基体具有孔部,相对于该孔部上的孔部上感光层照射的光的能量和相对于该孔部上感光层以外的感光层照射的光的能量不同。
9.如权利要求8所述的图案形成方法,其中,
当将相对于孔部上感光层照射的光的能量设定为A、将相对于该孔部上感光层以外的感光层照射的光的能量设定为B时,A>B。
10.如权利要求2~9中任一项所述的图案形成方法,其中,
光调制装置可以根据图案信息控制n个描素部中连续配置的任意不足n个的所述描素部。
11.如权利要求2~10中任一项所述的图案形成方法,其中,
光调制装置是空间光调制元件。
12.如权利要求11所述的图案形成方法,其中,
空间光调制元件是数字微镜器件(DMD)。
13.如权利要求1~12中任一项所述的图案形成方法,其中,
通过开口阵列进行曝光。
14.如权利要求1~13中任一项所述的图案形成方法,其中,
一边使曝光光和感光层相对地移动,一边进行曝光。
15.如权利要求1~14中任一项所述的图案形成方法,其中,
进行曝光后,进行感光层的显影。
16.如权利要求15所述的图案形成方法,其中,
进行显影后,进行永久图案的形成。
17.如权利要求16所述的图案形成方法,其中,
永久图案是布线图案,该永久图案通过蚀刻处理及镀敷处理中的至少任意一种来形成。
18.如权利要求2~17中任一项所述的图案形成方法,其中,
光照射装置可以合成两个以上的光进行照射。
19.如权利要求2~18中任一项所述的图案形成方法,其中,
光照射装置具有多种激光器、多模光纤和聚集光学系统,所述聚集光学系统将分别从该多种激光器照射的激光光束聚光,使其结合在所述多模光纤上。
20.如权利要求1~19中任一项所述的图案形成方法,其中,
感光层通过干膜抗蚀剂的转印而形成。
21.如权利要求1~20中任一项所述的图案形成方法,其中,
感光层通过液体抗蚀剂的涂敷而形成。
22.如权利要求1~21中任一项所述的图案形成方法,其中,
感光层至少含有黏合剂、聚合性化合物和光聚合引发剂。
23.如权利要求22所述的图案形成方法,其中,
黏合剂具有酸性基团。
24.如权利要求22~23中任一项所述的图案形成方法,其中,
黏合剂含有乙烯基共聚物。
25.如权利要求22~24中任一项所述的图案形成方法,其中,
黏合剂的酸值为70~250mgKOH/g。
26.如权利要求22~25中任一项所述的图案形成方法,其中,
聚合性化合物含有具有尿烷基及芳基的至少任意一种的单体。
27.如权利要求22~26中任一项所述的图案形成方法,其中,
光聚合引发剂是从卤化烃衍生物、六芳基联二咪唑、肟衍生物、有机过氧化物、硫化物、酮化合物、芳香族鎓盐及芳环烯金属衍生物类中选择的至少1种。
28.如权利要求1~27中任一项所述的图案形成方法,其中,
感光层含有黏合剂10~90质量%,并且含有聚合性化合物5~9质量%。
29.如权利要求1~28中任一项所述的图案形成方法,其中,
感光层的厚度为1~100μm。
30.如权利要求1~29中任一项所述的图案形成方法,其中,
图案形成材料在支承体上至少具有感光层。
31.如权利要求1~30中任一项所述的图案形成方法,其中,图案形成材料在支承体和感光层之间具有缓冲层。
32.如权利要求30~31中任一项所述的图案形成方法,其中,
支承体含有合成树脂,并且是透明的。
33.如权利要求30~32中任一项所述的图案形成方法,其中,
支承体是长条状。
34.如权利要求1~33中任一项所述的图案形成方法,其中,
图案形成材料是长条状,并且卷绕成辊轴状而形成。
35.如权利要求1~34中任一项所述的图案形成方法,其中,
在图案形成材料中的感光层上形成遮盖膜。
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