JP2000214596A - 露光装置および感光性レジスト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小面積のフォトマスクを用いた複数回露光に
より大面積の被露光体を高い精度で露光するための露光
装置と、上記の露光装置に可視光域に感度領域をもつ検
出装置を使用することを可能ならしめる感光性レジスト
を提供する。 【解決手段】 露光装置を、紫外線照射用の光源と、被
露光体を載置するためのステージと、光源とステージと
の間に配設され所望の開口パターンと位置マーク形成用
の孔部と該孔部に対して所定の位置に形成された位置マ
ーク検出用の窓部を有するフォトマスクと、可視光域か
ら赤外光域の少なくとも一部に感度領域をもちフォトマ
スクの窓部を介して被露光体を検査可能な位置に配設さ
れた検出装置と、ステージとフォトマスクとを相対的に
移動するための搬送機構とを備えるものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は露光装置および感光
性レジストに係り、特に小面積のフォトマスクを用いた
複数回露光により大面積の被露光体を露光するための露
光装置と、露光箇所が可視光域で明瞭に識別できる感光
性レジストに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に
おいては、近年のカラー化の要請に対応するために、ア
クティブマトリックス方式および単純マトリックス方式
のいずれの方式においてもカラーフィルタが用いられて
いる。薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いたアクティブ
マトリックス方式の液晶ディスプレイでは、カラーフィ
ルタは赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色が用いら
れ、Ｒ，Ｇ，Ｂのそれぞれの画素に対応する電極をＯ
Ｎ、ＯＦＦさせることで液晶がシャッタとして作動し、
Ｒ，Ｇ，Ｂのそれぞれの画素を光が透過してカラー表示
が行われる。そして、色混合は２色以上の画素に対応す
る液晶シャッタを開いて混色し別の色に見せる加色混合
の原理により網膜上で視覚的に行われる。

【０００３】上記のカラーフィルタは、透明基板上に各
着色層と保護層と透明電極層が形成されており、発色効
果や表示コントラストの向上、薄膜トランジスタ（ＴＦ
Ｔ）における光リーク電流の抑制等のために、着色層の
Ｒ，Ｇ，Ｂの各画素の境界部分に遮光性を有するパター
ン（ブラックマトリックス）が形成されている。このブ
ラックマトリックスの形成は、例えば、蒸着等により形
成したクロム等の金属薄膜上に感光性レジストを塗布
し、所望のフォトマスクを介してプロキシミティ露光装
置により露光し現像することによりレジストパターンを
形成し、露出した金属薄膜をエッチングしてレリーフを
形成することにより行うことができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】カラーフィルタの製造
の高効率化を目的とした多面付による製造や、液晶ディ
スプレイ（ＬＣＤ）の大型化の要請から、透明基板の大
面積化が進み、これに伴って上記の感光性レジストの露
光に使用するフォトマスクの大面積化が要求されてい
る。しかし、寸法安定性等の材料面および露光装置の大
型化が製造コストの増大に直結すること等から、フォト
マスクの大面積化には限度があった。

【０００５】このため、プロキシミティ露光装置を使用
し小面積のフォトマスクを用いて複数回の露光を行うこ
とにより、大面積透明基板上の感光性レジストを露光す
ることが行われている。例えば、４面付の大きさのフォ
トマスクを用いて８面付用の大面積透明基板上の感光性
レジストを露光する場合、まず、感光性レジストの所定
領域に対して４面付のフォトマスクを介して１回目の露
光を行い、次に、透明基板を移動して感光性レジストの
残りの領域に４面付のフォトマスクを介して２回目の露
光を行うことにより、８面付の露光が行われる。また、
ブラックマトリックの一部分のパターンをもつ小面積の
フォトマスクを用いて上記と同様に複数回の露光（つな
ぎ露光）を行うことにより、大面積ブラックマトリック
スのパターンの形成を行うことができる。

【０００６】このような複数回の露光による多面付のブ
ラックマトリックスパターンの形成、および、大面積ブ
ラックマトリックスパターンの形成では、フォトマスク
と被露光体である基板との位置合わせ精度が高いことが
要求される。これは、多面付で形成されたカラーフィル
タあるいは大面積のカラーフィルタと、薄膜トランジス
タ（ＴＦＴ）を所定のパターンで配列形成したアレイ基
板とを貼り合わせる製造工程において、カラーフィルタ
全域でのブラックマトリックスや着色層のトータルピッ
チと、アレイ基板全域でのＴＦＴ素子のトータルピッチ
とが一致することが必要だからである。しかし、従来の
プロキシミティ露光装置を用いた複数回露光では、各露
光におけるフォトマスクと基板との相対位置は露光装置
の基板搬送精度により決まるので、ブラックマトリック
スや着色層のトータルピッチは露光装置の基板搬送精度
の影響を受けることになり、アレイ基板でのＴＦＴ素子
のトータルピッチとの不一致が発生し易く、貼り合わせ
工程を煩雑にしたり歩留の低下を生じるという問題があ
った。

【０００７】本発明は、上記のような事情に鑑みてなさ
れたものであり、小面積のフォトマスクを用いた複数回
露光により大面積の被露光体を高い精度で露光するため
の露光装置と、上記の露光装置に可視光域に感度領域を
もつ検出装置を使用することを可能ならしめる感光性レ
ジストを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の露光装置は、被露光体を小面積のフ
ォトマスクを用いた複数回露光により露光するための露
光装置であって、紫外線照射用の光源、紫外線照射によ
り可視光域から近赤外光域の少なくとも一部において光
吸収特性に変化を生じるポジ型の感光性レジストが塗布
された被露光体を載置するためのステージ、前記光源と
前記ステージとの間に配設されたフォトマスク、前記フ
ォトマスクに対して所定位置に配設された検出装置、前
記ステージと前記フォトマスクとを相対的に移動するた
めの搬送機構とを備え、前記フォトマスクは所望の開口
パターンと位置マーク形成用の孔部と該孔部に対して所
定の位置に形成された位置マーク検出用の窓部を有し、
前記検出装置は可視光域から赤外光域の少なくとも一部
に感度領域をもち前記フォトマスクの前記窓部を介して
前記被露光体を検査可能な位置に配設されたような構成
とした。

【０００９】本発明の感光性レジストは、少なくともポ
ジ型の感光性樹脂成分と紫外線照射により可視光域での
光吸収特性に変化を生じる呈色成分とを含有するような
構成とした。

【００１０】また、本発明の感光性レジストは、前記呈
色成分が光酸発生剤と発色剤とからなるような構成、前
記光酸発生剤と前記発色剤が下記式１で表されるＲを５
〜４０の範囲内とするものであるような構成とした。

【数２】 （式１中、Ａは添加する発色剤のモル量、Ｂは添加する
光酸発生剤のモル量、ｂは添加する光酸発生剤１モルか
ら発生する酸のモル量、Ｃは感光性樹脂成分中の光酸発
生剤のモル量、ｃは感光性樹脂成分中の光酸発生剤１モ
ルから発生する酸のモル量、ｌは発色剤の成分数、ｍは
添加する光酸発生剤の成分数、ｎは感光性樹脂成分中の
光酸発生剤の成分数である。）

【００１１】また、本発明の感光性レジストは、前記呈
色成分がフォトクロミック物質であるような構成とし
た。さらに、本発明の感光性レジストは、前記呈色成分
の含有量が前記感光性樹脂成分１００重量部に対して１
０〜３０重量部の範囲であるような構成とした。

【００１２】このような本発明では、光源から照射され
た紫外線によりフォトマスクを介して被露光体に１回目
の露光が行われると、被露光体の感光性レジストのパタ
ーン露光に加えて位置マークが露光され、この位置マー
クでは可視光域から近赤外光域の少なくとも一部におい
て光吸収特性に変化が生じており、搬送機構によりステ
ージとフォトマスクとを相対的に移動して、フォトマス
クの窓部を介し検出装置によって被露光体上の位置マー
クが検出される位置とすることにより、次の露光位置に
極めて高い精度で位置合わせがなされる。また、感光性
レジストが可視光域での光吸収特性に変化を生じる呈色
成分を含有することにより、上記検出装置として可視光
域に感度領域をもつカメラの使用が可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。露光装置 図１は本発明の露光装置の一実施形態を示す概略構成図
であり、図２は図１に示される露光装置のフォトマス
ク、被露光体および検出装置の位置関係を示す斜視図で
ある。図１および図２において、露光装置１は紫外線照
射用の光源２、ステージ３、光源２とステージ３との間
に配設されたフォトマスク４、フォトマスク４に対して
所定位置に配設された検出装置５、ステージ３とフォト
マスク４とを相対的に移動するための搬送機構６とを備
えている。

【００１４】露光装置１を構成する紫外線照射用の光源
２は特に制限はなく、従来から紫外線露光用に使用され
ていた公知の光源から被露光体に応じて適宜選択するこ
とができる。

【００１５】露光装置１を構成するステージ３は、被露
光体１１を載置するものであり、図示例では搬送装置６
によりフォトマスク４の下方を矢印方向に往復移動可能
とされている。このステージ３による被露光体１１の保
持は、被露光体１１の裏面を吸引することによる保持、
フック等を用いた機械的な保持等いずれであってもよ
い。

【００１６】露光装置１を構成するフォトマスク４は、
開口パターン４ａ、位置マーク形成用の孔部４ｂ、位置
マーク検出用の窓部４ｃを有している。開口パターン４
ａは、図示例では４面付であり、各開口パターン４ａに
は所定のパターンで開口部が形成されている。そして、
各開口パターン４ａは、ステージ３の移動方向（矢印方
向）と平行な方向にピッチＰ₁ 、これに直交する方向に
ピッチＰ₂ で形成されている。

【００１７】位置マーク形成用の孔部４ｂおよび位置マ
ーク検出用の窓部４ｃは、開口パターン４ａ形成領域の
周囲の枠部分に形成されており、図示例では、ステージ
３の移動方向と平行な枠部分に形成されている。位置マ
ーク形成用の孔部４ｂの開口形状は十字形状であり、位
置マーク検出用の窓部４ｃの開口形状は方形状である
が、開口形状はこれらに限定されるものではない。そし
て、位置マーク形成用の孔部４ｂと位置マーク検出用の
窓部４ｃの形成ピッチＰは、上記の開口パターン４ａの
ステージ３移動方向における形成ピッチＰ₁ と同じに設
定されている。

【００１８】露光装置１を構成する検出装置５は、被露
光体１１の後述する感光性レジスト層１３における紫外
線照射による光吸収特性の変化に対応した感度領域を備
えるカメラである。例えば、紫外線照射により感光性レ
ジスト層１３の光吸収特性の変化が可視光域において生
じる場合、可視光域に感度領域を備えるＣＣＤカメラや
撮像管にＩＲカットフィルタを組み合わせた検出系に、
コールドライトを照明として使用することができる。可
視領域に感度のあるカメラの例としては、ＣＣＤでは、
東京電子工業（株）製ＣＳ３３３０や、松下通信工業
（株）製ＷＶ−ＭＦ５５２等を挙げることができ、撮像
管では、浜松ホトニクス（株）製Ｃ２７４１−０１等を
挙げることができる。また、紫外線照射により感光性レ
ジスト層１３の光吸収特性の変化が近赤外光域において
生じる場合、近赤外光域に感度領域を備えるＣＣＤカメ
ラや撮像管にＵＶカットフィルタを組み合わせた検出系
に、近赤外線ランプを光源として使用することができ
る。近赤外領域に感度があるカメラの例としては、ＣＣ
Ｄでは、東京電子工業（株）製ＣＳ３７１０等を挙げる
ことができ、撮像管では、浜松ホトニクス（株）製Ｃ２
７４１−０３等を挙げることができる。尚、可視光域か
ら赤外光域において感度領域を有するカメラと、上記光
吸収特性の変化波長域の光を透過する所望のフィルター
とを組み合わせて検査装置５としてもよい。このような
検査装置５は、フォトマスク４の窓部４ｃを介して被露
光体１１上を検査できるような位置に配設されており、
図示例では窓部４ｃの上方に検査装置５が配設されてい
る。そして、検査装置５は、後述するようにフォトマス
ク４の窓部４ｃを介して被露光体１１上の位置マークを
検出すると、検出信号を制御装置（図示せず）に送るよ
うになっている。

【００１９】露光装置１を構成する搬送装置６は、例え
ば、ステージ３を矢印方向にスライド自在に取り付ける
ためのガイドフレーム、このガイドフレームに平行に配
設されたボールねじ、このボールねじを駆動するための
モータ等により構成することができる。この搬送装置６
は上述の制御装置に接続されており、制御装置からの作
動開始信号および作動停止信号により作動が制御される
ようになっている。ステージ３に保持されている被露光
体１１は、図示例では基板１２と、この基板１２上に形
成された感光性レジスト層１３とからなっている。感光
性レジスト層１３は、後述するように紫外線照射により
可視光域から近赤外光域の少なくとも一部において光吸
収特性に変化を生じるポジ型の感光性レジストで形成さ
れている。

【００２０】次に、本発明の露光装置１の動作について
説明する。まず、フォトマスク４に対して被露光体１１
が図１および図２に示されるような状態となるようにス
テージ３の位置を調整し、光源２から紫外線を照射して
フォトマスク４を介しステージ３上の被露光体１１を露
光する。この露光により、図３に示されるように被露光
体１１の感光性レジスト層１３には、フォトマスクの開
口パターン４ａを介して露光された露光パターン１４ａ
（斜線部分）と、フォトマスク４の位置マーク形成用の
孔部４ｂを介して露光された位置マーク１４ｂ（斜線部
分）とが形成される。これらの露光パターン１４ａと位
置マーク１４ｂでは光吸収特性に変化が生じており、感
光性レジストの未露光部とは異なる光吸収特性を有して
いる。また、露光パターン１４ａの形成ピッチはフォト
マスク４の開口パターン４ａの形成ピッチと等しいもの
となり、ステージ３の移動方向と平行な方向にピッチＰ
₁ 、これに直交する方向にピッチＰ₂ で形成されてい
る。

【００２１】次に、搬送装置６を作動させてステージ３
を図２に示される位置から図面右方向に移動させる。こ
のステージ３の移動に伴って、被露光体１１上の位置マ
ーク１４ｂはフォトマスク４の位置マーク形成用の孔部
４ｂの下方位置から位置マーク検出用の窓部４ｃの下方
へと移動する。そして、図４に示されるように位置マー
ク１４ｂがフォトマスク４の位置マーク検出用の窓部４
ｃの下方位置に達すると、検出装置５は窓部４ｃを介し
て位置マーク１４ｂを検出して検出信号を制御装置（図
示せず）に送り、制御装置から作動停止信号が搬送装置
６に送られてステージ３の移動が停止する。これによ
り、被露光体１１はフォトマスク４の位置マーク形成用
の孔部４ｂと位置マーク検出用の窓部４ｃの形成ピッチ
Ｐに相当する距離を移動したことになる。したがって、
フォトマスク４は被露光体１１に対して開口パターン４
ａのステージ３移動方向における形成ピッチＰ₁ に相当
する距離を移動したことになり、４面付の開口パターン
４ａのうち図面左側の２つの開口パターン４ａは未露光
の感光性レジスト層１３上に位置し、残りの２つの開口
パターン４ａは既に露光された感光性レジスト層１３の
露光パターン１４ａ上に位置する。

【００２２】次いで、図５（Ａ）に示されるように上記
の感光性レジスト層１３の露光パターン１４ａ上に位置
する２つの開口パターン４ａを覆うように遮光板７をフ
ォトマスク４上に配置した後、光源２から紫外線を照射
してフォトマスク４を介しステージ３上の被露光体１１
に対して２回目の露光を行う。この露光により、図５
（Ｂ）に示されるように被露光体１１の感光性レジスト
層１３には、フォトマスクの開口パターン４ａを介して
露光された露光パターン１４´ａ（斜線部分）が形成さ
れる。そして、被露光体１１の露光パターン１４ａと露
光パターン１４´ａのステージ３の移動方向と平行な方
向（矢印方向）の形成ピッチはフォトマスク４の開口パ
ターン４ａの形成ピッチＰ₁ と等しいものとなり、ま
た、ステージ３の移動方向に直交する方向の露光パター
ン１４´ａの形成ピッチは、開口パターン４ａの形成ピ
ッチＰ₂ と等しいものとなっている。これにより、被露
光体１１上に一定のピッチで６面付の露光が完了する。

【００２３】尚、上述の本発明の露光装置の実施形態で
は、４面付のフォトマスクを用いて２回の露光により被
露光体に６面付の露光を可能とするものであるが、本発
明はこれに限定されるものではない。例えば、図６に示
されるように、フォトマスク２４の位置マーク形成用の
孔部２４ｂと位置マーク検出用の窓部２４ｃの形成ピッ
チＰを、開口パターン２４ａのステージ移動方向（矢印
方向）における形成ピッチＰ₁ の２倍に設定することに
より、２回の露光で被露光体に８面付の露光、３回の露
光で被露光体に１２面付の露光が可能となる。また、図
７に示されるように、所望のパターンで開口部が形成さ
れている１つの開口パターン３４ａを備えるフォトマス
ク３４において、位置マーク形成用の孔部３４ｂと位置
マーク検出用の窓部３４ｃの形成ピッチＰを開口パター
ン３４ａのステージ移動方向（矢印方向）における長さ
Ｌと同じに設定することにより、小面積のフォトマスク
３４を用いた複数回露光により大面積パターン露光（つ
なぎ露光）を高い精度を行うことができる。

【００２４】感光性レジスト 次に、上述のような本発明の露光装置において露光を行
うことができる被露光体を構成する感光性レジストにつ
いて説明する。被露光体を構成する感光性レジストは、
上述のように紫外線照射により可視光域から近赤外光域
の少なくとも一部において光吸収特性に変化を生じるポ
ジ型の感光性レジストである。ここで、光吸収特性の変
化とは、光吸収率の増大あるいは低下、または、光吸収
波長の変化等を意味する。

【００２５】このような感光性レジストとして、まず、
可視光域において光吸収特性に変化を生じる本発明の感
光性レジストを挙げることができる。本発明の感光性レ
ジストは、少なくともポジ型の感光性樹脂成分と、紫外
線照射により可視光域での光吸収特性に変化を生じる呈
色成分と、を含有するものである。

【００２６】ポジ型の感光性樹脂成分としては、従来公
知のポジ型感光性レジストを使用することができ、例え
ば、ナフトキノンアジド系ポジ型レジストとして、東京
応化工業（株）製ＯＦＰＲシリーズ、クラリアントジャ
パン（株）製ＡＺシリーズ、富士フィルムオーリン
（株）製ＨＰＲ、ＭＰＲの各シリーズ等が挙げられる。

【００２７】上記のポジ型の感光性樹脂成分の組成は、
（Ａ）可溶性樹脂、（Ｂ）光酸発生剤、（Ｃ）有機溶剤
からなる。（Ａ）可溶性樹脂としては、（Ａ１）アルカ
リ可溶性樹脂、（Ａ２）酸の存在下でアルカリ可溶性に
変性する樹脂が挙げられる。

【００２８】上記の（Ａ１）アルカリ可溶性樹脂として
は、ノボラック樹脂、アクリル樹脂、スチレン−アクリ
ル酸共重合体、ヒドロキシスチレン共重合体、ポリビニ
ルフェノール、ポリα−メチルビニルフェノール等が挙
げられるが、特にフェノールノボラック樹脂が好まし
い。

【００２９】また、上記の（Ａ２）酸の存在下でアルカ
リ可溶性に変性する樹脂としては、下記に示すような、
水酸基を保護基で保護したポリビニルフェノールや、ス
チレン−マレイミド共重合体等の樹脂を挙げることがで
きる。

【００３０】［水酸基を保護基で保護したポリビニルフ
ェノール］

【化１】 （式中、Ｒ¹ はｔ−ブトキシカルボニル基、イソプロポ
キシカルボニル基、テトラヒドロピラニル基、トリメチ
ルシリル基またはｔ−ブトキシカルボニルメチル基を示
す。） ［スチレン−マレイミド共重合体］

【化２】 （式中、Ｒ² は水素原子またはｏ−テトラヒドロピラニ
ル基、Ｒ³ はｔ−ブトキシカルボニル基、フェノール−
ｏ−ｔ−ブトキシカルボニル基またはメチレンオキシア
セチル基を示す。）

【００３１】上記の（Ｂ）光酸発生剤としては、（Ｂ
１）キノンジアジド基含有化合物、（Ｂ２）その他、に
大きく分類される。上記の（Ｂ１）キノンジアジド基含
有化合物としては、オルトベンゾキノンジアジド、オル
トナフトキノンジアジド、オルトアントラキノンジアジ
ド等のキノンジアジド類のスルホン酸と、フェノール性
水酸基またはアミノ基を有する化合物とを、一部または
完全にエステル化、あるいは、一部または完全にアミド
化したもの等が挙げられる。

【００３２】フェノール性水酸基またはアミノ基を含有
する化合物としては、ポリヒドロキシベンゾフェノン、
没食子酸アルキルフェノール樹脂、ジメチルフェノー
ル、ヒドロキノン、ポリヒドロキシジフェニルアルカ
ン、ポリヒドロキシジフェニルアルケン、ビスフェノー
ルＡ、トリス（ヒドロキシフェニル）メタンおよびその
メチル置換体、ナフトール、ピロカテコール、ピロガロ
ール、アニリン、ｐ−アミノジフェニルアミン等が挙げ
られる。

【００３３】特に好ましいキノンジアジド基含有化合物
としては、ポリヒドロキシベンゾフェノンとナフトキノ
ン−１，２−ジアジト−５−スルホン酸との完全エステ
ル化物や部分エステル化物であり、特に、平均エステル
化度が７０モル％以上のものが好ましい。これらのキノ
ンジアジド基含有化合物は、単独でも、または、２種以
上含有してもよい。上記のキノンジアジド基含有化合物
は、上述の可溶性樹脂１００重量部に対して、１０〜４
０重量部、好ましくは１５〜３０重量部の範囲で用いら
れる。

【００３４】上記の（Ｂ２）その他の光酸発生剤として
は、上述の（Ａ２）酸の存在下でアルカリ可溶性に変性
する樹脂から保護基を脱離させてアルカリ現像液に対し
て可溶とするための触媒であり、露光により酸を発生し
得るものであれば特に限定されず、下記のオニウム
塩、ハロゲン含有化合物、スルホン化合物、ニロ
トベンジル化合物、スルホン酸化合物等が用いられ
る。

【００３５】オニウム塩

【化３】 （式中、Ｒ⁴ 〜Ｒ⁶ は互いに同一であっても異なってい
てもよく、それぞれ水素原子、アミノ基、ニトロ基、シ
アノ基、置換もしくは非置換のアルキル基またはアルコ
キシル基、ＸはＳｂＦ₆ 、ＡｓＦ₆、ＰＦ₆ 、ＢＦ₄ 、
ＣＦ₃ ＣＯ₂ 、ＣｌＯ₄ 、ＣＦ₃ ＳＯ₃ 、

【化４】 （ただし、Ｒ⁷ は水素原子、アミノ基、アニリノ基、置
換もしくは非置換のアルキル基またはアルコキシル基、
Ｒ⁸ ，Ｒ⁹は互いに同一であっても異なっていてもよ
く、それぞれ置換もしくは非置換のアルコキシル基、Ｒ
¹⁰は水素原子、アミノ基、アニリノ基、置換もしくは非
置換のアルキル基またはアルコキシル基を示す。）を示
す。）

【００３６】

【化５】

【００３７】

【化６】

【００３８】

【化７】 （式中、ＹはＳｂＦ₆ 、ＡｓＦ₆ 、ＰＦ₆ またはＢＦ₄
を示す。）

【００３９】

【化８】 （式中、Ｒ¹¹は

【化９】 であり、ＹはＢＦ₄ またはＣＦ₃ ＳＯ₃ を示す。）

【００４０】ハロゲン含有化合物 ハロゲン含有化合物としては、ハロアルキル基含有炭化
水素系化合物、ハロアルキル基含有ヘテロ環状化合物等
を挙げることができ、好ましくは下記の化合物を挙げる
ことができる。

【化１０】 （式中、Ｒ⁴ ，Ｒ⁵ ，Ｘは上記と同様。）

【００４１】

【化１１】 （式中、Ｒ¹²は水素原子またはメチル基、Ｒ¹³はＣ_n Ｈ
_2n+1（ｎ＝８，１０，１１，１２，１４，１５，１６ま
たは１８）、ＹはＳｂＦ₆ またはＰＦ₆ を示す。）

【００４２】

【化１２】 （式中、Ｒ⁴ 〜Ｒ⁶ ，Ｘは上記と同様。）

【００４３】

【化１３】 （式中、Ｒ¹⁴はトリクロロメチル基、フェニル基、メト
キシフェニル基、ナフチル基またはメトキシナフチル基
を示す。）

【００４４】

【化１４】 （式中、Ｒ¹⁵〜Ｒ¹⁷は互いに同一であっても異なってい
てもよく、それぞれ水素原子、ハロゲン原子、メチル
基、メトキシ基または水酸基を示す。）

【００４５】スルホン化合物 スルホン化合物としては、β−ケトスルホン、β−スル
ホニルスルホン等を挙げることができ、好ましくは下記
の化合物を挙げることができる。

【化１５】 （式中、Ｒ¹⁸〜Ｒ²¹は互いに同一であっても異なってい
てもよく、それぞれ置換もしくは非置換のアルキル基ま
たはハロゲン原子、Ｙは−ＣＯ−、または−ＳＯ₂ −を
示し、ｕは０〜３の整数である。）

【００４６】ニトロベンジル化合物 ニトロベンジル化合物としては、ニトロベンジルスルホ
ネート化合物、ジニトロベンジルスルホネート化合物等
を挙げることができ、好ましくは下記の化合物を挙げる
ことができる。

【化１６】 （式中、Ｒ²²は置換または非置換のアルキル基、Ｒ²³は
水素原子またはメチル基、Ｒ²⁴は

【化１７】 （ただし、Ｒ²⁵は水素原子またはメチル基、Ｒ²⁶，Ｒ²⁷
は互いに同一であっても異なっていてもよく、それぞれ
置換または非置換のアルコキシル基）、ｖは１〜３の整
数を示す。）

【００４７】スルホン酸化合物 スルホン酸化合物としては、アルキルスルホン酸エステ
ル、ハロアルキルスルホン酸エステル、アリールスルホ
ン酸エステル、イミノスルホナート等を挙げることがで
き、好ましくは下記の化合物を挙げることができる。

【化１８】 （式中、Ｒ²⁸，Ｒ²⁹は互いに同一であっても異なってい
てもよく、それぞれ水素原子または置換もしくは非置換
のアルキル基、Ｒ³⁰，Ｒ³¹は互いに同一であっても異な
っていてもよく、それぞれ水素原子、置換もしくは非置
換のアルキル基またはアリール基を示す。）

【００４８】

【化１９】 （式中、Ｒ³²は水素原子または置換もしくは非置換のア
ルキル基、Ｒ³³，Ｒ³⁴は互いに同一であっても異なって
いてもよく、それぞれ置換もしくは非置換のアルキル基
またはアリール基を示し、Ｒ³³とＲ³⁴は互いに結合して
環構造を形成していてもよい。）

【００４９】

【化２０】 （式中、Ｚはフッ素原子または塩素原子を示す。）

【００５０】上記の（Ｃ）有機溶剤としては、アセト
ン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイ
ソアミルケトン等のケトン類、エチレングリコール、エ
チレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコー
ル、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレン
グリコール、ジプロピレングリコール、ジプロピレング
リコールモノアセテート、あるいは、これらのモノメチ
ルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテ
ル等の多価アルコール類、およびその誘導体、ジオキサ
ンのような環式エーテル類、乳酸エチル、酢酸メチル、
酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸メチル、３エトキ
シプロピオン酸エチル等のエステル類を挙げることがで
きる。これらの有機溶剤は単独でも、２種以上混合して
使用してもよい。

【００５１】さらに、ポジ型の感光性樹脂成分には、必
要に応じて、相溶性のある添加物、例えば、塗布性を改
善するための付加的樹脂、可塑剤、増感剤、コントラス
ト向上剤等の添加剤を配合することができる。

【００５２】本発明の感光性レジストに含有させる呈色
成分としては、光酸発生剤と発色剤との組み合わせ、フ
ォトクロミック物質等を挙げることができる。光酸発生
剤としては、上述の光酸発生剤を挙げることができる。

【００５３】発色剤としては、上記のような光酸発生剤
が発生した酸の作用により発色するものであり、例え
ば、マラカイトグリーンラクトン、クリスタルバイオレ
ットラクトン、フルオラン類、トリフェニルメタンフタ
リド類、スピロピラン類、フェノチアジン類、ジビニル
フタライド類等が挙げられ、具体的には、山田化学
（株）製ＣＶＬ、ＢＬＭＢ、ＬＣＶ、Ｓ−２０５、Ｂｌ
ａｃｋ３０５、ＥＴＡＣ、Ｂｌａｃｋ５００、Ｂｌａｃ
ｋ１００、ＮＩＲ−Ｂｌａｃｋ７８等を挙げることがで
きる。

【００５４】このような発色剤と光酸発生剤は、下記式
１で表されるＲを５〜４０の範囲、好ましくは１０〜２
０の範囲内とするような条件で含有される。Ｒが５未満
であると、感光性レジストにおける光吸収特性の変化が
不十分となり、本発明の露光装置での複数回露光に支障
を来すことがある。また、Ｒが４０を超えると、感光性
レジストの感度低下、現像コントラストの低下を来し好
ましくない。

【００５５】

【数３】 （式１中、Ａは添加する発色剤のモル量、Ｂは添加する
光酸発生剤のモル量、ｂは添加する光酸発生剤１モルか
ら発生する酸のモル量、Ｃは感光性樹脂成分中の光酸発
生剤のモル量、ｃは感光性樹脂成分中の光酸発生剤１モ
ルから発生する酸のモル量、ｌは発色剤の成分数、ｍは
添加する光酸発生剤の成分数、ｎは感光性樹脂成分中の
光酸発生剤の成分数である。）

【００５６】また、フォトクロミック物質としては、ジ
アリールエテン、フルギド、スピロナフトキサジン等を
挙げることができる。

【００５７】このような呈色成分の含有量は、感光性樹
脂成分１００重量部に対して１０〜３０重量部の範囲で
あることが好ましい。呈色成分の含有量が１０重量部未
満であると、感光性レジストにおける光吸収特性の変化
が不十分となり、本発明の露光装置での複数回露光に支
障を来すことがある。また、呈色成分の含有量が３０重
量部を超えると、感光性レジストの感度低下、現像コン
トラストの低下を来し好ましくない。

【００５８】上述のような本発明の感光性レジストを使
用することにより、本発明の露光装置の検出装置として
特殊な感度をもつカメラを使用することなく可視光域に
感度領域をもつ一般のカメラの使用が可能となり、ま
た、パターン露光や位置マーク露光の状態を目視等で容
易に把握することが可能となる。

【００５９】一方、紫外線照射により近赤外光域におい
て光吸収特性に変化を生じるポジ型の感光性レジスト
は、少なくともポジ型の感光性樹脂成分と、紫外線照射
により近赤外光域で光吸収特性に変化を生じる呈色成分
と、を含有するものである。ポジ型の感光性樹脂成分と
しては、上記のような従来公知のポジ型感光性樹脂成分
から適宜選択して使用することができる。

【００６０】また、呈色成分としては、光酸発生剤と発
色剤の組み合わせからなり、光酸発生剤は上述のような
ものが同様に用いられる。発色剤としては、フルオラン
類、フェノチアジン類、ジビニルフタライド類の中から
近赤外域にλｍａｘをもつものを選択して使用すること
ができる。具体的には、例えば、山田化学（株）製ＮＩ
Ｒ−Ｂｌａｃｋ７８は、呈色後のλｍａｘ＝８９０ｎｍ
となる。

【００６１】このような呈色成分についても、発色剤と
光酸発生剤は、上記の式１で表されるＲを５〜４０の範
囲、好ましくは１０〜２０の範囲内とするような条件で
含有される。

【００６２】

【実施例】次に、実施例を示して本発明を更に詳細に説
明する。下記の仕様で図１および図２に示されるような
本発明の露光装置を作製した。

【００６３】（露光装置の仕様） ・光源 ：ウシオ電機（株）製ＵＳＨ−５０００
ＢＹ ・ステージ ：５５０ｍｍ×６５０ｍｍ、吸引保持方
式 ・フォトマスク：８０μｍ×２８５μｍの開口部が１０
０μｍピッチで設けられた１８０μｍ×２４０ｍｍの開
口パターンが４面付で形成され、各開口パターンの形成
ピッチはＰ₁ ＝２１０ｍｍ、Ｐ₂ ＝２７０ｍｍとした。
また、１０００μｍ×１０００μｍの十字形状の位置マ
ーク形成用の孔部と、１５００μｍ×１５００μｍの方
形状の位置マーク検出用の窓部を、ピッチＰ＝２１０ｍ
ｍで形成した。 ・検出装置 ：ＣＣＤカメラ（東京電子工業（株）製
ＣＳ３４５０） ・搬送装置 ：リニアモーター付エアスライド＋電動
リニアアクチュエータ型ＸＹθテーブル

【００６４】一方、下記の組成の本発明の感光性レジス
トを調製し、コーニング（株）製７０５９ガラス基板上
にスピンコーティング法により塗布し、その後、１２０
℃、３分間の条件で乾燥して厚み０．２μｍの感光性レ
ジスト層を形成し、被露光体を得た。

【００６５】 （感光性レジストの組成） ・２，３，４，４´−テトラヒドロキシベンゾフェノンと ナフトキノン−１，２−ジアジド−５−スルホニルクロ リド３モルのエステル化反応生成物 … ２重量部 ・クリスタルバイオレットラクトン（ＣＶＬ） … ０．５重量部 ・クレゾールノボラック樹脂 … ８重量部 ・ピルビン酸メチル：ジエチレンクリコールモノアセテート ＝１：２混合物 … ５０重量部

【００６６】次に、被露光体をステージに載置し、ステ
ージをフォトマスクに対して図１および図２に示される
ような位置とし、光源から紫外線を照射して被露光体を
露光した。この露光により、被露光体の感光性レジスト
層には、フォトマスクの開口パターンを介して露光され
た４面の露光パターンと、フォトマスクの位置マーク形
成用の孔部を介して露光された位置マークとが目視によ
り確認された。

【００６７】次に、搬送装置を作動させてステージを移
動させ、位置マークがフォトマスクの位置マーク検出用
の窓部の下方位置に達したことを検出装置が検出すると
同時にステージの移動を停止した。次いで、被露光体上
の既に露光が完了している領域にある開口パターンを覆
うように遮光板をフォトマスク上に配置した後、光源か
ら紫外線を照射して被露光体に対して２回目の露光を行
った。この露光により、被露光体上には、フォトマスク
の開口パターンを介して露光された２面の露光パターン
が更に形成され、合計６面付の露光パターンが形成され
た。各露光パターンのステージの移動方向と平行な方向
の形成ピッチは、フォトマスクの開口パターンの形成ピ
ッチＰ₁ に対して１．０μｍ以下の誤差であった。

【００６８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば光
源から照射された紫外線によりフォトマスクを介して被
露光体に露光が行われると、被露光体の感光性レジスト
に対してパターン露光と同時に位置マークが露光され、
この位置マークでは可視光域から赤外光域の少なくとも
一部において光吸収特性に変化が生じるので、搬送機構
によりステージとフォトマスクとを相対的に移動してフ
ォトマスクの窓部を介し検出装置が被露光体上の位置マ
ークを検出する位置とすることにより、極めて高い精度
で次の露光位置の位置合わせを行うことができ、これに
より、小面積のフォトマスクを用いた複数回露光により
多面付露光や大面積パターン露光（つなぎ露光）を高い
精度を行うことが可能となり、さらに、紫外線照射によ
って可視光域での光吸収特性に変化を生じる呈色成分を
含有する感光性レジストを使用することにより、上記検
出装置として特殊な感度をもつカメラを使用することな
く可視光域に感度領域をもつ一般のカメラの使用が可能
となり、また、パターン露光や位置マーク露光の状態を
目視等で容易に把握することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の露光装置の一実施形態を示す概略構成
図である。

【図２】図１に示される露光装置のフォトマスクと被露
光体と検出装置の位置関係を示す斜視図である。

【図３】図１に示される露光装置の１回目の露光後の被
露光体の状態を示す図である。

【図４】図１に示される露光装置の２回目の露光におけ
る位置合わせの状態を示す斜視図である。

【図５】図１に示される露光装置の２回目の露光状態を
示す斜視図であり、（Ａ）はフォトマスクと被露光体と
の位置関係を示す図であり、（Ｂ）は露光後の被露光体
の状態を示す図である。

【図６】本発明の露光装置のフォトマスクの他の例を示
す斜視図である。

【図７】本発明の露光装置のフォトマスクの他の例を示
す斜視図である。

【符号の説明】

１…露光装置 ２…光源 ３…ステージ ４，２４，３４…フォトマスク ４ａ，２４ａ，３４ａ…開口パターン ４ｂ，２４ｂ，３４ｂ…位置マーク形成用の孔部 ４ｃ，２４ｃ，３４ｃ…位置マーク検出用の窓部 ５…検出装置 ６…搬送装置 １１…被露光体 １２…基板 １３…感光性レジスト １４ａ，１４´ａ…開口パターンの露光箇所 １４ｂ…位置マーク

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被露光体を小面積のフォトマスクを用い
   た複数回露光により露光するための露光装置であって、 紫外線照射用の光源、紫外線照射により可視光域から近
   赤外光域の少なくとも一部において光吸収特性に変化を
   生じるポジ型の感光性レジストが塗布された被露光体を
   載置するためのステージ、前記光源と前記ステージとの
   間に配設されたフォトマスク、前記フォトマスクに対し
   て所定位置に配設された検出装置、前記ステージと前記
   フォトマスクとを相対的に移動するための搬送機構とを
   備え、前記フォトマスクは所望の開口パターンと位置マ
   ーク形成用の孔部と該孔部に対して所定の位置に形成さ
   れた位置マーク検出用の窓部を有し、前記検出装置は可
   視光域から赤外光域の少なくとも一部に感度領域をもち
   前記フォトマスクの前記窓部を介して前記被露光体を検
   査可能な位置に配設されたことを特徴とする露光装置。
2. 【請求項２】 少なくともポジ型の感光性樹脂成分と、
   紫外線照射により可視光域での光吸収特性に変化を生じ
   る呈色成分と、を含有することを特徴とする感光性レジ
   スト。
3. 【請求項３】 前記呈色成分は、光酸発生剤と発色剤と
   からなることを特徴とする請求項２に記載の感光性レジ
   スト。
4. 【請求項４】 前記光酸発生剤と前記発色剤は、下記式
   １で表されるＲを５〜４０の範囲内とするものであるこ
   とを特徴とする請求項３に記載の感光性レジスト。 【数１】 （式１中、Ａは添加する発色剤のモル量、Ｂは添加する
   光酸発生剤のモル量、ｂは添加する光酸発生剤１モルか
   ら発生する酸のモル量、Ｃは感光性樹脂成分中の光酸発
   生剤のモル量、ｃは感光性樹脂成分中の光酸発生剤１モ
   ルから発生する酸のモル量、ｌは発色剤の成分数、ｍは
   添加する光酸発生剤の成分数、ｎは感光性樹脂成分中の
   光酸発生剤の成分数である。）
5. 【請求項５】 前記呈色成分は、フォトクロミック物質
   であることを特徴とする請求項２に記載の感光性レジス
   ト。
6. 【請求項６】 前記呈色成分の含有量は、前記感光性樹
   脂成分１００重量部に対して１０〜３０重量部の範囲で
   あることを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれか
   に記載の感光性レジスト。