KR20070017039A - 감광성 조성물, 및 컬러필터 및 그 제조방법, 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

포토마스크를 사용하지 않고, 레이저 노광시의 문제점인 레이저 노광 파장의 흔들림에 대하여 분광감도의 변화가 매우 적고, 기록 편차가 없으며, 선폭 편차가 작고, 고정밀하게 형성 가능한 감광성 조성물, 컬러필터 및 상기 컬러필터의 제조방법의 제공을 목적으로 한다.

광중합 개시제와, 에틸렌성 반응성 기를 갖는 광중합성 화합물과, 광조사에 의한 경화반응에 기여하지 않는 비광경화성 성분을 함유하는 감광성 조성물로서, 상기 감광성 조성물로 이루어지는 감광층은, 레이저 노광 파장이 중심값으로부터 ±10nm 변화했을 때의 분광감도의 변화율이 -8%∼+8%의 범위이며, 상기 감광성 조성물로 이루어지는 감광층에 대하여, 화상 데이터에 기초하여 2개 이상의 레이저 헤드를 갖는 노광장치에 의해 광을 변조하면서 상대주사하는 노광에 사용되는 감광성 조성물, 및 상기 감광성 조성물을 사용한 컬러필터의 제조방법이다.

Description

감광성 조성물, 및 컬러필터 및 그 제조방법, 액정표시장치{PHOTOSENSITIVE COMPOSITION, COLOR FILTER AND MANUFACTURING METHOD THEREOF, LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

도 1은 노광장치의 일례의 외관을 나타내는 사시도이다.

도 2는 노광장치의 스캐너의 구성의 일례를 나타내는 사시도이다.

도 3a는 감광층의 피노광면 상에 형성되는 노광완료영역을 나타내는 평면도이다.

도 3b는 각 노광헤드에 의한 노광영역의 배열을 나타내는 평면도이다.

도 4는 노광헤드의 개략적인 구성의 일례를 나타내는 사시도이다.

도 5a는 노광헤드의 상세한 구성의 일례를 나타내는 상면도이다.

도 5b는 노광헤드의 상세한 구성의 일례를 나타내는 측면도이다.

도 6은 도 1의 노광장치의 DMD의 일례를 나타내는 부분확대도이다.

도 7a는 마이크로미러가 온 상태인 +α도로 기운 상태를 나타내는 도면이다.

도 7b는 마이크로미러가 오프 상태인 -α도로 기운 상태를 나타내는 도면이다.

도 8은 패턴 정보에 기초하여 DMD의 제어를 하는 컨트롤러의 일례이다.

도 9a는 DMD를 경사시키지 않는 경우의 각 마이크로미러에 의한 반사광 상 (노광 빔)의 주사궤적을 나타내는 도면이다.

도 9b는 DMD를 경사시켰을 경우의 노광 빔의 주사궤적을 나타내는 도면이다.

도 10은 스캐너에 의한 1회의 주사로 감광층을 노광하는 노광방식을 설명하기 위한 평면도의 일례이다.

도 11a는 스캐너에 의한 복수회의 주사로 감광층을 노광하는 노광방식을 설명하기 위한 도면으로서, 스캐너에 의해 감광층을 X방향으로 주사한 후, 스캐너를 Y방향으로 1스텝 이동한 상태를 나타내는 도면이다.

도 11b는 스캐너에 의한 복수회의 주사로 감광층을 노광하는 노광방식을 설명하기 위한 도면으로서, 도 11a 후에, X방향으로 주사를 행하는 상태를 나타내는 도면이다.

도 12는 섬유 어레이 광원의 구성의 일례를 나타내는 사시도이다.

도 13은 섬유 어레이 광원의 레이저 출사부에 있어서의 발광점의 배열의 일례를 나타내는 정면도이다.

도 14는 멀티모드 광섬유의 구성을 나타내는 도면의 일례이다.

도 15는 합파 레이저광원의 구성을 나타내는 평면도의 일례이다.

도 16은 레이저 모듈의 구성을 나타내는 평면도의 일례이다.

도 17은 도 16에 나타내는 레이저 모듈의 구성을 나타내는 측면도의 일례이다.

도 18은 도 16에 나타내는 레이저 모듈의 구성을 나타내는 부분측면도이다.

도 19는 레이저 어레이의 구성을 나타내는 사시도의 일례이다.

도 20a는 멀티 캐비티 레이저의 구성의 일례를 나타내는 사시도이다.

도 20b는 도 20a에 나타내는 멀티 캐비티 레이저를 어레이상으로 배열한 멀티 캐비티 레이저 어레이의 일례를 나타내는 사시도이다.

도 21은 합파 레이저광원의 다른 구성을 나타내는 평면도의 일례이다.

도 22는 합파 레이저광원의 다른 구성을 나타내는 평면도의 일례이다.

도 23a는 합파 레이저광원의 다른 구성의 일례를 나타내는 평면도이다.

도 23b는 도 23a의 광축을 따른 구성의 일례를 나타내는 단면도이다.

도 24a는 종래의 노광장치에 있어서의 광축을 따른 단면도의 일례이다.

도 24b는 본 발명의 패턴형성방법(노광장치)에 있어서의 광축을 따른 단면도의 일례이다.

도 25는 노광헤드의 설치각도 오차 및 패턴 변형이 있을 때에, 노광면 상의 패턴에 생기는 편차의 예를 나타낸 설명도이다.

도 26은, 1개의 DMD에 의한 노광영역과, 대응하는 슬릿의 위치관계를 나타낸 평면도이다.

도 27은 피노광면 상의 광점의 위치를, 슬릿을 이용하여 측정하는 방법을 설명하기 위한 상면도이다.

도 28은 선택된 마이크로미러만이 노광에 사용된 결과, 노광면 상의 패턴에 생기는 편차가 개선된 상태를 나타내는 설명도이다.

도 29는 인접하는 노광헤드 사이에 상대위치의 어긋남이 있을 때에, 노광면 상의 패턴에 생기는 편차의 예를 나타낸 설명도이다.

도 30은 인접하는 2개의 노광헤드에 의한 노광영역과, 대응하는 슬릿의 위치 관계를 나타낸 평면도이다.

도 31은 노광면 상의 광점의 위치를, 슬릿을 이용하여 측정하는 방법을 설명하기 위한 상면도이다.

도 32는 도 29의 예에 있어서 선택된 사용 화소만이 실동되어, 노광면 상의 패턴에 생기는 편차가 개선된 상태를 나타내는 설명도이다.

도 33은 인접하는 노광헤드 사이에 상대위치의 어긋남 및 설치각도 오차가 있을 때에, 노광면 상의 패턴에 생기는 편차의 예를 나타낸 설명도이다.

도 34는 도 33의 예에 있어서 선택된 사용 묘소부만을 사용한 노광을 나타내는 설명도이다.

도 35a는 배율변형의 일례를 나타내는 설명도이다.

도 35b는 빔 지름 변형의 일례를 나타내는 설명도이다.

도 36a는 단일 노광헤드를 사용한 참조노광의 제1의 예를 나타내고, 실선으로 나타낸 홀수열의 광점열에 대응하는 마이크로미러만을 사용해서 참조노광을 행하고, 참조노광 결과를 샘플 출력하는 상태를 설명하는 도면이다.

도 36b는 단일 노광헤드를 사용한 참조노광의 제1의 예를 나타내고, 사선으로 덮어서 나타내는 광점열에 대응하는 마이크로미러 이외의 마이크로미러가, 홀수열의 광점열을 구성하는 마이크로미러 중, 본노광에 있어서 실제로 사용되는 것으로서 지정되는 상태를 나타내는 도면이다.

도 37은, 복수 노광헤드를 사용한 참조노광의 제1의 예를 나타낸 설명도이 다.

도 38a는 단일 노광헤드를 사용한 참조노광의 제2의 예를 나타내고, 실선으로 나타낸 1행째부터 128(=256/2)행째의 광점에 대응하는 마이크로미러만을 사용해서 참조노광을 행하고, 참조노광 결과를 샘플 출력하는 상태를 나타내는 설명도이다.

도 38b는 단일 노광헤드를 사용한 참조노광의 제2의 예를 나타내고, 사선으로 덮어서 나타내는 광점군에 대응하는 마이크로미러 이외의 마이크로미러가, 제1행째로부터 제128행째의 마이크로미러 중, 본노광시에 있어서 실제로 사용되는 것으로서 지정될 수 있는 상태를 나타내는 도면이다.

도 39는 복수 노광헤드를 사용한 참조노광의 제2의 예를 나타낸 설명도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

B1∼B7 : 레이저빔 L1∼L7 : 콜리메이터 렌즈

LD1∼LD7 : GaN계 반도체 레이저 10 : 노광장치

12 : 감광층 14 : 이동 스테이지

18 : 설치대 20 : 가이드

22 : 게이트 24 : 스캐너

26 : 센서(카메라) 28 : 슬릿

30 : 노광헤드

36 : 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD)

38: 섬유 어레이 광원 40 : 집광렌즈계

50 : 결상렌즈계 58 : 마이크로미러(묘소부)

60: 레이저 모듈 62 : 멀티모드 광섬유

64: 광섬유 66 : 레이저 출사부

110: 히트 블록 111 : 멀티 캐비티 레이저

113 : 로드렌즈 114 : 렌즈 어레이

140 : 레이저 어레이 200 : 집광렌즈

본 발명은 휴대 단말, 휴대 게임기, 노트북, 텔레비전 모니터 등의 액정표시장치(LCD)용, PALC(플라즈마 어드레스 액정), 플라즈마 디스플레이 등에 바람직한 컬러필터의 제조방법, 및 상기 제조방법에 의해 제조된 컬러필터 및 상기 컬러필터를 사용한 액정표시장치에 관한 것이다.

컬러필터는, 액정 디스플레이(이하, 「LCD」, 「액정표시장치」라고 칭하는 경우도 있음)에 불가결한 구성부품이다. 이 액정 디스플레이는 매우 콤팩트하고, 성능면에서도 지금까지의 CRT 디스플레이와 동등이상이므로, CRT 디스플레이로부터 대체되고 있다.

액정 디스플레이의 컬러화상은, 컬러필터를 통과한 빛이 그대로 컬러필터를 구성하는 각 화소의 색으로 착색되어서, 그들 색의 빛을 합성하여 형성된다. 그리고, 통상 R, G, 및 B의 3색의 화소로 컬러화상을 형성하고 있다.

최근에서는, 액정 디스플레이(LCD)의 대화면화 및 고선명화의 기술개발이 진행되고, 그 용도는 노트북용 디스플레이로부터 데스크 톱 컴퓨터용 모니터, 또 텔레비젼 모니터(이하, 「TV」라고 칭하는 일도 있다)까지 확대되어 오고 있다. 이러한 배경하에서, LCD에는 비용절감과 표시특성의 향상이 강하게 요구되게 되었다.

이 비용절감의 방향으로서는, 단지 재료의 비용절감에 머물지 않고, 공정의 간소화가 진행중이고, 특히 노광을 위한 포토마스크를 없애는 것이 검토되고 있다.

한편, 표시특성 향상의 방향으로서는, 1인치당의 화소수를 늘려 가는 고선명화 등이 검토되고 있다.

특히, R, G, 및 B의 3색의 각 화소간을 규정하도록 형성되는 블랙 매트릭스는, 겉보기의 화소폭을 규정하고 있기 때문에, 상기 블랙 매트릭스의 선폭의 편차는, 그 주기성에 의해 모아레나, 주기 편차 등의 표시 불균일로 되기 쉽다. 이 때문에, 블랙 매트릭스를 형성하는 블랙 화상의 미세 패턴을 고선명하게 형성할 수 있는 방법이 요구되고 있다. 또한 R, G, 및 B의 3색의 화소의 고품위화도 중요해서, 표시 불균일이 없는 컬러필터가 요구되고 있다.

이러한 컬러필터의 형성방법으로서는, 일반적으로, 감광성 조성물을 노광하고, 현상함으로써 미세 패턴을 형성하는, 포토리소그래피법이 알려져 있다.

상기 포토리소그래피법을 행하는 노광장치로서, 포토마스크를 사용하지 않고, 반도체 레이저, 가스 레이저 등의 레이저광을 화소 패턴 등의 디지털 데이터에 기초하여 감광성 조성물 상에 직접 스캔하고, 패터닝을 행하는 레이저 다이렉트 이미징 시스템(이하, 「LDI」라고 칭하는 일이 있다)에 의한 노광장치가 연구되고 있 다(예를 들면 비특허문헌1참조).

그러나, 종래의 아날로그 노광방식(광원이 하나, 또한, 광원 램프의 개체차가 적다)과 비교해서 상기 LDI에 의한 노광장치를 사용한 노광은, 레이저 헤드마다 광원이 다르고, 또한 광원의 개체차가 큰 등의 이유로부터, 레이저 헤드간 차이에 의한 파장 편차의 영향을 받기 쉽고, 기록 편차가 생겨서 컬러필터의 품질을 떨어뜨려 버린다고 하는 문제가 있다. 특히, 컬러필터의 제작에서는, 감광성 조성물 중에 비광경화성 성분으로서의 유기안료가 함유되어 있기 때문에, 광경화가 진행되기 어렵고, 그 경향이 보다 현저한 것이 알려져 있다.

또한 레이저 헤드 내의 빔의 편차의 영향을 경감하는 목적에서, N중 노광(단, N은 2이상의 정수를 나타낸다)을 행하면, 레이저 헤드 내의 노광이 균일화되기 때문에, 상기 레이저 헤드간 차이에 의한 파장 편차의 영향이 보다 두드러져 버린다.

따라서 포토마스크를 사용하지 않고, 레이저 노광시의 문제점인 레이저 노광 파장의 흔들림에 대하여 분광감도의 변화가 매우 적고, 기록 편차가 없으며, 선폭 편차가 작고, 고선명하게 형성할 수 있는 감광성 조성물, 및 컬러필터의 제조방법, 및 상기 컬러필터의 제조방법에 의해 제조되는 표시특성이 우수한 컬러필터는, 아직 제공되어 있지 않아, 더 나은 개량 개발이 요망되고 있는 것이 현재의 상태이다.

[비특허문헌1] 이시카와 아키히토 "마스크리스 노광에 의한 개발단축과 양산 적용화", 「일렉트로닉스 실장기술」, 가부시키가이샤 기쥬츠초사카이, Vol.18, No.6, 2002년, p.74-79

본 발명은, 이러한 현상을 감안하여 이루어진 것으로서, 종래에 있어서의 상기 모든 문제를 해결하고, 이하의 목적을 달성하는 것을 과제로 한다. 즉 본 발명은, 포토마스크를 사용하지 않고 레이저 노광시의 문제점인 레이저 노광 파장의 흔들림에 대하여 분광감도의 변화가 매우 적고, 기록 편차가 없으며, 선폭 편차가 작고, 고선명하게 형성할 수 있으며, 저비용, 또한 표시특성이 뛰어나, 휴대 단말, 휴대 게임기 등의 액정표시장치(LCD)용, PALC(플라즈마 어드레스 액정), 플라즈마 디스플레이 등에 적합하게 사용할 수 있는 감광성 조성물, 및 컬러필터 및 상기 컬러필터의 제조방법, 액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명자들이 예의 검토를 거듭한 결과, 감광성 조성물의 분광감도를 노광 파장에 대하여 플랫하게 함으로써, 기록 편차의 발생을 억제하고, 개체차가 큰 저품질의 레이저 헤드에도 사용이 가능해져서 장치 비용을 낮출 수 있으며, 또한 기록된 컬러필터 패턴의 형상도 엣지의 샤프함이 보다 바람직한 것으로 되는 것을 발견했다.

본 발명은, 본 발명자에 의한 상기 지견에 기초하는 것이며, 상기 발명의 구성은 이하와 같다. 즉,

<1> 적어도 광중합 개시제와, 에틸렌성 반응성 기를 갖는 광중합성 화합물과, 광조사에 의한 경화반응에 기여하지 않는 비광경화성 성분을 함유하는 감광성 조성물로서, 상기 감광성 조성물로 이루어지는 감광층은, 레이저 노광 파장이 중심값으로부터 ±10㎚ 변화했을 때의 분광감도의 변화율이 -8%∼+8%의 범위이며, 상기 감광성 조성물로 이루어지는 감광층에 대하여, 화상 데이터에 기초하여 2개 이상의 레이저 헤드를 갖는 노광장치에 의해 광을 변조하면서 상대주사하는 노광에 사용되는 것을 특징으로 하는 감광성 조성물이다.

<2> 노광이 다중노광방식인 상기 <1>에 기재된 감광성 조성물이다.

<3> 광중합 개시제가 로핀 다이머 화합물 중 적어도 1종을 함유하는 상기 <1> 또는 <2>에 기재된 광중합성 조성물이다.

<4> 또한 증감제를 함유하고, 상기 증감제가 아크리돈 화합물인 상기 <1> 내지 <3> 중 어느 하나에 기재된 감광성 조성물이다.

<5> 비광경화성 성분이, 가교성 기를 갖지 않는 고분자 화합물, 착색제, 및 무기충전제 중 어느 하나인 상기 <1> 내지 <4> 중 어느 하나에 기재된 감광성 조성물이다.

<6> 비광경화성 성분의 감광성 조성물 중의 전체 고형성분에 대한 함유량이 50∼90질량%인 상기 <1> 내지 <5> 중 어느 하나에 기재된 감광성 조성물이다.

<7> 2개 이상의 레이저 헤드가 2차원상으로 배열되어 있는 상기 <1> 내지 <6> 중 어느 하나에 기재된 감광성 조성물이다.

<8> 노광장치가 2차원상으로 늘어선 공간 광변조소자를 갖는 상기 <1> 내지 <7> 중 어느 하나에 기재된 감광성 조성물이다.

<9> 레이저 노광 파장의 중심값이 350∼450㎚인 상기 <1> 내지 <8> 중 어느 하나에 기재된 감광성 조성물이다.

<10> 기재와, 상기 기재 상에 <1> 내지 <9> 중 어느 한 항에 기재된 감광성 조성물을 도포하고, 건조시켜서 이루어지는 감광층을 갖는 것을 특징으로 하는 감광성 필름이다.

<11> 상기 <1> 내지 <9> 중 어느 하나에 기재된 감광성 조성물을, 기재의 표면에 도포하고 건조해서 감광층을 형성한 후, 상기 감광층을 노광하여 현상하는 것을 특징으로 하는 컬러필터의 제조방법이다.

<12> 상기 <10>에 기재된 감광성 필름을, 가열하 및 가압하 중 한쪽 이상에서 기재의 표면에 적층한 후, 상기 감광성 필름의 감광층을 노광하고, 현상하는 것을 특징으로 하는 컬러필터의 제조방법이다.

<13> 감광성 조성물이, 적어도 흑색(K)으로 착색되어 있는 상기 <11> 또는 <12>에 기재된 컬러필터의 제조방법이다.

<14> 적어도, 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)의 3원색으로 착색된 감광성 조성물을 이용하여, 기재의 표면에 소정의 배치로, R, G 및 B의 각 색마다, 순차적으로 감광층의 형성, 노광, 및 현상을 반복해서 컬러필터를 형성하는 상기 <11> 또는 <12>에 기재된 컬러필터의 제조방법이다.

<15> 적색(R) 착색에 적어도 안료 C.I. 피그먼트 레드254를, 녹색(G) 착색에 안료 C.I. 피그먼트 그린36 및 안료 C.I. 피그먼트 옐로139 중 하나 이상의 안료를, 그리고 청색(B) 착색에 적어도 안료 C.I. 피그먼트 블루15:6을 사용하는 상기 <14>에 기재된 컬러필터의 제조방법이다.

<16> 적색(R) 착색에 안료 C.I. 피그먼트 레드254 및 안료 C.I. 피그먼트 레드177 중 하나 이상의 안료를, 녹색(G) 착색에 안료 C.I. 피그먼트 그린36 및 안료 C.I. 피그먼트 옐로150 중 하나 이상의 안료를, 그리고 청색(B) 착색에 안료 C.I. 피그먼트 블루15:6 및 안료 C.I. 피그먼트 바이올렛23 중 하나 이상의 안료를 사용하는 상기 <14>에 기재된 컬러필터의 제조방법이다.

<17> 상기 <11> 내지 <16> 중 어느 하나에 기재된 컬러필터의 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 컬러필터이다.

<18> 상기 <17>에 기재된 컬러필터를 구비한 것을 특징으로 하는 액정표시장치이다.

(감광성 조성물)

본 발명의 감광성 조성물은, 적어도 광중합 개시제와, 에틸렌성 반응성 기를 갖는 광중합성 화합물과, 광조사에 의한 경화반응에 기여하지 않는 비광경화성 성분을 함유하고, 또한 필요에 따라 기타의 성분을 함유해서 이루어진다.

여기에서, 상기 감광성 조성물로 이루어지는 감광층은, 레이저 노광 파장이 중심값으로부터 ±10㎚ 변화했을 때의 분광감도의 변화율이 -8%∼+8%의 범위이며, -5%∼+5%의 범위가 바람직하고, -3%∼+3%의 범위가 보다 바람직하며, -2%∼+2%의 범위가 더욱 바람직하다. 상기 분광감도의 변화율이 ±8%의 범위를 벗어나면, 기록 편차(노광 편차)가 생겨서 컬러필터의 품질을 떨어뜨려 버리는 일이 있다.

여기에서, 상기 분광감도의 변화율은, 예를 들면 「포토 폴리머·테크놀로지」(야마오카 츠구오 저, 소화63년 닛칸고교신문사 발행, 제262쪽) 등에 상세하게 설명되어 있는 바와 같이, 기판 표면에 감광층을 형성한 샘플에 대해서, 분광감도 측정장치를 사용하여, 크세논 램프 또는 텅스텐 램프 등의 광원으로부터 분광한 광을, 횡축방향으로 노광 파장이 직선적으로, 종축방향으로 노광 강도가 대수적으로 변화되도록 설정해서 조사해서 노광한 후, 현상 처리함으로써, 각 노광 파장의 감도에 따른 화상이 얻어진다. 그 화상 높이로부터 화상형성 가능한 노광 에너지를 산출하고, 횡축에 파장, 종축에 그 노광 에너지의 역수를 플롯해서 얻어지는 분광감도곡선으로부터 구할 수 있다.

그리고, 얻어진 분광감도곡선으로부터, 노광 중심파장으로부터 ±10㎚ 변화시켰을 때의 분광감도의 변화율을 산출할 수 있다.

상기 레이저 노광 파장의 중심값은 350∼450㎚가 바람직하고, 400∼420㎚가 보다 바람직하다.

이와 같이 분광감도의 변화를 적게 하는 수단으로서는, 예를 들면 광중합 개시제의 흡수스펙트럼이 가능한 한 광대역의 것을 선택하거나, 필요에 따라서 복수종류의 광중합 개시제나 증감제를 혼합함으로써 달성할 수 있다. 또, 광중합 개시제 및 증감제에 대해서는 후술한다.

상기 감광성 조성물로 이루어지는 감광층에 대하여, 화상 데이터에 기초하여 2개 이상의 레이저 헤드를 갖는 노광장치를 이용하여 광을 변조하면서 상대주사시키는 노광에 사용된다. 또, 노광방법 및 노광장치에 대해서는 후술한다.

다음에 상술한 바와 같이, 상기 감광층(예를 들면 컬러 레지스트층)은, 적어도 광중합 개시제와, 에틸렌성 반응성 기를 갖는 광중합성 화합물과, 광조사에 의 한 경화반응에 기여하지 않는 비광경화성 성분을 함유하고, 또한 필요에 따라 적당하게 선택되는 그 밖의 성분을 함유하는 감광성 조성물을 이용하여 얻어진다.

<광중합성 화합물>

상기 중합성 화합물로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당하게 선택할 수 있지만, 분자 중에 적어도 1개의 에틸렌성 반응성 기를 갖고, 비점이 상압에서 100℃이상인 화합물이 바람직하고, 예를 들면 (메타)아크릴기를 갖는 모노머로부터 선택되는 적어도 1종을 바람직하게 들 수 있다.

상기 (메타)아크릴기를 갖는 모노머로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예를 들면 폴리에틸렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 페녹시에틸(메타)아크릴레이트 등의 단관능 아크릴레이트나 단관능 메타크릴레이트; 폴리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리메티롤에탄트리아크릴레이트, 트리메티롤프로판트리아크릴레이트, 트리메티롤프로판디아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨펜타(메타)아크릴레이트, 헥산디올디(메타)아크릴레이트, 트리메티롤프로판트리(아크릴로일옥시프로필)에테르, 트리(아크릴로일옥시에틸)이소시아누레이트, 트리(아크릴로일옥시에틸)시아누레이트, 글리세린트리(메타)아크릴레이트, 트리메티롤프로판이나 글리세린, 비스페놀 등의 다관능 알콜에, 에틸렌옥사이드나 프로필렌옥사이드를 부가반응시킨 후에 (메타)아크릴레이트화한 것, 일본 특허공고 소 48-41708호, 일본 특허공고 소 50-6034호, 일본 특허공개 소51-37193호 등의 각 공보에 기재되어 있는 우레탄아크릴레이트류; 일본 특허공개 소48-64183호, 일본 특허공고 소49-43191호, 일본 특허공고 소52-30490호 등의 각 공보에 기재되어 있는 폴리에스테르아크릴레이트류; 에폭시 수지와 (메타)아크릴산의 반응생성물인 에폭시아크릴레이트류 등의 다관능 아크릴레이트나 메타크릴레이트 등이 예시된다. 이들 중에서도 트리메티롤프로판트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨펜타(메타)아크릴레이트가 특히 바람직하다. 이들은 1종 단독으로 사용해도 좋고, 2종이상을 병용해도 좋다.

상기 중합성 화합물의 상기 감광성 조성물 고형분 중에 있어서의 고형분 함유량은 10∼60질량%가 바람직하고, 15∼50질량%가 보다 바람직하며, 20∼40질량%가 특히 바람직하다. 상기 고형분 함유량이 10질량%미만이면, 현상성의 악화, 노광감도의 저하 등의 문제를 발생시키는 경우가 있고, 60질량%를 초과하면, 감광층의 접합성이 지나치게 강해지는 경우가 있어 바람직하지 않다.

상기 중합성 화합물과 상기 바인더의 비율은, 질량비로 중합성 화합물/바인더=0.5∼1.5가 바람직하고, 0.6∼1.2가 보다 바람직하며, 0.65∼1.1이 특히 바람직하다. 이 범위를 초과하면, 현상시에 잔사가 생기거나 하는 문제가 발생하는 경우가 있고, 이 범위미만에서는 완성된 컬러필터의 내성이 저하되는 경우가 있다.

<광중합 개시제>

상기 광중합 개시제로서는, 상기 중합성 화합물의 중합을 개시하는 능력을 갖는 한, 특별히 제한은 없고, 공지의 광중합 개시제 중에서 적절히 선택할 수 있지만, 예를 들면 자외선 영역에서 가시광선에 대하여 감광성을 갖는 것이 바람직하고, 광여기(勵起)된 증감제와 어떠한 작용을 발생시키며, 활성 라디칼을 생성하는 활성제여도 좋고, 모노머의 종류에 따라서 양이온 중합을 개시시키는 개시제여도 좋다.

또한, 상기 광중합 개시제는 약 300∼800㎚(보다 바람직하게는 330∼500㎚)의 범위 내에 적어도 약 50의 분자흡광계수를 갖는 성분을 적어도 1종 함유하고 있는 것이 바람직하다.

상기 광중합 개시제로서는, 예를 들면 로핀 다이머 화합물, 할로겐화 탄화수소 유도체(예를 들면 트리아진 골격을 갖는 것, 옥사디아졸 골격을 갖는 것 등), 포스핀옥사이드, 헥사아릴비이미다졸, 옥심 유도체, 유기 과산화물, 티오 화합물, 케톤 화합물, 방향족 오늄염, 케토옥심에테르 등이 예시된다. 이들 중에서도 감도의 점에서 로핀 다이머 화합물이 특히 바람직하다.

상기 로핀 다이머 화합물로서는, 예를 들면 2-(o-클로로페닐)-4,5-디페닐이미다졸 2량체 등을 들 수 있다.

상기 트리아진 골격을 갖는 할로겐화 탄화수소 화합물로서는, 예를 들면 와카바야시 외 저, Bulletin of the Chemical Society of Japan, 42, 2924(1969)에 기재된 화합물, 영국 특허 제1388492호 명세서에 기재된 화합물, 일본 특허공개 소53-133428호 공보에 기재된 화합물, 독일 특허 제3337024호 명세서에 기재된 화합물, F.C.Schaefer 등에 의한 J.Org.Chem.;29,1527(1964)에 기재된 화합물, 일본 특 허공개 소62-58241호 공보에 기재된 화합물, 일본 특허공개 평5-281728호 공보에 기재된 화합물, 일본 특허공개 평5-34920호 공보에 기재된 화합물, 미국 특허 제4212976호 명세서에 기재되어 있는 화합물 등이 예시된다.

또한, 미국 특허 제2367660호 명세서에 기재되어 있는 비시날폴리케탈드닐 화합물, 미국 특허 제2448828호 명세서에 기재되어 있는 아실로인에테르 화합물, 미국 특허 제2722512호 명세서에 기재되어 있는 α-탄화수소로 치환된 방향족 아실로인 화합물, 미국 특허 제3046127호 명세서 및 미국 특허 제2951758호 명세서에 기재된 다핵 퀴논 화합물, 일본 특허공개 2002-229194호 공보에 기재된 유기 붕소 화합물, 라디칼 발생제, 트리아릴술포늄염(예를 들면 헥사플루오로안티몬이나 헥사플루오로포스페이트와의 염), 포스포늄염 화합물(예를 들면 (페닐티오페닐)디페닐술포늄염 등)(양이온 중합 개시제로서 유효), 일본 국제공개 제01/71428호 팜플렛에 기재된 오늄염 화합물 등이 예시된다.

상기 와카바야시 외 저, Bulletin of the Chemical Society of Japan, 42, 2924(1969)에 기재된 화합물로서는, 예를 들면 2-페닐-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-(4-클로로페닐)-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-(4-톨릴)-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-(4-메톡시페닐)-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-(2,4-디클로로페닐)-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2,4,6-트리스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-메틸-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-n-노닐-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-(α,α,β-트리클로로에틸)-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진 등이 예시된다.

상기 영국 특허 제1388492호 명세서에 기재된 화합물로서는, 예를 들면 2-스티릴-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-(4-메틸스티릴)-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-(4-메톡시스티릴)-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-(4-메톡시스티릴)-4-아미노-6-트리클로로메틸-1,3,5-트리아진 등이 예시된다.

상기 일본 특허공개 소53-133428호 공보에 기재된 화합물로서는, 예를 들면 2-(4-메톡시-나프토-1-일)-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-(4-에톡시-나프토-1-일)-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-[4-(2-에톡시에틸)-나프토-1-일]-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-(4,7-디메톡시-나프토-1-일)-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-(아세나프토-5-일)-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진 등이 예시된다.

상기 독일 특허 제3337024호 명세서에 기재된 화합물로서는, 예를 들면 2-(4-스티릴페닐)-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-(4-(4-메톡시스티릴)페닐)-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-(1-나프틸비닐렌페닐)-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-클로로스티릴페닐-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-(4-티오펜-2-비닐렌페닐)-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-(4-티오펜-3-비닐렌페닐)-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-(4-푸란-2-비닐렌페닐)-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-(4-벤조푸란-2-비닐렌페닐)-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진 등이 예시된다.

상기 F.C.Schaefer 등에 의한 Journal of Organinc Chemistry 29,1527(1964)에 기재된 화합물로서는, 예를 들면 2-메틸-4,6-비스(트리브로모메틸)-1,3,5-트리아진, 2,4,6-트리스(트리브로모메틸)-1,3,5-트리아진, 2,4,6-트리스(디브로모메틸)-1,3,5-트리아진, 2-아미노-4-메틸-6-트리(브로모메틸)-1,3,5-트리아진, 2-메톡시-4-메틸-6-트리클로로메틸-1,3,5-트리아진 등이 예시된다.

상기 일본 특허공개 소62-58241호 공보에 기재된 화합물로서는, 예를 들면 2-(4-페닐에티닐페닐)-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-(4-나프틸-1-에티닐페닐-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-(4-(4-톨릴에티닐)페닐)-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-(4-(4-메톡시페닐)에티닐페닐)-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-(4-(4-이소프로필페닐에티닐)페닐)-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-(4-(4-에틸페닐에티닐)페닐)-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진 등이 예시된다.

상기 일본 특허공개 평5-281728호 공보에 기재된 화합물로서는, 예를 들면 2-(4-트리플루오로메틸페닐)-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-(2,6-디플루오로페닐)-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-(2,6-디클로로페닐)-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-(2,6-디브로모페닐)-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진 등이 예시된다.

상기 일본 특허공개 평5-34920호 공보에 기재된 화합물로서는, 예를 들면 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[4-(N,N-디에톡시카르보닐메틸아미노)-3-브로모페닐]-1,3,5-트리아진, 미국 특허 제4239850호 명세서에 기재되어 있는 트리할로메틸-s- 트리아진 화합물, 또한 2,4,6-트리스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(4-클로로페닐)-4,6-비스(트리브로모메틸)-s-트리아진 등이 예시된다.

상기 미국 특허 제4212976호 명세서에 기재된 화합물로서는, 예를 들면 옥사디아졸 골격을 갖는 화합물(예를 들면 2-트리클로로메틸-5-페닐-1,3,4-옥사디아졸, 2-트리클로로메틸-5-(4-클로로페닐)-1,3,4-옥사디아졸, 2-트리클로로메틸-5-(1-나프틸)-1,3,4-옥사디아졸, 2-트리클로로메틸-5-(2-나프틸)-1,3,4-옥사디아졸, 2-트리브로모메틸-5-페닐-1,3,4-옥사디아졸, 2-트리브로모메틸-5-(2-나프틸)-1,3,4-옥사디아졸;2-트리클로로메틸-5-스티릴-1,3,4-옥사디아졸, 2-트리클로로메틸-5-(4-클로로스티릴)-1,3,4-옥사디아졸, 2-트리클로로메틸-5-(4-메톡시스티릴)-1,3,4-옥사디아졸, 2-트리클로로메틸-5-(1-나프틸)-1,3,4-옥사디아졸, 2-트리클로로메틸-5-(4-n-부톡시스티릴)-1,3,4-옥사디아졸, 2-트리클로로메틸-5-스티릴-1,3,4-옥사디아졸 등) 등이 예시된다.

상기 옥심 유도체로서는, 예를 들면 3-벤조일옥시이미노부탄-2-온, 3-아세톡시이미노부탄-2-온, 3-프로피오닐옥시이미노부탄-2-온, 2-아세톡시이미노펜탄-3-온, 2-아세톡시이미노-1-페닐프로판-1-온, 2-벤조일옥시이미노-1-페닐프로판-1-온, 3-(4-톨루엔술포닐옥시)이미노부탄-2-온, 2-에톡시카르보닐옥시이미노-1-페닐프로판-1-온 등이 예시된다.

또한, 상기 이외의 광중합 개시제로서 아크리딘 유도체(예를 들면 9-페닐아크리딘, 1,7-비스(9,9'-아크리디닐)헵탄 등), N-페닐글리신 등, 폴리할로겐 화합물(예를 들면 4브롬화탄소, 페닐트리브로모메틸술폰, 페닐트리클로로메틸케톤 등), 쿠말린류(예를 들면 3-(2-벤조푸로일)-7-디에틸아미노쿠말린, 3-(2-벤조푸로일)-7-(1-피롤리디닐)쿠말린, 3-벤조일-7-디에틸아미노쿠말린, 3-(2-메톡시벤조일)-7-디에틸아미노쿠말린, 3-(4-디메틸아미노벤조일)-7-디에틸아미노쿠말린, 3,3'-카르보닐비스(5,7-디-n-프로폭시쿠말린), 3,3'-카르보닐비스(7-디에틸아미노쿠말린), 3-벤조일-7-메톡시쿠말린, 3-(2-푸로일)-7-디에틸아미노쿠말린, 3-(4-디에틸아미노신나모일)-7-디에틸아미노쿠말린, 7-메톡시-3-(3-피리딜카르보닐)쿠말린, 3-벤조일-5,7-디프로폭시쿠말린, 7-벤조트리아졸-2-일쿠말린, 또한 일본 특허공개 평5-19475호, 일본 특허공개 평7-271028호, 일본 특허공개 2002-363206호, 일본 특허공개 2002-363207호, 일본 특허공개 2002-363208호, 일본 특허공개 2002-363209호 공보 등에 기재된 쿠말린 화합물 등), 아민류(예를 들면 4-디메틸아미노 안식향산에틸, 4-디메틸아미노안식향산n-부틸, 4-디메틸아미노안식향산페네틸, 4-디메틸아미노안식향산2-프탈이미드에틸, 4-디메틸아미노안식향산2-메타크릴로일옥시에틸, 펜타메틸렌비스(4-디메틸아미노벤조에이트), 3-디메틸아미노안식향산의 페네틸, 펜타메틸렌에스테르, 4-디메틸아미노벤즈알데히드, 2-클로로-4-디메틸아미노벤즈알데히드, 4-디메틸아미노벤질알콜, 에틸(4-디메틸아미노벤조일)아세테이트, 4-피페리디노아세토페논, 4-디메틸아미노벤조인, N,N-디메틸-4-톨루이딘, N,N-디에틸-3-페네티딘, 트리벤질아민, 디벤질페닐아민, N-메틸-N-페닐벤질아민, 4-브롬-N,N-디메틸아닐린, 트리도데실아민, 아미노플루오란류(ODB, ODBⅡ 등), 크리스탈 바이올렛 락톤, 류코 크리스탈 바이올렛 등), 아실포스핀옥사이드류(예를 들면 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드, 비스(2,6-디메톡시벤조일)-2,4,4-트리메틸-펜틸페닐포스 핀옥사이드, Lucirin TPO 등), 메탈로센류(예를 들면 비스(η5-2,4-시클로펜타디엔-1-일)-비스(2,6-디플루오로3-(1H-피롤-1-일)-페닐)티타늄, η5-시클로펜타디에닐-η6-쿠메닐-철(1+)-헥사플루오로포스페이트(1-) 등), 일본 특허공개 소53-133428호 공보, 일본 특허공고 소57-1819호 공보, 동 57-6096호 공보, 미국 특허 제3615455호 명세서에 기재된 화합물 등이 예시된다.

상기 케톤 화합물로서는, 예를 들면 벤조페논, 2-메틸벤조페논, 3-메틸벤조페논, 4-메틸벤조페논, 4-메톡시벤조페논, 2-클로로벤조페논, 4-클로로벤조페논, 4-브로모벤조페논, 2-카르복시벤조페논, 2-에톡시카르보닐벤졸페논, 벤조페논테트라카르복실산 또는 그 테트라메틸에스테르, 4,4'-비스(디알킬아미노)벤조페논류(예를 들면 4,4'-비스(디메틸아미노)벤조페논, 4,4'-비스디시클로헥실아미노)벤조페논, 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논, 4,4'-비스(디히드록시에틸아미노)벤조페논, 4-메톡시-4'-디메틸아미노벤조페논, 4,4'-디메톡시벤조페논, 4-디메틸아미노벤조페논, 4-디메틸아미노아세토페논, 벤질, 안트라퀴논, 2-t-부틸안트라퀴논, 2-메틸안트라퀴논, 페난트라퀴논, 크산톤, 티옥산톤, 2-클로로-티옥산톤, 2,4-디에틸티옥산톤, 플루오레논, 2-벤질-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)-1-부탄온, 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-모르폴리노-1-프로판온, 2-히드록시-2-메틸-[4-(1-메틸비닐)페닐]프로판올 올리고머, 벤조인, 벤조인에테르류(예를 들면 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인프로필에테르, 벤조인이소프로필에테르, 벤조인페닐에테르, 벤질디메틸케탈), 아크리돈, 클로로아크리돈, N-메틸아크리돈, N-부틸아크리돈, N-부틸-클로로아크리돈 등이 예시된다.

상기 헥사아릴비이미다졸 화합물로서는, 예를 들면 2,2'-비스(o-클로로페닐)-4,5,4',5'-테트라페닐-1,2'-비스이미다졸, 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라키스(4-에톡시카르보닐페닐)비이미다졸, 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라키스(4-페녹시카르보닐페닐)비이미다졸, 2,2'-비스(2,4-디클로로페닐)-4,4', 5,5'-테트라키스(4-에톡시카르보닐페닐)비이미다졸, 2,2'-비스(2,4-디클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라키스(4-페녹시카르보닐페닐)비이미다졸, 2,2'-비스(2,4,6-트리클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라키스(4-에톡시카르보닐페닐)비이미다졸, 2,2'-비스(2,4,6-트리클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라키스(4-페녹시카르보닐페닐)비이미다졸, 2,2'-비스(2-시아노페닐)-4,4',5,5'-테트라키스(4-에톡시카르보닐페닐)비이미다졸, 2,2'-비스(2-시아노페닐)-4,4',5,5'-테트라키스(4-페녹시카르보닐페닐)비이미다졸, 2,2'-비스(2-메틸페닐)-4,4',5,5'-테트라키스(4-메톡시카르보닐페닐)비이미다졸, 2,2'-비스(2-메틸페닐)-4,4',5,5'-테트라키스(4-에톡시카르보닐페닐)비이미다졸, 2,2'-비스(2-메틸페닐)-4,4',5,5'-테트라키스(4-페녹시카르보닐페닐)비이미다졸, 2,2'-비스(2-에틸페닐)-4,4',5,5'-테트라키스(4-메톡시카르보닐페닐)비이미다졸, 2,2'-비스(2-에틸페닐)-4,4',5,5'-테트라키스(4-에톡시카르보닐페닐)비이미다졸, 2,2'-비스(2-에틸페닐)-4,4',5,5'-테트라키스(4-페녹시카르보닐페닐)비이미다졸, 2,2'-비스(2-페닐페닐)-4,4',5,5'-테트라키스(4-메톡시카르보닐페닐)비이미다졸, 2,2'-비스(2-페닐페닐)-4,4',5,5'-테트라키스(4-에톡시카르보닐페닐)비이미다졸, 2,2'-비스(2-페닐페닐)-4,4',5,5'-테트라키스(4-페녹시카르보닐페닐)비이미다졸, 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다 졸, 2,2'-비스(2,4-디클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2'-비스(2,4,6-트리클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2'-비스(2-브로모페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2'-비스(2,4-디브로모페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2'-비스(2,4,6-트리브로모페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2'-비스(2-시아노페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2'-비스(2,4-디시아노페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2'-비스(2,4,6-트리시아노페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2'-비스(2-메틸페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2'-비스(2,4-디메틸페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2'-비스(2,4,6-트리메틸페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2'-비스(2-에틸페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2'-비스(2,4-디에틸페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2'-비스(2,4,6-트리에틸페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2'-비스(2-페닐페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2'-비스(2,4-디페닐페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2'-비스(2,4,6-트리페닐페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸 등이 예시된다.

상기 광중합 개시제는 1종 단독으로 사용해도 좋고, 2종이상을 병용해도 좋다.

상기 광중합 개시제의 특히 바람직한 예로서는, 후술하는 노광에 있어서 파장이 405㎚인 레이저광에 대응 가능하다, 상기 포스핀옥사이드류, 상기 α-아미노알킬케톤류, 상기 트리아진 골격을 갖는 할로겐화 탄화수소 화합물과 후술하는 증감제로서의 아민 화합물을 조합시킨 복합광개시제, 헥사아릴비이미다졸 화합물, 혹 은 티타노센 등이 예시된다.

상기 광중합 개시제의 함유량으로서는, 상기 감광성 조성물 중의 전체 고형성분에 대하여 0.1∼50질량%가 바람직하고, 0.5∼30질량%가 보다 바람직하며, 1∼20질량%가 특히 바람직하다.

상기 광중합 개시제의 함유량은, 상기 중합성 화합물과의 질량비로 나타내면, 광중합 개시제/중합성 화합물=0.01∼0.2가 바람직하고, 0.02∼0.1이 보다 바람직하며, 0.03∼0.08이 특히 바람직하다. 이 범위를 초과하면, 현상잔사가 생기거나 석출고장이 생긴다는 문제가 있고, 이 범위미만이면, 충분한 감도가 얻어지지 않는 경우가 있다.

<증감제>

또한 감광층에의 노광에 있어서의 노광 감도나 감광 파장을 조절하는 목적에서, 상기 광중합 개시제에 더해서, 증감제를 첨가하는 것이 가능하다.

상기 증감제는, 후술하는 광조사수단으로서의 가시광선이나 자외광·가시광 레이저 등에 의해 적당하게 선택할 수 있다.

상기 증감제는, 활성 에너지선에 의해 여기상태로 되고, 다른 물질(예를 들면 라디칼 발생제, 산발생제 등)과 상호작용(예를 들면 에너지 이동, 전자 이동 등)함으로써, 라디칼이나 산 등의 유용기를 발생하는 것이 가능하다.

상기 증감제로서는 특별히 제한은 없고, 공지의 증감제 중에서 목적에 따라 적절히 선택할 수 있지만, 예를 들면 공지의 다핵 방향족류(예를 들면 피렌, 페릴렌, 트리페닐렌), 크산텐류(예를 들면 플루오레세인, 에오신, 에리스로신, 로다민 B, 로즈 벵갈), 시아닌류(예를 들면 인도카르보시아닌, 티아카르보시아닌, 옥사카르보시아닌), 멜로시아닌류(예를 들면 멜로시아닌, 카르보멜로시아닌), 티아진류(예를 들면 티오닌, 메틸렌 블루, 톨루이딘 블루), 아크리딘류(예를 들면 아크리딘 오렌지, 클로로플라빈, 아크리플라빈), 안트라퀴논류(예를 들면, 안트라퀴논), 스쿠아리움류(예를 들면, 스쿠아리움), 아크리돈류(예를 들면 아크리돈, 클로로아크리돈, N-메틸아크리돈, N-부틸아크리돈, N-부틸-클로로아크리돈 등), 쿠말린류(예를 들면 3-(2-벤조푸로일)-7-디에틸아미노쿠말린, 3-(2-벤조푸로일)-7-(1-피롤리디닐)쿠말린, 3-벤조일-7-디에틸아미노쿠말린, 3-(2-메톡시벤조일)-7-디에틸아미노쿠말린, 3-(4-디메틸아미노벤조일)-7-디에틸아미노쿠말린, 3,3'-카르보닐비스(5,7-디-n-프로폭시쿠말린), 3,3'-카르보닐비스(7-디에틸아미노쿠말린), 3-벤조일-7-메톡시쿠말린, 3-(2-푸로일)-7-디에틸아미노쿠말린, 3-(4-디에틸아미노신나모일)-7-디에틸아미노쿠말린, 7-메톡시-3-(3-피리딜카르보닐)쿠말린, 3-벤조일-5,7-디프로폭시쿠말린 등이 예시되고, 이외에 일본 특허공개 평5-19475호, 일본 특허공개 평7-271028호, 일본 특허공개 2002-363206호, 일본 특허공개 2002-363207호, 일본 특허공개 2002-363208호, 일본 특허공개 2002-363209호 등의 각 공보에 기재된 쿠말린 화합물 등이 예시된다.

이들 중에서도, 아크리딘 화합물이 특히 바람직하다. 상기 아크리딘 화합물로서는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당하게 선택할 수 있고, 예를 들면 9-치환 아크리딘[9-알킬아크리딘(예를 들면 9-메틸아크리딘, 9-부틸아크리딘), 9-아릴아크리딘(예를 들면 9-페닐아크리딘), 아크리돈 화합물(예를 들면 아크리돈, N-알킬아크리돈), 티오아크리돈 화합물(예를 들면 티오아크리돈, N-알킬티오아크리돈), 10H-아크리딘-9-이리덴아민 유도체[예를 들면 (10-알킬-(10H-)아크리딘-9-이리덴)알킬아민 유도체, (10-알킬-(10H-)아크리딘-9-이리덴)아릴아민 유도체, (10-알킬-(10H-)아크리딘-9-온)옥심 유도체], 등을 들 수 있다.

상기 광중합 개시제와 상기 증감제의 조합으로서는, 예를 들면 일본 특허공개 2001-305734호 공보에 기재된 전자이동형 개시계[(1)전자공여형 개시제 및 증감색소, (2)전자수용형 개시제 및 증감색소, (3)전자공여형 개시제, 증감색소 및 전자수용형 개시제(3원 개시계)] 등의 조합이 예시된다.

상기 증감제의 함유량으로서는, 상기 감광성 조성물 중의 전체 성분에 대하여 0.05∼30질량%가 바람직하고, 0.1∼20질량%가 보다 바람직하며, 0.2∼10질량%가 특히 바람직하다. 상기 함유량이 0.05질량%미만이면, 활성 에너지선으로의 감도가 저하되고, 노광 프로세스에 시간이 걸리며, 생산성이 저하되는 경우가 있고, 30질량%를 초과하면, 보존시에 상기 감광층으로부터 상기 증감제가 석출되는 경우가 있다.

<비광경화성 성분>

상기 비광경화성 성분으로서는, 광조사에 의한 경화반응에 기여하지 않으면 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당하게 선택할 수 있지만, 예를 들면 가교성 기를 갖지 않는 고분자 화합물, 착색제, 무기충전제 등을 들 수 있다.

-가교성 기를 갖지 않는 고분자 화합물-

상기 가교성 기를 갖지 않는 고분자 화합물로서는, 가교성 기를 갖지 않는 폴리머이면 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당하게 선택할 수 있지만, 예를 들면 컬러필터의 제작에 사용되는 각종 바인더를 들 수 있다.

상기 바인더로서는, 예를 들면 알카리성 수용액에 대하여 팽윤성인 것이 바람직하고, 알카리성 수용액에 대하여 가용성인 것이 보다 바람직하다.

알카리성 수용액에 대하여 팽윤성 또는 용해성을 나타내는 바인더로서는, 예를 들면 산성기를 갖는 것이 바람직하게 예시된다.

상기 산성기로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예를 들면 카르복실기, 술폰산기, 인산기 등이 예시되고, 이들 중에서도 카르복실기가 바람직하다.

카르복실기를 갖는 바인더로서는, 예를 들면 카르복실기를 갖는 비닐 공중합체, 폴리우레탄 수지, 폴리아미드산 수지, 변성 에폭시 수지 등이 예시되고, 이들 중에서도 도포용매로의 용해성, 알칼리 현상액으로의 용해성, 합성 적성, 막물성의 조제의 용이함 등의 관점에서 카르복실기를 갖는 비닐 공중합체가 바람직하다.

상기 카르복실기를 갖는 비닐 공중합체는, 적어도 (1)카르복실기를 갖는 비닐 모노머, 및 (2)이들과 공중합 가능한 모노머와의 공중합에 의할 수 있다.

상기 카르복실기를 갖는 비닐 모노머로서는, 예를 들면 (메타)아크릴산, 비닐안식향산, 말레인산, 말레인산모노알킬에스테르, 푸말산, 이타콘산, 크로톤산, 계피산, 아크릴산 다이머, 수산기를 갖는 단량체(예를 들면 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트 등)와 환형상 무수물(예를 들면 무수말레인산이나 무수프탈산, 시클로헥산디카르복실산 무수물)의 부가반응물, ω-카르복시-폴리카프로락톤모노(메타) 아크릴레이트 등이 예시된다. 이들 중에서도, 공중합성이나 비용, 용해성 등의 관점에서 (메타)아크릴산이 특히 바람직하다.

또한, 카르복실기의 전구체로서 무수말레인산, 무수이타콘산, 무수시트라콘산 등의 무수물을 갖는 모노머를 사용해도 된다.

상기 그 외의 공중합 가능한 모노머로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있지만, 예를 들면 (메타)아크릴산에스테르류, 크로톤산에스테르류, 비닐에스테르류, 말레인산디에스테르류, 푸말산디에스테르류, 이타콘산디에스테르류, (메타)아크릴아미드류, 비닐에테르류, 비닐알콜의 에스테르류, 스티렌류, (메타)아크릴로니트릴, 비닐기가 치환된 복소환식기(예를 들면 비닐피리딘, 비닐피롤리돈, 비닐카르바졸 등), N-비닐포름아미드, N-비닐아세트아미드, N-비닐이미다졸, 비닐카프로락톤, 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산, 인산모노(2-아크릴로일옥시에틸에스테르), 인산모노(1-메틸-2-아크릴로일옥시에틸에스테르), 관능기(예를 들면 우레탄기, 우레아기, 술폰아미드기, 페놀기, 이미드기)를 갖는 비닐 모노머 등이 예시된다.

상기(메타)아크릴산에스테르류로서는, 예를 들면 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, n-프로필(메타)아크릴레이트, 이소프로필(메타)아크릴레이트, n-부틸(메타)아크릴레이트, 이소부틸(메타)아크릴레이트, t-부틸(메타)아크릴레이트, n-헥실(메타)아크릴레이트, 시클로헥실(메타)아크릴레이트, t-부틸시클로헥실(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, t-옥틸(메타)아크릴레이트, 도데실(메타)아크릴레이트, 옥타데실(메타)아크릴레이트, 아세톡시에틸(메 타)아크릴레이트, 페닐(메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-메톡시에틸(메타)아크릴레이트, 2-에톡시에틸(메타)아크릴레이트, 2-(2-메톡시에톡시)에틸(메타)아크릴레이트, 3-페녹시-2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 벤질(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜모노페닐에테르(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜모노메틸에테르(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜모노에틸에테르(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜모노메틸에테르(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜모노에틸에테르(메타)아크릴레이트, β-페녹시에톡시에틸아크릴레이트, 노닐페녹시폴리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 디시클로펜타닐(메타)아크릴레이트, 디시클로펜테닐(메타)아크릴레이트, 디시클로펜테닐옥시에틸(메타)아크릴레이트, 트리플루오로에틸(메타)아크릴레이트, 옥타플루오로펜틸(메타)아크릴레이트, 퍼플루오로옥틸에틸(메타)아크릴레이트, 트리브로모페닐(메타)아크릴레이트, 트리브로모페닐옥시에틸(메타)아크릴레이트 등이 예시된다.

상기 크로톤산에스테르류로서는, 예를 들면 크로톤산부틸, 크로톤산헥실 등이 예시된다.

상기 비닐에스테르류로서는, 예를 들면 비닐아세테이트, 비닐프로피오네이트, 비닐부틸레이트, 비닐메톡시아세테이트, 안식향산비닐 등이 예시된다.

상기 말레인산디에스테르류로서는, 예를 들면 말레인산디메틸, 말레인산디에틸, 말레인산디부틸 등이 예시된다.

상기 푸말산디에스테르류로서는, 예를 들면 푸말산디메틸, 푸말산디에틸, 푸 말산디부틸 등이 예시된다.

상기 이타콘산디에스테르류로서는, 예를 들면 이타콘산디메틸, 이타콘산디에틸, 이타콘산디부틸 등이 예시된다.

상기(메타)아크릴아미드류로서는, 예를 들면 (메타)아크릴아미드, N-메틸(메타)아크릴아미드, N-에틸(메타)아크릴아미드, N-프로필(메타)아크릴아미드, N-이소프로필(메타)아크릴아미드, N-n-부틸아크릴(메타)아미드, N-t-부틸(메타)아크릴아미드, N-시클로헥실(메타)아크릴아미드, N-(2-메톡시에틸)(메타)아크릴아미드, N,N-디메틸(메타)아크릴아미드, N,N-디에틸(메타)아크릴아미드, N-페닐(메타)아크릴아미드, N-벤질(메타)아크릴아미드, (메타)아크릴로일모르폴린, 디아세톤아크릴아미드 등이 예시된다.

상기 스티렌류로서는, 예를 들면 스티렌, 메틸스티렌, 디메틸스티렌, 트리메틸스티렌, 에틸스티렌, 이소프로필스티렌, 부틸스티렌, 히드록시스티렌, 메톡시스티렌, 부톡시스티렌, 아세톡시스티렌, 클로로스티렌, 디클로로스티렌, 브로모스티렌, 클로로메틸스티렌, 산성물질에 의해 탈보호 가능한 기(예를 들면 t-Boc 등)로 보호된 히드록시스티렌, 비닐안식향산메틸, α-메틸스티렌 등이 예시된다.

상기 비닐에테르류로서는, 예를 들면 메틸비닐에테르, 부틸비닐에테르, 헥실비닐에테르, 메톡시에틸비닐에테르 등이 예시된다.

상기 관능기를 갖는 비닐 모노머의 합성방법으로서는, 예를 들면 이소시아나토기와 수산기 또는 아미노기의 부가반응이 예시되고, 구체적으로는 이소시아나토기를 갖는 모노머와, 수산기를 1개 함유하는 화합물 또는 1급 혹은 2급 아미노기를 1개 갖는 화합물의 부가반응, 수산기를 갖는 모노머 또는 1급 혹은 2급 아미노기를 갖는 모노머와, 모노이소시아네이트의 부가반응이 예시된다.

상기 이소시아나토기를 갖는 모노머로서는, 예를 들면 하기 구조식(1)∼(3)으로 나타내어지는 화합물이 예시된다.

단, 상기 구조식(1)∼(3) 중, R¹은 수소원자 또는 메틸기를 나타낸다.

상기 모노이소시아네이트로서는, 예를 들면 시클로헥실이소시아네이트, n-부틸이소시아네이트, 톨루일이소시아네이트, 벤질이소시아네이트, 페닐이소시아네이트 등이 예시된다.

상기 수산기를 갖는 모노머로서는, 예를 들면 하기 구조식(4)∼(12)로 나타내어지는 화합물이 예시된다.

단, 상기 구조식(4)∼(12) 중, R₁은 수소원자 또는 메틸기를 나타내고, n, n1, n2는 1이상의 정수를 나타낸다.

상기 수산기를 1개 함유하는 화합물로서는, 예를 들면 알콜류(예를 들면 메탄올, 에탄올, n-프로판올, i-프로판올, n-부탄올, sec-부탄올, t-부탄올, n-헥산올, 2-에틸헥산올, n-데칸올, n-도데칸올, n-옥타데칸올, 시클로펜탄올, 시클로헥산올, 벤질알콜, 페닐에틸알콜 등), 페놀류(예를 들면 페놀, 크레졸, 나프톨 등), 또한 치환기를 함유하는 것으로서 플루오로에탄올, 트리플루오로에탄올, 메톡시에탄올, 페녹시에탄올, 클로로페놀, 디클로로페놀, 메톡시페놀, 아세톡시페놀 등이 예시된다.

상기 1급 또는 2급 아미노기를 갖는 모노머로서는, 예를 들면 비닐벤질아민 등이 예시된다.

상기 1급 또는 2급 아미노기를 1개 함유하는 화합물로서는, 예를 들면 알킬아민(메틸아민, 에틸아민, n-프로필아민, i-프로필아민, n-부틸아민, sec-부틸아민, t-부틸아민, 헥실아민, 2-에틸헥실아민, 데실아민, 도데실아민, 옥타데실아민, 디메틸아민, 디에틸아민, 디부틸아민, 디옥틸아민), 환형상 알킬아민(시클로펜틸아민, 시클로헥실아민 등), 아랄킬아민(벤질아민, 페네틸아민 등), 아릴아민(아닐린, 톨루일아민, 크실릴아민, 나프틸아민 등), 또한 이들의 조합(N-메틸-N-벤질아민 등), 또 치환기를 함유하는 아민(트리플루오로에틸아민, 헥사플루오로이소프로필아민, 메톡시아닐린, 메톡시프로필아민 등) 등이 예시된다.

또한, 상기 이외의 기타 공중합 가능한 모노머로서는, 예를 들면 (메타)아크릴산메틸, (메타)아크릴산에틸, (메타)아크릴산부틸, (메타)아크릴산벤질, (메타)아크릴산2-에틸헥실, 스티렌, 클로로스티렌, 브로모스티렌, 히드록시스티렌 등이 바람직하게 예시된다.

상기 그 외의 공중합 가능한 모노머는 1종 단독으로 사용해도 좋고, 2종이상을 병용해도 좋다.

상기 비닐 공중합체는, 각각 상당하는 모노머를 공지의 방법에 의해 통상의 방법에 따라 공중합시킴으로써 조제할 수 있다. 예를 들면 상기 모노머를 적당한 용매 중에 용해하고, 여기에 라디칼 중합 개시제를 첨가하여 용액 중에서 중합시키는 방법(용액중합법)을 이용함으로써 조제할 수 있다. 또, 수성매체 중에 상기 모노머를 분산시킨 상태에서 소위 유화중합 등으로 중합을 이용함으로써 조제할 수 있다.

상기 용액중합법에서 사용되는 적당한 용매로서는 특별히 제한은 없고, 사용하는 모노머, 및 생성되는 공중합체의 용해성 등에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예를 들면 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 1-메톡시-2-프로판올, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 메톡시프로필아세테이트, 유산에틸, 초산에틸, 아세토니트릴, 테트라히드로푸란, 디메틸포름아미드, 클로로포름, 톨루엔 등이 예시된다. 이들 용매는 1종 단독으로 사용해도 좋고, 2종이상을 병용해도 좋다.

상기 라디칼 중합 개시제로서는 특별히 제한은 없고, 예를 들면, 2,2'-아조비스(이소부티로니트릴)(AIBN), 2,2'-아조비스-(2,4'-디메틸발레로니트릴) 등의 아조 화합물, 벤조일퍼옥사이드 등의 과산화물, 과황산칼륨, 과황산암모늄 등의 과황산염 등이 예시된다.

상기 비닐 공중합체에 있어서의 카르복실기를 갖는 중합성 화합물의 함유율로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예를 들면 5∼50몰%가 바람직하고, 10∼40몰%가 보다 바람직하며, 15∼35몰%가 특히 바람직하다.

상기 함유율이 5몰%미만이면, 알칼리수로의 현상성이 부족해지는 경우가 있고, 50몰%를 넘으면, 경화부(화상부)의 현상액 내성이 부족해지는 경우가 있다.

상기 카르복실기를 갖는 바인더의 분자량으로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예를 들면 분자량으로서 2,000∼300,000이 바람직하고, 4,000∼150,000이 보다 바람직하다.

상기 분자량이 2,000미만이면, 막의 강도가 부족해지기 쉽고, 또 안정적인 제조가 곤란해지는 경우가 있으며, 300,000을 초과하면, 현상성이 저하되는 경우가 있다.

상기 카르복실기를 갖는 바인더는 1종 단독으로 사용해도 좋고, 2종이상을 병용해도 좋다. 상기 바인더를 2종이상 병용하는 경우로서는, 예를 들면 다른 공중합성분으로 이루어지는 2종이상의 바인더, 다른 중량평균 분자량의 2종이상의 바인더, 다른 분산도의 2종이상의 바인더 등의 조합이 예시된다.

상기 카르복실기를 갖는 바인더는, 그 카르복실기의 일부 또는 전부가 염기성 물질로 중화되어 있어도 된다. 또, 상기 바인더는 폴리에스테르 수지, 폴리아미드 수지, 폴리우레탄 수지, 에폭시 수지, 폴리비닐알콜, 젤라틴 등의 구조가 다른 수지를 더 병용해도 된다.

또한, 상기 바인더로서는, 일본 특허 제2873889호 공보에 기재된 알칼리 수용액에 가용인 수지 등을 사용할 수 있다.

상기 감광층에 있어서의 상기 바인더의 함유량으로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예를 들면 5∼80질량%가 바람직하고, 10∼70질량%가 보다 바람직하며, 15∼50질량%가 특히 바람직하다.

상기 함유량이 5질량%미만이면, 알칼리 현상성이 저하되는 경우가 있고, 80질량%를 초과하면, 현상시간에 대한 안정성이 저하되는 경우가 있다. 또, 상기 함유량은, 상기 바인더와 필요에 따라 병용되는 고분자 결합제와의 합계의 함유량이여도 된다.

상기 바인더의 산가로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예를 들면 70∼250㎎KOH/g이 바람직하고, 90∼200㎎KOH/g이 보다 바람직하며, 100∼180㎎KOH/g이 특히 바람직하다.

상기 산가가 70㎎KOH/g미만이면, 현상성이 부족하거나, 해상성이 떨어지고, 패턴을 고정밀하게 얻을 수 없는 경우가 있으며, 250㎎KOH/g을 초과하면, 패턴의 내현상액성 및 밀착성 중 적어도 어느 하나가 악화되어, 패턴을 고정밀하게 얻을 수 없는 경우가 있다.

상기 바인더로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예를 들면 일본 특허공개 소51-131706호, 일본 특허공개 소52-94388호, 일본 특허공개 소64-62375호, 일본 특허공개 평2-97513호, 일본 특허공개 평3-289656호, 일본 특허공개 평61-243869호, 일본 특허공개 2002-296776호 등의 각 공보에 기재된 산성기를 갖는 에폭시아크릴레이트 화합물이 예시된다. 구체적으로는 페놀노볼락형 에폭시아크릴레이트모노테트라히드로프탈레이트, 혹은 크레졸노볼락에폭시아크릴레이트모노테트라히드로프탈레이트, 비스페놀A형 에폭시아크릴레이트모노테트라히드로프탈레이트 등으로서, 예를 들면 에폭시 수지나 다관능 에폭시 화합물에 (메타)아크릴산 등의 카르복실기함유 모노머를 반응시키고, 무수프탈산 등의 2염기 산무수물을 더 부가시킨 것이다.

상기 에폭시아크릴레이트 화합물의 분자량은 1,000∼200,000이 바람직하고, 2,000∼100,000이 보다 바람직하다. 상기 분자량이 1,000미만이면, 감광층 표면의 턱(tuck)성이 강해지는 경우가 있고, 후술하는 감광층의 경화 후에 있어서, 막질이 무르게 되거나, 혹은 표면경도가 열화되는 경우가 있으며, 200,000을 초과하면, 현 상성이 열화되는 경우가 있다.

또한, 일본 특허공개 평6-295060호 공보에 기재된 산성기 및 이중결합 등의 중합 가능한 기를 적어도 1개 갖는 아크릴 수지도 사용할 수 있다. 구체적으로는 분자 내에 적어도 1개의 중합 가능한 이중결합, 예를 들면 (메타)아크릴레이트기 또는 (메타)아크릴아미드기 등의 아크릴기, 카르복실산의 비닐에스테르, 비닐에테르, 알릴에테르 등의 각종 중합성 이중결합을 이용할 수 있다. 보다 구체적으로는 산성기로서 카르복실기를 함유하는 아크릴 수지에, 글리시딜아크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트, 계피산 등의 불포화 지방산의 글리시딜에스테르나, 동일분자 중에 시클로헥센옥사이드 등의 에폭시기와 (메타)아크릴로일기를 갖는 화합물 등의 에폭시기함유의 중합성 화합물을 부가시켜서 얻어지는 화합물 등이 예시된다. 또한, 산성기 및 수산기를 함유하는 아크릴 수지에, 이소시아나토에틸(메타)아크릴레이트 등의 이소시아네이트기함유의 중합성 화합물을 부가시켜서 얻어지는 화합물, 무수물기를 함유하는 아크릴 수지에, 히드록시알킬(메타)아크릴레이트 등의 수산기를 함유하는 중합성 화합물을 부가시켜서 얻어지는 화합물 등도 예시된다. 이들의 시판품으로서는, 예를 들면 「카네카 레진 AXE;카네카카가꾸고교 가부시키가이샤제」, 「사이클로머(CYCLOMER）A-200; 다이셀카가꾸고교 가부시키가이샤제」, 「사이클로머(CYCLOMER） M-200; 다이셀카가꾸고교 가부시키가이샤제」 등을 이용할 수 있다.

또한, 일본 특허공개 소50-59315호 공보에 기재된 히드록시알킬아크릴레이트 또는 히드록시알킬메타크릴레이트와 폴리카르복실산 무수물 및 에피할로히드린 중 어느 하나의 반응물 등을 이용할 수 있다.

또한, 일본 특허공개 평5-70528호 공보에 기재된 플루오렌 골격을 갖는 에폭시아크릴레이트에 산무수물을 부가시켜서 얻어지는 화합물, 일본 특허공개 평11-288087호 공보에 기재된 폴리아미드(이미드) 수지, 일본 특허공개 평2-097502호 공보나 일본 특허공개 2003-20310호 공보에 기재된 아미드기를 함유하는 스티렌 또는 스티렌 유도체와 산무수물 공중합체, 일본 특허공개 평11-282155호 공보에 기재된 폴리이미드 전구체 등을 사용할 수 있다. 이들은 1종 단독으로 사용해도 좋고, 2종이상을 혼합해서 사용해도 좋다.

상기 아크릴 수지, 플루오렌 골격을 갖는 에폭시아크릴레이트, 폴리아미드(이미드), 아미드기함유 스티렌/산무수물 공중합체, 혹은 폴리이미드 전구체 등의 바인더의 분자량은 3,000∼500,000이 바람직하고, 5,000∼100,000이 보다 바람직하다. 상기 분자량이 3,000미만이면, 감광층 표면의 턱성이 강해지는 경우가 있고, 후술하는 감광층의 경화 후에 있어서 막질이 무르게 되거나, 혹은 표면경도가 열화되는 경우가 있으며, 500,000을 초과하면, 현상성이 열화되는 경우가 있다.

-착색제-

상기 착색제로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예를 들면 유기안료, 무기안료, 염료 등이 예시된다.

이들 착색제와 따로 또는 병용해서, 착색제로서 금속이온을 배위한 수지형상 분기분자, 및 금속입자 및 합금입자 중 적어도 어느 하나의 금속계 입자를 함유하는 수지형상 분기분자로부터 선택되는 어느 하나의 수지형상 분기분자를 함유할 수 도 있다.

상기 유기안료로서는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당하게 선택할 수 있고, 예를 들면 황색 안료, 오렌지 안료, 적색 안료, 바이올렛 안료, 청색 안료, 녹색 안료, 브라운 안료, 흑색 안료 등을 들 수 있지만, 컬러필터를 형성할 경우에는, 3원색(B, G, R) 및 흑색(K)으로 각각 착색된 복수의 감광성 전사재료를 사용하는 것으로부터, 청색안료, 녹색안료, 적색안료, 및 흑색안료가 바람직하게 사용된다.

상기 황색안료로서, 예를 들면 일본 특허공개 2005-17716호 공보의 단락번호 [0038]부터 [0040]에 기재된 색재, 일본 특허공개 2005-361447호 공보의 단락번호 [0068]부터 [0072]에 기재된 안료, 및 일본 특허공개 2005-17521호 공보의 단락번호 [0080]부터 [0088]에 기재된 착색제 등이 바람직하게 예시된다.

본 발명에 있어서는, 휴대 단말이나 휴대 게임기 등의 기기에서 투과모드, 및 반사모드 모두에 있어서도 양호한 표시특성(보다 색이 짙음)을 효과적으로 실현하기 위해서는, (i)R의 감광성 조성물에 있어서는 안료 C.I.피그먼트 레드254를 사용하고, (ii)G의 감광성 조성물에 있어서는 안료 C.I.피그먼트 그린36 및 안료 C.I.피그먼트 옐로139를 병용해서 사용하며, (iii)B의 감광성 조성물에 있어서는 안료 C.I.피그먼트 블루15:6을 사용하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 (i)에 있어서의 C.I.피그먼트 레드254의 함유량은, 감광성 조성물을 1∼3㎛의 건조의 두께로 도포한 경우에 있어서, 0.274∼0.335g/㎡인 것이 바람직하고, 0.280∼0.329g/㎡인 것이 보다 바람직하며, 0.290∼0.320g/㎡인 것이 특히 바람직하다.

상기 (ii)에 있어서의 C.I.피그먼트 그린36의 함유량은, 감광성 조성물을 1∼3㎛의 건조두께로 도포한 경우에 있어서 0.355∼0.437g/㎡인 것이 바람직하고, 0.364∼0.428g/㎡인 것이 보다 바람직하며, 0.376∼0.412g/㎡인 것이 특히 바람직하다.

상기 (ii)에 있어서의 C.I.피그먼트 옐로139의 함유량은 0.052∼0.078g/㎡인 것이 바람직하고, 0.060∼0.070g/㎡인 것이 보다 바람직하며, 0.062∼0.068g/㎡인 것이 특히 바람직하다. 또, (ii)에 있어서, C.I.피그먼트 그린36/C.I.피그먼트 옐로139의 비율은 5.4∼6.7인 것이 바람직하고, 5.6∼6.6이 보다 바람직하며, 5.8∼6.4가 특히 바람직하다.

상기 (iii)에 있어서의 C.I.피그먼트 블루15:6의 함유량은, 감광성 조성물을 1∼3㎛의 건조두께로 도포한 경우에 있어서, 0.28∼0.38g/㎡인 것이 바람직하고, 0.29∼0.36g/㎡인 것이 보다 바람직하며, 0.30∼0.34g/㎡인 것이 특히 바람직하다

또한, 본 발명에 있어서는, 노트북용 디스플레이나 텔레비전 모니터 등의 대화면의 액정표시장치 등에 사용한 경우에 높은 표시특성(색재현영역이 넓고, 색온도가 높음)을 실현하기 위해서는, (I)적색(R)의 감광성 조성물에 있어서는 안료 C.I.피그먼트 레드254 및 C.I.피그먼트 레드177 중 적어도 어느 하나를 사용하고, (Ⅱ)녹색(G)의 감광성 조성물에 있어서는 안료 C.I.피그먼트 그린36 및 안료 C.I.피그먼트 옐로150을 병용하며, (Ⅲ)청색(B)의 감광성 조성물에 있어서는 안료 C.I.피그먼트 블루15:6 및 C.I.피그먼트 바이올렛23을 병용하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 (I)에 있어서의 C.I.피그먼트 레드254의 함유량은, 감광성 조성물을 1∼3㎛의 건조두께로 도포한 경우에 있어서, 0.6∼1.1g/㎡인 것이 바람직하고, 0.80∼0.96g/㎡인 것이 보다 바람직하며, 0.82∼0.94g/㎡인 것이 특히 바람직하다.

상기 (I)에 있어서의 C.I.피그먼트 레드177의 함유량은, 감광성 조성물을 1∼3㎛의 건조두께로 도포한 경우에 있어서 0.10∼0.30g/㎡인 것이 바람직하고, 0.20∼0.24g/㎡인 것이 보다 바람직하며, 0.21∼0.23g/㎡인 것이 특히 바람직하다.

상기 (Ⅱ)에 있어서의 C.I.피그먼트 그린36의 함유량은, 감광성 조성물을 1∼3㎛의 건조두께로 도포한 경우에 있어서, 0.80∼1.45g/㎡인 것이 바람직하고, 0.90∼1.34g/㎡인 것이 보다 바람직하고, 0.95∼1.29g/㎡인 것이 특히 바람직하다.

상기 (Ⅱ)에 있어서의 C.I.피그먼트 옐로150의 함유량은 0.30∼0.65g/㎡인 것이 바람직하고, 0.38∼0.58g/㎡인 것이 보다 바람직하다. 또, (Ⅱ)에 있어서, C.I.피그먼트 그린36/C.I.피그먼트 옐로150의 비율은 0.40∼0.50인 것이 바람직하다.

상기 (Ⅲ)에 있어서의 C.I.피그먼트 블루15:6의 함유량은, 감광성 조성물을 1∼3㎛의 건조두께로 도포한 경우에 있어서 0.50∼0.75g/㎡인 것이 바람직하고, 0.59∼0.67g/㎡인 것이 보다 바람직하며, 0.60∼0.66g/㎡인 것이 특히 바람직하다.

상기 (Ⅲ)에 있어서의 C.I.피그먼트 바이올렛23의 함유량은, 감광성 조성물을 1∼3㎛의 건조두께로 도포한 경우에 있어서, 0.03∼0.10g/㎡인 것이 바람직하고, 0.06∼0.08g/㎡인 것이 보다 바람직하며, 0.066∼0.074g/㎡인 것이 특히 바람 직하다. 또, (Ⅲ)에 있어서, C.I.피그먼트 블루15:6/C.I.피그먼트 바이올렛23 비율은 12∼50인 것이 바람직하다.

상기 유기안료의 상기 감광성 조성물의 고형분 중의 함유량으로서는, 적어도 30질량%이면 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예를 들면 30∼60질량%가 바람직하고, 35∼60질량%가 보다 바람직하며, 45∼60질량%가 특히 바람직하다.

상기 유기안료의 상기 함유량이, 높은 광학농도를 필요로 할 경우에 30질량%미만이면, 단위두께당 광학농도가 불충분해서 원하는 광학농도를 달성하기 위해 막을 두껍게 해야 하는 경우가 있고, 60질량%를 초과하면, 노광부와 미노광부의 현상액에 대한 용해성의 차를 내는 것이 곤란해지는 경우가 있다.

-무기충전제-

상기 무기충전제로서는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당하게 선택할 수 있고, 예를 들면 실리카, 알루미나, 이산화티탄, 산화아연, 산화지르코늄, 운모상 산화철, 연백, 산화납, 산화코발트, 스트론튬크로메이트, 몰리브덴계 안료, 스멕타이트, 산화마그네슘, 산화칼슘, 탄산칼슘, 뮬라이트 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 특히 실리카, 알루미나가 바람직하다. 이들은 1종 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상을 병용해도 좋다.

상기 비광경화성 성분의 감광성 조성물 중의 전체 고형성분에 대한 함유량은, 50∼90질량%가 바람직하고, 60∼80질량%가 보다 바람직하다. 상기 함유량이 50질량% 미만이면 감도가 부족되고, 광경화의 부족에 의한 막강도의 저하가 발생하는 일이 있고, 90질량%를 초과하면 비경화성 성분의 비율이 낮아지기 때문에 비경화성 성분이 착색제인 경우에는 광학농도가 부족되고, 비경화성 성분이 고분자 화합물, 무기충전재인 경우에는 노광전의 성막의 악화가 일어나는 일이 있다.

<<그 밖의 성분>>

상기 감광성 조성물에는 그 외의 성분으로서, 예를 들면 열가교제, 가소제, 계면활성제, 자외선 흡수제, 열중합금지제 등의 성분을 함유해도 된다.

상기 열가교제로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 상기 감광성 조성물을 사용해서 형성되는 감광층의 경화 후의 막강도를 개량하기 위해, 현상성 등에 악영향을 주지 않는 범위에서, 예를 들면 1분자 내에 적어도 2개의 옥시란기를 갖는 에폭시 화합물, 1분자 내에 적어도 2개의 옥세타닐기를 갖는 옥세탄 화합물, 멜라민 수지 화합물 등을 사용할 수 있다.

상기 에폭시 화합물로서는, 예를 들면 비크실레놀형 혹은 비페놀형 에폭시 수지(「YX4000;재팬 에폭시 레진사제」 등) 또는 이들의 혼합물, 이소시아누레이트 골격 등을 갖는 복소환식 에폭시 수지(「TEPIC;닛산카가꾸고교 가부시키가이샤제」, 「아랄다이트 PT810;치바 스페셜티 케미컬사 제」 등), 비스페놀A형 에폭시 수지, 노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀F형 에폭시 수지, 수소첨가 비스페놀A형 에폭시 수지, 글리시딜아민형 에폭시 수지, 히단토인형 에폭시 수지, 지환식 에폭시 수지, 트리히드록시페닐메탄형 에폭시 수지, 비스페놀S형 에폭시 수지, 비스페놀A 노볼락형 에폭시 수지, 테트라페니롤에탄형 에폭시 수지, 글리시딜프탈레이트 수지, 테트라글리시딜크실레노일에탄 수지, 나프탈렌기함유 에폭시 수지(「ESN-190, ESN- 360;신닛테츠카가꾸 가부시키가이샤제」, 「HP-4032, EXA-4750, EXA-4700;다이니폰잉크 카가꾸고교 가부시키가이샤제」 등), 디시클로펜타디엔 골격을 갖는 에폭시 수지(「HP-7200, HP-7200H;다이니폰잉크 카가꾸고교사제」등), 글리시딜메타아크릴레이트 공중합계 에폭시 수지(「CP-50S, CP-50M;니혼유시 가부시키가이샤제」등), 시클로헥실말레이미드와 글리시딜메타아크릴레이트의 공중합 에폭시 수지 등이 예시되지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 이들 에폭시 수지는 1종 단독으로 사용해도 좋고, 2종이상을 병용해도 좋다.

상기 옥세탄 화합물로서는, 예를 들면 비스[(3-메틸-3-옥세타닐메톡시)메틸]에테르, 비스[(3-에틸-3-옥세타닐메톡시)메틸]에테르, 1,4-비스[(3-메틸-3-옥세타닐메톡시)메틸]벤젠, 1,4-비스[(3-에틸-3-옥세타닐메톡시)메틸]벤젠, (3-메틸-3-옥세타닐)메틸아크릴레이트, (3-에틸-3-옥세타닐)메틸아크릴레이트, (3-메틸-3-옥세타닐)메틸메타크릴레이트, (3-에틸-3-옥세타닐)메틸메타크릴레이트 또는 이들의 올리고머 혹은 공중합체 등의 다관능 옥세탄류 외, 옥세탄기와, 노볼락 수지, 폴리(p-히드록시스티렌), 카르도형 비스페놀류, 칼릭사렌류, 칼릭스레조르신아렌류, 실세스키옥산 등의 수산기를 갖는 수지 등의 에테르 화합물이 예시되고, 이 외에 옥세탄환을 갖는 불포화 모노머와 알킬(메타)아크릴레이트의 공중합체 등도 예시된다.

상기 멜라민 수지 화합물로서는, 예를 들면 알킬화메티롤멜라민, 헥사메틸화메티롤멜라민 등이 예시된다.

상기 에폭시 화합물 또는 옥세탄 화합물의 상기 감광성 조성물 고형분 중의 고형분 함유량은, 1∼50질량%가 바람직하고, 3∼30질량%가 보다 바람직하다. 상기 고형분 함유량이 1질량%미만이면, 경화막의 흡습성이 높아지고, 절연성의 열화가 생기는 경우가 있으며, 50질량%를 초과하면, 현상성의 악화나 노광감도의 저하가 생기는 경우가 있어 바람직하지 않다.

또한, 상기 에폭시 화합물이나 상기 옥세탄 화합물의 열경화를 촉진하기 위해, 예를 들면 디시안디아미드, 벤질디메틸아민, 4-(디메틸아미노)-N,N-디메틸벤질아민, 4-메톡시-N,N-디메틸벤질아민, 4-메틸-N,N-디메틸벤질아민 등의 아민 화합물; 트리에틸벤질암모늄클로라이드 등의 4급 암모늄염 화합물; 디메틸아민 등의 블록이소시아네이트 화합물; 이미다졸, 2-메틸이미다졸, 2-에틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 2-페닐이미다졸, 4-페닐이미다졸, 1-시아노에틸-2-페닐이미다졸, 1-(2-시아노에틸)-2-에틸-4-메틸이미다졸 등의 이미다졸 유도체 2환식 아미딘 화합물 및 그 염; 트리페닐포스핀 등의 인 화합물; 멜라민, 구아나민, 아세토구아나민, 벤조구아나민 등의 구아나민 화합물; 2,4-디아미노-6-메타크릴로일옥시에틸-S-트리아진, 2-비닐-2,4-디아미노-S-트리아진, 2-비닐-4,6-디아미노-S-트리아진·이소시아눌산 부가물, 2,4-디아미노-6-메타크릴로일옥시에틸-S-트리아진·이소시아눌산 부가물 등의 S-트리아진 유도체; 등을 이용할 수 있다. 이들은 1종 단독으로 사용해도 좋고, 2종이상을 병용해도 좋다. 또한, 상기 에폭시 수지 화합물이나 상기 옥세탄 화합물의 경화 촉매, 혹은 이들과 카르복실기의 반응을 촉진시킬 수 있는 것이면 특별히 제한은 없고, 상기 이외의 열경화를 촉진시킬 수 있는 화합물을 사용해도 된다.

상기 에폭시 화합물, 상기 옥세탄 화합물, 및 이들과 카르복실산의 열경화를 촉진시킬 수 있는 화합물의 상기 감광성 조성물 고형분 중의 고형분 함유량은, 통상 0.01∼15질량%이다.

또한, 상기 열가교제로서는, 일본 특허공개 평5-9407호 공보에 기재된 폴리이소시아네이트 화합물을 사용할 수 있고, 상기 폴리이소시아네이트 화합물은 적어도 2개의 이소시아네이트기를 함유하는 지방족, 환식 지방족 또는 방향족기 치환 지방족 화합물로부터 유도되어 있어도 된다. 구체적으로는 1,3-페닐렌디이소시아네이트와 1,4-페닐렌디이소시아네이트의 혼합물, 2,4- 및 2,6-톨루엔디이소시아네이트, 1,3- 및 1,4-크실릴렌디이소시아네이트, 비스(4-이소시아네이트-페닐)메탄, 비스(4-이소시아네이트시클로헥실)메탄, 이소포론디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트 등의 2관능 이소시아네이트; 상기 2관능 이소시아네이트와 트리메티롤프로판, 펜타에리스리톨, 글리세린 등의 다관능 알콜; 상기 다관능 알콜의 알킬렌옥사이드 부가체와 상기 2관능 이소시아네이트의 부가체; 헥사메틸렌디이소시아네이트, 헥사메틸렌-1,6-디이소시아네이트 및 그 유도체 등의 환식 3량체; 등이 예시된다.

또한, 본 발명의 감광성 조성물의 보존성을 향상시키는 것을 목적으로 해서, 상기 폴리이소시아네이트 및 그 유도체의 이소시아네이트기에 블록제를 반응시켜서 얻어지는 화합물을 사용해도 된다.

상기 이소시아네이트기 블록제로서는 이소프로판올, tert.-부탄올 등의 알콜류;ε-카프로락탐 등의 락탐류, 페놀, 크레졸, p-tert.-부틸페놀, p-sec.-부틸페 놀, p-sec.-아밀페놀, p-옥틸페놀, p-노닐페놀 등의 페놀류; 3-히드록시피리딘, 8-히드록시퀴놀린 등의 복소환식 히드록실 화합물; 디알킬말로네이트, 메틸에틸케톡심, 아세틸아세톤, 알킬아세토아세테이트옥심, 아세토옥심, 시클로헥사논옥심 등의 활성 메틸렌 화합물; 등이 예시된다. 이들 외, 일본 특허공개 평6-295060호 공보에 기재된 분자 내에 적어도 1개의 중합 가능한 이중결합 및 적어도 1개의 블록 이소시아네이트기 중 어느 하나를 갖는 화합물 등을 사용할 수 있다.

또한, 알데히드 축합 생성물, 수지 전구체 등을 사용할 수 있다. 구체적으로는 N,N'-디메티롤 요소, N,N'-디메티롤말론아미드, N,N'-디메티롤숙신이미드, 트리메티롤멜라민, 테트라메티롤멜라민, 헥사메티롤멜라민, 1,3-N,N'-디메티롤테레프탈아미드, 2,4,6-트리메티롤페놀, 2,6-디메티롤-4-메틸로아니솔, 1,3-디메티롤-4,6-디이소프로필벤젠 등이 예시된다. 또, 이들 메티롤 화합물 대신에, 대응하는 에틸 혹은 부틸에테르, 또는 초산 혹은 프로피온산의 에스테르를 사용해도 된다. 또한, 멜라민과 요소의 포름알데히드 축합 생성물로 이루어지는 헥사메톡시메틸멜라민이나, 멜라민과 포름알데히드 축합 생성물의 부틸에테르 등을 사용해도 된다.

상기 열가교제의 첨가량으로서는 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서 첨가할 수 있고, 상기 열가교제의 함유량으로서는 감광성 조성물의 전체 고형분의 0.01∼10질량%가 바람직하며, 0.02∼5질량%가 보다 바람직하고, 0.05∼3질량%가 특히 바람직하다.

상기 가소제는, 상기 감광층의 막물성(가소성)을 컨트롤하기 위해 첨가해도 된다.

상기 가소제로서는, 예를 들면 디메틸프탈레이트, 디부틸프탈레이트, 디이소부틸프탈레이트, 디헵틸프탈레이트, 디옥틸프탈레이트, 디시클로헥실프탈레이트, 디트리데실프탈레이트, 부틸벤질프탈레이트, 디이소데실프탈레이트, 디페닐프탈레이트, 디알릴프탈레이트, 옥틸카프릴프탈레이트 등의 프탈산 에스테르류; 트리에틸렌글리콜디아세테이트, 테트라에틸렌글리콜디아세테이트, 디메틸글리코오스프탈레이트, 에틸프탈릴에틸글리콜레이트, 메틸프탈릴에틸글리콜레이트, 부틸프탈릴부틸글리콜레이트, 트리에틸렌글리콜디카부릴산 에스테르 등의 글리콜에스테르류; 트리크레실포스페이트, 트리페닐포스페이트 등의 인산 에스테르류; 4-톨루엔술폰아미드, 벤젠술폰아미드, N-n-부틸벤젠술폰아미드, N-n-부틸아세트아미드 등의 아미드류;디이소부틸아디페이트, 디옥틸아디페이트, 디메틸세바케이트, 디부틸세바케이트, 디옥틸세바케이트, 디옥틸아젤레이트, 디부틸말레이트 등의 지방족 2염기산 에스테르류; 구연산트리에틸, 구연산트리부틸, 글리세린트리아세틸에스테르, 라우린산부틸, 4,5-디에폭시시클로헥산-1,2-디카르복실산디옥틸 등, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 등의 글리콜류가 예시된다.

상기 가소제의 함유량으로서는, 상기 감광층의 전체 성분에 대하여 0.1∼50질량%가 바람직하고, 0.5∼40질량%가 보다 바람직하며, 1∼30질량%가 특히 바람직하다.

상기 계면활성제로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예를 들면 음이온계 계면활성제, 양이온계 계면활성제, 비이온계 계면활성제, 양성 계면활성제 등으로부터 적절히 선택할 수 있다.

또한, 상기 계면활성제로서는 다음 식(1)∼(5)로 나타내어지는 계면활성제가 바람직하게 예시된다.

Rf1-X-(CH₂CH₂O)_nR¹…(1)

Rf1-X-(CH₂CH₂O)_nR²…(2)

Rf1-X-(CH₂CH₂O)_n(CH₂CH₂CH₂O)_mR¹…(3)

Rf1-X-(CH₂CH₂O)_n(CH₂CH₂CH₂O)_mRf2…(4)

상기 식(1)∼(4)에 있어서, R¹ 및 R²는 탄소수 1∼18, 바람직하게는 탄소수 1∼10, 보다 바람직하게는 탄소수 1∼4의 알킬기를 나타낸다.

상기 알킬기로서는 포화 알킬기, 불포화 알킬기가 예시된다.

상기 알킬기의 구조로서는 직쇄구조, 분기구조를 갖는 것이 예시되고, 이들 중에서도 분기구조를 갖는 것이 바람직하게 예시된다.

상기 알킬기의 구체예로서는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 헵틸기, 헥실기, 옥틸기, 노닐기, 데실기, 도데실기, 트리데실기, 테트라데실기, 헥사데실기, 옥타데실기, 에이코사닐기, 도코사닐기, 2-클로로에틸기, 2-브로모에틸기, 2-시아노에틸기, 2-메톡시카르보닐에틸기, 2-메톡시에틸기, 3-브로모프로필기 등이 예시 된다. 또한, 이들 알킬기는 할로겐 원자, 아실기, 아미노기, 시아노기, 알킬기, 알콕시기, 알킬 혹은 할로알킬로 치환되어 있어도 좋고, 아릴기, 아미드기 등으로 치환되어 있어도 좋다.

상기 식(1)∼(4)에 있어서, Rf1 및 Rf2는, 각각 독립적으로 탄소수 1∼18, 바람직하게는 2∼12, 보다 바람직하게는 4∼10의 퍼플루오로기를 나타낸다.

상기 퍼플루오로기로서는 포화 퍼플루오로기, 불포화 퍼플루오로기가 예시된다.

상기 퍼플루오로기의 구조로서는 직쇄구조, 분기구조를 갖는 것이 예시되고, 이들 중에서도 분기구조를 갖는 것이 바람직하게 예시되며, 상기 Rf1 및 Rf2 중 적어도 어느 하나가 분기구조를 갖는 것이 보다 바람직하게 예시된다.

상기 퍼플루오로기로서는, 예를 들면 퍼플루오로노네닐, 퍼플루오로메틸, 퍼플루오로프로필렌, 퍼플루오로노니넬, 퍼플루오로안식향산, 퍼플루오로프로필, 퍼플루오로(9-메틸옥틸), 퍼플루오로메틸옥틸, 퍼플루오로부틸, 퍼플루오로3-메틸부틸, 퍼플루오로헥실, 퍼플루오로옥틸, 퍼플루오로7-옥틸에틸, 플루오로헵틸, 퍼플루오로데실, 퍼플루오로부틸 등이 예시된다. 또한, 이들 퍼플루오로기는 할로겐 원자, 아실기, 아미노기, 시아노기, 알킬기, 알콕시기, 알킬 혹은 할로알킬로 치환되어 있어도 좋고, 아릴기, 아미드기 등으로 치환되어 있어도 좋다.

상기 Rf1 및 Rf2는 서로 같아도 좋고, 달라도 좋다.

상기 식(1)∼(4)에 있어서, n은 1∼40의 정수, 바람직하게는 4∼25의 정수를 나타낸다.

상기 식(1)∼(4)에 있어서, m은 0∼40의 정수, 바람직하게는 0∼25의 정수를 나타낸다.

상기 식(1)∼(4)에 있어서, -X-는 -(CH₂)_l-(l은 1∼10, 바람직하게는 1∼5의 정수를 나타냄), -CO-O-, -O-, -NHCO-, -NHCOO- 중 어느 하나를 나타낸다.

상기 식(5)에 있어서, R₃, R₄, R₅는 수소원자, 또는 메틸기를 나타내고, a, b, c, p, q는 임의의 정수를 나타내며, 필요에 따라 적절히 선택되지만, 예로서 a=50, b=c=25, p=q=10 등이 예시된다. r, s는 임의의 양의 정수를 나타내고, 필요에 따라 적절히 선택되지만, 예로서 r=2, s=6 등이 예시된다. C_rH_2r, C_sF_2s+1로서는 r, s가 3이상일 때, 직쇄구조, 분기구조 모두가 포함된다. 상기 식(5)로 나타내어지는 계면활성제의 구체예로서는, 메가팩F-780F(a=40, b=5, c=55, r=2, s=6, p=q=7; 다이니폰잉크 카가꾸고교 가부시키가이샤제) 등이 예시된다.

상기 식(1)∼(5)로 나타내어지는 계면활성제는 1종 단독 또는 2종이상의 조합으로 사용할 수 있다.

상기 계면활성제의 함유량으로서는, 감광성 조성물의 고형분에 대하여 0.001∼10질량%가 바람직하다.

상기 함유량이 0.001질량%미만으로 되면, 면형상 개량의 효과가 얻어지지 않는 경우가 있고, 10질량%를 초과하면, 밀착성이 저하되는 경우가 있다.

상기 감광성 조성물이 상기 계면활성제를 함유함으로써, 도포액으로서의 유동성이 양호하게 되고, 도포공정에서 사용되는 스핀코터나 슬릿코터의 노즐이나 배 관, 용기 중에서의 액의 부착성이 개선되며, 상기 노즐 내에 오염으로서 남는 잔사를 효과적으로 감소시킬 수 있으므로, 도포액의 교환시에 세정에 필요로 하는 세정액의 양이나 작업시간을 경감시킬 수 있고, 컬러필터의 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 컬러 레지스트층을 형성할 때에 발생하는 면형상 편차 등을 개선할 수 있다.

상기 열중합 금지제로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예를 들면 4-메톡시페놀, 하이드로퀴논, 알킬 또는 아릴 치환 하이드로퀴논, t-부틸카테콜, 피로가롤, 2-히드록시벤조페논, 4-메톡시-2-히드록시벤조페논, 염화 제1구리, 페노티아진, 클로라닐, 나프틸아민, β-나프톨, 2,6-디-t-부틸-4-크레졸, 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 피리딘, 니트로벤젠, 디니트로벤젠, 피크르산, 4-톨루이딘, 메틸렌 블루, 구리와 유기 킬레이트제 반응물, 살리실산메틸, 및 페노티아진, 니트로소 화합물, 니트로소 화합물과 Al의 킬레이트 등이 예시된다.

상기 열중합 금지제의 함유량으로서는, 감광성 조성물의 전체 성분에 대하여 0.0001∼10질량%가 바람직하고, 0.0005∼5질량%가 보다 바람직하며, 0.001∼1질량%가 특히 바람직하다.

상기 자외선 흡수제로서는, 일본 특허공개 평5-72724호 공보에 기재된 화합물 외, 살리실레이트계, 벤조페논계, 벤조트리아졸계, 시아노아크릴레이트계, 니켈킬레이트계, 힌다드아민계 등이 예시된다.

구체적으로는 페닐살리실레이트, 4-t-부틸페닐살리실레이트, 2,4-디-t-부틸 페닐-3',5'-디-t-4'-히드록시벤조에이트, 4-t-부틸페닐살리실레이트, 2,4-디-히드록시벤조페논, 2-히드록시-4-메톡시벤조페논, 2-히드록시-4-n-옥톡시벤조페논, 2-(2'-히드록시-5'-메틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-3'-t-부틸-5'-메틸페닐)-5-클로로벤조트리아졸, 에틸-2-시아노-3,3-디-페닐아크릴레이트, 2,2'-히드록시-4-메톡시벤조페논, 니켈디부틸디티오카바메이트, 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피리딘)-세바케이트, 4-t-부틸페닐살리실레이트, 살리실산페닐, 4-히드록시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘 축합물, 숙신산-비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리데닐)-에스테르, 2-[2-히드록시-3,5-비스(α,α-디메틸벤질)페닐]-2H-벤조트리아졸, 7-{[4-클로로-6-(디에틸아미노)-5-트리아진-2-일]아미노}-3-페닐쿠말린 등이 예시된다.

또한, 감광성 조성물의 전체 고형분에 대한 자외선 흡수제의 함유량은 0.5∼15질량%가 바람직하고, 1∼12질량%가 보다 바람직하며, 1.2∼10질량%가 특히 바람직하다.

상기 감광층을 형성하는 감광성 조성물은, 용제를 이용해서 조제할 수 있다.

상기 용제로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예를 들면 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올, n-부탄올, sec-부탄올, n-헥산올 등의 알콜류; 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥산온, 디이소부틸케톤 등의 케톤류; 초산에틸, 초산부틸, 초산-n-아밀, 황산메틸, 프로피온산 에틸, 프탈산디메틸, 안식향산에틸, 및 메톡시프로필아세테이트 등의 에스테르류; 톨루엔, 크실렌, 벤젠, 에틸벤젠 등의 방향족 탄화수소류; 사염화탄소, 트리클로로에틸렌, 클로로포름, 1,1,1-트리클로로에탄, 염화메틸렌, 모노클로로벤젠 등 의 할로겐화 탄화수소류; 테트라히드로푸란, 디에틸에테르, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 1-메톡시-2-프로판올 등의 에테르류; 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, 디메틸술포옥사이드, 술포란 등이 예시된다. 이들은 1종 단독으로 사용해도 좋고, 2종이상을 병용해도 좋다. 이들 중에서도 3-에톡시프로피온산메틸, 3-에톡시프로피온산에틸, 에틸셀로솔브아세테이트, 유산에틸, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 초산부틸, 3-메톡시프로피온산메틸, 2-헵탄온, 시클로헥산, 에틸카르비톨아세테이트, 부틸카르비톨아세테이트, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트 등이 바람직하게 예시된다. 이들 용제는, 단독 또는 2종이상의 조합으로 사용할 수 있다.

상기 감광성 조성물의 조제시에 있어서의 상기 용제의 첨가량으로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 상기 감광성 조성물의 전체 고형분농도가 5∼80질량%로 되도록 첨가되는 것이 바람직하고, 10∼60질량%로 되도록 첨가되는 것이 보다 바람직하며, 15∼50질량%로 되도록 첨가되는 것이 특히 바람직하다.

상기 감광층의 두께는 0.3∼10㎛가 바람직하고, 0.75∼7㎛가 보다 바람직하며, 1.0∼5㎛가 특히 바람직하다.

상기 감광층의 두께가 0.3㎛미만이면, 감광층용 도포액의 도포시에 핀홀이 발생하기 쉽고, 제조적성이 저하되는 경우가 있으며, 10㎛를 초과하면, 현상시에 미노광부를 제거하는데 장시간을 필요로 하는 경우가 있다.

상기 감광성 조성물을 이용하여 감광층을 형성하는 방법으로서는, 특별히 제 한은 없고, 목적에 따라서 적당하게 선택할 수 있고, 예를 들면 도포에 의해 형성하는 방법, 시트상의 각 층을 가압 및 가열 중 적어도 어느 한쪽을 행함으로써, 라미네이트하는 것에 의해 형성하는 방법, 그들의 병용 등을 들 수 있다.

상기 감광층 형성공정으로서는, 이하에 나타내는 제1의 형태의 감광층 형성공정 및 제2의 형태의 감광층 형성공정을 바람직하게 들 수 있다.

제1의 형태의 감광층 형성공정으로서는, 상기 감광성 조성물을 기재의 표면에 도포하고, 건조함으로써, 기재의 표면에 적어도 감광층을 형성하고, 또한 적당하게 선택된 그 밖의 층을 형성하는 공정을 들 수 있다.

제2의 형태의 감광층 형성공정으로서는, 상기 감광성 조성물을 필름상으로 성형한 감광성 필름(이하, 「감광성 전사재료」라고 하는 일이 있다)을 기재의 표면에 가열하 및 가압하 중 적어도 어느 하나에 있어서 적층함으로써 기재의 표면에, 적어도 감광층을 형성하고, 또한 적당하게 선택된 그 밖의 층을 형성하는 공정을 들 수 있다.

제1의 형태의 감광층 형성공정에 있어서, 상기 도포 및 건조의 방법으로서는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당하게 선택할 수 있고, 예를 들면 상기기재의 표면에 상기 감광성 조성물을, 물 또는 용제에 용해, 유화 또는 분산시켜서 감광성 조성물 용액을 조제하고, 상기 용액을 직접 도포하고, 건조시킴으로써 적층하는 방법을 들 수 있다.

상기 감광성 조성물 용액의 용제로서는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당하게 선택할 수 있다.

상기 도포의 방법으로서는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당하게 선택할 수 있고, 예를 들면 스핀코터, 슬릿 스핀코터, 롤코터, 다이코터, 커튼코터 등을 이용하여, 상기 기재에 직접 도포하는 방법을 들 수 있다. 본 발명에 있어서는, 액이 토출되는 부분에 슬릿상의 구멍을 갖는 슬릿상 노즐을 사용한 도포장치(슬릿코터)에 의해 행하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 일본 특허공개 2004-89851호 공보, 일본 특허공개 2004-17043호 공보, 일본 특허공개 2003-170098호 공보, 일본 특허공개 2003-164787호 공보, 일본 특허공개 2003-10767호 공보, 일본 특허공개 2002-79163호 공보, 일본 특허공개 2001-310147호 공보 등에 기재된 슬릿상 노즐, 및 슬릿코터가 바람직하게 사용된다.

상기 건조의 조건으로서는, 각 성분, 용매의 종류, 사용비율 등에 따라서도 다르지만, 통상 60∼110℃의 온도에서 30초간∼15분간 정도이다.

제1의 형태의 감광층 형성공정에 있어서 형성되는 그 밖의 층으로서는, 후술하는 산소차단층 이외에도, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당하게 선택할 수 있고, 예를 들면 박리층, 접착층, 광흡수층, 표면보호층 등을 들 수 있다.

상기 기타의 층의 형성방법으로서는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당하게 선택할 수 있고, 예를 들면 상기 감광층 상에 도포하는 방법, 시트상으로 형성된 그 밖의 층을 적층하는 방법 등을 들 수 있다.

상기 제2의 형태의 감광층 형성공정에 있어서, 기재의 표면에 감광층, 후술하는 산소차단층, 필요에 따라 적당하게 선택되는 그 밖의 층을 형성하는 방법으로서는, 상기 기재의 표면을 지지체와 상기 지지체 상에 감광성 조성물이 적층되어서 이루어지는 감광층과, 필요에 따라 적당하게 선택되는 그 밖의 층을 갖는 감광성 필름(감광성 전사재료)을 가열 및 가압 중 적어도 어느 하나를 행하면서 적층하는 방법을 들 수 있고, 지지체 상이 감광성 조성물이 적층되어서 이루어지는 감광성 필름을, 상기 감광성 조성물이 기재의 표면측이 되도록 적층하고, 이어서, 지지체를 감광성 조성물 상에서 박리하는 방법이 바람직하게 열거된다.

상기 지지체를 박리함으로써, 지지체에 의한 광의 산란이나 굴절 등의 영향에 의해, 감광성 조성물층 상에 결상시키는 상(像)에 비초점상이 생기는 것이 방지되어, 소정의 패턴이 고해상도로 얻어진다.

또, 상기 감광성 필름이, 후술하는 보호필름을 가질 경우에는, 상기 보호필름을 박리하고, 상기 기재에 상기 감광층이 겹치도록 해서 적층하는 것이 바람직하다.

상기 가열온도로서는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당하게 선택할 수 있지만, 예를 들면 70∼160℃가 바람직하고, 80∼130℃가 보다 바람직하다.

상기 가압의 압력으로서는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당하게 선택할 수 있지만, 예를 들면 0.01∼1.0㎫가 바람직하고, 0.05∼1.0㎫가 보다 바람직하다.

상기 가열 및 가압 중 적어도 어느 하나를 행하는 장치로서는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당하게 선택할 수 있으며, 예를 들면 히트 프레스, 히트 롤 라미네이터(예를 들면 다이세이 라미네이터 가부시키가이샤 제, VP-II, (주) 히타치 인더스트리즈 제, LamicII형), 진공 라미네이터(예를 들면 메이키 세이사쿠쇼 제, MVLP500) 등을 바람직하게 들 수 있다.

상기 지지체로서는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당하게 선택할 수 있지만, 상기 감광층을 박리 가능하고, 또한 광의 투과성이 양호한 것이 바람직하고, 또한 표면의 평활성이 양호한 것이 보다 바람직하다.

상기 지지체의 두께로서는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당하게 선택할 수 있으며, 예를 들면 4∼300㎛가 바람직하고, 5∼175㎛가 보다 바람직하며, 10∼100㎛가 특히 바람직하다.

상기 지지체의 형상으로서는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당하게 선택할 수 있지만, 장척형상이 바람직하다. 상기 장척형상의 지지체의 길이로서는 특별히 제한은 없고, 예를 들면 10m~20,000m의 길이의 것이 예시된다.

상기 지지체는, 합성수지제이며, 또한 투명한 것이 바람직하고, 예를 들면 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 3초산 셀룰로오스, 2초산 셀룰로오스, 폴리(메타)아크릴산알킬에스테르, 폴리(메타)아크릴산에스테르 공중합체, 폴리염화비닐, 폴리비닐알콜, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 셀로판, 폴리염화비닐리덴 공중합체, 폴리아미드, 폴리이미드, 염화비닐-초산비닐 공중합체, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리트리플루오로에틸렌, 셀룰로오스계 필름, 나일론 필름 등의 각종의 플라스틱 필름을 들 수 있고, 이들 중에서도, 폴리에틸렌테레프탈레이트가 특히 바람직하다. 이들은 1종 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상을 병용해도 좋다.

또, 상기 지지체로서는, 예를 들면 일본 특허공개 평4-208940호 공보, 일본 특허공개 평5-80503호 공보, 일본 특허공개 평5-173320호 공보, 일본 특허공개 평5-72724호 공보 등에 기재된 지지체를 사용할 수도 있다.

상기 감광성 필름에 있어서의 감광층의 형성은, 상기 기재에의 상기 감광성 조성물 용액의 도포 및 건조(상기 제1의 형태의 감광층 형성방법)와 같은 방법으로 행할 수 있다.

상기 보호필름은, 상기 감광층의 오염이나 손상을 방지하고, 보호하는 기능을 갖는 필름이다.

상기 보호필름의 두께로서는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당하게 선택할 수 있고, 예를 들면 5∼100㎛가 바람직하고, 8∼50㎛가 보다 바람직하며, 10∼40㎛가 특히 바람직하다.

상기 보호필름의 상기 감광성 필름에 있어서 형성되는 개소로서는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당하게 선택할 수 있지만, 통상, 상기 감광층 상에 형성된다.

상기 보호필름을 사용할 경우, 상기 감광층 및 상기 지지체의 접착력(A)과, 상기 감광층 및 보호필름의 접착력(B)의 관계로서는, 접착력(A)>접착력(B)인 것이 바람직하다.

상기 지지체와 상기 보호필름의 정마찰계수로서는, 0.3∼1.4가 바람직하고, 0.5∼1.2가 보다 바람직하다.

상기 정마찰계수가 0.3미만이면, 지나치게 미끄럽기 때문에, 롤상으로 한 경우에 권취 어긋남이 발생할 일이 있고, 1.4를 초과하면, 양호한 롤상으로 감는 것 이 곤란하게 되는 일이 있다.

상기 보호필름으로서는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당하게 선택할 수 있고, 예를 들면 상기 지지체에 사용되는 것, 실리콘지, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌이 라미네이트된 종이, 폴리올레핀 또는 폴리테트라플루오로에틸렌 시트 등을 들 수 있고, 이들 중에서도, 폴리에틸렌 필름, 폴리프로필렌 필름 등이 특히 바람직한 것으로서 예시된다.

상기 지지체와 보호필름의 조합(지지체/보호필름)으로서는, 예를 들면 일본 특허공개 2005-70767호 공보의 단락번호 [0151]에 기재된 조합이나, 폴리에틸렌테레프탈레이트/폴리에틸렌테레프탈레이트 등을 들 수 있다.

상기 보호필름으로서는, 상술의 접착력의 관계를 만족시키기 위해서, 상기 보호필름과 상기 감광층의 접착성을 조정하기 위해 표면처리하는 것이 바람직하고, 예를 들면 상기 표면처리의 방법으로서는, 일본 특허공개 2005-70767호 공보의 단락번호 [0151]에 기재된 방법 등을 들 수 있다.

상기 기타의 층으로서는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당하게 선택할 수 있고, 예를 들면 열가소성 수지층, 중간층 등을 들 수 있다.

-열가소성 수지층-

상기 열가소성 수지층(이하, 「쿠션층」이라고 칭하는 경우도 있음)은 알칼리 현상을 가능하게 하고, 또 전사시에 밀려나온 상기 열가소성 수지층에 의해 피전사체가 오염되는 것을 방지할 수 있다는 관점에서 알칼리 가용성인 것이 바람직하며, 상기 감광성 전사재료를 피전사체상에 전사시킬 때, 상기 피전사체상에 존재 하는 요철에 기인하여 발생하는 전사불량을 효과적으로 방지하는 쿠션재료로서의 기능을 갖고 있는 것이 바람직하고, 상기 감광성 전사재료를 상기 피전사체상에 가열 밀착시켰을 때에 상기 피전사체상에 존재하는 요철에 따라 변형 가능한 것이 보다 바람직하다.

상기 열가소성 수지층에 사용하는 재료로서는, 예를 들면 일본 특허공개 평5-72724호 공보에 기재되어 있는 유기 고분자 물질이 바람직하고, Vicat법(구체적으로는, 미국 재료시험법 ASTMD 1235에 의한 폴리머 연화점 측정법)에 의한 연화점이 약 80℃이하인 유기 고분자 물질로부터 선택되는 것이 특히 바람직하다. 구체적으로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀, 에틸렌과 초산비닐 또는 그 비누화물와 같은 에틸렌 공중합체, 에틸렌과 아크릴산에스테르 또는 그 비누화물, 폴리염화비닐, 염화비닐과 초산비닐 또는 그 비누화물와 같은 염화비닐 공중합체, 폴리염화비닐리덴, 염화비닐리덴 공중합체, 폴리스티렌, 스티렌과 (메타)아크릴산에스테르 또는 그 비누화물와 같은 스티렌 공중합체, 폴리비닐톨루엔, 비닐톨루엔과 (메타)아크릴산에스테르 또는 그 비누화물와 같은 비닐톨루엔 공중합체, 폴리(메타)아크릴산에스테르, (메타)아크릴산부틸과 초산비닐 등의 (메타)아크릴산에스테르 공중합체, 초산비닐 공중합체 나일론, 공중합 나일론, N-알콕시메틸화 나일론, N-디메틸아미노화 나일론과 같은 폴리아미드 수지 등의 유기 고분자 등이 예시된다.

상기 열가소성 수지층의 건조두께는 2∼30㎛가 바람직하고, 5∼20㎛가 보다 바람직하며, 7∼16㎛가 특히 바람직하다.

-중간층-

상기 중간층은 상기 감광층상에 형성되고, 상기 감광성 전사재료가 열가소성 수지층을 가질 경우에는 상기 감광층과 상기 열가소성 수지층 사이에 형성된다. 상기 감광층과 상기 열가소성 수지층의 형성에 있어서는, 유기용제를 사용하므로, 상기 중간층이 그 사이에 위치하면, 양층이 서로 섞이는 것을 방지할 수 있다.

상기 중간층으로서는, 물 또는 알칼리 수용액에 분산 내지 용해되는 것이 바람직하다.

상기 중간층의 재료로서는 공지의 것을 사용할 수 있고, 예를 들면 일본 특허공개 소46-2121호 공보 및 일본 특허공고 소56-40824호 공보에 기재된 폴리비닐에테르/무수말레인산 중합체, 카르복시알킬셀룰로오스의 수용성 염, 수용성 셀룰로오스에테르류, 카르복시알킬 전분의 수용성 염, 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴아미드류, 수용성 폴리아미드, 폴리아크릴산의 수용성 염, 젤라틴, 에틸렌옥사이드 중합체, 각종 전분 및 그 유사물로 이루어지는 군의 수용성 염, 스티렌/말레인산의 공중합체, 말레이네이트 수지 등이 예시된다.

이들은 1종 단독으로 사용해도 좋고, 2종이상을 병용해도 좋다. 이들 중에서도 친수성 고분자를 사용하는 것이 바람직하고, 상기 친수성 고분자 중에서도 적어도 폴리비닐알콜을 사용하는 것이 바람직하며, 폴리비닐알콜과 폴리비닐피롤리돈의 병용이 특히 바람직하다.

상기 폴리비닐알콜로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 그 비누화율은 80%이상이 바람직하다.

상기 폴리비닐피롤리돈을 사용할 경우, 그 함유량으로서는 상기 중간층의 고형분에 대하여 1∼75체적%가 바람직하고, 1∼60체적%가 보다 바람직하며, 10∼50체적%가 특히 바람직하다.

상기 함유량이 1체적%미만이면, 상기 감광층과의 충분한 밀착성이 얻어지지 않는 경우가 있고, 한편 75체적%를 초과하면, 산소차단능이 저하되어 버리는 경우가 있다.

상기 중간층은, 산소투과율이 작은 것이 바람직하다. 상기 중간층의 산소투과율이 크고 산소차단능이 낮을 경우에는, 상기 감광층에 대한 노광시에 있어서의 광량을 늘릴 필요가 생기거나, 노광시간을 길게 할 필요가 생기는 경우가 있고, 해상도도 저하되어 버리는 경우가 있다.

상기 중간층의 두께로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 0.1∼5㎛정도인 것이 바람직하고, 0.5∼2㎛가 보다 바람직하다.

상기 두께가 0.1㎛미만이면 산소투과성이 지나치게 높아져 버리는 경우가 있고, 5㎛를 초과하면 현상시나 중간층 제거시에 장시간을 필요로 하는 경우가 있다.

상기 감광성 필름의 구조로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예를 들면 상기 지지체상에, 가(假)지지체상에, 열가소성 수지층과 중간층과 감광층을 이 순서대로 갖고 이루어지는 형태 등이 예시된다. 또한, 상기 감광층은 단층이여도 좋고, 복수층이여도 좋다.

상기 감광성 필름은, 예를 들면 원통형상의 권취중심에 권취해서, 장척형상이고 롤형상으로 감겨서 보관되는 것이 바람직하다. 상기 장척형상의 감광성 필름 의 길이로서는 특별히 제한은 없고, 예를 들면 10m∼20,000m의 범위에서 적절히 선택할 수 있다. 또한, 유저가 사용하기 쉽도록 슬릿 가공하고, 100m∼1,000m의 범위의 장척체를 롤형상으로 해도 된다. 또한, 이 경우에는 상기 지지체가 제일 외측으로 되도록 권취되는 것이 바람직하다. 또, 상기 롤형상의 감광성 필름을 시트형상으로 슬릿해도 된다. 보관시, 끝면의 보호, 엣지 퓨전(edge fusion)을 방지하는 관점에서, 끝면에는 세퍼레이터(특히 방습성의 것, 건조제가 넣어진 것)를 설치하는 것이 바람직하고, 또한 곤포(梱包)도 투습성이 낮은 소재를 이용하는 것이 바람직하다.

상기 감광성 필름은 컬러필터나 기둥재, 리브재, 스페이서, 격벽 등의 디스플레이용 부재 등의 패턴형성용으로서 널리 사용할 수 있고, 이들 중에서도 본 발명의 컬러필터의 제조방법에 바람직하게 사용할 수 있다.

또한, 상기 제2의 형태의 감광층 형성방법에 의해 형성된 감광층을 갖는 적층체로의 노광방법으로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예를 들면 지지체상에 쿠션층을 통해서 존재하는 감광층으로 이루어지는 필름의 경우는, 상기 지지체, 필요에 따라 쿠션층도 박리한 후, 상기 산소차단층을 통해서 상기 감광층을 노광하는 것이 바람직하다.

(컬러필터의 제조방법 및 컬러필터)

본 발명의 컬러필터의 제조방법은, 감광층 형성공정과, 노광공정과, 현상공정을 적어도 포함해서 이루어지고, 또한 필요에 따라 적당하게 선택된 그 밖의 공정을 포함해서 이루어진다.

본 발명의 컬러필터는, 본 발명의 상기 컬러필터의 제조방법에 의해 제조된다.

이하, 본 발명의 컬러필터의 제조방법의 설명을 통해서, 본 발명의 컬러필터의 상세에 대해서도 명확하게 한다.

상기 감광층 형성공정에서는, 본 발명의 상기 감광성 조성물을 이용하여 기재의 표면에 감광층을 형성하는 공정이다.

상기 감광층 형성공정에서 사용되는 상기 기재로서는 특별히 제한은 없고, 공지의 재료 중에서 표면평활성이 높은 것부터 요철이 있는 표면을 갖는 것까지, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 판형상의 기재(기판)가 바람직하고, 구체적으로는 유리판(예를 들면 소다 유리판, 산화규소를 스퍼터한 유리판, 무알칼리 유리판, 석영 유리판 등), 합성수지성 필름, 종이, 금속판 등이 예시된다.

상기 기재는, 상기 기재상에 상기 감광층이 겹치도록 해서 적층하여 이루어지는 적층체를 형성해서 사용할 수 있다. 즉, 상기 적층체에 있어서의 감광층의 상기 감광층에 대하여 노광함으로써, 노광된 영역을 경화시켜, 후술하는 현상공정에 의해 패턴을 형성할 수 있다.

[노광공정]

상기 노광공정으로서는, 상기 감광성 조성물로 이루어지는 감광층에 대하여, 화상 데이터에 기초하여 2개 이상의 레이저 헤드를 갖는 노광장치에 의해 광을 변조하면서 상대주사시켜서 노광하는 공정이다.

상기 2개 이상의 레이저 헤드는, 2차원상으로 배열되어 있는 것이 바람직하 고, 이것에 대응하여 2차원상으로 늘어선 공간 광변조소자를 갖는 것이 바람직하다.

상기 레이저 헤드의 수는, 2개 이상이면 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당하게 선택할 수 있다.

구체적으로는, 상기 노광은, 광조사 수단 및 광변조 수단을 적어도 구비한 2개 이상의 노광헤드와, 상기 감광층의 적어도 어느 하나를 이동시키면서, 상기 감광층에 대하여 상기 광조사 수단으로부터 출사된 광을 상기 광변조 수단에 의해 패턴 정보에 따라 변조하면서 상기 노광헤드로부터 조사하여, 상기 감광층을 노광하는 공정이며, 상기 노광은 마스크리스 노광이다.

상기 마스크리스 노광(「마스크리스 패턴노광」이라고도 함)이란, 패턴정보(「화상 데이터」라고도 함)에 기초해서, 광조사수단으로부터의 빛을 변조하면서, 노광헤드와 상기 감광층의 피노광면을 상대주사함으로써, 상기 감광층의 피노광면상에 2차원 패턴(「화상」이라고도 함)을 형성하는 노광방법이다. 이것에 대하여, 마스크를 사용한 종래의 노광방법은 노광 광을 투과시키지 않는 재질, 또는 노광 광을 약하게 해서 투과시키는 재질로 패턴을 형성해서 이루어지는 마스크를, 상기 감광층의 피노광면 상의 광로에 배치해서 노광을 행하는 방법이다.

상기 광조사수단으로부터 조사되는 빛의 광원으로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예를 들면 초고압 수은등, 크세논등, 카본아크등, 할로겐 램프, 복사기용 등의 형광관, LED, 및 레이저광(반도체 레이저, 고체 레이저, 액체 레이저, 기체 레이저) 등이 예시되고, 이들 중에서도 초고압 수은 등 및 레이저광이 바람직하며, 빛의 온오프 제어를 단시간으로 행할 수 있고, 빛의 간섭제어가 용이한 관점에서 레이저광이 보다 바람직하다.

상기 광원의 파장으로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있지만, 예를 들면 상기 초고압 수은등으로서는 i선(365㎚)이 바람직하고, 고체 레이저로서는 YAG-SHG 고체 레이저(532㎚), 반도체 여기 고체 레이저(532㎚, 355㎚, 266㎚)가 바람직하며, 기체 레이저로서는 KrF 레이저(249㎚), ArF 레이저(193㎚)가 바람직하다. 반도체 레이저로서는, 감광성 조성물의 노광시간의 단축을 도모하는 목적, 및 입수의 용이함의 관점에서 300∼500㎚가 바람직하고, 340∼450㎚가 보다 바람직하며, 405㎚ 또는 410㎚인 것이 특히 바람직하다.

상기 레이저광의 빔지름으로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있지만, 상기 감광층에 있어서의 해상도의 관점에서 가우시안빔의 1/e²값으로 5∼30㎛가 바람직하고, 7∼20㎛가 보다 바람직하다.

또한, 상기 레이저광의 광에너지량으로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있지만, 노광시간의 단축과 해상도의 관점에서 1∼100mJ/㎠가 바람직하고, 5∼20mJ/㎠가 보다 바람직하다.

상기 광원으로서는, 빛을 일단으로부터 입사하고, 입사된 상기 빛을 타단으로부터 출사하는 광섬유를 복수개 묶어서 이루어지는 번들형상의 섬유광원이 바람직하며, 상기 광섬유가 광원으로부터의 빛을 2이상 합성한 합파 레이저광을 출사할 수 있는 것이 보다 바람직하다.

상기 합파 레이저광의 조사방법으로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있지만, 복수의 레이저 광원과 멀티모드 광섬유와 상기 복수의 레이저 광원으로부터 조사되는 레이저광을 집광해서 상기 멀티모드 광섬유에 결합시키는 렌즈계에 의해 합파 레이저광을 합성하고, 조사하는 방법이 예시된다.

상기 노광공정에 있어서, 상기 광조사수단으로부터의 빛을 변조하는 광변조수단으로서는, 상기 광조사수단으로부터의 빛을 수광하여 출사하는 n개(단, n은 2이상의 자연수)의 2차원형상으로 배열된 화소부를 갖고, 상기 화소부를 패턴정보에 기초하여 제어할 수 있는 것이면, 특별히 제한은 없으며, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있고, 예를 들면 공간 광변조소자, 및 광다면경(폴리곤 미러) 등이 예시된다.

상기 공간 광변조소자로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있지만, 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD), MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 타입의 공간 광변조소자(SLM;Special Light Modulator), 미러계조(階調)형 공간변조소자, 전기광학효과에 의해 투과광을 변조하는 광학소자(PLZT 소자), 액정광셔터(FLC) 등이 바람직하게 예시된다.

또한, MEMS란, IC제조 프로세스를 기판으로 한 마이크로 머시닝 기술에 의한 마이크로 사이즈의 센서, 액츄에이터, 및 제어회로를 집적화한 미세 시스템의 총칭이며, MEMS 타입의 공간 광변조소자란, 정전기력을 이용한 전기계동작에 의해 구동되는 공간 광변조소자를 의미하고 있다. 또, Grating Light Valve(GLV)를 복수 나열해서 2차원형상으로 구성한 것을 이용할 수도 있다. 이들 반사형 공간 광변조소 자(GLV)나, 투과형 공간 광변조소자(LCD)를 사용하는 구성에 있어서는, 상기 광원으로서 레이저 외에 램프 등을 사용할 수 있다.

이들 공간 광변조소자 중에서도 DMD, 및 미러 계조형 공간변조소자가 보다 바람직하게 예시되고, DMD가 특히 바람직하게 예시된다.

상기 광다면경(폴리곤 미러)으로서는, 복수면(예를 들면 6면)의 평면반사면을 갖는 회전부재로서, 회전에 의해 빛을 주사시킬 수 있는 한, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있다. 또한, 상기 광다면체(폴리곤 미러)를 이용하는 노광에 있어서는, 상기 감광층의 피노광면을 상기 광다면체(폴리곤 미러)의 주사방향에 대하여 직각으로 이동시킴으로써, 상기 피노광면 앞면을 노광할 수 있다.

상기 노광공정에 있어서, 감광층을 노광하는 방법으로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예를 들면 디지털 노광, 아날로그 노광 등이 예시되지만, 디지털 노광이 바람직하다.

상기 디지털 노광의 방법으로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예를 들면 소정의 패턴정보에 기초하여 생성되는 제어신호에 따라 변조된 레이저광을 사용해서 행해지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 노광공정에 있어서, 감광층을 노광하는 방법으로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있지만, 단시간, 또한 고속노광을 가능하게 하는 관점에서, 노광 광과 감광층을 상대적으로 이동시키면서 행하는 것이 바람직하고, 상기 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD)와 병용되는 것이 특히 바람직 하다.

상기 노광공정에 있어서, 불활성 가스 분위기하에서 행하는 것이 바람직하다. 상기 감광층 형성공정에 의해 형성된 감광층을 노광하는 방법으로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예를 들면 불활성 가스를 상기 감광층 표면에 직접 분사하는 방법, 테두리형상 프레임의 한변이 개방되고, 불활성 가스의 도입구멍이 적어도 나머지 한변에 형성된 시료대 중의 노광공간에, 노광대상인 감광층이 형성된 시료를 적재하고, 상기 불활성 가스의 도입구멍으로부터 불활성 가스를 도입해서, 감광층 표면을 불활성 가스로 덮으면서 노광을 행하는 방법 등이 예시된다.

또한, 상기 노광공간을 밀봉공간으로 해서, 감압하에서 상기 밀봉공간 내에 불활성 가스를 도입할 수도 있다.

상기 불활성 가스로서는, 산소의 영향에 의해 상기 감광층의 중합반응이 저해되는 것을 방지할 수 있으면 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예를 들면 질소, 헬륨, 아르곤 등이 예시된다.

이하, 본 발명의 컬러필터의 제조방법의 형태, 및 상기 컬러필터의 제조방법에 바람직하게 사용되는 노광장치를, 도면을 참조하면서 설명한다.

상기 노광장치로서는, 소위 플랫 헤드 타입의 노광장치 외에, 감광재료가 드럼의 외주면에 감겨지는 외부 드럼 타입의 노광장치, 및 감광재료가 실린더의 내주면에 장착되는 내부 드럼 타입의 노광장치라도 된다. 이하, 일례로서, 플랫 헤드 타입의 노광장치에 대하여 설명한다.

<노광장치>

상기 노광장치는, 도 1이 나타내는 바와 같이, 상기 감광층을 상기 기체 상에 적층해서 이루어지는 적층체(12)(이하, 「감광층(12)」, 또는 「감광재료(12)」로 나타낸다)를 표면에 흡착해서 유지하는 평판상의 이동 스테이지(14)를 구비하고 있다. 4개의 다리부(16)에 지지된 두꺼운 판형상의 설치대(18)의 상면에는, 스테이지 이동방향을 따라 연장된 2개의 가이드(20)가 설치되어 있다. 스테이지(14)는, 그 길이방향이 스테이지 이동방향을 향하도록 배치됨과 아울러, 가이드(20)에 의해 왕복 이동할 수 있게 지지되어 있다. 또, 이 노광장치(10)에는, 스테이지(14)를 가이드(20)를 따라 구동시키는 스테이지 구동장치(도면에는 나타내지 않는다)가 설치되어 있다.

설치대(18)의 중앙부에는, 스테이지(14)의 이동경로를 타고넘도록 ㄷ자상의 게이트(22)가 형성되어 있다. ㄷ자상의 게이트(22)의 끝부의 각각은, 설치대(18)의 양측면에 고정되어 있다. 이 게이트(22)를 사이에 두고 한쪽 측에는 스캐너(24)가 설치되고, 다른쪽 측에는 감광층(12)의 선단 및 후단을 검지하는 복수(예를 들면 2개)의 센서(26)(또는 카메라(26))가 설치되어 있다. 스캐너(24) 및 센서(26)(또는 카메라(26))는 게이트(22)에 각각 부착되어, 스테이지(14)의 이동경로의 윗쪽에 고정 배치되어 있다. 또, 스캐너(24) 및 센서(26)(또는 카메라(26))는, 이들을 제어하는 도시하지 않은 컨트롤러에 접속되어 있다.

스캐너(24)에는, 도 2 및 도 3b에 나타내는 바와 같이, m행 n열(예를 들면 2행 5열)의 대략 매트릭스상으로 배열된 10개의 노광헤드가 구비되어 있다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 각 노광헤드(30)가 후술하는 내부의 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD)(36)의 각 묘소부(마이크로미러) 열방향이, 주사방향과 소정의 설정 경사각도(θ)를 이루도록, 스캐너(24)에 부착되어 있을 경우에는, 각노광헤드(30)에 의한 노광영역(32)은 주사방향에 대하여 경사진 직사각형상의 영역으로 된다.

스테이지(14)의 이동에 따라, 감광층(12)에는 노광헤드(30)마다 띠형상의 노광완료영역(34)이 형성된다.

또, 이하에 있어서, m행째의 n열째에 배열된 개개의 노광헤드를 나타내는 경우에는, 노광헤드(30_mn)로 표기하고, m행째의 n열째에 배열된 개개의 노광헤드에 의한 노광영역을 나타내는 경우에는, 노광영역(32_mn)으로 표기한다.

또한 도 3a 및 도 3b에 나타내는 바와 같이, 띠형상의 노광완료영역(34)의 각각이, 인접하는 노광완료영역(34)과 부분적으로 겹치도록 라인상으로 배열된 각 행의 노광헤드(30)의 각각은, 그 배열방향으로 소정간격(노광영역의 장변의 자연수배, 본 실시형태에서는 2배) 어긋나게 배치되어 있다. 이 때문에, 1행째의 노광영역(32₁₁)과 노광영역(32₁₂) 사이의 노광할 수 없는 부분은, 2행째의 노광영역(32₂₁)에 의해 노광할 수 있다.

스캐너(24)에 의한 감광층(12)의 부주사가 종료되고, 센서(26)(또는 카메라(26))로 감광층(12)의 후단이 검출되면, 스테이지(14)는 스테이지 구동장치(304)에 의해 가이드(20)를 따라 게이트(22)의 최상류측에 있는 원점에 복귀하고, 다시, 가이드(20)를 따라 게이트(22)의 상류측에서 하류측으로 일정 속도로 이동된다.

여기에서, 설명을 위하여 스테이지(14)의 표면과 평행한 평면 내에, 도 1에 나타내는 바와 같이, 서로 직교하는 X축 및 Y축을 규정한다.

스테이지(14)의 주사방향을 따라 상류측(이하, 단지 「상류측」이라고 하는 일이 있다)의 끝 가장자리부에는, X축의 방향을 향해서 개구되는「<」자형으로 형성된 슬릿(28)이, 등간격으로 10개 형성되어 있어도 된다.

각 슬릿(28)은, 상류측에 위치하는 슬릿(28a)과 하류측에 위치하는 슬릿(28b)으로 이루어져 있다. 슬릿(28a)과 슬릿(28b)은 서로 직교함과 아울러, X축에 대하여 슬릿(28a)은 -45도, 슬릿(28b)은 +45도의 각도를 갖고 있다.

슬릿(28)의 위치는, 상기 노광헤드(30)의 중심과 대략 일치시킬 수 있다. 또한 각 슬릿(28)의 크기는, 대응하는 노광헤드(30)에 의한 노광영역(32)의 폭을 충분히 덮는 크기로 되어 있다. 또한 슬릿(28)의 위치로서는, 인접하는 노광완료영역(34) 사이의 중복 부분의 중심위치와 대략 일치시켜도 좋다. 이 경우, 각 슬릿(28)의 크기는, 노광완료영역(34) 사이의 중복 부분의 폭을 충분히 덮는 크기로 한다.

스테이지(14) 내부의 각 슬릿(28)의 아래쪽의 위치에는, N중 노광을 행할 경우, 이상적인 N중 노광을 실현하기 위해서 묘소부를 선택하는 후술의 사용 묘소부 지정처리에 있어서, 묘소단위로서의 광점을 검출하는 광점위치 검출수단으로서의 단일 셀형의 광검출기(도시하지 않음)가 구비되어 있어도 된다. 또한 상기 광검출기는, 후술하는 사용 묘소부 지정처리에 있어서, 상기 묘소부의 선택을 행하는 묘 소부 선택수단으로서의 연산장치(도시하지 않음)에 접속되어 있다.

노광시에 있어서의 상기 노광장치의 동작 형태로서는, 노광헤드를 항상 이동시키면서 연속적으로 노광을 행하는 형태이여도 좋고, 노광헤드를 단계적으로 이동시키면서, 각 이동처의 위치에서 노광헤드를 정지시켜서 노광 동작을 행하는 형태 이어도 좋다.

또한 상기 노광의 방법으로서, 노광 광과 상기 감광층을 상대적으로 이동하면서 행하는 것이 바람직하고, 이 경우, 상기 고속변조와 병용하는 것이 바람직하다. 이것에 의해 단시간에 고속의 노광을 행할 수 있다.

<<노광헤드>>

노광헤드(30)의 개략적인 구성의 일례를, 도 4, 도 5a, 및 도 5b에 나타낸다. 도 4, 도 5a, 및 도 5b에서는 상기 노광헤드(30) 중을 전파하는 광의 광로를 따라, 각 구성요소를 나타내고 있다.

본 예에서는, 입사된 광을 화상 데이터에 따라 묘소부마다 변조하는 광변조수단(묘소부마다 변조하는 공간 광변조소자)로서, DMD(36)(미국 텍사스 인스트루먼트사 제)를 구비하고, 광조사수단으로서 섬유 어레이 광원(38)을 구비하고 있다.

도 4에 나타내는 바와 같이, DMD(36)의 광입사측에는 광섬유의 출사단부(발광점)가 노광영역(32)의 장변방향과 일치하는 방향을 따라 일렬로 배열된 레이저 출사부를 구비한 섬유 어레이 광원(38), 섬유 어레이 광원(38)으로부터 출사된 레이저광을 보정해서 DMD 상에 집광시키는 집광렌즈계(40), 이 집광렌즈계(40)를 투과한 레이저광을 DMD(36)를 향해서 반사하는 미러(42)가 이 순서로 배치되어 있다. 또 도 4에서는, 집광렌즈계(40)를 개략적으로 나타내고 있다.

또한 DMD(36)의 광반사측에는, DMD(36)에서 반사된 레이저광을 감광층(12)의 노광면 상에 결상하는 결상렌즈계(50)가 배치되어 있다. 또 도 4에서는, 결상렌즈계(50)를 개략적으로 나타내고 있다.

상기 집광렌즈계(40)는, 예를 들면 도 5a 및 도 5b에 나타내는 바와 같이, 섬유 어레이 광원(38)으로부터 출사된 레이저광을 평행광화하는 1쌍의 조합렌즈(44), 평행광화된 레이저광의 광량 분포가 균일해지도록 보정하는 1쌍의 조합렌즈(46), 및 광량 분포가 보정된 레이저광을 DMD(36) 상에 집광하는 집광렌즈(48)로 구성되고, 또한 후술하는 다른 부재 등으로 이루어진다.

상기 결상렌즈계(50)는, 예를 들면 DMD(36)와 감광층(12)의 노광면이 공역인 관계로 되도록 배치된 2매의 렌즈(52 및 54)로 구성되며, 또한 마이크로렌즈 어레이, 및 애퍼쳐 어레이 등의 후술하는 다른 렌즈군으로 이루어진다.

-광변조수단-

상기 광변조수단으로서의 DMD(36)는, 도 6에 나타내는 바와 같이, SRAM 셀(메모리셀)(56) 상에, 각각 묘소(픽셀)를 구성하는 묘소부로서, 다수의 마이크로미러(58)가 격자상으로 배열되어서 이루어지는 미러 디바이스이다. 각 마이크로미러(58)는 지주에 지지되어 있고, 그 표면에는 알루미늄 등의 반사율이 높은 재료가 증착되어 있다. 또, 본 실시형태에서는 각 마이크로미러(58)의 반사율은 90%이상이며, 그 배열 피치는 세로방향, 가로방향 모두 13.7㎛이다. SRAM 셀(56)은, 힌지 및 요크를 포함하는 지주를 통해서 통상의 반도체 메모리의 제조라인에서 제조되는 실 리콘 게이트의 CMOS의 것이고, 전체는 모놀리식(일체형)으로 구성되어 있다.

DMD(36)의 SRAM 셀(메모리 셀)(56)에, 소정의 2차원 패턴을 구성하는 각 점의 농도를 2값으로 나타낸 화상신호가 기입되면, 지주에 지지된 각 마이크로미러(58)가, 대각선을 중심으로 해서 DMD(36)가 배치된 기판측에 대하여 ±α도(예를 들면 ±10도) 중 어느 한쪽으로 기운다. 도 7a는 마이크로미러(58)가 온 상태인 +α도로 기운 상태를 나타내고, 도 7b는 마이크로미러(58)가 오프 상태인 -α도로 기운 상태를 나타낸다. 이와 같이, 화상신호에 따라 DMD(36)의 각 픽셀에 있어서의 마이크로미러(58)의 경사를 제어함으로써, DMD(36)에 입사한 레이저광(B)은 각각의 마이크로미러(58)의 경사방향으로 반사된다.

각각의 마이크로미러(58)의 온오프 제어는, DMD(36)에 접속된 도 8의 컨트롤러(302)에 의해 행하여진다. 또한 오프 상태의 마이크로미러(58)에 의해 반사된 레이저광(B)이 진행하는 방향에는, 광흡수체(도시하지 않음)가 배치되어 있다.

또한 DMD(36)는, 그 단변이 부주사방향과 소정각도(θ)(예를 들면 0.1°∼5°)를 이루도록 약간 경사시켜서 배치하는 것이 바람직하다. 도 9a는 DMD(36)를 경사시키지 않을 경우의 각 마이크로미러에 의한 반사광 상(노광 빔)(53)의 주사궤적을 나타내고, 도 9b는 DMD(36)를 경사시켰을 경우의 노광 빔(53)의 주사궤적을 나타내고 있다.

DMD(36)에는, 길이방향으로 마이크로미러가 다수개(예를 들면 1024개) 배열된 마이크로미러열이, 폭방향으로 다수세트(예를 들면 756세트) 배열되어 있지만, 도 9b에 나타내는 바와 같이, DMD(36)를 경사시킴으로써, 각 마이크로미러에 의한 노광 빔(53)의 주사궤적(주사선)의 피치(P₂)가, DMD(36)를 경사시키지 않을 경우의 주사선의 피치(P₁)보다 좁아져, 해상도를 대폭 향상시킬 수 있다. 한편, DMD(36)의 경사각은 미소하므로, DMD(36)를 경사시켰을 경우의 주사 폭(W₂)과, DMD(36)를 경사시키지 않을 경우의 주사 폭(W₁)은 대략 동일하다.

다른 마이크로미러열에 의해 같은 주사선상이 겹쳐서 노광됨으로써, 얼라인먼트 마크에 대한 노광위치의 미소량을 제어할 수 있고, 고세밀한 노광을 실현할 수 있는, 또한 주주사방향으로 배열된 복수의 노광헤드 사이의 이음매(헤드간 연결영역)를 미소량의 제어에 의해 단차없이 연결시킬 수 있다.

DMD를 경사시키는 대신에, 각 마이크로미러열을 부주사방향과 직교하는 방향으로 소정 간격 어긋나게 해서, 도 10에 나타낸 바와 같이 지그재그로 배치해도, 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또, 도 10에 나타내는 바와 같이, 스캐너(24)에 의한 X방향으로의 1회의 주사로 감광층(12)의 전체면을 노광해도 좋고, 도 11a 및 도 11b에 나타내는 바와 같이, 스캐너(24)에 의해 감광층(12)을 X방향으로 주사한 후, 스캐너(24)를 Y방향으로 1스텝 이동하고, X방향으로 주사를 행한다고 하는 것 같이, 주사와 이동을 반복하여, 복수회의 주사로 감광층(12)의 전체면을 노광하여도 좋다.

-광조사수단-

상기 광조사수단의 적합한 예로서, 합파 레이저를 조사할 수 있는 수단, 예를 들면 복수의 레이저와, 멀티모드 광섬유와, 상기 복수의 레이저로부터 각각 조 사된 레이저빔을 집광하여 상기 멀티모드 광섬유에 결합시키는 렌즈계를 갖는 수단(섬유 어레이 광원)에 대하여 설명한다.

섬유 어레이 광원(38)은, 도 12에 나타내는 바와 같이, 복수(예를 들면 14개)의 레이저 모듈(60)을 구비하고 있고, 각 레이저 모듈(60)에는 멀티모드 광섬유(62)의 일단이 결합되어 있다. 멀티모드 광섬유(62)의 타단에는 멀티모드 광섬유(62)보다 작은 클래드 지름을 갖는 광섬유(64)가 결합되어 있다. 도 13에 상세하게 나타내는 바와 같이, 광섬유(64)의 멀티모드 광섬유(62)와 반대측의 끝부는 주사방향과 직교하는 방향을 따라 7개 나열되어, 그것이 2열로 배열되어서 레이저 출사부(66)가 구성되어 있다.

광섬유(64)의 끝부로 구성되는 레이저 출사부(66)는, 도 13에 나타내는 바와 같이, 표면이 평탄한 2매의 지지판(68)에 끼워져서 고정되어 있다. 또한 광섬유(64)의 광출사단면에는, 그 보호를 위해 글래스 등의 투명한 보호판이 배치되는 것이 바람직하다. 광섬유(64)의 광출사단면은, 광밀도가 높기 때문에 집진하기 쉽고 열화하기 쉽지만, 상술한 바와 같은 보호판을 배치함으로써, 끝면에의 진애의 부착을 방지하고, 또 열화를 늦출 수 있다.

이러한 광섬유는, 예를 들면 도 14에 나타내는 바와 같이, 클래드 지름이 큰 멀티모드 광섬유(62)의 레이저광 출사측의 선단부분에, 길이 1∼30cm의 클래드 지름이 작은 광섬유(64)를 동축적으로 결합함으로써 얻을 수 있다. 2개의 광섬유는, 광섬유(64)의 입사단면이 멀티모드 광섬유(62)의 출사단면에, 양 광섬유의 중심축이 일치하도록 융착되어서 결합되어 있다. 상술한 바와 같이, 광섬유(64)의 코 어(64a)의 지름은, 멀티모드 광섬유(62)의 코어(62a)의 지름과 같은 크기이다.

또한 길이가 짧고 클래드 지름이 큰 광섬유에 클래드 지름이 작은 광섬유를 융착시킨 단척 광섬유를, 페룰이나 광 커넥터 등을 통해서 멀티모드 광섬유(62)의 출사단에 결합해도 좋다. 커넥터 등을 이용하여 착탈 가능하게 결합함으로써 클래드 지름이 작은 광섬유가 파손되었을 경우 등에 선단부분의 교환이 용이하게 되어, 노광헤드의 유지보수에 요하는 비용을 저감할 수 있다. 또, 이하에서는, 광섬유(64)를, 멀티모드 광섬유(62)의 출사단부라고 칭하는 경우가 있다.

멀티모드 광섬유(62) 및 광섬유(64)로서는, 스텝 인덱스형 광섬유, 그레이티드 인덱스형 광섬유, 및 복합형 광섬유 중 어느 것이라도 좋다. 예를 들면 미쓰비시덴센고교 가부시키가이샤 제품의 스텝 인덱스형 광섬유를 사용할 수 있다. 본 실시형태에서는, 멀티모드 광섬유(62) 및 광섬유(64)는 스텝 인덱스형 광섬유이며, 멀티모드 광섬유(62)는 클래드 지름=125㎛, 코어 지름=50㎛, NA=0.2, 입사단면 코트의 투과율=99.5%이상이며, 광섬유(64)는 클래드 지름=60㎛, 코어 지름=50㎛, NA=0.2이다.

일반적으로, 적외영역의 레이저광에서는 광섬유의 클래드 지름을 작게 하면 전파 손실이 증가한다. 이 때문에, 레이저광의 파장대역에 따라 바람직한 클래드 지름이 결정되어 있다. 그러나, 파장이 짧을수록 전파손실은 적어지고, GaN계 반도체 레이저로부터 출사된 파장 405㎚의 레이저광에서는, 클래드의 두께{(클래드 지름-코어 지름)/2}를 800㎚의 파장대역의 적외광을 전파시킬 경우의 1/2정도, 통신용의 1.5㎛의 파장대역의 적외광을 전파시킬 경우의 약 1/4로 해도, 전파 손실은 거의 증가하지 않는다. 따라서, 클래드 지름을 60㎛로 작게 할 수 있다.

단, 광섬유의 클래드 지름은 60㎛에는 한정되지 않는다. 종래의 섬유 어레이 광원에 사용되고 있는 광섬유의 클래드 지름은 125㎛이지만, 클래드 지름이 작게 될수록 초점심도가 보다 깊어지므로, 광섬유의 클래드 지름은 80㎛이하가 바람직하고, 60㎛이하가 보다 바람직하며, 40㎛이하가 더욱 바람직하다. 한편, 코어 지름은 적어도 3∼4㎛ 필요하기 때문에, 광섬유(64)의 클래드 지름은 10㎛이상이 바람직하다.

레이저 모듈(60)은, 도 15에 나타내는 합파 레이저광원(섬유 어레이 광원)에 의해서 구성되어 있다. 이 합파 레이저광원은, 히트 블록(110) 상에 배열 고정된 복수(예를 들면 7개)의 칩상의 횡멀티모드 또는 싱글모드의 GaN계 반도체 레이저(LD1, LD2, LD3, LD4, LD5, LD6, 및 LD7)와, GaN계 반도체 레이저(LD1∼LD7)의 각각에 대응해서 설치된 콜리메이터 렌즈(L1, L2, L3, L4, L5, L6 및 L7)와, 1개의 집광렌즈(200)와, 1개의 멀티모드 광섬유(62)로 구성되어 있다. 또, 반도체 레이저의 개수는 7개에는 한정되지 않는다. 예를 들면 클래드 지름=60㎛, 코어 지름=50㎛, NA=0.2의 멀티모드 광섬유에는, 20개나 반도체 레이저광을 입사시키는 것이 가능하고, 노광헤드의 필요광량을 실현하고, 또한 광섬유 개수를 보다 줄일 수 있다.

GaN계 반도체 레이저(LD1∼LD7)는 발진 파장이 전부 공통(예를 들면 405㎚)이며, 최대출력도 전부 공통(예를 들면 멀티모드 레이저에서는 100mW, 싱글모드에서는 30mW)이다. 또, GaN계 반도체 레이저(LD1∼LD7)로서는, 350㎚∼450㎚의 파장범위에서, 상기의 405㎚ 이외의 발진 파장을 구비하는 레이저를 사용해도 된다.

상기 합파 레이저광원은, 도 16 및 도 17에 나타내는 바와 같이, 다른 광학요소와 함께, 윗쪽이 개구된 상자형의 패키지(400) 내에 수납되어 있다. 패키지(400)는, 그 개구를 닫도록 작성된 패키지 뚜껑(410)을 구비하고 있고, 탈기처리 후에 밀봉 가스를 도입하여, 패키지(400)의 개구를 패키지 뚜껑(410)으로 닫음으로써 패키지(400)와 패키지 뚜껑(410)에 의해 형성되는 폐공간(밀봉공간) 내에 상기 합파 레이저광원이 기밀 밀봉되어 있다.

패키지(400)의 저면에는 베이스판(420)이 고정되어 있고, 이 베이스판(420)의 상면에는, 상기 히트 블록(110)과, 집광렌즈(200)를 유지하는 집광렌즈 홀더(450)와, 멀티모드 광섬유(62)의 입사단부를 유지하는 섬유 홀더(460)가 부착되어 있다. 멀티모드 광섬유(62)의 출사단부는, 패키지(400)의 벽면에 형성된 개구로부터 패키지 밖으로 인출되어 있다.

또한 히트 블록(110)의 측면에는 콜리메이터 렌즈 홀더(440)가 부착되어 있고, 콜리메이터 렌즈(L1∼L7)가 유지되어 있다. 패키지(400)의 횡벽면에는 개구가 형성되고, 이 개구를 통해서 GaN계 반도체 레이저(LD1∼LD7)에 구동전류를 공급하는 배선(470)이 패키지 밖으로 인출되어 있다.

또, 도 17에 있어서는, 도면의 번잡화를 피하기 위해서, 복수의 GaN계 반도체 레이저 중 GaN계 반도체 레이저(LD7)에만 번호를 붙이고, 복수의 콜리메이터 렌즈 중 콜리메이터 렌즈(L7)에만 번호를 붙이고 있다.

도 18은, 상기 콜리메이터 렌즈(L1∼L7)의 부착부분의 정면형상을 나타내는 것이다. 콜리메이터 렌즈(L1∼L7)의 각각은, 비구면을 구비한 원형 렌즈의 광축을 포함하는 영역을 평행한 평면에서 가늘고 길게 베어낸 형상으로 형성되어 있다. 이 가늘고 긴 형상의 콜리메이터 렌즈는, 예를 들면 수지 또는 광학유리를 몰드 성형 함으로써 형성할 수 있다. 콜리메이터 렌즈(L1∼L7)는, 길이방향이 GaN계 반도체 레이저(LD1∼LD7)의 발광점의 배열방향(도 18의 좌우측 방향)과 직교하도록, 상기발광점의 배열방향에 밀착하여 접착 배치되어 있다.

한편, GaN계 반도체 레이저(LD1∼LD7)로서는, 발광 폭이 2㎛인 활성층을 구비하고, 활성층과 평행한 방향, 직각인 방향의 퍼짐각이 각각 예를 들면 10°, 30°의 상태에서 각각 레이저빔(B1∼B7)을 발하는 레이저가 사용되어 있다. 이들 GaN계 반도체 레이저(LD1∼LD7)는, 활성층과 평행한 방향으로 발광점이 1열로 늘어서도록 설치되어 있다.

따라서, 각 발광점으로부터 발생된 레이저빔(B1∼B7)은, 상술한 바와 같이 가늘고 긴 형상의 각 콜리메이터 렌즈(L1∼L7)에 대하여, 퍼짐각도가 큰 방향이 길이방향과 일치하고, 퍼짐각도가 작은 방향이 폭방향(길이방향과 직교하는 방향)과 일치하는 상태에서 입사하게 된다. 즉, 각 콜리메이터 렌즈(L1∼L7)의 폭이 1.1㎜, 길이가 4.6㎜이며, 그들에 입사하는 레이저빔(B1∼B7)의 수평방향, 수직방향의 빔 지름은 각각 0.9㎜, 2.6㎜이다. 또한 콜리메이터 렌즈(L1∼L7)의 각각은, 초점거리 f₁=3㎜, NA=0.6, 렌즈 배치 피치=1.25㎜이다.

집광렌즈(200)는, 비구면을 구비한 원형 렌즈의 광축을 포함하는 영역을 평행한 평면에서 가늘고 길게 베어내고, 콜리메이터 렌즈(L1∼L7)의 배열방향, 즉 수 평방향으로 길고, 그것과 직각인 방향으로 짧은 형상으로 형성되어 있다. 이 집광렌즈(200)는 초점거리 f₂=23㎜, NA=0.2이다. 이 집광렌즈(200)도, 예를 들면 수지 또는 광학유리를 몰드 성형함으로써 형성된다.

또한 DMD를 조명하는 광조사수단에, 합파 레이저광원의 광섬유의 출사단부를 어레이상으로 배열한 고휘도의 섬유 어레이 광원을 사용하고 있으므로, 고출력이고 또한 깊은 초점심도를 구비한 노광장치를 실현할 수 있다. 또한 각 섬유 어레이 광원의 출력이 커짐으로써 원하는 출력을 얻기 위해서 필요한 섬유 어레이 광원수가 적어지고, 노광장치의 저비용화가 도모된다.

또한 광섬유의 출사단의 클래드 지름을 입사단의 클래드 지름보다 작게 하고 있으므로, 발광부 지름이 보다 작아져, 섬유 어레이 광원의 고휘도화가 도모된다. 이것에 의해, 보다 깊은 초점심도를 구비한 노광장치를 실현할 수 있다. 예를 들면 빔 지름 1㎛이하, 해상도 0.1㎛이하의 초고해상도 노광인 경우에도, 깊은 초점심도를 얻을 수 있고, 고속이며 또한 고세밀한 노광이 가능해진다. 따라서, 고해상도가 필요로 되는 박막 트랜지스터(TFT)의 노광공정에 바람직하다.

또한 상기 광조사수단으로서는, 상기 합파 레이저광원을 복수 구비한 섬유 어레이 광원에 한정되지 않고, 예를 들면 1개의 발광점을 갖는 단일의 반도체 레이저로부터 입사된 레이저광을 출사하는 1개의 광섬유를 구비한 섬유 광원을 어레이화한 섬유 어레이 광원을 사용할 수 있다.

또한 복수의 발광점을 구비한 광조사수단으로서는, 예를 들면 도 19에 나타 내는 바와 같이, 히트 블록(110) 상에, 복수(예를 들면 7개)의 칩상의 반도체 레이저(LD1∼LD7)를 배열한 레이저 어레이를 사용할 수 있다. 또한 도 20a에 나타낸, 복수(예를 들면 5개)의 발광점(111a)이 소정방향으로 배열된 칩상의 멀티 캐비티 레이저(110)가 알려져 있다. 멀티 캐비티 레이저(111)는 칩상의 반도체 레이저를 배열할 경우와 비교하여, 발광점을 위치 정밀도 좋게 배열할 수 있으므로, 각 발광점으로부터 출사되는 레이저빔을 합파하기 쉽다. 단, 발광점이 많아지면 레이저 제조시에 멀티 캐비티 레이저(111)에 휨이 발생하기 쉬워지기 때문에, 발광점(111a)의 개수는 5개 이하로 하는 것이 바람직하다.

상기 광조사수단으로서는, 이 멀티 캐비티 레이저(111)나, 도 20b에 나타내는 바와 같이, 히트 블록(110) 상에, 복수의 멀티 캐비티 레이저(111)가 각 칩의 발광점(111a)의 배열방향과 같은 방향으로 배열된 멀티 캐비티 레이저 어레이를 레이저광원으로서 사용할 수 있다.

또한 합파 레이저광원은, 복수의 칩상의 반도체 레이저로부터 출사된 레이저광을 합파하는 것에는 한정되지 않는다. 예를 들면 도 21에 나타내는 바와 같이, 복수(예를 들면 3개)의 발광점(111a)을 갖는 칩상의 멀티 캐비티 레이저(111)를 구비한 합파 레이저광원을 사용할 수 있다. 이 합파 레이저광원은, 멀티 캐비티 레이저(111)와, 1개의 멀티모드 광섬유(62)와, 집광렌즈(200)를 구비해서 구성되어 있다. 멀티 캐비티 레이저(111)는, 예를 들면 발진 파장이 405㎚의 GaN계 레이저 다이오드로 구성할 수 있다.

상기 구성에서는, 멀티 캐비티 레이저(111)의 복수의 발광점(111a)의 각각으 로부터 출사된 레이저빔(B)의 각각은, 집광렌즈(200)에 의해 집광되어, 멀티모드 광섬유(62)의 코어(62a)에 입사된다. 코어(62a)에 입사된 레이저광은, 광섬유 내를 전파하여 1개로 합파되어서 출사된다.

멀티 캐비티 레이저(111)의 복수의 발광점(111a)을, 상기 멀티모드 광섬유(62)의 코어 지름과 대략 같은 폭 내에 병설함과 아울러, 집광렌즈(200)로서 멀티모드 광섬유(62)의 코어 지름과 대략 같은 초점거리의 볼록 렌즈나, 멀티 캐비티 레이저(111)로부터의 출사빔을 그 활성층에 수직인 면 내에서만 콜리메이트하는 로드렌즈를 사용함으로써, 레이저빔(B)의 멀티모드 광섬유(62)에의 결합 효율을 높일 수 있다.

또한 도 22에 나타내는 바와 같이, 복수(예를 들면 3개)의 발광점을 구비한 멀티 캐비티 레이저(111)를 사용하고, 히트 블록(110) 상에 복수(예를 들면 9개)의 멀티 캐비티 레이저(111)가 서로 등간격으로 배열된 레이저 어레이(140)를 구비한 합파 레이저광원을 사용할 수 있다. 복수의 멀티 캐비티 레이저(111)는, 각 칩의 발광점(111a)의 배열방향과 같은 방향으로 배열되어서 고정되어 있다.

이 합파 레이저광원은, 레이저 어레이(140)와, 각 멀티 캐비티 레이저(111)에 대응시켜서 배치한 복수의 렌즈 어레이(114)와, 레이저 어레이(140)와 복수의 렌즈 어레이(114) 사이에 배치된 1개의 로드렌즈(113)와, 1개의 멀티모드 광섬유(62)와, 집광렌즈(200)를 구비해서 구성되어 있다. 렌즈 어레이(114)는, 멀티 캐비티 레이저(111)의 발광점에 대응한 복수의 노광 광를 구비하고 있다.

상기의 구성에서는, 복수의 멀티 캐비티 레이저(111)의 복수의 발광점(111a) 의 각각으로부터 출사한 레이저빔(B)의 각각은, 로드렌즈(113)에 의해 소정방향으로 집광된 후, 렌즈 어레이(114)의 각 노광 광에 의해 평행광화된다. 평행광화된 레이저빔(L)은, 집광렌즈(200)에 의해 집광되고 멀티모드 광섬유(62)의 코어(62a)에 입사된다. 코어(62a)에 입사된 레이저광은, 광섬유 내를 전파하여 1개로 합파되어서 출사된다.

또 다른 합파 레이저광원의 예를 나타낸다. 이 합파 레이저광원은, 도 23a 및 도 23b에 나타내는 바와 같이, 대략 직사각형상의 히트 블록(180) 상에 광축방향의 단면이 L자형상의 히트 블록(182)이 탑재되어, 2개의 히트 블록 사이에 수납 공간이 형성되어 있다. L자형상의 히트 블록(182)의 상면에는, 복수의 발광점(예를 들면 5개)이 어레이상으로 배열된 복수(예를 들면 2개)의 멀티 캐비티 레이저(111)가, 각 칩의 발광점(111a)의 배열방향과 같은 방향으로 등간격으로 배열되어서 고정되어 있다.

대략 직사각형상의 히트 블록(180)에는 오목부가 형성되어 있고, 히트 블록(180)의 공간측 상면에는, 복수의 발광점(예를 들면 5개)이 어레이상으로 배열된 복수(예를 들면 2개)의 멀티 캐비티 레이저(111)가, 그 발광점이 히트 블록(182)의 상면에 배치된 레이저 칩의 발광점과 같은 연직면 상에 위치하도록 배치되어 있다.

멀티 캐비티 레이저(111)의 레이저광 출사측에는, 각 칩의 발광점(111a)에 대응해서 콜리메이트 렌즈가 배열된 콜리메이트 렌즈 어레이(184)가 배치되어 있다. 콜리메이트 렌즈 어레이(184)는, 각 콜리메이트 렌즈의 길이방향과 레이저빔의 퍼짐각이 큰 방향(속축 방향)이 일치하고, 각 콜리메이트 렌즈의 폭방향이 퍼짐각 이 작은 방향(연축방향)과 일치하도록 배치되어 있다. 이와 같이, 콜리메이트 렌즈를 어레이화 해서 일체화 함으로써 레이저광의 공간이용 효율이 향상되어 합파 레이저광원의 고출력화가 도모됨과 아울러, 부품수가 감소해 저비용화할 수 있다.

또한 콜리메이트 렌즈 어레이(184)의 레이저광 출사측에는, 1개의 멀티모드 광섬유(62)와, 이 멀티모드 광섬유(62)의 입사단에 레이저빔을 집광하여 결합하는 집광렌즈(200)가 배치되어 있다.

상기 구성에서는, 레이저 블록(180, 182) 상에 배치된 복수의 멀티 캐비티 레이저(111)의 복수의 발광점(111a)의 각각으로부터 출사된 레이저빔(B)의 각각은, 콜리메이트 렌즈 어레이(184)에 의해 평행광화되어, 집광렌즈(200)에 의해 집광되고, 멀티모드 광섬유(62)의 코어(62a)에 입사된다. 코어(62a)에 입사된 레이저광은, 광섬유 내를 전파하여 1개로 합파되어서 출사된다.

상기 합파 레이저광원은, 상기한 바와 같이, 멀티 캐비티 레이저의 다단배치와 콜리메이트 렌즈의 어레이화에 의하여, 특히 고출력화를 꾀할 수 있다. 이 합파 레이저광원을 사용함으로써, 보다 고휘도의 섬유 어레이 광원이나 번들 섬유 광원을 구성할 수 있으므로, 본 발명의 노광장치의 레이저광원을 구성하는 섬유 광원으로서 특히 바람직하다.

또, 상기 각 합파 레이저광원을 케이싱 내에 수납하고, 멀티모드 광섬유(62)의 출사단부를 그 케이싱으로부터 인출한 레이저 모듈을 구성할 수 있다.

또한 합파 레이저광원의 멀티모드 광섬유의 출사단에, 코어 지름이 멀티모드 광섬유와 동일하고 또한 클래드 지름이 멀티모드 광섬유보다 작은 다른 광섬유를 결합해서 섬유 어레이 광원의 고휘도화를 꾀하는 예에 대하여 설명했지만, 예를 들면 클래드 지름이 125㎛, 80㎛, 60㎛ 등의 멀티모드 광섬유를, 출사단에 다른 광섬유를 결합하지 않고 사용해도 좋다.

--휘도--

각 레이저 모듈에 있어서, 레이저빔(B1∼B7)의 멀티모드 광섬유(30)에의 결합 효율이 0.85이고, GaN계 반도체 레이저(LD1∼LD7)의 각 출력이 30mW인 경우에는, 어레이상으로 배열된 광섬유(64)의 각각에 대해서 출력 180mW(=30mW×0.85×7)의 합파 레이저빔(B)을 얻을 수 있다. 따라서, 6개의 광섬유(64)가 어레이상으로 배열된 레이저 출사부에서의 출력은 약 1W(= 180mW×6)이다.

섬유 어레이 광원의 레이저 출사부에는, 이와 같이 고휘도의 발광점이 주주사방향을 따라 1열로 배열되어 있다. 단일의 반도체 레이저로부터의 레이저광을 1개의 광섬유에 결합시키는 종래의 섬유 광원은 저출력이기 때문에, 다수열 배열하지 않으면 원하는 출력을 얻을 수 없었지만, 상기 합파 레이저광원은 고출력이기 때문에, 소수열, 예를 들면 1열로도 원하는 출력을 얻을 수 있다.

예를 들면 반도체 레이저와 광섬유를 1대 1로 결합시킨 종래의 섬유 광원에서는, 통상 반도체 레이저로서는 출력 30mW(밀리와트)정도의 레이저가 사용되고, 광섬유로서는 코어 지름 50㎛, 클래드 지름 125㎛, NA(개구수) 0.2의 멀티모드 광섬유가 사용되고 있으므로, 약 1W(와트)의 출력을 얻으려고 하면, 멀티모드 광섬유를 48개(8×6) 묶지 않으면 안되고, 발광 영역의 면적은 0.62㎟(0.675㎜×0.925㎜) 이기 때문에, 레이저 출사부에서의 휘도는 1.6×10⁶(W/㎡), 광섬유 1개당의 휘도는 3.2×10⁶(W/㎡)이다.

이것에 대하여 상기 광조사수단이 합파 레이저를 조사할 수 있는 수단일 경우에는, 멀티모드 광섬유 6개로 약 1W의 출력을 얻을 수 있고, 레이저 출사부에서의 발광 영역의 면적은 0.0081㎟(0.325㎜×0.025㎜)이기 때문에, 레이저 출사부(68)에서의 휘도는 123×10⁶(W/㎡)으로 되고, 종래에 비교해 약 80배의 고휘도화를 꾀할 수 있다. 또한 광섬유 1개당의 휘도는 90×10⁶(W/㎡)이며, 종래에 비교해 약 28배의 고휘도화를 꾀할 수 있다.

--초점심도--

여기에서, 도 24a 및 도 24b를 참조하여, 종래의 노광헤드와 본 실시형태의 노광헤드의 초점심도의 차이에 대하여 설명한다. 종래의 노광헤드의 번들상 섬유 광원의 발광 영역의 부주사방향의 지름은 0.675㎜이며, 노광헤드의 섬유 어레이 광원의 발광 영역의 부주사방향의 지름은 0.025㎜이다. 도 24a에 나타내는 바와 같이, 종래의 노광헤드에서는 광조사수단(번들상 섬유 광원)(38a)의 발광 영역이 크므로, DMD(36)에 입사되는 광속의 각도가 커지고, 결과적으로 주사면(감광층(12))에 입사되는 광속의 각도가 커진다. 이 때문에, 집광방향(핀트방향의 어긋남)에 대하여 빔 지름이 두꺼워지기 쉽다.

한편, 도 24b에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 노광장치에 있어서의 노광헤 드에서는, 섬유 어레이 광원(38b)의 발광 영역의 부주사방향의 지름이 작으므로, 집광렌즈계(40)를 통과해서 DMD(36)에 입사되는 광속의 각도가 작아져, 결과적으로 주사면(감광층(12))에 입사되는 광속의 각도가 작아진다. 즉 초점심도가 깊어진다. 이 예에서는, 발광 영역의 부주사방향의 지름은 종래의 약 30배로 되어 있고, 대략 회절한계에 상당하는 초점심도를 얻을 수 있다. 따라서, 미소 스폿의 노광에 바람직하다. 이 초점심도에의 효과는, 노광헤드의 필요광량이 클수록 현저하고, 유효하다. 이 예에서는, 노광면에 투영된 1묘소 사이즈는 10㎛×10㎛이다. 또, DMD는 반사형의 공간 광변조소자이지만, 도 24a 및 도 24b는, 광학적인 관계를 설명하기 위해서 전개도로 했다.

[광량 분포의 보정방법]

상기 광변조수단을 구비하는 디지털 노광장치에서는, 각 묘화단위로 미세한 패턴을 고정밀도로 형성하기 위해서, 노광헤드 내의 각 묘화단위의 광량이 균일한 것이 중요하다. 다만 실제로는, 노광헤드로부터 조사되는 광빔은 렌즈계의 요인으로 광축의 중심부에 비교해서 주변부의 광 강도가 저하해 버린다고 하는 문제가 있다.

그래서, 상기 광조사수단으로부터 상기 광변조수단에 조사되는 광의 광량 분포를 보정하고, 피노광면 상에서의 노광 광의 광량 분포를 균일하게 보정하는 방법을 이하에 설명한다.

또, 이 방법에 바람직한 노광헤드의 구성 개략도를, 도 25에 나타낸다.

상기 광량 분포 보정방법은, 집광렌즈계에 의해 광조사수단으로부터 광변조 수단에 조사되는 광의 조사 영역 내에 있어서의 광량에 분포를 갖게 하고, 상기 광변조수단에 의해 변조된 광의 감광층의 피노광면에 있어서의 광량 분포가 균일해지도록 보정하는 방법이며, 이하에 설명하는 제1의 형태, 및 제2의 형태를 바람직하게 들 수 있다.

-제1실시형태-

DMD의 광반사측에는 투영 광학계가 설치되고, 이 투영 광학계는 DMD의 광반사측의 노광면에 있는 감광층 상에 광원상을 투영하기 위해서, DMD측에서 감광층을 향해서 순차적으로, 렌즈계, 마이크로렌즈 어레이, 대물렌즈계의 각 노광용의 광학부재가 배치되어서 구성되어 있다.

상기 렌즈계 및 상기 대물렌즈계는, 복수매의 렌즈(볼록렌즈나 오목렌즈 등)를 조합시킨 확대 광학계로서 구성되어 있고, DMD에 의해 반사되는 레이저빔(광선다발)의 단면적을 확대함으로써 DMD에 의해 반사된 레이저빔에 의한 감광층 상의 노광영역의 면적을 소정의 크기로 확대하고 있다. 또, 감광층은, 대물렌즈계의 후방 초점위치에 배치된다.

통상은, 이 광빔의 광량(광강도) 분포는, 렌즈계의 요인에 의해 광축의 중심부에 비교해서 주변부가 저하되어 버리지만, 본 실시형태의 노광헤드에는, 섬유 어레이 광원으로부터 출사된 레이저광의 광량 분포를 균일화해서 DMD에 조사하기 때문에, DMD의 광입사측의 광로 상에 배치한 집광렌즈계에 로드 인터그레이터를 설치하고 있다. 단, 이 로드 인터그레이터에 의해서도, 본 실시형태와 같이 각 묘화단위를 마이크로렌즈 어레이에 의해 집광하는 계에서는, 광축 중심부에 대한 주변 부의 광 강도 저하가 현저하게 되어, 보다 높은 정밀도로 화상노광을 행할 경우에 광량 분포를 요구 정밀도까지 보정하는 것이 어렵다. 또한 이 광량 분포의 보정 정밀도를 높이기 위해서, 로드 인터그레이터를 길게 하는 것도 고려되지만, 그 경우, 로드 인터그레이터는 매우 고가인 광학부품이기 때문에, 장치 비용이 상승하고, 또한 노광헤드가 대형화되어 버리는 폐해가 있다.

이것에 대하여, 본 실시형태의 노광헤드에서는, 상술한 바와 같이, 섬유 어레이 광원(38)으로부터 집광렌즈계에 입사된 레이저광이, 주광선의 각도에 분포를 갖고 광축 중심과 비교해서 주변부의 광휘도가 높여진 레이저광으로 되어서 집광렌즈계로부터 출사되어, DMD에 조사되기 때문에, DMD의 레이저 광조사 영역에 있어서의 광량 분포는, 광축 중심과 비교해서 주변부의 광량을 향상시킬 수 있다. 그 때문에 DMD에 의해 화소마다 변조된 광빔이, 광축 중심으로부터 주변부로 감에 따라서 광의 투과량을 저하시키는 특성을 가지는 마이크로렌즈 어레이를 투과해서 감광층의 노광면에 조사되면, 노광면에서의 광빔의 광량 분포는 균일해지도록 보정된다.

-제2실시형태-

제2실시형태는, 상술한 제1실시형태에 따른 노광장치의 노광헤드에 있어서, 집광렌즈계에 비구면 렌즈를 갖는 텔레센트릭 광학계를 설치함으로써, 제1실시형태 와 마찬가지로 노광면에서의 광빔의 광량 분포를 균일화하는 기술이다.

제2실시형태에 따른 노광헤드에서는, 예를 들면 집광렌즈계에 2매로 1세트의 평볼록 렌즈에 의해 구성된 텔레센트릭 광학계가 설치되어 있고, 이 텔레센트릭 광 학계는, 예를 들면 로드 인터그레이터와 집광렌즈 사이에 배치되어 있다.

평볼록 렌즈는, 볼록면측이 비구면상으로 형성된 비구면 렌즈로 되어 있다. 레이저광의 입사측(섬유 어레이 광원측)에 배치된 평볼록 렌즈는, 입사면의 면형상이, 곡률반경이 광축(광축중심)으로부터 멀어짐에 따라서 커지는 비구면, 바꾸어 말하면, 곡률이 광축(X)으로부터 멀어짐에 따라서 작아지는 비구면으로 되고, 출사면이 평면상으로 되어 있다. 또한 레이저광의 출사측(DMD측)에 배치된 평볼록 렌즈는, 입사면이 평면상으로 되고, 출사면의 면형상이, 곡률반경이 광축(X)으로부터 멀어짐에 따라서 작아지는 비구면, 바꾸어 말하면, 곡률이 광축(X)으로부터 멀어짐에 따라서 커지는 비구면으로 되어 있다.

[초점위치 정밀도의 보정방법]

상기 결상렌즈계를 구성하는 투영 렌즈의 상(像)면 만곡, 비점 격차, 왜곡 등은, 텔레센트릭성을 저하시켜, 노광 광의 초점위치 정밀도를 악화시킨다고 하는 문제가 있다. 이 영향을 배제하기 위해서 다중노광을 행하면, 노광 스피드의 저하, 화질의 저하 등이 생긴다고 하는 문제가 있다.

그래서, 결상렌즈계에 있어서 피노광면 상에서의 노광 광의 초점위치 정밀도를 보정하는 방법을 이하에 설명한다.

또, 이 방법에 바람직한 노광헤드의 구성 개략도를, 도 29, 도 35a, 및 도 35b에 나타낸다.

상기 초점위치 정밀도의 보정방법으로서는, 예를 들면 광변조수단에 의해 변조된 광의 광로길이를 변경하고, 감광층의 피노광면에 결상되는 노광 광의 초점을 조절하는 초점 조절수단을 사용하는 방법, 및, 상기 결상렌즈계의 중앙부를 포함하는 대략 직사각형상의 영역에서만, 광변조수단에 의해 변조된 광을 결상하는 방법을 바람직하게 들 수 있다. 또한 상기 감광층(감광재료)의 상대이동의 방향을, 상기 감광재료의 물결방향을 향해서 이동시키는 방법도 바람직하게 들 수 있다.

[노광패턴 상(像) 변형의 보정방법]

상기 공간 광변조소자의 각 화소부의 면의 변형은, 집광위치에 있어서의 광빔에 변형을 초래한다고 하는 문제가 있고, 특히, 상기 DMD를 공간 광변조소자로서 사용했을 경우에는 현저하며, 고세밀한 노광패턴이 형성되지 않는다고 하는 문제가 있다.

그래서, 상기 DMD로부터의 광을 수속하는 마이크로렌즈 어레이에 있어서 상기 DMD의 출사면의 변형을 보정함으로써, 상기 감광층의 피노광면 상에 결상되는 상의 변형을 보정하는 방법을 이하에 설명한다.

상기 노광패턴 상 변형의 보정방법으로서는, 예를 들면 상기 마이크로렌즈 어레이의 각 마이크로렌즈를, 상기 묘소부의 면의 변형에 의한 수차를 보정하는 특성을 갖는 것으로 하는 것을 들 수 있고, 그러한 마이크로렌즈로서는, 구체적으로는 비구면을 갖는 마이크로렌즈, 굴절률 분포를 갖는 마이크로렌즈, 및 주변부에서의 광을 입사시키지 않는 개구형상을 갖는 마이크로렌즈 등을 들 수 있다.

또한 이상에서 설명한 실시형태에서는 마이크로렌즈의 광출사측의 끝면이 비구면(원환체면)으로 되어 있지만, 2개의 광통과 끝면의 한쪽을 구면으로 하고, 다른쪽을 실린드리컬면으로 한 마이크로렌즈로부터 마이크로렌즈 어레이를 구성하여, 상기 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수도 있다.

또한 이상에서 설명한 실시형태에 있어서는, 마이크로렌즈 어레이의 마이크로렌즈가, 마이크로미러의 반사면의 변형에 의한 수차를 보정하는 비구면 형상으로 되어 있지만, 이러한 비구면 형상을 채용하는 대신에, 마이크로렌즈 어레이를 구성하는 각 마이크로렌즈에, 마이크로미러의 반사면의 변형에 의한 수차를 보정하는 굴절률 분포를 갖게 해도, 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또, 먼저 서술한 마이크로렌즈와 같이, 면형상을 비구면으로 한 마이크로렌즈에 있어서, 아울러 상술한 바와 같은 굴절률 분포를 주고, 면형상과 굴절률 분포의 쌍방에 의해, 마이크로미러의 반사면의 변형에 의한 수차를 보정하여도 좋다.

다음에 상기 묘소부의 주변부로부터의 광을 입사시키지 않는 렌즈 개구형상을 갖는 마이크로렌즈로 이루어지는 마이크로렌즈 어레이에 대하여 설명한다.

먼저 설명한 바와 같이, DMD의 마이크로미러의 반사면에는 변형이 존재하지만, 그 변형 변화량은 마이크로미러의 중심으로부터 주변부로 감에 따라서 점차로 커지는 경향을 갖고 있다. 그리고 마이크로미러의 1개의 대각선 방향(y방향)의 주변부 변형 변화량은, 별도의 대각선 방향(x방향)의 주변부 변형 변화량과 비교해서 크고, 상기의 경향도 보다 현저하게 되어 있다. 이 문제에 대처하기 위해서, 어레이상으로 설치된 마이크로렌즈가, 원형의 렌즈 개구를 갖는 것이 바람직하다.

그래서, 상술한 바와 같이 변형이 큰 마이크로미러의 반사면의 주변부, 특히, 네구석부에서 반사한 레이저광은 마이크로렌즈에 의해 집광되지 않게 되어, 지광된 레이저광의 집광 위치에 있어서의 형상이 변형되어 버리는 것을 방지할 수 있 다. 따라서, 변형이 없는, 보다 고정밀한 화상을 감광층에 노광할 수 있게 된다.

[다중노광에 의한 보정]

상술한 바와 같이, 상기 노광헤드를 구성하는 각종 렌즈계에 기인하는 노광 광의 변형의 영향은, 사용하는 마이크로미러를 선택하고, N중 노광에 의한 보충의 효과에 의해 고르게 할 수도 있다. 또한 상기 노광헤드의 부착 위치나 부착 각도의 엇갈림에 기인하는 해상도의 편차나 농도 편차도, 사용하는 마이크로미러를 선택하고, N중 노광에 의한 보충의 효과로 고르게 할 수도 있다.

구체적으로는, 주사방향에 대하여 묘소부의 열방향이 소정의 설정 경사각도(θ)를 이루도록 배치되어서 이루어진 노광헤드를 사용하고, 상기 노광헤드에 대해서, 사용 묘소부 지정수단에 의해, 사용가능한 상기 묘소부 중, N중 노광(단, N은 2이상의 자연수)에 사용하는 상기 묘소부를 지정하고, 상기 노광헤드에 대해서, 사용 묘소부 제어수단에 의해, 상기 사용 묘소부 지정수단에 의해 지정된 상기 묘소부만이 노광에 관여하도록, 상기 묘소부를 제어하고, 상기 감광층에 대하여 상기 노광헤드를 주사방향으로 상대적으로 이동시켜서 노광을 행하는 방법을 바람직하게 들 수 있다.

상기 N중 노광이란, 상기 감광층상의 피노광면의 대략 모든 영역에 있어서, 상기 노광헤드의 주사방향에 평행한 직선이, 상기 피노광면 상에 조사된 N개의 광선열과 교차하는 노광을 말한다.

상기 N중 노광의 N으로서는, 2이상의 자연수이면 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당하게 선택할 수 있지만, 3이상의 자연수가 바람직하고, 3이상 7이하 의 자연수가 보다 바람직하다.

<<사용 묘소부 지정수단>>

상기 사용 묘소부 지정수단으로서는, 묘소단위로서의 광점의 위치를 피노광면상에 있어서 검출하는 광점위치 검출수단과, 상기 광점위치 검출수단에 의한 검출 결과에 기초하여, N중 노광을 실현하기 위해서 사용하는 묘소부를 선택하는 묘소부 선택수단을 적어도 구비하는 것이 바람직하다.

이하, 상기 사용 묘소부 지정수단에 의한, N중 노광에 사용하는 화소부의 지정방법의 예에 대하여 설명한다.

(1) 단일 노광헤드 내에 있어서의 사용 묘소부의 지정방법

본 실시형태 (1)에서는, 노광장치(10)에 의해, 감광층(12)에 대하여 2중 노광을 행할 경우로서, 각 노광헤드(30)의 설치각도 오차에 기인하는 해상도의 편차와 농도 편차를 경감하고, 이상적인 2중 노광을 실현하기 위한 사용 묘소부의 지정방법을 설명한다.

노광헤드(30)의 주사방향에 대한 묘소부(마이크로미러(58))의 열방향의 설정 경사각도(θ)로서는, 노광헤드(30)의 설치각도 오차 등이 없는 이상적인 상태이면, 사용가능한 1024열×256행의 묘소부를 사용해서 정확히 2중 노광이 되는 각도(θ_ideal)보다, 약간 큰 각도를 채용하는 것으로 한다.

이 각도(θ_ideal)는 N중 노광의 수 N, 사용가능한 마이크로미러(58)의 열방향의 개수 s, 사용가능한 마이크로미러(58)의 열방향의 간격 p, 및 노광헤드(30)를 경사시킨 상태에 있어서 마이크로미러에 의해 형성되는 주사선의 피치 δ에 대하여, 하기식 1,

ｓｐsinθ_ideal≥Nδ…(식1)

에 의하여 주어진다. 본 실시형태에 있어서의 DMD(36)는, 상기한 바와 같이, 종횡의 배치 간격이 같은 다수의 마이크로미러(58)가 직사각형 격자상으로 배치된 것이므로,

pcosθ_ideal=δ…(식2)

이고, 상기 식1은,

stanθ_ideal=N…(식3)

이 된다. 본 실시형태 (1)에서는, 상기한 바와 같이 s=256, N=2이므로, 상기 식3으로부터 각도(θ_ideal)는 약 0.45도이다. 따라서, 설정 경사각도(θ)로서는, 예를 들면 0.50도 정도의 각도를 채용하면 좋다. 노광장치(10)는 조정가능한 범위 내에서, 각 노광헤드(30) 즉 각 DMD(36)의 설치각도가 이 설정 경사각도(θ)에 가까운 각도가 되도록, 초기 조정되어 있는 것으로 한다.

도 25는, 상기와 같이 초기 조정된 노광장치(10)에 있어서, 1개의 노광헤드(30)의 설치각도 오차, 및 패턴 변형의 영향에 의해, 노광면 상의 패턴에 생기는 편차의 예를 나타낸 설명도이다. 이하의 도면 및 설명에 있어서는, 각 묘소부(마이크로미러)에 의해 생성되어, 피노광면 상의 노광영역을 구성하는 묘소단위로서의 광점에 대해서, 제m행째의 광점을 r(m), 제n열째의 광점을 c(n), 제m행 제n열의 광 점을 P(m, n)라고 각각 표기하도록 한다.

도 25의 상단부분은, 스테이지(14)를 정지시킨 상태에서 감광층(12)의 피노광면 상에 투영되는 사용가능한 마이크로미러(58)로부터의 광점군의 패턴을 나타내고, 하단부분은, 상단부분에 나타내는 바와 같은 광점군의 패턴이 드러나 있는 상태에서 스테이지(14)를 이동시켜서 연속 노광을 행하였을 때에, 피노광면 상에 형성되는 노광패턴의 상태를 나타낸 것이다.

또, 도 25에서는, 설명의 편의를 위해, 사용가능한 마이크로미러(58)의 홀수열에 의한 노광패턴과 짝수열에 의한 노광패턴을 나누어서 나타내고 있지만, 실제의 피노광면 상에 있어서의 노광패턴은, 이들 2개의 노광패턴을 겹친 것이다.

도 25의 예에서는, 설정 경사각도(θ)를 상기의 각도(θ_ideal)보다 약간 큰 각도를 채용한 결과로서, 또 노광헤드(30)의 설치각도의 미세 조정이 곤란하기 때문에, 실제의 설치각도와 상기의 설정 경사각도(θ)가 오차를 갖는 결과로 되어, 피노광면 상의 어느 영역에 있어서나 농도 편차가 생겨 있다. 구체적으로는, 홀수열의 마이크로미러에 의한 노광패턴 및 짝수열의 마이크로미러에 의한 노광패턴의 쌍방에서, 복수의 묘소부 열에 의해 형성된 피노광면 상의 중복 노광영역에 있어서, 이상적인 2중 노광에 대하여 노광 과다로 되어, 묘화가 장황하게 되는 영역이 생기고, 농도 편차가 발생되어 있다.

또한 도 25의 예에서는, 노광면 상에 나타나는 패턴 변형의 일례로서, 노광면 상에 투영된 각 화소열의 경사각도가 균일하게는 되지 않는 「각도변형」이 생 기고 있다. 이러한 각도변형이 생기는 원인으로서는, DMD(36)와 노광면 사이의 광학계의 각종 수차나 얼라인먼트 어긋남, 및 DMD(36) 자체의 변형이나 마이크로미러의 배치 오차 등을 들 수 있다.

도 25의 예에 나타나 있는 각도변형은, 주사방향에 대한 경사각도가, 도면의 왼쪽의 열정도 작고, 도면의 오른쪽의 열정도 커져 있는 형태의 변형이다. 이 각도변형의 결과로서, 노광 과다로 되어 있는 영역은, 도면의 왼쪽에 나타낸 피노광면 상정도 작고, 도면의 오른쪽에 나타낸 피노광면 상정도 커져 있다.

상기한 바와 같은, 복수의 묘소부 열에 의해 형성된 피노광면 상의 중복 노광영역에 있어서의 농도 편차를 경감하기 위해서, 상기 광점위치 검출수단으로서 슬릿(28) 및 광검출기의 세트를 사용하고, 노광헤드(30)마다 실경사각도(θ')를 특정하여, 상기 실경사각도(θ')에 기초하여 상기 묘소부 선택수단으로서 상기 광검출기에 접속된 상기 연산장치를 이용하여, 실제의 노광에 사용하는 마이크로미러를 선택하는 처리를 행하는 것으로 한다.

실경사각도(θ')는, 광점위치 검출수단이 검출한 적어도 2개의 광점위치에 기초하여, 노광헤드를 경사시킨 상태에 있어서의 피노광면 상의 광점의 열방향과 상기 노광헤드의 주사방향이 이루는 각도에 의해 특정된다.

이하, 도 26 및 27을 사용하여, 상기 실경사각도(θ')의 특정, 및 사용 묘소선택처리에 대하여 설명한다.

-실경사각도(θ')의 특정-

도 26은, 1개의 DMD(36)에 의한 노광영역(32)과, 대응하는 슬릿(28)의 위치 관계를 나타낸 상면도이다. 슬릿(28)의 크기는, 노광영역(32)의 폭을 충분히 덮는 크기로 하고 있다.

본 실시형태 (1)의 예에서는, 노광영역(32)의 대략 중심에 위치하는 제512열째의 광점열과 노광헤드(30)의 주사방향이 이루는 각도를, 상기 실경사각도(θ')로서 측정한다. 구체적으로는, DMD(36)상의 제1행째 제512열째의 마이크로미러(58), 및 제256행째 제512열째의 마이크로미러(58)를 온 상태로 해서 각각 대응하는 피노광면 상의 광점 P(1, 512) 및 P(256, 512)의 위치를 검출하고, 그들을 연결하는 직선과 노광헤드의 주사방향이 이루는 각도를 실경사각도(θ')로서 특정한다.

도 27은, 광점 P(256, 512)의 위치의 검출방법을 설명한 상면도이다.

우선, 제256행째 제512열째의 마이크로미러(58)를 점등시킨 상태에서, 스테이지(14)를 천천히 이동시켜서 슬릿(28)을 Y축방향을 따라 상대적으로 이동시켜, 광점 P(256, 512)가 상류측의 슬릿(28a)과 하류측의 슬릿(28b) 사이에 오는 임의의 위치에 슬릿(28)을 위치시킨다. 이 때의 슬릿(28a)과 슬릿(28b)의 교점의 좌표를 (X0, Y0)라고 한다. 이 좌표(X0, Y0)의 값은, 스테이지(14)에 주어진 구동신호가 나타내는 상기 위치까지의 스테이지(14)의 이동거리, 및 기지의 슬릿(28)의 X방향위치로부터 결정되어 기록된다.

다음에 스테이지(14)를 이동시키고, 슬릿(28)을 Y축을 따라 도 27에 있어서의 오른쪽으로 상대이동시킨다. 그리고, 도 27에 있어서 2점쇄선으로 나타내는 바와 같이, 광점 P(256, 512)의 광이 좌측의 슬릿(28b)을 통과해서 광검출기에서 검출된 곳에서 스테이지(14)를 정지시킨다. 이 때의 슬릿(28a)과 슬릿(28b)의 교점의 좌표(X0, Y1)를, 광점 P(256, 512)의 위치로서 기록한다.

이어서, 스테이지(14)를 반대방향으로 이동시켜, 슬릿(28)을 Y축을 따라 도 27에 있어서의 왼쪽으로 상대이동시킨다. 그리고, 도 27에 있어서 2점쇄선으로 나타내는 바와 같이, 광점 P(256, 512)의 광이 우측의 슬릿(28a)을 통과해서 광검출기에서 검출된 곳에서 스테이지(14)를 정지시킨다. 이 때의 슬릿(28a)과 슬릿(28b)의 교점의 좌표(X0, Y2)를 광점 P(256, 512)의 위치로서 기록한다.

이상의 측정 결과로부터, 광점 P(256, 512)의 피노광면 상에 있어서의 위치를 나타내는 좌표(X, Y)를, X=X0+(Y1-Y2)/2, Y=(Y1+Y2)/2의 계산에 의해 결정한다. 같은 측정에 의해, P(1, 512)의 위치를 나타내는 좌표도 결정하고, 각각의 좌표를 연결하는 직선과, 노광헤드(30)의 주사방향이 이루는 경사각도를 도출하여, 이것을 실경사각도(θ')로서 특정한다.

-사용 묘소부의 선택-

이와 같이 하여 특정된 실경사각도(θ')를 사용하여, 상기 광검출기에 접속된 상기 연산장치는, 하기 식4

ttanθ'=N…(식4)

의 관계를 만족시키는 값(t)에 가장 가까운 자연수(T)를 도출하고, DMD(36) 상의 1행째부터 T행째의 마이크로미러를, 본노광시에 실제로 사용하는 마이크로미러로서 선택하는 처리를 행한다. 이것에 의해 제512열째 부근의 노광영역에 있어서, 이상적인 2중 노광에 대하여, 노광 과다가 되는 영역과, 노광 부족이 되는 영역의 면적 합계가 최소로 되는 마이크로미러를, 실제로 사용하는 마이크로미러로서 선택할 수 있다.

여기에서, 상기의 값(t)에 가장 가까운 자연수를 도출하는 대신에, 값(t)이상의 최소의 자연수를 도출하는 것으로 해도 된다. 그 경우, 제512열째 부근의 노광영역에 있어서, 이상적인 2중 노광에 대하여, 노광 과다가 되는 영역의 면적이 최소가 되고, 또한 노광 부족이 되는 영역이 생기지 않는 마이크로미러를, 실제로 사용하는 마이크로미러로서 선택할 수 있다.

또한 값(t) 이하의 최대의 자연수를 도출하는 것으로 해도 된다. 그 경우, 제512열째 부근의 노광영역에 있어서, 이상적인 2중 노광에 대하여, 노광 부족이 되는 영역의 면적이 최소가 되고, 또한 노광 과다가 되는 영역이 생기지 않는 마이크로미러를, 실제로 사용하는 마이크로미러로서 선택할 수 있다.

도 28은, 상기한 바와 같이 해서 실제로 사용하는 마이크로미러로서 선택된 마이크로미러가 생성한 광점만을 사용해서 행한 노광에 있어서, 도 25에 나타낸 노광면 상의 편차가 어떻게 개선되는지를 나타낸 설명도이다.

이 예에서는, 상기의 자연수(T)로서 T=253이 도출되고, 제1행째로부터 제253행째의 마이크로미러가 선택된 것으로 한다. 선택되지 않은 제254행째로부터 제256행째의 마이크로미러에 대해서는, 상기 사용 묘소부 제어수단에 의해, 항상 오프 상태의 각도로 설정하는 신호가 보내져, 그들의 마이크로미러는 실질적으로 노광에 관여하지 않는다. 도 28에 나타내는 바와 같이, 제512열째 부근의 노광영역에서는, 노광 과다 및 노광 부족은, 거의 완전하게 해소되어, 이상적인 2중 노광에 매우 가까운 균일한 노광이 실현된다.

한편, 도 28의 왼쪽의 영역(도면 중의 c(1)부근)에서는, 상기 각도변형에 의해, 피노광면 상에 있어서의 광점열의 경사각도가 중앙부근(도면 중의 c(512)부근)의 영역에 있어서의 광선열의 경사각도보다 작아져 있다. 따라서, c(512)을 기준으로 해서 측정된 실경사각도(θ')에 기초하여 선택된 마이크로미러만에 의한 노광에서는, 짝수열에 의한 노광패턴 및 홀수열에 의한 노광패턴의 각각에 있어서, 이상적인 2중 노광에 대하여 노광 부족이 되는 영역이 조금 생겨 버린다.

그러나, 도시의 홀수열에 의한 노광패턴과 짝수열에 의한 노광패턴을 겹쳐서 이루어지는 실제의 노광패턴에 있어서는, 노광량 부족이 되는 영역이 서로 보완되어, 상기 각도변형에 의한 노광 편차를, 2중 노광에 의한 보충의 효과에 의해 최소로 할 수 있다.

또한 도 28의 오른쪽의 영역(도면 중의 c(1024)부근)에서는, 상기 각도변형에 의해, 피노광면 상에 있어서의 광선열의 경사각도가 중앙부근(도면 중의 c(512)부근)의 영역에 있어서의 광선열의 경사각도보다 커져 있다. 따라서, c(512)를 기준으로 해서 측정된 실경사각도(θ')에 기초하여 선택된 마이크로미러에 의한 노광에서는, 도면에 나타내는 바와 같이 이상적인 2중 노광에 대하여 노광 과다가 되는 영역이 조금 생겨 버린다.

그러나, 도시의 홀수열에 의한 노광패턴과 짝수열에 의한 노광패턴을 겹쳐서 이루어지는 실제의 노광패턴에 있어서는, 노광 과다가 되는 영역이 서로 보완되어, 상기 각도변형에 의한 농도 편차를, 2중 노광에 의한 보충의 효과에 의해 최소로 할 수 있다.

본 실시형태 (1)에서는, 상술한 바와 같이, 제512열째의 광선열의 실경사각도(θ')가 측정되고, 상기 실경사각도(θ')를 사용하여, 상기 식(4)에 의해 도출한 T에 기초하여 사용하는 마이크로미러(58)를 선택했지만, 상기 실경사각도(θ')의 특정방법으로서는, 복수의 묘소부의 열방향(광점열)과, 상기 노광헤드의 주사방향이 이루는 복수의 실경사각도를 각각 측정하고, 그들의 평균값, 중앙값, 최대값, 및 최소값 중 어느 하나를 실경사각도(θ')로서 특정하고, 상기 식4 등에 의해 실제의 노광시에 실제로 사용하는 마이크로미러를 선택하는 형태로 해도 된다.

상기 평균값 또는 상기 중앙값을 실경사각도(θ')로 하면, 이상적인 N중 노광에 대하여 노광 과다가 되는 영역과 노광 부족이 되는 영역의 밸런스가 좋은 노광을 실현할 수 있다. 예를 들면 노광 과다가 되는 영역과, 노광량 부족이 되는 영역의 합계 면적이 최소로 억제되고, 또한, 노광 과다가 되는 영역의 묘소단위수(광점수)와, 노광 부족이 되는 영역의 묘소단위수(광점수)가 같아지는 노광을 실현하는 것이 가능하다.

또한 상기 최대값을 실경사각도(θ')로 하면, 이상적인 N중 노광에 대하여 노광 과다가 되는 영역의 배제를 보다 중요시한 노광을 실현할 수 있고, 예를 들면 노광 부족이 되는 영역의 면적을 최소로 억제하고, 또한, 노광 과다가 되는 영역이 생기지 않는 노광을 실현하는 것이 가능하다.

또한 상기 최소값을 실경사각도(θ')로 하면, 이상적인 N중 노광에 대하여 노광 부족이 되는 영역의 배제를 보다 중요시한 노광을 실현할 수 있고, 예를 들면 노광 과다가 되는 영역의 면적을 최소로 억제하고, 또한, 노광 부족이 되는 영역이 생기지 않는 노광을 실현하는 것이 가능하다.

한편, 상기 실경사각도(θ')의 특정은, 동일한 묘소부의 열(광점열) 중의 적어도 2개의 광점의 위치에 기초하는 방법에 한정되지 않는다. 예를 들면 동일 묘소부 열 c(n)중의 1개 또는 복수의 광점의 위치와, 상기 c(n) 근방의 열중의 1개 또는 복수의 광점의 위치로부터 구한 각도를, 실경사각도(θ')로서 특정해도 좋다.

구체적으로는, c(n) 중의 1개의 광점위치와, 노광헤드의 주사방향을 따라 직선상 또한 근방의 광점열에 포함되는 1개 또는 복수의 광점위치를 검출하고, 이들의 위치정보로부터 실경사각도(θ')를 구할 수 있다. 또한 c(n)열 근방의 광점열 중의 적어도 2개의 광점(예를 들면 c(n)를 걸치도록 배치된 2개의 광점)의 위치에 근거해서 구한 각도를, 실경사각도(θ')로서 특정해도 좋다.

이상과 같이, 노광장치(10)를 사용한 본 실시형태 (1)의 사용 묘소부의 지정방법에 의하면, 각 노광헤드의 설치각도 오차나 패턴변형의 영향에 의한 해상도의 편차나 농도의 편차를 경감하고, 이상적인 N중 노광을 실현할 수 있다.

(2) 복수 노광헤드 사이에 있어서의 사용 묘소부의 지정방법<1>

본 실시형태 (2)에서는, 노광장치(10)에 의해 감광층(12)에 대하여 2중 노광을 행할 경우로서, 복수의 노광헤드(30)에 의해 형성된 피노광면 상의 중복 노광영역인 헤드간 연결영역에 있어서, 2개의 노광헤드(일례로서 노광헤드(30₁₂와 30₂₁))의 X축방향에 관한 상대위치의, 이상적인 상태로부터의 어긋남에 기인하는 해상도의 편차와 농도 편차를 경감하고, 이상적인 2중 노광을 실현하기 위한 사용 묘소부의 지정방법을 설명한다.

각 노광헤드(30) 즉 각 DMD(36)의 설정 경사각도(θ)로서는, 노광헤드(30)의 설치각도 오차 등이 없는 이상적인 상태이면, 사용가능한 1024열×256행의 묘소부 마이크로미러(58)를 사용해서 정확히 2중 노광이 되는 각도(θ_ideal)를 채용하는 것으로 한다.

이 각도(θ_ideal)는, 상기 실시형태 (1)과 같은 방법으로 상기 식1∼3으로부터 구해진다. 본 실시형태 (2)에 있어서, 노광장치(10)는 각 노광헤드(30) 즉 각 DMD(36)의 설치각도가 이 각도(θ_ideal)가 되도록, 초기 조정되어 있는 것으로 한다.

도 29는, 상기와 같이 초기 조정된 노광장치(10)에 있어서, 2개의 노광헤드(일례로서 노광헤드(30₁₂와 30₂₁))의 X축방향에 관한 상대위치의, 이상적인 상태로부터의 어긋남의 영향에 의해, 피노광면 상의 패턴에 생기는 농도 편차의 예를 나타낸 설명도이다. 각 노광헤드의 X축방향에 관한 상대위치의 어긋남은, 노광헤드 사이의 상대위치의 미세 조정이 곤란하기 때문에 생길 수 있는 것이다.

도 29의 상단부분은, 스테이지(14)를 정지시킨 상태에서 감광층(12)의 피노광면 상에 투영되는, 노광헤드(30₁₂와 30₂₁)가 갖는 DMD(36)의 사용가능한 마이크로미러(58)로부터의 광점군의 패턴을 나타낸 도면이다. 도 29의 하단부분은, 상단부분에 나타내는 바와 같은 광점군의 패턴이 드러나 있는 상태에서 스테이지(14)를 이동시켜서 연속 노광을 행하였을 때에, 피노광면 상에 형성되는 노광패턴의 상태 를, 노광영역(32₁₂와 32₂₁)에 대해서 나타낸 것이다.

또, 도 29에서는, 설명의 편의 때문에, 사용가능한 마이크로미러(58)의 1열걸러의 노광패턴을, 화소열군A에 의한 노광패턴과 화소열군B에 의한 노광패턴으로나누어서 나타내고 있지만, 실제의 피노광면 상에 있어서의 노광패턴은, 이들 2개의 노광패턴을 겹친 것이다.

도 29의 예에서는, 상기한 X축방향에 관한 노광헤드(30₁₂와 30₂₁) 사이의 상대위치의, 이상적인 상태로부터의 어긋남의 결과로서, 화소열군A에 의한 노광패턴과 화소열군B에 의한 노광패턴 쌍방에서, 노광영역(32₁₂와 32₂₁)의 상기 헤드간 연결영역에 있어서, 이상적인 2중 노광의 상태보다 노광량 과다한 부분이 생겨버렸다.

상기한 바와 같은, 복수의 상기 노광헤드에 의해 피노광면 상에 형성되는 상기 헤드간 연결영역에 드러나는 농도 편차를 경감하기 위해서, 본 실시형태 (2)에서는, 상기 광점위치 검출수단으로서 슬릿(28) 및 광검출기의 세트를 사용하고, 노광헤드(30₁₂와 30₂₁)로부터의 광점군 중, 피노광면 상에 형성되는 상기 헤드간 연결영역을 구성하는 광점의 몇갠가에 대해서 그 위치(좌표)를 검출한다. 상기 위치(좌표)에 기초하여 상기 묘소부 선택수단으로서 상기 광검출기에 접속된 연산장치를 이용하여, 실제의 노광에 사용하는 마이크로미러를 선택하는 처리를 행하는 것으로 한다.

-위치(좌표)의 검출-

도 30은, 도 29와 같은 노광영역(32₁₂ 및 32₂₁)과, 대응하는 슬릿(28)의 위치 관계를 나타낸 상면도이다. 슬릿(28)의 크기는, 노광헤드(30₁₂와 30₂₁)에 의한 노광완료영역(34) 사이의 중복 부분의 폭을 충분히 덮는 크기, 즉 노광헤드(30₁₂와 30₂₁)에 의해 피노광면 상에 형성되는 상기 헤드간 연결영역을 충분히 덮는 크기로 되어 있다.

도 31은, 일례로서 노광영역(32₂₁)의 광점 P(256, 1024)의 위치를 검출할 때의 검출방법을 설명한 상면도이다.

우선, 제256행째 제1024열째의 마이크로미러를 점등시킨 상태에서, 스테이지(14)를 천천히 이동시켜서 슬릿(28)을 Y축방향을 따라 상대적으로 이동시켜, 광점 P(256, 1024)가 상류측의 슬릿(28a)과 하류측의 슬릿(28b) 사이에 오는 임의의 위치에, 슬릿(28)을 위치시킨다. 이 때의 슬릿(28a)과 슬릿(28b)의 교점의 좌표를 (X0, Y0)라고 한다. 이 좌표(X0, Y0)의 값은, 스테이지(14)에 주어진 구동신호가 나타내는 상기 위치까지의 스테이지(14)의 이동거리, 및, 기지인 슬릿(28)의 X방향위치로부터 결정되어 기록된다.

다음에 스테이지(14)를 이동시키고, 슬릿(28)을 Y축을 따라 도 31에 있어서의 오른쪽으로 상대이동시킨다. 그리고, 도 31에 있어서 2점쇄선으로 나타내는 바와 같이 광점 P(256, 1024)의 광이 좌측의 슬릿(28b)을 통과해서 광검출기에서 검출된 곳에서 스테이지(14)를 정지시킨다. 이 때의 슬릿(28a)과 슬릿(28b)의 교점의 좌표(X0, Y1)를, 광점 P(256, 1024)의 위치로서 기록한다.

이어서, 스테이지(14)를 반대 방향으로 이동시켜, 슬릿(28)을 Y축에 따라 도 31에 있어서의 왼쪽으로 상대이동시킨다. 그리고, 도 31에 있어서 2점쇄선으로 나타내는 바와 같이, 광점 P(256, 1024)의 광이 우측의 슬릿(28a)을 통과해서 광검출기에서 검출된 곳에서 스테이지(14)를 정지시킨다. 이 때의 슬릿(28a)과 슬릿(28b)의 교점의 좌표(X0, Y2)를, 광점 P(256, 1024)로서 기록한다.

이상의 측정결과로부터, 광점 P(256, 1024)의 피노광면에 있어서의 위치를 나타내는 좌표(X, Y)를, X=X0+(Y1-Y2)/2, Y=(Y1+Y2)/2의 계산에 의해 결정한다.

-불사용 묘소부의 특정-

도 29의 예에서는, 우선, 노광영역(32₁₂)의 광점 P(256, 1)의 위치를, 상기의 광점위치 검출수단으로서 슬릿(28)과 광검출기의 세트에 의해 검출한다. 계속해서, 노광영역(32₂₁)의 제256행째의 광점 행 r(256) 상의 각 광점의 위치를, P(256, 1024), P(256, 1023)…으로 순서대로 검출해 가고, 노광영역(32₁₂)의 광점 P(256, 1)보다 큰 X좌표를 나타내는 노광영역(32₂₁)의 광점 P(256, n)가 검출된 시점에서, 검출 동작을 종료한다. 그리고, 노광영역(32₂₁)의 광점 열 c(n+1)에서 c(1024)를 구성하는 광점에 대응하는 마이크로미러를, 본노광시에 사용하지 않는 마이크로미러(불사용 묘소부)로서 특정한다.

예를 들면 도 29에 있어서, 노광영역(32₂₁)의 광점 P(256, 1020)가 노광영역(32₁₂)의 광점 P(256, 1)보다 큰 X좌표를 나타내고, 그 노광영역(32₂₁)의 광점 P(256, 1020)가 검출된 시점에서 검출 동작이 종료된다고 하면, 도 32에 있어서 사선으로 덮여진 부분(70)에 상당하는 노광영역(32₂₁)의 제1021행에서 제1024행을 구성하는 광점에 대응하는 마이크로미러가, 본노광시에 사용하지 않는 마이크로미러로서 특정된다.

다음에 N중 노광의 수 N에 대하여, 노광영역(32₁₂)의 광점 P(256, N)의 위치가 검출된다. 본 실시형태 (2)에서는, N=2이므로, 광점 P(256, 2)의 위치가 검출된다.

계속해서, 노광영역(32₂₁)의 광점열 중, 상기에서 본노광시에 사용하지 않는 마이크로미러에 대응하는 광점열로서 특정된 것을 제외하고, 가장 우측의 제1020열을 구성하는 광점의 위치를, P(1, 1020)부터 순서대로 P(1, 1020), P(2, 1020)…로 검출해 가고, 노광영역(32₁₂)의 광점 P(256, 2)보다 큰 X좌표를 나타내는 광점 P(m, 1020)이 검출된 시점에서, 검출 동작을 종료한다.

그 후에 상기 광검출기에 접속된 연산장치에 있어서, 노광영역(32₁₂)의 광점 P(256, 2)의 X좌표와, 노광영역(32₂₁)의 광점 P(m, 1020) 및 P(m-1, 1020)의 X좌표가 비교되어, 노광영역(32₂₁)의 광점 P(m, 1020)의 X좌표 쪽이 노광영역(32₁₂)의 광점 P(256, 2)의 X좌표에 가까운 경우에는, 노광영역(32₂₁)의 광점 P(1, 1020)부터 P(m-1, 1020)에 대응하는 마이크로미러가 본노광시에 사용하지 않는 마이크로미러로서 특정된다.

또한 노광영역(32₂₁)의 광점 P(m-1, 1020)의 X좌표 쪽이 노광영역(32₁₂)의 광점 P(256, 2)의 X좌표에 가까운 경우에는, 노광영역(32₂₁)의 광점 P(1, 1020)부터 P(m-2, 1020)에 대응하는 마이크로미러가, 본노광에 사용하지 않는 마이크로미러로서 특정된다.

또한 노광영역(32₁₂)의 광점 P(256, N-1) 즉 광점 P(256, 1)의 위치와, 노광영역(32₂₁)의 다음 열인 제1019열을 구성하는 각 광점의 위치에 대해서도, 같은 검출처리 및 사용하지 않는 마이크로미러의 특정이 행하여진다.

그 결과, 예를 들면 도 32에 있어서 그물형상으로 덮어진 영역(72)을 구성하는 광점에 대응하는 마이크로미러가, 실제의 노광시에 사용하지 않는 마이크로미러로서 추가된다. 이들 마이크로미러에는, 항상, 그 마이크로미러의 각도를 오프 상태의 각도로 설정하는 신호가 보내져, 그들의 마이크로미러는 실질적으로 노광에 사용되지 않는다.

이와 같이, 실제의 노광시에 사용하지 않는 마이크로미러를 특정하고, 상기사용하지 않는 마이크로미러를 제외한 것을, 실제의 노광시에 사용하는 마이크로미러로서 선택함으로써, 노광영역(32₁₂와 32₂₁)의 상기 헤드간 연결영역에 있어서, 이상적인 2중 노광에 대하여 노광 과다가 되는 영역, 및 노광 부족이 되는 영역의 합계 면적을 최소로 할 수 있고, 도 32의 하단에 나타내는 바와 같이, 이상적인 2중 노광에 매우 가까운 균일한 노광을 실현할 수 있다.

또, 상기의 예에 있어서는, 도 32에 있어서 그물형상으로 덮여진 영역(72)을 구성하는 광점의 특정시에, 노광영역(32₁₂)의 광점 P(256, 2)의 X좌표와, 노광영역(32₂₁)의 광점 P(m, 1020) 및 P(m-1, 1020)의 X좌표의 비교를 행하지 않고, 즉시, 노광영역(32₂₁)의 광점 P(1, 1020)에서 P(m-2, 1020)에 대응하는 마이크로미러를, 본노광시에 사용하지 않는 마이크로미러로서 특정해도 좋다. 그 경우, 상기 헤드간 연결영역에 있어서, 이상적인 2중 노광에 대하여 노광 과다가 되는 영역의 면적이 최소가 되고, 또한 노광 부족이 되는 영역이 생기지 않는 마이크로미러를, 실제로 사용하는 마이크로미러로서 선택할 수 있다.

또한 노광영역(32₂₁)의 광점 P(1, 1020)에서 P(m-1, 1020)에 대응하는 마이크로미러를, 본노광에 사용하지 않는 마이크로미러로서 특정해도 좋다. 그 경우, 상기 헤드간 연결영역에 있어서, 이상적인 2중 노광에 대하여 노광 부족이 되는 영역의 면적이 최소가 되고, 또한 노광 과다가 되는 영역이 생기지 않는 마이크로미러를, 실제로 사용하는 마이크로미러로서 선택할 수 있다.

또한, 상기 헤드간 연결영역에 있어서, 이상적인 2중 묘화에 대하여 노광 과다가 되는 영역의 묘소단위수(광점수)와, 노광 부족이 되는 영역의 묘소단위수(광점수)가 같아지도록, 실제로 사용하는 마이크로미러를 선택하는 것으로 해도 된다.

이상과 같이, 노광장치(10)를 사용한 본 실시형태 (2)의 사용 묘소부의 지정방법에 의하면, 복수의 노광헤드의 X축방향에 관한 상대위치의 어긋남에 기인하는 해상도의 편차와 농도 편차를 경감하고, 이상적인 N중 노광을 실현할 수 있다.

(3) 복수 노광헤드 사이에 있어서의 사용 묘소부의 지정방법<2>

본 실시형태 (3)에서는, 노광장치(10)에 의해 감광층(12)에 대하여 2중 노광을 행할 경우로서, 복수의 노광헤드(30)에 의해 형성된 피노광면 상의 중복 노광영역인 헤드간 연결영역에 있어서, 2개의 노광헤드(일례로서 노광헤드(30₁₂와 30₂₁))의 X축방향에 관한 상대위치의 이상적인 상태로부터의 어긋남, 및 각 노광헤드의 설치각도 오차, 및 2개의 노광헤드 사이의 상대 설치각도 오차에 기인하는 해상도의 편차와 농도 편차를 경감하여, 이상적인 2중 노광을 실현하기 위한 사용 묘소부의 지정방법을 설명한다.

각 노광헤드(30) 즉 각 DMD(36)의 설정 경사각도로서는, 노광헤드(30)의 설치각도 오차 등이 없는 이상적인 상태이면, 사용가능한 1024열×256행의 묘소부 (마이크로미러(58))를 사용해서 정확히 2중 노광이 되는 각도(θ_ideal)보다 약간 큰 각도를 채용하는 것으로 한다.

이 각도(θ_ideal)는, 상기 식1∼3을 사용해서 상기 (1)의 실시형태와 같은 방법으로 구해지는 값이며, 본 실시형태에서는 상기한 바와 같이 s=256, N=2이므로, 각도(θ_ideal)는 약 0.45도이다. 따라서, 설정 경사각도(θ)로서는, 예를 들면 0.50도 정도의 각도를 채용하면 좋다. 노광장치(10)는 조정가능한 범위 내에서, 각 노광헤드(30) 즉 각 DMD(36)의 설치각도가 이 설정 경사각도(θ)에 가까운 각도가 되도록, 초기 조정되어 있는 것으로 한다.

도 33은, 상기와 같이 각 노광헤드(30) 즉 각 DMD(36)의 설치각도가 초기 조 정된 노광장치(10)에 있어서, 2개의 노광헤드(일례로서 노광헤드(30₁₂와 30₂₁))의 설치각도 오차, 및 각 노광헤드(30₁₂와 30₂₁) 사이의 상대 설치각도 오차 및 상대위치의 어긋남의 영향에 의해, 노광면 상의 패턴에 생기는 편차의 예를 나타낸 설명도이다.

도 33의 예에서는, 도 29의 예와 같은, X축방향에 관한 노광헤드(30₁₂와 30₂₁)의 상대위치의 어긋남의 결과로서, 1열 걸러의 광점군(화소열군 A 및 B)에 의한 노광패턴의 쌍방에서, 노광영역(32₁₂와 32₂₁)의 피노광면 상의 상기 노광헤드의 주사방향과 직교하는 좌표축 상에서 중복되는 노광영역에 있어서, 이상적인 2중 노광의 상태보다 노광량 과다한 영역(74)이 생기고, 이것이 농도 편차를 일으키고 있다.

또한 도 33의 예에서는, 각 노광헤드의 설정 경사각도(θ)를 상기 식(1)을 충족시키는 각도(θ_ideal)보다 약간 크게 한 것에 의한 결과, 및 각 노광헤드의 설치 각도의 미세 조정이 곤란하기 때문에, 실제의 설치각도가 상기의 설정 경사각도(θ)로부터 어긋나버린 것의 결과로서, 피노광면 상에 상기 노광헤드의 주사방향과 직교하는 좌표축 상에서 중복되는 노광영역 이외의 영역에서도, 1열 걸러의 광점군(화소열군 A 및 B)에 의한 노광패턴의 쌍방에서, 복수의 묘소부 열에 의해 형성 된 피노광면 상의 중복 노광영역인 묘소부 열간 연결영역에 있어서, 이상적인 2중 노광의 상태보다 노광 과다가 되는 영역(76)이 생기고, 이것이 새로운 농도 편차를 일으키고 있다.

본 실시형태 (3)에서는, 우선, 각 노광헤드(30₁₂와 30₂₁)의 설치각도 오차 및 상대 설치 각도의 어긋남의 영향에 의한 농도 편차를 경감하기 위한 사용화소 선택처리를 행한다.

구체적으로는, 상기 광점위치 검출수단으로서 슬릿(28) 및 광검출기의 세트를 사용하고, 노광헤드(30₁₂와 30₂₁)의 각각에 대해서, 실경사각도(θ')를 특정하고, 상기 실경사각도(θ')에 기초하여 상기 화소부 선택수단으로서 광검출기에 접속된 연산장치를 이용하여, 실제의 노광에 사용하는 마이크로미러를 선택하는 처리를 행하는 것으로 한다.

-실경사각도(θ')의 특정-

실경사각도(θ')의 특정은, 노광헤드(30₁₂)에 대해서는 노광영역(32₁₂) 내의 광점 P(1, 1)와 P(256, 1)의 위치를, 노광헤드(30₂₁)에 대해서는 노광영역(32₂₁) 내의 광점 P(1, 1024)와 P(256, 1024)의 위치를, 각각 상술한 실시형태 (2)에서 사용한 슬릿(28)과 광검출기의 세트에 의해 검출하고, 그들을 연결하는 직선의 경사각도와, 노광헤드의 주사방향이 이루는 각도를 측정함으로써 행하여진다.

-불사용 묘소부의 특정-

그와 같이 해서 특정된 실경사각도(θ')를 이용하여, 광검출기에 접속된 연산장치는 상술한 실시형태 (1)에 있어서의 연산장치와 같이 하기 식4

ttanθ'=N(식4)

의 관계를 만족시키는 값(t)에 가장 가까운 자연수(T)를, 노광헤드(30₁₂와 30₂₁)의 각각에 대해서 도출하고, DMD(36) 상의 제(T+1)행째로부터 제256행째의 마이크로미러를, 본노광에 사용하지 않는 마이크로미러로서 특정하는 처리를 행한다.

예를 들면 노광헤드(30₁₂)에 대해서는 T=254, 노광헤드(30₂₁)에 대해서는 T=255이 도출된다고 하면, 도 34에 있어서 사선으로 덮여진 부분(78 및 80)을 구성하는 광점에 대응하는 마이크로미러가, 본노광에 사용하지 않는 마이크로미러로서 특정된다. 이것에 의해 노광영역(32₁₂와 32₂₁) 중 헤드간 연결영역 이외의 각 영역에 있어서, 이상적인 2중 노광에 대하여 노광 과다가 되는 영역, 및 노광 부족이 되는 영역의 합계 면적을 최소로 할 수 있다.

여기에서, 상기 값(t)에 가장 가까운 자연수를 도출하는 대신에, 값(t) 이상의 최소의 자연수를 도출하는 것으로 해도 된다. 그 경우, 노광영역(32₁₂와 32₂₁)의, 복수의 노광헤드에 의해 형성된 피노광면 상의 중복 노광영역인 헤드간 연결영역 이외의 각 영역에 있어서, 이상적인 2중 노광에 대하여 노광량 과다가 되는 면적이 최소가 되고, 또한 노광량 부족이 되는 면적이 생기지 않도록 할 수 있다.

또는, 값(t)이하의 최대의 자연수를 도출하는 것으로 해도 된다. 그 경우, 노광영역(32₁₂와 32₂₁)의, 복수의 노광헤드에 의해 형성된 피노광면 상의 중복 노광영역인 헤드간 연결영역 이외의 각 영역에 있어서, 이상적인 2중 노광에 대하여 노광 부족이 되는 영역의 면적이 최소가 되고, 또한 노광 과다가 되는 영역이 생기지 않도록 할 수 있다.

복수의 노광헤드에 의해 형성된 피노광면 상의 중복 노광영역인 헤드간 연결영역 이외의 각 영역에 있어서, 이상적인 2중 노광에 대하여, 노광 과다가 되는 영역의 묘소단위수(광점수)와, 노광 부족이 되는 영역의 묘소단위수(광점수)가 같아지도록, 본노광시에 사용하지 않는 마이크로미러를 특정하는 것으로 해도 된다.

그 후에 도 34에 있어서 사선으로서 덮여진 영역(78 및 80)을 구성하는 광점 이외의 광점에 대응하는 마이크로미러에 관해서, 도 29에서 17을 사용하여 설명한 본 실시형태 (3)과 같은 처리가 이루어지고, 도 34에 있어서 사선으로 덮여진 영역(82) 및 그물형상으로 덮여진 영역(84)을 구성하는 광점에 대응하는 마이크로미러가 특정되어, 본노광시에 사용하지 않는 마이크로미러로서 추가된다.

이들의 노광시에 사용하지 않는 것으로서 특정된 마이크로미러에 대하여, 상기 묘소부 소 제어수단에 의해, 항상 오프 상태의 각도로 설정하는 신호가 보내져, 그들의 마이크로미러는 실질적으로 노광에 관여하지 않는다.

이상과 같이, 노광장치(10)를 사용한 본 실시형태 (3)의 사용 묘소부의 지정방법에 의하면, 복수의 노광헤드의 X축방향에 관한 상대위치상대위치, 및 각 노광헤드의 설치각도 오차, 및 노광헤드 사이의 상대 설치각도 오차에 기인하는 해상도의 편차와 농도 편차를 경감하고, 이상적인 N중 노광을 실현할 수 있다.

이상, 노광장치(10)에 의한 사용 묘소부 지정방법에 관하여 상세하게 설명했지만, 상기 실시형태 (1)∼(3)은 일례에 지나지 않고, 본 발명의 범위를 일탈하지 않고 여러 가지 변경이 가능하다.

또한 상기 실시형태 (1)∼(3)에서는, 피노광면 상의 광점의 위치를 검출하기 위한 수단으로서, 슬릿(28)과 단일 셀형의 광검출기의 세트를 사용했지만, 이것에 한정되지 않고 어떠한 형태의 것을 이용하여도 좋고, 예를 들면 2차원 검출기 등을 사용해도 된다.

또한 상기의 실시형태 (1)∼(3)에서는, 슬릿(28)과 광검출기의 세트에 의한 피노광면 상의 광점의 위치검출 결과로부터 실경사각도(θ')를 구하고, 그 실경사각도(θ')에 기초하여 사용하는 마이크로미러를 선택했지만, 실경사각도(θ')의 도출을 개재시키지 않고 사용가능한 마이크로미러를 선택하는 형태로 해도 된다. 또한, 예를 들면 모든 사용가능한 마이크로미러를 사용한 참조노광을 행하고, 참조노광 결과의 육안에 의한 해상도나 농도의 편차의 확인 등에 의해, 조작자가 사용하는 마이크로미러를 수동으로 지정하는 형태도, 본 발명의 범위에 포함되는 것이다.

또, 피노광면 상에 생길 수 있는 패턴 변형에는, 상기의 예에서 설명한 각도변형 이외에도, 여러 가지 형태가 존재한다.

일례로서는, 도 35a에 나타내는 바와 같이, DMD(36) 상의 각 마이크로미러(58)로부터의 광선이, 다른 배율로 노광면 상의 노광영역(32)에 도달해 버리는 배율 변형의 형태가 있다.

또한 다른 예로서, 도 35b에 나타내는 바와 같이, DMD(36) 상의 각 마이크로미러(58)로부터의 광선이, 다른 빔 지름으로 노광면 상의 노광영역(32)에 도달해 버리는 빔 지름 변형의 형태도 있다. 이들의 배율 변형 및 빔 지름 변형은, 주로 DMD(36)와 노광면 사이의 광학계의 각종 수차나 얼라인먼트 어긋남에 기인해서 생 긴다.

또 다른 예로서, DMD(36) 상의 각 마이크로미러(58)로부터의 광선이, 다른 광량으로 노광면 상의 노광영역(32)에 도달해 버리는 광량 변형의 형태도 있다. 이 광량 변형은, 각종 수차나 얼라인먼트 어긋남 외에, DMD(36)와 노광면 사이의 광학요소(예를 들면 1매 렌즈인 도 5a 및 도 5b의 렌즈(52 및 54))의 투과율의 위치 의존성이나, DMD(36) 자체에 의한 광량 편차에 기인해서 생긴다. 이들의 형태의 패턴 변형도, 노광면 상에 형성되는 패턴에 해상도나 농도의 편차를 생기게 한다.

상기의 실시형태 (1)∼(3)에 의하면, 본노광에 실제로 사용하는 마이크로미러를 선택한 후의, 이들의 형태의 패턴 변형의 잔류 요소도, 상기 각도 변형의 잔류 요소와 같이 2중 노광에 의한 보충의 효과로 고르게 할 수 있다.

<<참조노광>>

상기 실시형태 (1)∼(3)의 변경예로서, 사용가능한 마이크로미러 중, (N-1)열 걸러의 마이크로미러열, 또는 전체 광점행 중 1/N행에 상당하는 인접하는 행을 구성하는 마이크로미러 군만을 사용해서 참조노광을 행하여, 균일한 노광을 실현할 수 있도록, 상기 참조노광에 사용된 마이크로미러 중, 실제의 노광시에 사용하지 않는 마이크로미러를 특정하는 것으로 해도 된다.

상기 참조노광 수단에 의한 참조노광의 결과를 샘플 출력하고, 상기 출력된 참조노광 결과에 대하여 해상도의 편차나 농도의 편차를 확인하고, 실경사각도를 추정하는 등의 분석을 행한다. 상기 참조노광의 결과의 분석은, 조작자의 육안에 의한 분석이라도 된다.

도 36a 및 도 36b는 단일노광헤드를 사용하고, (N-1)열 걸러의 마이크로미러만을 사용해서 참조노광을 행하는 형태의 일례를 나타낸 설명도이다.

이 예에서는, 본노광시는 2중 노광으로 하는 것으로 하고, 따라서 N=2이다. 우선, 도 36a에 실선으로 나타낸 홀수열의 광점열에 대응하는 마이크로미러만을 사용해서 참조노광을 행하고, 참조노광 결과를 샘플 출력한다. 상기 샘플 출력된 참조노광 결과에 기초하여, 해상도의 편차나 농도의 편차를 확인하거나, 실경사각도를 추정하거나 함으로써 본노광시에 있어서 사용하는 마이크로미러를 지정할 수 있다.

예를 들면 도 36b에 사선으로 덮어서 나타내는 광점열에 대응하는 마이크로미러 이외의 마이크로미러가, 홀수열의 광점열을 구성하는 마이크로미러 중, 본노광에 있어서 실제로 사용되는 것으로서 지정된다. 짝수열의 광점열에 대해서는, 별도 마찬가지로 참조노광을 행하고, 본노광시에 사용하는 마이크로미러를 지정해도 좋고, 홀수열의 광점열에 대한 패턴과 동일한 패턴을 적용해도 좋다.

이와 같이 하여 본노광시에 사용하는 마이크로미러를 지정함으로써, 홀수열 및 짝수열 쌍방의 마이크로미러를 사용한 본노광에 있어서는, 이상적인 2중 노광에 가까운 상태가 실현된다.

도 37은, 복수의 노광헤드를 사용하고, (N-1)열 걸러의 마이크로미러만을 사용해서 참조노광을 행하는 형태의 일례를 나타낸 설명도이다.

이 예에서는, 본노광시는 2중 노광으로 하는 것으로 하고, 따라서 N=2이다. 우선, 도 37에 실선으로 나타낸, X축방향에 관해서 인접하는 2개의 노광헤드(일례 로서 노광헤드(30₁₂와 30₂₁))의 홀수열의 광점열에 대응하는 마이크로미러만을 사용하여 참조노광을 행하고, 참조노광 결과를 샘플 출력한다. 상기 출력된 참조노광 결과에 기초하여 2개의 노광헤드에 의해 피노광면 상에 형성되는 헤드간 연결영역 이외의 영역에 있어서의 해상도의 편차나 농도의 편차를 확인하거나, 실경사각도를 추정하거나 함으로써 본노광시에 있어서 사용하는 마이크로미러를 지정할 수 있다.

예를 들면 도 37에 사선으로 덮어서 나타내는 영역(86) 및 그물형상으로 나타내는 영역(88) 내의 광점열에 대응하는 마이크로미러 이외의 마이크로미러가, 홀수열의 광점을 구성하는 마이크로미러 중, 본노광시에 있어서 실제로 사용되는 것으로서 지정된다. 짝수열의 광점열에 대해서는, 별도 마찬가지로 참조노광을 행하고, 본노광시에 사용하는 마이크로미러를 지정해도 좋고, 홀수열째의 화소열에 대한 패턴과 동일한 패턴을 적용해도 좋다.

이와 같이 하여 본노광시에 실제로 사용하는 마이크로미러를 지정함으로써, 홀수열 및 짝수열 쌍방의 마이크로미러를 사용한 본노광에 있어서는, 2개의 노광헤드에 의해 피노광면 상에 형성되는 상기 헤드간 연결영역 이외의 영역에 있어서, 이상적인 2중 노광에 가까운 상태가 실현된다.

도 38a 및 도 38b는, 단일 노광헤드를 사용하고, 전체 광점행수의 1/N행에 상당하는 인접하는 행을 구성하는 마이크로미러 군만을 사용해서 참조노광을 행하는 형태의 일례를 나타내는 설명도이다.

이 예에서는, 본노광시는 2중 노광으로 하는 것으로 하고, 따라서 N=2이다. 우선, 도 38a에 실선으로 나타낸 1행째부터 128(=256/2)행째의 광점에 대응하는 마이크로미러만을 사용해서 참조노광을 행하고, 참조노광 결과를 샘플 출력한다. 상기 샘플 출력된 참조노광 결과에 기초하여 본노광시에 있어서 사용하는 마이크로미러를 지정할 수 있다.

예를 들면 도 38b에 사선으로 덮어서 나타내는 광점군에 대응하는 마이크로미러 이외의 마이크로미러가, 제1행째로부터 제128행째의 마이크로미러 중, 본노광시에 있어서 실제로 사용되는 것으로서 지정될 수 있다. 제129행째로부터 제256행째의 마이크로미러에 대해서는, 별도 마찬가지로 참조노광을 행하여 본노광시에 사용하는 마이크로미러를 지정해도 좋고, 제1행째로부터 제128행째의 마이크로미러에 대한 패턴과 동일한 패턴을 적용해도 좋다.

이와 같이 하여 본노광시에 사용하는 마이크로미러를 지정함으로써, 전체의 마이크로미러를 사용한 본노광에 있어서는, 이상적인 2중 노광에 가까운 상태가 실현된다.

도 39는, 복수의 노광헤드를 사용하고, X축방향에 관해서 인접하는 2개의 노광헤드(일례로서 노광헤드(30₁₂와 30₂₁))에 대해서, 각각 전체 광점행수의 1/N행에 상당하는 인접하는 행을 구성하는 마이크로미러 군만을 사용해서 참조노광을 행하는 형태의 일례를 나타내는 설명도이다.

이 예에서는, 본노광시는 2중 노광으로 하는 것으로 하고, 따라서 N=2이다. 우선, 도 39에 실선으로 나타낸 제1행째로부터 제128(=256/2)행째의 광점에 대응하 는 마이크로미러만을 사용하여 참조노광을 행하고, 참조노광 결과를 샘플 출력한다. 상기 샘플 출력된 참조노광 결과에 기초하여 2개의 노광헤드에 의해 피노광면 상에 형성되는 헤드간 연결영역 이외의 영역에 있어서의 해상도의 편차나 농도의 편차를 최소한으로 억제한 본노광이 실현되도록, 본노광시에 있어서 사용하는 마이크로미러를 지정할 수 있다.

예를 들면 도 39에 사선으로 덮어서 나타내는 영역(90) 및 그물형상으로 나타내는 영역(92) 내의 광점열에 대응하는 마이크로미러 이외의 마이크로미러가, 제1행째로부터 제128행째의 마이크로미러 중, 본노광시에 있어서 실제로 사용되는 것으로서 지정된다. 제129행째로부터 제256행째의 마이크로미러에 대해서는, 별도 마찬가지로 참조노광을 행하여, 본노광에 사용하는 마이크로미러를 지정해도 좋고, 제1행째로부터 제128행째의 마이크로미러에 대한 패턴과 동일한 패턴을 적용해도 좋다.

이와 같이 하여 본노광시에 사용하는 마이크로미러를 지정함으로써, 2개의 노광헤드에 의해 피노광면 상에 형성되는 상기 헤드간 연결영역 이외의 영역에 있어서 이상적인 2중 노광에 가까운 상태가 실현된다.

이상의 실시형태 (1)∼(3) 및 변경예에 있어서는, 어느 것이나 본노광을 2중 노광으로 할 경우에 대하여 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 2중 노광 이상의 어떠한 다중노광으로 해도 된다. 특히 3중 노광에서 7중 노광 정도로 함으로써, 고해상도를 확보하고, 해상도의 편차 및 농도 편차가 경감된 노광을 실현할 수 있다.

또한, 상기 실시형태 및 변경예에 따른 노광장치에는, 또한 화상 데이터가 나타내는 2차원 패턴의 소정부분의 치수가, 선택된 사용화소에 의해 실현되는 대응부분의 치수와 일치하도록, 화상 데이터를 변환하는 기구가 설치되어 있는 것이 바람직하다. 그와 같이 화상 데이터를 변환함으로써, 원하는 2차원 패턴대로의 고정밀한 패턴을 노광면 상에 형성할 수 있다.

[계단현상(jaggies) 저감방법]

해상도를 높이기 위해서, 상기 노광헤드를 경사시켜서 노광을 행하면, 형성하는 노광패턴에 따라서는, 무시할 수 없는 계단현상이 발생해 버린다고 하는 문제가 있다. 예를 들면 주사방향 또는 그것과 직교하는 방향으로 연장되는 직선상의 패턴을 형성할 경우, 상기 광변조수단에 의해 형성되는 각 묘소부의 위치와, 패턴의 원하는 묘화위치 사이의 어긋남이 계단현상으로서 시인되어 버리는 일이 있다.

이 문제에 대하여, 단위면적당의 묘화 화소수를 증가시키는 등의 수단을 강구하지 않고, 최적의 묘화조건을 설정함으로써, 계단현상의 발생을 억제하는 방법을 설명한다.

노광헤드는 시트 필름(감광재료)의 주사방향과 직교하는 방향에 2열로 지그재그상으로 배열된다. 각 노광헤드에 구비되는 DMD는, 높은 해상도를 실현하기 위해 주사방향에 대하여 소정 각도 경사진 상태로 설정된다. 즉 DMD를 시트 필름의 주사방향에 대하여 경사시킴으로써, DMD를 구성하는 마이크로미러의 주사방향과 직교하는 방향에 대한 간격이 좁아지고, 이것에 의해 주사방향과 직교하는 방향에 대한 해상도를 높게 할 수 있다. 또, 노광헤드 사이의의 이음매가 생기는 일이 없도록, 각 노광헤드에 의한 노광영역이 주사방향과 직교하는 방향으로 중첩되도록 설 정된다.

노광장치를 제어하는 제어유닛(제어수단)은, 인코더에 의해 검출한 이동 스테이지의 위치 데이터에 기초하여 동기신호를 생성하는 동기신호 생성부와, 생성된 동기신호에 기초하여 이동 스테이지를 주사방향으로 이동시키는 노광 스테이지 구동부와, 시트 필름에 묘화되는 화상의 묘화 데이터를 기억하는 묘화 데이터 기억부와, 동기신호 및 묘화 데이터에 기초하여 DMD의 SRAM 셀을 변조 제어하고, 마이크로미러를 구동하는 DMD 변조부를 구비한다.

또한 제어유닛은, 동기신호 생성부에 의해 생성되는 동기신호를 조정하는 주파수 변경부(묘화 타이밍 변경수단), 위상차 변경부(위상차 변경수단) 및 이동속도 변경부(이동속도 변경수단)을 구비한다.

주파수 변경부는, DMD를 구성하는 마이크로미러의 주사방향에 대한 온오프제어의 타이밍을 결정하는 주파수를 변경해서 동기신호 생성부에 공급하고, 시트 필름에 묘화되는 화소의 주사방향의 간격을 조정한다. 위상차 변경부는, 주사방향과 대략 직교하는 방향에 인접해서 배열된 마이크로미러의 온오프 제어의 타이밍의 위상차를 변경해서 동기신호 생성부에 공급하고, 시트 필름에 묘화되는 화소의 주사방향에 대한 위상차를 조정한다. 이동속도 변경부는, 이동 스테이지의 이동속도를 변경해서 동기신호 생성부에 공급함으로써 이동 스테이지의 이동속도를 조정한다.

또한 제어유닛에는, 필요에 따라 노광헤드 회전 구동부(묘화 화소군 회전수단) 및 광학배율 변경부(묘화배율 변경수단)를 설치할 수 있다. 노광헤드 회전 구동부는, 노광헤드를 레이저빔(L)의 광축의 주위에 소정각도 회전시켜, 시트 필름 상에 형성되는 화소배열의 주사방향에 대한 경사각도를 조정한다. 또, 노광헤드의 일부의 광학부재를 회전시킴으로써 화소배열의 경사각도를 조정하도록 하여도 좋다. 광학배율 변경부는, 노광헤드의 제2결상광학렌즈에 의해 구성되는 줌 광학계를 제어해서 광학배율을 변경하고, 인접하는 마이크로미러에 의해 시트 필름 상에 형성되는 화소의 배열 피치 또는 동일한 마이크로미러에 의한 묘화 피치를 조정한다.

[현상공정]

상기 현상공정으로서는, 상기 노광공정에 의해 상기 감광층을 노광하고, 미노광 부분을 제거함으로써 현상하는 공정을 갖는다.

상기 미경화 영역의 제거방법으로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당하게 선택할 수 있고, 예를 들면 현상액을 이용하여 제거하는 방법 등을 들 수 있다.

상기 현상액으로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당하게 선택할 수 있지만, 예를 들면 알칼리성 수용액, 수계 현상액, 유기용제 등을 들 수 있고, 이들 중에서도 약알칼리성의 수용액이 바람직하다. 상기 약알카리 수용액의 염기성분으로서는, 예를 들면 수산화리튬, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 탄산리튬, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 탄산수소리튬, 탄산수소나트륨, 탄산수소칼륨, 인산나트륨, 인산칼륨, 피로인산나트륨, 피로인산칼륨, 붕사 등을 들 수 있다.

상기 약알칼리성의 수용액의 pH로서는, 예를 들면 약 8∼12가 바람직하고, 약 9∼11이 보다 바람직하다. 상기 약알칼리성의 수용액으로서는, 예를 들면 0.1∼5질량%의 탄산나트륨 수용액 또는 탄산칼륨 수용액, 0.01∼0.1질량%의 수산화칼륨 수용액 등을 들 수 있다.

상기 현상액의 온도로서는, 상기 감광층의 현상성에 맞추어 적당하게 선택할 수 있지만, 예를 들면 약 25℃∼40℃가 바람직하다.

상기 현상액은, 계면활성제, 소포제, 유기염기(예를 들면 에틸렌디아민, 에탄올아민, 테트라메틸암모늄하이드록사이드, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌펜타민, 모르폴린, 트리에탄올아민 등)나, 현상을 촉진시키기 위해서 유기용제(예를 들면 알콜류, 케톤류, 에스테르류, 에테르류, 아미드류, 락톤류 등) 등과 병용해도 좋다. 또한 상기 현상액은, 물 또는 알카리 수용액과 유기용제를 혼합한 수계 현상액이어도 좋고, 유기용제 단독이어도 좋다.

또, 현상의 방식으로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당하게 선택할 수 있고, 예를 들면 패들 현상, 샤워 현상, 샤워 & 스핀 현상, 딥 현상 등을 들 수 있다. 여기에서, 상기 샤워 현상에 대해서 설명하면 노광 후의 감광성 수지층에 현상액을 샤워에 의해 분사함으로써 미경화 부분을 제거할 수 있다. 또, 현상의 앞에 감광성 수지층의 용해성이 낮은 알칼리성의 액을 샤워 등에 의해 분사하여, 열가소성 수지층, 중간층 등을 제거해 두는 것이 바람직하다. 또한 현상의 후에, 세제 등을 샤워에 의해 분사하고, 브러시 등으로 문지르면서 현상 잔류물을 제거하는 것이 바람직하다.

[그 밖의 공정]

상기 기타의 공정으로서는 특별히 제한은 없고, 공지의 컬러필터 제조방법에 있어서의 공정 중으로부터 적당하게 선택하는 것을 들 수 있지만, 예를 들면 경화 처리공정 등을 들 수 있다. 이들은 1종 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상을 병용해도 좋다.

-경화처리공정-

상기 현상공정 후에, 감광층에 대하여 경화처리를 행하는 경화처리공정을 구비하는 것이 바람직하다.

상기 경화처리공정으로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당하게 선택할 수 있지만, 예를 들면 전체면 노광처리, 전체면 가열처리 등이 적합하게 들 수 있다.

상기 전체면 노광처리의 방법으로서는, 예를 들면 상기 현상공정 후에, 상기 패턴이 형성된 상기 적층체 상의 전체면을 노광하는 방법을 들 수 있다. 상기 전체면 노광에 의해, 상기 감광층을 형성하는 감광성 조성물 중의 수지의 경화가 촉진되어, 형성된 패턴의 표면이 경화된다.

상기 전체면 노광을 행하는 장치로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당하게 선택할 수 있지만, 예를 들면 초고압 수은등 등의 UV노광기를 바람직하게 들 수 있다.

상기 전체면 가열처리의 방법으로서는, 상기 현상공정 후에, 상기 패턴이 형성된 상기 적층체 상의 전체면을 가열하는 방법을 들 수 있다. 상기 전체면 가열에 의해 상기 패턴의 표면의 막강도를 높일 수 있다.

상기 전체면 가열에 있어서의 가열온도로서는 120∼250℃가 바람직하고, 120∼200℃가 보다 바람직하다. 상기 가열온도가 120℃ 미만이면 가열처리에 의한 막 강도의 향상이 얻어지지 않는 일이 있고, 250℃를 초과하면 상기 감광성 조성물 중의 수지의 분해가 생겨, 막질이 약하고 깨지기 쉬워지는 일이 있다.

상기 전체면 가열에 있어서의 가열시간으로서는 10∼120분이 바람직하고, 15∼60분이 보다 바람직하다.

상기 전체면 가열을 행하는 장치로서는 특별히 제한은 없고, 공지의 장치 중에서 목적에 따라서 적당하게 선택할 수 있고, 예를 들면 드라이 오븐, 핫플레이트, IR히터 등을 들 수 있다.

본 발명의 컬러필터 제조방법은, 감광층의 피노광면 상에 결상시키는 상의 변형을 억제함으로써, 패턴을 고정밀하고, 또한, 효율적으로 형성할 수 있기 때문에, 고정밀한 노광이 필요로 되는 각종 패턴의 형성 등에 적합하게 사용할 수 있고, 특히 고정밀한 컬러필터 패턴의 형성에 적합하게 사용할 수 있다.

본 발명의 컬러필터의 제조방법에 있어서는, 상술한 바와 같이, 유리기판 등의 투명기판 상에, 본 발명의 패턴 형성방법에 의해 RGB의 3원색의 화소를 모자이크 형상 또는 스트라이프 형상으로 배치할 수 있다.

또한 상기 컬러필터의 상기 화소군은, 서로 다른 색을 보이는 2색의 화소로 이루어지는 것이라도, 3색의 화소, 4색 이상의 화소로 이루어지는 것이라도 좋다. 예를 들면 3색의 경우, 빨강(R), 초록(G) 및 파랑(B)의 3개의 색상으로 구성된다. RGB 3색의 화소군을 배치할 경우에는, 모자이크형, 트라이앵글형, 스트라이프형 등의 배치가 바람직하고, 4색 이상의 화소군을 배치할 경우에는 어떤 배치라도 된다.

각 화소의 치수로서는, 특별히 제한은 없고 목적에 따라서 적당하게 선택할 수 있고, 예를 들면 40∼200㎛로 하는 것이 바람직하게 예시된다. 스트라이프 형상이면 40∼200㎛ 폭이 통상 사용된다.

상기 컬러필터의 제조방법으로서는, 예를 들면 투명기판 상에 흑색으로 착색된 감광층을 이용하여 노광 및 현상을 행해 블랙 매트릭스를 형성하고, 이어서, RGB의 3원색 중 어느 하나로 착색된 감광층을 이용하여, 상기 블랙 매트릭스에 대하여 소정의 배치로, 각 색마다 순차적으로 노광 및 현상을 반복하여, 상기 투명기판 상에 RGB의 3원색이 모자이크 형상 또는 스트라이프 형상으로 배치된 컬러필터를 형성하는 방법이나, 반대로 블랙 매트릭스를 형성한 후에 화소군을 형성하는 방법을 들 수 있다. 또, RGB 화소의 형성에 대해서는, 일본 특허공개 2004-347831호 공보 등을 참고로 할 수 있다.

(액정표시장치)

본 발명의 액정표시장치는, 서로 대향해서 배합되는 한쌍의 기판 사이에 액정이 봉입되어서 이루어지고, 본 발명의 상기 컬러필터를 가지고 이루어지며, 또한 필요에 따라 기타의 부재를 가지고 이루어진다.

본 발명의 컬러필터는, 액정표시장치의 대향기판(TFT 등의 능동소자가 없는 측의 기판)에 형성하는 것을 대상으로 하고 있는 것 외에, TFT 기판측에 형성하는 COA방식, TFT 기판측에 흑색만을 형성하는 BOA방식, 또는 TFT 기판에 하이애퍼쳐 구조를 갖는 HA방식도 대상으로 할 수 있다.

상기 컬러필터 상에는, 또한 필요에 따라 오버코트막이나 투명도전막을 형성할 수 있다. 그 후에 컬러필터와 대향기판 사이에 액정이 봉입되어 액정표시장치가 제작된다. 액정의 표기방식으로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당하게 선정되지만, 예를 들면 ECB(Electrically Controlled Birefringence), TN(Twisted Nematic), OCB(Optically Compensatory Bend), VA(Vertically Aligned), HAN(Hybrid Aligned Nematic), STN(Supper Twisted Nematic), IPS(In-Plane Switching), GH(Guest Host), FLC(강유전성 액정), AFLC(반강유전성 액정), PDLC(고분자 분산형 액정) 등의 표기방식에 적용 가능하다.

본 발명의 액정표시장치는, 본 발명의 컬러필터를 사용함으로써 반사모드 및 반투과모드 중 어디에 두어도 선명한 색을 표시할 수 있고, 반사형과 반투과형을 겸용하는 휴대 단말이나 휴대 게임기 등의 기기에 적합하게 사용할 수 있다. 특히, 반사형 액정표시장치로서 사용했을 경우에 우수한 표시특성을 발휘시킬 수 있다.

상기 반사형 액정표시장치로서는, 예를 들면 (1) 박막트랜지스터(이하, 「TFT」라고 한다.) 등의 구동소자와 화소전극(도전층)이 배열 형성된 구동측 기판과, 컬러필터 및 대향전극(도전층)을 구비하는 컬러필터측 기판을 스페이서를 개재시켜서 대향 배치하고, 그 간극부에 액정재료를 봉입해서 구성되는 장치, (2) 컬러필터가 상기 구동측 기판에 직접 형성된 컬러필터 일체형 구동기판과, 대향전극(도전층)을 구비하는 대향기판을 스페이서를 개재시켜서 대향 배치하고, 그 간극부에 액정재료를 봉입해서 구성되는 장치(일본 특허공개 2003-241178호 공보 참조), 등을 들 수 있다.

반투과형 액정표시장치로서는, 예를 들면 이하의 장치 등을 들 수 있다.

(1) 반사막이 접착층과 은계 박막으로 이루어지는 다층구성이며, 또한, 접착 층을 통해서 기판 상에, 전체가 전기적으로 접속된 패턴이 되도록 설치되고, 또한 컬러필터의 화소와 대향하는 부위의 일부에 광의 투과를 위한 개구구멍을 갖는 장치(일본 특허공개 평11-52366호 공보 참조).

(2) 1화소 내의 광투과 영역에는 그 전체 영역에 화소 내의 착색화소가 동색·동일 두께의 착색층을 형성하고, 광반사 영역에는 상기 착색층과 상기 착색층의 결락부를 형성한 장치(일본 특허공개 2002-169148호 공보 참조).

(3) 1화소 내의 광투과 영역에는 균일한 오목부를 형성하고, 광반사 영역에는 패턴상 오목부를 형성한 유리기판 상에, 착색층 형성재료를 사용하고, 또한, 상기 광투과 영역에는 균일한 두꺼운 착색층을 형성하고, 상기 광반사 영역에는 두꺼운 착색층부와 얇은 착색층부의 패턴상 착색층을 형성한 장치(일본 특허공개 2002-258028호 공보 참조).

(4) 가법혼색의 3원색(R, G, B)에 의해 컬러표시를 행하는 컬러필터에 있어서, R, G, B의 각 1화소가 각각의 보색인 시안, 마젠타, 옐로 중의 2색, 구체적으로는 적색화소는 마젠타와 옐로, 녹색화소는 시안과 옐로, 청색화소는 시안과 마젠타의 조합으로 구성되고, 광투과 영역에는 상기 2색의 화소가 적층되어 형성되어 있고, 2색의 감법에 의한 혼색에서 R, G, B의 투과 컬러표시를 행하여, 광반사 영역에는 상기 2색의 화소가 각각 단층으로 형성되어 있고, 2색의 가법에 의한 혼색에서 R, G, B의 반사 컬러표시를 행하는 장치(일본 특허공개 2002-258029호 공보 참조).

(5) 각 화소 내에 광의 투과영역과 반사영역을 갖고, 상기 반사영역이 광회 절 및 광산란 기능을 갖는 장치(일본 특허공개 2002-268055호 공보 참조).

(6) 착색화소가 동일한 감광성 착색수지 조성물을 이용하여 형성된 착색층이며, 1화소 내의 광투과 영역에는, 투과형용의 두께를 갖는 착색층(착색층1)을 형성하고, 광반사 영역에는 상기 착색층(착색층1)보다 얇은 두께를 갖는 반사형용의 착색층(착색층2)을 형성한 장치(일본 특허공개 2002-365422호 공보 참조).

기타, 반사영역과 투과영역에, 각각의 재료에 따라 같은 색의 착색화소를 형성하는 것도 가능하다.

[실시예]

이하, 실시예 및 비교예에 의해 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들의 실시예에 조금도 한정되는 것은 아니다. 또, 실시예 중의 「부」 및 「%」는, 각각 「질량부」 및 「질량%」를 나타낸다.

(실시예1)

-감광성 수지 전사재료 K1의 제작-

가지지체로서의 두께 75㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 상에, 슬릿상 노즐을 이용하여 하기 처방 H1로 이루어지는 열가소성 수지층용 도포액을 도포하고, 건조시켰다. 다음에 하기 처방 P1로 이루어지는 중간층용 도포액을 도포하고, 건조시켰다. 다음에 하기 표 1에 기재된 조성으로 이루어지는 착색 감광성 수지조성물 K1을 도포하고, 건조시켰다. 그 결과, 상기 가지지체 상에, 건조 두께가 14.6㎛인 열가소성 수지층과, 건조 두께가 1.6㎛인 중간층과, 건조 두께가 2.4㎛인 감광층을 형성하고, 보호필름(두께 12㎛ 폴리프로필렌 필름)을 압착했다.

이와 같이 하여 가지지체와 열가소성 수지층과 중간층과 블랙(K)의 감광층이 일체로 된 감광성 수지 전사재료 K1을 제작했다.

-열가소성 수지층용 도포액 : 처방 H1-

·메탄올 …11.1부

·프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 …6.36부

·메틸에틸케톤 …52.4부

·메틸메타크릴레이트/2-에틸헥실아크릴레이트/벤질메타크릴레이트/메타크릴산 공중합체(공중합 조성비(몰비)=55/11.7/4.5/28.8, 중량평균 분자량=10만, Tｇ≒70℃) …5.83부

·스티렌/아크릴산 공중합체(공중합 조성비(몰비)=63/37, 중량평균 분자량=1만, Tｇ≒100℃) …13.6부

·비스페놀A에 펜타에틸렌글리콜모노메타크릴레이트를 2당량 탈수 축합한 화합물(신나카무라카가쿠고교 가부시키가이샤 제품, 2,2-비스[4-(메타크릴옥시폴리에톡시)페닐]프로판) …9. 1부

·계면활성제1(다이니폰잉크 카가쿠고교 가부시키가이샤 제품, 상품명 : 메가팩 F780F) …0.54부

-중간층용 도포액 : 처방 P1-

·폴리비닐알콜(PVA205, 가부시키가이샤 쿠라레 제, 비누화도=88%, 중합도 550) …32.2부

·폴리비닐피롤리돈(ISP·재팬 가부시키가이샤 제품, K-30) …14.9부

·증류수 …524부

·메탄올…429부

다음에 상기 감광성 수지 전사재료 K1의 제작에 있어서 사용한 상기 착색 감광성 수지조성물 K1을, 하기 표 1에 기재된 조성으로 이루어지는 하기 착색 감광성 수지조성물 R1, G1 및 B1로 변경하고, 그 이외는 상기와 같은 방법에 의해, 감광성 수지 전사재료 R1, G1 및 B1을 제작했다.

또, 표 1중의 각 성분의 단위는 질량부이다.

여기에서, 표 1에 기재된 착색 감광성 수지조성물 K1, R1, G1, 및 B1의 조제 에 관하여 설명한다.

<착색 감광성 수지조성물 K1>

착색 감광성 수지조성물 K1은, 우선, 표 1에 기재된 양의 K 안료분산물1, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트를 칭량하여 취하고, 온도 24℃(±2℃)에서 혼합해서 150rpm으로 10분간 교반하였다.

이어서, 메틸에틸케톤, 바인더1, 하이드로퀴논모노메틸에테르, DPHA액, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[4-(N,N-디에톡시카르보닐메틸)-3-브로모페닐]-s-트리아진, 및 계면활성제1을 칭량하여 취하고, 온도 25℃(±2℃)에서, 이 순서로 첨가하여 온도 40℃(±2℃)에서 150rpm으로 30분간 교반함으로써 얻어졌다.

또, 표 1의 처방 K1에 기재된 조성물 중, 이하의 의미를 나타낸다.

＊ K 안료분산물1 :

·카본블랙(데굿사사 제품, 상품명 Special Black 250) …13.1부

·N,N'-비스-(3-디에틸아미노프로필)-5-[4-[2-옥소-1-(2-옥소-2,3-디히드로-1H-벤조이미다졸-5-일카르바모일)-프로필아조]-벤조일아미노]-이소프탈아미드 …0.65부

·폴리머(벤질메타크릴레이트/메타크릴산=72/28몰비의 랜덤 공중합물, 중량평균 분자량 3.7만) …6.72부

·프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 …79.53부

＊ 바인더1 :

·벤질메타크릴레이트/메타크릴산=78/22몰비의 랜덤 공중합물, 중량평균 분자량 4.4만 …27부

·프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 …73부

＊ DPHA액 :

·디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트(중합금지제 MEHQ를 500ppm함유, 니혼카야쿠 가부시키가이샤 제품, 상품명 : KAYARAD DPHA) …76부

·프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 …24부

＊ 계면활성제1 :

·C₆F₁₃CH₂CH₂OCOCH=CH₂:40부와, H(O(CH₃)CHCH₂)₇OCOCH=CH₂:55부와, H(OCH₂CH₂)₇OCOCH=CH₂:5부의 공중합체, 중량평균 분자량 3만 …30부

·메틸에틸케톤 …70부

<착색 감광성 수지조성물 R1>

착색 감광성 수지조성물 R1은, 우선, 표 1에 기재된 양의 R 안료분산물1, R안료분산물2, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트를 칭량하여 취하고, 온도 24℃(±2℃)에서 혼합해서 150rpm으로 10분간 교반하였다. 이어서, 표 1에 기재된 양의 메틸에틸케톤, 바인더2, DPHA액, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[4-(N,N-디에톡시카르보닐메틸)-3-브로모페닐]-s-트리아진, 페노티아진을 칭량하여 취하고, 온도 24℃(±2℃)에서 이 순서로 첨가해서 150rpm 10분간 교반하였다. 이어서 표 1에 기재된 양의 ED152을 칭량하여 취하고, 온도 24℃(±2℃)에서 혼합하여 150rpm 20분간 교반하였다. 다음에 표 1에 기재된 양의 계면활성제1을 칭량하여 취하고, 온도 24℃(±2℃)에서 첨가해서 30rpm 30분간 교반하고, 나일론 메시 #200으로 여과함으로써 얻어졌다.

또, 표 1에 기재된 조성물 중, 이하의 의미를 나타낸다.

＊ R 안료분산물1 :

·C.I. 피그먼트 레드254 …8부

·N,N'-비스-(3-디에틸아미노프로필)-5-[4-[2-옥소-1-(2-옥소-2,3-디히드로-1H-벤조이미다졸-5-일카르바모일)-프로필아조]-벤조일아미노]-이소프탈아미드 …0.8부

·폴리머(벤질메타크릴레이트/메타크릴산=72/28몰비의 랜덤 공중합물, 중량평균 분자량 3.7만) …8부

·프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 …83.2부

＊ R 안료분산물2 :

·C.I. 피그먼트 레드177 …18부

·폴리머(벤질메타크릴레이트/메타크릴산=72/28몰비의 랜덤 공중합물, 중량평균 분자량 3.7만)) …12부

·프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 …70부

＊ 바인더2 :

·벤질메타크릴레이트/메타크릴산/메틸메타크릴레이트=38/25/37몰비의 랜덤 공중합물, 중량평균 분자량 3만 …27부

·프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 …73부

＊ ED152 : 구스모토카세이 가부시키가이샤 제품, HIPLAAD ED152

<착색 감광성 수지조성물 G1>

착색 감광성 수지조성물 G1은, 우선, 표 1에 기재된 양의 G 안료분산물1, Y 안료분산물1, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트를 칭량하여 취하고, 온도 24℃(±2℃)에서 혼합해서 150rpm으로 10분간 교반하였다. 이어서, 표 1에 기재된 양의 메틸에틸케톤, 시클로헥사논, 바인더1, DPHA액, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6- [4-(N,N-디에톡시카르보닐메틸)-3-브로모페닐]-s-트리아진, 및 페노티아진을 칭량하여 취하고, 온도 24℃(±2℃)에서 이 순서로 첨가해서 150rpm으로 30분간 교반하였다. 이어서, 표 1에 기재된 양의 계면활성제1을 칭량하여 취하고, 온도 24℃(±2℃)에서 첨가해서 30rpm으로 5분간 교반하여, 나일론 메시 #200으로 여과함으로써 얻어졌다.

또, 표 1에 기재된 조성물 중, 이하의 의미를 나타낸다.

＊ G 안료분산물1 :

·C.I. 피그먼트 그린36 …18부

·폴리머(벤질메타크릴레이트/메타크릴산=72/28몰비의 랜덤 공중합물, 중량평균 분자량 3.7만) …12부

·시클로헥사논 …35부

·프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 …35부

＊ Y 안료분산물1 : (미쿠니시키소사 제, 상품명 : CF옐로 EX3393)

<착색 감광성 수지조성물 B1>

착색 감광성 수지조성물 B1은, 우선, 표 1에 기재된 양의 B 안료분산물1, B 안료분산물2, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트를 칭량하여 취하고, 온도 24℃(±2℃)에서 혼합해서 150rpm 10분간 교반하였다. 이어서, 표 1에 기재된 양의 메틸에틸케톤, 바인더3, DPHA액, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[4-(N,N-디에톡시카르보닐메틸)-3-브로모페닐]-s-트리아진, 페노티아진을 칭량하여 취하고, 온도 25℃(±2℃)에서 이 순서로 첨가하여, 온도 40℃(±2℃)에서 150rpm 30분간 교반하였다. 또한 표 1에 기재된 양의 계면활성제1을 칭량하여 취하고, 온도 24℃(±2℃)에서 첨가해서 30rpm으로 5분간 교반하여, 나일론 메시 #200으로 여과함으로써 얻어졌다.

또, 표 1에 기재된 조성물 중, 이하의 의미를 나타낸다.

＊ B 안료분산물1 : (미쿠니시키소사 제, 상품명 : CF블루 EX3357)

＊ B 안료분산물2 : (미쿠니시키소사제, 상품명 : CF블루 EX3383)

＊ 바인더3 :

·벤질메타크릴레이트/메타크릴산/메틸메타크릴레이트=36/22/42몰비의 랜덤 공중합물, 중량평균 분자량 3만 …27부

·프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 …73부

-블랙(K) 화상의 형성-

무알칼리 유리기판에 조정한 유리 세제액을 샤워에 의해 20초간 분사하면서 나일론모를 갖는 회전 브러시로 세정하고, 순수 샤워 세정 후, 실란 커플링액(N-β(아미노에틸)γ-아미노프로필트리메톡시실란 0.3% 수용액(상품명 : KBM603, 신에츠카가쿠고교사 제품)을 샤워에 의해 20초간 분사하고, 순수 샤워 세정했다. 이 기판을 기판 예비가열장치로 100℃, 2분간 가열했다.

다음에, 상기 감광성 수지 전사재료 K1의 보호필름을 박리 후, 라미네이터((주)히타치인더스트리즈사 제, LamicII형)를 사용하여, 상기 기판에 고무 롤러 온도 130℃, 선압 100N/cm, 반송속도 2.2m/분으로 라미네이트했다.

-노광-

노광은, 하기의 노광장치를 사용한 노광방법에 의해 행하였다.

7개의 반도체 레이저로 이루어지는 반도체 레이저의 다발을 7다발 모은 것을 1개의 레이저 헤드로 하고, 상기 레이저 헤드를 합계 8헤드 갖고, 광변조소자(마이크로미러)가 2차원상으로 나란히 늘어선 공간 광변조 디바이스(SLM)로 조명하는 조명 광학계, SLM의 상을 형성하는 결상광학계, 결상광학계와 감광층이 있는 기판을 상대적으로 주사, 반송하는 반송계를 구비한 노광장치를 사용하고, 화상 데이터에 따라 마이크로미러를 온/오프 변조시킴으로써, 감광층 상에 2차원 화상을 형성하는 노광장치에 의해 중심파장 365㎚의 파장, 70mJ/c㎡의 노광량으로 노광을 행하였다.

또, 이 노광헤드는 주사방향에 대한 묘소부의 열방향의 경사각도(θ)를 적당하게 조절하고, 2중 노광이 되도록 설정되어 있었다.

다음에 트리에탄올아민계 현상액(2.5%의 트리에탄올아민 함유, 비이온 계면활성제 함유, 폴리프로필렌계 소포제 함유, 상품명 : T-PD1, 후지샤신필름 가부시키가이샤 제품)을 이용하여, 30℃, 50초간, 플랫 노즐 압력 0.04㎫로 샤워 현상하여, 열가소성 수지층 및 중간층을 제거했다.

계속해서, 탄산 Na계 현상액(0.06몰/리터의 탄산수소나트륨, 동 농도의 탄산나트륨, 1%의 디부틸나프탈렌술폰산나트륨, 음이온 계면활성제, 소포제, 안정제 함유, 상품명 : T-CD1, 후지샤신필름 가부시키가이샤 제품)을 사용하고, 29℃, 30초간, 콘형 노즐 압력 0.15㎫로 샤워 현상하고, 감광층을 현상하여, 패터닝 화소를 얻었다.

계속해서, 세정제(인산염, 규산염, 비이온 계면활성제, 소포제, 및 안정제 함유, 상품명 T-SD1, 후지샤신필름 가부시키가이샤 제품)를 사용하여, 33℃, 20초간, 콘형 노즐 압력 0.02㎫로 샤워와 나일론모를 갖는 회전 브러시에 의해 잔사 제거를 행하고, 블랙(K)의 화상을 얻었다. 그 후 또한 상기 기판에 대하여 상기 수지층의 측으로부터 초고압 수은등으로 500mＪ/c㎡의 광으로 포스트 노광한 후, 220℃, 15분간 열처리했다.

이 블랙(K)의 화상을 형성한 기판을 다시, 상기와 같이 브러시로 세정하고, 순수 샤워 세정 후, 실란 커플링액은 사용하지 않고, 기판 예비가열장치에 의해 100℃, 2분간 가열했다.

-레드(R) 화소의 형성-

상기 감광성 수지 전사재료 R1을 사용하여, 블랙(K) 화상을 형성한 기판 상에, 상기 감광성 수지 전사재료 K1과 같은 공정에 의해 레드(R)의 화소를 얻었다. 단, 노광량은 40mＪ/c㎡, 탄산 Na계 현상액에 의한 현상은 35℃, 35초간으로 했다.

상기 감광층 R1의 두께는 2.0㎛이며, 안료 C.I. 피그먼트 레드254 및 C.I. 피그먼트 레드177의 도포량은 각각, 0.88g/㎡, 0.22g/㎡이었다.

이 R의 화소를 형성한 기판을 다시, 상기와 같이 브러시로 세정하고, 순수 샤워 세정 후, 실란 커플링액은 사용하지 않고, 기판 예비가열장치에 의해 100℃, 2분간 가열했다.

-그린(G) 화소의 형성-

상기 감광성 수지 전사재료 G1을 사용하여, 상기 레드(R) 화소를 형성한 기판 상에, 상기 감광성 수지 전사재료 R1과 같은 공정으로, 그린(G)의 화소를 얻었다. 단, 노광량은 40mＪ/c㎡, 탄산 Na계 현상액에 의한 현상은 34℃, 45초간으로 했다.

상기 감광층 G1의 두께는 2.0㎛이며, 안료 C.I. 피그먼트 그린36 및 C.I. 피그먼트 옐로150의 도포량은 각각, 1.12g/㎡, 0.48g/㎡이었다.

R과 G의 화상을 형성한 기판을 다시, 상기와 같이 브러시로 세정하고, 순수 샤워 세정 후, 실란 커플링액은 사용하지 않고, 기판 예비가열장치에 의해 100℃, 2분간 가열했다.

-블루(B) 화소의 형성-

상기 감광성 수지 전사재료 B1을 사용하여, 상기 레드(R) 화소와 그린(G) 화소를 형성한 기판 상에, 상기 감광성 수지 전사재료 R1과 같은 공정으로, 블루(B)의 화소를 얻었다. 단, 노광량은 30mＪ/c㎡, 탄산 Na계 현상액에 의한 현상은 36℃, 40초간으로 했다.

상기 감광층 B1의 두께는 2.0㎛이며, 안료 C.I. 피그먼트 블루15:6 및 C.I. 피그먼트 바이올렛23의 도포량은 각각, 0.63g/㎡, 0.07g/㎡이었다.

(실시예2∼3 및 비교예1)

-컬러필터의 제작-

실시예2∼3 및 비교예1은, 표 2에 나타낸 바와 같이 개시제1과 증감제의 종류를 바꾼 이외는, 실시예1과 같은 방법으로, 실시예2∼3 및 비교예1의 각 컬러필터를 제작했다.

다음에 제작한 각 컬러필터 기판에 대한 형상, 선폭 편차, 및 분광감도에 대해서 이하와 같이 하여, 평가했다. 결과를 표 3에 나타낸다.

<형상>

제작한 각 컬러필터 패턴에 대해서, 그 형상(샤프함)을 주사형 전자현미경(SEM)에 의해 관찰하고, 하기 기준에 의해 평가했다.

[평가기준]

◎ : 매우 양호

○ : 양호

△ : 약간 뒤떨어진다

× : 불량

<선폭 편차>

제작한 각 컬러필터 패턴을 주사형 전자현미경(SEM)에 의해 관찰하고, 선폭 편차를 구했다.

<분광감도>

분광감도는, 「포토폴리머·테크놀로지」(야마오카 츠구오 저, 소화63년 닛칸고교신문사 발행, 제262쪽)에 상세하게 설명되어 있는 바와 같이, 기판 표면에 감광층을 형성한 샘플에 대해서, 분광감도 측정장치를 사용하여, 크세논 램프 또는 텅스텐 램프 등의 광원으로부터 분광한 광을, 횡축방향으로 노광 파장이 직선적으로, 종축방향으로 노광 강도가 대수적으로 변화되도록 설정해서 조사해서 노광한 후, 현상 처리함으로써, 각 노광 파장의 감도에 따른 화상이 얻어진다. 그 화상 높이로부터 화상형성 가능한 노광 에너지를 산출하고, 횡축에 파장, 종축에 그 노광 에너지의 역수를 플롯해서 얻어지는 분광감도곡선으로부터 구할 수 있다.

그리고, 얻어진 분광감도곡선으로부터, 노광 중심파장으로부터 ±10㎚ 변화시켰을 때의 분광감도의 변화율을 산출했다.

(실시예4)

-스페이서용 감광성 전사시트 A의 제작-

상기 감광성 전사재료 K1의 제작에 있어서 사용한 상기 감광성 조성물 K1을, 하기 표 4에 기재된 조성으로 이루어지는 스페이서 처방 A로 변경한 이외는, 상기와 같은 방법에 의해 스페이서용 감광성 전사시트 A를 제작했다.

또, 표 4중의 각 성분의 단위는 질량부이다.

여기에서, 상기 표 4에 기재된 처방 중의 각 조성의 상세한 것은 이하와 같다.

＊ 실리카

·실리카졸의 30% 메틸이소부틸케톤 분산물

(상품명 : MIBK-ST, 닛산카가쿠고교(주)제)

＊ 바인더4

·메타크릴산/알릴메타크릴레이트 공중합체

(= 20/80[몰비], 분자량 36000;고분자물질)

＊ 소색염료

·빅토리아 퓨어 블루 BOH-M(호도가야카가쿠고교(주)제)

또, DPHA액과 계면활성제1은 상기 설명한 것과 같다.

-포토 스페이서의 제작-

얻어진 스페이서용 감광성 전사시트 A의 커버 필름을 박리하고, 노출된 감광성 수지층의 표면을, 상기에서 제작한 ITO막이 스퍼터 형성된 컬러필터 기판의 ITO막 상에 겹치고, 라미네이터 LamicII형[(주)히타치 인더스트리즈 제]을 이용하여, 선압 100N/cm, 130℃의 가압가열 조건하에서 반송속도 2m/분으로 접합하였다. 그 후에 PET 가지지체를 열가소성 수지층과의 계면에서 박리제거하고, 감광성 수지층을 열가소성 수지층 및 중간층과 함께 전사했다(층형성 공정).

다음에 실시예1과 같은 방법으로 노광했다.

이어서, KOH 현상액 CDK-1(후지 필름 일렉트로닉스 마테리알즈(주)제)을, 플랫 노즐로부터 23℃, 노즐 압력 0.04㎫에서 80초간 분사해서 샤워 현상하고, 미노광부를 현상 제거해서 패턴(스페이서 패턴)을 얻었다(패터닝 공정).

얻어진 스페이서 패턴은, 지름 16㎛, 평균 높이 3.7㎛의 투명한 기둥형상이었다.

다음에 스페이서 패턴이 형성된 컬러필터 기판을, 230℃하에서 30분간 가열 처리를 행해(열처리공정), 포토 스페이서를 제작했다.

얻어진 포토 스페이서의 분광감도의 변화율은 5%이며, 선폭의 편차는 5%이며, 얻어진 스페이서의 형상은 양호했다.

본 발명의 컬러필터의 제조방법에 의해 제조되는 컬러필터는, 반사모드 및 투과모드 중 어디에 있어서나 양호한 표시특성을 구비하고, 특히, 휴대 단말, 휴대 게임기 등의 액정표시장치(LCD)용에 바람직하며, 또한 PALC(플라즈마 어드레스 액정), 플라즈마 디스플레이용으로서도 바람직하게 사용된다.

본 발명에 의하면, 종래에 있어서의 문제를 해결할 수 있고, 포토마스크를 사용하지 않아 레이저 노광시의 문제점인 레이저 노광 파장의 흔들림에 대하여 분광감도의 변화가 매우 적고, 기록 편차가 없으며, 선폭 편차가 작고, 고선명하게 형성할 수 있으며, 저비용, 또한 표시특성이 뛰어나, 휴대폰 단말, 휴대폰 게임기 등의 액정표시장치(LCD)용, PALC(플라즈마 어드레스 액정), 플라즈마 디스플레이 등에 적합하게 사용할 수 있는 감광성 조성물, 및 컬러필터 및 상기 컬러필터의 제조방법, 액정표시장치를 제공할 수 있다.

Claims (16)

1. 적어도 광중합 개시제와, 에틸렌성 반응성 기를 갖는 광중합성 화합물과, 광조사에 의한 경화반응에 기여하지 않는 비광경화성 성분을 함유하는 감광성 조성물로서,

   상기 감광성 조성물로 이루어지는 감광층은, 레이저 노광 파장이 중심값으로부터 ±10㎚ 변화했을 때의 분광감도의 변화율이 -8%∼+8%의 범위이며,

   상기 감광성 조성물로 이루어지는 감광층에 대하여, 화상 데이터에 기초하여 2개 이상의 레이저 헤드를 갖는 노광장치에 의해 광을 변조하면서 상대주사하는 노광에 사용되는 것을 특징으로 하는 감광성 조성물.
2. 제1항에 있어서, 노광이 다중노광방식인 것을 특징으로 하는 감광성 조성물.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 비광경화성 성분이, 가교성 기를 갖지 않는 고분자 화합물, 착색제, 및 무기충전제 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 감광성 조성물.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 비광경화성 성분의 감광성 조성물 중의 전체 고형성분에 대한 함유량이 50∼90질량%인 것을 특징으로 하는 감광성 조성물.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 2개 이상의 레이저 헤드가 2차원상으로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 감광성 조성물.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 노광장치가 2차원상으로 늘어선 공간 광변조소자를 갖는 것을 특징으로 하는 감광성 조성물.
7. 제1항 또는 제2에 있어서, 레이저 노광 파장의 중심값이 350∼450㎚인 것을 특징으로 하는 감광성 조성물.
8. 기재와, 상기 기재 상에 제1항 또는 제2항에 기재된 감광성 조성물을 도포하고, 건조시켜서 이루어지는 감광층을 갖는 것을 특징으로 하는 감광성 필름.
9. 제1항 또는 제2항에 기재된 감광성 조성물을, 기재의 표면에 도포하고 건조해서 감광층을 형성한 후, 상기 감광층을 노광하여 현상하는 것을 특징으로 하는 컬러필터의 제조방법.
10. 제8항에 기재된 감광성 필름을, 가열하 및 가압하 중 한쪽 이상에서 기재의 표면에 적층한 후, 상기 감광성 필름의 감광층을 노광하고, 현상하는 것을 특징으로 하는 컬러필터의 제조방법.
11. 제9항에 있어서, 감광성 조성물이, 적어도 흑색(K)으로 착색되어 있는 것을 특징으로 하는 컬러필터의 제조방법.
12. 제9항에 있어서, 적어도, 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)의 3원색으로 착색된 감광성 조성물을 이용하여, 기재의 표면에 소정의 배치로 R, G 및 B의 각 색마다, 순차적으로 감광층의 형성, 노광, 및 현상을 반복해서 컬러필터를 형성하는 것을 특징으로 하는 컬러필터의 제조방법.
13. 제12항에 있어서, 적색(R) 착색에 적어도 안료 C.I. 피그먼트 레드254를, 녹색(G) 착색에 안료 C.I. 피그먼트 그린36 및 안료 C.I. 피그먼트 옐로139 중 하나 이상의 안료를, 그리고 청색(B) 착색에 적어도 안료 C.I. 피그먼트 블루15:6을 사용하는 것을 특징으로 하는 컬러필터의 제조방법.
14. 제12항에 있어서, 적색(R) 착색에 안료 C.I. 피그먼트 레드254 및 안료 C.I. 피그먼트 레드177 중 하나 이상의 안료를, 녹색(G) 착색에 안료 C.I. 피그먼트 그린36 및 안료 C.I. 피그먼트 옐로150 중 하나 이상의 안료를, 그리고 청색(B) 착색에 안료 C.I. 피그먼트 블루15:6 및 안료 C.I. 피그먼트 바이올렛23 중 하나 이상의 안료를 사용하는 것을 특징으로 하는 컬러필터의 제조방법.
15. 제9항에 기재된 컬러필터의 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 컬 러필터.
16. 제15항에 기재된 컬러필터를 구비한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

Images