KR20080037612A - 패턴 형성 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광변조 수단을 경사시켜서 묘화를 행하는 노광을, 행하는 패턴 형성 방법에 있어서, 노광 속도를 저하시키지 않고, 감광층의 피노광면 상에 재기의 발생이 억제된 소망의 묘화 패턴을 형성함으로써, 배선 패턴 등의 영구 패턴을 고세밀하고, 또한 효율적으로 형성가능한 패턴 형성 방법을 제공한다. 이 때문에, 묘소부에 의해 형성된 묘화 화소로 재현됨으로써 발생되는 재기의 재기 피치 및 재기 진폭 중 적어도 어느 하나가 소정값이하가 되도록, 묘화 화소의 배열 피치(a), 경사 각도(b), 묘화 피치(c), 및 위상차(d) 중 적어도 어느 하나를 설정하고, 상기 패턴 정보에 기초해서 상기 묘소부를 소정의 타이밍으로 변조 제어해서 행하여지는 패턴 형성 방법을 제공한다.

패턴 형성 방법

Description

패턴 형성 방법{PATTERNING METHOD}

본 발명은 감광층의 피노광면에 따른 소정의 주사 방향으로 상대 이동되는 노광 헤드를 사용하고, 상기 감광층에 대하여, 패턴 정보에 기초하여 노광을 행하는 것을 포함하는 패턴 형성 방법에 관한 것이다.

종래부터, 광변조 수단으로서, 디지탈 마이크로 미러 디바이스(DMD) 등의 공간 광변조 소자를 이용하고, 패턴 정보(화상 데이타)에 따라서 변조된 광빔으로 묘화 패턴(화상)을 형성하도록 노광을 행하는 노광 장치가 여러가지 제안되어 있다.

상기 DMD는 제어 신호에 따라서 반사면의 각도를 변화시키는 다수의 마이크로 미러를 실리콘 등의 반도체 기판 상에 2차원상으로 배열한 미러 디바이스이고, 이 DMD를 구비한 노광 헤드를 주사 방향으로 피노광면에 따라서 상대 이동시키는 것으로, 소망의 범위에 대한 노광이 행하여진다.

일반적으로, DMD의 마이크로 미러는 각 행의 늘어선 방향과 각 열의 늘어선 방향이 직교하도록 배열되어 있다. 이러한 DMD를 주사 방향에 대하여 경사시켜서 배치함으로써 주사선의 간격이 빽빽해져, 해상도를 상승시킬 수 있다.

예를 들면, 특허문헌 1에는 복수의 광밸브를 구비한 서브 영역(공간 광변조 소자: 이미지원)으로 광을 도입하는 조명 시스템에 있어서, 상기 서브 영역을 주사 선상으로의 투영에 대하여 경사시킴으로써, 해상도를 높일 수 있는 것이 기재되어 있다.

이 방법에 따르면, 주사 방향과 직교하는 방향의 해상도를 높일 수 있다. 또한, 주사 방향의 해상도는 통상, 주사 속도와 공간 광변조 소자의 변조 속도에 의해 결정되므로, 노광 속도(주사 속도)를 느리게 하거나, 또는 공간 광변조 소자의 변조 속도를 빠르게 하는 것으로 해상도를 높이는 것이 가능하다.

그러나, 형성되는 묘화 패턴의 해상도를 높이기 위해서, 상기 특허문헌 1의 방법과 같이, 상기 광조사 수단(공간 광변조 소자)을 경사시켜서 묘화를 행하면, 묘화 패턴에 따라서는 무시할 수 없는 재기(jaggy)가 발생할 우려가 있다.

예를 들면, 주사 방향 또는 그것과 직교하는 방향으로 연재(延在)하는 직선상의 묘화 패턴을 형성할 경우, 상기 공간 광변조 소자에 의해 형성되는 각 묘화 화소의 위치와, 묘화 패턴의 소망의 묘화 위치의 사이의 차이가 재기로서 확인되는 경우가 있다.

즉, 이산적인 다수의 화소의 집합에 의해 구성된 묘화 패턴은 묘소부에 대응한 이산적인 묘화 화소에 의해 재현되므로, 재현된 화상의 끝부에는 삐쭉삐쭉한 재기가 발생하거나, 패턴 정보에 기초하여 묘화 패턴의 선폭의 정밀도가 저하하는 등의 불량이 발생할 우려가 있다. 이러한 묘화 패턴으로 감광층을 노광하고, 그 후, 현상 등을 행함으로써 레지스트 패턴 등을 형성했을 경우, 고정밀한 패턴이 얻어지지 않는다는 문제가 있다.

따라서, 노광 속도를 저하시킬 일 없고, 재기가 저감된 소망의 묘화 패턴을 피노광면 상에 형성함으로써, 배선 패턴 등의 영구 패턴을 고세밀하게, 또한 효율적으로 형성가능한 패턴 형성 방법은 아직 제공되어 있지 않고, 더욱 개량 개발이 요구되고 있는 것이 현재의 상황이다.

특허 문헌 1: 일본특허공표 2001-500628호 공보

본 발명은 이러한 현재의 상황을 감안하여 이루어진 것이고, 종래에 있어서의 상기 모든 문제를 해결하고, 이하의 목적을 달성하는 것을 과제로 한다. 즉, 본 발명은 상기 광변조 수단을 경사시켜서 묘화를 행하여 노광을 행하는 패턴 형성 방법에 있어서, 노광 속도를 저하시키는 경우가 없고, 감광층의 피노광면 상에 재기의 발생이 억제된 소망의 묘화 패턴을 형성함으로써, 배선 패턴 등의 영구 패턴을 고정밀하게, 또한 효율적으로 형성가능한 패턴 형성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서는, 이하와 같다. 즉,

<1>지지체 상에 감광층을 갖는 패턴 형성 재료에 있어서의 상기 감광층을 피처리 기체 상에 적층한 후, 상기 감광층에 대하여,

광조사 수단, 및 상기 광조사 수단으로부터의 광을 수광하여 출사하는 n개 (단, n은 2이상의 자연수)의 2차원상으로 배열된 묘소부를 갖고, 패턴 정보에 따라서 상기 묘소부를 제어가능한 광변조 수단을 구비한 노광 헤드로서, 상기 노광 헤드의 주사 방향에 대하여, 상기 묘소부의 열방향이 소정의 경사 각도를 이루도록 배치된 노광 헤드를 사용하고, 상기 노광 헤드를 주사 방향에 상대적으로 이동시켜서 노광을 행하는 것을 적어도 포함하고,

상기 노광이,

상기 패턴 정보에 대응하는 묘화 패턴에 있어서, 상기 묘소부에 의해 형성된 묘화 화소로 재현됨으로써 발생되는 재기의 재기 피치 및 재기 진폭 중 적어도 하나가 소정값 이하가 되도록

(a)인접하는 상기 묘소부에 의해 형성되는 상기 묘화 화소의 배열 피치,

(b)복수의 상기 묘화 화소로 이루어지는 2차원상의 묘화 화소군의 상기 주사 방향에 대한 경사 각도,

(c)상기 주사 방향에 대한 상기 묘화 화소의 묘화 피치, 및

(d)상기 주사 방향과 대략 직교하는 방향에 인접해서 형성되는 상기 묘화 화소의 상기 주사 방향에 대한 묘화 위치의 위상차,

중 적어도 어느 하나를 설정하고, 상기 패턴 정보에 기초해서 상기 묘소부를 소정의 타이밍으로 변조 제어해서 행하여지는 것을 특징이라고 하는 패턴 형성 방법이다. 상기 <1>에 기재된 패턴 형성 방법에 있어서는 상기 감광층에 대하여, 광변조 수단을 구비한 노광 헤드를 상기 감광층의 피노광면 상에 따른 소정의 주사 방향으로 상대 이동하고, 상기 패턴 정보에 기초해서 노광이 행하여져, 상기 노광이 재기 피치 및 재기 진폭 중 적어도 어느 하나가 소정값이하가 되도록, (a)배열 피치, (b)경사 각도, (c)묘화 피치, 및 (d)위상차 중 적어도 어느 하나를 설정하고, 상기 패턴 정보에 따라서 상기 각 묘소부를 소정의 타이밍으로 변조 제어해서 행하여지므로, 단위 면적당의 묘화 화소수를 증가시키는 등의 수단을 강구하지 않고, 또한, 노광 속도(묘화 속도)을 저하시키지 않고, 최적인 묘화 조건을 설정하고, 재기의 발생을 억제한 묘화 패턴(화상)을 묘화할 수 있다. 이 결과, 상기 패턴 형성 재료로의 노광이 고세밀하게 행하여진다. 예를 들면, 그 후, 상기 감광층을 현상함으로써, 고세밀한 패턴이 형성된다.

<2>광변조 수단이 공간 광변조 소자인 상기 <1>에 기재된 패턴 형성 방법이다.

<3>공간 광변조 소자가 디지탈 마이크로 미러 디바이스(DMD)인 상기 <1> 또는 <2>에 기재된 패턴 형성 방법이다.

<4>노광이 묘화 화소군 회전 수단, 묘화 배율 변경 수단, 묘화 타이밍 변경 수단, 이동 속도 변경 수단, 및 위상차 변경 수단 중 적어도 어느 하나를 구비한 노광 장치를 사용해서 행하여지는 상기 <1> 내지 <3> 중 어느 하나에 기재된 패턴 형성 방법이다.

<5>묘화 화소군 회전 수단에 의해 노광 헤드의 전체, 및 광변조 수단 중 어느 하나를 회전시켜 경사 각도(b)를 변경하는 상기 <1> 내지 <4> 중 어느 하나에 기재된 패턴 형성 방법이다.

<6>묘화 배율 변경 수단에 의해 감광층의 피노광면 상에 형성되는 묘화 화소의 묘화 배율을 변경하여 배열 피치(a) 및 묘화 피치(c) 중 어느 하나를 조정하는 상기 <1> 내지 <4> 중 어느 하나에 기재된 패턴 형성 방법이다.

<7>묘화 타이밍 변경 수단에 의해 묘소부에 의한 감광층의 피노광면 상으로의 묘화 타이밍을 변경하여 묘화 피치(c)를 조정하는 상기 <1> 내지 <4> 중 어느 하나에 기재된 패턴 형성 방법이다.

<8>이동 속도변경 수단에 의해 감광층의 피노광면에 대한 노광 헤드의 상대이동 속도를 변경하여 묘화 피치(c)를 조정하는 상기 <1> 내지 <4> 중 어느 하나에 기재된 패턴 형성 방법이다.

<9>위상차 변경 수단에 의해 인접하는 묘소부의 변조 제어의 타이밍의 위상차를 변경하여 위상차(d)를 변경하는 상기 <1> 내지 <4> 중 어느 하나에 기재된 패턴 형성 방법이다.

<10>재기 피치 및 재기 진폭의 소정값이 감광층의 피노광면에 형성되는 묘화 화소의 도트 지름인 상기 <1> 내지 <9> 중 어느 하나에 기재된 패턴 형성 방법이다.

<11>복수의 묘소부로 이루어지는 묘화 화소군을 복수 갖고, 상기 각 묘소부군에 있어서, 배열 피치(a), 경사 각도(b), 묘화 피치(c) 및 위상차(d) 중 적어도 어느 하나를 개별로 설정하는 상기 <1> 내지 <10> 중 어느 하나에 기재된 패턴 형성 방법이다.

<12>복수의 묘소부로 이루어지는 묘화 화소군을 복수 갖고, 상기 각 묘소부 군에서 발생된 재기 피치 및 재기 진폭 중 어느 하나의 평균값이 소정값 이하가 되도록, 배열 피치(a), 경사 각도 (b), 묘화 피치(c) 및 위상차(d) 중 적어도 어느 하나를 설정하는 상기 <1> 내지 <10> 중 어느 하나에 기재된 패턴 형성 방법이다.

<13>묘화 패턴에 따라서, 배열 피치(a), 경사 각도(b), 묘화 피치(c) 및 위상차(d) 중 적어도 어느 하나를 설정하는 상기 <1> 내지 <12> 중 어느 하나에 기재된 패턴 형성 방법이다.

<14>묘화 패턴의 주사 방향에 대한 경사 각도에 따라서, 배열 피치(a), 경사 각도(b), 묘화 피치(c) 및 위상차(d) 중 적어도 어느 하나를 설정하는 상기 <1> 내지 <13> 중 어느 하나에 기재된 패턴 형성 방법이다.

<15>주사 방향과 직교, 또는 대략 직교하는 방향의 묘화 패턴에 있어서 발생되는 재기의 재기 피치 및 재기 진폭의 어느 하나가 소정값이하가 되도록, 배열 피치(a), 경사 각도(b), 묘화 피치(c), 및 위상차(d) 중 적어도 어느 하나를 설정하는 상기 <1> 내지 <14> 중 어느 하나에 기재된 패턴 형성 방법이다.

<16>배열 피치(a), 경사 각도(b), 묘화 피치(c), 및 위상차(d)의 조정이 상기 묘소부에 의해 상기 감광층의 피노광면 상에 형성되는 묘화 화소의 중심점으로서 규정되는 제어점의

(e)상기 제어점의 대략 주사 방향에 걸친 제어점열의 피치,

(f)상기 제어점열의 늘어선 방향,

(g)상기 제어점의 상기 주사 방향에 대한 피치, 및

(h)상기 주사 방향과 대략 직교하는 방향에 인접하는 상기 제어점의 상기 주사 방향에 대한 위상차,

중 적어도 어느 하나를 묘화 패턴의 재기가 저감되도록 제어함으로써 행하여지는 상기 <1> 내지 <15> 중 어느 하나에 기재된 패턴 형성 방법이다.

<17>제어점열의 피치(e), 늘어선 방향(f), 상기 제어점의 상기 주사 방향에 대한 피치(g) 및 위상차(h) 중 적어도 어느 하나와, 재기 피치 및 재기 진폭 중 적어도 어느 하나에 의해 규정되는 재기의 형상의 상관 관계를 구하고,

상기 상관 관계에 기초하여 상기(e)∼(h) 중 어느 하나를 설정, 또는 변경하는 상기 <16>에 기재된 패턴 형성 방법이다.

<18>재기의 형상이 허용 범위내가 되는 제어점열의 피치(e), 늘어선 방향(f), 상기 제어점의 상기 주사 방향에 대한 피치(g) 및 위상차(h) 중 적어도 어느 하나의 조건을 선택 조건으로서 규정하는 상기 <16> 또는 <17>에 기재된 패턴 형성 방법.

<19>재기의 형상이 허용 범위외가 되는 제어점열의 피치(e), 늘어선 방향(f), 상기 제어점의 상기 주사 방향에 대한 피치(g) 및 위상차(h) 중 적어도 어느 하나의 조건을 금지 조건으로서 규정하는 상기 <16> 또는 <17>에 기재된 패턴 형성 방법이다.

<20>묘화 패턴의 방향에 대응하고, 제어점열의 피치(e), 늘어선 방향(f), 상기 제어점의 상기 주사 방향에 대한 피치(g) 및 위상차(h) 중 적어도 어느 하나와, 재기 피치 및 재기 진폭 중 적어도 어느 하나에 의해 규정되는 재기의 형상의 상관 관계를 구하는 상기 <16> 내지 <18> 중 어느 하나에 기재된 패턴 형성 방법이다.

<21>묘화 패턴의 방향이 상기 묘화 패턴의 소정의 영역내에 포함되는 상기 묘화 패턴의 대표적인 방향인 상기 <20>에 기재된 패턴 형성 방법이다.

<22>묘화 패턴의 대표적인 방향이 묘화 패턴의 소정의 영역내에 포함되고, 주사 방향과 직교 또는 대략 직교하는 방향인 상기 <21>에 기재된 패턴 형성 방법이다.

<23>소정의 영역내의 묘화 패턴 마다, 제어점열의 피치(e), 늘어선 방향(f), 상기 제어점의 상기 주사 방향에 대한 피치(g) 및 위상차(h) 중 적어도 어느 하나와 재기 피치 및 재기 진폭 중 적어도 어느 하나에 의해 규정되는 재기의 형상의 상관 관계를 구하는 상기 <17> 또는 <18>에 기재된 패턴 형성 방법이다.

<24>소정의 영역내의 묘화 패턴 마다, 제어점열의 피치(e), 늘어선 방향(f), 상기 제어점의 상기 주사 방향에 대한 피치(g) 및 위상차(h) 중 적어도 어느 하나를 설정, 또는 변경하는 상기 <23>에 기재된 패턴 형성 방법이다.

<25>제어점열의 피치(e), 늘어선 방향(f), 상기 제어점의 상기 주사 방향에 대한 피치(g) 및 위상차(h) 중 적어도 어느 하나와, 재기 피치 및 재기 진폭중 적어도 어느 하나에 의해 규정되는 재기의 형상의 상관 관계를,

제어점열의 피치(e), 늘어선 방향(f), 상기 제어점의 상기 주사 방향에 대한 피치(g) 및 위상차(h) 중 적어도 어느 하나로부터 구한 계산값에 기초해서 구하는 상기 <17> 내지 <24> 중 어느 하나에 기재된 패턴 형성 방법이다.

<26>미리 설정한 제어점열의 피치(e), 늘어선 방향(f), 상기 제어점의 상기 주사 방향에 대한 피치(g) 및 위상차(h)에 의한 묘화 패턴으로부터, 제어점열의 피치(e), 늘어선 방향(f), 상기 제어점의 상기 주사 방향에 대한 피치(g) 및 위상차(h) 중 적어도 어느 하나와 재기 피치 및 재기 진폭 중 적어도 어느 하나에 의해 규정되는 재기의 형상의 상관 관계를 계측해서 구하는 상기 <17> 내지 <24>중 어느 하나에 기재된 패턴 형성 방법이다.

<30>광조사 수단이 반도체 레이저 소자로부터 발생한 레이저 광을 출사하는 상기 <1> 내지 <29> 중 어느 하나에 기재된 패턴 형성 방법이다.

<31>광조사 수단이 2이상의 광을 합성해서 조사가능한 상기 <30>에 기재된 패턴 형성 방법이다.

<32>노광이 행하여진 후, 감광층의 현상을 행하는 상기 <1> 내지 <31> 중 어느 하나에 기재된 패턴 형성 방법이다.

<33>현상이 행하여진 후, 영구 패턴의 형성을 행하는 상기 <1> 내지 <32>중 어느 하나에 기재된 패턴 형성 방법이다.

<34>영구 패턴이 배선 패턴이고, 상기 영구 패턴의 형성이 에칭 처리 및 도금 처리 중 적어도 어느 하나에 의해 행하여지는 상기 <33>에 기재된 패턴 형성 방법이다.

<35>감광층이 바인더, 중합성 화합물 및 광중합 개시제를 포함하는 상기 <1> 내지 <34> 중 어느 하나에 기재된 패턴 형성 방법이다.

<36>바인더가 산성기를 갖는 상기 <35>에 기재된 패턴 형성 방법이다.

<37>바인더가 비닐공중합체인 상기 <35> 또는 <36>에 기재된 패턴 형성 방법이다.

<38>바인더의 산가가 70∼250mgKOH/g인 상기 <35> 내지 <37> 중 어느 하나에 기재된 패턴 형성 방법이다.

<39>중합성 화합물이 우레탄기 및 아릴기 중 적어도 어느 하나를 갖는 모노머를 포함하는 상기 <35> 내지 <38> 중 어느 하나에 기재된 패턴 형성 방법이다.

<40>광중합 개시제가 할로겐화 탄화수소 유도체, 헥사아릴비이미다졸, 옥심 유도체, 유기과산화물, 티오 화합물, 케톤 화합물, 방향족 오늄염 및 메타로센류로부터 선택되는 적어도 1종을 함유하는 상기 <35> 내지 <39> 중 어느 하나에 기재된 패턴 형성 방법이다.

<41>감광층이 바인더를 10∼90질량% 함유하고, 중합성 화합물을 5∼90질량% 함유하는 상기 <1> 내지 <40> 중 어느 하나에 기재된 패턴 형성 방법이다.

<42>감광층의 두께가 1∼100㎛인 상기 <1> 내지 <41> 중 어느 하나에 기재된 패턴 형성 방법이다.

<43>지지체가 합성 수지를 포함하고, 또한 투명한 상기 <1> 내지 <42> 중 어느 하나에 기재된 패턴 형성 방법이다.

<44>지지체가 장척상인 상기 <1> 내지 <43> 중 어느 하나에 기재된 패턴 형성 방법이다.

<45>패턴 형성 재료가 장척상이고, 롤상으로 권취되어 이루어지는 상기 <1> 내지 <44> 중 어느 하나에 기재된 패턴 형성 방법이다.

<46>패턴 형성 재료에 있어서의 감광층 상에 보호 필름을 형성하는 상기 <1> 내지 <45> 중 어느 하나에 기재된 패턴 형성 방법이다

본 발명에 의하면, 종래에 있어서의 문제를 해결할 수 있고, 상기 광변조 수단을 경사시켜서 묘화를 행하는 노광을 행하는 패턴 형성 방법에 있어서, 노광 속도를 저하시키는 경우가 없고, 감광층의 피노광면상에 재기의 발생이 억제된 소망의 묘화 패턴을 형성함으로써, 배선 패턴 등의 영구 패턴을 고세밀하고, 또한 효율적으로 형성가능한 패턴 형성 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 노광 장치의 외관사시도이다.

도 2는 노광 장치에 있어서의 노광 헤드의 개략구성도이다.

도 3은 광변조 수단으로서의 디지탈 마이크로 미러 디바이스(DMD)의 구성을 나타내는 부분 확대도이다.

도 4는 도 3에 나타내는 DMD를 구성하는 마이크로 미러가 온 상태로 설정되어 있을 경우의 설명도이다.

도 5는 도 3에 나타내는 DMD를 구성하는 마이크로 미러가 오프 상태로 설정되어 있을 경우의 설명도이다.

도 6은 노광 장치에 있어서의 노광 헤드와 노광 스테이지에 위치 결정된 시트 필름(감광층의 피노광면)의 관계 설명도이다.

도 7은 노광 장치에 있어서의 노광 헤드와 시트 필름(감광층의 피노광면)상의 노광 지역과의 관계 설명도이다.

도 8은 노광 장치의 제어 회로 블록도이다.

도 9는 노광 장치에 있어서의 노광 헤드에 사용되는 DMD를 구성하는 마이크로 미러의 배열 상태의 설명도이다.

도 10은 노광 헤드에 의해 형성되는 묘화 패턴의 파라미터의 설명도이다.

도 11은 노광 헤드에 의해 형성되는 묘화 패턴의 파라미터의 설명도이다.

도 12는 노광 헤드에 의해 형성되는 묘화 패턴의 파라미터의 설명도이다

도 13은 노광 헤드에 의해 형성되는 묘화 패턴의 재기 피치 및 재기 진폭의 계산 결과 설명도이다.

도 14는 노광 헤드에 의해 형성되는 묘화 패턴의 재기 피치 및 재기 진폭의 계산 결과 설명도이다.

도 15는 노광 헤드에 의해 형성되는 묘화 패턴의 재기 피치 및 재기 진폭의 계산 결과 설명도이다.

도 16은 노광 헤드에 의해 형성되는 묘화 패턴의 재기 피치 및 재기 진폭의 계산 결과 설명도이다.

도 17은 노광 헤드에 의해 형성되는 묘화 패턴의 재기 피치 및 재기 진폭의 계산 결과 설명도이다.

도 18은 노광 헤드에 의해 형성되는 묘화 패턴의 재기 피치 및 재기 진폭의 계산 결과 설명도이다.

(패턴 형성 방법)

본 발명의 패턴 형성 방법은 패턴 형성 재료에 있어서의 감광층을 피처리 기체 상에 적층한 후, 상기 감광층에 대하여, 노광을 행하는 노광 공정을 적어도 포함하고, 적당히 선택한 그 밖의 공정을 포함한다.

[노광 공정]

상기 노광 공정은 상기 감광층에 대하여, 광조사 수단, 및 상기 광조사 수단으로부터의 광을 수광하여 출사하는 n개(단, n은 2이상의 자연수)의 2차원상으로 배열된 묘소부를 갖고, 패턴 정보에 따라서 상기 묘소부를 제어가능한 광변조 수단 을 구비한 노광 헤드로서, 상기 노광 헤드의 주사 방향에 대하여, 상기 묘소부의 열방향이 소정의 경사 각도를 이루도록 배치된 노광 헤드를 사용하고, 상기 노광 헤드를 주사 방향에 상대적으로 이동시켜서 노광을 행하는 공정이다.

상기 노광은 상기 패턴 정보에 대응하는 묘화 패턴에 있어서, 상기 묘소부에 의해 형성된 묘화 화소로 재현됨으로써 발생되는 재기의 재기 피치 및 재기 진폭 중 적어도 어느 하나가 소정값 이하가 되도록,

(a)인접하는 상기 묘소부에 의해 형성되는 상기 묘화 화소의 배열 피치,

(b)복수의 상기 묘화 화소로 이루어지는 2차원상의 묘화 화소군의 상기 주사 방향에 대한 경사 각도,

(c)상기 주사 방향에 대한 상기 묘화 화소의 묘화 피치, 및

(d)상기 주사 방향과 대략 직교하는 방향에 인접해서 형성되는 상기 묘화 화소의 상기 주사 방향에 대한 묘화 위치의 위상차,

중 적어도 어느 하나를 설정하고, 상기 패턴 정보에 기초해서 상기 묘소부를 소정의 타이밍으로 변조 제어해서 행하여진다.

본 발명의 패턴 형성 방법의 노광 공정에 관한 노광 장치의 하나의 예에 대해서, 이하, 도면을 참조하면서 설명한다. 상기 노광 공정에 있어서의 노광 방법은 상기 노광 장치의 설명을 통해서 확인된다.

<노광 장치의 구성>

<<노광 장치의 외관>>

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 묘화 장치인 플랫베드(flat bed) 타입의 노광 장치(10)를 나타낸다.

노광 장치(10)는 복수의 다리부(12)에 의해 지지된 변형이 매우 작은 정반(14)을 구비하고, 이 정반(14) 상에는, 2개의 가이드 레일(16)을 통하여 노광 스테이지(18)가 화살표 방향으로 왕복 이동가능하게 설치되어 있다. 또한, 노광 스테이지(18)에는, 상기 패턴 형성 재료에 있어서의 상기 감광층을, 피처리 기체 상에 적층하여 이루어지는 적층체(이하, 「감광 재료」라고 하는 경우가 있다)인 시트 필름 F가 점착된 기판이 흡착 유지된다.

정반(14)의 중앙부에는 가이드 레일(16)을 넘도록 해서 문형의 칼럼(20)이 설치되어 있다. 이 칼럼(20)의 한 쪽의 측부에는 시트 필름 F에 기록된 얼라인먼트 마크를 검출하는 카메라(22a, 22b)가 고정되고, 다른 쪽의 측부에는 시트 필름 F에 대하여 묘화 패턴(화상)을 형성하는 복수의 노광 헤드(24a∼24j)(묘화 헤드)가 위치 결정 유지된 스캐너(26)가 고정되어 있다.

도 2에, 각 노광 헤드(24a∼24j)의 구성을 나타낸다.

노광 헤드(24a∼24j)에는 예를 들면, 상기 광조사 수단으로서의 광원 유닛(28)을 구성하는 복수의 반도체 레이저로부터 출력된 레이저 빔 L이 합파되어서 광 섬유(30)를 통하여 도입된다. 레이저 빔 L이 도입된 광 섬유(30)의 출사끝에는 로드 렌즈(32), 반사 미러(34), 및 디지탈 마이크로 미러 디바이스(DMD)(36)가 순서대로 배열되어 있다.

DMD(36)은 도3에 나타낸 바와 같이, SRAM셀(메모리셀)(38) 상에 격자상으로 배열된 다수의 마이크로 미러(40)(묘화 소자)를 요동가능한 상태로 배치한 것이고, 각 마이크로 미러(40)의 표면에는 알루미늄 등의 반사율이 높은 재료가 증착되어 있다. SRAM셀(38)에 묘화 데이타에 따른 디지털 신호가 기입되면, 그 신호의 상태에 따르고, 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 각 마이크로 미러(40)가 대각선을 중심으로 하는 소정 방향으로 경사한다.

도 4는 마이크로 미러(40)가 온 상태의 방향으로 경사했을 경우를 나타내고, 도 5는 마이크로 미러(40)가 오프 상태의 방향으로 경사했을 경우를 나타낸다. 따라서, 제어 유닛(42)으로부터 공급되는 패턴 정보(묘화 데이타)에 기초하여 변조 신호로 DMD(36)의 각 마이크로 미러(40)의 경사를 제어함으로써, 묘화 데이타에 따라서 레이저 빔 L을 선택적으로 시트 필름 F에 인도하고, 소망의 묘화 패턴(화상)을 묘화할 수 있다.

온 상태의 마이크로 미러(40)에 의해 반사된 레이저 빔 L의 사출 방향에는 확대 광학계인 제 1 결상 광학 렌즈(44 및 46), DMD(36)의 각 마이크로 미러(40)에 대응해서 다수의 렌즈를 설치한 마이크로 렌즈 어레이(48), 줌 광학계인 제 2 결상 광학 렌즈(50 및 52)가 순서대로 배열되어 있다.

또한, 마이크로 렌즈 어레이(48)의 전후에는 미광(迷光, stray light)을 제거함과 아울러 레이저 빔 L을 소정의 지름으로 조정하기 위한 마이크로 애퍼쳐 어레이(micro aperture array)(54, 56)가 설치된다.

이상과 같이 구성되는 노광 헤드(24a∼24j)는 도 6에 나타낸 바와 같이, 시트 필름 F의 주사 방향(노광 스테이지(18)의 이동 방향)과 직교하는 방향에 2열로 지그재그상으로 배열된다.

각 노광 헤드(24a∼24j)에 조립되는 DMD(36)은 도 7에 나타낸 바와 같이, 높은 해상도를 실현시키기 위해서, 주사 방향에 대하여 소정 각도 경사한 상태로 설정된다. 즉, DMD(36)을 시트 필름 F의 주사 방향에 대하여 경사시킴으로써, DMD(36)을 구성하는 마이크로 미러(40)의 주사 방향과 직교하는 방향에 대한 간격이 좁아져, 이것에 의해, 주사 방향과 직교하는 방향에 대한 해상도를 높게 할 수 있다.

또한, 노광 헤드(24a∼24)간의 이음매가 발생하지 않도록, 각 노광 헤드(24a∼24j)에 의한 노광 에리어(58a∼58j)가 주사 방향과 직교하는 방향에 중첩하도록 설정된다.

도 8은 노광 장치(10)의 제어 회로의 요부 구성 블록도이다. 노광 장치(10)를 제어하는 제어 유닛(42)(제어 수단)은 엔코더(62)에 의해 검출된 노광 스테이지(18)의 위치 데이타에 기초해서 동기 신호를 생성하는 동기 신호 생성부 (64), 생성된 동기 신호에 기초해서 노광 스테이지(18)를 주사 방향으로 이동시키는 노광 스테이지 구동부(66), 시트 필름 F에 묘화되는 묘화 패턴(화상)의 묘화 데이타를 기억하는 묘화 데이타 기억부(68) 및 동기 신호 및 묘화 데이타에 기초해서 DMD(36)의 SRAM셀(38)을 변조 제어하고, 마이크로 미러(40)를 구동하는 DMD변조부(70)를 구비한다.

또한, 제어 유닛(42)은 동기 신호 생성부(64)에 의해 생성되는 동기 신호를 조정하는 주파수 변경부(72)(묘화 타이밍 변경 수단), 위상차 변경부(74)(위상차 변경 수단) 및 이동 속도 변경부(75)(이동 속도 변경 수단)를 구비하는 것이 바람 직하다.

상기 묘화 타이밍 변경 수단으로서의 주파수 변경부(72)는 DMD(36)을 구성하는 마이크로 미러(40)의 주사 방향에 대한 온 오프 제어의 타이밍을 결정하는 주파수를 변경해서 동기 신호 생성부(64)에 공급하고, 시트 필름 F에 묘화되는 화소의 주사 방향의 간격을 조정한다.

상기 위상차 변경 수단으로서의 위상차 변경부(74)는 주사 방향과 대략 직교하는 방향에 인접해서 배열된 마이크로 미러(40)의 온 오프 제어의 타이밍의 위상차를 변경해서 동기 신호 생성부(64)에 공급하고, 시트 필름 F에 묘화되는 화소의 주사 방향에 대한 위상차를 조정한다.

상기 이동 속도 변경 수단으로서의 이동 속도 변경부(75)는 노광 스테이지(18)의 이동 속도를 변경해서 동기 신호 생성부(64)에 공급하는 것으로 노광 스테이지(18)의 이동 속도를 조정한다.

또한, 제어 유닛(42)에는 필요에 따라서, 노광 헤드 회전 구동부(76)(묘화 화소군 회전 수단) 및 광학 배율 변경부(78)(묘화 배율 변경 수단)를 설치하는 것이 바람직하다.

상기 묘화 화소군 회전 수단으로서의 노광 헤드 회전 구동부(76)는 노광 헤드(24a∼24j)를 레이저 빔 L의 광축의 주변에 소정 각도 회전시켜, 시트 필름 F상에 형성되는 화소 배열의 주사 방향에 대한 경사 각도를 조정한다. 또한, 노광 헤드(24a∼24j)의 일부의 광학부 재료를 회전시킴으로써, 화소 배열의 경사 각도를 조정하도록 하여도 좋다.

상기 묘화 배율 변경 수단으로서의 광학 배율 변경부(78)는 노광 헤드(24a∼24j)의 제 2 결상 광학 렌즈(50, 52)에 의해 구성되는 줌 광학계(79)를 제어하여 광학 배율을 변경하고, 인접하는 마이크로 미러(40)에 의해 시트 필름(F)상에 형성되는 화소의 배열 피치 또는 동일한 마이크로 미러(40)에 의한 묘화 피치를 조정한다.

<<노광 장치의 동작>>

노광 장치(10)는 기본적으로는 이와 같이 구성되는 것이며, 이하에, 상기 노광 장치를 사용해서 노광을 행할 때의 동작에 대해서 설명한다.

노광 스테이지(18)에 시트 필름 F를 흡착 유지시킨 후, 제어 유닛(42)은, 노광 스테이지 구동부(66)를 구동하고, 노광 스테이지(18)를 정반(14)의 가이드 레일(16)에 따라 한 쪽의 방향으로 이동시킨다. 노광 스테이지(18)이 칼럼(20)사이를 통과할 때, 카메라(22a, 22b)가 시트 필름 F가 있는 소정 위치에 기록되어 있는 얼라인먼트 마크를 판독한다. 제어 유닛(42)은 판독된 얼라인먼트 마크의 위치 데이타에 기초하고, 시트 필름 F의 위치 보정 데이타를 산출한다.

위치 보정 데이타가 산출된 후, 제어 유닛(42)은 노광 스테이지(18)를 다른 쪽의 방향으로 이동시키고, 스캐너(26)에 의해 시트 필름 F에 대한 묘화 패턴(화상)의 노광을 개시한다.

즉, 상기 광조사 수단으로서의 광원 유닛(28)으로부터 출력된 레이저 빔 L은 광 섬유(30)를 통하여 각 노광 헤드(24a∼24j)에 도입된다. 도입된 레이저 빔 L은, 로드 렌즈(32)로부터 반사 미러(34)를 통하여 DMD(36)에 입사한다.

한편, 묘화 데이타 기억부(68)로부터 판독되고, 위치 보정 데이타에 의해 보정된 묘화 데이타(패턴 정보)는 DMD 변조부(70)에 있어서, 동기 신호 생성부(64)로부터 공급되는 동기 신호를 따른 타이밍으로 변조되어서 DMD(36)에 공급된다. 이 결과, DMD(36)을 구성하는 각 마이크로 미러(40)가 묘화 데이타를 따라 동기 신호에 따른 타이밍으로 온 오프 제어된다.

도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, DMD(36)을 구성하는 각 마이크로 미러(40)에 의해 소망의 방향으로 선택적으로 반사된 레이저 빔 L은 제 1 결상 광학 렌즈(44 및 46)에 의해 확대된 후, 마이크로 애퍼쳐 어레이(54), 마이크로 렌즈 어레이(48), 마이크로 애퍼쳐 어레이(56)를 통하여 소정의 지름으로 조정되고, 이어서, 광학 배율 변경부(78)를 구성하는 제 2 결상 광학 렌즈(50 및 52)에 의해 소정의 배율로 조정되어 시트 필름 F에 인도된다.

이 경우, 노광 스테이지(18)는 정반(14)에 따라 이동하고, 시트 필름 F에는, 노광 스테이지(18)의 이동 방향과 직교하는 방향에 배열되는 복수의 노광 헤드(24a∼24j)에 의해 소망의 2차원 패턴(이하, 「2차원 화상」이라고 한다)이 묘화된다.

그러나, 상기한 바와 같이 하여 시트 필름 F상에 묘화되는 2차원 화상은 DMD(36)를 구성하는 마이크로 미러(40)에 기초하여 이산적인 다수의 화소의 집합에 의해 구성되어 있다. 이 경우, 묘화 전의 오리지널 화상은 시트 필름 F상의 이산적인 묘화 점에 매핑되어서 재현되므로, 상기 오리지널 화상과 묘화 점의 배치의 관계로, 묘소부에 대응한 픽셀로 이루어지는 재현 화상에 있어서, 상기 화상의 끝부가 삐쭉삐쭉하게 된 상태인 재기가 발생하거나, 또는 상기 오리지널 화상의 선폭의 정밀도가 저하하는 등의 불량이 발생할 우려가 있다.

본 발명의 패턴 형성 방법에 있어서의 상기 노광 방법은 시트 필름 F상에 형성되는 묘화 화소의 배치를 조정함으로써, 재기의 발생을 억제하고, 적절한 묘화 패턴의 형성을 가능하게 하는 것이다.

상기 묘화 화소의 배치를 규정하는 파라미터로서는 (a)인접하는 상기 묘소부가 의해 형성되는 상기 묘화 화소의 배열 피치, (b)복수의 상기 묘화 화소로 이루어지는 2차원상의 묘화 화소군의 상기 주사 방향에 대한 경사 각도, (c)상기 주사 방향에 대한 상기 묘화 화소의 묘화 피치, 및 (d)상기 주사 방향과 대략 직교하는 방향에 인접하여 형성되는 상기 묘화 화소의 상기 주사 방향에 대한 묘화 위치의 위상차의 4개를 들 수 있고, 이들의 적어도 어느 하나를 설정하고, 상기 묘소부를 소정의 타이밍으로 변조 제어함으로써, 재기의 발생을 억제할 수 있다.

상기 (a)∼(d)의 파라미터를 조정하는 방법으로서는 상기 묘소부에 의해 상기 감광층의 피노광면 상에 형성되는 묘화 화소의 중심점으로서 제어점을 규정하고, 상기 제어점의 (e)상기 제어점의 대략 주사 방향에 걸친 제어점열의 피치, (f)상기 제어점열의 늘어선 방향, (g)상기 제어점의 상기 주사 방향에 대한 피치, 및 (h)상기 주사 방향과 대략 직교하는 방향에 인접하는 상기 제어점의 상기 주사 방향에 대한 위상차의 4개를 들 수 있고, 이들의 적어도 어느 하나를 묘화 패턴의 재기가 저감되도록 제어하는 방법이 열거된다.

이하, 그 하나의 예로서, 1개의 DMD(36)에 의해 발생된 재기를 억제할 경우에 대해서 설명한다.

도 9는 1개의 DMD(36)를 구성하는 다수의 마이크로 미러(40)의 배열을 모식적으로 나타낸 도이다.

도 9에 있어서, 시트 필름 F의 주사 방향을 y, 주사 방향 y와 직교하는 방향을 x라고 하고, 대략 주사 방향 y에 따라 배열되는 마이크로 미러(40)의 열을 스와스(swath)(77)라 정의한다. 이 경우, 스와스(77)는 묘화되는 화상의 x방향에 대한 해상도를 향상시키기 위해서, x방향에 대하여 소정의 각도θs(이하, 스와스 경사 각도 θs(≠90°라고 한다)로 설정된다. 또한, 스와스(77) 상에서 인접하는 2개의 마이크로 미러(40)를 DMD 화소 A, B라 한다.

도 10은, 도 9에 나타낸 바와 같이, DMD(36)에 의해 형성되고, 시트 필름 F상에 형성되는 묘화 화소의 중심점으로서 규정되는 제어점(이하, 「어드레스 격자점」이라고 한다)과, 상기 패턴 정보에 기초하는 소망의 묘화 패턴(이하,「오리지널 화상」이라고 한다)의 관계를 모식적으로 나타낸 도이다. 도 9에 있어서, 상기 어드레스 격자점은, 실선원 및 점선원으로 나타내지고, 상기 오리지널 화상(80)은 직선상의 묘화 패턴으로서 나타내어지고 있다.

이 경우, 오리지널 화상(80)은 실선원으로 나타내어지는 복수의 어드레스 격자점에 의해 재현된다. 또한, 레이저 빔 L은 각 어드레스 격자점을 중심으로 하는 소정의 빔 지름(도트 지름)으로 화소를 형성한다. 따라서, 시트 필름 F상에 실제로 형성되는 화상은 외곽선(82)으로 나타내어지는 바와 같이, 실선으로 나타내는 어드레스 격자점의 윤곽보다도 넓어진 화상이 된다.

어드레스 격자점의 배열은 도 10에 나타낸 바와 같이, 격자점열(1), 격자점 열(2) 및 격자점열(3)의 3종류의 보는 방법이 있다. 각 격자점열을 특정하는 파라미터로서는 격자점열 1∼3의 x방향에 대한 경사 각도 θgi(i=1∼3), 격자점열 1∼3을 구성하는 어드레스 격자점의 격자점 피치 pgi(i=1∼3), 및 격자점열 1∼3의 열 피치 dgi(i=1∼3)가 있다.

이들의 파라미터는 스와스(77) 상에서 인접하는 DMD화소 A, B(도 9참조)에 의해 시트 필름 F상에 형성되는 어드레스 격자점(이하, 어드레스 격자점 A, B라고도 한다.)의 배열 피치 ps(제어점열의 피치(e)), 스와스 경사 각도 θs(제어점열의 늘어선 방향(f))(단, x방향을 기준으로 하여 반시계 회전을 +라고 한다.), 각 어드레스 격자점의 y방향에 대한 묘화 피치 py(제어점의 주사 방향에 대한 피치(g))에 의해 결정된다. 이하, 이들의 파라미터간의 관계를 설명한다.

<(I)경사 각도 θgi(i=1∼3)>

도 11에 나타내는 3개의 인접하는 어드레스 격자점 A, B', B"을 고려한다. 격자점열 3의 경사 각도 θg3은,

θg3=90° 식(1)

이다. 또한, 격자점열 1, 2의 경사 각도 θg1, θ2에 대해서는,

N1=integer(ps·sinθs/py)

(integer는, 절단 연산을 의미한다.)

N2=N1+1

라 하면, 어드레스 격자점 A에 대한 어드레스 격자점 B", B"의 y방향의 거리 Δy1,Δy2(상기 주사 방향과 대략 직교하는 방향에 인접하는 상기 제어점의 상기 주사 방향에 대한 위상차(h))는

Δyi=|ps·sinθs-py·Ni｜ (i=1, 2)

가 된다. 또한, 어드레스 격자점 A, B', B"의 x방향의 묘화 피치 px는,

px=ps·cosθs

이고,

tanθgi=Δyi/px (i=1, 2) 식(2)

가 된다. 따라서, 격자점열 1∼3의 경사 각도 θg1, θg2는

θgi=tan^-1{|ps·cosθs-py·Ni｜/ (ps·cosθs)}

(i=1, 2) 식(3)

로서 구해진다.

<(II)격자점 피치 pgi(i=1∼3)>

격자점열 3은 y방향으로 배열된 어드레스 격자점으로 구성되기 때문에,

pg3=py 식(4)

이다. 또한,

pgi=px/cosθgi(i=1, 2) 식(5)

이다.

<(III)열 피치 dgi(i=1∼3)>

격자점열 3의 열 피치 dg3은,

dg3=px 식(6)

이다. 또한,

dgi=py·cosθgi (i=1, 2) 식(7)

이다.

한편, 오리지널 화상(80)을 어드레스 격자점에 의해 재현했을 때에 발생하는 재기는 격자점열 1∼3에 의해 발생하기 때문에, 상기에서 구한 격자점열 1∼3의 파라미터 및 오리지널 화상(80)의 x방향에 대한 경사 각도 θL을 사용하여 정의할 수 있다.

이 경우, 재기는 재기 피치 pj1∼pj3, 및 재기 진폭 aj1∼aj3에 의해 규정된다.

<(IV)재기 피치 pji(i=1∼3)>

재기 피치 pji는 격자점열 1∼3의 열 피치 dgi와, 격자점열 1∼3의 경사 각도 θgi 및 오리지널 화상(80)의 경사 각도 θL의 차(θgi-θL)에 의해 결정된다

이 경우, 각 격자점열 1∼3상에 어드레스 격자점이 연속적으로 형성되는 것이라 가정하고, 평균값으로서의 재기 피치 pji는,

pji=dgi/sin(θgi-θL) (i=1∼3) 식(8)

이 된다.

<(V)재기 진폭aji(i=1∼3)>

도 12는 격자점열(1)과 오리지널 화상(80)의 사이에서 발생하는 재기의 설명도이다. 이 경우, 오리지널 화상(80)의 경계와 격자점열(1)의 교점간의 거리가 재기 피치 pj1이 된다.

또한, 재기 진폭 aj1은 격자점열 1 및 격자점열 2와, 격자점열 1 및 격자점열 3의 사이에서 각각 정의할 수 있다. 이들의 재기 진폭 aj1 중, 작은 쪽을 대표값으로서의 재기 진폭 aj1으로 선택하면, 도 12에 나타내는 관계로부터,

aj1=pj1·tanθ'1·tanθ'2/(tanθ'2-tanθ'1)

(θ'1=θg1-θL)

이 된다. 따라서 재기 진폭 aji는

aji=pji·tanθ'i·tanθ'k/(tanθ'k-tanθ'i)

(i=1∼3, θ'1=θgi-θL, k=1∼3, i≠k)

식(9)

이다, 또한, θ'k는 선택된 재기 진폭 aji의 작은 격자점열과 오리지널 화상(80)이 이루는 각도이다.

시트 필름 F상에 재현되는 묘화 패턴에 있어서의 재기는 재기 피치 pji 및 재기 진폭 aji가 모두 어느 정도 클 경우에 확인된다.

묘화 패턴을 구성하는 각 화소는 도 10에 나타내는 어드레스 격자점을 중심으로 하고, 레이저 빔L의 빔 지름에 기초하는 소정의 지름으로 묘화되므로, 재기 피치 pji가 작을 경우에는 재기 진폭 aji가 커도 재기가 확인되지 않는다. 따라서, 재기의 확인을 저하시키기 위해서는 재기 피치 pji 또는 재기 진폭 aji 중 어느 하나가 소정값이하가 되도록, 파라미터를 설정하면 좋게 된다.

또한, 상기 재기 피치 및 재기 진폭의 소정값으로서는 감광층의 피노광면에 형성되는 묘화 화소의 도트 지름, 즉, 레이저 빔 L의 빔 지름이라고 할 수 있다.

재기 피치 pji 및 재기 진폭 aji는 식(1)∼ (9)로부터, 오리지널 화상(80)의 x방향에 대한 경사 각도 θL, 스와스 경사 각도 θs, 스와스(77) 상에서 인접하는 DMD에 의해 형성되는 묘화 화소 A 및 B의 배열 피치 ps, 어드레스 격자점의 y방향에 대한 묘화 피치 py의 각 파라미터에 의해 결정된다.

따라서, 이들의 파라미터에 대응하는 (a)인접하는 상기 묘소부에 의해 형성되는 상기 묘화 화소의 배열 피치, (b)복수의 상기 묘화 화소로 이루어지는 2차원상의 묘화 화소군의 상기 주사 방향에 대한 경사 각도, (c)상기 주사 방향에 대한 상기 묘화 화소의 묘화 피치, 및 (d)상기 주사 방향과 대략 직교하는 방향에 인접해서 형성되는 상기 묘화 화소의 상기 주사 방향에 대한 묘화 위치의 위상차의 각 파라미터를 조정함으로써, 재기의 발생을 억제하고, 재기를 저감시킨 화상을 재현할 수 있다. 또한, 각 파라미터는 개별로 조정해서 설정해도 좋고, 복수의 파라미터를 동시에 조정해도 좋다.

이 경우, 경사 각도 θL, 즉, 복수의 상기 묘화 화소로 이루어지는 2차원상의 묘화 화소군의 상기 주사 방향에 대한 경사 각도(b)는 시트 필름 F에 형성하는 오리지널 화상(80)에 의해 미리 결정되어 있다.

스와스 경사 각도 θs는 노광 헤드(24a∼24j)에 조립된 DMD(36)의 경사 각도에 의해 결정되지만, 이 경사 각도는 노광 헤드 회전 구동부(76)에 의해 노광 헤드(24a∼24j)를 광축의 주변에 소정 각도회전시켜서 조정할 수 있다. 또한, 노광 헤드(24a∼24j)의 일부의 광학부재, 예를 들면, 마이크로 렌즈 어레이(48), 마이크로 애퍼쳐 어레이(54, 56)를 회전시킴으로써 상기 경사 각도를 조정할 수도 있다. 또한, 광학상을 회전시키는 도브 프리즘 등의 상회전 소자를 설치하고, 이 상회전 소자를 회전시켜서 상기 경사 각도를 조정할 수도 있다. 상회전 소자는 제 2 결상 광학 렌즈(50, 52)의 후에 배치할 수 있다. 또한, 제 2 결상 광학 렌즈(50, 52)를 설치하지 않고, 마이크로 렌즈 어레이(48)에 의해 직접 시트 필름 F 상에 레이저 빔 L을 결상시키는 장치 구성의 경우, 상회전 소자를 마이크로 렌즈 어레이(48) 후에 배치할 수 있다.

배열 피치 ps, 즉, 인접하는 상기 묘소부에 의해 형성되는 상기 묘화 화소의 배열 피치(a)는 DMD(36)를 구성하는 마이크로 미러(40)의 간격에 의존하고 있지만, 광학 배율 변경부(78)에 의해 줌 광학계(79)를 구성하는 제 2 결상 광학 렌즈(50, 52)의 위치를 변경시킴으로써, 시트 필름 F상에서의 배열 피치 ps를 조정할 수 있다.

묘화 피치 py, 즉, 상기 주사 방향에 대한 상기 묘화 화소의 묘화 피치(c)는 동기 신호 생성부(64)에 의해 생성되는 동기 신호의 출력 타이밍을 주파수 변경부(72)로부터의 주파수 변경 신호에 의해 조정하거나, 또는 이동 속도 변경부(75)로부터의 이동 속도 변경 신호를 동기 신호 생성부(64)에 공급해서 동기 신호의 출력 타이밍을 변경하고, 노광 스테이지 구동부(66)에 의해 노광 스테이지(18)의 y방향으로의 이동 속도를 변경하는 것으로 조정할 수 있다.

또한, 경사 각도 θL이 y방향의 위치에 의해 변화되는 오리지널 화상(80)에 대하여는 스와스 경사 각도 θs를 오리지널 화상(80)의 경사 각도 θL에 따라서 신속하게 변경하는 것은 곤란하기 때문에, 예를 들면, 주파수 변경부(72)에 의해 묘 화 피치 py를 변경하는 것이 적당하다.

또한, 재기 피치 pji 및 재기 진폭 aji는 예를 들면, 도 10에 있어서, DMD에 의해 형성되는 묘화 화소 A 및 B를 동시에 묘화하는 것이 아니고, 위상차 변경부(74)에 의해 y방향에 대한 DMD화소 A 및 B의 묘화 타이밍을 소정 시간씩 지연시킴으로써, DMD화소 A의 x방향에 인접해서 형성되는 DMD화소 B', B"의 위상차 Δyi, 즉, 상기 주사 방향과 대략 직교하는 방향에 인접해서 형성되는 상기 묘화 화소의 상기 주사 방향에 대한 묘화 위치의 위상차(d)를 변경하고, 이 결과로서 경사 각도 θgi를 변경해서 조정할 수도 있다.

도 13∼도 15 및 도 16∼도 18은 각 파라미터를 소정값으로 설정하고, 상기 식(8) 및 (9)에 따라서, 각 격자점열 1∼3의 재기 피치 pji 및 재기 진폭 aji를 계산한 결과를 나타내고 있다.

또한, 격자점열 간에서 발생되는 재기 진폭에 대해서는 작은 쪽의 값의 절대치를 선택하는 것으로 한다. 또한, 재기 피치 pji의 허용 범위를 -5㎛∼+5㎛, 재기 진폭 aji의 허용 범위를 -1㎛∼+1㎛로 한다.

도 13에 나타내는 격자점열(1)에서는 오리지널 화상(80)의 경사 각도 θL=0°∼55°의 범위로 허용되지 않는 재기가 발생하고, 도 14에 나타내는 격자점열(2)에서는 오리지널 화상(80)의 경사 각도의 θL=110°∼135°범위로 허용되지 않는 재기가 발생하고, 도 15에 나타내는 격자점열(3)에서는 재기가 발생하지 않는 것이 예측된다. 이 경우, 예를 들면, 오리지널 화상(80)에 경사 각도 15°전후의 직선이 포함되어 있으면, 이 직선에 격자점열(1)에 기인하는 허용할 수 없는 재기가 발생 할 우려가 있다.

이것에 대하여, 파라미터를 변경한 도 16∼도 18에 나타내는 격자점열 1∼3에서는 오리지널 화상(80)의 경사 각도 15°전후에서 모두 재기가 발생하지 않고, 따라서, 양호한 묘화 패턴을 얻을 수 있는 것이 기대된다.

이상, 1개의 DMD(36)에 의해 발생되는 재기를 억제할 경우에 대해서 설명했지만, 복수의 노광 헤드(24a∼24j)를 구성하는 각DMD(36)에 대하여, 같은 조정을 행할 수 있는 것은 물론이다. 즉, 복수의 묘소부로 이루어지는 묘화 화소군을 복수 갖고, 상기 각 묘소부 군으로 발생하는 재기 피치 및 재기 진폭 중 어느 하나의 평균값이 소정값이하가 되도록 조정할 수 있다.

이 경우, 노광 헤드(24a∼24j)의 각 DMD 마다 개별로 각 파라미터의 조정을 행해도 좋지만, 묘화되는 화상 전체로서 재기를 저감시키기 위해서, 각 노광 헤드(24a∼24j)에 의해 발생되는 재기의 재기 피치 또는 재기 진폭의 평균값이 소정값이하가 되도록, 예를 들면, 노광 스테이지(18)의 이동 속도를 조정하도록 해도 좋다.

또한, 각 파라미터는 오리지널 화상(80)의 패턴, 예를 들면, 각 오리지널 화상(80)의 y방향에 대한 경사 각도 θL에 따라서 설정 또는 변경하도록 해도 좋다.

특히, 오리지널 화상(80)의 패턴이 재기가 눈에 띄기 쉬운 x방향 또는 x방향에 가까운 방향에 연재하는 라인상의 패턴일 경우, 이 패턴에 대한 재기가 가장 저감되도록 파라미터를 조정하면 바람직하다.

또한, 재기 피치 또는 재기 진폭에 의해 규정되는 오리지널 화상(80)의 재기 의 형상과, 재기를 조정하기 위한 각 파라미터의 상관 관계를 구해 두고, 이 상관 관계에 기초해서 최적인 파라미터를 설정하거나, 또는 파라미터가 이미 설정되어 있을 경우에는 그 파라미터를 변경함으로써, 적절한 화상을 용이하게 얻는 것이 가능해진다.

또한, 상기 재기의 형상을 허용 범위내로 할 수 있는 각 파라미터의 조건을 선택 조건으로서 구해 두고, 오리지널 화상(80)에 따른 소망의 파라미터를 선택해서 설정하거나 또는 상기 재기의 형상을 허용 범위밖으로 하는 각 파라미터의 조건을 금지 조건으로서 구해 두고, 오리지널 화상(80)에 따라서 그 파라미터의 선택을 금지하도록 할 수도 있다.

또한, 허용 범위로서는, 임의의 범위를 설정할 수 있지만, 예를 들면, 형성되는 패턴의 선폭 정밀도나 가장자리 조도를 기준으로서 설정할 수 있다.

오리지널 화상(80)과 상기(e)∼ (h)의 각 파라미터의 상관 관계는 오리지널 화상(80)을 구성하는 패턴의 방향, 예를 들면, 오리지널 화상(80)의 소정의 영역내에 있어서의 지배적인 패턴의 방향, 평균값, 방향의 히스토그램이 최대가 되는 방향 등을 선택해서 구할 수 있다. 또한, 오리지널 화상(80)을 복수의 영역으로 분할하고, 각 영역 마다에서 상기 상관 관계를 구하고, 각 영역 마다에 재기를 저감시킬 수 있는 파라미터를 설정하도록 해도 좋다.

또한, 재기를 저감시키기 위한 파라미터는 초기 파라미터를 설정한 상태로 화상을 묘화하고, 그 화상으로부터 각 파라미터와 재기 형상 등의 상관 관계를 측량하고, 최적인 파라미터를 탐색해서 설정하는 것도 가능하다.

즉, 미리 설정한 제어점열의 피치(e), 늘어선 방향(f), 상기 제어점의 상기 주사 방향에 대한 피치(g) 및 위상차(h)에 의한 묘화 패턴으로부터, 제어점열의 피치(e), 늘어선 방향(f), 상기 제어점의 상기 주사 방향에 대한 피치(g) 및 위상차(h) 중 적어도 어느 하나와, 재기 피치 및 재기 진폭 중 적어도 어느 하나에 의해 규정되는 재기의 형상의 상관 관계를 계측해서 구할 수 있다.

상술의 노광 방법에 있어서는 마이크로 미러(40)를 직교하는 격자상에 배열한 DMD(36)를 사용하고, 이것을 경사시켜서 노광을 행하는 형태에 대해서 설명했지만, 경사 각도 θs로 교차하는 격자 상에 마이크로 미러(40)를 배열한 DMD를 사용하면, DMD를 경사시키지 않고 노광 헤드(24a∼24j)에 들어간 재기의 억제된 화상을 형성할 수 있다.

또한, 상술의 노광 방법에 있어서, 상기 광변조 수단으로서는 반사형 공간 광변조 소자인 DMD(36)를 사용했을 경우에 대해서 설명했지만, 상기 DMD이외의 상기 광변조 수단으로서, 투과형 공간 광변조 소자(LCD)를 사용할 수도 있다. 예를 들면, MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 타입의 공간 광변조 소자(SLM:Spacial Light Modulator)나, 상기 광학 효과에 의해 투과광을 변조하는 광학 소자(PLZＴ소자)나 액정광 셔터(FLC) 등의 액정 셔터 어레이 등, MEMS 타입이외의 공간 광변조 소자를 사용하는 것도 가능하다. 한편, MEMS란, IC제조 프로세스를 기반으로 한 마이크로 머시닝 기술에 의한 마이크로 사이즈의 센서, 액츄에이터, 제어 회로를 집적화한 미세 시스템의 총칭이며, MEMS타입의 공간 광변조 소자란, 정상 기력을 이용한 전기 기계 동작에 의해 구동되는 공간 광변조 소자를 의미하고 있다.

또한, 그레이팅 라이트 밸브(GLV: Grating Light Valve)를 복수개 늘어 놓아서 2차원상으로 구성한 것을 사용할 수도 있다. 이들의 반사형 공간 광변조 소자(GLV)나 투과형 공간 광변조 소자(LCD)를 사용하는 구성에 있어서는 상기 광조사 수단으로서, 레이저 이외에 램프 등을 광원으로서 사용할 수 있다.

또한, 상술의 노광 방법에 있어서, 상기 광조사 수단으로서는 반도체 레이저를 광원으로 하는 형태에 대해서 설명했지만, 상기 반도체 레이저 이외에, 예를 들면, 고체 레이저, 자외 LD, 적외 LD 등을 사용할 수도 있다. 또한, 복수의 발광점이 2차원상으로 배열된 광원(예를 들면, LD 어레이, 유기 EL 어레이 등)을 사용할 수도 있다.

상기 노광 장치로서는 플렛베드 타입의 노광 장치(10)를 예로 들었지만,플렛베드 타입 이외의 노광 장치이어도 좋고, 예를 들면, 감광 재료가 드럼의 외주면에 권취되는 아우터 드럼 타입의 노광 장치, 감광 재료가 실린터의 내주면에 장착되는 이너 드럼 타입의 노광 장치이어도 좋다.

<적층체>

상기 노광의 대상으로서는 지지체 상에 감광층을 갖는 패턴 형성 재료에 있어서의 상기 감광층으로서, 피처리 기체상에 적층되어서 이루어지는 상기 감광층인 한 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당히 선택할 수 있다. 상기 적층체로서는 예를 들면, 상기 패턴 형성 재료에 있어서의 감광층 이외의 다른 층이 적층되어서 이루어지는 것이어도 좋다.

<패턴 형성 재료>

상기 패턴 형성 재료로서는 지지체 상에 감광층을 갖는 한 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당히 선택할 수 있다.

상기 감광층으로서는 특별히 제한은 없고, 공지의 패턴 형성 재료 중에서 적당히 선택할 수 있지만, 예를 들면, 바인더, 중합성 화합물 및 광중합 개시제를 포함하고, 적당히 선택한 기타 성분을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 감광층의 적층수는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당히 선택할 수 있고, 예를 들면, 1층이어도 좋고, 2층이상이어도 좋다.

<<바인더>>

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 열거된다.

상기 산성기로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서, 적당히 선택할 수 있고, 예를 들면, 카르복실기, 술폰산기, 인산기 등이 열거되고, 이들 중에서도 카르복실기가 바람직하다.

카르복실기를 갖는 바인더로서는 예를 들면, 카르복실기를 갖는 비닐 공중합체, 폴리우레탄 수지, 폴리아미드산 수지, 변성 에폭시 수지 등이 열거되고, 이들 중에서도, 도포 용매로의 용해성, 알칼리 현상액으로의 용해성, 합성 적성, 막물성의 조정의 용이함 등의 관점에서 카르복실기를 갖는 비닐 공중합체가 바람직하다. 또한, 현상성의 관점에서, 스티렌 및 스티렌 유도체 중 적어도 어느 하나의 공중합체도 바람직하다.

상기 카르복실기를 갖는 비닐 공중합체는 적어도 (1)카르복실기를 갖는 비닐 모노머, 및 (2)이들과 공중합 가능한 모노머의 공중합에 의해 얻어질 수 있다. 이들의 모노머로서는 구체적으로는, 예를 들면, 일본특허공개 2005-258431호 공보의 단락번호 [0164]∼[0205]에 기재되어 있는 화합물 등이 열거된다.

상기 감광층에 있어서의 상기 바인더의 함유량은 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당히 선택할 수 있지만, 예를 들면, 10∼90질량%가 바람직하고, 20∼80질량%가 보다 바람직하고, 40∼80질량%가 특히 바람직하다.

상기 함유량이 10질량%미만이면, 알칼리 현상성이나 프린트 배선판 형성용 기판(예를 들면, 동장 적층판)과의 밀착성이 저하하는 경우가 있고, 90질량%를 초과하면, 현상 시간에 대한 안정성이나, 경화막(텐트막)의 강도가 저하하는 경우가 있다. 한편, 상기 함유량은 상기 바인더와 필요에 따라서 병용되는 고분자 결합제의 합계의 함유량이어도 좋다.

상기 바인더가 유리 전이 온도(Ｔg)를 갖는 물질일 경우, 상기 유리 전이 온도는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당히 선택할 수 있지만, 예를 들면, 상기 패턴 형성 재료의 택(tackiness) 및 에지 퓨전의 억제, 및 상기 지지체의 박리성 향상 중 적어도 어느 하나의 관점에서, 80℃이상이 바람직하고, 100℃이상이 보다 바람직하고, 120℃이상이 특히 바람직하다.

상기 유리 전이 온도가 80℃미만이면, 상기 패턴 형성 재료의 택이나 에지 퓨전이 증가하거나, 상기 지지체의 박리성이 악화하는 경우가 있다.

상기 바인더의 산가는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당히 선택할 수 있지만, 예를 들면, 70∼250mgKOH/g이 바람직하고, 90∼200mgKOH/g이 보다 바람직하며, 100∼180mgKOH/g이 특히 바람직하다.

상기 산가가, 70mgKOH/g미만이면 현상성이 부족되거나, 해상성이 열악하고, 배선 패턴 등의 영구 패턴을 고세밀하게 얻어질 수 없고, 250mgKOH/g을 초과하면, 패턴의 현상액내성 및 밀착성 중 적어도 어느 하나가 악화하고, 배선 패턴 등의 영구 패턴을 고세밀하게 얻을 수 없는 경우가 있다.

<<중합성 화합물>>

상기 중합성 화합물로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당히 선택할 수 있지만, 예를 들면, 우레탄기 및 아릴기 중 적어도 어느 하나를 갖는 모노머 또는 올리고머를 바람직하게 들 수 있다. 또한, 이들은 중합성기를 2종 이상 갖는 것이 바람직하다.

상기 중합성기로서는 예를 들면, 에틸렌성 불포화 결합(예를 들면, (메타)아크릴로일기, (메타)아크릴아미드기, 스티릴기, 비닐에스테르나 비닐에테르 등의 비닐기, 알릴에테르 알릴에스테르 등의 알릴기 등), 중합가능한 환상에테르기(예를 들면, 에폭시기, 옥세탄기 등) 등이 열거되고, 이들 중에서도 에틸렌성 불포화 결합이 바람직하다.

-우레탄기를 갖는 모노머-

상기 우레탄기를 갖는 모노머로서는 우레탄기를 갖는 한 특별히 제한은 없 고, 목적에 따라서 적당히 선택할 수 있지만, 예를 들면, 일본특허공개 제2005-258431호 공보의 단락번호 [0210]∼[0262]에 기재되어 있는 화합물 등이 열거된다.

--아릴기를 갖는 모노머--

상기 아릴기를 갖는 모노머로서는 아릴기를 갖는 한 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당히 선택할 수 있지만, 예를 들면, 아릴기를 갖는 다가 알코올 화합물, 다가 아민 화합물 및 다가 아미노 알코올 화합물 중 적어도 어느 하나와 불포화 카르복실산의 에스테르 또는 아미드 등이 열거된다.

구체적으로는, 예를 들면, 일본특허공개 제2005-258431호 공보의 단락번호 [0264]∼[0271]에 기재되어 있는 화합물 등이 열거된다.

-그 밖의 중합성 모노머-

본 발명의 패턴 형성 방법에는 상기 패턴 형성 재료로서의 특성을 악화시키지 않는 범위에서, 상기 우레탄기를 함유하는 모노머, 아릴기를 갖는 모노머 이외의 중합성 모노머를 병용해도 좋다.

상기 우레탄기를 함유하는 모노머, 방향환을 함유하는 모노머 이외의 중합성 모노머로서는 예를 들면, 불포화 카르복실산(예를 들면, 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 크로톤산, 이소크로톤산, 말레인산 등)과 지방족 다가 알코올 화합물의 에스테르, 불포화 카르복실산과 다가 아민 화합물의 아미드 등이 열거된다.

구체적으로는, 예를 들면, 일본특허공개 제2005-258431호 공보의 단락번호 [0273]∼[0284]에 기재되어 있는 화합물 등이 열거된다.

상기 감광층에 있어서의 중합성 화합물의 함유량은 예를 들면, 5∼90질량%가 바람직하고, 15∼60질량%가 보다 바람직하고, 20∼50질량%가 특히 바람직하다.

상기 함유량이 5질량%가 되면, 텐트막의 강도가 저하하는 경우가 있고, 90질량%를 초과하면, 보존시의 에지 퓨전(롤 끝부에서의 스며나옴 고장)이 악화되는 경우가 있다.

또한, 중합성 화합물 중에 상기 중합성기를 2개이상 갖는 다관능 모노머의 함유량은 5∼100질량%가 바람직하고, 20∼100질량%가 보다 바람직하고, 40∼100질량%가 특히 바람직하다.

<<광중합 개시제>>

상기 광중합 개시제로서는 상기 중합성 화합물의 중합을 개시하는 능력을 갖는 한 특별히 제한은 없고, 공지의 광중합 개시제 중에서 적당히 선택할 수 있지만, 예를 들면, 자외선 영역으로부터 가시의 광선에 대하여 감광성을 갖는 것이 바람직하고, 광여기된 증감제와 어떠한 작용을 발생하고, 활성 라디컬을 생성하는 활성제이어도 좋고, 모노머의 종류에 따라서 양이온 중합을 개시시키는 개시제이어도 좋다.

또한, 상기 광중합 개시제는 파장 약 300∼800nm의 범위내에서 적어도 약 50의 분자 흡광 계수를 갖는 성분을 적어도 1종 함유하고 있는 것이 바람직하다. 상기 파장은 330∼500nm가 보다 바람직하다.

상기 광중합 개시제로서는 예를 들면, 할로겐화 탄화수소 유도체(예를 들면, 트리아진 골격을 갖는 것, 옥사디아졸 골격을 갖는 것 등), 헥사아릴비이미다졸, 옥심 유도체, 유기과산화물, 티오 화합물, 케톤 화합물, 방향족 오늄염, 메타로센 류 등이 열거된다. 이들 중 에서도 감광층의 감도, 보존성, 및 감광층과 프린트 배선판 형성용 기판의 밀착성 등의 관점에서, 트리아진 골격을 갖는 할로겐화 탄화수소, 옥심 유도체, 케톤화합물, 헥사아릴비이미다졸계 화합물이 바람직하다.

상기 바람직한 광중합 개시제로서는 구체적으로는, 예를 들면, 일본특허공개 2005-258431호 공보의 단락번호 [0288]∼[0309]에 기재되어 있는 화합물 등이 열거된다.

상기 감광층에 있어서의 광중합 개시제의 함유량은 0.1∼30질량%가 바람직하고, 0.5∼20질량%가 보다 바람직하고, 0.5∼15질량%가 특히 바람직하다.

<<그 밖의 성분>>

상기 그 밖의 성분으로서는 예를 들면, 일본특허공개 제2005-258431호 공보의 단락번호 [0312]∼[0336]에 기재되어 있는 화합물 등이 열거된다. 이들의 성분을 적당히 함유시킴으로써, 목적으로 하는 패턴 형성 재료의 안정성, 사진성, 베이킹성, 막물성 등의 성질을 조정할 수 있다.

상기 감광층의 두께는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당히 선택할 수 있지만, 예를 들면, 1∼100㎛가 바람직하고, 2∼50㎛가 보다 바람직하고, 4∼30㎛가 특히 바람직하다.

[패턴 형성 재료의 제조]

상기 패턴 형성 재료는 예를 들면, 다음과 같이 하여 제조할 수 있다.

우선, 상술의 각종 재료를 물 또는 용제에 용해, 유화 또는 분산시켜서 감광성 조성물 용액을 조제한다.

상기 감광성 조성물 용액의 용제로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당히 선택할 수 있고, 예를 들면, 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올, n-부탄올, sec-부탄올, n-헥사놀 등의 알코올류; 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논, 디이소부틸케톤 등의 케톤류; 아세트산 에틸, 아세트산 부틸, 아세트산-n-아밀, 황산 메틸, 프로피온산 에틸, 프탈산 디메틸, 안식향산 에틸, 및 메톡시프로필아세테이트 등의 에스테르류; 톨루엔, 크실렌, 벤젠, 에틸벤젠 등의 방향족 탄화 수소류; 사염화탄소, 트리클로로에틸렌, 클로로포름, 1,1,1-트리클로로에탄, 염화 메틸렌, 모노클로로벤젠 등의 할로겐화 탄화수소류; 테트라히드로푸란, 디에틸에테르, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 1-메톡시-2-프로판올 등의 에테르류; 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, 디메틸술폭시드, 술포란 등이 열거된다. 이들은 1종 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상을 병용해도 좋다. 또한, 공지의 계면활성제를 첨가해도 좋다.

그 다음에, 상기 감광성 조성물 용액을 지지체 상에 도포하고, 건조시킴으로써, 감광층을 형성하고, 패턴 형성 재료를 제조할 수 있다.

상기 감광성 조성물 용액의 도포 방법으로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당히 선택할 수 있지만, 예를 들면, 스프레이법, 롤 코트법, 회전 도포법, 슬릿 코트법, 압출성형법, 커튼 코트법, 다이 코트법, 그라비어 코트법, 와이어 바코트법, 나이프 코트법 등의 각종의 도포 방법이 열거된다.

상기 건조의 조건으로서는 각 성분, 용매의 종류, 사용 비율 등에 따라서도 달라지지만, 보통 60∼110℃의 온도로 30초간∼15분간 정도이다.

<<지지체>>

상기 지지체로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당히 선택할 수 있지만, 상기 감광층을 박리가능하고, 또한 광의 투과성이 양호한 것이 바람직하고, 표면의 평활성이 더욱 양호한 것이 보다 바람직하다.

상기 지지체는 합성 수지제이고, 또한 투명한 것이 바람직하고, 예를 들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 3아세트산 셀룰로오스, 2아세트산 셀룰로오스, 폴리(메타)아크릴산 알킬에스테르, 폴리(메타)아크릴산 에스테르 공중합체, 폴리염화비닐, 폴리비닐알코올, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 셀로판, 폴리염화비닐리덴 공중합체, 폴리아미드, 폴리이미도, 염화 비닐·아세트산 비닐 공중합체, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리트리플루오로에틸렌, 셀룰로오스계 필름, 나일론 필름 등의 각종 플라스틱 필름이 열거되고, 이들 중에서도, 폴리에틸렌테레프탈레이트가 특히 바람직하다. 이들은 1종 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상을 병용해도 좋다.

상기 지지체의 두께는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당히 선택할 수 있지만, 예를 들면, 2∼150㎛가 바람직하고, 5∼100㎛가 보다 바람직하고, 8∼50㎛가 특히 바람직하다.

상기 지지체의 형상은 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당히 선택할 수 있지만, 장척(長尺)상이 바람직하다. 상기 장척상의 지지체의 길이는 특별히 제한은 없고, 예를 들면, 10∼20,000m의 길이의 것이 열거된다.

<<보호 필름>>

상기 패턴 형성 재료는 상기 감광층 상에 보호 필름을 형성해도 좋다.

상기 보호 필름으로서는 예를 들면, 상기 지지체에 사용되는 것, 종이, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌이 라미네이트된 종이 등이 열거되고, 이들 중에서도, 폴리에틸렌 필름, 폴리프로필렌 필름이 바람직하다.

상기 보호 필름의 두께는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당히 선택할 수 있지만, 예를 들면, 5∼100㎛가 바람직하고, 8∼50㎛가 보다 바람직하고, 10∼30㎛가 특히 바람직하다.

상기 보호 필름을 사용할 경우, 상기 감광층 및 상기 지지체의 접착력 A와 상기 감광층 및 보호 필름의 접착력 B가, 접착력 A>접착력 B의 관계인 것이 바람직하다.

상기 지지체와 보호 필름의 조합(지지체/보호 필름)으로서는 예를 들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트/폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트/폴리에틸렌, 폴리염화 비닐/셀로판, 폴리이미드/폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트/폴리에틸렌테레프탈레이트 등이 열거된다. 또한, 지지체 및 보호 필름 중 적어도 어느 하나를 표면 처리함으로써, 상술한 바와 같은 접착력의 관계를 만족시킬 수 있다. 상기 지지체의 표면 처리는 상기 감광층과의 접착력을 높이기 위해서 실시되어도 좋고, 예를 들면, 언더코트층의 도설, 코로나 방전 처리, 화염 처리, 자외선 조사 처리, 고주파 조사 처리, 글로우 방전 조사 처리, 활성 플라즈마 조사 처리, 레이저 광선 조사 처리 등이 열거될 수 있다.

또한, 상기 지지체와 상기 보호 필름의 정마찰 계수는 0.3∼1.4이 바람직하 고, 0.5∼1.2가 보다 바람직하다.

상기 정마찰 계수가 0.3미만이면, 지나치게 미끄럽기 때문에 롤상으로 했을 경우에 권취 어긋남이 발생할 경우가 있고, 1.4를 초과하면, 양호한 롤상으로 권취되는 것이 곤란하게 될 경우가 있다.

상기 패턴 형성 재료는 예를 들면, 원통상의 권심에 권취하고, 장척상으로 롤상으로에 권취해서 보관되는 것이 바람직하다. 상기 장척상의 패턴 형성 재료의 길이는 특별히 제한은 없고, 예를 들면, 10∼20,000m의 범위에서 적당히 선택할 수 있다. 또한, 유저가 사용하기 쉽도록 슬릿 가공하고, 100∼1,000m의 범위의 장척체를 롤상으로 하여도 좋다. 또한, 이 경우에는 상기 지지체가 가장 외측이 되도록 권취하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 롤상의 패턴 형성 재료를 시트상으로 슬릿해도 좋다. 보관 시, 끝면의 보호, 에지 퓨전을 방지하는 관점에서, 끝면에는 세퍼레이터(특히 방습성의 것, 건조제 포함의 것)를 설치하는 것이 바람직하고, 또 포장도 투습성이 낮은 소재를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 보호 필름은 상기 보호 필름과 상기 감광층의 접착성을 조정하기 위해서 표면 처리해도 좋다. 상기 표면 처리는 예를 들면, 상기 보호 필름의 표면에 폴리오르가노실록산, 불소화 폴리오레핀, 폴리플루오로에틸렌, 폴리비닐알코올 등의 폴리머로 이루어지는 언더코트층을 형성한다. 상기 언더코트층의 형성은 상기 폴리머의 도포액을 상기 보호 필름의 표면에 도포한 후, 30∼150℃(특히 50∼120℃)로 1∼30분간 건조시킴으로써 형성할 수 있다. 또한, 상기 감광층, 상기 지지체, 상기 보호 필름의 이외에, 박리층, 접착층, 광흡수층, 표면보호층 등의 층을 가져도 좋 다.

<피처리 기체>

상기 피처리 기체(이하, 「기체」라고 하는 경우가 있다)로서는 특별히 제한은 없고, 공지의 재료 중에서 표면 평활성이 높은 것으로부터 요철이 있는 표면을 갖는 것까지 적당히 선택할 수 있지만, 판상의 기체(기판)가 바람직하고, 구체적으로는, 공지의 프린트 배선판 형성용 기판(예를 들면, 동장 적층판), 유리판(예를 들면, 소다 유리판 등), 합성 수지성의 필름, 종이, 금속판 등이 열거된다.

상기 기체는 상기 기체 상에 상기 패턴 형성 재료에 있어서의 감광층이 중첩되도록 하여 적층하여 이루어지는 적층체를 형성해서 사용할 수 있다. 즉, 상기 적층체에 있어서의 패턴 형성 재료의 상기 감광층에 대하여 노광함으로써, 노광한 영역을 경화시켜, 후술하는 현상 공정에 의해 패턴을 형성할 수 있다.

상기 패턴 형성 재료는 프린트 배선판, 컬러 필터나 주재, 리브재, 스페이서, 격벽 등의 디스플레이용 부재, 홀로그램, 마이크로 머신, 프루프 등 패턴 형성용으로서 널리 사용할 수 있고, 특히 본 발명의 패턴 형성 방법에 바람직하게 사용할 수 있다.

[기타 공정]

상기 기타의 공정으로서는 특별히 제한은 없고, 공지의 패턴 형성에 있어서의 공정 중에서 적당히 선택하는 것을 들 수 있지만, 예를 들면, 현상 공정, 에칭 공정, 도금 공정 등이 열거된다. 이들은 1종 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상을 병용해도 좋다.

상기 현상 공정은 상기 노광 공정에 의해 상기 감광층을 노광하고, 상기 감광층의 노광한 영역을 경화시킨 후, 미경화 영역을 제거함으로써 현상하고, 패턴을 형성하는 공정이다.

상기 미경화 영역의 제거 방법으로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당히 선택할 수 있고, 예를 들면, 현상액을 사용하여 제거하는 방법 등이 열거된다.

상기 현상액으로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당히 선택할 수 있지만, 예를 들면, 알칼리성 수용액, 수계 현상액, 유기 용제 등이 열거되고, 이들 중에서도 약알카리성의 수용액이 바람직하다. 상기 약알칼리 수용액의 염기 성분으로서는 예를 들면, 수산화 리튬, 수산화 나트륨, 수산화 칼륨, 탄산 리튬, 탄산 나트륨, 탄산 칼륨, 탄산수소 리튬, 염화수소 나트륨, 탄산수소 칼륨, 인산 나트륨, 인산 칼륨, 피롤린산 나트륨, 피롤린산 칼륨, 붕사 등이 열거된다.

상기 약알카리성의 수용액의 pH는 예를 들면, 약 8∼12가 바람직하고, 약 9∼11이 보다 바람직하다. 상기 약알카리성의 수용액으로서는 예를 들면, 0.1∼5질량%의 탄산 나트륨 수용액 또는 탄산 칼륨 수용액 등이 열거된다.

상기 현상액의 온도는 상기 감광층의 현상성에 따라서 적당히 선택할 수 있지만, 예를 들면, 약 25℃∼40℃가 바람직하다.

상기 현상액은 계면활성제, 소포제, 유기염기(예를 들면, 에틸렌디아민, 에탄올아민, 테트라메틸암모늄히드록시드, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌펜타민, 몰포린, 트리에탄올아민 등)나, 현상을 촉진시키기 위해서 유기용제(예를 들면, 알코 올류, 케톤류, 에스테르류, 에테르류, 아미드류, 락톤류 등) 등과 병용해도 좋다. 또한, 상기 현상액은 물 또는 알칼리 수용액과 유기용제를 혼합한 수계 현상액이어도 좋고, 유기 용제 단독이어도 좋다.

상기 에칭 공정으로서는 공지의 에칭 처리 방법 중에서 적당히 선택한 방법에 의해 행할 수 있다.

상기 에칭 처리에 사용되는 에칭액으로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당히 선택할 수 있지만, 예를 들면, 상기 금속층이 동으로 형성되어 있을 경우에는, 염화 제2동 용액, 염화 제2철 용액, 알칼리 에칭 용액, 과산화 수소계 에칭액 등이 열거되고, 이들 중에서도 에칭 팩터의 점에서 염화 제2철 용액이 바람직하다.

상기 에칭 공정에 의해 에칭 처리한 후에 상기 패턴을 제거함으로써, 상기 기체의 표면에 영구 패턴을 형성할 수 있다.

상기 영구 패턴으로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당히 선택할 수 있고, 예를 들면, 배선 패턴 등이 바람직하게 열거된다.

상기 도금 공정으로서는 공지의 도금 처리 중에서 적당히 선택한 방법에 의해 행할 수 있다.

상기 도금 처리로서는 예를 들면, 황산동 도금, 피롤린산 동 도금 등의 동 도금, 하이 플로우 땜납 도금 등이 땜납 도금, 와트욕(황산 니켈-염화 니켈) 도금, 술파민산 니켈 등의 니켈 도금, 하드금 도금, 소프트금 도금 등의 금도금 등 처리가 열거된다.

상기 도금 공정에 의해 도금 처리한 후에 상기 패턴을 제거함으로써, 또한 필요에 따라서 불필요부를 에칭 처리 등으로 더 제거함으로써, 상기 기체의 표면에 영구 패턴을 형성할 수 있다.

본 발명의 패턴 형성 방법은 상기 패턴 형성 재료의 피노광면 상에 형성되는 상기 패턴의 해상도의 편차나 농도의 불균일을 경감하고, 결상시키는 상의 왜곡을 억제함으로써, 패턴을 고세밀하게 또한, 효율적으로 형성가능하기 때문에, 고세밀한 노광이 필요가 되는 각종 패턴의 형성 등에 바람직하게 사용할 수 있고, 특히, 고세밀한 배선 패턴의 형성에 바람직하게 사용할 수 있다.

[프린트 배선판의 제조 방법]

본 발명의 패턴 형성 방법은 프린트 배선판의 제조, 특히 스루홀 또는 비어홀 등의 홀부를 갖는 프린트 배선판의 제조에 바람직하게 사용될 수 있다. 이하, 본 발명의 패턴 형성 방법을 사용한 프린트 배선판의 제조 방법에 대해서 설명한다.

특히, 스루홀 또는 비어홀 등의 홀부를 갖는 프린트 배선판의 제조 방법으로서는, (1)상기 기체로서 홀부를 갖는 프린트 배선판 형성용 기판 상에. 상기 패턴 형성 재료를 그 감광층이 상기 기체측이 되는 위치 관계로 적층하여 적층체 형성하고, (2)상기 적층체의 상기 기체와는 반대측에서, 배선 패턴 형성 영역 및 홀부 형성 영역에 광조사 행하여 감광층을 경화시키고, (3)상기 적층체로부터 상기 패턴 형성 재료에 있어서의 지지체를 제거하고, (4)상기 적층체에 있어서의 감광층을 현상하고, 상기 적층체내의 미경화 부분을 제거함으로써 패턴을 형성할 수 있다.

또한, 상기 (3)에 있어서의 상기 지지체의 제거는 상기(2)와 상기(4)의 사이에서 행하는 것 대신에, 상기(1)과 상기(2)의 사이에서 행하여도 좋다.

그 후, 프린트 배선판을 얻기 위해서는 상기 형성한 패턴을 사용하고, 상기 프린트 배선판 형성용 기판을 에칭 처리 또는 도금 처리하는 방법(예를 들면, 공지의 서브트랙티브법 또는 애디티브법(예를 들면, 세미애디티브법, 풀애디티브법))에 의해 처리하면 좋다. 이들 중에서도 공업적으로 유리한 텐팅으로 프린트 배선판을 형성하기 위해서는, 상기 서브트랙티브법이 바람직하다. 상기 처리 후 프린트 배선판 형성용 기판에 잔존하는 경화 수지는 박리되고, 또한, 상기 세미애디티브법의 경우는 박리 후 동박막부를 더 에칭함으로써, 소망의 프린트 배선판을 제조할 수 있다. 또한, 다층 프린트 배선판도, 상기 프린트 배선판의 제조법과 동일하게 제조가 가능하다.

다음에, 상기 패턴 형성 재료를 사용한 스루홀을 갖는 프린트 배선판의 제조 방법에 대해서, 더 설명한다.

우선 스루홀을 갖고, 표면이 금속 도금층으로 피복된 프린트 배선판 형성용 기판을 준비한다. 상기 프린트 배선판 형성용 기판으로서는 예를 들면, 동장 적층 기판 및 유리 에폭시 등의 절연기재에 동도금층을 형성한 기판, 또는 이들의 기판에 층간 절연막을 적층하고, 동도금층을 형성한 기판(적층 기판)을 사용할 수 있다.

다음에, 상기 패턴 형성 재료 상에 보호 필름을 가질 경우에는, 상기 보호 필름을 박리하고, 상기 패턴 형성 재료에 있어서의 감광층이 상기 프린트 배선판 형성용 기판의 표면에 접하도록 해서 가압 롤러를 사용하여 압착한다(적층 공정). 이것에 의해, 상기 프린트 배선판 형성용 기판과 상기 적층체를 이 순서대로 갖는 적층체가 얻어진다.

상기 패턴 형성 재료의 적층 온도는 특별히 제한은 없고, 예를 들면, 실온(15∼30℃), 또는 가열 하(30∼180℃)가 열거되고, 이들 중에서도, 가온 하(60∼140℃)가 바람직하다.

상기 압착 롤의 롤압은 특별히 제한은 없고, 예를 들면, 0.1∼1MPa가 바람직하다.

상기 압착의 속도는 특별히 제한은 없고, 1∼3m/분이 바람직하다.

또한, 상기 프린트 배선판 형성용 기판을 예비가열해 두어도 좋고, 또한, 감압하에서 적층해도 좋다.

상기 적층체의 형성은 상기 프린트 배선판 형성용 기판 상에 상기 패턴 형성 재료에 있어서의 상기 감광층을 적층하여 형성하는 방법 이외에, 상기 패턴 형성 재료의 감광층을 제조하기 위한 감광성 조성물 용액을, 상기 프린트 배선판 형성용 기판의 표면에 직접 도포하고, 건조시킴으로써 형성하는 방법이어도 좋다.

다음에, 상기 적층체의 기체와는 반대측의 면으로부터, 광을 조사해서 감광층을 경화시킨다. 또한, 이 때, 필요에 따라서(예를 들면, 지지체의 광투과성이 불충분할 경우 등) 지지체를 박리하고 나서 노광을 행하여도 좋다.

이 시점에서, 상기 지지체를 아직 박리하지 않고 있을 경우에는, 상기 적층체로부터 상기 지지체를 박리한다(지지체 박리 공정).

다음에, 상기 프린트 배선판 형성용 기판상의 감광층의 미경화 영역을 적당한 현상액으로 용해 제거하고, 배선 패턴 형성용의 경화층과 스루홀의 금속층 보호용 경화층의 패턴을 형성하고, 상기 프린트 배선판 형성용 기판의 표면에 금속층을 노출시킨다(현상 공정).

또한, 현상 후에 필요에 따라서 후가열 처리나 후노광 처리에 의해, 경화부의 경화 반응을 더욱 촉진시키는 처리를 행해도 좋다. 현상은 상기와 같은 습식 현상법이어도 좋고, 건식 현상법이어도 좋다.

다음에, 상기 프린트 배선판 형성용 기판의 표면에 노출된 금속층을 에칭액으로 용해제거한다(에칭 공정). 스루홀의 개구부는 경화 수지 조성물(텐트막)로 피복되어 있으므로, 에칭액이 스루홀내에 들어가서 스루홀내의 금속 도금을 부식시키는 경우가 없고, 스루홀의 금속 도금은 소정의 형상으로 남게 된다. 이것에 의해, 상기 프린트 배선판 형성용 기판에 배선 패턴이 형성된다.

상기 에칭액으로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당히 선택할 수 있지만, 예를 들면, 상기 금속층이 동으로 형성되어 있을 경우에는 염화 제2동 용액, 염화 제2철 용액, 알칼리 에칭 용액, 과산화 수소계 에칭액 등이 열거되고, 이들 중에서도 에칭 팩터의 점에서 염화 제2철 용액이 바람직하다.

다음에, 강알칼리 수용액 등으로 상기 경화층을 박리편으로서, 상기 프린트 배선판 형성용 기판으로부터 제거한다(경화물 제거 공정).

상기 강알칼리 수용액에 있어서의 염기 성분으로서는 특별히 제한은 없고, 예를 들면, 수산화 나트륨, 수산화 칼륨 등이 열거된다.

상기 강알칼리 수용액의 pH는 예를 들면, 약 12∼14가 바람직하고, 약 13∼14가 보다 바람직하다.

상기 강알칼리 수용액으로서는 특별히 제한은 없고, 예를 들면, 1∼10질량%의 수산화 나트륨 수용액 또는 수산화 칼륨 수용액 등이 열거된다.

또한, 프린트 배선판은 다층 구성의 프린트 배선판이어도 좋다.

또한, 상기 패턴 형성 재료는 상기의 에칭 프로세스 뿐만 아니라, 도금 프로세스에 사용해도 좋다. 상기 도금법으로서는 예를 들면, 황산동 도금, 피롤린산 동도금 등의 동도금, 하이 플로우 땜납 도금 등의 땜납 도금, 와트욕(황산 니켈-염화 니켈)도금, 술파민산 니켈 등의 니켈 도금, 하드금 도금, 소프트금 도금 등의 금 도금 등이 열거된다.

[실시예]

이하, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것이 아니다.

(실시예 1)

-패턴 형성 재료의 제조-

상기 지지체로서 20㎛ 두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름에, 하기의 조성으로 이루어지는 감광성 조성물 용액을 도포하여 건조시켜서, 15㎛두께의 감광층을 형성하고, 상기 패턴 형성 재료를 제조했다.

[감광성 조성물 용액의 조성]

·메타크릴산/메틸메타크릴레이트/스티렌 공중합체(공중합체 조성(질량비):

29/19/52, 질량 평균 분자량: 60,000, 산가 189) 11.8질량부

·하기 구조식(1)로 나타내지는 중합성 모노머 5.6질량부

·헥사메틸렌디이소시아네이트와 펜타에틸렌옥시드모노메타아크릴레이트의 1/2몰비 부가물 5.0질량부

·도데카프로필렌글리콜디아크릴레이트 0.56질량부

·N-메틸아크리돈 0.11질량부

·2,2-비스(o-클로로페닐)-4,4'，5,5'－테트라페닐비이미다졸 2.17질량부

·2-메르캅토벤즈이미다졸 0.23질량부

·말라카이트그린옥살산염 0.02질량부

·루코크리스탈바이올렛 0.26질량부

·메틸에틸케톤 40질량부

·1-메톡시-2-프로판올 20질량부

단, 구조식(1) 중 m+n은 10을 나타낸다.

상기 패턴 형성 재료의 감광층 상에 상기 보호 필름으로서 20㎛두께의 폴리에틸렌 필름을 적층했다.

이어서, 상기 기체로서, 표면을 연마, 수세, 건조한 동장 적층판(스루홀 없 음, 동두께 12㎛)의 표면에 상기 패턴 형성 재료의 보호 필름을 박리하면서, 상기 패턴 형성 재료의 감광층이 상기 동장 적층판에 접하도록 하여 라미네이터(MODEL8B-720-PH, 대성 라미네이터(주) 제작)을 사용해서 압착시켜, 상기 동장 적층판, 상기 감광층 및 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(지지체)이 이 순서대로 적층된 적층체를 제조했다.

압착 조건은 압착 롤 온도 105℃, 압착 롤 압력 0.3MPa, 라미네이트 속도 1m/분으로 했다.

상기 제조한 적층체에 있어서의 패턴 형성 재료의 감광층에 대하여 하기의 노광 장치를 사용한 방법에 의해 노광을 행하고, 해상도, 재기의 유무 및 가장자리 조도를 이하의 방법에 의해 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.

<해상도>

(1)최단 현상 시간의 측정 방법

상기 적층체로부터 상기 지지체를 박리하고, 동장 적층판 상의 상기 감광층의 전체면에 30℃의 1질량% 탄산 나트륨 수용액을 0.15MPa의 압력으로 스프레이하고, 탄산 나트륨 수용액의 스프레이 개시로부터 동장 적층판 상의 감광층이 용해제거될 때까지 요구된 시간을 측정하고, 이것을 최단 현상 시간으로 하였다.

이 결과, 상기 최단 현상 시간은 10초이었다.

(2)감도의 측정

상기 제조한 적층체에 있어서의 패턴 형성 재료의 감광층에 대하여, 상기 지 지체측으로부터, 이하에 설명하는 노광 장치를 사용하고, 0.1mJ/cm²로부터 2^1/2배 간격으로 100mJ/cm²까지의 광 에너지량이 다른 광을 조사하고, 상기 감광층의 일부의 영역을 경화시켰다. 실온에서 10분간 정치한 후, 상기 적층체로부터 상기 지지체를 박리하고, 동장 적층판 상의 감광층의 전체면에, 30℃의 1질량% 탄산 나트륨 수용액을 스프레이 압 0.15MPa으로 상기(1)로 구한 최단 현상 시간의 2배의 시간 스프레이하고, 미경화의 영역을 용해 제거하고, 남은 경화 영역의 두께를 측정했다. 이어서, 광의 조사량과 경화층의 두께의 관계를 플롯해서 감도 곡선을 얻었다. 상기 감도 곡선으로부터, 경화 영역의 두께가 노광 전의 감광층과 동일한 15㎛가 되었을 때의 광에너지량을, 감광층을 경화시키기 위해서 필요한 광에너지량으로 했다.

이 결과, 상기 감광층을 경화시키기 위해서 필요한 광 에너지량은 3.5mJ/cm²이었다.

<<노광 장치>>

상기 노광 장치로서, 도 2에 나타낸 구성의 노광 헤드를 구비하고, 도 1에 나타내는 외관의 플랫 베드 타입의 노광 장치를 사용했다. 제어 유닛(42)은 도 8에 나타내는 제어 회로를 갖는다. 상기 노광 헤드는 상기 광조사 수단으로서 반도체 레이저 광원과, 상기 광변조 수단으로서 도 3에 개략도를 나타낸 DMD(36)에 있어서, 마이크로 미러(40)가 주주사 방향으로 1024개 배열되고, 부주사 방향으로 768세트 배열된 중, 1024개×256열만을 구동하도록 제어한 DMD(36)을 구비하고 있다.

상기 노광 헤드를 주사 방향에 대하여, 상기 DMD의 열방향이 15°가 되도록 배치하고, 상기 노광 헤드를 주사 방향으로 상대적으로 이동시켜서 노광을 행하였다.

각 파라미터를 도 16에 나타낸 값과 동일하게 설정하고, 노광을 행하였다. 이 때, 도 16로부터 확인되는 바와 같이, 오리지널 화상(80)의 경사 각도 15°전후에서 모두 재기가 발생하는 경우가 없고, 양호한 묘화 패턴이 얻어지는 것이 기대된다.

(3)해상도의 측정

상기 (1)의 최단 현상 시간의 평가 방법과 동일한 방법 및 조건으로 상기 적층체를 제작하고, 실온(23℃, 55% RH)에서 10분간 정치하였다. 얻어진 적층체의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(지지체) 상에서, 상기 노광 장치를 사용하고, 라인/스페이스=1/1로 라인 폭 10㎛∼50㎛까지 1㎛간격으로 각 선폭의 노광을 행한다. 이 때, 노광량은, 상기 (2)로 측정한 상기 패턴 형성 재료의 감광층을 경화시키기 위해서 필요한 광 에너지량이다. 실온에서 10분간 정치한 후, 상기 적층체로부터 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(지지체)을 박리한다. 동장 적층판 상의 감광층의 전체면에서 30℃의 1질량% 탄산 나트륨 수용액을 스프레이 압 0.15MPa으로 상기 (1)로 구한 최단 현상 시간의 2배의 시간 스프레이 하고, 미경화 영역을 용해 제거한다. 이렇게 해서 얻어진 경화 수지 패턴 부여 동장 적층판의 표면을 광학 현미경으로 관찰하고, 경화 수지 패턴의 라인에 막힘, 엉킴 등의 이상이 없고, 또한, 스페이스 형성 가능한 최소의 라인 폭을 측정하고, 이것을 해상도라고 했다. 상기 해상도는 수치가 작을수록 양호하다.

<재기의 유무>

상기 적층체에 상기 노광 장치를 사용하고, 상기 노광 헤드의 주사 방향과 직교하는 방향의 횡선 패턴이 형성되도록 조사해서 노광하고, 상기 감광층의 일부의 영역을 상기 해상도의 측정에 있어서의 (3)과 동일하게 하여 패턴을 형성했다.

형성된 패턴 중 라인 폭 30㎛의 라인의 임의의 5군데에 대해서, 레이저 현미경(VK-9500, 기엔스(주) 제작; 대물 렌즈 50배)을 사용하여 관찰하고, 재기의 유무를 평가했다. 재기 피치 pji의 허용 범위는 -5㎛∼+5㎛, 재기 진폭 aji의 허용 범위를 -1㎛∼+1㎛로 해서 허용 범위를 벗어난 것에 대해서, 재기 있음으로서 평가했다.

<가장자리 조도>

상기 적층체에 상기 노광 장치를 사용하고, 상기 노광 헤드의 주사 방향과 직교하는 방향의 횡선 패턴이 형성되도록 조사해서 노광하고, 상기 감광층의 일부의 영역을 상기 해상도의 측정에 있어서의 (3)과 동일하게 하여 패턴을 형성했다. 얻어진 패턴 중, 라인 폭 30㎛의 라인의 임의의 5군데에 대해서, 레이저 현미경(VK-9500, 기엔스(주) 제작; 대물 렌즈 50배)을 사용하여 관찰하고, 시야내의 가장자리 위치 중 가장 팽윤된 곳(최상부)과, 가장 오목한 곳(최저부)의 차를 절대값으로서 구하고, 관찰한 5군데의 평균값를 산출하고, 이것을 가장자리 조도라고 했다. 상기 가장자리 조도는 값이 작을수록 양호한 성능을 나타내므로 바람직하다.

(실시예 2)

실시예 1에 있어서, 노광 장치에 있어서의 상기 각 파라미터를 도 18에 나타 낸 값과 동일하게 설정하여 노광을 행한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 패턴을 형성하고, 해상도, 재기의 유무, 및 가장자리 조도를 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.

또한, 이 때, 도 18로부터 명확한 바와 같이, 오리지널 화상(80)의 경사 각도 15°전후에서 모두 재기가 발생하는 경우가 없고, 양호한 묘화 패턴이 얻어지는 것이 기대된다.

(실시예 3)

실시예 1에 있어서, 감광성 조성물 용액의 헥사메틸렌디이소시아네이트와 펜타에틸렌옥시드모노메타아크릴레이트의 1/2몰비 부가물을, 하기 구조식(2)로 나타내지는 화합물로 대신한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 패턴 형성 재료,및 적층체를 제조하고, 패턴을 형성하고, 해상도, 재기의 유무 및 가장자리 조도를 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.

또한, 최단 현상 시간은 10초이고, 상기 감광층을 경화시키기 위해서 필요한 광에너지량은 3.5mJ/cm²이었다.

(실시예 4)

실시예 1에 있어서, 감광성 조성물 용액의 헥사메틸렌디이소시아네이트와 펜 타에틸렌옥시드모노메타아크릴레이트의 1/2몰비 부가물을 하기 구조식(3)에 나타내는 화합물로 대신한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 패턴 형성 재료, 및 적층체를 제조하고, 패턴을 형성하고, 해상도, 재기의 유무 및 가장자리 조도를 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.

또한, 최단 현상 시간은 10초이고, 상기 감광층을 경화시키기 위해서 필요한 광에너지량은 3.5mJ/cm²이었다.

(실시예 5)

실시예 1에 있어서, 메타크릴산/메틸메타크릴레이트/스티렌 공중합체(공중합체 조성(질량비): 29/19/52, 질량 평균 분자량: 60,000, 산가 189)를 메틸메타크릴레이트/스티렌/벤질메타크릴레이트/메타크릴산 공중합체(공중합체 조성(질량비): 8/30/37/25, 질량 평균 분자량: 60,000, 산가 163)로 대신한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 패턴 형성 재료, 및 적층체를 제조하고, 패턴을 형성하고, 해상도, 재기의 유무 및 가장자리 조도를 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.

또한, 최단 현상 시간은 10초이고, 감광층을 경화시키기 위해서 필요한 광 에너지량은 4mJ/cm²이었다.

(비교예 1)

실시예 1에 있어서, 각 파라미터의 설정 및 변경을 행하지 않고 노광을 행한 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 하고, 패턴 형성 재료 및 적층체를 제조하고, 패턴을 형성하고, 해상도, 재기의 유무 및 가장자리 조도를 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.

또한, 최단 현상 시간은 10초이고, 감광층을 경화시키기 위해서 필요한 광 에너지량은 3.5mJ/cm²이었다.

표 1의 결과로부터, 비교예 1의 패턴과 비교하여 본 발명의 패턴 형성 방법에 의해 형성된 실시예 1∼5의 패턴은 재기가 억제되고, 가장자리 조도도 작고, 고세밀한 것이 확인되었다. 또한, 실시예 1∼5의 패턴을 형성하는 노광 공정에 있어서, 노광 속도를 저하시키지 않고 소망의 패턴을 형성할 수 있었으므로, 본 발명의 패턴 형성 방법은 효율적으로 고세밀한 패턴을 형성할 수 있는 것이 확인되었다.

본 발명의 패턴 형성 방법은 노광 속도를 저하시키지 않고, 재기가 저감된 소망의 묘화 패턴을 피노광면 상에 형성함으로써, 배선 패턴 등의 영구 패턴을 고 세밀하게, 또한 효율적으로 형성가능하므로, 고세밀한 노광이 필요가 되는 각종 패턴의 형성 등에 바람직하게 사용할 수 있고, 특히 고세밀한 배선 패턴의 형성에 바람직하게 사용할 수 있다.

Claims (34)

1. 지지체 상에 감광층을 갖는 패턴 형성 재료에 있어서의 상기 감광층을 피처리 기체 상에 적층한 후, 상기 감광층에 대하여,

   광조사 수단, 및 상기 광조사 수단으로부터의 광을 수광하여 출사하는 n개 (단, n은 2이상의 자연수)의 2차원상으로 배열된 묘소부를 갖고, 패턴 정보에 따라서 상기 묘소부를 제어가능한 광변조 수단을 구비한 노광 헤드로서, 상기 노광 헤드의 주사 방향에 대하여 상기 묘소부의 열방향이 소정의 경사 각도를 이루도록 배치된 노광 헤드를 사용하여 상기 노광 헤드를 주사 방향에 상대적으로 이동시켜서 노광을 행하는 것을 적어도 포함하는 패턴 형성 방법으로서:

   상기 노광은,

   상기 패턴 정보에 대응하는 묘화 패턴에 있어서, 상기 묘소부에 의해 형성된 묘화 화소로 재현됨으로써 생성되는 재기의 재기 피치 및 재기 진폭 중 적어도 어느 하나가 소정값 이하가 되도록,

   (a)인접하는 상기 묘소부에 의해 형성되는 상기 묘화 화소의 배열 피치,

   (b)복수의 상기 묘화 화소로 이루어지는 2차원상의 묘화 화소군의 상기 주사 방향에 대한 경사 각도,

   (c)상기 주사 방향에 대한 상기 묘화 화소의 묘화 피치, 및

   (d)상기 주사 방향과 대략 직교하는 방향에 인접해서 형성되는 상기 묘화 화소의 상기 주사 방향에 대한 묘화 위치의 위상차,

   중 적어도 어느 하나를 설정하여 상기 패턴 정보에 기초해서 상기 묘소부를 소정의 타이밍으로 변조 제어하여 행하여지는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 광변조 수단이 공간 광변조 소자인 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 공간 광변조 소자가 디지탈 마이크로 미러 디바이스(DMD)인 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노광은 묘화 화소군 회전 수단, 묘화 배율 변경 수단, 묘화 타이밍 변경 수단, 이동 속도 변경 수단, 및 위상차 변경 수단 중 적어도 어느 하나를 구비한 노광 장치를 사용해서 행하여지는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 묘화 화소군 회전 수단에 의해 노광 헤드의 전체 및 광변조 수단 중 어느 하나를 회전시켜서 경사 각도(b)를 변경하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 묘화 배율 변경 수단에 의해, 감광층의 피노광면 상에 형성되는 묘화 화소의 묘화 배율을 변경하여 배열 피치(a) 및 묘화 피치(c) 중 어느 하나를 조정하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 묘화 타이밍 변경 수단에 의해 묘소부에 의한 감광층의 피노광면 상으로의 묘화 타이밍을 변경하여 묘화 피치(c)를 조정하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
8. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이동 속도 변경 수단에 의해 감광층의 피노광면에 대한 노광 헤드의 상대 이동 속도를 변경하여 묘화 피치(c)를 조정하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
9. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 위상차 변경 수단에 의해 인접하는 묘소부의 변조 제어의 타이밍의 위상차를 변경하여 위상차(d)를 변경하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 묘화 패턴에 따라서 배열 피치(a), 경사 각도(b), 묘화 피치(c) 및 위상차(d) 중 적어도 어느 하나를 설정하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 묘화 패턴의 주사 방 향에 대한 경사 각도에 따라서, 배열 피치(a), 경사 각도(b), 묘화 피치(c) 및 위상차(d) 중 하나 이상을 설정하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주사 방향과 직교, 또는 대략 직교하는 방향의 묘화 패턴에 있어서 발생되는 재기의 재기 피치 및 재기 진폭 중 어느 하나가 소정값 이하가 되도록 배열 피치(a), 경사 각도(b), 묘화 피치(c) 및 위상차(d) 중 적어도 어느 하나를 설정하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배열 피치(a), 경사 각도(b), 묘화 피치(c) 및 위상차(d)의 조정은,

    상기 묘소부에 의해 상기 감광층의 피노광면 상에 형성되는 묘화 화소의 중심점으로서 규정되는 제어점의

    (e)상기 제어점의 대략 주사 방향에 걸친 제어점열의 피치,

    (f)상기 제어점열의 늘어선 방향,

    (g)상기 제어점의 상기 주사 방향에 대한 피치, 및

    (h)상기 주사 방향과 대략 직교하는 방향에 인접하는 상기 제어점의 상기 주사 방향에 대한 위상차,

    중 적어도 어느 하나를 묘화 패턴의 재기가 저감되도록 제어함으로써 행하여지는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 제어점열의 피치(e), 늘어선 방향(f), 상기 제어점의 상기 주사 방향에 대한 피치(g), 및 위상차(h) 중 적어도 어느 하나와, 재기 피치 및 재기 진폭 중 적어도 어느 하나에 의해 규정되는 재기의 형상의 상관 관계를 구하고,

    상기 상관 관계에 기초해서 상기 (e)∼(h) 중 어느 하나를 설정 또는 변경하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 상기 재기의 형상이 허용 범위내가 되는 제어점열의 피치(e), 늘어선 방향(f), 상기 제어점의 상기 주사 방향에 대한 피치(g) 및 위상차(h) 중 적어도 어느 하나의 조건을 선택 조건으로서 규정하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
16. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 상기 재기의 형상이 허용 범위외가 되는 제어점열의 피치(e), 늘어선 방향(f), 상기 제어점의 상기 주사 방향에 대한 피치(g) 및 위상차(h) 중 적어도 어느 하나의 조건을 금지 조건으로서 규정하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
17. 제 13 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 묘화 패턴의 방향에 대응하여, 제어점열의 피치(e), 늘어선 방향(f), 상기 제어점의 상기 주사 방향에 대한 피치(g) 및 위상차(h) 중 적어도 어느 하나와, 재기 피치 및 재기 진폭 중 적어도 어느 하나에 의해 규정되는 재기의 형상의 상관 관계를 구하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
18. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 소정의 영역내의 묘화 패턴마다, 상기 제어점열의 피치(e), 늘어선 방향(f), 상기 제어점의 상기 주사 방향에 대한 피치(g) 및 위상차(h) 중 적어도 어느 하나와, 재기 피치 및 재기 진폭 중 적어도 어느 하나에 의해 규정되는 재기의 형상의 상관 관계를 구하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광조사 수단은 2이상의 광을 합성해서 조사가능한 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
20. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노광이 행하여진 후, 감광층의 현상을 행하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
21. 제 20 항에 있어서, 상기 현상이 행하여진 후, 영구 패턴의 형성을 행하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
22. 제 21 항에 있어서, 상기 영구 패턴은 배선 패턴이고, 상기 영구 패턴의 형 성은 에칭 처리 및 도금 처리 중 적어도 어느 하나에 의해 행하여지는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
23. 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감광층은 바인더, 중합성 화합물 및 광중합 개시제를 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
24. 제 23 항에 있어서, 상기 바인더는 산성기를 갖는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
25. 제 23 항 또는 제 24 항에 있어서, 상기 바인더가 비닐 공중합체인 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
26. 제 23 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바인더의 산가가 70∼250mgKOH/g인 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
27. 제 23 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중합성 화합물은 우레탄기 및 아릴기 중 적어도 어느 하나를 갖는 모노머를 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
28. 제 23 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광중합 개시제는 할 로겐화 탄화수소 유도체, 헥사아릴비이미다졸, 옥심 유도체, 유기과산화물, 티오화합물, 케톤화합물, 방향족오늄염 및 메타로센류로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
29. 제 1 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감광층은 바인더를 10∼90질량% 함유하고, 중합성 화합물을 5∼90질량% 함유하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
30. 제 1 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감광층의 두께가 1∼100㎛인 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
31. 제 1 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지체는 합성 수지를 포함하고, 또한 투명한 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
32. 제 1 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지체가 장척상인 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
33. 제 1 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 패턴 형성 재료는 장척상이고, 롤상으로 권취되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
34. 제 1 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 패턴 형성 재료에 있어서의 감광층 상에 보호 필름을 형성하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.

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