图案形成材料、以及图案形成装置和图案形成方法

文档序号:2730710阅读:266来源:国知局
专利名称:图案形成材料、以及图案形成装置和图案形成方法
技术领域
本发明涉及适于干膜抗蚀剂(DFR)等的图案形成材料、以及具备该图案形成材料的图案形成装置和使用了上述图案形成材料的图案形成方法。

背景技术
迄今为止,当形成永久图案等图案时,使用通过在支撑体上涂布感光性树脂组合物并进行干燥从而形成感光层的图案形成材料。作为上述图案的形成方法,已知有如下所述的方法,例如,在形成上述图案的镀铜层合板等基体上,使用上述图案形成材料形成感光层,对该感光层进行曝光,该曝光后使上述感光层显影,从而形成图案,进而进行蚀刻处理等,然后除去上述图案,从而在上述基体上形成永久图案的方法。
在上述图案的形成中,要求具有高灵敏度、高析像度、遮盖膜强度、粘附性等。
为了提高上述遮盖性,例如提出有使感光性树脂组合物中含有具有双酚骨架的光聚合性不饱和化合物的技术、以及对粘合剂的I/O值进行调节的技术(参照特开2004-212805号公报、特开2004-170816号公报、以及特愿2005-20437号公报)。
但是,在这些感光性树脂组合物中,例如,当在具有透孔或通孔等孔部的印刷线路板等有多个孔部的基体上层合有感光层时,在该感光层曝光后,如果从该感光层剥离支撑体进行显影,在上述基体的孔部附近,会发生感光层的未硬化部分附着在支撑体上而破裂并从基体剥离的、所谓未曝光膜破裂。另外,尚不明确是否具有足够的粘附性。
另一方面,为了得到该析像度和粘附性,例如提出有使感光性组合物中含有分子内具有4个以上反应性基团的聚合性化合物(参照特开2001-18461号公报)。但是,在该感光性树脂组合物中,无法得到足够的灵敏度,另外,尚不明确是否可以抑制未曝光膜破裂的产生。
因此,目前的现状是尚未提供灵敏度和析像度高、且遮盖膜强度强、粘附性出色、未曝光膜破裂的防止效果出色的图案形成材料、以及图案形成装置、以及图案形成方法,还期待有进一步的改进开发。


发明内容
本发明正是鉴于上述现状而完成的发明,以解决以往的上述诸问题、达成下述目的为课题。即,本发明的目的在于,提供含有具有双酚骨架的聚合性化合物、和分子内具有4个以上反应性基团且分子量为700以上的聚合物作为聚合性化合物,通过使感光层的灵敏度为0.1~50mJ以上而灵敏度和析像度高且遮盖膜强度强、粘附性出色、未曝光膜破裂的防止效果的出色图案形成材料、以及图案形成装置、以及图案形成方法。
<1>图案形成材料,其特征在于具有支撑体并且在该支撑体上至少具有感光层而成,该感光层至少含有粘合剂、聚合性化合物、和光聚合引发剂, 上述聚合性化合物含有具有双酚骨架的聚合性化合物(a-1)、和分子内具有4个以上的反应性基团且分子量为700以上的聚合性化合物(a-2)而成, 在该曝光和显影后不使上述感光层曝光的部分的厚度发生变化的上述曝光中所使用的光的最小能量为0.1~50mJ/cm2。
在该<1>所述的感光性组合物中,上述聚合性化合物含有聚合性化合物(a-1)和聚合性化合物(a-2),上述感光层的灵敏度在特定的范围内,所以可以得到灵敏度和析像度高、且遮盖膜强度强、粘附性出色、未曝光膜破裂的防止效果的出色图案形成材料。
<2>上述<1>所述的图案形成材料,其中光聚合引发剂的含量相对于上述感光层的固体成分总量为5~20质量%。
<3>上述<1>~<2>所述的图案形成材料,其中,具有双酚骨架的聚合性化合物(a-1)用下述结构式(1)表示。
化1

结构式(1) 在结构式(1)中,R11和R12可以彼此相同,也可以不同,表示氢原子、和甲基的任意一种,A表示亚乙基(-C2H4-),B表示亚丙基(-CH2 C H(CH3)-),n11和n12分别表示1~29的任意整数,n13和n14分别表示0~29的任意整数,n11+n12的值表示2~30的任意整数,n13+n14的值表示0~30的任意整数。不过,用(A-O)和(B-O)表示的重复序列可以是无规序列,还可以是嵌段序列。在上述用(A-O)和(B-O)表示的重复序列是嵌段序列的情况下,双酚基一侧的重复序列可以是上述用(A-O)和(B-O)表示的重复序列的任意一种。
<4>上述<1>~<3>的任一项所述的图案形成材料,其中,结构式(1)中的n13+n14的值为2~30的任意整数。
<5>上述<1>~<4>的任一项所述的图案形成材料,其中,具有双酚骨架的聚合性化合物(a-1)的分子量为1000~2000。
<6>上述<1>~<5>的任一项所述的图案形成材料,其中,聚合性化合物含有3种以上的聚合性化合物。
<7>上述<1>~<6>的任一项所述的图案形成材料,其中,还含有具有双酚骨架的聚合性化合物(a-1)以及分子内具有4个以上的反应性基团且分子量为700以上的聚合性化合物(a-2)以外的聚合性化合物,该聚合性化合物含有反应性基团为3个以下且具有亚丙氧基以及亚乙氧基中的至少任意一种的聚合性化合物(a-3)。
<8>上述<1>~<7>的任一项所述的图案形成材料,其中,具有双酚骨架的聚合性化合物(a-1)以及分子内具有4个以上的反应性基团且分子量为700以上的聚合性化合物(a-2)以外的聚合性化合物,具有尿烷基。
<9>上述<1>~<8>的任一项所述的图案形成材料,其中,具有双酚骨架的聚合性化合物(a-1)的含量相对于聚合性化合物总固体成分量为10~95质量%。
<10>上述<1>~<9>的任一项所述的图案形成材料,其中,分子内具有4个以上的反应性基团且分子量为700以上的聚合性化合物(a-2)的含量相对于聚合性化合物总固体成分量为2~50质量%。
<11>上述<1>~<10>的任一项所述的图案形成材料,其中,粘合剂的质均分子量为50000~150000。
<12>上述<1>~<11>的任一项所述的图案形成材料,其中,粘合剂的I/O值为0.350~0.650。
<13>上述<1>~<12>的任一项所述的图案形成材料,其中,还含有杂稠环系化合物。
<14>上述<1>~<13>的任一项所述的图案形成材料,其中,支撑体含有合成树脂,且是透明的。
<15>上述<1>~<14>的任一项所述的图案形成材料,其中,支撑体为长条状。
<16>上述<1>~<15>的任一项所述的图案形成材料,其中,其为长条状,且被卷成卷筒状而成。
<17>上述<1>~<16>的任一项所述的图案形成材料,其中,在图案形成材料的感光层上具有保护膜。
<18>上述<1>~<17>的任一项所述的图案形成材料,其中,被用于基板的图案形成处理。
<19>上述<18>所述的图案形成材料,其中,基板具有直径为4mm以上的透孔。
<20>上述<1>~<19>的任一项所述的图案形成材料,其中,感光层的厚度为1~100μm。
<21>图案形成装置,其特征在于具备上述<1>~<20>的任一项所述的图案形成材料的感光层; 至少具有可以照射光的光照射机构、对来自该光照射机构的光进行调制并对上述感光层进行曝光的光调制机构。
在该<2 1>所述的图案形成装置中,上述光照射机构向上述光调制机构照射光。上述光调制机构对从上述光照射机构接受的光进行调制。通过上述光调制机构进行了调制的光对上述感光层进行曝光。例如,然后,如果对上述感光层进行显影,则形成高精细的图案。
<22>上述<21>所述的图案形成装置,其中,光调制机构还具有根据形成的图案信息生成控制信号的图案信号生成机构,根据该图案信号生成机构生成的控制信号对由光照射机构照射的光进行调制。
在该<22>所述的图案形成装置中,由于上述光调制机构具有上述图案信号生成机构,因此根据由该图案信号生成机构生成的控制信号对由上述光照射机构照射的光进行调制。
<23>上述<21>~<22>的任一项所述的图案形成装置,其中,光调制机构具有n个描素部而成,可以根据形成的图案信息从该n个描素部中对连续配置的任意不足n个的上述描素部进行控制。
在该<23>所述的图案形成装置中,通过根据图案信息从上述光调制机构中n个描素部中对连续配置的任意不足n个的描素部进行控制,从而以高速对来自上述光照射机构的光进行调制。
<24>上述<21>~<23>的任一项所述的图案形成装置,其中,光调制机构为空间光调制元件。
<25>上述<24>所述的图案形成装置,其中,空间光调制元件为数字微镜器件(DMD)。
<26>上述<23>~<25>的任一项所述的图案形成装置,其中,描素部为微镜。
<27>上述<21>~<26>的任一项所述的图案形成装置,其中,光照射机构可以合成2种以上的光并照射。在该<27>所述的图案形成装置中,由于上述光照射机构可以合成2种以上的光并照射,因此采用焦点深度深的曝光光进行曝光。其结果,极其高精细地进行对上述图案形成材料的曝光。例如,然后,如果对上述感光层进行显影,则形成极其高精细的图案。
<28>上述<21>~<27>的任一项所述的图案形成装置,其中,光照射机构具有多个激光器、多模光纤和将由该多个激光器分别照射的激光光集光并使其与上述多模光纤结合的集合光学系统。在该<28>所述的图案形成装置中,由上述多个激光器分别照射的激光光被上述集合光学系统集光,可以与上述多模光纤结合,从而上述光照射机构用焦点深度深的曝光光进行曝光。其结果,极其高精细地对上述图案形成材料进行曝光。例如,然后,如果使上述感光层显影,则形成极其高精细的图案。
<29>图案形成方法,其特征在于至少包括对上述<1>~<20>的任一项所述的图案形成材料中的感光层进行曝光。
<30>上述<29>所述的图案形成方法,其中,边进行加热和加压的至少一者边在基体材的表面层合感光层,,并对该感光层进行曝光。
<31>上述<29>~<30>的任一项所述的图案形成方法,其中,曝光使用波长350~415nm的激光光进行。
<32>上述<29>~<31>的任一项所述的图案形成方法,其中,根据形成的图案信息进行曝光以形成像模样。
<33>上述<29>~<32>的任一项所述的图案形成方法,其中,对于感光层,使用如下所述的曝光头,所述曝光头具备光照射机构、和具有接收来自上述光照射机构的光并射出的n个(其中,n为2以上的自然数)排列成二维状的描素部且可以根据图案信息对上述描素部进行控制的光调制机构,该曝光头被配置成相对于该曝光头的扫描方向,上述描素部的列方向成规定的设定倾斜角度θ; 对于上述曝光头,通过使用描素部指定机构对可以使用的上述描素部中用于N重曝光(其中,N为2以上的自然数)的上述描素部进行指定; 对于上述曝光头,通过描素部控制机构,按照仅对由上述使用描素部指定机构所指定的上述描素部进行曝光的方式,进行上述描素部的控制; 对于上述感光层,使上述曝光头沿扫描方向相对移动而进行曝光。
在该<33>所述的图案形成方法中,对于上述曝光头,通过使用描素部指定机构,对可以使用的上述描素部中用于N重曝光(其中,N为2以上的自然数)的上述描素部进行指定;通过描素部控制机构,按照仅对由上述使用描素部指定机构所指定的上述描素部进行曝光的方式,对上述描素部进行控制。使上述曝光头沿扫描方向与上述感光层相对移动而进行曝光,由此平均由上述曝光头的安装位置或安装角度的错位引起的在上述感光层的被曝光面上形成上述图案的析像度的偏差或浓度不均。其结果,极其高精细地对上述图案形成材料进行曝光,然后,通过使上述感光层显影,则形成极其高精细的图案。
<34>上述<33>所述的图案形成方法,利用多个曝光头进行曝光,使用描素部指定机构对与由多个上述曝光头形成的被曝光面上的重复曝光区域即头间相连区域的曝光有关的描素部中用于实现上述头间相连区域的N重曝光的上述描素部进行指定。在该<34>所述的图案形成方法中,利用多个曝光头进行曝光,使用描素部指定机构对与由多个上述曝光头形成的被曝光面上的重复曝光区域即头间相连区域的曝光有关的描素部中用于实现上述头间相连区域的N重曝光的上述描素部进行指定,由此可以均衡由上述曝光头的安装位置或安装角度的错位导致的在上述感光层的被曝光面上的头间相连区域形成的上述图案的析像度的偏差或浓度不均。其结果,极其高精细地对上述图案形成材料进行曝光,然后,通过使上述感光层显影,则形成极其高精细的图案。
<35>上述<34>所述的图案形成方法,利用多个曝光头进行曝光,使用描素部指定机构对与由多个上述曝光头形成的被曝光面上的重复曝光区域即头间相连区域以外的曝光有关的描素部中用于实现上述头间相连区域以外的N重曝光的上述描素部进行指定。在该<35>所述的图案形成方法中,利用多个曝光头进行曝光,使用描素部指定机构对与由多个上述曝光头形成的被曝光面上的重复曝光区域即头间相连区域以外的曝光有关的描素部中用于实现上述头间相连区域以外的N重曝光的上述描素部进行指定,由此可以均衡由上述曝光头的安装位置或安装角度的错位导致的在上述感光层的被曝光面上的头间相连区域以外形成的上述图案的析像度的偏差或浓度不均。其结果,极其高精细地对上述图案形成材料进行曝光,然后,通过使上述感光层显影,则形成极其高精细的图案。
<36>上述<33>~<35>中任意一项所述的图案形成方法,将设定倾斜角度θ设成相对于θideal满足θ≥θideal的关系,所述θideal相对于N重曝光数的N、描素部的列方向的个数s、上述描素部的列方向的间隔p、以及在使曝光头倾斜的状态下沿着与该曝光头的扫描方向正交的方向的描素部的列方向的间距δ满足下式sp sinθideal≥Nδ。
<37>上述<33>~<36>中任意一项所述的图案形成方法,N重曝光的N为3以上的自然数。在该<37>所述的图案形成方法中,N重曝光的N为3以上的自然数,由此,进行多重描绘。其结果,通过补偿效果,可以更精密地均衡由上述曝光头的安装位置或安装角度的错位引起的在上述感光层的被曝光面上形成的上述图案的析像度的偏差或浓度不均。
<38>上述<33>~<37>中任意一项所述的图案形成方法,使用描素部指定机构包括光点位置检测机构,其在被曝光面上检测出由描素部形成且作为构成被曝光面上的曝光区域的描述单位的光点位置,和描素部选择机构,其根据上述光点位置检测机构的检测结果,选择用于实现N重曝光的描素部。
<39>上述<33>~<38>中任意一项所述的图案形成方法,使用描素部指定机构用行单位指定用于实现N重曝光的使用描素部。
<40>上述<38>~<39>中任意一项所述的图案形成方法,光点位置检测机构根据检测出的至少2个光点位置,对在使曝光头倾斜的状态下的被曝光面上的光点的列方向和上述曝光头的扫描方向所成的实际倾斜角度θ’进行特定,描素部选择机构按照吸收上述实际倾斜角度θ’和设定倾斜角度θ的误差的方式选择使用描素部。
<41>上述<40>所述的图案形成方法,实际倾斜角度θ’是在使曝光头倾斜的状态下被曝光面上的光点的列方向和上述曝光头的扫描方向所成的多个实际倾斜角度的平均值、中央值、最大值和最小值中的任意。
<42>上述<38>~<41>中任意一项所述的图案形成方法,描素部选择机构根据实际倾斜角度θ’,导出与满足t tanθ’=N(其中,N表示N重曝光数的N)的关系的t相近的自然数T,选择m行(其中,m表示2以上的整数)排列的描素部中从第一行到上述第T行的上述描素部作为使用描素部。
<43>上述<38>~<41>中任意一项所述的图案形成方法,描素部选择机构根据实际倾斜角度θ’,导出与满足t tan θ’=N(其中,N表示N重曝光数的N)的关系的t相近的自然数T,特定m行(其中,m表示2以上的整数)排列的描素部中从第(T+1)行到第m行的上述描素部作为不使用描素部,选择除外该不使用描素部的上述描素部作为使用描素部。
<44>上述<38>~<43>中任意一项所述的图案形成方法,描素部选择机构在至少包括由多个描素部列形成的被曝光面上的重复曝光区域的区域中,是 (1)按照对于理想的N重曝光使过度曝光的区域以及曝光不足的区域的总面积为最小的方式选择使用描素部的机构, (2)按照对于理想的N重曝光使过度曝光的区域的描素单位数和曝光不足的区域的描素单位数相等的方式选择使用描素部的机构, (3)按照对于理想的N重曝光使过度曝光的区域的面积最小且不产生曝光不足的区域的方式选择使用描素部的机构,以及 (4)按照对于理想的N重曝光使曝光不足的区域的面积最小且不长生过度曝光的区域的方式选择使用描素部的机构的任意。
<45>上述<38>~<44>中任意一项所述的图案形成方法,描素部选择机构在由多个曝光头形成的被曝光面上的重复曝光区域即头间相连区域区域中,是 (1)按照对于理想的N重曝光使过度曝光的区域以及曝光不足的区域的总面积为最小的方式,从与上述头间相连区域的曝光有关的描素部,特定不使用描素部,选择除外该不使用描素部的上述描素部作为使用描素部的机构; (2)按照对于理想的N重曝光使过度曝光的区域的描素单位数和曝光不足的区域的描素单位数相等的方式,从与上述头间相连区域的曝光有关的描素部,特定不使用描素部,选择除外该不使用描素部的上述描素部作为使用描素部的机构; (3)按照对于理想的N重曝光使过度曝光的区域的面积最小且不产生曝光不足的区域的方式,从与上述头间相连区域的曝光有关的描素部,特定不使用描素部,选择除外该不使用描素部的上述描素部作为使用描素部的机构;以及 (4)按照对于理想的N重曝光使曝光不足的区域的面积最小且不长生过度曝光的区域的方式,从与上述头间相连区域的曝光有关的描素部,特定不使用描素部,选择除外该不使用描素部的上述描素部作为使用描素部的机构的任意。
<46>上述<45>所述的图案形成方法,不使用描素部由行单位进行特定。
<47>上述<33>~<46>中任意一项所述的图案形成方法,为了在使用描素部指定机构中指定使用描素部,在可以使用的上述描素部中,相对于N重曝光的N,仅使用构成每(N-1)列的描素部列的上述描素部进行参照曝光。在该<47>所述的图案形成方法中,为了在使用描素部指定机构中指定使用描素部,在可以使用的上述描素部中,相对于N重曝光的N,仅使用构成每(N-1)列的描素部列的上述描素部进行参照曝光,得到大致1重描绘的单纯的图案。其结果,可以容易地指定上述头间相连区域地上述描素部。
<48>上述<33>~<47>中任意一项所述的图案形成方法,为了在使用描素部指定机构中指定使用描素部,在可以使用的上述描素部中,相对于N重曝光的N,仅使用构成每1/N行的描素部行的上述描素部进行参照曝光。在该<48>所述的图案形成方法中,为了在使用描素部指定机构中指定使用描素部,在可以使用的上述描素部中,相对于N重曝光的N,仅使用构成每1/N行的描素部行的上述描素部进行参照曝光,得到大致1重描绘的单纯的图案。其结果,可以容易地指定上述头间相连区域地上述描素部。
<49>上述<33>~<48>中任意一项所述的图案形成方法,使用描素部指定机构具有作为光点位置检测机构的缝隙和光检测器、以及作为描素部选择机构的与上述光检测器连接的运算装置。
<50>上述<33>~<49>中任意一项所述的图案形成方法,N重曝光的N是3以上7以下的自然数。
<51>上述<33>~<50>中任意一项所述的图案形成方法,按照图案信息所表示的图案的规定部分的尺寸与能由所指定的使用描素部实现的对应部分的尺寸一致的方式,变换上述图案信息。
<52>上述<29>~<51>中任意一项所述的图案形成方法,在进行曝光之后,进行感光层的显影。
<53>上述<352>所述的图案形成方法,在进行显影之后,进行蚀刻处理和镀敷处理的至少任意。
<54>一种图案,其特征在于,利用上述<29>~<53>中任意一项所述的图案形成方法而形成。



图1是表示图案形成装置的一例的外观的立体图。
图2是表示图案形成装置的扫描器的构成的一例的立体图。
图3A是表示在感光层的被曝光面上形成已曝光区域的平面图。
图3B是表示被各曝光头曝光的曝光区域的配列的平面图。
图4是表示曝光头的简要构成的一例的立体图。
图5A是表示曝光头的详细构成的一例的俯视图。
图5B是表示曝光头的详细构成的一例的侧视图。
图6是表示图1的图案形成装置的DMD的一例的部分放大图。
图7A是用于说明DMD的动作的立体图。
图7B是用于说明DMD的动作的立体图。
图8是表示纤维阵列光源的构成的一例的立体图。
图9是表示纤维阵列光源的激光射出部中发光点的排列的一例的正视图。
图10是表示当存在曝光头的安装角度误差以及图案变形时被曝光面上的图案产生的不均的例子的说明图。
图11是表示基于1个DMD的曝光区域和对应的缝隙的位置关系的俯视图。
图12是用于说明利用缝隙测定被曝光面上的光点的位置的手法的俯视图。
图13是表示仅使用所选择的微镜进行曝光的结果,即被曝光面上的图案所产生的不均得到改善的状态的说明图。
图14是表示当在相邻的曝光头之间存在相对位置的错位时被曝光面上的图案产生的不均得到改善的状态的说明图。
图15是表示给予相邻的2个曝光头的曝光区域、与对应的缝隙的位置关系的俯视图。
图16是用于说明利用缝隙测定被曝光面上的光点的位置的手法的俯视图。
图17是表示仅有在图14的例子中选择的使用像素实际工作、被曝光面上的图案产生的不均得到改善的状态的说明图。
图18是表示当在相邻的曝光头之间存在相对位置的错位和安装角度误差时被曝光面上的图案产生的不均得到改善的状态的说明图。
图19是表示仅使用了在图18的例子中选择的使用描素部的曝光的说明图。
图20A是表示倍率变形的例子的说明图。
图20B是表示光速直径将变形的例子的说明图。
图21A是表示使用了单一曝光头的参照曝光的第一例的说明图。
图21B是表示使用了单一曝光头的参照曝光的第一例的说明图。
图22是表示使用了多个曝光头的参照曝光的第一例的说明图。
图23A是表示使用了单一曝光头的参照曝光的第二例的说明图。
图23B是表示使用了单一曝光头的参照曝光的第二例的说明图。
图24是表示使用了多个曝光头的参照曝光的第二例的说明图。
图25是表示多模光纤的构成的图的一例。
图26是表示合波激光光源的构成的平面图的一例。
图27是表示激光模组的构成的平面图的一例。
图28是表示图27所示激光模组的构成的侧面图的一例。
图29是表示图27所示激光模组的构成的部分侧视图。
图30是表示激光器阵列的构成的立体图的一例。
图31A是表示的多腔激光器的构成的立体图的一例。
图31B是将图31A所示的多腔激光器排列为阵列状的多腔激光器阵列的立体图的一例。
图32是表示合波激光光源的其他构成的平面图的一例。
图33是表示合波激光光源的其他构成的平面图的一例。
图34A是表示合波激光光源的其他构成的平面图的一例。
图34B是表示沿着图34A的光轴的剖视图的一例。

具体实施例方式 (图案形成材料) 本发明的图案形成材料,具有支撑体,在该支撑体上至少具有感光层,根据需要可以具有保护膜、适当选择的其他层。
<感光层> 上述感光层只要含有粘合剂、聚合性化合物、光聚合引发剂和增感剂,就没有特别限制,可以含有根据需要适当选择的其他成分。另外,上述感光层的层合数可以是1层,也可以是2层以上。
在该曝光和显影后不使上述感光层的曝光部分的厚度发生变化的上述曝光中使用的最小能量,为0.1~50mJ/cm2,上述聚合性化合物含有具有双酚骨架的聚合性化合物(a-1)、和分子内具有4个以上的反应性基团且分子量为700以上的聚合性化合物(a-2)。
在该曝光和显影后不使上述感光层的曝光部分的厚度发生变化的上述曝光中使用的最小能量,是指所谓的显影灵敏度,例如,可以从对上述感光层进行曝光时的上述曝光中所使用的光的能量值(曝光量)、和由表示上述曝光之后的上述显影处理生成的上述硬化层的厚度的关系的曲线图(灵敏度曲线)而求出。
就上述硬化层的厚度而言,随着上述曝光量的增加而增加,然后,与上述曝光前的上述感光层的厚度大致相同且大致恒定。上述显影灵敏度是通过读取上述硬化层的厚度大致一定时的最小曝光量而求得的值。
在这里,当上述硬化层的厚度和上述曝光前的上述感光层的厚度的差为±10%以内时,认为上述硬化层的厚度不因曝光·显影而发生变化。
作为上述硬化层和上述曝光前的上述感光层的厚度的测定方法,没有特别限制,可以根据目的适当选择,但可以举出使用膜厚测定装置、表面粗糙度测定机(例如SURFCOM 1400D(东京精密公司制))等进行测定的方法。
-粘合剂- 作为上述粘合剂,没有特别限制,可以根据目的适当选择。
作为上述粘合剂的质均分子量,没有特别限制,可以根据目的适当选择,但例如优选50000~150000。当上述质均分子量不到50000时,膜强度容易不足,另外,难以进行稳定的制造,遮盖性有可能不够充分,当超过150000时,析像度、或粘附性会稍微劣化。
作为上述粘合剂的I/O值,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如优选0.35~0.65,更优选0.35~0.60。如果所述I/O值的范围在0.35~0.65范围内,则能够提供析像度、遮盖性(テント性)以及显影性良好的图案形成材料。
作为调整上述粘合剂的I/O值的方法没有特别限制,可以从公知的方法中适当选择,例如,可以举出适当选择构成共聚物的单体的种类、以及使该单体聚合时的聚合比(含量)的至少任意的方法。
上述I/O值也被称为(无机性值)/(有机性值),是在有机概念上处理各种有机化合物的极性的值,是对各官能团设定参数的官能团贡献法之一。作为上述I/O值,具体地说,在有机概念图(甲田善生著、三共出版(1984));KUMAMOTO PHARMACEUTICAL BULLETIN,第1号,第1~16项(1954年);化学的领域、第11卷、第10号、719~725项(1957年);Fragrance Journal、第34号、第97~111项(1979年);Fragrance Journal、第50号、第79~82项(1981年)等文献中详细进行了说明。
上述I/O值的概念将化合物的性质分为表示共价键性的有机性基团和表示离子键性的无机性基团,将全部有机化合物在标有有机轴和无机轴的直角坐标上的每1点上标明位置进行表示。
所谓上述无机性值,是以羟基为基准将有机化合物具有的各种取代基或键等对沸点的影响力大小进行数值化。具体地说,如果在碳数5附近取直链醇的沸点曲线和直链烷烃的沸点曲线的距离,约为100℃,因此用数值将1个羟基的影响力定为100,根据该数值,将各种取代基或各种键等对沸点的影响力数值化得到的值为有机化合物具有的取代基的无机性值。例如,-COOH基的无机性值为150,双键的无机性值为2。因此,所谓某种有机化合物的无机性值,意味着该化合物具有的各种取代基或键等的无机性值的总和。
所谓上述有机性值,是以分子内的亚甲基为单位,以代表该亚甲基的碳原子对沸点的影响力为基准确定的值。即,在直链饱和烃化合物的碳数5~10附近增加1个碳产生的沸点上升的平均值为20℃,因此以其为基准,将1个碳原子的有机性值定为20,以其为基础,将各种取代基或键等对沸点的影响力数值化得到的值为有机性值。例如,硝基(-NO2)的有机性值为70。
上述I/O值越接近0则越表示是非极性(疏水性、有机性大)的有机化合物,越大则越表示是极性(亲水性、无机性大)的有机化合物。
以下对上述I/O值的一例计算方法进行说明。
甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚物组成(摩尔比)2/5/3)的I/O值,通过采用以下的方法计算该共聚物的无机性值和有机性值,计算下式(上述共聚物的无机性值)/(上述共聚物的有机性值)而求得。
上述共聚物的无机性值通过求取(上述甲基丙烯酸的无机性值)×(上述甲基丙烯酸的摩尔比)、(上述甲基丙烯酸甲酯的无机性值)×(上述甲基丙烯酸甲酯的摩尔比)、(上述苯乙烯的无机性值)×(上述苯乙烯的摩尔比)的总和而计算。
上述甲基丙烯酸具有1个羧基,上述甲基丙烯酸甲酯具有1个酯基,上述苯乙烯具有1个芳香环,因此 上述甲基丙烯酸的无机性值为150(羧基的无机性值)×1(羧基的个数)=150, 上述甲基丙烯酸甲酯的无机性值为60(酯基的无机性值)×1(酯基的个数)=60, 上述苯乙烯的无机性值为15(芳香环的无机性值)×1(芳香环的个数)=15。
因此,上述共聚物的无机性值通过计算下式150×2(甲基丙烯酸的摩尔比)+60×5(甲基丙烯酸甲酯的摩尔比)+15×3(苯乙烯的摩尔比)而计算,为645。
上述共聚物的有机性值通过求取(上述甲基丙烯酸的有机性值)×(上述甲基丙烯酸的摩尔比)、(上述甲基丙烯酸甲酯的有机性值)×(上述甲基丙烯酸甲酯的摩尔比)、(上述苯乙烯的有机性值)×(上述苯乙烯的摩尔比)的总和而计算。
上述甲基丙烯酸具有4个碳原子,上述甲基丙烯酸甲酯具有5个碳原子,上述苯乙烯具有8个碳原子,因此 上述甲基丙烯酸的有机性值为20(碳原子的有机性值)×4(碳原子数)=80, 上述甲基丙烯酸甲酯的有机性值为20(碳原子的有机性值)×5(碳原子数)=100, 上述苯乙烯的有机性值为20(碳原子的有机性值)×8(碳原子数)=160。
因此,上述共聚物的有机性值通过计算下式80×2(上述甲基丙烯酸的摩尔比)+100×5(上述甲基丙烯酸甲酯的摩尔比)+160×3(上述苯乙烯的摩尔比)而计算,为1140。
因此,上述共聚物的I/O值为645(上述共聚物的无机性值)/1140(上述共聚物的有机性值)=0.566。
作为上述I/O值为0.300~0.650的粘合剂,没有特别限制,可以从公知的粘合剂中适当选择,例如优选包含共聚物,该共聚物优选具有来自苯乙烯和苯乙烯衍生物的至少1种的结构单元。此外,除了上述来自苯乙烯和苯乙烯衍生物的至少1种的结构单元以外,作为共聚的成分的组合,没有特别限制,可以从公知的组合中适当选择,但例如更优选至少含有(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯酸烷基酯的组合、含有(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯酸烷基酯以及(甲基)丙烯酸苄酯的组合、含有(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯酸苄酯的组合等。
作为上述(甲基)丙烯酸烷基酯的烷基,没有特别限制,可以从公知的烷基中适当选择,特别优选甲基、乙基。
作为上述I/O值为0.300~0.650的上述粘合剂,没有特别限制,可以从公知的粘合剂中适当选择,例如可以举出甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸苄酯共聚物(共聚物组成(质量比)25/8/30/37)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸苄酯共聚物(共聚物组成(质量比)23/8/15/54)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸苄酯共聚物(共聚物组成(质量比)29/16/35/20)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/丙烯酸乙酯共聚物(共聚物组成(质量比)25/25/39/11)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/丙烯酸乙酯共聚物(共聚物组成(质量比)25/25/45/5)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/丙烯酸乙酯共聚物(共聚物组成(质量比)25/10/45/20)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸环己酯/甲基丙烯酸2-乙基己酯共聚物(共聚物组成(质量比)25/70/5)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸环己酯/甲基丙烯酸2-乙基己酯共聚物(共聚物组成(质量比)23/70/7)、甲基丙烯酸/苯乙烯/丙烯酸甲酯共聚物(共聚物组成(质量比)25/60/15)、甲基丙烯酸/苯乙烯/丙烯酸甲酯共聚物(共聚物组成(质量比)25/50/25)、甲基丙烯酸/苯乙烯/丙烯酸甲酯共聚物(共聚物组成(质量比)29/61/10)、甲基丙烯酸/苯乙烯/丙烯酸乙酯共聚物(共聚物组成(质量比)23/60/17)、甲基丙烯酸/苯乙烯/丙烯酸乙酯共聚物(共聚物组成(质量比)29/61/10)、甲基丙烯酸/苯乙烯/丙烯酸乙酯共聚物(共聚物组成(质量比)25/70/5)、甲基丙烯酸/苯乙烯共聚物(共聚组成比(质量比)20/80)、甲基丙烯酸/苯乙烯共聚物(共聚组成比(质量比)28/72)、甲基丙烯酸/苯乙烯共聚物(共聚组成比(质量比)32/68)、甲基丙烯酸/苯乙烯/甲基丙烯酸2-乙基己酯共聚物(共聚组成比(质量比)25/65/10)、甲基丙烯酸/苯乙烯/甲基丙烯酸2-乙基己酯共聚物(共聚组成比(质量比)30/61/9)、甲基丙烯酸/苯乙烯/甲基丙烯酸2-乙基己酯共聚物(共聚组成比(质量比)29/60/11)、甲基丙烯酸/苯乙烯/甲基丙烯酸2-乙基己酯共聚物(共聚组成比(质量比)29/47/24)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸2-乙基己酯共聚物(共聚组成比(质量比)25/22/40/13)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸2-乙基己酯共聚物(共聚组成比(质量比)29/15/47/9)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸2-乙基己酯共聚物(共聚组成比(质量比)29/18/50/3)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸2-乙基己酯共聚物(共聚组成比(质量比)25/15/40/20)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸2-乙基己酯共聚物(共聚组成比(质量比)25/1 5/35/25)、甲基丙烯酸/苯乙烯/甲基丙烯酸环己酯共聚物(共聚组成比(质量比)31/64/5)、甲基丙烯酸/苯乙烯/甲基丙烯酸环己酯共聚物(共聚组成比(质量比)25/15/60)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸丁酯共聚物(共聚组成比(质量比)25/27/46/2)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸丁酯共聚物(共聚组成比(质量比)29/1 5/50/6)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸丁酯共聚物(共聚组成比(质量比)25/27/36/12)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸丁酯共聚物(共聚组成比(质量比)29/13/38/20)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸丁酯共聚物(共聚组成比(质量比)29/5/3 1/35)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚组成比(质量比)25/29/46)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚组成比(质量比)20/53/27)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚组成比(质量比)29/19/52)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚组成比(质量比)30/13/57)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚组成比(质量比)28/13/59)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚组成比(质量比)32/8/60)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚组成比(质量比)29/31/40)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚组成比(质量比)25/41/34)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚组成比(质量比)20/56/24)、甲基丙烯酸/苯乙烯/甲基丙烯酸苄酯共聚物(共聚物组成(质量比)30/15/55)、甲基丙烯酸/苯乙烯/甲基丙烯酸苄酯共聚物(共聚物组成(质量比)30/25/45)、和甲基丙烯酸/甲基苯乙烯/甲基丙烯酸苄酯共聚物(共聚物组成(质量比)30/15/55)等。
其中,优选甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸苄酯共聚物(共聚物组成(质量比)25/8/30/37)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸苄酯共聚物(共聚物组成(质量比)29/16/35/20)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/丙烯酸乙酯共聚物(共聚物组成(质量比)25/25/39/11)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/丙烯酸乙酯共聚物(共聚物组成(质量比)25/25/45/5)、甲基丙烯酸/苯乙烯/丙烯酸甲酯共聚物(共聚物组成(质量比)25/60/15)、甲基丙烯酸/苯乙烯/丙烯酸甲酯共聚物(共聚物组成(质量比)29/61/10)、甲基丙烯酸/苯乙烯/丙烯酸乙酯共聚物(共聚物组成(质量比)29/61/10)、甲基丙烯酸/苯乙烯/丙烯酸乙酯共聚物(共聚物组成(质量比)25/70/5)、甲基丙烯酸/苯乙烯共聚物(共聚组成比(质量比)20/80)、甲基丙烯酸/苯乙烯共聚物(共聚组成比(质量比)28/72)、甲基丙烯酸/苯乙烯共聚物(共聚组成比(质量比)32/68)、甲基丙烯酸/苯乙烯/甲基丙烯酸2-乙基己酯共聚物(共聚组成比(质量比)25/65/10)、甲基丙烯酸/苯乙烯/甲基丙烯酸2-乙基己酯共聚物(共聚组成比(质量比)30/61/9)、甲基丙烯酸/苯乙烯/甲基丙烯酸2-乙基己酯共聚物(共聚组成比(质量比)29/60/11)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸2-乙基己酯共聚物(共聚组成比(质量比)25/22/40/13)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸2-乙基己酯共聚物(共聚组成比(质量比)29/15/47/9)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸2-乙基己酯共聚物(共聚组成比(质量比)29/18/50/3)、甲基丙烯酸/苯乙烯/甲基丙烯酸环己酯共聚物(共聚组成比(质量比)31/64/5)、甲基丙烯酸/苯乙烯/甲基丙烯酸环己酯共聚物(共聚组成比(质量比)25/15/60)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸丁酯共聚物(共聚组成比(质量比)25/27/46/2)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸丁酯共聚物(共聚组成比(质量比)29/15/50/6)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸丁酯共聚物(共聚组成比(质量比)25/27/36/12)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸丁酯共聚物(共聚组成比(质量比)29/13/38/20)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚组成比(质量比)25/29/46)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚组成比(质量比)20/53/27)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚组成比(质量比)29/19/52)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚组成比(质量比)30/13/57)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚组成比(质量比)28/13/59)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚组成比(质量比)32/8/60)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚组成比(质量比)29/31/40)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚组成比(质量比)25/41/34)、甲基丙烯酸/苯乙烯/甲基丙烯酸苄酯共聚物(共聚物组成(质量比)30/15/55)、甲基丙烯酸/苯乙烯/甲基丙烯酸苄酯共聚物(共聚物组成(质量比)30/25/45)、和甲基丙烯酸/甲基苯乙烯/甲基丙烯酸苄酯共聚物(共聚物组成(质量比)30/15/55)。
特别优选甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸苄酯共聚物(共聚物组成(质量比)29/16/35/20)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/丙烯酸乙酯共聚物(共聚物组成(质量比)25/25/45/5)、甲基丙烯酸/苯乙烯/丙烯酸甲酯共聚物(共聚物组成(质量比)29/61/10)、甲基丙烯酸/苯乙烯/丙烯酸乙酯共聚物(共聚物组成(质量比)25/70/5)、甲基丙烯酸/苯乙烯共聚物(共聚组成比(质量比)32/68)、甲基丙烯酸/苯乙烯/甲基丙烯酸2-乙基己酯共聚物(共聚组成比(质量比)30/61/9)、甲基丙烯酸/苯乙烯/甲基丙烯酸2-乙基己酯共聚物(共聚组成比(质量比)29/60/11)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸2-乙基己酯共聚物(共聚组成比(质量比)29/15/47/9)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸2-乙基己酯共聚物(共聚组成比(质量比)29/18/50/3)、甲基丙烯酸/苯乙烯/甲基丙烯酸环己酯共聚物(共聚组成比(质量比)31/64/5)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸丁酯共聚物(共聚组成比(质量比)25/27/46/2)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸丁酯共聚物(共聚组成比(质量比)29/15/50/6)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚组成比(质量比)25/29/46)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚组成比(质量比)20/53/27)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚组成比(质量比)29/19/52)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚组成比(质量比)30/13/57)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚组成比(质量比)28/13/59)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚组成比(质量比)32/8/60)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚组成比(质量比)29/31/40)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚组成比(质量比)25/41/34)、甲基丙烯酸/苯乙烯/甲基丙烯酸苄酯共聚物(共聚物组成(质量比)30/15/55)、甲基丙烯酸/苯乙烯/甲基丙烯酸苄酯共聚物(共聚物组成(质量比)30/25/45)、和甲基丙烯酸/甲基苯乙烯/甲基丙烯酸苄酯共聚物(共聚物组成(质量比)30/15/55)。
作为上述粘合剂的含量,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如相对于上述感光层的总固体成分量,优选10~80质量%,更优选2080质量%,特别优选40~80质量%。如果上述含量不到10质量%,碱显影性或与印刷线路板形成基板(例如镀铜层合板)的粘附性会降低,如果超过90质量%,针对显影时间的稳定性或硬化膜(遮盖膜)的强度会降低。
-聚合性化合物- 作为上述聚合性化合物,含有具有双酚骨架的聚合性化合物(a-1)、合分子内具有4个以上的反应性基团且分子量为700以上的聚合性化合物(a-2),进而根据需要还含有其他聚合性化合物而成。
作为上述聚合性化合物,只要含有具有双酚骨架的聚合性化合物(a-1)、合分子内具有4个以上的反应性基团且分子量为700以上的聚合性化合物(a-2),就没有特别限制,例如优选并用3种以上。当并用上述聚合性化合物3种以上时,遮盖性、析像性、粘附性会更出色。
--具有双酚骨架的聚合性化合物(a-1)-- 上述具有双酚骨架的聚合性化合物(a-1)(以下有时称为聚合性化合物(a-1)),只要是上述具有双酚骨架的化合物,就没有特别限制,可以从公知的化合物中适当选择。
作为聚合性化合物(a-1)的分子量,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如优选为1000~2000,更优选1050~1700。当上述分子量为1000~2000时,遮盖性、析像性、粘附性会更出色。
作为上述聚合性化合物(a-1)的具体例子,例如可以举出用下述结构式(1)表示的化合物。
[化2]
结构式(1) 在结构式(1)中,R11和R12可以彼此相同,也可以不同,表示氢原子、和甲基的任意一种,A表示亚乙基(-C2H4-),B表示亚丙基(-CH2CH(CH3)-),n11和n12分别表示1~29的任意整数,n13和n14分别表示0~29的任意整数,n11+n12的值表示2~30的任意整数,n13+n14的值表示0~30的任意整数。不过,用(A-O)和(B-O)表示的重复序列可以是无规序列,还可以是嵌段序列。在上述用(A-O)和(B-O)表示的重复序列是嵌段序列的情况下,双酚基一侧的重复序列可以是上述用(A-O)和(B-O)表示的重复序列的任意一种。
上述结构式(1)中的n13+n14的值优选为2~30的任意整数。如果上述n13+n14的值不到2,遮盖性和析像度会稍微劣化,如果超过30,未曝光膜破裂会稍微劣化。
作为上述结构式(1)表示的化合物的具体例子,例如可以举出用下述式(1-1)表示的化合物、用下述式(1-2)表示的乙氧基化双酚A二甲基丙烯酸酯(加成环氧乙烷平均30摩尔的化合物,产品名BPE1300N,制造单位新中村化学工业株式会社)、乙氧基化双酚A二甲基丙烯酸酯(加成环氧乙烷平均17摩尔的化合物,产品名BPE900,制造单位新中村化学工业株式会社)、乙氧基化双酚A二甲基丙烯酸酯(产品名BPE500,制造单位新中村化学工业株式会社)、用下述式(1-3)表示的化合物、等。
[化3]

式(1-1)

式(1-2)

式(1-3) 作为上述聚合性化合物(a-1)的含量,没有特别限制,可以根据目的适当选择,但是,相对于上述聚合性化合物的总固体成分量,优选10~95质量%。如果上述含量在10~95质量%的范围之外,析像性会稍微劣化。
--分子内具有4个以上的反应性基团且分子量为700以上的聚合性化合物(a-2)-- 分子内具有4个以上的反应性基团且分子量为700以上的聚合性化合物(a-2)(以下有时称为聚合性化合物(a-2)),只要是分子内具有4个以上的上述反应性基团且分子量为700以上,就没有特别限制,可以从公知的化合物中适当选择。
上述反应性基团是能够通过自由基发生聚合反应的基团。
作为上述反应性基团的具体例子,可以举出烯性不饱和键(例如(甲基)丙烯酰基、(甲基)丙烯酰胺基、苯乙烯基、乙烯基酯或乙烯基醚等乙烯基,烯丙基醚或烯丙基酯等烯丙基等)。
作为上述反应性基团的数量,只要为4个以上就没有特别限制,可以根据目的适当选择,但优选4~30。如果上述反应性基团的数量不到4,聚合度会降低,如果超过30,剥离速度会减慢。其中,作为上述反应性基团的数量的测定方法,没有特别限制,可以从公知的方法中适当选择,例如可以举出使用FT-IR的方法、使用光DSC的方法等。
作为上述分子量,只要为700以上就没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如优选为700~3000。如果上述分子量不到700,遮盖性会恶化,如果超过3000,未曝光膜破裂会恶化。
作为上述聚合性化合物(a-2),没有特别限制,可以从公知的化合物中适当选择,例如可以举出二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、在含有多元缩水甘油基的化合物中加成α,β-不饱和羧酸而得到的化合物等。
作为上述含有多元缩水甘油基的化合物,没有特别限制,可以从公知的化合物中适当选择,例如可以举出季戊四醇四缩水甘油醚、甘油三缩水甘油醚等。
另外,作为上述聚合性化合物(a-2)的具体例子,例如可以用下述结构式(2)表示的化合物。
[化4]
结构式(2) 在上述结构式(2)中,R2表示氢原子和甲基的任意一种,X2表示可以具有碳数2~6的分支结构亚烷基,n2表示1~30的任意整数。Y2表示m价的(4价~10价)的有机基团。不过,上述X中的上述亚烷基在1个分子中可以单独使用1种,还可以并用2种以上(例如亚乙基和亚丙基)。
作为上述结构式(2)的具体例子,例如可以举出用下述式表示的化合物。
[化5]
结构式(2-1) 在结构式(2-1)中,Z21~Z26可以相互相同,也可以不同,表示-CO-CR23=CH2、和-(CO-C5H10-O)m21-CO-CR24=CH2的任意一种,上述R23和R24可以相互相同,也可以不同,表示氢原子和甲基的任意一种,上述m21表示1~10的任意整数。不过,上述Z21~Z26的任意一个表示-(CO-C5H10-O)m21-CO-CR24=CH2。
作为用结构式(2-1)表示的化合物的具体例子,例如可以使用市售品。作为上述市售品,例如可以举出日本化药公司制的、DPCA-120、DPDA-20、DPCA-30、DPCA-60、D-310、DPEA-12等。
作为上述聚合性化合物(a-2)的含量,没有特别限制,可以根据目的适当选择,但相对于上述聚合性化合物的总固体成分量,优选为2~50质量%。如果上述含量为2~50质量%的范围之外,遮盖性会稍微劣化。
--其他聚合性化合物-- 作为上述其他聚合性化合物,只要不是上述聚合性化合物(a-1)和上述聚合性化合物(a-2),就没有特别限制,可以根据目的适当选择。
作为上述其他聚合性化合物,没有特别限制,可以从公知的化合物中适当选择,例如优选分子内具有3个以下的反应性基团且具有亚丙氧基和/或亚乙氧基的聚合性化合物(a-3)。作为上述其他聚合性化合物,通过使用上述聚合性化合物(a-3),可以降低显影时的起泡。
作为上述聚合性化合物(a-3)的含量,相对于上述聚合性化合物的总固体成分量优选为0~40质量%。
作为上述聚合性化合物(a-3),没有特别限制,可以从公知的化合物中适当选择,例如可以举出分子内具有1个反应性基团且具有亚丙氧基和/或亚乙氧基的聚合性化合物(a-31)、分子内具有2个反应性基团且具有亚丙氧基和/或亚乙氧基的聚合性化合物(a-32)、分子内具有3个反应性基团且具有亚丙氧基和/或亚乙氧基的聚合性化合物(a-33)。
作为分子内具有1个反应性基团且具有亚丙氧基和/或亚乙氧基的聚合性化合物(a-31),例如可以举出用下述结构式(4)表示的化合物。
[化6]
结构式(4) 在上述结构式(4)中,R4表示氢原子和甲基中的任意一种,X4表示亚乙基和亚丙基的任何一种,n4表示1~30的任意整数,R4表示1价的有机基团。在上述n4为2以上时,多个(-X4-O-)可以相同,也可以不同。
作为上述R4,没有特别限制,可以从公知的基团中适当选择,例如可以举出烷基、芳基、芳烷基等。该R4还可以进一步被取代基取代。
作为上述烷基,没有特别限制,可以从公知的基团中适当选择,例如可以举出碳数1~20的烷基。
作为上述烷基的具体例子,没有特别限制,可以从公知的基团中适当选择,例如可以举出甲基、乙基、丙基、己基、环己基、2-乙基己基、十二烷基、十六烷基、十八烷基等。
作为上述烷基,可以具有取代基,还可以具有分支或环结构。
作为上述芳烷基,没有特别限制,可以从公知的基团中适当选择,例如可以举出苄基、苯乙基等。该芳烷基可以具有取代基。
作为上述芳基,没有特别限制,可以从公知的基团中适当选择,例如可以举出苯基、萘基、甲苯基、二甲苯基、乙基苯基、甲氧基苯基、丙基苯基、丁基苯基、叔丁基苯基、辛基苯基、壬基苯基、氯苯基、氰基苯基、二溴苯基、三溴苯基、联苯基、苄基苯基、α-二甲基-苄基苯基等。该芳基可以具有取代基。
作为上述烷基、芳烷基、乙基芳基中的取代基,没有特别限制,可以从公知的基团中适当选择,例如可以举出卤原子、芳基、烯基、烷氧基、氰基等。
作为上述卤原子,没有特别限制,可以从公知的基团中适当选择,例如可以举出氟原子、氯原子、溴原子等。
作为上述芳基的碳数,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如优选6~20,更优选6~14。作为该芳基,没有特别限制,可以从公知的基团中适当选择,例如可以举出苯基、萘基、蒽基、甲氧基苯基等。
作为上述烯基的碳数,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如优选2~10,更优选2~6。作为该烯基,没有特别限制,可以从公知的基团中适当选择,例如可以举出乙烯基、丙烯基、丁烯基等。
上述烷氧基可以具有分支。
作为上述烷氧基的总碳数,没有特别限制,可以根据目的适当选择,优选总碳数为1~10,更优选为1~5。作为该烷氧基,没有特别限制,可以从公知的基团中适当选择,例如可以举出甲氧基、乙氧基、并养鸡、2-甲基丙基氧基、丁氧基等。
作为用上述结构式(4)表示的化合物的具体例子,没有特别限制,可以从公知的化合物中适当选择,可以举出用下述结构式表示的化合物等。
[化7]
[化8]
在上述式中,R表示氢原子和甲基中的任意一种,n表示1~30的任意整数,m和L分别表示1以上的整数,m+L表示1~30的任意整数,Me表示甲基,Bu表示丁基。
就上述聚合性化合物(a-31)的含量而言,相对于上述聚合性化合物的总固体成分量优选为0~40质量%,更优选为0~30质量%,进一步优选0~25质量%。
作为上述聚合性化合物(a-32),没有特别限制,可以从公知的化合物中适当选择,例如可以举出亚乙氧基和亚丙氧基的共聚物(无规、嵌段等)等具有不同亚烷氧基部的二醇体的单末端(甲基)丙烯酸酯化合物等。
作为上述聚合性化合物(a-33),没有特别限制,可以从公知的化合物中适当选择,例如可以举出用下述结构式(5)表示的化合物。
[化9]

结构式(5) 在上述结构式(5)中,R51和R52可以相同,也可以不同,表示氢原子和甲基,X51和X52可以相同,也可以不同,表示亚乙氧基和亚丙氧基的任意一种,m51和m52分别表示1~30的整数,上述Y5表示2价有机基团。不过,上述X51和X52可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
上述X51和X52中的亚乙氧基和亚丙氧基可以组合成无规、嵌段中的任意一种。
上述m51和m52表示1~30,优选2~20,更优选4~15。
作为上述Y5,只要是2价的有机基团,就没有特别限制,可以从公知的基团中适当选择,例如优选碳数为2~30的基团。
作为上述2价的有机基团,没有特别限制,可以从公知的基团中适当选择,例如可以举出亚烷基、亚芳基、亚烯基、亚炔基、羰基(-CO-)、氧原子(-O-)、硫原子(-S-)、亚氨基(-NH-)、亚氨基的氢原子被1价的烃基取代的取代亚氨基、磺酰基(-SO2-)和将它们组合得到的基团等。其中,优选亚烷基、亚芳基、或者将它们组合得到的基团。
上述亚烷基可以具有分支结构或环状结构。
作为上述亚烷基,没有特别限制,可以从公知的基团中适当选择,例如优选亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚异丙基、亚丁基、亚异丁基、亚戊基、亚新戊基、亚己基、三甲基亚己基、亚环己基、亚庚基、亚辛基、2-乙基亚己基、亚壬基、亚癸基、亚十二烷基、亚十八烷基、或用下述结构式表示的任意基团等。
[化10]
上述亚芳基可以被烃基取代。
作为上述亚芳基的具体例子,没有特别限制,可以从公知的基团中适当选择,例如可以举出亚苯基、亚甲苯基、亚联苯基、亚萘基、以及用下述结构式表示的基团等。
[化11]
作为组合了上述这些基团的基团,没有特别限制,可以从公知的基团中适当选择,例如可以举出亚二甲苯基等。
上述亚烷基、亚芳基、或者它们的组合基团,还可以具有取代基。
作为上述取代基,没有特别限制,可以从公知的基团中适当选择,例如可以举出卤原子(例如氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、芳基、烷氧基(例如甲氧基、乙氧基、2-乙氧基乙氧基)、芳氧基(例如苯氧基)、酰基(例如乙酰基、丙酰基)、酰氧基(例如乙酰氧基、丁酰氧基)、烷氧羰基(例如甲氧羰基、乙氧羰基)、芳氧羰基(例如苯氧羰基)等。
作为由所述结构式(5)表示的化合物没有特别限制,可以从公知的当中适当选择,例如还可以举出由下述结构式表示的化合物等。
[化12]
结构式(15) [化13]
结构式(16) [化14]
结构式(17) [化15]
结构式(18) [化16]
结构式(19) [化17]
结构式(20) [化18]
结构式(21) 在上述结构式中,R表示氢原子和甲基中的任意一个,m和n表示1~60的任意整数。
作为具有上述芳基的上述聚合性化合物(a-32),没有特别限制,可以从公知的化合物中适当选择,例如可以举出用下述结构式(6)表示的化合物。
[化19]
结构式(6) 在上述结构式(6)中,R61和R62可以相同,也可以不同,表示氢原子和烷基的任意一种,X61和X62可以相同,也可以不同,表示亚乙氧基和亚丙氧基的任意一种,m61和m62分别表示1~60的任意整数,上述T6表示2价的连接基团。Ar61和Ar62可以相同,也可以不同,表示可以具有取代基的芳基。上述X61和X62可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
上述X61和X62可以是将亚乙氧基和亚丙氧基的任意一种组合成无规、嵌段的任意一种。
上述m61和m62是1~60的整数,优选2~30的整数,更优选4~15的整数。
上述T6只要是2价的连接基团就没有特别限制,可以从公知的基团中适当选择,例如可以举出亚甲基、亚乙基、MeCMe、CF3CCF3、CO、SO2等。
上述Ar61和Ar62只要是可以具有取代基的芳基,就没有特别限制,可以从公知的基团中适当选择,例如可以举出亚苯基、亚萘基等。
作为上述取代基,没有特别限制,可以从公知的基团中适当选择,例如可以举出烷基、芳基、芳烷基、卤素基、烷氧基、或者它们的组合等。
作为具有上述芳基的上述聚合性化合物(a-32)的具体例子,没有特别限制,可以从公知的化合物中适当选择,例如可以举出2,2-双[4-((甲基)丙烯酰氧基乙氧基)苯基]丙烷、取代于1个酚性OH基的乙氧基数为2到20的2,2-双(4-((甲基)丙烯酰氧基聚乙氧基)苯基)丙烷(例如2,2-双(4-((甲基)丙烯酰氧基二乙氧基)苯基)丙烷、2,2-双(4-((甲基)丙烯酰氧基四乙氧基)苯基)丙烷、2,2-双(4-((甲基)丙烯酰氧基五乙氧基)苯基)丙烷、2,2-双(4-((甲基)丙烯酰氧基十乙氧基)苯基)丙烷、2,2-双(4-((甲基)丙烯酰氧基十五乙氧基)苯基)丙烷等)、2,2-双[4-((甲基)丙烯酰氧基丙氧基)苯基]丙烷、取代于1个酚性OH基的乙氧基数为2到20的2,2-双(4-((甲基)丙烯酰氧基聚丙氧基)苯基)丙烷(例如2,2-双(4-((甲基)丙烯酰氧基二丙氧基)苯基)丙烷、2,2-双(4-((甲基)丙烯酰氧基四丙氧基)苯基)丙烷、2,2-双(4-((甲基)丙烯酰氧基五丙氧基)苯基)丙烷、2,2-双(4-((甲基)丙烯酰氧基十丙氧基)苯基)丙烷、2,2-双(4-((甲基)丙烯酰氧基十五丙氧基)苯基)丙烷等)、或在同一分子中具有聚环氧乙烷骨架和聚环氧丙烷骨架两者作为这些化合物的聚醚部位的化合物(例如国际公开第01/98832号小册子中记载的化合物等。
另外,作为上述聚合性化合物(a-32),可以使用上述具体例以外的化合物。作为上述具体例以外的化合物,可以使用市售品。作为上述市售品,例如可以举出东亚合成株式会社制的M270、日本油脂株式会社制的30PDC-950B等。
上述聚合性化合物(a-32)可以单独使用一种,还可以并用2种以上。
上述聚合性化合物(a-32)的含量相对于聚合性化合物的总固体成分量优选为60~99质量%,更优选为70~99质量%,进一步优选为75~99质量%。
作为上述聚合性化合物(a-33),没有特别限制,可以从公知的化合物中适当选择,例如可以举出用下述结构式(7)表示的化合物。
[化20]

结构式(7) 在上述结构式(7)中,R7表示氢原子和甲基的任意一种,X7表示可以具有碳数2~6的分支的亚丙基和亚乙基的任意一种,n7表示1~30的任意整数,m7表示3以上的整数,Y7表示3价的有机基团。不过,上述X7可以单独使用一种,还可以并用2种以上。
作为上述X7中的3价的有机基团,没有特别限制,可以从公知的基团中适当选择,例如可以举出用下述式表示的结构。
[化21]
作为用上述结构式(7)表示的化合物的具体例子,没有特别限制,可以从公知的化合物中适当选择,例如可以举出用下述结构式(7-1)~(7-2)表示的化合物。
[化22]
结构式(7-1) [化23]
结构式(7-2) 在上述结构式(7-1)~(7-2)中,R71~R72可以相同,也可以不同,表示氢原子和甲基的任意一种,X71和X72可以相同,也可以不同,表示可以具有碳数2~6的分支的亚乙氧基和亚丙氧基的任意一种,n71~n73分别表示1~30的任意整数,R74表示1价的有机基团。上述X71~X73可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
作为上述R74中的1价的有机基团,没有特别限制,可以从公知的基团中适当选择,例如可以举出烷基、芳基等。
作为上述烷基,没有特别限制,可以从公知的基团中适当选择,例如可以举出甲基、乙基、丙基、丁基等。
作为上述芳基,没有特别限制,可以从公知的基团中适当选择,例如可以举出苯基、萘基等。
作为用上述结构式(7-1)~(7-2)表示的化合物的具体例子,没有特别限制,可以从公知的化合物中适当选择,例如可以举出用下述结构式表示的化合物。
[化24]
[化25]
[化26]
[化27]
[化28]
在上述结构式,R表示氢原子和甲基的任意一种,n1、n2、以及n3分别表示1~30的任意整数,m1、m2、以及、L1、L2、以及L3分别表示1以上的整数,m1+L1、m2+L2、以及m3+L3分别表示1~30的任意整数。
另外,作为上述聚合性化合物(a-33),没有特别限制,可以从公知的化合物中适当选择,优选具有尿烷基和芳基的至少任意一种的化合物。
作为具有上述尿烷基的上述聚合性化合物(a-33),没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出分子中具有3个异氰酸酯基的聚异氰酸酯化合物和分子中具有羟基的乙烯基单体的加成物等。
作为上述分子中具有3个异氰酸酯基的聚异氰酸酯化合物,没有特别限制,可以从公知的化合物中适当选择,例如可以举出六亚甲基二异氰酸酯、三甲基六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二甲苯二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、苯二异氰酸酯、降冰片烯二异氰酸酯、联苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、3,3’-二甲基-4,4’-二苯基二异氰酸酯等二异氰酸酯和三羟甲基丙烷、季戊四醇、甘油等多官能醇、或者它们的环氧乙烷加成物得到的多官能醇的加成物(末端为异氰酸酯基);该二异氰酸酯的缩二脲或异氰脲酸酯等3聚体等。
作为上述分子中具有羟基的乙烯基单体,没有特别限制,可以从公知的化合物中适当选择,例如可以举出与上述具有尿烷基的聚合性化合物(a-2)中分子中具有羟基的乙烯基单体相同的化合物。
另外,作为上述具有尿烷基的上述聚合性化合物(a-33),没有特别限制,可以从公知的化合物中适当选择,例如可以举出三((甲基)丙烯酰氧乙基)异氰脲酸酯、环氧乙烷改性异氰脲酸的三(甲基)丙烯酸酯等具有异氰脲酸酯环的化合物。
作为上述具有尿烷基的上述聚合性化合物(a-33)的具体例子,没有特别限制,可以从公知的化合物中适当选择,可以举出用下述结构式(8)表示的化合物。
[化29]

结构式(8) 在上述结构式(8)中,R8分别表示氢原子和甲基中的任意一种。X8表示亚乙氧基和亚丙氧基中的任意一种,m8表示1~30的任意整数,n8表示3,Y8表示2价的有机基团,Z8表示3价的有机基团。上述X8可以单独使用一种,也可以并用2种以上。
在上述结构式(8)中m8是1~30中任意整数,没有特别限制,例如可以是2~20、更优选4~15。
在上述结构式(8)中,Y8只要是2价的有机基团,就没有特别限制,例如优选碳数2~30的2价的有机基团。
作为上述碳数2~30的2价的有机基团,没有特别限制,可以从公知的基团中适当选择,例如可以举出亚烷基、亚烯基、亚炔基、羰基(-CO-)、氧原子(-O-)、硫原子(-S-)、亚氨基(-NH-)、亚氨基的氢原子被1价的烃基取代的取代亚氨基、磺酰基(-SO2-)、或者它们的组合基团等。其中,优选亚烷基、亚芳基、或者组合它们的基团。
对上述亚烷基没有特别限制,可以从公知的基团中适当选择。
上述亚烷基可以具有分支结构或环状结构。
作为上述亚烷基的具体例子,没有特别限制,可以从公知的基团中适当选择,例如可以举出亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚异丙基、亚丁基、亚异丁基、亚戊基、亚新戊基、亚己基、三甲基亚己基、亚环己基、亚庚基、亚辛基、2-乙基亚己基、亚壬基、亚癸基、亚十二烷基、亚十八烷基、或者用下述结构式表示的任意基团等。
[化30]
作为上述亚芳基,没有特别限制,可以从公知的基团中适当选择。
上述亚芳基可以具有取代基。
作为上述亚芳基的具体例子,没有特别限制,可以从公知的基团中适当选择,例如可以举出亚苯基、亚甲苯基、亚联苯基、亚萘基、或用下述结构式表示的基团等。
[化31]
作为组合了上述亚烷基和上述亚芳基的基团,没有特别限制,可以从公知的基团中适当选择,例如可以举出亚二甲苯基等。
上述亚烷基、亚芳基、或者组合了它们的基团,还可以具有取代基。作为上述取代基,没有特别限制,可以从公知的基团中适当选择,例如可以举出卤原子(例如氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、芳基、烷氧基(例如甲氧基、乙氧基、2-乙氧基乙氧基)、芳氧基(例如苯氧基)、酰基(例如乙酰基、丙酰基)、酰氧基(例如乙酰氧基、丁酰氧基)、烷氧羰基(例如甲氧羰基、乙氧羰基)、芳氧羰基(例如苯氧羰基)等。
在上述结构式(8)中,Z8表示3价的连接基团,例如可以举出用下述结构式表示的任意基团等。
[化32]
其中,X4表示亚烷氧基。m4表示1~20的整数。n表示3~6的整数。A表示3价的有机基团。
作为上述A,没有特别限制,可以从公知的基团中适当选择,例如优选3价的脂肪基团,3价的芳香族基团,或者它们与亚烷基、亚芳基、亚烯基、亚炔基、羰基、氧原子、硫原子、亚氨基、亚氨基的氢原子被1价的烃基取代的取代亚氨基、或者磺酰基组合的基团,更优选3价的脂肪基团,3价的芳香族基团,或者它们与亚烷基、亚芳基、氧原子组合的基团,特别优选3价的脂肪基团、3价的芳香族基团与亚烷基、氧原子组合的基团。
作为上述A的碳原子数,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如优选1~100的整数,更优选1~50的整数,特别优选3~30的整数。
上述3价的脂肪族基团可以具有分支结构或环状结构。
作为上述脂肪族基团的碳原子数,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如优选1~30的整数,更优选1~20的整数,特别优选3~10的整数。
作为上述芳香族基团的碳原子数,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如优选6~100的整数,更优选6~50的整数,特别优选6~30的整数。
上述3价的脂肪族基团或芳香族基团还可以具有取代基,作为该取代基,没有特别限制,可以从公知的基团中适当选择,例如可以举出卤原子(例如氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、芳基、烷氧基(例如甲氧基、乙氧基、2-乙氧基乙氧基)、芳氧基(例如苯氧基)、酰基(例如乙酰基、丙酰基)、酰氧基(例如乙酰氧基、丁酰氧基)、烷氧羰基(例如甲氧羰基、乙氧羰基)、芳氧羰基(例如苯氧羰基)等。
作为上述亚烷基,可以具有分支结构或环状结构。
作为上述亚烷基的碳原子数,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如优选1~18的整数,更优选1~10的整数。
上述亚芳基还可以被烃基取代。
作为上述亚芳基的碳原子数,没有特别限制,可以根据目的适当选择,优选6~18的整数,更优选6~10的整数。
作为上述取代亚氨基的1价的烃基的碳原子数,没有特别限制,可以根据目的适当选择,优选1~18的整数,更优选1~10的整数。
下面,作为上述A,没有特别限制,可以从公知的基团中适当选择,例如可以举出用下述结构式表示的结构。
[化33]
作为用上述结构式(8)表示的化合物,没有特别限制,可以从公知的基团中适当选择,例如可以举出用下述结构式表示的化合物等。
[化34]
结构式(22) [化35]
结构式(24) [化36]
结构式(25) [化37]
结构式(26) [化38]
结构式(27) [化39]
结构式(28) [化40]
结构式(29) [化41]
结构式(30) [化42]
结构式(31) [化43]
结构式(32) [化44]
结构式(33) [化45]
结构式(35) [化46]
结构式(36) [化47]
结构式(37) 在上述结构式中,n、n1、n2和m表示1~60的任何数,1表不1~20的任何数,R表示氢原子和甲基中的任意一种。
作为上述具有芳基的上述聚合性化合物(a-33),没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出具有芳基的三价醇化合物、具有芳基的三价胺化合物、以及具有芳基的三价氨基醇化合物中的至少任意一种与不饱和羧酸的酯或酰胺等。
作为上述具有芳基的三价醇化合物、三价胺化合物和三价氨基醇化合物,没有特别限制,可以从公知的化合物中适当选择,例如可以举出1,2,4-苯三醇、亚甲基-2,4,6-三羟基苯甲酸酯、间苯三酚(フロログルシノ一ル)、邻苯三酚等。
另外,还可以举出在其他将α,β-不饱和羧酸加成到酚醛清漆型环氧树脂或双酚A二缩水甘油醚等缩水甘油基化合物而得到的化合物、由苯偏三酸等与分子中含有羟基的乙烯基单体得到的酯化物、偏苯三酸三烯丙酯、环氧化合物(例如酚醛清漆型环氧树脂)。
进而,还可以利用阳离子聚合性的环氧化合物(例如三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、季戊四醇四缩水甘油醚、甘油三缩水甘油醚等)等。
上述聚合性化合物(a-33),可以单独使用一种,还可以并用2种以上。
作为上述聚合性化合物(a-33)的含量,没有特别限制,可以根据目的适当选择,相对于上述聚合性化合物的总固体成分量,优选为0~40质量%,更优选1~30质量%,进一步优选1~25质量%。如果上述含量不到1质量%,析像度、遮盖性或显影液中的耐擦伤性改进的效果会不充分,如果超过40质量%,剥离性等会恶化。
作为上述聚合性化合物(a-3)以外的上述其他聚合性化合物,没有特别限制,可以从公知的化合物中适当选择,例如优选具有尿烷基的聚合性化合物。作为上述其他聚合性化合物,通过使用具有尿烷基的聚合性化合物,可以进一步改进遮盖性。
作为上述具有尿烷基的聚合性化合物,只要具有尿烷基就没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出特公昭48-41708、特开昭51-37193、特公平5-50737、特公平7-7208、特开2001-154346、特开2001-356476号公报等中记载的化合物等,例如可以举出分子中具有2个以上异氰酸酯基的多异氰酸酯化合物与分子中具有羟基的乙烯基单体的加成物等。
作为上述分子中具有2个以上异氰酸酯基的多异氰酸酯化合物,例如可以举出六亚甲基二异氰酸酯、三甲基六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二甲苯二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、苯二异氰酸酯、降冰片烯二异氰酸酯、联苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、3,3’-二甲基-4,4’-联苯二异氰酸酯等二异氰酸酯;使该二异氰酸酯进而与2官能醇的加聚物(这种情况下两末端也是异氰酸酯基);该二异氰酸酯的缩二脲体、异氰脲酸酯等3聚体;该二异氰酸酯或二异氰酸酯类与三羟甲基丙烷、季戊四醇、甘油等多官能醇、或它们的环氧乙烷加成物等得到的其他官能醇的加成体等。
作为上述分子中具有羟基的乙烯基单体,例如可以举出(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸4-羟基丁酯、二甘醇单(甲基)丙烯酸酯、三甘醇单(甲基)丙烯酸酯、四甘醇单 (甲基)丙烯酸酯、八甘醇单(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、二聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、三聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、四聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、八聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、二聚丁二醇单(甲基)丙烯酸酯、三聚丁二醇单(甲基)丙烯酸酯、四聚丁二醇单(甲基)丙烯酸酯、八聚丁二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚丁二醇单(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯等。此外,可以举出环氧乙烷和环氧丙烷的共聚物(无规、嵌段等)等具有不同环氧烷烃部的二醇体的单末端(甲基)丙烯酸酯体等。
此外,作为上述具有尿烷基的化合物,可以举出三((甲基)丙烯酰氧乙基)异氰脲酸酯、二(甲基)丙烯酰基化异氰脲酸酯、环氧乙烷改性异氰脲酸的三(甲基)丙烯酸酯等具有异氰脲酸酯环的化合物。
另外。作为上述尿烷基的聚合性化合物的具体例子,可以举出用上述结构式(5)表示的化合物、上述具有尿烷基的上述聚合性化合物(a-33)等。
另外,上述具有尿烷基的聚合性化合物可以单独使用一种,还可以并用2种以上。
作为上述具有尿烷基的聚合性化合物的含量,相对于总固体成分量,例如优选为0~50质量%,更优选10~30质量%。上述含量如果超过50质量%,蚀刻性会恶化。
另外,作为上述聚合性化合物(a-3)以外的上述其他聚合性化合物,没有特别限制,可以从公知的化合物中适当选择,例如可以举出不饱和羧酸(例如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、异巴豆酸、马来酸等)与脂肪酸多价醇的酯、不饱和羧酸与多价胺化合物的酰胺等。
作为上述聚合性化合物(a-3)以外的上述其他聚合性化合物,没有特别限制,可以从公知的化合物中适当选择,例如可以举出特开2005-25843 1号公报的说明书
段~
段记载的化合物等。
作为上述聚合性化合物在上述感光层中的含量,例如优选10~80质量%,更优选20~80质量%,特别优选30~60质量%。如果上述含量为10质量%,遮盖膜的强度会降低,如果超过90质量%,膜粘度稍微降低,会出现边缘融合。
-光聚合引发剂- 作为上述光聚合引发剂,只要具有引发上述聚合性化合物聚合的能力,则并无特别限制,可以从公知的光聚合引发剂中适当选择,例如,优选对于紫外线区域到可见光的光线具有感光性,可以是产生与光激发的增感剂的某种作用,生成活性自由基的活性剂,也可以是根据单体的种类引发阳离子聚合的引发剂。
此外,上述光聚合引发剂优选含有至少1种在约300~800nm(更优选330~500nm)的范围内具有至少约50的分子吸光系数的成分。
作为上述光聚合引发剂,例如可以举出卤代烃衍生物(例如具有三嗪骨架的物质、具有噁二唑骨架的物质等)、六芳基联二咪唑、肟衍生物、有机过氧化物、硫代化合物、酰基膦化氧化合物、酮化合物、芳香族鎓盐、金属茂类等。其中,从感光层的灵敏度、保存性和感光层与印刷线路板形成用基板的密合性等观点出发,优选具有三嗪骨架的卤代烃、肟衍生物、酮化合物、六芳基联二咪唑类化合物,例如可以举出特开2005-258431号公报的说明书
段~
段记载的化合物等。
作为上述光聚合引发剂的含量,相对于上述感光层的总固体成分量,优选5~20质量%,更优选6~15质量%,特别优选6~10质量%。如果上述光聚合引发剂的含量为5~20质量%,可以极其容易地将上述感光层的灵敏度调整为0.1~50mJ/cm2。
-其他成分- 作为上述其他成分,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出例如杂稠环系化合物、增感剂、热聚合禁止剂、增塑剂、发色剂、着色剂等,而且可以并用与基体表面的密合促进剂和其他助剂类(例如颜料、导电性粒子、填充剂、消泡剂、阻燃剂、流平剂、剥离促进剂、抗氧化剂、香料、热交联剂、表面张力调节剂、链转移剂等)。此外,通过适当含有这些成分,能够调节作为目标的图案形成材料的稳定性、照相性、印像性、膜物性等性质。
-杂稠环系化合物- 作为上述杂稠环系化合物,为了调节后述的对感光层的曝光中的曝光灵敏度或曝光波长,或者,在对上述感光层进行曝光显影的情况下,从提高在该显影前后不使该感光层的曝光部分的厚度发生变化的上述的最小能量(灵敏度)的观点出发,进行添加。通过并用上述杂稠环系化合物,例如可以极其容易地将上述感光层的灵敏度调解为0.1~50mJ/cm2 上述杂稠环系化合物,优选选择与后述的作为光照射机构的可见光线或紫外光激光器以及可见光激光器等对应的适当的化合物。
上述杂稠环系化合物可以因活性能量射线称为激发状态,通过与其他物质(例如自由基发生剂、酸发生剂等)相互作用(例如能量移动、电子移动等),可以产生自由基、酸等有用基团。
另外,杂稠环系化合物不仅可以提高感光层的灵敏度,还可以具有因光的激发而使单体发生聚合的光聚合引发剂的功能。
上述杂稠环系化合物是指环中具有杂元素的多环式化合物,优选在上述环中含有氮原子。
作为上述杂稠环系化合物,例如优选含有从杂稠环系酮化合物、喹啉化合物、吖啶化合物选择的至少一种。
作为上述杂稠环系酮化合物,具体而言,例如可以举出吖啶酮、氯代吖啶酮、N-甲基吖啶酮、N-丁基吖啶酮、N-丁基-氯代吖啶酮等吖啶酮化合物;3-(2-苯并呋喃甲酰基)-7-二乙基氨基香豆素、3-(2-苯并呋喃甲酰基)-7-(1-吡咯烷基)香豆素、3-苯甲酰基-7-二乙基氨基香豆素、3-(2-甲氧基苯甲酰基)-7-二乙基氨基香豆素、3-(4-二甲基氨基苯甲酰基)-7-二乙基氨基香豆素、3,3’-羰基双(5,7-二正丙氧基香豆素)、3,3’-羰基双(7-二乙基氨基香豆素)、3-苯甲酰基-7-甲氧基香豆素、3-(2-呋喃甲酰基)-7-二乙基氨基香豆素、3-(4-二乙基氨基肉桂酰基)-7-二乙基氨基香豆素、7-甲氧基-3-(3-吡啶基羰基)香豆素、3-苯甲酰基-5,7-二丙氧基香豆素、7-苯并三唑-2-基香豆素、7-二乙基氨基-4-甲基香豆素,另外,还可以举出特开平5-19475号、特开平7-271028号、特开2002-363206号、特开2002-363207号、特开2002-363208号、特开2002-363209号公报等中记载的香豆素化合物等香豆素类等。
作为上述喹啉化合物,具体而言,例如可以举出喹啉、9-羟基-1,2-二羟基喹啉-2-酮、9-乙氧基-1,2-二氢喹啉-2-酮、9-二丁基氨基-1,2-二氢喹啉-2-酮、8-羟基喹啉、8-巯基喹啉、喹啉-2-羧酸等。
作为上述吖啶化合物,具体而言,例如可以举出9-苯基吖啶、1,7-双(9,9’-吖啶基)庚烷等。
在上述杂稠环系化合物中,更优选环中含有氮元素的化合物。作为上述环内含有氮元素的化合物,可以适当举出上述吖啶化合物、被氨基取代的香豆素化合物、吖啶酮化合物等。其中特别优选吖啶酮化合物。
作为上述杂稠环系化合物,进一步优选上述吖啶酮、被氨基取代的香豆素、9-苯基吖啶等,其中特别优选上述吖啶酮。
作为上述光聚合引发剂和上述杂稠环系化合物的组合,例如可以举出特开2001-305734号公报中记载的电子移动型引发系统[(1)电子给予型引发剂和增感色素、(2)电子接受型引发剂和增感色素、(3)电子给予型引发剂、增感色素和电子接受型引发剂(三元引发系统)]等组合。
作为上述杂稠环系化合物的含量,相对于上述图案形成材料中的全部成分,优选0.05~30质量%,更优选0.1~20质量%,特别优选0.2~10质量%。如果该含量不到0.05质量%,对活性能量射线的灵敏度降低,曝光工艺耗费大量时间,生产率会降低,如果超过30质量%,在保存时会从上述感光层中析出上述杂稠环系化合物。
除了上述杂稠环系化合物之外,还可以根据需要添加其他增感剂。
--增感剂- 上述增感剂可以通过后述作为光照射机构的可见光线或紫外光·可见光激光器等进行适当选择。
上述增感剂通过利用活性能量射线而成为激发状态,与其他物质(例如自由基发生剂、酸发生剂等)的相互作用(例如能量移动、电子移动等),可以产生自由基、酸等有用基团。
作为上述增感剂,没有特别限制,可以从公知的增感剂中适当选择,例如可以举出特开2005-258431号公报的说明书
段~
段中记载的化合物等。
作为上述增感剂在上述感光层中的含量,优选0.05~30质量%,更优选0.1~20质量%,特别优选0.2~10质量%。
上述含量如果不到0.05质量%,对活性能量射线的灵敏度降低,曝光工艺耗费大量时间,生产率会降低,如果超过30质量%,会在保存时从上述感光层中析出。
--热聚合禁止剂- 可以添加上述热聚合禁止剂,以防止上述感光层中上述聚合性化合物的热聚合或经时聚合。
作为上述热聚合禁止剂,没有特别限制,可以从公知的热聚合禁止剂中适当选择,例如可以举出特开2005-258431号公报的说明书的
段中记载的化合物等。
作为上述热聚合禁止剂的含量,相对于上述感光层的上述聚合性化合物,优选为0.001~5质量%,更优选0.005~2质量%,特别优选0.01~1质量%。
上述含量如果不到0.001质量%,保存时的稳定性会降低,如果超过5质量%,相对于活性能量射线的灵敏度会降低。
--增塑剂- 可以添加山树增塑剂,以控制上述感光层的膜物性(可挠性)。
作为上述增塑剂,没有特别限制,可以从公知的热聚合禁止剂中适当选择,例如可以举出特开2005-258431号公报的说明书的
段中记载的化合物等。
作为上述增塑剂在上述感光层中的含量,优选0.1~5质量%,更优选0.5~40质量%,特别优选1~30质量%。
--发色剂-- 可以添加上述发色剂,以向曝光后的上述感光层赋予可视像(印像功能。) 作为上述发色剂,没有特别限制,可以从公知的热聚合禁止剂中适当选择,例如可以举出特开2005-258431号公报的说明书的
段~
段中记载的化合物等。
作为上述发色剂在上述感光层中的含量,优选0.01~20质量%,更优选0.05~10质量%,特别优选0.1~5质量%。另外,作为上述卤素化合物在上述感光层中的含量,优选0.001~5质量%,更优选0.005~1质量%。
--着色剂-- 作为上述着色剂,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出红色、绿色、蓝色、黄色、紫色、品红色、青色、黑色等公知的颜料或染料,具体而言,可以举出维多利亚纯蓝BO(C.I.42595)、槐黄(C.I.41000)、脂溶黑HB(C.I.26150)、莫诺赖特黄GT(C.I.颜料黄12)、永久黄GR(C.I.颜料黄17)、永久黄HR(C.I.颜料黄83)、永久胭脂红FBB(C.I.颜料红146)、招贴(ホスタ一バ一ム)红ESB(C.I.颜料紫19)、永久宝石红FBH(C.I.颜料红11)、法斯特尔粉红B苏普拉(C.I.颜料红81)、莫纳斯特拉尔坚牢蓝(C.I.颜料蓝15)、莫诺赖特坚牢黑B(C.I.颜料黑1)、炭黑。
此外,作为适宜制作滤色片的上述着色剂,例如可以举出C.I.颜料红97、C.I.颜料红122、C.I.颜料红149、C.I.颜料红168、C.I.颜料红177、C.I.颜料红180、C.I.颜料红192、C.I.颜料红215、C.I.颜料绿7、C.I.颜料绿36、C.I.颜料蓝15:1、C.I.颜料蓝15:4、C.I.颜料蓝15:6、C.I.颜料蓝22、C.I.颜料蓝60、C.I.颜料蓝64、C.I.颜料黄139、C.I.颜料黄83、C.I.颜料紫23、特开2002-162752号公报的(0138)~(0141)中记载的着色剂等。作为上述着色剂的平均粒径,并无特别限制,可以根据目的适当选择,例如,优选5μm以下,更优选1μm以下。此外,制作滤色片时,作为上述平均粒径,优选0.5μm以下。
作为上述着色剂的含量,优选0.01~0.1质量%。
--染料-- 在上述感光层中,为了提高处理性而将感光层着色,或者以赋予保存稳定性为目的,可以使用染料。
作为上述染料,没有特别限制,可以从公知的热聚合禁止剂中适当选择,例如可以举出特开2005-258431号公报的说明书的
段~
段中记载的化合物等。另外,除了这些染料以外,可以举出保土谷化学制的VPB-NAPS等。
作为上述染料在上述感光层中的含量,优选0.001~10质量%,更优选0.01~5质量%,特别优选0.1~2质量%。--密合促进剂-- 为了使各层间的密合性、或图案形成材料与基体的密合性提高,在各层中可以使用公知的所谓密合促进剂。
作为上述密合促进剂,没有特别限制,可以从公知的热聚合禁止剂中适当选择,例如可以举出特开2005-258431号公报的说明书的
段中记载的化合物等。
作为上述密合促进剂在上述感光层中的含量,优选0.00 1质量%~20质量%,更优选0.01~10质量%,特别优选0.1质量%~5质量%。
上述感光层可以含有例如J.库塞(コ一サ一)著《Light SensitiveSystems(ラィトセンシティブシステムズ)》第5章记载的有机硫化合物、过氧化物、氧化还原系化合物、偶氮或重氮化合物、光还原性色素、有机卤素化合物等。
作为上述有机硫化合物,例如可以举出二正丁基二硫化物、二苄基二硫化物、2-巯基苯并噻唑、2-巯基苯并噁唑、苯硫酚、三氯甲磺酸乙酯、2-巯基苯并咪唑等。
作为上述过氧化物,例如可以举出过氧化二叔丁基、过氧化苯甲酰、甲基乙基酮过氧化物。
上述氧化还原化合物,由过氧化物和还原剂的组合构成,可以举出亚铁离子和过硫酸离子、铁离子和过氧化物等。
作为上述偶氮和重氮化合物,例如可以举出α,α’-偶氮二异丁腈、2-偶氮双-2-甲基丁腈、4-氨基二苯胺的重氮鎓类。
作为上述光还原性色素,例如可以举出玫瑰红、藻红、曙红、吖啶黄素、核黄素、硫堇。
--表面活性剂-- 为了改善制造本发明的上述图案形成材料时产生的面状斑,可以并用公知的表面活性剂。
作为上述表面活性剂,可以从例如阴离子类表面活性剂、阳离子类表面活性剂、非离子类表面活性剂、两性表面活性剂、含有氟的表面活性剂等中适当选择。
作为上述表面活性剂的具体例子,例如可以举出美嘎法可(MEGAFACE)F-780F(大日本油墨化学工业(株)制)等。
作为上述表面活性剂在上述感光层中的含量,优选0.001~10质量%。
上述含量如果不足0.001质量%,有时无法获得面状改善的效果,如果超过10质量%,密合性有时会下降。
作为上述感光层的厚度,并无特别限制,可以根据目的适当选择,例如,优选1~100μm,更优选2~50μm,特别优选4~30μm。
<支撑体和保护膜> 作为上述支撑体,没有特别限制,可以根据目的适当选择,但优选可以剥离上述感光层且光的透过性良好的支撑体,进而更优选表面的平滑性良好。
上述支撑体优选为合成树脂制,且是透明的,例如可以举出聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚乙烯、三乙酸纤维素、二乙酸纤维素、聚(甲基)丙烯酸烷基酯、聚(甲基)丙烯酸酯共聚物、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚碳酸酯、聚苯乙烯、赛璐玢、聚偏氯乙烯共聚物、聚酰胺、聚酰亚胺、氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚四氟乙烯、聚三氟乙烯、纤维素系膜、尼龙膜等各种塑料膜,其中,特别优选聚对苯二甲酸乙二醇酯。它们可以单独使用一种,还可以并用2种以上。
作为上述支撑体的厚度,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如位2~150μm,更优选5~100μm,特别优选8~50μm。
作为上述支撑体的形状,没有特别限制,可以根据目的适当选择,优选长条状。作为上述长条状的支撑体的长度,没有特别限制,例如可以举出10m~20000m的长度。
所述图案形成材料还可以在所述感光层上形成保护膜。
作为上述保护膜,例如可以举出在上述支撑体中使用的膜,纸,层合有聚乙烯、聚丙烯的纸等。其中,优选聚乙烯膜、聚丙烯膜。
作为上述保护膜的厚度,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如优选5~100μm,更优选8~50μm,特别优选10~30μm。
作为上述支撑体和保护膜的组合(支撑体/保护膜),例如可以举出聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚乙烯、聚氯乙烯/赛璐玢、聚酰亚胺/聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚对苯二甲酸乙二醇酯等。另外,通过对支撑体合保护膜的至少一种实施表面处理,可以满足如上所述的粘接力的关系。为了提高与上述感光层的粘接力,可以对上述支撑体实施表面处理,例如可以举出例如可以举出底涂层的涂设、电晕放电处理、火焰处理、紫外线照射处理、高频照射处理、辉光放电照射处理、活性等离子照射处理、激光光线照射处理等方法。
此外,作为上述支撑体和上述保护膜的静摩擦系数,优选0.3~1.4,更优选0.5~1.2。
如果上述静摩擦系数不足0.3,由于过滑,成为卷筒状时有时产生卷取错位,如果超过1.4,有时难以卷为良好的卷筒状。
上述图案形成材料,例如,优选卷取为圆筒状的卷芯,以长条状卷为卷筒状而保管。作为上述长条状的图案形成材料的长度,并无特别限制,可以从例如10m~20000m的范围中适当选择。此外,可以按用户容易使用的方式进行分割加工,将100m~1000m范围的长条体卷为卷筒状。再者,在这种情况下,优选按使上述支撑体为最外侧的方式进行卷取。此外,可以将上述卷筒状的图案形成材料分割成片状。保管时,从保护端面、防止边缘融合的观点出发,优选在端面设置分离器(特别是防湿性的分离器、装入干燥剂的分离器),此外,捆包也优选使用透湿性低的材料。
上述保护膜可以被实施表面处理以便调节上述保护膜和上述感光层的粘接性。上述表面处理例如是在上述保护薄膜的表面形成由聚有机硅氧烷、氟化聚烯烃、聚氟乙烯、聚乙烯醇等聚合物形成的底涂层。该底涂层的形成可以通过在上述保护膜的表面涂布上述聚合的涂布液之后在30~150℃(特别50~120℃)下干燥1~30分钟而形成。
<其它层> 作为其它层,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出缓冲层、阻挡层、剥离层、粘接层、光吸收层、表面保护层等层。上述图案形成材料可以单独具有这些层的1种,也可以具有2种以上,另外还可以具有2层以上的同种层。
[图案形成材料的制造方法] 上述图案形成材料例如可以如下所述进行制造。
首先,使上述感光层或其它层中含有的材料在水或溶剂中溶解、乳化或分散,制备涂布液。
作为上述涂布液的溶剂,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇、正己醇等醇类;丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环己酮、二异丁酮等酮类;醋酸乙酯、醋酸丁酯、醋酸正戊酯、硫酸甲酯、丙酸乙酯、邻苯二甲酸二甲酯、苯甲酸乙酯、和乙酸甲氧基丙酯等酯类;甲苯、二甲苯、苯、乙苯等芳香族烃类;四氯化碳、三氯乙烯、氯仿、1,1,1-三氯乙烷、二氯甲烷、一氯苯等卤代烃类;四氢呋喃、二乙醚、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、1-甲氧基-2-丙醇等醚类;二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、环丁砜等。它们可以单独使用1种,也可以将2种以上并用。此外,可以添加公知的表面活性剂。
其次,在上述支撑体上涂布上述涂布液,使其干燥而形成各层,可以制造图案形成材料。例如,将溶解、乳化或分散有上述感光层的成分的感光性树脂组合物涂布在支撑体上,使其干燥,形成感光层,在其上形成保护膜,由此可以制造图案形成材料。
作为上述涂布液的涂布方法,并无特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出喷涂法、辊涂法、旋转涂布法、狭缝涂布法、挤出涂布法、帘式涂布法、模涂法、凹版印刷涂布法、绕线棒涂布法、刮刀涂布法等各种涂布方法。
本发明的图案形成材料含有上述聚合性化合物(a-1)、和上述聚合性化合物(a-2)作为上述感光层中的聚合性化合物,通过上述感光层的灵敏度为0.1~50mJ/cm2,灵敏度和析像度高,且遮盖膜强度较强,密合性出色,未曝光膜破裂的防治效果出色,所以可以适当用于各种图案的形成用、配线图案等永久图案的形成用、滤色片、柱材、加强筋材料、垫板、隔壁等液晶结构部件的制造用、全息照相、微机(micromachine)、校样(proof)等的图案形成用等,特别适用于高精细的配线图案的形成。另外,可以很好地用于本发明的图案形成方法和图案形成装置。
(感光性层合体) 上述感光性层合体,在上述基体上至少具有本发明的图案形成材料的感光层,还层合根据目的适当选择的其它层而成。
<基体> 上述基体成为形成有感光层的被处理基体、或者转印有本发明的图案形成材料的至少感光层的被转印体,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以从表面平滑性高到具有凹凸的表面的基体中适当选择,但优选板状的基体,使用所谓基板。具体可以举出公知的印刷线路板制造用基板、玻璃板(例如钠玻璃板等)、合成树脂性的薄膜、纸、金属板等。
[感光性层合体的制造方法] 作为上述感光性层合体的制造方法,作为第一实施方式,可以举出在上述基体的表面涂敷上述感光性树脂组合物并进行干燥的方法;作为第二实施方式,可以举出边对本发明的图案形成材料的至少感光层进行加热和加压的至少任意一种边转印并层合的方法。
作为上述感光性层合体的制造方法,在所述基体的表面将本发明的图案形成材料进行加热和加压的至少任意一种,同时层合。另外,在所述图案形成材料具有所述保护膜的情况下,优选剥离该保护膜并按照在所述基体上不重叠所述感光层的方式进行层合。
作为上述加热温度和加压,并无特别限制,可以根据目的适当选择,例如,优选15~180℃,更优选60~140℃。
作为上述加压的压力,并无特别限制,可以根据目的适当选择,例如,优选0.1~1.0MPa,更优选0.2~0.8MPa。
作为进行上述加热和加压的至少一者的装置,并无特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以适当举出层合机(例如大成层合机社制、VP-II)等。
(图案形成装置和图案形成方法) 本发明的图案形成装置具有本发明的感光性层合体,至少具有光照射机构和光调制机构。
本发明的图案形成方法至少包含曝光工序,包含适当选择的显影工序等其他工序。
再者,本发明的上述图案形成装置通过本发明的上述图案形成方法的说明而明确。
[曝光工序] 上述曝光工序是对本发明的图案形成材料中的上述感光层进行曝光的工序。
作为上述曝光,并无特别限制,可以根据目的适当选择,可以举出数字曝光、模拟曝光等,其中优选数字曝光。
作为上述数字曝光的机构,并无特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出照射光的光照射机构、根据要形成的图案信息对由该光照射机构照射的光进行调制的光调制机构等。
作为上述数字曝光,并无特别限制,可以根据目的适当选择,例如,优选根据要形成的图案形成信息而生成控制信号,使用根据该控制信号进行调制的光进行曝光。例如,优选对于感光层,使用如下所述的曝光头,所述曝光头具备光照射机构、和具有接收来自上述光照射机构的光并射出的n个(其中,n为2以上的自然数)排列成二维状的描素部且可以根据图案信息对上述描素部进行控制的光调制机构,该曝光头被配置成相对于该曝光头的扫描方向,上述描素部的列方向成规定的设定倾斜角度θ;对于上述曝光头,通过使用描素部指定机构对可以使用的上述描素部中用于N重曝光(其中,N为2以上的自然数)的上述描素部进行指定;对于上述曝光头,通过描素部控制机构,按照仅对由上述使用描素部指定机构所指定的上述描素部进行曝光的方式,进行上述描素部的控制;对于上述感光层,使上述曝光头沿扫描方向相对移动而进行曝光。
在本发明中,“N重曝光”是指在上述感光层的被曝光面上的曝光区域的大致所有区域,通过与上述曝光头的扫描方向平行的直线相交于照射到上述被曝光面上的N根光点列(像素列)的设定进行的曝光,在这里,“光点列(像素列)”是指在作为由上述描素部生成的描素单位的光点(像素)的排列中,与上述曝光头的扫描方向所成的角度更小的方向的排列。其中,上述描素部的配置可以不是矩形格子状,还可以是例如平行四边形状的配置等。
在这里,之所以说是曝光区域的“大致所有区域”,是因为在各描素部的两侧边缘部通过使描素部列倾斜,与平行于上述曝光头的扫描方向的直线相交的使用描素部的描素部列的数量减少,在该情况下,即使按照相互连接的方式使用多个曝光头,由于该曝光头的安装角度或配置等的误差,与平行于扫描方向的直线相交的使用描素部的描素部列的数量有少量增减,另外,在各使用描素部的描素部列之间的连接中析像度量以下的极小的部分,由于安装角度或描素部配置等的误差,沿着与扫描方向正交的方向的描素部的间距与其他部分的描素部的间距不严格一致,与平行于扫描方向的直线相交的使用描素部的描素部列的数量在±1的范围内增减。其中,在以下的说明中,总称为N为2以上的自然数的N重曝光,称为“多重曝光”。进而,在以下的说明中,关于将本发明的图案形成装置(曝光装置)或曝光方法作为描画装置或描画方法实施的实施方式,作为与“N重曝光”和“多重曝光”对应的用语,使用所谓“N重描画”或“多重描画”的用语。
作为上述N重曝光的N,只要是2以上的自然数,就没有特别限制,可以根据目的适当选择,但优选为3以上的自然数,更优选为3以上7以下的自然数。
<图案形成装置> 参照附图,说明本发明的图案形成方法的图案形成装置的一个例子。
作为上述图案形成装置,成为所谓平板型的曝光装置,如图1所示,具备在表面吸附片状的感光性层合体12(以下还会称为“感光材料12”、“感光层12”)并保持的平板状的移动平台14,所述片状的感光性层合体12是层合有上述图案形成材料的至少上述感光层而成。在由4根脚部16支撑的厚板状的设置台18的上面,设置有沿着平台移动方向延伸的2根导轨20。平台14被配置成其长度方向朝向平台移动方向,并且由导轨20以可以往复移动的方式所支撑。其中,在该图案形成装置10上设置有沿着导轨20驱动平台14的平台驱动装置(未图示)。
在设置台18的中央部,设置有以横跨平台14的移动经路的方式设置有コ字状的门22。コ字状的门22的各个端部被固定在设置台18的两侧面。夹持该门22,在一侧设置有扫描器24,在另一侧设置有检测感光材料12的前端和后端的多个(例如2个)传感器26。扫描器24和传感器26分别安装在门22上,被固定配置在平台14的移动经路的上方。再者,扫描器24和传感器26与对它们进行控制的未图示的控制器连接。
在这里,为了进行说明,在与平台14的表面平行的平面内,如图1所示,规定相互正交的X轴和Y轴。
沿着平台14的扫描方向在上游侧(以下,有时单纯称为“上游侧”)的端缘部,等间隔形成有10个狭缝28,所述狭缝形成为朝向X轴方向开口的“ㄑ”字型。各狭缝28由位于上游侧的狭缝28a和位于下游侧的狭缝28b组成。狭缝28a和狭缝28b相互正交,狭缝28a相对于X轴具有-45度的角度,狭缝28b相对于X轴具有+45度的角度。
使狭缝28的位置与上述曝光头30的中心大致一致。另外,各狭缝28的大小为充分覆盖由对应的曝光头30曝光的区域32的宽度。另外,作为狭缝28的位置,可以使其与相邻的已曝光区域34之间的重复部分的中心位置一致。此时,各狭缝28的大小成为充分覆盖已曝光区域34之间的重复部分的宽度。
在平台14内部的各狭缝28的下方位置,分别组装有在后述的使用描素部指定处理中作为对描素单位如光点进行检测的光点位置检测机构的单一单元型的光检测器(未图示)。另外,各光检测器在后述的使用描素部指定处理中与作为进行上述描素部的选择的描素部选择机构的运算装置(未图示)连接。
作为曝光时的上述图案形成装置的动作形态,可以是边经常使曝光头移动边连续进行曝光的形态,还可以是边阶段性地使曝光头移动边在各移动目标的位置使曝光静止进行曝光动作的形态。
《曝光头》 各曝光头30,按照后述的内部数字微镜器件(DMD)36的各描素部(微镜)列方向与扫描方向成规定的设定倾斜角度θ的方式, 被安装在扫描器24上。为此,基于各曝光头30的曝光区域32成为相对于扫描方向倾斜的矩形状的区域。随着平台14的移动,在感光层12上,相对于每个曝光头30形成带状的已曝光区域34。在图2和图3B的例子中,排列成2行5列的大致矩阵状的10个曝光头由扫描器24所具备。
其中,在下面的描述中,当表示在第m行第n列排列的各曝光头时,记为曝光头30mn,当表示在第m行第n列排列的各曝光头的曝光区域时,记为曝光区域32mn。
另外,如图3A和图3B所示,排列为线状的各行的各个曝光头在其排列方向上错开规定间隔(曝光区域的长边的自然数倍,在本实施方式中为2倍)配置,以使带状的已曝光区域34分别与相邻的已曝光区域34部分重叠。因此,在第1行的曝光区域3211和曝光区域3212之间不能曝光的部分,能够通过第2行的曝光区域3221而曝光。
如图4和图5所示,各曝光头30具备DMD 36(美国Texas仪器公司制)作为根据图案信息对入射的光按每个描素部进行调制的光调制机构(对每个描素进行调制的空间光调制元件)。该DMD 36与作为具有数据处理部和镜驱动控制部的描素部控制机构的控制器连接。在该控制器的数据处理部,根据输入的图案信息在每个曝光头30中生成对DMD 36上的使用区域内的各微镜进行驱动控制的控制信号。此外,在镜驱动控制部,根据在图案数据处理部生成的控制信号,在每个曝光头30中控制DMD 36的各微镜的反射面的角度。
如图4所示,在DMD 36的光入射侧依次配置有纤维阵列光源38,其具备光纤的射出端部(发光点)沿与曝光区域32的长边方向一致的方向排列为一列的激光射出部;透镜系统40,其对由纤维阵列光源38射出的激光光进行修正并使之集光于DMD上;镜42,其将透过该透镜系统40 的激光光向DMD 36反射。再者,在图4中,简要地示出了透镜系统40。
如图5所详示的那样,上述透镜系统40由将从纤维阵列光源38射出的激光光平行光化的一对组合透镜44、对已平行光化的激光光的光量分布进行修正而使其均匀的一对组合透明46、和将经光量分布修正的激光光集光于DMD 36上的激光透镜48构成。
另外,在DMD 36的光反射侧,配置有将由DMD 36反射的激光光在感光层12的被曝光面上成像的透镜系统50。透镜系统50是由按照使DMD36和感光层12的被曝光面成为共轭关系的方式被配置的2个透镜52和54构成。
在本实施方式中,从纤维阵列光源38射出的激光光在实质上被放大5倍之后,按照来自DMD 36上的各微镜的光线被上述透镜系统50缩小约5μm的方式被设定。
-光调制机构- 作为上述光调制机构,只要具有n个(其中,n为2以上的自然数)被排列成二维状的上述描素部、可以根据上述图案信息控制上述描素部,就没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如,优选空间光调制元件。
作为上述空间光调制元件,例如可以举出数字微镜器件(DMD)、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)型空间光调制元件(SLM;Special Light Modulator)、利用电光学效果对透过光进行调制的光学元件(PLZT元件)、液晶光阀(FLC)等,其中优选DMD。
此外,上述光调制机构优选具有根据将形成的图案信息而生成控制信号的图案信号生成机构。在这种情况下,上述光调制机构根据上述图案信号生成机构生成的控制信号而对光进行调制。
作为上述控制信号,并无特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以适当举出数字信号。
以下参照附图对上述光调制机构的一例进行说明。
如图6所示,DMD 36是在SRAM单元(存储单元)56上,作为构成各个描素(像素pixel)的描素部,将多个微镜58排列为格子状而成的镜器件。在本实施方式中,使用将微镜58排列成1024列×768行而成的DMD 36,但其中,可被与DMD 36连接的控制器驱动的即可以使用的微镜58变为只有1024列×256行。DMD 36的数据处理速度是有界限的,与使用的微镜数量成比例地决定每1行的调制速度,因此通过如此只使用一部分微镜,每1行的调制速度变快。各微镜58被支柱支撑,在其表面蒸镀有铝等发射率高的材料。其中,在本实施方式中,各微镜58的反射率为90%以上,其排列间距在纵向和横向均为13.7μm。SRAM单元56是通过包含铰链和轭的支柱有在通常的半导体存储器的生产线中制造的硅栅的CMOS的单元,全部构成为一体(一体型)。
如果在DMD 36的SRAM单元(存储单元)56中写入以2值表示构成需要的二维图案的各点浓度的图象信号,被支柱支撑的各微镜58以对角线为中心相对于配置有DMD 36的基板侧在±α度(例如±10度)的范围内倾斜。图7A表示微镜58的开状态,即倾斜+α度的状态,图7B表示微镜58的关状态,即倾斜-α度的状态。因此,通过如图6所示根据图像信号对DMD 36的各像素中的微镜58的倾斜进行控制,入射到DMD 36的激光光B被反射到各个微镜58的倾斜方向。
图6中将DMD 36的一部分放大,表示将各微镜58控制为+α度或-α度的状态的一例。各个微镜58的开关控制通过与DMD 36连接的上述控制器进行。此外,在用关状态的微镜62反射的激光光B前进的方向上配置有光吸收体(未图示)。
-光照射机构- 作为上述光照射机构,并无特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出(超)高压水银灯、氙灯、碳弧灯、卤素灯、复印机用等的荧光管、LED、半导体激光器等公知光源、或可将2种以上的光合成而照射的机构,其中,优选将2种以上的光合成而照射的机构。
作为从上述光照射机构照射的光,例如,当通过支撑体进行光照射时,可以举出透过该支撑体并且将所使用的光聚合引发系化合物或增感剂活化的电磁波、紫外到可见光线、电子射线、X射线、激光光等,其中优选激光光,更优选将2种以上的光合成的激光(以下称为“合波激光”)。此外,将支撑体剥离后进行光照射时,也可以使用同样的光。
作为上述紫外到可见光线的波长,例如,优选300~1500nm,更优选320~800nm,特别优选330nm~650nm。
作为上述激光光的波长,例如,优选200~1500nm,更优选300~800nm,进一步优选330nm~500nm,特别优选400~450nm。
作为可以照射上述合波激光的机构,例如,优选具有多个激光器、多模光纤、将由该多个激光器分别照射的激光束集光并使之结合于上述多模光纤的集合光学系统的机构。
以下参照图对于可以照射上述合波激光的机构(纤维阵列光源)进行说明。
如图8所示,纤维阵列光源38具备多个(例如14个)激光模组60,多模光纤62的一端与各激光模组60结合。在多模光纤62的另一端结合有包覆径比多模光纤62小的光纤64。如图9所详示那样,光纤64的与多模光纤62相反侧的端部,沿与扫描方向正交的方向并列7个,将它们排列成2列,从而构成激光射出部66。
由光纤64的端部构成的激光射出部66,如图9所示,被夹入表面平坦的2片支撑板65中而被固定。此外,为了对其进行保护,优选在光纤64的光射出端面配置玻璃等透明的保护板。由于光密度高,因此光纤64的光射出端面容易集尘、容易劣化,但通过配置上述的保护板,可以防止尘埃附着到端面上,而且使劣化变慢。
这样的光纤,例如,如图25所示,通过在包覆径大的多模光纤62的激光光射出侧的顶端部分使长1~30cm的包覆径小的光纤64同轴地结合而得到。通过将光纤64的入射端面与多模光纤62的射出端面以两光纤的中心轴一致的方式融合而使2根光纤结合。如上所述,光纤64的芯64a的直径大小与多模光纤62的芯62a的直径相同。
此外,可以使将包覆径小的光纤与长度短且包覆径大的光纤融合而成的短光纤借助套圈、光连接器等结合到多模光纤62的射出端。通过使用连接器等以可以装卸的方式结合,当包覆径小的光纤破损时等,顶端部分的更换变得容易,能够使曝光头的维护所需的成本降低。再者,以下有时将光纤64称为多模光纤62的射出端部。
作为多模光纤62和光纤64,可以是阶梯折射率型(step index)光纤、缓变折射率型(graded index)光纤、和复合型光纤的任何一种。例如,可以使用三菱电线工业株式会社制的阶梯折射率型光纤。在本实施方式中,多模光纤62和光纤64是阶梯折射率型光纤,多模光纤62为包覆径=125μm、芯径=50μm、NA=0.2、入射端面涂层的透过率=99.5%以上,光纤64为包覆径=60μm、芯径=50μm、NA=0.2。
一般对于红外区域的激光光,如果使光纤的包覆径减小,则输送损失增加。因此,根据激光光的波长范围确定适合的包覆径。但是,波长越短则输送损失减少,对于由GaN系半导体激光器射出的波长405nm的激光光,即使使包覆的厚度{(包覆径-芯径)/2}为输送800nm的波长范围的红外光时的1/2左右、输送通信用的1.5μm的波长范围的红外光时的约1/4,输送损失几乎没有增加。因此,可以使包覆径减小到60μm。
但是,光纤的包覆径并没有限定于60μm。在现有的纤维阵列光源中使用的光纤的包覆径为125μm,包覆径越小则焦点深度越深,因此光纤的包覆径优选为80μm以下,更优选为60μm以下,进一步优选40μm以下。另一方面,芯径必须至少为3~4μm,因此光纤64的包覆径优选为10μm以上。
激光模组60由图26所示的合波激光光源(纤维阵列光源)构成。该合波激光光源由排列固定在加热块110上的多个(例如7个)芯片状的横多模或单模的GaN系半导体激光器LD1、LD2、LD3、LD4、LD5、LD6和LD7,与各个GaN系半导体激光器LD1~LD7对应而设置的准直透镜11、12、13、14、15、16和17,一个集光透镜200,和1根多模光纤62构成。再者,半导体激光器的个数并不限定于7个。例如,对于包覆径=60μm、芯径=50μm、NA=0.2的多模光纤,可以入射20多个半导体激光光,能够实现曝光头的所需光量,并且使光纤根数进一步减少。
GaN系半导体激光器LD1~LD7的振荡波长全部是共通(例如405nm)的,最大输出功率也全部是共通(例如,对于多模激光为100mW,对于单模激光为30mW)的。再者,作为GaN系半导体激光器LD1~LD7,可以使用在350nm~450nm的波长范围中具备上述405nm以外的振荡波长的激光。
如图27和图28所示,上述合波激光光源与其他光学要素一起装在上方开口的箱状的壳体400内。壳体400具备用于将其开口关闭而制作的壳体盖410,脱气处理后导入密封气体,通过用壳体盖410将壳体400的开口关闭,将上述合波激光光源气密密封于由壳体400和壳体盖410形成的闭空间(封闭空间)内。
在壳体400的底面上固定有基板420,在该基板420的上面安装有上述加热块110、保持集光透镜200的集光透镜支架450、保持多模光纤62的入射端部的纤维支架460。多模光纤62的射出端部从在壳体400的壁面上形成的开口引出到壳体外。
此外,在加热块110的侧面安装有准直透镜支架440,保持着准直透镜11~17。在壳体400的横壁面上形成有开口,通过该开口将向GaN系半导体激光器LD1~LD7供给驱动电流的配线470引出到壳体外。
再者,在图28中,为了避免使图复杂化,在多个GaN系半导体激光器中只将GaN系半导体激光器LD7标上编号,在多个准直透镜中只将准直透镜17标上编号。
图29表示上述准直透镜11~17的安装部分的正面形状。各个准直透镜11~17形成为用平行的平面将含有具备非球面的圆形透镜的光轴的区域切为细长的形状。该细长形状的准直透镜例如可以通过对树脂或光学玻璃进行模塑成型而形成。准直透镜11~17以长度方向与GaN系半导体激光器LD1~LD7的发光点的排列方向(图29的左右方向)正交的方式,在上述发光点的排列方向上密接配置。
另一方面,作为GaN系半导体激光器LD1~LD7,可以使用具备发光宽度为2μm的活性层,在与活性层平行的方向、直角的方向的扩展角分别为例如10°、30°的状态下发出各激光光束B1~B7的激光器。这些GaN系半导体激光器LD1~LD7以在与活性层平行的方向上将发光点排成1列的方式配置。
因此,由各发光点发出的激光光束B1~B7,如上所述对于细长形状的各准直透镜11~17,以扩展角度大的方向与长度方向一致、扩展角度小的方向与宽度方向(与长度方向正交的方向)一致的状态入射。即,各准直透镜11~17的宽为1.1mm,长为4.6mm,入射其中的激光光束B1~B7的水平方向、垂直方向的光束直径分别为0.9mm、2.6mm。此外,各个准直透镜11~17为焦点距离f1=3mm,NA=0.6,透镜配置间距=1.25mm。
集光透镜200用平行平面将含有具备非球面的圆形透镜的光轴的区域切为细长,形成为准直透镜11~17的排列方向即水平方向长、与其成直角的方向短的形状。该集光透镜200为焦点距离f2=23mm,NA=0.2。该集光透镜200也可以通过例如对树脂或光学玻璃进行模塑成型而形成。
此外,由于在照明DMD的光照射机构中使用将合波激光光源的光纤的射出端部排列为阵列状的高亮度的纤维阵列光源,因此能够实现高输出功率且具备深焦点深度的图案形成装置。此外,由于各纤维阵列光源的输出功率增大,因此获得所希望的输出功率所需的纤维阵列光源数减少,实现了图案形成装置的低成本化。
此外,由于使光纤的射出端的包覆径比入射端的包覆径小,因此发光部径变得更小,实现纤维阵列光源的高亮度化。这样能够实现具备更深焦点深度的图案形成装置。例如,在光束直径1μm以下、析像清晰度0.1μm以下的超高析像清晰度曝光的情况下,也能获得深焦点深度,可以进行高速且高精细的曝光。因此适于需要高析像清晰度的薄膜晶体管(TFT)的曝光工序。
此外,作为上述光照射机构,并不限于具备多个上述合波激光光源的纤维阵列光源,例如,可以使用纤维光源阵列化的纤维阵列光源,所述纤维光源具备将从具有1个发光点的单一半导体激光器入射的激光光射出的1根光纤。
此外,作为具备多个发光点的光照射机构,例如,如图30所示,可以使用在加热块110上排列有多个(例如7个)芯片状的半导体激光器LD1~LD7的激光器阵列。此外,已知图31A所示的将多个(例如5个)发光点111a在规定方向上排列的芯片状的多腔激光器110。多腔激光器111与排列芯片状的半导体激光器时相比,由于能够位置精度高地排列发光点,因此容易将从各发光点射出的激光光束合波。但是,如果发光点增多,在激光器制造时多腔激光器111容易产生变形,因此优选使发光点110a的个数为5个以下。
作为上述光照射机构,可以使用该多腔激光器111、或如图31B所示那样在加热块110上将多个多腔激光器111在与各芯片的发光点110a的排列方向相同的方向上排列的多腔激光器阵列作为激光光源。
此外,合波激光光源并不限定于将从多个芯片状的半导体激光器射出的激光光合波。例如,如图32所示,可以使用具备具有多个(例如3个)发光点111a的芯片状的多腔激光器111的合波激光光源。该合波激光光源具备多腔激光器111、1根多模光纤62、和集光透镜200而构成。多腔激光器111可以由例如振荡波长405nm的GaN系激光二极管构成。
在上述构成中,由多腔激光器111的多个发光点111a的每个射出的各激光光束B分别被集光透镜200集光,入射到多模光纤62的芯62a。入射到芯62a的激光光在光纤内传输,合波为1根而射出。
将多腔激光器111的多个发光点111a并列设置在与上述多模光纤62的芯径大致相等的宽度内,同时通过使用与多模光纤62的芯径大致相等的焦点距离的凸透镜、只在与其活性层垂直的面内对来自多腔激光器111的射出光束进行校准的棒透镜作为集光透镜200,可以使激光光束B与多模光纤62的结合效率提高。
此外,如图33所示,可以使用具备激光器阵列140的合波激光光源,所述激光器阵列140使用备有多个(例如3个)发光点的多腔激光器111,在加热块110上相互以等间隔排列多个(例如9个)多腔激光器111而成。多个多腔激光器111排列固定在与各芯片的发光点111a的排列方向相同的方向上。
该合波激光光源具备激光器阵列140、与各多腔激光器11 1对应配置的多个透镜阵列114、在激光器阵列140和多个透镜阵列114之间配置的1根棒透镜113、1根多模光纤130、和集光透镜120而构成。透镜阵列114具备与多腔激光器110的发光点对应的多个微透镜。
在上述构成中,由多个多腔激光器111的多个发光点111a的每个射出的各个激光光束B,在被棒透镜113集光于规定方向后,通过透镜阵列114的各微透镜而成为平行光。平行光化的激光光束L被集光透镜200集光,入射到多模光纤62的芯62a。入射到芯62a的激光光在光纤内传输,合波为1根而射出。
再例示其他合波激光光源。该合波激光光源,如图34A和图34B所示,在大致矩形的加热块180上搭载有光轴方向的截面为L字形的加热块182,在2个加热块间形成收纳空间。在L字形的加热块182的上面,在与各芯片的发光点111a的排列方向相同的方向上,使将多个发光点(例如5个)排列为阵列状的多个(例如2个)多腔激光器11 1等间隔地排列而固定。
在大致矩形的加热块180中形成有凹部,在加热块180的空间侧上面配置有将多个发光点(例如5个)排列为阵列状的多个(例如2个)多腔激光器110,使该发光点位于与配置在加热块182上面的激光芯片的发光点相同的垂直面上。
在多腔激光器111的激光光射出侧配置有与各芯片的发光点111a对应而排列有准直透镜的准直透镜阵列184。准直透镜阵列184的配置使得各准直透镜的长度方向和激光光束的扩展角大的方向(快轴方向)一致,各准直透镜的宽度方向与扩展角小的方向(慢轴方向)一致。这样,通过使准直透镜阵列化、一体化,激光光的空间利用效率提高,实现了合波激光光源的高功率化,同时零件点数减少,成本降低。
此外,在准直透镜阵列184的激光光射出侧,配置有1根多模光纤62、将激光光束集光于该多模光纤62的入射端而结合的集光透镜200。
在上述构成中,由配置在激光块180、182上的多个多腔激光器111的多个发光点111a的每个射出的各激光光束B,通过准直透镜阵列184而成为平行光,被集光透镜200集光,入射到多模光纤62的芯62a。入射到芯62a的激光光在光纤内传输,合波为1根而射出。
上述合波激光光源,如上所述,通过多腔激光器的多段配置和准直透镜的阵列化,尤其能够实现高功率化。通过使用该合波激光光源,能够构成更高亮度的纤维阵列光源、束纤维光源,特别适合作为构成本发明的图案形成装置的激光光源的纤维光源。
再者,将上述各合波激光光源收纳在壳体内,可以构成从该壳体将多模光纤62的射出端部引出的激光模组。
此外,对于在合波激光光源的多模光纤的射出端结合芯径与多模光纤相同且包覆径比多模光纤小的其他光纤从而实现纤维阵列光源的高亮度化的例子进行了说明,例如,也可以在射出端不与其他光纤结合而使用包覆径为125μm、80μm、60μm等的多模光纤。
《使用描素部指定机构》 作为上述使用描素部指定机构,优选至少具备在被曝光面上检测出作为描素单位的光点的位置的光点位置检测机构、和根据上述光点位置检测机构的检测结果对用于实现N重曝光的描素部进行选择的描素部选择机构。
下面,对利用上述使用描素部指定机构的用于N重曝光的描素部的制定方法的例子进行说明。
(1)单一曝光头内的使用描素部的指定方法 在本实施方式(1)中,说明在利用图案形成装置10对感光材料12进行2重曝光的情况下,用于减轻由各曝光头30的安装角度误差导致的析像度的偏差和浓度不均而实现理想的2重曝光的使用描素部的指定方法。
作为描素部(微镜58)相对于曝光头30的扫描方向的设定倾斜角度θ,如果是没有曝光头30的安装角度误差等的理想状态,则采用比使用可以使用的1024列×256行的描素部而刚好成为2重曝光的角度θideal大若干的角度。
该角度θideal,相对于N重曝光的数量N、可以使用的微镜58的列方向的个数s、可以使用的微镜58的列方向的间隔p、以及在使曝光头30倾斜的状态下由微镜形成的扫描线的间距δ,由下述式1给出。
s psinθideal≥Nδ(式1) 本实施方式中的DMD 36,如上所述,是将纵横的配置间隔相等的多个微镜50配置成矩形格子状,所以为pcosθideal=δ(式2), 上述式1成为 s tanθideal=N(式3)。在本实施方式(1)中,如上所述,s=256、N=2,所以根据上述式3,角度θideal约为0.45度。因此,作为设定倾斜角度θ,例如可以采用0.50度左右的角度。图案形成装置10在可以调节的范围内,按照各曝光头30即各DMD 36的安装角度成为与该设定倾斜角度θ接近的角度的方式进行初始调节。
图10是表示在如上所述进行初始调节的图案形成装置10中,在1个曝光头30的安装角度误差、以及图案变性的影响下在被曝光面上的图案产生的不均的例子的说明图。在以下的附图和说明中,关于各描素部(微镜)生长、作为构成被曝光面上的曝光区域的描素单位的光点,分别将第m行的光点记为r(m),将第n列的光点记为c(n),将第m行第n列的光点记为p(m,n)。
图10的上段部分表示在使平台14静止的状态下投影在感光材料12的被曝光面上的来自可以使用的微镜58的光点组的图案,下段部分表示在如上段部分所示的光点组的图案所显现的状态下使平台14移动进行连续曝光时在被曝光面上形成的曝光图案的状态。
其中,在图10中,为了便于说明,分开显示基于可以使用的微镜58的奇数列的曝光图案和基于偶数列的曝光图案,但实际的在被曝光面上的曝光图案是将该2个曝光图案重叠的图案。
在图10的例子中,作为采用了使设定倾斜角度θ比上述的角度θideal大若干的角度的结果,另外因为难以进行曝光头30的安装角度的微调节,所以作为实际的安装角度与上述的设定倾斜角度θ具有误差的结果,在被曝光面上的任何区域都会产生浓度不均。具体而言,在奇数列的微镜的曝光区域和偶数列的微镜的曝光区域两者,由多个描素部列形成的在被曝光面上的重复曝光区域,相对于理想的2重曝光成为过度曝光,产生描画冗长的区域,产生浓度不均。
进而,在图10的例子中,作为在被曝光面上显现的图案变形的一个例子,产生在被曝光面上投影的各像素列的倾斜角度不均匀的“角度变形”。作为产生这样的角度变形的原因,可以举出DMD 36和被曝光面之间的光学系统的各种像差、或校正误差、以及DMD 36自身的变形或微镜的配置误差等。
在图10的例子显现的角度变形是相对于扫描方向的倾斜角度越靠近图的左方的列越小、越靠近图的右方的列越大的形态的变形。作为该角度变形的结果,过度曝光的区域越是在图的左方所示的被曝光面上越小,越是在图的右方所示的被曝光面上越大。
为了减轻如上所述的由多个描素部列形成的在被曝光面上的重复曝光区域的浓度不均,使用缝隙28以及光检测器的组作为上述光点位置检测机构,对每个曝光头30确定实际倾斜角度θ’,根据该实际倾斜角度θ’,使用与上述光检测器连接的上述运算装置作为上述描素部选择机构,进行选择在实际曝光中使用的微镜的处理。
实际倾斜角度θ’根据由光点位置检测机构检测的至少2个光点位置,根据使曝光头倾斜的状态下的被曝光面上的光点的列方向和上述曝光头的扫描方向所成的角度来确定。
下面,使用图11和12,对上述实际倾斜角度θ’的确定、以及使用像素选择处理进行说明。
-实际倾斜角度θ’的确定- 图11是表示一个DMD 36的曝光区域32与对应的缝隙28的位置关系的俯视图。缝隙28的大小微重复覆盖曝光区域32的宽度的大小。
在本实施方式(1)的例子中,将位于曝光区域32的大致中心的第512列的光点列和曝光头30的扫描方向所成的角度作为上述的实际倾斜角度θ’进行测定。具体而言,使DMD 36上的第1行第512列的微镜58、和第256行第512列的微镜58为打开(0N)状态,检测出与其分别对应的被曝光面上的光点P(1,512)以及P(256,512)的位置,将连接它们的直线与曝光头的扫描方向所成的角度作为实际倾斜角度θ’进行确定。
图12是对光点P(256,512)的位置的检测方法进行说明的俯视图。
首先,在使第256行第512列的微镜58亮灯的状态下,缓慢移动平台14,沿着Y轴方向使缝隙28相对移动,使缝隙28位于光点P(256,512)来到上游侧的缝隙28a与下游侧的缝隙28b之间那样的任意位置。此时的缝隙28a和缝隙28b的交点的坐标为(X0,Y0)。该坐标(X0,Y0)的值根据平台14直至施加给平台14的驱动信号所示的上述位置的移动距离、以及已知的缝隙28的X方向位置来确定,并被记录。
接着,使平台14移动,沿着Y轴使缝隙28向图12的右方相对移动。此外,在图12中,如双点划线所示,在光点P(256,512)的光通过左侧的缝隙28b被光检测器检测出的位置,使平台14停止。此时的缝隙28a和缝隙28b的交点的坐标(X0,Y1)作为光点P(256,512)的位置被记录。
接着,使平台14向相反方向移动,使缝隙28沿着Y轴向图12的左方相对移动。此外,在图12中如双点划线所示,在光点P(256,512)的光通过右侧的缝隙28a被光检测器检测出的位置,使平台14停止,此时的缝隙28a和缝隙28b的交点的坐标(X0,Y2)作为光点P(256,512)的位置被记录。
根据以上的测定结果,由X=X0+(Y1-Y2)/2、Y=(Y1+Y2)/2的计算来确定显示光点P(256,512)在被曝光面上的位置的坐标(X,Y)。根据同样的测定,还确定显示P(1,512)的位置的坐标,导出连接各坐标的直线与曝光头30的扫描方向所成的倾斜角度,将其作为实际倾斜角度θ’而确定。
-使用描素部的选择- 使用如此确定的实际倾斜角度θ’,与上述光检测器连接的上述运算装置进行如下所述的处理,即导出与满足下述式4 t tanθ′=N(式4) 的关系的值t最接近的自然数T,选择DMD 36上的第1行至第T行的微镜作为在本曝光时实际使用的微镜。由此,在第512列附近的曝光区域,可以选择对于理想的2重曝光过度曝光的区域与曝光不足的区域的总面积最小的微镜作为实际使用的微镜。
在这里,代替导出上述的与值t最接近的自然数,可以导出值t以上的最小自然数。此时,在第512列附近的曝光区域,可以对于理想的2重曝光过度曝光的区域的面积达到最小、且不产生曝光不足的区域的微镜作为实际使用的微镜。
另外,可以导出值t以下的最大自然数。此时,在第512列附近的曝光区域,可以对于理想的2重曝光曝光不足的区域的面积达到最小、且不产生过度曝光的区域的微镜作为实际使用的微镜。
图13是表示在仅使用作为如上所述实际使用的微镜被选择的微镜所产生的光点进行的曝光中,如何改善图10所示的被曝光面上的不均的说明图。
在该例中,作为上述的自然数T导出T=253,选择第1行至第253行的微镜。对于未选择的第254行至第256行的微镜,利用上述描素部控制机构发送设定成常时关闭状态的角度的信号,这些微镜与实际的曝光无关。如图13所示,在第512列附近的曝光区域,过度曝光和曝光不足几乎完全消除,可以实现与理想的2重曝光极其接近的均匀曝光。
另一方面,在图13的左方区域(图中的c(1)附近),因为上述角度变形,被曝光面上的光点列的倾斜角度小于中央附近(图中的c(512)附近)的区域的光线列的倾斜角度。因此,在根据以c(512)为基准测定的实际倾斜角度θ’而选择的微镜所进行的曝光中,偶数列的曝光图案和奇数列的曝光图案,分别稍微产生相对于理想2重曝光曝光不足的区域。
但是,在将图示的奇数列的曝光图案与偶数列的曝光图案重叠而成的实际曝光图案中,相互补齐过度曝光的区域,可以利用基于2重曝光的补偿效果使上述角度变形引起的浓度不均为最小。
另外,在图13的右方的区域(图中的c(1024)附近),通过所述角度变形,所述被曝光面上的光线列的倾斜角度比中央附近(图中的c(512)附近)的区域的光线列的倾斜角度大。因此,根据c(512)为基准测定的实际倾斜角度θ’而选择的微镜的曝光,如图所示,相对于理想的2重曝光,稍微生成曝光过多的区域。
但是,在将图示的奇数列的曝光图案与偶数列的曝光图案重叠而成的实际曝光图案中,曝光过多的区域相互补齐,可以利用基于2重曝光的补偿效果使上述角度变形引起的浓度不均为最小。
在本实施方式(1)中,如上所述,测定第512列的光线列的实际倾斜角度θ’,使用该实际倾斜角度θ’,根据由上述式(4)导出的T选择使用的微镜58,但作为上述实际倾斜角度θ’的确定方法,分别测定多个描素部的列方向(光点列)与上述曝光头的扫描方向所成的多个实际倾斜角度,将它们的平均值、中央值、最大值、以及最小值的任意作为实际倾斜角度θ’而确定,还可以是利用上述式4等选择在实际的曝光时实际使用的微镜。
如果使上述平均值或上述中央值作为实际倾斜角度θ’,可以实现对于理想的N重曝光过度曝光的区域和曝光不足的区域的平衡良好的曝光。例如,可以实现将过度曝光的区域和曝光不足的区域的总面积一致成最小且过度曝光的区域的描素单位数(光点数)与曝光不足的区域的描素单位数(光点数)相等那样的曝光。
另外,如果使上述最大值为实际倾斜角度θ’,可以实现对于理想的N重曝光更重视排除过度曝光的区域的曝光,例如,可以实现将曝光不足的区域的面积抑制成最小且不产生过度曝光区域那样的曝光。
进而,如果将上述最小值作为实际倾斜角度θ’,可以实现对于理想的N重曝光更重视排除曝光不足的区域的曝光,例如可以实现将过度曝光的区域的面积抑制成最小且不产生曝光不足区域那样的曝光。
另一方面,上述实际倾斜角度θ’的确定不限于利用同一描素部的列(光点列)中的至少2个光点的位置的方法。例如,可以将从同一描素部列c(n)中的1个或多个光点的位置、与该c(n)附近的列中的1个或多个光点的位置求出的角度作为实际倾斜角度θ’而确定。
具体而言,检测出c(n)中的1个光点位置、和沿着曝光头的扫描方向于直线上且其附近的光点列中含有1个或多个光点位置,可以根据它们的位置信息求出实际倾斜角度θ’。进而,可以将根据c(n)列附近的光点列中的至少2个光点(例如按照跨过c(n)的方式配置的2个光点)的位置求出的角度作为实际倾斜角度θ’而确定。
如上所示,利用使用了图案形成装置10的本实施方式(1)的使用描素部的指定方法,可以减轻由各曝光头的安装角度误差或图案变性的影响导致的析像度的偏差或浓度不均,可以实现理想的N重曝光。
(2)多数曝光头之间的使用描素部的制定方法<1> 在本实施方式(2)中,说明如下所述的用于实现理想的2重曝光的使用描素部的指定方法,即在利用图案形成装置10对感光材料12进行2重曝光的情况下,在作为由多个曝光头30形成的被曝光面上的重复曝光区域的头间相连区域,减轻与2个曝光头(作为一个例子,曝光头3012和3021)的X轴方向有关的相对位置的、从理想的状态的错位引起的析像度的偏差和浓度不均,实现理想的2重曝光。
作为各曝光头30即DMD 36的设定倾斜角度θ,只要是没有曝光头30的安装角度误差等的理想状态,采用比使用可以使用的1024列×256行的描素部微镜58而刚好成为2重曝光的角度θideal。
该角度θideal与上述的实施方式(1)一样从上述式1~3求出。在本实施方式(2)中,对图案形成装置10进行初始调节,并使各曝光头30即各DMD 36的安装角度为该角度θideal。
图14是表示在如上所述进行初始调节的图案形成装置10中,减轻与2个曝光头(作为一个例子,曝光头3012和3021)的X轴方向有关的相对位置的、在从理想的状态的错位的影响下在被曝光面上的图案中产生的浓度不均的例子的说明图。就与各曝光头30的X轴方向有关的相对位置的错位而言,是由于难以进行曝光头之间的相对位置的微调节而产生的。
图14的上段部分是表示在使平台14静止的状态下投影到感光材料12的被曝光面上的、来自曝光头3012和3021所具有的DMD 36的可以使用的微镜58的光点组的图案的图。图14的下段部分在如上段部分所示的光点组的图案所显现的状态下使平台14移动进行连续曝光时,就曝光区域3212和3221而言表示在被曝光面上形成的曝光图案的状态。
其中,在图1 4中,为了便于说明,将在可以使用的微镜58的每隔一列的曝光图案分成像素列组A的曝光图案和像素列组B的曝光图案进行显示,但实际的被曝光面上的曝光图案是将这两个曝光图案重叠的图案。
在图14的例子中,作为与上述的X轴方向相关的曝光头3012和3021之间的相对位置的从理想状态的错位的结果,在像素列组A的曝光图案和像素列组B的曝光图案的双方,在曝光区域3212和3221的上述头间相连区域,与理想的2重曝光的状态相比产生曝光量过多的部分。
为了减轻如上所述的在由多个上述曝光头形成在被曝光面上的上述头间相连区域显现的浓度不均,在本实施方式(2)中,使用缝隙28和光检测器作为上述光点位置检测机构,在来自曝光头3012和3021的光点组中,对于几个构成在被曝光面上形成的上述头间相连区域的光点,检测出其位置(坐标)。根据该位置(坐标),使用与上述光检测器连接的运算装置作为上述描素部选择机构,进行在实际曝光中使用的微镜的选择处理。
-位置(坐标)的检测- 图15是表示与图14相同的曝光区域3212和3221、和对应的缝隙28的位置关系的俯视图。缝隙28的大小为充分覆盖曝光头3012和3021的已曝光区域34之间的重复部分的宽度的大小,即充分覆盖通过曝光头3012和3021在被曝光面上形成的上述头间相连区域的大小。
图16是对作为一个例子检测曝光区域3221的光点P(256,1024)的位置时的检测方法进行说明的俯视图。
首先,在使第256行第1024列的微镜58亮灯的状态下,缓慢移动平台14,沿着Y轴方向使缝隙28相对移动,使缝隙28位于光点P(256,1024)来到上游侧的缝隙28a与下游侧的缝隙28b之间那样的任意位置。此时的缝隙28a和缝隙28b的交点的坐标为(X0,Y0)。该坐标(X0,Y0)的值根据平台14直至施加给平台14的驱动信号所示的上述位置的移动距离、以及已知的缝隙28的X方向位置来确定,并被记录。
接着,使平台14移动,沿着Y轴使缝隙28向图16的右方相对移动。此外,在图16中,如双点划线所示,在光点P(256,1024)的光通过左侧的缝隙28b被光检测器检测出的位置,使平台14停止。此时的缝隙28a和缝隙28b的交点的坐标(X0,Y1)作为光点P(256,1024)的位置被记录。
接着,使平台14向相反方向移动,使缝隙28沿着Y轴向图16的左方相对移动。此外,在图16中如双点划线所示,在光点P(256,1024)的光通过右侧的缝隙28a被光检测器检测出的位置,使平台14停止,此时的缝隙28a和缝隙28b的交点的坐标(X0,Y2)作为光点P(256,1024)的位置被记录。
根据以上的测定结果,由X=X0+(Y1-Y2)/2、Y=(Y1+Y2)/2的计算来确定显示光点P(256,1024)在被曝光面上的位置的坐标( X,Y)。
-不使用描素部的确定- 在图14的例子中,首先,利用缝隙28和光检测器的组合作为上述光点位置检测机构对曝光区域3212的光点P(256,1)进行检测。接着,按照P(256,1024)、P(256,1023)…的顺序检测曝光区域3212的第256行的光点行r(256)上各光点的位置,在检测出显示比曝光区域3212的光点P(256,1)大的X坐标的曝光区域3221的光点P(256,n)的位置,结束检测动作。此外,从曝光区域3221的光点列c(n+1),将与构成c(1024)的光点对应的微镜作为本曝光时不使用的微镜(不使用描素部)来确定。
例如,在图14中,如果曝光区域3221的光点P(256,1020)显示比曝光区域3212的光点P(256,1)大的X坐标,在检测出该曝光区域3221的光点P(256,1020)的位置结束检测动作,从图17中与斜线覆盖的部分70相当的曝光区域3221的第1021行,将与构成第1024的光点对应的微镜确定为在本曝光时不使用的微镜。
接着,对于N重曝光的数量N,检测出曝光区域3212的光点P(256,N)的位置。在本实施方式(2)中,N=2,所以检测出光点P(256,2)的位置。
接着,在曝光区域3221的光点列当中,除外被确定为与上述本曝光时不使用的微镜相对应的光点列,从P(1,1020)开始按P(1,1 020)、P(2,1020)的顺序检测出构成最右侧的第1020列的光点的位置,在检测出显示比曝光区域3212的光点P(256,2)大的坐标的光点(m,1020)的位置,结束检测动作。
随后,在与上述光检测器连接的运算装置中,比较曝光区域3212的光点P(256,2)的X坐标、曝光区域3221的光点P(m,1020)以及P(m-1,1020)的X坐标,在曝光区域3221的光点P(m,1020)的X坐标与曝光区域3212的光点P(256,2)的X坐标接近时,从曝光区域3221的光点P(1,1020),将与P(m-1,1020)对应的微镜确定为在本曝光时不使用的微镜。
另外,在曝光区域3221的光点P(m-1,1020)的X坐标与曝光区域3212的光点P(256,2)的X坐标接近时,从曝光区域3221的光点P(1,1020),将与P(m-1,1020)对应的微镜确定为在本曝光时不使用的微镜。
进而,对于曝光区域3212的光点P(256,N-1)即光点P(256,1)的位置、与构成曝光区域3221的次列即第1019列的各光点的位置,进行同样的检测处理和不使用的微镜的确定。
其结果,例如,与构成图17中用网线覆盖的区域72的光点对应的微镜,被追加为实际曝光时不使用的微镜。向这些微镜发送常时将该微镜的角度设定为关闭状态的角度的信号,这些微镜基本上不用于曝光。
由此,确定实际曝光时不使用的微镜,通过选择除外该不使用的微镜的微镜作为实际曝光时使用的微镜,在曝光头3012和3021的上述头间相连区域,可以使对于理想的2重曝光而言过度曝光的区域和曝光不足的区域的总面积为最小,如图17的下段所示,可以实现与理想的2重曝光极为接近的均匀曝光。
其中,在上述的例子中,在对构成图17中用网线覆盖的区域的光点进行确定时,可以不比较曝光区域3212的光点P(256,2)的X坐标、与曝光区域3221的光点P(m,1020)以及P(m-1,1020)的X坐标,从曝光区域3221的光点P(1,1020)将与P(m-2,1020)对应的微镜确定为本曝光时不使用的微镜。此时,在上述头间相连区域,可以选择对于理想的2重曝光而言过度曝光的区域的面积为最小、且不产生曝光不足的区域的微镜,确定为实际使用的微镜。
另外,可以从曝光区域3221的光点P(1,1020),将与P(m-1,1020)对应的微镜确定为本曝光中不使用的微镜。此时,在上述头间相连区域,可以选择对于理想的2重曝光而言曝光不足的区域的面积达到最小且不产生过度曝光的区域的微镜,作为实际使用的微镜。
进而,在上述头间相连区域,可以按照使对于理想的2重描画而言过度曝光的区域的描素单位数(光点数)与曝光不足的区域的描素单位数(光点数)相等的方式,选择实际中使用的微镜。
(3)多曝光头之间的使用描素部的指定方法<2> 在本实施方式(3)中,说明如下所述的用于实现理想的2重曝光的使用描素部的指定方法,即在利用图案形成装置10对感光材料12进行2重曝光的情况下,在作为由多个曝光头30形成的被曝光面上的重复曝光区域的头间相连区域,减轻与2个曝光头(作为一个例子,曝光头3012和3021)的X轴方向有关的相对位置的、从理想的状态的错位,以及由各曝光头的安装角度误差、和2个曝光头逐渐的相对安装角度误差导致的析像度的偏差和浓度不均,实现理想的2重曝光。
作为各曝光头30即DMD 36的设定倾斜角度,只要是没有曝光头30的安装角度误差等的理想状态,采用比使用可以使用的1024列×256行的描素部(微镜58)而刚好成为2重曝光的角度θideal大若干的角度。
该角度θideal是使用上述式1~3与上述(1)的实施方式一样求出的值,在本实施方式中,如上所述s=256、N=2,所以角度θideal约为0.45度。因此,作为设定倾斜角度θ,可以采用例如0.50度左右的角度。在可以调节的范围内对图案形成装置10进行初始调节,并使各曝光头30即各DMD 36的安装角度成为与该设定倾斜角度θ接近的角度。
图18是表示在如上所述各曝光头30即DMD 36的安装角度被进行初始调节的图案形成装置10中,在2个曝光头(作为一个例子,曝光头3012和3021)的安装角度误差、以及各曝光头3012和3021之间的相对安装角度误差和相对位置的错位的影响下,在被曝光面上的图案中产生的浓度不均的例子的说明图。
在图18的例子中,作为与图14的例子相同的、与X轴方向相关的曝光头3012和3021的相对位置的错位的结果,在每隔一列的光点组(像素列组A和B)的曝光图案的双方,在与曝光区域3212和3221的被曝光面上的上述曝光头的扫描方向正交的坐标轴上重复的曝光区域,与理想的2重曝光的状态相比产生曝光量过多的区域74,这引起浓度不均。
进而,在图18的例子中,使各曝光头的设定倾斜角度θ比满足上述式(1)的角度θideal大若干的结果,以及由于难以进行各曝光头的安装角度的微调节,所以作为实际的安装角度与上述的设定倾斜角度θ有偏差的结果,即便是在与被曝光面上的上述曝光头的扫描方向正交的坐标轴上重复的曝光区域以外的区域,在每隔一列的光点组(像素列组A和B)的曝光图案的双方,在由多个描素部列形成的、作为被曝光面上的重复曝光区域的描素部列间相连区域,与理想的2重曝光的状态相比,产生曝光量过多的区域74,这引起浓度不均。
在本实施方式(3)中,首先,进行使用像素选择处理,该使用像素选择处理用于减轻在各曝光头3012和3021的安装角度误差和相对安装角度的错位的影响下导致的浓度不均。
具体而言,使用缝隙28和光检测器作为上述光点位置检测装置,对于各曝光头3012和3021,确定实际倾斜角度θ’,根据该实际倾斜角度θ’,使用与光检测器连接的运算装置作为上述描素部选择机构,进行在实际的曝光中使用的微镜的选择处理。
-实际倾斜角度θ’的确定- 实际倾斜角度θ’的确定是利用在上述的实施方式(2)中使用的缝隙28和光检测器的组合,分别对曝光头3012检测曝光区域3212内的光点P(1,1024)和P(256,1)的位置,对曝光头3021检测曝光区域3221内的光点P(1,1)和P(256,1024)的位置,测定连接它们的直线的倾斜角度、和与曝光头的扫描方向所成的角度,由此进行。
-不使用描素部的确定- 使用如上所述确定的实际倾斜角度θ’,与光检测器连接的运算装置进行如下所述的处理,即对于各曝光头3012和3021,导出与满足下述式4 t tan θ′=N(式4) 的关系的值t最接近的自然数T,将DMD 36上的第T+1行至第256行的微镜作为在本曝光中使用的微镜进行确定处理。
例如,当对于曝光头3012导出T=254,对于曝光头3021导出T=255时,与构成图19中用斜线覆盖的部分78和80的光点对应的微镜被确定为本曝光中不使用的微镜。由此,在曝光区域3212和3221中头间相连区域以外的各区域,可以使对于理想的2重曝光而言过度曝光的区域和曝光不足的区域的总面积为最小。
在这里,代替导出上述的与值t最接近的自然数,可以导出值t以上的最小自然数。此时,在曝光区域3212和3221的、作为由多个曝光头形成被曝光面上的重复曝光区域的头间相连区域以外的各区域,可以使对于理想的2重曝光而言过度曝光的面积达到最小且不产生曝光不足的面积。
或者,可以导出值t以下的最大自然数。此时,在曝光区域3212和3221的、作为由多个曝光头形成被曝光面上的重复曝光区域的头间相连区域以外的各区域,可以使对于理想的2重曝光而言曝光不足的区域的面积达到最小且不产生过度曝光的区域。
在作为由多个曝光头形成被曝光面上的重复曝光区域的头间相连区域以外的各区域,可以按照使对于理想的2重曝光而言过度曝光的区域的描素单位数(光点数)、与曝光不足的区域的描素单位数(光点数)相等的方式,确定在本曝光时不使用的微镜。
随后,关于与构成图19中用斜线覆盖的区域78和80的光点以外的光点对应的微镜,进行与使用图14~17说明的本实施方式(3)相同的处理,确定与构成图19中用斜线覆盖的区域82和用网线覆盖的区域84的光点对应的微镜,追加为在本曝光时不使用的微镜。
对于这些被确定为在曝光时不使用的微镜,利用上述描素部控制机构,被发送将角度设定成常时为关闭状态的信号,这些微镜实际上与曝光无关。
如上所述,通过使用图案形成装置10的本实施方式(3)的使用描素部的指定方法,减轻与多个曝光头的X轴方向有关的相对位置的错位,以及各曝光头的安装角度误差、和曝光头之间的相对安装角度误差导致的析像度的偏差和浓度不均,可以实现理想的N重曝光。
综上,对利用图案形成装置10的使用描素部指定方法进行了详细说明,但上述实施方式(1)~(3)不过是一个例子,可以在不脱离本发明的范围的情况下进行各种变更。
另外,在上述的实施方式(1)~(3)中,作为用于检测出被曝光面上的光点的位置的机构,可以使缝隙28和单一单元型的光检测器的组合,但并不限于此,可以采用任何的形式,例如可以使用二维检测器等。
进而,在上述的实施方式(1)~(3)中,根据利用缝隙28和光检测器的组合测得的被曝光面上的光点的位置检测结果,求出实际倾斜角度θ’,根据该实际倾斜角度θ’,选择使用的微镜,但也可以是不通过导出实际倾斜角度θ’来选择可以使用的微镜的形式。进而,本发明的范围还包括如下所述的形式,即进行例如使用了所有可以使用的微镜的参照曝光,根据参照曝光结果的利用目视的析像度或浓度的不均的确认等,操作者手动指定使用的微镜。
其中,对于可以在被曝光面上产生的图案变形,除了在上述的例子中说明的角度变形之外,还存在其他形式。
作为一个例子,如图20A所示,还有来自DMD 36上的各微镜58的光线,以不同的倍率到达曝光面上的曝光区域32的倍率变形的形式。
另外,作为其他例子,如图20B所示,还有来自DMD 36上的各微镜58的光线,以不同的光束直径到达被曝光面上的曝光区域32的光束直径变形的形式。这些倍率变形和光束直径变形主要是由DMD 36和被曝光面之间的光学系统的各种像差或校正误差引起的。
进而,作为其他例子,还有来自DMD 36上的各微镜58的光线,以不同的光量到达被曝光面上的曝光区域32的光束直径变形的形式。该光量变形除了各种像差或校正误差之外,还会由DMD 36和被曝光面之间的光学要素(例如作为1个透镜的图5的透镜52和54)的透过率的位置依赖性、或DMD 36自身的光量不均引起。这些形式的图案变形还使得在形成于被曝光面上的图案产生析像度或浓度的不均。
通过上述实施方式(1)~(3),选择在本曝光中实际使用的微镜之后的这些形式的图案变形的残留要素,上述角度变形的残留要素一样,可以由多重曝光导致的补偿效果来均衡,可以在各曝光头的整个曝光区域减轻析像度或浓度的不均。
《参照曝光》 作为上述实施方式(1)~(3)的变更例子,在可以使用的微镜当中,可以只使用每隔(N-1)列的微镜列、或全光点行中构成相当于1/N行的相邻行的微镜组,进行参照曝光,为了实现均匀的曝光,在用于上述参照曝光的微镜中,确定实际曝光时不使用的微镜。
抽样输出通过上述参照曝光机构的参照曝光的结果,对于该被输出的参照曝光结果,确认析像度的偏差或浓度的不均,进行推定实际倾斜角度等分析。上述参照曝光的结果分析可以是利用操作者的目视的分析。
图21是表示使用单一曝光头且仅使用每隔(N-1)列的微镜进行参照曝光的形式的一个例子的说明图。
在该例中,本曝光时为2重曝光,所以N=2。首先,仅使用与图21A中用实线表示的奇数列的光点列相对应的微镜,进行参照曝光,抽样输出参照曝光结果。根据上述抽样输出的参照曝光结果,确认析像度的偏差或浓度的不均,或推定实际倾斜角度,由此可以指定在本曝光时使用的微镜。
例如,与图21B中用斜线覆盖表示的光点列对应的微镜之外的微镜,作为构成奇数列的光点列的微镜中实际用于本曝光的微镜而被指定。关于偶数列的光点列,可以另外同样进行参照曝光,指定在本曝光时使用的微镜,或者可以应用与针对奇数列的光点列的图案相同的图案。
由此通过指定在本曝光时使用的微镜,在使用了奇数列和偶数列双方的微镜的本曝光中,可以实现近似于理想的2重曝光的状态。
图22是表示使用多个曝光头且仅使用每隔(N-1)列的微镜进行参照曝光的形式的一个例子的说明图。
在该例中,本曝光时为2重曝光,所以N=2。首先,仅使用与图22中用实线表示的与X轴方向相关并相邻的2个曝光头(作为一个例子为曝光头3012和3021)的奇数列的光点列相对应的微镜,进行参照曝光,抽样输出参照曝光结果。根据上述抽样输出的参照曝光结果,确认利用2个曝光头在被曝光面上形成的头间相连区域以外的区域的析像度的偏差或浓度的不均,或推定实际倾斜角度,由此可以指定在本曝光时使用的微镜。
例如,与图22中用斜线覆盖表示的区域86以及用网线表示的区域88内的光点列对应的微镜之外的微镜,作为构成奇数列的光点列的微镜中实际用于本曝光的微镜而被指定。关于偶数列的光点列,可以另外同样进行参照曝光,指定在本曝光时使用的微镜,或者可以应用与针对第奇数列的光点列的图案相同的图案。
由此通过指定在本曝光时实际使用的微镜,在使用了奇数列和偶数列双方的微镜的本曝光中,在利用2个曝光头在被曝光面上形成的上述头间相连区域以外的区域,可以实现近似于理想的2重曝光的状态。
图23是表示使用单一曝光头且仅使用构成相当于全光点行数的1/N的相邻行的微镜组进行参照曝光的形式的一个例子的说明图。
在该例中,本曝光时为2重曝光,所以N=2。首先,仅使用与图23A中用实线表示的第1行至第128(=256/2)行的光点相对应的微镜,进行参照曝光,抽样输出参照曝光结果。根据上述抽样输出的参照曝光结果,可以指定在本曝光时使用的微镜。
例如,与图23B中用斜线覆盖表示的光点组对应的微镜之外的微镜,在第1行至第128行的微镜中,可以指定在本曝光时实际使用的微镜。关于第129行至第256行的微镜,可以另外同样进行参照曝光,指定在本曝光时使用的微镜,或者可以应用与针对第1行至第128行的微镜的图案相同的图案。
由此通过指定在本曝光时使用的微镜,在使用了全体微镜的本曝光中,可以实现近似于理想的2重曝光的状态。
图24是表示使用多个曝光头且对于与X轴方向相关并相邻的1个曝光头(作为一个例子为曝光头3012和3021)分别仅使用构成相当于全光点行数的1/N的相邻行的微镜组进行参照曝光的形式的一个例子的说明图。
在该例中,本曝光时为2重曝光,所以N=2。首先,仅使用与图24中用实线表示的第1行至第128(=256/2)行的光点相对应的微镜,进行参照曝光,抽样输出参照曝光结果。根据上述抽样输出的参照曝光结果,为了使本曝光实现将通过2个曝光头在被曝光面上形成的头间相连区域以外的区域的析像度的偏差或浓度的不均控制在最小限,可以指定在本曝光时使用的微镜。
例如,与图24中用斜线覆盖表示的区域90和用网线表示的区域92内的光点列对应的微镜之外的微镜,在第1行至第128行的微镜中,可以指定在本曝光时实际使用的微镜。关于第129行至第256行的微镜,可以另外同样进行参照曝光,指定在本曝光时使用的微镜,或者可以应用与针对第1行至第128行的微镜的图案相同的图案。
由此通过指定在本曝光时使用的微镜,在通过2个曝光头在被曝光面上的上述头间相连区域以外的区域,可以实现近似于理想的2重曝光的状态。
在以上的实施方式(1)~(3)和变更例中,都是对使本曝光为2重曝光的情况进行了说明,但并不限于此,还可以是2重曝光以上的任何多重曝光。特别是通过使其为3重曝光至7重曝光左右,可以确保高析像度,实现减轻析像度的偏差以及浓度不均的曝光。
另外,在上述实施方式以及变更例涉及的图案形成装置(曝光装置)中,进而优选按照使图像数据所示出的二维图案的规定部分的尺寸与通过所选择的使用像素实现的对应部分的尺寸一致的方式,设计变换图像数据的结构。通过由此变换图像数据,可以在被曝光面上形成如需要的二维图案所示的高精细图案。
[显影工序] 上述显影工序是通过上述曝光工序将上述图案形成材料中的感光层曝光,使该感光层的曝光区域固化后,通过将未固化区域除去而显影,形成图案的工序。
上述显影工序例如可以采用显影机构适当进行。
作为上述显影机构,只要能使用显影液进行显影,就无特别限制,可以根据目的适当选择,但例如可以举出将上述显影液喷雾的机构、将上述显影液涂布的机构、使其浸渍于上述显影液的机构等。它们可以单独使用1种,也可以将2种以上并用。
此外,上述显影机构可以具有更换上述显影液的显影液更换机构、供给上述显影液的显影液供给机构等。
作为上述显影液,并无特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出碱性液、水系显影液、有机溶剂等,其中优选弱碱性的水溶液。作为该弱碱性液的碱成分,例如可以举出氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢锂、碳酸氢钠、碳酸氢钾、磷酸钠、磷酸钾、焦磷酸钠、焦磷酸钾、硼砂等。
作为上述弱碱性的水溶液的pH,例如,优选约8~12,更优选约9~11。作为上述弱碱性的水溶液,例如可以举出0.1~5质量%的碳酸钠水溶液或碳酸钾水溶液等。
作为上述显影液的温度,根据上述感光层的显影性适当选择,例如,优选约25℃~40℃。
上述显影液可以与表面活性剂、消泡剂、有机碱(例如乙二胺、乙醇胺、氢氧化四甲基铵、二亚乙基三胺、三亚乙基五胺、吗啉、三乙醇胺等)、用于促进显影的有机溶剂(例如醇类、酮类、酯类、醚类、酰胺类、内酯类等)等并用。此外,上述显影液可以是将水或碱水溶液和有机溶剂混合的水系显影液,也可以是单独的有机溶剂。
[蚀刻工序] 作为上述蚀刻工序,可以采用从公知的蚀刻处理方法中适当选择的方法进行。
作为上述蚀刻处理中使用的蚀刻液,并无特别限制,可以根据目的适当选择,例如,当用铜形成了上述金属层时,可以举出氯化铜溶液、氯化铁溶液、碱蚀刻溶液、过氧化氢类蚀刻液等,其中,从蚀刻因子方面出发,优选氯化铁溶液。
采用上述蚀刻工序进行了蚀刻处理后,通过将上述图案作为剥离片除去,能在上述基体的表面形成永久图案。
作为上述永久图案,并无特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出配线图案等。
[抗蚀剂剥离工序] 作为上述抗蚀剂剥离工序,只要是在对上述图案进行剥离处理之后作为剥离片除去的工序,就没有特别限制,可以利用从公知的抗蚀剂剥离处理方法中适当选择的方法进行。
就本发明的图案形成材料中的感光层而言,在上述抗蚀剂剥离工序中产生的剥离片极其微细,可以防止剥离不良等,还可以防止由该剥离片导致的装置的污染。
作为在上述抗蚀剂剥离处理中使用的剥离液,没有特别限制,可以根据目的适当选择,但例如可以举出1~10质量%的氢氧化钠水溶液、1~10质量%的氢氧化钾水溶液等无机碱水溶液,1~20质量%的胺系有机碱水溶液等,其中优选1~10质量%的无机碱水溶液。
作为上述抗蚀剂剥离工序中产生的剥离片,优选该剥离片的最大边的边长为5cm以下。上述剥离片的最大边的长度如果超过5cm,会产生剥离不良,或者影响装置的搬送系统,会成为搬送不良的原因。
[印制线路板的制造方法] 本发明的图案形成方法,适宜用于印刷线路板的制造、特别是具有通孔或穿孔等孔部的印刷线路板的制造。以下,对利用了本发明的图案形成方法的印刷线路板的制造方法的一例进行说明。
-印刷线路板的制造方法- 作为具有通孔或穿孔等孔部的印刷线路板的制造方法,可以(1)在作为上述基体的具有孔部的印刷线路板形成用基板上,以其感光层成为上述基体侧的位置关系层合上述图案形成材料,形成层合体;(2)从上述层合体的与上述基体的相反侧,对所希望的区域进行光照射,使感光层固化;(3)从上述层合体上将上述图案形成材料中的支撑体、缓冲层以及阻挡层除去;(4)将上述层合体中的感光层显影,将该层合体中的未固化部分除去,从而形成图案。
然后,为了得到印刷线路板,使用上述形成的图案,可以采用对上述印刷线路板形成用基板进行蚀刻处理或镀敷处理的方法(例如公知的递减法或叠加法(例如半叠加法、全叠加法))进行处理。其中,为了采用工业上有利的遮盖法(tenting)形成印刷线路板,优选上述递减法。上述处理后残存在印刷线路板形成用基板上的固化树脂被剥离,此外,在上述半叠加法的情况下,剥离后通过再将铜薄膜部蚀刻,能够制作所希望的印刷线路板。此外,多层印刷线路板也可以与上述印刷线路板的制造法同样地制造。
以下,进一步对使用了上述图案形成材料并具有通孔的印刷线路板的制造方法进行说明。
首先,准备具有通孔、表面用金属镀层被覆的印刷线路板形成用基板。作为上述印刷线路板形成用基板,可以使用例如镀铜层合基板和在玻璃-环氧等绝缘基材上形成了镀铜层的基板、或在这些基板上层合层间绝缘膜并形成了镀铜层的基板(层合基板)。
其次,当在上述图案形成材料上具有保护膜时,将该保护膜剥离,使上述图案形成材料中的感光层与上述印刷线路板形成用基板的表面相接,使用加压辊进行压接(层合工序)。这样,得到按如下顺序具有上述印刷线路板形成用基板和上述层合体的层合体。
作为上述图案形成材料的层合温度,没有无特别限制,例如可以举出室温(15~30℃)或加热下(30~180℃),其中,优选加热下(60~140℃)。
作为上述压接辊的辊压,并无特别限制,优选例如0.1~1MPa。
作为上述压接的速度,并无特别限制,优选1~3m/分钟。
此外,可以预先将上述印刷线路板形成用基板预热,另外可以在减压下层合。
就上述层合体的形成而言,优选在上述印刷线路板形成用基板上层合上述图案形成材料。
接着,从上述层合体的与基体相反侧的面照射光,使感光层固化。进行该曝光之后,从上述层合体将上述支撑体剥离(剥离工序)。
接着,用适当的显影液将上述印刷线路板形成用基板上的感光层的未固化区域溶解除去,形成配线图案形成用的固化层和通孔的金属层保护用固化层的图案,在上述印刷线路板形成用基板的表面使金属层露出(显影工序)。
此外,显影后根据需要可以采用后加热处理、后曝光处理,进行进一步促进固化部的固化反应的处理。显影可以是上述的湿法显影法,也可以是干法显影法。
然后,用蚀刻液将上述印刷线路板形成用基板的表面上露出的金属层溶解除去(蚀刻工序)。通孔的开口部由于被固化树脂组合物(遮盖膜)覆盖,因此不会发生蚀刻液进入通孔内而将通孔内的金属镀层腐蚀,通孔的金属镀层以规定的形状残留。这样,在上述印刷线路板形成用基板上形成配线图案。
作为上述蚀刻液,并无特别限制,可以根据目的适当选择,例如,当上述金属层由铜形成时,可以举出氯化铜溶液、氯化铁溶液、碱蚀刻溶液、过氧化氢类蚀刻液等,其中,从蚀刻因子方面出发,优选氯化铁溶液。
其次,使用强碱水溶液等,以上述固化层作为剥离片,从上述印刷线路板形成用基板上除去(抗蚀剂剥离工序)。在上述抗蚀剂剥离工序中产生剥离片,但由本发明的图案形成材料的感光层形成的图案的剥离片极其微小,所以没有剥离不良,可以防止由该剥离片引起的装置的污染。
作为上述强碱水溶液中的碱成分,并无特别限制,例如可以举出氢氧化钠、氢氧化钾等。
作为上述强碱水溶液的pH,例如,优选约12~14,更优选约13~14。
作为上述强碱水溶液,并无特别限制,例如可以举出1~10质量%的氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液等。
此外,印刷线路板可以是多层结构的印刷线路板。
再者,上述图案形成材料不只用于上述蚀刻法,也可以用于镀敷法。作为上述镀敷法,例如可以举出镀敷硫酸铜、镀敷焦磷酸铜等镀铜;高流动性焊接镀等焊镀;瓦特浴(硫酸镍-氯化镍)镀敷、氨基磺酸镍等镀镍;硬镀金、软镀金等镀金等。
本发明的图案形成方法由于使用本发明的上述图案形成材料,因此可以高效形成高精细的图案。另外,本发明的上述图案形成方法由于使用本发明的上述图案形成材料,因此适用于各种图案的形成、配线图案等永久图案的形成、滤色片、柱材、加强筋材料、垫板、隔壁等液晶结构部件的制造、全息照相、微机、校样等的制造,特别适用于高精细的配线图案的形成。本发明的图案形成装置由于具备本发明的上述图案形成材料,因此适用于各种图案的形成、配线图案等永久图案的形成、滤色片、柱材、加强筋材料、垫板、隔壁等液晶结构部件的制造、全息照相、微机、校样等的制造,特别适用于高精细的配线图案的形成。
实施例
以下,利用实施例更详细地说明本发明,但本发明并不限于此。
(实施例1~16) 在作为上述支撑体的20μm厚的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜上,涂布由下述表1所述的组成构成的感光性树脂组合物溶液并使其干燥,形成30μm厚的感光层,制造上述图案形成材料。其中,表1中的数值的单位表示质量份。
表1 用作上述光聚合引发剂的BIMD(黑铁化学制),使用下述式表示的化合物。
[化48]
用作聚合性化合物(a-1)的BPE-1300N(新中村化学株式会社制、分子量1684),是用下述式表示的化合物。
[化49]
用作上述聚合性化合物(a-1)的用上述式(1-1)表示的化合物,是用下述式表示的化合物。
[化50]

式(1-1) 作为用作上述聚合性化合物(a-1)的BPE-500(新中村化学株式会社制、分子量804),是用下述式表示的化合物。
[化51]
作为用作上述聚合性化合物(a-1)的用上述式(1-3)表示的化合物(分子量2124),是用下述式表示的化合物。
[化52]
作为用作上述具有尿烷基的聚合性化合物的GX8702C(第一工业制药株式会社制),是用下述式表示的化合物。
[化53]
作为用作上述聚合性化合物(a-3)的M270(东亚合成株式会社制),是用下述式表示的化合物。
[化54]
作为用作上述聚合性化合物(a-3)的30PDC-950B(日本油脂株式会社制),是用下述式表示的化合物。
[化55]
作为用作上述聚合性化合物(a-2)的DPEA-12、DPCA-20、DPCA-120、DPHA(日本化药株式会社制),分别是用下述式表示的化合物。
[化56]
在上述图案形成材料的感光层上,层合作为上述保护膜的厚20μm的聚乙烯膜。接着,边将上述图案形成材料的保护膜剥离,边使用层压机(MODEL8B-720-PH、大成层压机(株)制)在作为上述基体的对表面进行了研磨、水洗、干燥的镀铜层合板(直径为1、2、3、4、5和6mm的孔部各有30个,共开有180个孔,铜厚度12μm)的表面上进行压接,并使该图案形成材料的干瓜果你曾与上述镀铜层合板相接,制备按如下顺序层合有上述镀铜层合板、上述感光层、上述聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(支撑体)的层合体。
压接条件为压接辊温度105℃、压接辊压力0.3MPa、层合速度1m/分钟。
<未曝光膜破裂的评价> 接着,在室温(25℃、50%RH)下保管得到的层合体5天。从该保管后的层合体剥离支撑体,计数上述孔部分的感光层发生剥离而破裂的个数,进行未曝光膜破裂的评价。在上述直径为1~6mm的各孔部,将30个孔均未破裂的孔部中最大孔的直径作为未曝光膜破裂的值。在实施例1中,1~6mm的孔均未破裂。
另外,使用已剥离上述支撑体的层合体,如下所示,评价感度、显影度、密合性、遮盖性、剥离时间、以及析像度。结果显示于表4。
<显影性> 从上述层合体剥取聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(支撑体),向镀铜层合板上的上述感光层的整个面上,以0.15MPa的压力喷射30℃的1质量%碳酸钠水溶液,测定从开始喷射碳酸钠水溶液到镀铜层合板上的感光层被溶解除去所需的时间,将其作为最短显影时间。该最短显影时间越短显影性越出色。
接着,在160℃下,对形成了上述永久图案的层合体的整个面实施加热处理30分钟,使永久图案的表面固化,提高膜强度。目视观察该永久图案,在永久图案的表面未看到气泡。
另外,对于上述已形成永久图案的印刷线路板,采用常规方法进行镀金之后,进行水溶性焊剂(flux)处理。接着,在设定成260℃的焊槽内,5秒钟浸渍3次,水洗除去焊剂。
<析像度> (1)感度的测定 对于上述层合体中图案形成材料的感光层,从与镀铜层合板的相反侧,使用具有作为上述光照射机构的405nm的激光光源的图案形成装置,照射从0.1mJ/cm2以21/2倍间隔到100mJ/cm2的光能量不同的光从而进行曝光,使上述感光层的部分区域固化。在室温下静置10分钟后,向镀铜层合板上的感光层的整个面上,以0.15MPa的喷射压、上述显影性评价中求出的最短影像时间的2倍的时间喷射碳酸钠水溶液(30℃、1质量%),将未固化的区域溶解除去,测定残存的固化区域的厚度。然后,将光的照射量和固化层的厚度的关系作图,得到感度曲线。由这样得到的感度曲线,以固化区域的厚度为15μm时的光能量作为用于使感光层固化所需的光能量。
《图案形成装置》 使用具有如下结构的曝光头30的图案形成装置,所述的曝光头30具备作为上述光照射机构的图8~9和图25~29所示的合波激光光源;作为上述光调制机构的图6简要示出的DMD 36,其进行控制以使主扫描方向排列有1024个微镜58的微镜列在副扫描方向排列有768组的上述光调制机构内,只驱动1024个×256列;图5A和图5B所示的使光在上述感光性膜上成像的光学系统。
作为各曝光头30即各DMD 36的设定倾斜角度,采用比使用可以使用的1024列×256行的微镜58而刚好成为2重曝光的角度θideal大若干的角度。该角度θideal,相对于N重曝光的数量N、可以使用的微镜58的列方向的个数s、可以使用的微镜58的列方向的间隔p、以及在使曝光头30倾斜的状态下由微镜形成的扫描线的间距δ,由下述式1给出。
s psinθideal≥Nδ(式1) 本实施方式中的DMD 36,如上所述,是将纵横的配置间隔相等的多个微镜50配置成矩形格子状,所以为 p cosθideal=δ(式2), 上述式1成为 s tanθideal=N(式3),s=256、N=2,所以根据上述式3,角度θideal约为0.45度。因此,作为设定倾斜角度θ,例如可以采用0.50度左右的角度。
首先,为了修正2重曝光中的析像度的偏差和曝光不均,调查被曝光面的曝光图案的状态。结果显示于图18。在图18中,表示在使平台14静止的状态下在感光层12的被曝光面上投影的、来自曝光头3012和3021所具有的DMD 36的可以使用的微镜58的光电组的图案。另外,当在下段部分以在上端部分所示的光电组的图案所显现的曝光图案的状态使平台14移动进行连续曝光时,就曝光区域3212和3221而言,显示在被曝光面上形成的曝光图案的状态。其中,在图18中,为了方便说明,将可以使用的微镜58的每隔一列的曝光图案分成像素列组A的曝光图案和像素列组B的曝光图案并进行显示,但在被曝光面上的实际曝光图案与这2个曝光图案重合。
如图18所示,作为从曝光头3012和3021之间的相对位置的、理想状态的错位的结果,对于像素列组A的曝光图案和像素列组B的曝光图案,在曝光区域3212和3221的在与上述曝光头的扫描方向正交的座标轴上重复的曝光区域,判断为与理想的2重曝光相比产生过度曝光的区域。
使用缝隙28和光检测器的组合作为上述光点位置检测机构,对于曝光头3012,检测曝光区域3212内的光点P(1,1)和P(256,1)的位置,对于曝光头3021,检测曝光区域3221内的光点P(1,1024)和P(256,1024)的位置,测定连接它们的直线的倾斜角度、和与曝光头的扫描方向所成的角度。
使用实际倾斜角度θ’,对于曝光头3012和3021,导出与满足下述式4 t tan θ′=N(式4) 的关系的值t最接近的自然数T。对于曝光头3012导出T254,对于曝光头3021导出T=255。其结果,构成在图19中用斜线覆盖的部分78和80的微镜被确定为本曝光时不使用的微镜。
随后,关于与构成图19中用斜线覆盖的部分78和80的光点之外的光点对应的微镜,同样地确定与构成图19中用斜线覆盖的区域82以及用网线覆盖的区域84的光点对应的微镜,追加为本曝光时不使用的微镜 对于这些被确定在曝光时不使用的微镜,利用上述描素部控制机构发送设定成常时关闭状态的角度的信号,将这些微镜控制成与实际的曝光无关。
由此,在曝光区域3212和3221当中,在作为由多个上述曝光头形成的被曝光面上的重复曝光区域的头间相连区域以外的各区域,对于理想的2重曝光,可以使过度曝光的区域、以及曝光不足的区域的总面积为最小。
(2)析像度的测定 采用与上述显影性的评价相同的方法和条件,制作上述层合体,在室温(23℃、55%RH)下静置10分钟。从制得的层合体的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(支撑体)上,使用上述图案形成装置,以线/空间/=1/1、1μm刻度进行各线宽的曝光直至线宽5μm~20μm,以5μm刻度进行各线宽的曝光直至线宽20μm~50μm。此时的曝光量为上述(1)中测定的使上述图案形成材料的感光层固化所必需的光能量。在室温下静置10分钟后,从上述层合体上剥离聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(支撑体)。向镀铜层合板上的感光层的整个面上,以0.15MPa的喷射压、在上述显影性中求出的最短显影时间的2倍的时间喷射碳酸钠水溶液(30℃、1质量%)作为上述显影液,将未固化的区域溶解除去。用光学显微镜观察这样得到的具有固化树脂图案的镀铜层合板的表面,测定固化树脂图案的线上无阻塞、卷曲等异常的最小的线宽,将其作为析像度。该析像度的数值越小越好。
<密合性的测定> 采用与上述显影性的评价相同的方法和条件,制作上述层合体,在室温(23℃、55%RH)下静置10分钟。从制得的层合体的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(支撑体)上,使用上述图案形成装置,以线/空间/=1/5、1μm刻度进行各线宽的曝光直至线宽5μm~20μm,以5μm刻度进行各线宽的曝光直至线宽20μm~50μm。此时的曝光量为上述测定的使上述图案形成材料的感光层固化所必需的光能量。在室温下静置10分钟后,从上述层合体上剥离聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(支撑体)。向镀铜层合板上的感光层的整个面上,以0.15MPa的喷射压、在上述显影性中求出的最短显影时间的6倍的时间喷射碳酸钠水溶液(30℃、1质量%)作为上述显影液,将未固化的区域溶解除去。用光学显微镜观察这样得到的具有固化树脂图案的镀铜层合板的表面,测定固化树脂图案的线上无阻塞、切削、浮起灯等异常的最小的线宽,将其作为密合性。该密合性的数值越小越好。另外,该密合性的差越小,与显影时间的变化相对的图案线宽、轮廓等的变化越少,就越好。
<遮盖性> 除了使用具有200个直径为6mm的通孔的镀铜层合板,来代替上述层合体中的镀铜层合板之外,与上述层合体一样制作遮盖性评价用的层合体,在室温(23℃、相对湿度55%)下静置10分钟。接着,从上述制得的层合体的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(支撑体)上,使用上述图案形成装置,对该层合体的整个感光层的面进行曝光。此时的曝光量为上述析像度评价中上述(2)所测定的使上述图案形成材料的感光层固化所必需的光能量。在室温下静置10分钟后,从上述层合体上剥离聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(支撑体)。向上述镀铜层合板上的上述感光层的整个面上,以0.15MPa的喷射压、在上述显影性中求出的最短显影时间的2倍的时间喷射碳酸钠水溶液(30℃、1质量%)作为上述显影液。用显微镜观察在这样得到的上述镀铜层合板的通孔开口部上形成的固化层(遮盖膜)有无剥离或破裂等缺陷,计数缺陷的发生率。
(比较例1~3) 除了将感光性树脂组合物溶液变更为由下述表2所述的组成构成的溶液之外,采用与实施例1相同的方法,制作图案形成材料,采用与实施例1相同的方法进行评价。
表2 (比较例4) 除了将感光性树脂组合物溶液变更为由下述感光性树脂组合物的组成构成的溶液之外,采用与实施例1相同的方法,制作图案形成材料,采用与实施例1相同的方法进行评价。
<感光性树脂组合物的组成> ·化合物a(A-1)··············· 15质量份 ·NK酯APG-400················20质量份 ·热塑性树脂聚合物B-1············58质量份 ·二苯甲酮·················6.8质量份 ·米希勒氏酮················0.2质量份 ·亚甲蓝··················0.1质量份 上述热塑性聚合物B-1的含量用固体成分含量表示。
对上述化合物a(A-1)的合成方法进行说明。
首先,在备有搅拌机、Dean-Stark水分离器、空气吹入管以及温度计的3L三口烧瓶中,加入甲苯950g、P-甲氧基苯酚0.4g、丙烯酸200g、三羟甲基丙烷的环氧丙烷25摩尔反应物1220g、合对甲苯磺酸-水合盐94g。接着,边吹入少量空气边使烧瓶内的压力为300Torr,边搅拌边将油浴的温度上升至110℃,此时开始回流,共沸的水储留在Dean-Stark水分离器中。随后,直接在该状态下使其反应13小时直至没有新的水馏出。随后,使烧瓶内温度降至室温,向反应混合物中添加己烷4700g,在用10wt%氢氧化钠水溶液、进而用水洗净之后,蒸馏掉低沸点成分而将其除去,得到三羟甲基丙烷的环氧丙烷25摩尔反应物的丙烯酸酯(化合物a(A-1))。收率为86%。
对上述热塑性聚合物B-1的合成方法进行说明。
首先,对于甲基丙烯酸50g、苯乙烯20g、丙烯酸甲酯50g、甲基丙烯酸甲酯80g(溶剂)、甲基乙基酮100g、异丙醇200g(聚合引发剂)、以及偶氮二异丁腈2g,在1000ml的具备氮导入口、搅拌机、冷凝器和温度计的四口烧瓶中,在氮气气氛下加入甲基丙烯酸、苯乙烯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、以及甲基乙基酮全量、和异丙醇140g,以及偶氮二异丁腈0.4g,边搅拌边使水浴的温度上升至80℃,使其在该温度下聚合2小时。接着,每隔1小时分5次添加偶氮二异丁腈的残量,然后使烧瓶内温度上升至溶剂的沸点,之后添加异丙醇的残量,从烧瓶中取出聚合反应物,得到热塑性聚合物B-1的溶液。其中,热塑性聚合物B-1中单体混合物的聚合率为99.5%以上,热塑性聚合物溶液中的固体成分量为38.7重量%。另外,以硫氰酸钠的0.1mol/L二甲基甲酰胺溶液为溶剂在25℃下测定的热塑性聚合物B-1的[η]为0.43。
(比较例5) 除了将感光性树脂组合物溶液变更为由下述表3所述的组成构成的溶液之外,采用与实施例1相同的方法,制作图案形成材料,采用与实施例1相同的方法进行评价。
表3 表4 根据表4的结果,在作为本发明的图案形成材料的实施例1~16中,感度、析像度、密合性、以及遮盖性出色,具有防止未曝光膜破裂的效果,其中,本发明的图案形成材料含有具有双酚骨架的聚合性化合物、和分子内具有4个以上的反应性基团且分子量为700以上的聚合性化合物作为聚合性化合物,感光层的感度为0.1~50mJ/cm2。另外,在实施例5~6和14中,可以形成遮盖性、析像度、以及感度更出色的图案。
根据本发明,可以解决以往的问题,含有具有双酚骨架的聚合性化合物、和分子内具有4个以上的反应性基团且分子量为700以上的聚合性化合物作为上述感光层中含有的聚合性化合物,感光层的感度为0.1~50mJ/cm2,由此,可以提供感度和析像度高、且遮盖膜强度强、密合性出色、防止未曝光膜破裂的效果出色的图案形成材料、以及图案形成装置、以及图案形成方法。
本发明的图案形成材料,可以形成感度高、可以得到良好的抗蚀剂图案、且遮盖膜强度强、高精细且高纵横比的图案,所以可以适当用于各种图案的形成、配线图案等永久图案的形成、滤色片、柱材、加强筋材料、垫板、隔壁等液晶结构部件的制造、全息照相、微机(micromachine)、校样(proof)等的图案形成用等,特别适用于高精细的配线图案的形成。
本发明的图案形成装置以及图案形成方法,由于具备本发明的图案形成材料,所以可以适当用于各种图案的形成、配线图案等永久图案的形成、滤色片、柱材、加强筋材料、垫板、隔壁等液晶结构部件的制造、全息照相、微机(micromachine)、校样(proof)等的图案形成用等,特别适用于高精细的配线图案的形成。
权利要求
1.一种图案形成材料,其特征在于
具有支撑体并且在该支撑体上至少具有感光层而成,该感光层至少含有粘合剂、聚合性化合物和光聚合引发剂,
所述聚合性化合物含有具有双酚骨架的聚合性化合物(a-1)、和分子内具有4个以上的反应性基团且分子量为700以上的聚合性化合物(a-2)而成,
使所述感光层的曝光的部分的厚度在该曝光及显影后不发生变化的在所述曝光中所使用的光的最小能量为0.1~50mJ/cm2。
2.如权利要求1所述的图案形成材料,其中,
光聚合引发剂的含量相对于所述感光层的固体成分总量为5~20质量%。
3.如权利要求1所述的图案形成材料,其中,
具有双酚骨架的聚合性化合物(a-1)用下述结构式(1)表示,
[化1]
(结构式1)
在结构式(1)中,R11和R12可以彼此相同,也可以不同,表示氢原子、和甲基的任意一种,A表示亚乙基(-C2H4-),B表示亚丙基(-CH2CH(CH3)-),n11和n12分别表示1~29的任意整数,n13和n14分别表示0~29的任意整数,n11+n12的值表示2~30的任意整数,n13+n14的值表示0~30的任意整数;不过,用(A-O)和(B-O)表示的重复序列可以是无规序列,还可以是嵌段序列;在所述用(A-O)和(B-O)表示的重复序列是嵌段序列的情况下,双酚基一侧的重复序列可以是所述用(A-O)和(B-O)表示的重复序列的任意一种。
4.如权利要求1所述的图案形成材料,其中,
结构式(1)中的n13+n14的值为2~30的任意整数。
5.如权利要求1所述的图案形成材料,其中,
具有双酚骨架的聚合性化合物(a-1)的分子量为1000~2000。
6.如权利要求1所述的图案形成材料,其中,
聚合性化合物含有3种以上的聚合性化合物。
7.如权利要求1所述的图案形成材料,其中,
还含有具有双酚骨架的聚合性化合物(a-1)以及分子内具有4个以上的反应性基团且分子量为700以上的聚合性化合物(a-2)以外的聚合性化合物,该聚合性化合物含有反应性基团为3个以下且具有亚丙氧基以及亚乙氧基中的至少任意一种的聚合性化合物(a-3)。
8.如权利要求1所述的图案形成材料,其中,
具有双酚骨架的聚合性化合物(a-1)以及分子内具有4个以上的反应性基团且分子量为700以上的聚合性化合物(a-2)以外的聚合性化合物,具有尿烷基。
9.如权利要求1所述的图案形成材料,其中,
具有双酚骨架的聚合性化合物(a-1)的含量相对于聚合性化合物总固体成分量为10~95质量%。
10.如权利要求1所述的图案形成材料,其中,
分子内具有4个以上的反应性基团且分子量为700以上的聚合性化合物(a-2)的含量相对于聚合性化合物总固体成分量为2~50质量%。
11.如权利要求1所述的图案形成材料,其中,
粘合剂的质均分子量为50000~150000。
12.如权利要求1所述的图案形成材料,其中,
粘合剂的I/O值为0.350~0.650。
13.如权利要求1所述的图案形成材料,其中,
感光层还含有杂稠环系化合物。
14.一种图案形成装置,其特征在于
具备权利要求1所述的图案形成材料的感光层;
至少具有可以照射光的光照射机构、和对来自该光照射机构的光进行调制并对所述感光层进行曝光的光调制机构。
15.一种图案形成方法,其特征在于
至少包括对权利要求1所述的图案形成材料的感光层进行曝光的步骤。
16.如权利要求15所述的图案形成方法,其中,
曝光使用波长350~415nm的激光光来进行。
17.如权利要求15所述的图案形成方法,其中,
根据形成的图案信息进行曝光以形成像模样。
全文摘要
本发明的目的在于,通过组合规定的聚合性化合物进而在一定范围内调节感光层的感度,提供感度和析像度高、且遮盖膜强度强、密合性出色、防止未曝光膜破裂的效果出色的图案形成材料、以及图案形成装置、以及图案形成方法。本发明的图案形成材料,具有支撑体并且在该支撑体上至少具有感光层而成,该感光层至少含有粘合剂、聚合性化合物、和光聚合引发剂,所述聚合性化合物含有具有双酚骨架的聚合性化合物(a-1)、和分子具有4个以上的反应性基团且分子量为700以上的聚合性化合物(a-2)而成,使所述感光层的曝光的部分的厚度在该曝光和显影后不发生变化的所述曝光中所使用的光的最小能量为0.1~50mJ/cm2。本发明使用了该图案形成材料的图案形成方法也具有所述特征。
文档编号G03F7/004GK101105631SQ20071012907
公开日2008年1月16日 申请日期2007年7月11日 优先权日2006年7月12日
发明者南一守, 池田贵美, 高岛正伸 申请人:富士胶片株式会社
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