JP2007328234A - Pattern forming method, TFT array substrate, and liquid crystal display element - Google Patents
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Abstract
【課題】大画面用の液晶ディスプレイ(LCD)、プラズマディスプレイ(PDP)の作製に好適なパターン形成方法及びTFTアレイ基板並びに液晶表示素子の提供。
【解決手段】酸の作用によりアルカリ可溶性を発現する樹脂と、少なくとも波長405nmの光に対して吸収性を有して酸を発生する光酸発生剤と、を少なくとも含むポジ型感光性組成物を用いて基材の表面に、少なくとも、ポジ型感光層を形成するポジ型感光層形成工程と、該ポジ型感光層表面に、質量平均分子量が8,000〜100,000のポリビニルアルコールを少なくとも含む保護膜を形成する保護膜形成工程と、前記ポジ型感光層を、保護膜側から露光する露光工程と、該露光工程により露光されたポジ型感光層を現像する現像工程とを含むことを特徴とするパターン形成方法、並びに該パターン形成方法により形成されるTFTアレイ基板及び液晶表示素子である。
【選択図】図1A pattern forming method, a TFT array substrate, and a liquid crystal display element suitable for manufacturing a liquid crystal display (LCD) and a plasma display (PDP) for a large screen are provided.
A positive photosensitive composition comprising at least a resin that exhibits alkali solubility by the action of an acid, and a photoacid generator that generates an acid that absorbs at least light having a wavelength of 405 nm. And at least a positive photosensitive layer forming step for forming a positive photosensitive layer on the surface of the substrate, and at least a polyvinyl alcohol having a mass average molecular weight of 8,000 to 100,000 on the surface of the positive photosensitive layer. A protective film forming step of forming a protective film; an exposure step of exposing the positive photosensitive layer from the protective film side; and a developing step of developing the positive photosensitive layer exposed by the exposure step. And a TFT array substrate and a liquid crystal display element formed by the pattern forming method.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、大画面用の液晶ディスプレイ(LCD)、プラズマディスプレイ(PDP)の作製に好適なパターン形成方法及びTFTアレイ基板並びに液晶表示素子に関する。 The present invention relates to a pattern forming method, a TFT array substrate, and a liquid crystal display element suitable for manufacturing a liquid crystal display (LCD) for large screens and a plasma display (PDP).
液晶ディスプレイ(LCD)やプラズマディスプレイパネル(PDP)等の基板の大型化や高精細化の動向に伴って、薄膜トランジスタ(TFT)や電極板の製造時に使用するエッチングフォトレジストには、高感度化、各種基板との密着性、高解像度化などが望まれている。
また、従来より、前記フォトリソグラフィー法に用いる露光方法としては、フォトマスクを用いた露光方式が一般的である。しかし、基板の大型化対応での均一露光技術やフォトマスクの位置ずれやプロセス中の異物付着によるマスク汚れが問題になっている。
そこで、配線パターン等のデジタルデータから形成された露光パターンに基づいて、半導体レーザー、ガスレーザーなどの紫外から可視領域のレーザー光を感光層上に直接スキャンしてパターニングを行う、デジタル露光方式が研究されている。
前記デジタル露光方式を、前記薄膜トランジスタ(TFT)の製造工程に使用すれば、該TFT製造の高効率化が達成できる可能性があることから、該デジタル露光方式が注目を集めるようになってきた。このデジタル露光方式によるTFT製造システム構築のために、該デジタル露光方式に適した高解像度レジストが必要になってきている。
また、前記デジタル露光方式は、前記マスク露光法と異なり、感光層の全面をスキャンする必要があることからも、高感度で高解像度なレジスト材料が必要である。
With the trend toward larger and higher definition substrates such as liquid crystal displays (LCDs) and plasma display panels (PDPs), etching photoresists used in the manufacture of thin film transistors (TFTs) and electrode plates have increased sensitivity. Adhesion with various substrates and higher resolution are desired.
Conventionally, as an exposure method used in the photolithography method, an exposure method using a photomask is generally used. However, mask exposure due to uniform exposure technology in response to an increase in the size of the substrate, misalignment of the photomask, and adhesion of foreign matters during the process is a problem.
Therefore, based on exposure patterns formed from digital data such as wiring patterns, a digital exposure method that performs patterning by directly scanning laser light in the ultraviolet to visible region such as semiconductor lasers and gas lasers onto the photosensitive layer is being studied. Has been.
If the digital exposure method is used in the manufacturing process of the thin film transistor (TFT), there is a possibility that high efficiency of the TFT manufacturing can be achieved. Therefore, the digital exposure method has attracted attention. In order to construct a TFT manufacturing system by this digital exposure method, a high-resolution resist suitable for the digital exposure method has become necessary.
Further, unlike the mask exposure method, the digital exposure method needs to scan the entire surface of the photosensitive layer, and therefore requires a resist material with high sensitivity and high resolution.
前記のようなデジタル露光方式に対応したレジスト材料としては、従来から、o−キノンジアジドとクレゾールノボラック樹脂とを組み合わせたものが知られている(例えば、特許文献1〜2参照)。
しかし、該レジスト材料では、感度が限られているため、光酸発生剤と酸分解型樹脂との組合せである化学増幅系レジストが有望視されている(例えば、特許文献3〜5参照)。
しかし、この場合、前記化学増幅系レジストをTFT製造に用いることに関して何ら記載はないし、前記化学増幅系レジストでは、露光によりパターン形成を行い、該露光後のベーク処理(触媒の作用を促進するための加熱処理)を行なうまでの間に、大気雰囲気中に放置(以下、「露光後の大気放置」と称する)しておくと、大気雰囲気中の微量汚染物質の影響により、レジストパターンの線幅、プロファイル、解像度などが、所望のものから大きく変化する(以下、「PED(Post Exposure Delay)現象」と称する)問題がある。このPED現象が起こる原因としては、前記露光領域で発生した酸触媒が大気中の塩基性物質により中和されて失活するためと考えられる。このPED現象の発生を極力防止するため、従来では、露光を終えた試料を、真空或は窒素雰囲気などの雰囲気(以下、「特殊保管雰囲気」と称する)中で保管して、試料への微量汚染物質の影響を防止する方法がとられていた。
As a resist material corresponding to the digital exposure method as described above, conventionally, a combination of o-quinonediazide and cresol novolac resin is known (for example, see Patent Documents 1 and 2).
However, since the sensitivity of the resist material is limited, a chemically amplified resist that is a combination of a photoacid generator and an acid-decomposable resin is promising (see, for example, Patent Documents 3 to 5).
However, in this case, there is no description regarding the use of the chemical amplification resist for TFT production. In the chemical amplification resist, pattern formation is performed by exposure and baking after the exposure (to promote the action of the catalyst). If the substrate is left in the air atmosphere (hereinafter referred to as “air exposure after exposure”) until the heat treatment is performed, the line width of the resist pattern is affected by the influence of trace contaminants in the air atmosphere. There is a problem that the profile, resolution, and the like greatly change from the desired one (hereinafter referred to as “PED (Post Exposure Delay) phenomenon”). The cause of the PED phenomenon is considered to be that the acid catalyst generated in the exposure region is neutralized by a basic substance in the atmosphere and deactivated. In order to prevent the occurrence of the PED phenomenon as much as possible, conventionally, a sample that has been exposed is stored in an atmosphere such as a vacuum or a nitrogen atmosphere (hereinafter referred to as a “special storage atmosphere”), so Methods were taken to prevent the effects of pollutants.
しかしながら、前記のように露光を終えた試料を特殊保管雰囲気中で保管する方法では、(1)特殊保管雰囲気を形成するための装置及びそのためのスペースが必要になる、(2)特殊保管雰囲気が真空雰囲気の場合、該雰囲気に対する試料の出し入れが容易ではない、(3)露光を終えた試料を、大気雰囲気に全く接触させることなく特殊保管雰囲気に投入するには露光装置自体を改造する必要がある、などの問題があるため、前記PED現象を簡易かつ廉価に防止するという点では、必ずしも満足のゆく方法ではなかった。
また、前記化学増幅系レジスト中にアミン系の化合物、いわゆるクエンチャーを添加することにより、大気雰囲気中の微量汚染物質の影響を抑制しようとする提案も数多くなされている(例えば、特許文献6〜8参照)。しかし、この場合、前記酸発生剤により露光領域に発生する酸性物質がアミン系化合物により中和されるために、酸で分解する樹脂の分解が遅れることになり、結果として感度が低下する問題があった。
However, in the method of storing the exposed sample in the special storage atmosphere as described above, (1) an apparatus for forming the special storage atmosphere and a space for it are required. In the case of a vacuum atmosphere, it is not easy to put the sample in and out of the atmosphere. (3) It is necessary to modify the exposure apparatus itself in order to put the exposed sample in a special storage atmosphere without contacting the atmosphere at all. Due to the problems such as being there, it is not always a satisfactory method in terms of preventing the PED phenomenon simply and inexpensively.
In addition, many proposals have been made to suppress the influence of trace contaminants in the air atmosphere by adding an amine-based compound, so-called quencher, to the chemically amplified resist (for example, Patent Documents 6 to 6). 8). However, in this case, since the acidic substance generated in the exposed region by the acid generator is neutralized by the amine compound, the decomposition of the resin decomposed by the acid is delayed, resulting in a problem that the sensitivity is lowered. there were.
また、前記感光層上に、保護膜を設けることにより、露光後からベーク処理までの一時的な保管における大気雰囲気中でのPED現象を防止する方法が開示されている(例えば、特許文献9〜11参照)。しかし、特許文献9〜10では、青紫色レーザーへの適用性については何ら記載がなく、該青紫色レーザーに対して低感度である、スルホン酸基やカルボキシ基含有樹脂などの水不溶性樹脂を用いているので、保護層塗布後の保管中に空気中の湿気を塗布膜が吸水し易く表面タック性が高くなり、保護膜の取り扱い性や汚染物質に対する保護能力が劣る、などの問題がある。また、特許文献11では、保護層として平均分子量が5,000以下の樹脂を使用しているため、この場合も前記と同様に、得られる保護膜は、表面タック性が高い、保護能力に劣るなどの問題があった。
また、前記特許文献2でも、感光層表面に熱可塑性樹脂層を設けているが、この場合、基材の凹凸を吸収するためのクッション層として用いられるものであり、PED現象を防止することに関しては、何ら記載がない。
Further, a method is disclosed in which a protective film is provided on the photosensitive layer to prevent the PED phenomenon in the air atmosphere during temporary storage from exposure to baking (for example, Patent Documents 9 to 9). 11). However, in Patent Documents 9 to 10, there is no description about applicability to a blue-violet laser, and a water-insoluble resin such as a sulfonic acid group or a carboxy group-containing resin that has low sensitivity to the blue-violet laser is used. Therefore, there is a problem that the coating film easily absorbs moisture in the air during storage after coating the protective layer and the surface tackiness is high, and the handleability of the protective film and the ability to protect against contaminants are poor. Further, in Patent Document 11, since a resin having an average molecular weight of 5,000 or less is used as the protective layer, the protective film obtained in this case also has a high surface tack property and inferior protective ability. There were problems such as.
Also in Patent Document 2, a thermoplastic resin layer is provided on the surface of the photosensitive layer. In this case, it is used as a cushion layer for absorbing unevenness of the base material, and for preventing the PED phenomenon. Is not described at all.
したがって、青紫色レーザー露光に対して高感度であり、露光後におけるPED現象を良好に、かつ簡易で低コストに防止でき、高解像度で高精細なパターンが形成可能で、TFTアレイ基板の製造において、高生産性、低コスト生産及び高歩留まり生産が実現できるシステムは未だ提供されておらず、その速やかな開発が望まれているのが現状である。 Therefore, it is highly sensitive to blue-violet laser exposure, can prevent the PED phenomenon after exposure well, easily and at low cost, and can form high-resolution and high-definition patterns. However, a system that can realize high productivity, low cost production, and high yield production has not been provided yet, and its rapid development is desired.
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであり、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、青紫色レーザー露光に対して高感度であり、露光後のPED現象を良好に、かつ簡易で低コストに防止でき、高解像度で高精細なパターンが形成可能なパターン形成方法、該パターン形成方法を用いることにより、高生産性及び低コスト生産が可能なTFTアレイ基板並びに該TFTアレイ基板を用いた液晶表示装置を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of this present condition, and makes it a subject to solve the said various problems in the past and to achieve the following objectives. That is, the present invention is a pattern forming method that is highly sensitive to blue-violet laser exposure, can prevent the PED phenomenon after exposure well, easily and at low cost, and can form a high resolution and high definition pattern. An object of the present invention is to provide a TFT array substrate capable of high productivity and low-cost production by using the pattern forming method, and a liquid crystal display device using the TFT array substrate.
本発明者らは、前記課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、ポジ型フォトレジストを使用したリソグラフィー法パターン形成において、酸の作用によりアルカリ可溶性を発現する樹脂と、少なくとも波長405nmの光に対して吸収性を有して酸を発生する光酸発生剤と、を少なくとも含むポジ型感光性組成物からなるポジ型感光層に対して、青紫レーザーにより露光し、現像してレジストパターンを形成するにあたり、前記ポジ型感光層上に、質量平均分子量が8,000〜100,000の水溶性樹脂を含む保護膜を設けることにより、露光領域に生じた酸触媒を失活させる因子(例えば、塩基性物質や酸性物質などの微量汚染物質)から、露光後のポジ型感光層を保護することができ、特殊保管雰囲気下で保管するための装置や設備を必要とすることなく、露光後のPED現象を良好に、かつ簡易で廉価に防止することができるという知見を得た。 As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that in lithography pattern formation using a positive photoresist, a resin that exhibits alkali solubility by the action of an acid and light having a wavelength of at least 405 nm. A positive photosensitive layer made of a positive photosensitive composition containing at least a photoacid generator that absorbs and generates an acid is exposed to a blue-violet laser and developed to form a resist pattern. In doing so, by providing a protective film containing a water-soluble resin having a weight average molecular weight of 8,000 to 100,000 on the positive photosensitive layer, a factor that deactivates the acid catalyst generated in the exposed region (for example, It is possible to protect the positive-type photosensitive layer after exposure from trace contaminants such as basic substances and acidic substances), and equipment and facilities for storage in a special storage atmosphere. Without the need for a good PED phenomenon after exposure, and was obtained a finding that it is possible to inexpensively prevent a simple.
本発明は、本発明者らの前記知見に基づくものであり、前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
<1> 酸の作用によりアルカリ可溶性を発現する樹脂と、少なくとも波長405nmの光に対して吸収性を有して酸を発生する光酸発生剤と、を少なくとも含むポジ型感光性組成物を用いて基材の表面に、少なくとも、ポジ型感光層を形成するポジ型感光層形成工程と、
該ポジ型感光層表面に、質量平均分子量が8,000〜100,000のポリビニルアルコールを少なくとも含む保護膜を形成する保護膜形成工程と、
前記ポジ型感光層を、前記保護膜側から露光する露光工程と、
該露光工程により露光されたポジ型感光層を現像する現像工程とを含むことを特徴とするパターン形成方法である。
該<1>に記載のパターン形成方法においては、前記ポジ型感光層形成工程により、基材上にポジ型感光層が形成される。前記保護膜形成工程により、前記ポジ型感光層表面に、質量平均分子量が8,000〜100,000のポリビニルアルコールを少なくとも含む保護膜が形成される。前記露光工程により、前記ポジ型感光層が、保護膜側から露光される。前記現像工程により、前記露光工程により露光されたポジ型感光層が現像され、パターンが形成される。その結果、青紫色レーザー露光に対して高感度であり、保護膜により露光後におけるPED現象を良好に、かつ簡易で低コストに防止でき、高解像度で高精細なパターンが形成可能となり、本発明のTFTアレイ基板並びに該TFTアレイ基板を用いた液晶表示素子の形成に好適である。
<2> ポジ型感光層が、ポジ型感光性組成物を基材の表面に塗布し、乾燥することにより形成される前記<1>に記載のパターン形成方法である。
<3> 酸の作用によりアルカリ可溶性を発現する樹脂が、フェノール性水酸基の一部が保護されたフェノール性水酸基を有する樹脂を含む前記<1>から<2>のいずれかに記載のパターン形成方法である。
<4> フェノール性水酸基の保護基が、アセタール基、ケタール基、及び立体障害エステル基のいずれかである前記<3>に記載のパターン形成方法である。
<5> 光酸発生剤が、オキシムスルホナート系光酸発生剤を含む前記<1>から<4>のいずれかに記載のパターン形成方法である。
<6> 光酸発生剤の含有量が、0.01〜5質量%である前記<1>から<5>のいずれかに記載のパターン形成方法である。
<7> 保護膜が、更にポリビニルピロリドンを含む前記<1>から<6>のいずれかに記載のパターン形成方法である。
<8> ポリビニルアルコールの含有量が、保護膜の全固形分の50〜90質量%である前記<1>から<7>に記載のパターン形成方法である。
<9> ポリビニルアルコールの鹸化率が、75〜95モル%である前記<1>から<8>のいずれかに記載のパターン形成方法である。
<10> 保護膜の厚みが、0.1〜3.0μmである前記<1>から<9>のいずれかに記載のパターン形成方法である。
<11> ポジ型感光層上に、中間層を形成する中間層形成工程を含む前記<1>から<10>のいずれかに記載のパターン形成方法である。
<12> 露光されたポジ型感光層に対して、現像工程前に加熱処理を行う露光後加熱工程を含む前記<1>から<11>のいずれかに記載のパターン形成方法である。
<13> ポジ型感光層に対して、現像工程後に加熱処理を行う現像後加熱工程を含む前記<1>から<12>のいずれかに記載のパターン形成方法である。
The present invention is based on the above findings of the present inventors, and means for solving the above problems are as follows. That is,
<1> A positive photosensitive composition comprising at least a resin that exhibits alkali solubility by the action of an acid, and a photoacid generator that generates an acid that absorbs at least light having a wavelength of 405 nm. A positive photosensitive layer forming step of forming at least a positive photosensitive layer on the surface of the substrate,
A protective film forming step of forming a protective film containing at least polyvinyl alcohol having a mass average molecular weight of 8,000 to 100,000 on the surface of the positive photosensitive layer;
An exposure step of exposing the positive photosensitive layer from the protective film side;
And a development step of developing the positive photosensitive layer exposed in the exposure step.
In the pattern forming method according to <1>, a positive photosensitive layer is formed on a substrate by the positive photosensitive layer forming step. Through the protective film forming step, a protective film containing at least polyvinyl alcohol having a mass average molecular weight of 8,000 to 100,000 is formed on the surface of the positive photosensitive layer. In the exposure step, the positive photosensitive layer is exposed from the protective film side. In the development step, the positive photosensitive layer exposed in the exposure step is developed to form a pattern. As a result, it is highly sensitive to blue-violet laser exposure, and the PED phenomenon after exposure can be satisfactorily and easily prevented at low cost by the protective film, and a high-definition and high-definition pattern can be formed. It is suitable for forming a TFT array substrate and a liquid crystal display element using the TFT array substrate.
<2> The pattern forming method according to <1>, wherein the positive photosensitive layer is formed by applying a positive photosensitive composition to a surface of a substrate and drying.
<3> The pattern forming method according to any one of <1> to <2>, wherein the resin that exhibits alkali solubility by the action of an acid includes a resin having a phenolic hydroxyl group in which a part of the phenolic hydroxyl group is protected. It is.
<4> The pattern forming method according to <3>, wherein the protecting group for the phenolic hydroxyl group is any one of an acetal group, a ketal group, and a sterically hindered ester group.
<5> The pattern forming method according to any one of <1> to <4>, wherein the photoacid generator includes an oxime sulfonate photoacid generator.
<6> The pattern forming method according to any one of <1> to <5>, wherein the content of the photoacid generator is 0.01 to 5% by mass.
<7> The pattern forming method according to any one of <1> to <6>, wherein the protective film further contains polyvinylpyrrolidone.
<8> The pattern forming method according to <1> to <7>, wherein the content of polyvinyl alcohol is 50 to 90% by mass of the total solid content of the protective film.
<9> The pattern forming method according to any one of <1> to <8>, wherein the saponification rate of the polyvinyl alcohol is 75 to 95 mol%.
<10> The pattern forming method according to any one of <1> to <9>, wherein the protective film has a thickness of 0.1 to 3.0 μm.
<11> The pattern forming method according to any one of <1> to <10>, including an intermediate layer forming step of forming an intermediate layer on the positive photosensitive layer.
<12> The pattern forming method according to any one of <1> to <11>, further including a post-exposure heating step in which the exposed positive photosensitive layer is subjected to a heat treatment before the development step.
<13> The pattern forming method according to any one of <1> to <12>, further including a post-development heating step in which a heat treatment is performed on the positive photosensitive layer after the development step.
<14> 露光が、光照射手段及び光変調手段を少なくとも備えた露光ヘッドと、ポジ型感光層との少なくともいずれかを移動させつつ、前記ポジ型感光層に対して、前記光照射手段から出射された光を前記光変調手段によりパターン情報に応じて変調しながら前記露光ヘッドから照射して行なわれる前記<1>から<13>のいずれかに記載のパターン形成方法である。
<15> 光変調手段が、n個の描素部の中から連続的に配置された任意のn個未満の前記描素部をパターン情報に応じて制御可能である前記<14>に記載のパターン形成方法である。
<16> 光変調手段が、空間光変調素子である前記<14>から<15>のいずれかに記載のパターン形成方法である。
<17> 空間光変調素子が、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)である前記<16>に記載のパターン形成方法である。
<18> 露光が、アパーチャアレイを通して行われる前記<14>から<17>のいずれかに記載のパターン形成方法である。
<19> 露光が、露光光とポジ型感光層とを相対的に移動させながら行われる前記<14>から<18>のいずれかに記載のパターン形成方法である。
<20> 光照射手段が、2以上の光を合成して照射可能である前記<14>から<19>のいずれかに記載のパターン形成方法である。
<21> 光照射手段が、複数のレーザーと、マルチモード光ファイバと、該複数のレーザーからそれぞれ照射されたレーザービームを集光して前記マルチモード光ファイバに結合させる集合光学系とを備える前記<14>から<20>のいずれかに記載のパターン形成方法である。
<22> レーザー光の波長が、365〜445nmである前記<21>に記載のパターン形成方法である。
<23> 液晶表示装置用薄膜トランジスタアレイの製造に用いられる前記<1>から<22>のいずれかに記載のパターン形成方法である。
<14> Exposure is emitted from the light irradiation unit to the positive photosensitive layer while moving at least one of an exposure head having at least a light irradiation unit and a light modulation unit and a positive photosensitive layer. The pattern forming method according to any one of <1> to <13>, wherein the light is irradiated from the exposure head while being modulated in accordance with pattern information by the light modulation unit.
<15> The light modulation unit is capable of controlling any less than n pixel elements arranged continuously from n pixel elements in accordance with pattern information. This is a pattern forming method.
<16> The pattern forming method according to any one of <14> to <15>, wherein the light modulation unit is a spatial light modulation element.
<17> The pattern forming method according to <16>, wherein the spatial light modulation element is a digital micromirror device (DMD).
<18> The pattern forming method according to any one of <14> to <17>, wherein the exposure is performed through an aperture array.
<19> The pattern forming method according to any one of <14> to <18>, wherein the exposure is performed while relatively moving the exposure light and the positive photosensitive layer.
<20> The pattern forming method according to any one of <14> to <19>, wherein the light irradiation unit can synthesize and irradiate two or more lights.
<21> The light irradiation means includes a plurality of lasers, a multimode optical fiber, and a collective optical system that collects and couples the laser beams irradiated from the plurality of lasers to the multimode optical fiber. <14> to the pattern forming method according to any one of <20>.
<22> The pattern forming method according to <21>, wherein the wavelength of the laser beam is 365 to 445 nm.
<23> The pattern forming method according to any one of <1> to <22>, which is used for manufacturing a thin film transistor array for a liquid crystal display device.
<24> 前記<1>から<23>のいずれかに記載のパターン形成方法により形成されたことを特徴とするTFTアレイ基板である。
<25> 前記<24>に記載のTFTアレイ基板を用いたことを特徴とする液晶表示素子である。
<24> A TFT array substrate formed by the pattern forming method according to any one of <1> to <23>.
<25> A liquid crystal display element using the TFT array substrate according to <24>.
本発明によると、従来における問題を解決することができ、青紫色レーザー露光に対して高感度であり、露光後のPED現象を良好に、かつ簡易で低コストに防止でき、高解像度で高精細なパターンが形成可能なパターン形成方法、該パターン形成方法を用いることにより、高生産性及び低コスト生産が可能なTFTアレイ基板及び該TFTアレイ基板を用いた液晶表示装置を提供することができる。 According to the present invention, conventional problems can be solved, high sensitivity to blue-violet laser exposure, the PED phenomenon after exposure can be prevented well and easily at low cost, high resolution and high definition A pattern forming method capable of forming a simple pattern, a TFT array substrate capable of high productivity and low-cost production by using the pattern forming method, and a liquid crystal display device using the TFT array substrate can be provided.
(パターン形成方法、及びTFTアレイ基板並びに液晶表示素子)
本発明のパターン形成方法は、ポジ型感光層形成工程と、保護膜形成工程と、露光工程と、現像工程とを少なくとも含んでなり、好ましくは、中間層形成工程と、露光後加熱工程と、現像後加熱工程と、を含んでなり、更に必要に応じて適宜選択されたその他の工程を含んでなる。
本発明のTFTアレイ基板は、本発明の前記パターン形成方法により製造される。
本発明の液晶表示素子は、本発明の前記TFTアレイ基板を用いてなり、更に必要に応じてその他の部材を有してなる。
以下、本発明のパターン形成方法の説明を通じて、本発明のTFTアレイ基板及び液晶表示素子の詳細についても明らかにする。
(Pattern forming method, TFT array substrate and liquid crystal display element)
The pattern forming method of the present invention comprises at least a positive photosensitive layer forming step, a protective film forming step, an exposure step, and a development step, preferably an intermediate layer forming step, a post-exposure heating step, A post-development heating step, and further comprising other steps appropriately selected as necessary.
The TFT array substrate of the present invention is manufactured by the pattern forming method of the present invention.
The liquid crystal display element of the present invention uses the TFT array substrate of the present invention, and further includes other members as necessary.
Hereinafter, details of the TFT array substrate and the liquid crystal display element of the present invention will be clarified through the description of the pattern forming method of the present invention.
[ポジ型感光層形成工程]
ポジ型感光層形成工程は、酸の作用によりアルカリ可溶性を発現する樹脂と、少なくとも波長405nmの光に対して吸収性を有して酸を発生する光酸発生剤と、を少なくとも含むポジ型感光性組成物を用いて基材の表面に、ポジ型感光層を形成する工程である。
[Positive photosensitive layer forming step]
The positive photosensitive layer forming step includes a positive photosensitive layer including at least a resin that exhibits alkali solubility by the action of an acid and a photoacid generator that generates an acid that absorbs at least light having a wavelength of 405 nm. In this step, a positive photosensitive layer is formed on the surface of the substrate using the conductive composition.
前記ポジ型感光層を形成する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、塗布により形成する方法、シート状の各層を加圧及び加熱の少なくともいずれかを行うことにより、ラミネートする方法、それらの併用などが挙げられる。
前記ポジ型感光層形成工程としては、前記ポジ型感光性組成物を基材の表面に塗布し、乾燥することにより、基材の表面に、ポジ型感光層を形成することができる。
The method for forming the positive photosensitive layer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. For example, a method of forming by coating, at least one of pressing and heating each sheet-like layer is used. By carrying out, a laminating method, a combination thereof, and the like can be mentioned.
In the positive photosensitive layer forming step, a positive photosensitive layer can be formed on the surface of the substrate by applying the positive photosensitive composition to the surface of the substrate and drying.
前記ポジ型感光層形成工程における、前記塗布及び乾燥の方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記基材の表面に、前記ポジ型感光性組成物を、水又は溶剤に溶解、乳化又は分散させてポジ型感光性組成物溶液を調製し、該溶液を直接塗布し、乾燥させることにより感光性積層体を形成する方法が挙げられる。 There is no restriction | limiting in particular as the method of the said application | coating and drying in the said positive photosensitive layer formation process, According to the objective, it can select suitably, For example, the said positive photosensitive composition is on the surface of the said base material. Can be dissolved, emulsified or dispersed in water or a solvent to prepare a positive photosensitive composition solution, and the solution is directly applied and dried to form a photosensitive laminate.
前記ポジ型感光性組成物溶液の溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、エチレンジクロライド、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、2−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、メチルエチルケトン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、2−メトキシエチルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トルエン、酢酸エチル、乳酸メチル、乳酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、N、N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドン、テトラヒドロフラン、などが好適に挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。 There is no restriction | limiting in particular as a solvent of the said positive photosensitive composition solution, According to the objective, it can select suitably, For example, ethylene dichloride, cyclohexanone, cyclopentanone, 2-heptanone, (gamma) -butyrolactone, methyl ethyl ketone, Ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, 2-methoxyethyl acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, toluene, ethyl acetate, methyl lactate, ethyl lactate, methyl methoxypropionate , Ethyl ethoxypropionate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, propyl pyruvate, N, N-dimethylformamide, dimethylsulfoxy , N- methylpyrrolidone, tetrahydrofuran, and the like. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
前記塗布の方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スピンコーター、スリットスピンコーター、ロールコーター、ダイコーター、カーテンコーターなどを用いて、前記基材に直接塗布する方法が挙げられる。
前記乾燥の条件としては、各成分、溶媒の種類、使用割合等によっても異なるが、通常60〜110℃の温度で30秒間〜15分間程度である。
The coating method is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, using a spin coater, a slit spin coater, a roll coater, a die coater, a curtain coater, etc. The method of apply | coating is mentioned.
The drying conditions vary depending on each component, the type of solvent, the use ratio, and the like, but are usually about 60 to 110 ° C. for about 30 seconds to 15 minutes.
前記ポジ型感光層の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、0.5〜10μmが好ましく、0.75〜6μmがより好ましく、1〜3μmが特に好ましい。 There is no restriction | limiting in particular as thickness of the said positive photosensitive layer, According to the objective, it can select suitably, 0.5-10 micrometers is preferable, 0.75-6 micrometers is more preferable, and 1-3 micrometers is especially preferable.
<ポジ型感光層>
前記ポジ型感光層形成工程で形成されるポジ型感光層は、酸の作用によりアルカリ可溶性を発現する樹脂と、少なくとも波長405nmの光に対して吸収性を有して酸を発生する光酸発生剤と、を少なくとも含有してなり、添加剤、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
<Positive photosensitive layer>
The positive photosensitive layer formed in the positive photosensitive layer forming step includes a resin that exhibits alkali solubility by the action of an acid, and a photoacid generator that generates an acid that absorbs at least light having a wavelength of 405 nm. And at least an additive, an additive, and, if necessary, other components.
−(A)酸の作用によりアルカリ可溶性を発現する樹脂−
前記酸の作用によりアルカリ可溶性を発現する樹脂(以下、酸分解性樹脂Aと称することがある)とは、酸の作用により分解する基(酸分解性基ともいう)を有する樹脂であり、モノマーを重合して得られる分子量分布を有する化合物に、酸分解性基を導入した構造を有し、酸の作用によりアルカリ可溶性となる化合物のことである。
-(A) Resin that exhibits alkali solubility by the action of acid-
The resin that exhibits alkali solubility by the action of an acid (hereinafter sometimes referred to as an acid-decomposable resin A) is a resin having a group that is decomposed by the action of an acid (also referred to as an acid-decomposable group). It is a compound which has a structure in which an acid-decomposable group is introduced into a compound having a molecular weight distribution obtained by polymerizing and becomes alkali-soluble by the action of an acid.
前記酸分解性基を有する樹脂としては、樹脂の主鎖及び側鎖の少なくともいずれかに、酸分解性基を有する樹脂が好ましく、これらの中でも、酸分解性基を側鎖に有する樹脂がより好ましい。 The resin having an acid-decomposable group is preferably a resin having an acid-decomposable group in at least one of the main chain and side chain of the resin, and among these, a resin having an acid-decomposable group in the side chain is more preferred. preferable.
前記酸分解性基を側鎖に有する樹脂の母体樹脂としては、側鎖に−OH及び−COOHのいずれかを有し、−R0−COOH及び−Ar−OH基のいずれかを有するアルカリ可溶性樹脂が好ましい。ただし、−R0−は、置換基を有してもよい2価以上の脂肪族及び芳香族炭化水素のいずれかを表し、−Ar−は、単環及び多環のいずれかの置換基を有してもよい2価以上の芳香族基を表す。 As the base resin of the resin having an acid-decomposable group in the side chain, the alkali-soluble resin having either —OH or —COOH in the side chain and any of —R 0 —COOH and —Ar—OH group. Resins are preferred. However, -R 0 - represents one of the aliphatic and aromatic hydrocarbon divalent or higher which may have a substituent, -Ar- is one of the substituents of the monocyclic and polycyclic Represents a divalent or higher aromatic group that may be present.
前記母体樹脂としては、フェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性樹脂が特に好ましい。本発明に用いられるフェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性樹脂としては、o−、m−及びp−ヒドロキシスチレン(これらを総称してヒドロキシスチレンという)のいずれか、並びに、o−、m−及びp−ヒドロキシ−α−メチルスチレン(これらを総称してヒドロキシ−α−メチルスチレンという)のいずれか、から選択されるいずれかに相当する繰り返し単位を少なくとも30モル%、好ましくは50モル%以上含有する共重合体、及びそのホモポリマーのいずれかであるのが好ましい。また、フェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性樹脂としては、該繰り返し単位のベンゼン核が部分的に水素添加された樹脂も好ましい。これらの中でも、p−ヒドロキシスチレンホモポリマーがより好ましい。
上記ヒドロキシスチレン及びヒドロキシ−α−メチルスチレン以外の、前記共重合体を共重合により調製するために好ましいモノマーとしては、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、アクリルアミド類、メタクリルアミド類、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、無水マレイン酸、スチレン、α−メチルスチレン、アセトキシスチレン、アルコキシスチレン類、アルキルスチレン類が好ましく、スチレン、アセトキシスチレン、t−ブチルスチレン、が挙げられる。
As the base resin, an alkali-soluble resin having a phenolic hydroxyl group is particularly preferable. Examples of the alkali-soluble resin having a phenolic hydroxyl group used in the present invention include o-, m- and p-hydroxystyrene (collectively referred to as hydroxystyrene), and o-, m- and p-. A co-polymer containing at least 30 mol%, preferably 50 mol% or more of a repeating unit corresponding to any one selected from hydroxy-α-methylstyrene (collectively referred to as hydroxy-α-methylstyrene). It is preferably either a polymer or a homopolymer thereof. In addition, as the alkali-soluble resin having a phenolic hydroxyl group, a resin in which the benzene nucleus of the repeating unit is partially hydrogenated is also preferable. Among these, p-hydroxystyrene homopolymer is more preferable.
Preferred monomers for preparing the copolymer by copolymerization other than the above-mentioned hydroxystyrene and hydroxy-α-methylstyrene include acrylic acid esters, methacrylic acid esters, acrylamides, methacrylamides, acrylonitrile, methacrylic acid. Ronitrile, maleic anhydride, styrene, α-methylstyrene, acetoxystyrene, alkoxystyrenes, and alkylstyrenes are preferable, and styrene, acetoxystyrene, and t-butylstyrene are exemplified.
前記酸分解性樹脂Aとしては、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解性が増大する樹脂であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、下記一般式(A−1)〜(A−4)で表されるような化合物が好適に挙げられる。
また、上記一般式(A−1)及び一般式(A−3)中、x、y、及びzは、それぞれ繰り返し単位のモル組成比を表し、x+y+z=1である。また、上記一般式(A−2)及び(A−4)において、x及びyは、それぞれの繰り返し単位のモル組成比を表し、x+y=1である。
The acid-decomposable resin A is not particularly limited as long as it is a resin whose solubility in an alkaline developer is increased by the action of an acid, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, the following general formula ( Preferred examples include compounds represented by A-1) to (A-4).
Moreover, in the said general formula (A-1) and general formula (A-3), x, y, and z represent the molar composition ratio of a repeating unit, respectively, and are x + y + z = 1. Moreover, in the said general formula (A-2) and (A-4), x and y represent the molar composition ratio of each repeating unit, and are x + y = 1.
前記一般式(A−1)〜(A−3)における前記Wで表される酸分解性基としては、下記一般式(X−1)〜(X−4)で表される基、などが挙げられるが、これらの中でも、下記一般式(X−1)で表される基が好ましい。 Examples of the acid-decomposable group represented by W in the general formulas (A-1) to (A-3) include groups represented by the following general formulas (X-1) to (X-4). Among them, among these, a group represented by the following general formula (X-1) is preferable.
前記一般式(X−1)におけるR4及びR5としてのアルキル基としては、直鎖、分岐及び環状のいずれでもよく、また、置換基を有していてもよい。
前記直鎖アルキル基としては、炭素数1〜30が好ましく、炭素数1〜20がより好ましく、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デカニル基、などが挙げられる。
前記分岐アルキル基としては、炭素数1〜30が好ましく、炭素数1〜20がより好ましく、例えば、i−プロピル基、i−ブチル基、t−ブチル基、i−ペンチル基、t−ペンチル基、i−ヘキシル基、t−ヘキシル基、i−ヘプチル基、t−ヘプチル基、i−オクチル基、t−オクチル基、i−ノニル基、t−デカノイル基、などが挙げられる。
前記環状アルキル基としては、炭素数3〜30が好ましく、炭素数3〜20がより好ましく、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、テトラシクロドデカニル基、などが挙げられる。
The alkyl group as R 4 and R 5 in the general formula (X-1) may be linear, branched or cyclic, and may have a substituent.
As said linear alkyl group, C1-C30 is preferable and C1-C20 is more preferable, for example, a methyl group, an ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, n-pentyl group, n- A hexyl group, n-heptyl group, n-octyl group, n-nonyl group, n-decanyl group, etc. are mentioned.
As said branched alkyl group, C1-C30 is preferable, C1-C20 is more preferable, for example, i-propyl group, i-butyl group, t-butyl group, i-pentyl group, t-pentyl group I-hexyl group, t-hexyl group, i-heptyl group, t-heptyl group, i-octyl group, t-octyl group, i-nonyl group, t-decanoyl group, and the like.
The cyclic alkyl group preferably has 3 to 30 carbon atoms, more preferably 3 to 20 carbon atoms, such as cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, cyclooctyl group, cyclononyl group, And tetracyclododecanyl group.
前記一般式(X−1)におけるZとしてのアルキル基としては、直鎖、分岐及び環状のいずれでもよく、また、置換基を有していてもよい。
前記直鎖アルキル基及び分岐アルキル基としては、炭素数1〜10が好ましく、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、i−ペンチル基、t−ペンチル基、n−ヘキシル基、i−ヘキシル基、t−ヘキシル基、n−ヘプチル基、i−ヘプチル基、t−ヘプチル基、n−オクチル基、i−オクチル基、t−オクチル基、n−ノニル基、i−ノニル基、t−ノニル基、n−デカニル基、i−デカニル基、t−デカニル基、などが挙げられる。
前記環状アルキル基としては、炭素数3〜8が好ましく、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、などが挙げられる。
The alkyl group as Z in the general formula (X-1) may be linear, branched or cyclic, and may have a substituent.
As said linear alkyl group and branched alkyl group, C1-C10 is preferable, for example, a methyl group, an ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, t- Butyl, n-pentyl, i-pentyl, t-pentyl, n-hexyl, i-hexyl, t-hexyl, n-heptyl, i-heptyl, t-heptyl, n- Examples include octyl group, i-octyl group, t-octyl group, n-nonyl group, i-nonyl group, t-nonyl group, n-decanyl group, i-decanyl group, t-decanyl group, and the like.
The cyclic alkyl group preferably has 3 to 8 carbon atoms, and examples thereof include a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, and a cyclooctyl group.
ここで、前記一般式(X−1)で表される基の具体例を以下に示すが、本発明は、これらに限定されるものではない。 Here, although the specific example of group represented by the said general formula (X-1) is shown below, this invention is not limited to these.
前記一般式(X−2)〜(X−4)におけるR、R’及びR”としてのアルキル基としては、炭素数1〜12が好ましく、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、i−ペンチル基、t−ペンチル基、n−ヘキシル基、i−ヘキシル基、t−ヘキシル基、n−ヘプチル基、i−ヘプチル基、t−ヘプチル基、n−オクチル基、i−オクチル基、t−オクチル基、n−ノニル基、i−ノニル基、t−ノニル基、n−デカニル基、i−デカニル基、t−デカニル基、などが挙げられる。 The alkyl group as R, R ′ and R ″ in the general formulas (X-2) to (X-4) preferably has 1 to 12 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, t-butyl group, n-pentyl group, i-pentyl group, t-pentyl group, n-hexyl group, i-hexyl group, t-hexyl group, n-heptyl group, i-heptyl group, t-heptyl group, n-octyl group, i-octyl group, t-octyl group, n-nonyl group, i-nonyl group, t-nonyl group, n-decanyl group, An i-decanyl group, a t-decanyl group, etc. are mentioned.
また、上記各基の置換基としては、水酸基、ハロゲン原子(フッ素、塩素、臭素、ヨウ素)、ニトロ基、シアノ基、上記のアルキル基、上記のシクロアルキル基、メトキシ基、エトキシ基、ヒドロキシエトキシ基、プロポキシ基、ヒドロキシプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、sec−ブトキシ基、t−ブトキシ基等のアルコキシ基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル基、ベンジル基、フエネチル基、クミル基等のアラルキル基、アラルキルオキシ基、ホルミル基、アセチル基、ブチリル基、ベンゾイル基、シアナミル基、バレリル基等のアシル基、ブチリルオキシ基等のアシロキシ基、上記のアルケニル基、ビニルオキシ基、プロペニルオキシ基、アリルオキシ基、ブテニルオキシ基等のアルケニルオキシ基、フェノキシ基等のアリールオキシ基、ベンゾイルオキシ基等のアリールオキシカルボニル基、などが挙げられる。これらの置換基は、更に置換基を有していてもよい。 In addition, examples of the substituent for each group include a hydroxyl group, a halogen atom (fluorine, chlorine, bromine, iodine), a nitro group, a cyano group, the above alkyl group, the above cycloalkyl group, a methoxy group, an ethoxy group, and hydroxyethoxy. Group, propoxy group, hydroxypropoxy group, n-butoxy group, isobutoxy group, sec-butoxy group, alkoxy group such as t-butoxy group, alkoxycarbonyl group such as methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group, benzyl group, phenethyl group, Aralkyl groups such as cumyl groups, aralkyloxy groups, formyl groups, acetyl groups, butyryl groups, benzoyl groups, acyl groups such as cyanamyl groups and valeryl groups, acyloxy groups such as butyryloxy groups, the above alkenyl groups, vinyloxy groups, propenyloxy Group, allyloxy group, butenyloxy group Alkenyloxy group, an aryloxy group such as phenoxy group, an aryloxycarbonyl group such as benzoyloxy group, and the like. These substituents may further have a substituent.
前記一般式(A−1)〜(A−3)における前記R14で表される酸安定基としては、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、及びアシロキシ基の少なくともいずれかを表す。
R14の酸安定基において、前記アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基の様な炭素数1〜4個のものが好ましく挙げられる。
前記アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、ヒドロキシエトキシ基、プロポキシ基、ヒドロキシプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、sec−ブトキシ基等の炭素数1〜4個のアルコキシ基、が好ましく挙げられる。
前記アシロキシ基としては、アセトキシ基、プロプノイルオキシ基、ブタノイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基等の炭素数2〜7個のものが好ましく挙げられる。
In the general formulas (A-1) to (A-3), the acid stabilizing group represented by R 14 represents at least one of a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, and an acyloxy group.
In the acid stable group of R 14, the alkyl group is preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, or a t-butyl group. Can be mentioned.
Preferred examples of the alkoxy group include alkoxy groups having 1 to 4 carbon atoms such as a methoxy group, an ethoxy group, a hydroxyethoxy group, a propoxy group, a hydroxypropoxy group, an n-butoxy group, an isobutoxy group, and a sec-butoxy group. It is done.
Preferred examples of the acyloxy group include those having 2 to 7 carbon atoms such as an acetoxy group, a propnoyloxy group, a butanoyloxy group, and a benzoyloxy group.
前記酸分解性樹脂Aとしては、酸の作用によりアルカリ現像性が増大する樹脂であれば何れでもよいが、前記一般式(X−1)で表される酸分解性基を有し、酸の作用により分解し、アルカリ現像液に対する溶解性が増大する樹脂(以下、一般式(X−1)で表される基を有する樹脂と称することがある)が好ましく挙げられる。
前記酸分解性樹脂Aにおける、前記一般式(X−1)〜(X−4)のいずれかで表される基を有する繰り返し単位(構造単位)の含有量としては、全繰り返し単位に対して、5〜50モル%が好ましく、5〜30モル%がより好ましい。
The acid-decomposable resin A may be any resin as long as alkali developability is increased by the action of an acid, but has an acid-decomposable group represented by the general formula (X-1), Preferable examples include resins that decompose by action and increase the solubility in an alkaline developer (hereinafter sometimes referred to as resins having a group represented by the general formula (X-1)).
In the acid-decomposable resin A, the content of the repeating unit (structural unit) having a group represented by any one of the general formulas (X-1) to (X-4) is based on all repeating units. 5 to 50 mol% is preferable, and 5 to 30 mol% is more preferable.
前記一般式(X−1)〜(X−4)のいずれかで表される基を有する酸分解性樹脂A中には、前記一般式(X−1)〜(X−4)のいずれかで表される基以外に、他の酸分解性基を含んでいてもよい。 In the acid-decomposable resin A having a group represented by any one of the general formulas (X-1) to (X-4), any one of the general formulas (X-1) to (X-4) Other acid-decomposable groups may be included in addition to the group represented by
前記一般式(X−1)〜(X−4)のいずれかで表される基を含有する酸分解性樹脂Aの製造方法としては、対応するビニルエーテルを合成し、テトラヒドロフラン等の適当な溶媒に溶解したフェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性樹脂と、既知の方法により反応させることで得ることができる。前記反応は、通常酸性の触媒、好ましくは、酸性イオン交換樹脂や、塩酸、p−トルエンスルホン酸、或いは、ピリジニウムトシレートのような塩の存在下で実施される。対応する前記ビニルエーテルは、クロロエチルビニルエーテルのような活性な原料から、求核置換反応等の方法により合成することができ、また水銀やパラジウム触媒を用いて合成することができる。また、他の異なる方法として、対応するアルコールとビニルエーテルを用いてアセタール交換する方法によっても合成することができる。この場合、導入したい置換基をアルコールに持たせ、ビニルエーテルとしてt−ブチルビニルエーテルのような比較的不安定なビニルエーテルを混在させ、p−トルエンスルホン酸やピリジニウムトシレートのような酸存在下実施される。 As a method for producing the acid-decomposable resin A containing a group represented by any one of the general formulas (X-1) to (X-4), a corresponding vinyl ether is synthesized and used in an appropriate solvent such as tetrahydrofuran. It can be obtained by reacting with an alkali-soluble resin having a dissolved phenolic hydroxyl group by a known method. The reaction is usually carried out in the presence of an acidic catalyst, preferably an acidic ion exchange resin, hydrochloric acid, p-toluenesulfonic acid, or a salt such as pyridinium tosylate. The corresponding vinyl ether can be synthesized from an active raw material such as chloroethyl vinyl ether by a method such as a nucleophilic substitution reaction, or can be synthesized using a mercury or palladium catalyst. Moreover, it can synthesize | combine also by the method of acetal exchange using corresponding alcohol and vinyl ether as another different method. In this case, it is carried out in the presence of an acid such as p-toluenesulfonic acid or pyridinium tosylate by giving a substituent to be introduced to alcohol, mixing a relatively unstable vinyl ether such as t-butyl vinyl ether as vinyl ether. .
前記酸分解性樹脂Aにおいて、前記一般式(X−1)で表される基を有する繰り返し単位としては、下記一般式(Y−1)で示される繰り返し単位を挙げることができる。 In the acid-decomposable resin A, examples of the repeating unit having a group represented by the general formula (X-1) include a repeating unit represented by the following general formula (Y-1).
前記一般式(Y−1)で表される繰り返し単位の具体的構造を以下に例示するが、本発明は、これらに限定されるものではない。 Although the specific structure of the repeating unit represented by the said general formula (Y-1) is illustrated below, this invention is not limited to these.
前記一般式(Y−1)と共重合できる好ましい繰り返し単位としては、下記一般式(Y−2)、及び下記一般式(Y−3)のいずれかで表される繰り返し単位を挙げることができる。該一般式(Y−2)、及び下記一般式(Y−3)のいずれかで表される繰り返し単位を酸分解性樹脂Aに含有させることにより、該酸分解性樹脂Aが酸の作用により分解した際の、アルカリ現像液中での溶解度を制御することができる。また、該繰り返し単位を導入することによって、得られるパターンは、矩形性の優れたプロファイルを達成できる。更には、前記一般式(Y−1)で表される繰り返し単位の量を調整するのに有効である。 As a preferable repeating unit copolymerizable with the general formula (Y-1), a repeating unit represented by any one of the following general formula (Y-2) and the following general formula (Y-3) can be exemplified. . By allowing the acid-decomposable resin A to contain a repeating unit represented by any one of the general formula (Y-2) and the following general formula (Y-3), the acid-decomposable resin A is caused by the action of an acid. It is possible to control the solubility in an alkaline developer when decomposed. In addition, by introducing the repeating unit, the obtained pattern can achieve a profile with excellent rectangularity. Furthermore, it is effective for adjusting the amount of the repeating unit represented by the general formula (Y-1).
前記R14の酸安定基におけるアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基の様な炭素数1〜4個のものが好ましく挙げられる。
前記アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、ヒドロキシエトキシ基、プロポキシ基、ヒドロキシプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、sec−ブトキシ基等の炭素数1〜4個のアルコキシ基、が好ましく挙げられる。
前記アシロキシ基としては、アセトキシ基、プロプノイルオキシ基、ブタノイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基等の炭素数2〜7個のものが好ましく挙げられる。
Preferred examples of the alkyl group in the acid stabilizing group for R 14 include those having 1 to 4 carbon atoms such as methyl group, ethyl group, propyl group, n-butyl group, sec-butyl group and t-butyl group. It is done.
Preferred examples of the alkoxy group include alkoxy groups having 1 to 4 carbon atoms such as a methoxy group, an ethoxy group, a hydroxyethoxy group, a propoxy group, a hydroxypropoxy group, an n-butoxy group, an isobutoxy group, and a sec-butoxy group. It is done.
Preferred examples of the acyloxy group include those having 2 to 7 carbon atoms such as an acetoxy group, a propnoyloxy group, a butanoyloxy group, and a benzoyloxy group.
前記一般式(Y−3)で表される繰り返し単位の重合性モノマーとしては、具体的には、下記式で表される化合物が挙げられるが、本発明は、これらに限定されるものではない。 Specific examples of the polymerizable monomer of the repeating unit represented by the general formula (Y-3) include compounds represented by the following formula, but the present invention is not limited thereto. .
前記一般式(Y−2)及び一般式(Y−3)のいずれかで表される繰り返し単位を含む樹脂は、フェノール樹脂又は、そのモノマーを、塩基存在下で酸無水物と反応させることにより、又は塩基存在下で対応するハライドと反応させること、などにより得ることができる。 The resin containing the repeating unit represented by any one of the general formula (Y-2) and the general formula (Y-3) is obtained by reacting a phenol resin or its monomer with an acid anhydride in the presence of a base. Or by reacting with the corresponding halide in the presence of a base.
前記酸分解性樹脂Aとしては、例えば、前記一般式(Y−1)及び前記一般式(Y−2)からなる共重合体、前記一般式(Y−1)、前記一般式(Y−2)及び前記一般式(Y−3)からなる共重合体、一般式(Y−1)、一般式(Y−2)及びt−ブチルアクリレートからなる共重合体、などが挙げられるが、これらの中でも、前記酸分解性樹脂Aとしては、下記式で表される、前記一般式(Y−1)で表される繰り返し単位、一般式(Y−2)で表される繰り返し単位、及び一般式(Y−3)で表される構造単位からなる酸分解性樹脂A’を含むブレンドが好ましい。 Examples of the acid-decomposable resin A include a copolymer composed of the general formula (Y-1) and the general formula (Y-2), the general formula (Y-1), and the general formula (Y-2). ) And the general formula (Y-3), a general formula (Y-1), a general formula (Y-2) and a copolymer consisting of t-butyl acrylate, and the like. Among them, the acid-decomposable resin A is represented by the following formula, the repeating unit represented by the general formula (Y-1), the repeating unit represented by the general formula (Y-2), and the general formula. A blend containing an acid-decomposable resin A ′ composed of a structural unit represented by (Y-3) is preferred.
前記一般式(Y−1)及び前記一般式(Y−2)からなる酸分解性樹脂A’としては、具体的には、下記式で表される共重合体が挙げられるが、本発明は、これらに限定されるものではない。
前記一般式(Y−1)、及び一般式(Y−2)で表される繰り返し単位からなる酸分解性樹脂A’において、前記一般式(Y−1)で表される繰り返し単位の含有比率は、10モル%以上45モル%以下が好ましく、15モル%以上40モル%以下がより好ましい。 In the acid-decomposable resin A ′ comprising the repeating unit represented by the general formula (Y-1) and the general formula (Y-2), the content ratio of the repeating unit represented by the general formula (Y-1) Is preferably 10 mol% or more and 45 mol% or less, more preferably 15 mol% or more and 40 mol% or less.
前記一般式(Y−1)、一般式(Y−2)と、t−ブチルアクリレートとからなる酸分解性樹脂Aにおける各繰り返し単位の含有比率としては、前記一般式(Y−1)が、20モル%以下で、t−ブチルアクリレートが、5モル%以上25モル%以下が好ましく、一般式(Y−1)が、5モル%以上20モル%以下で、t−ブチルアクリレートが、10モル%以上20モル%以下であるのがより好ましい。 As a content ratio of each repeating unit in the acid-decomposable resin A composed of the general formula (Y-1), the general formula (Y-2), and t-butyl acrylate, the general formula (Y-1) is: 20 mol% or less, t-butyl acrylate is preferably 5 mol% or more and 25 mol% or less, general formula (Y-1) is 5 mol% or more and 20 mol% or less, and t-butyl acrylate is 10 mol. % To 20 mol% is more preferable.
前記酸分解性樹脂Aが含有していてもよい前記酸分解性樹脂A’のx、y、z比としては、下記条件を満足することが好ましい。 The x, y, z ratio of the acid decomposable resin A ′ that may be contained in the acid decomposable resin A preferably satisfies the following conditions.
z=0の場合、
0.05<x/(x+y)<0.50、
より好ましくは、
0.1<x/(x+y)<0.45、
When z = 0
0.05 <x / (x + y) <0.50,
More preferably,
0.1 <x / (x + y) <0.45,
z>0の場合、
0.05<x/(x+y+z)<0.35、
より好ましくは、
0.005<z/(x+y+z)<0.25、
If z> 0,
0.05 <x / (x + y + z) <0.35,
More preferably,
0.005 <z / (x + y + z) <0.25,
x≧zの場合、
0.5<x/(x+z)<0.95、
より好ましくは、
0.1<x/(x+y+z)<0.25、かつ
0.01<z/(x+y+z)<0.15、
If x ≧ z,
0.5 <x / (x + z) <0.95,
More preferably,
0.1 <x / (x + y + z) <0.25 and 0.01 <z / (x + y + z) <0.15,
x≧zの場合、
0.5<x/(x+y)<0.85
If x ≧ z,
0.5 <x / (x + y) <0.85
本発明で用いる前記酸分解性樹脂Aは、上記条件を満足することにより、パターンのプロファイルの矩形性が向上し、特に現像欠陥の改善性に優れる。 When the acid-decomposable resin A used in the present invention satisfies the above conditions, the rectangularity of the pattern profile is improved, and in particular, the development defect is improved.
前記一般式(Y−1)、一般式(Y−2)又は一般式(Y−3)で示される繰り返し構造単位、及び他の重合性モノマーからの繰り返し構造単位のいずれかは、各々一種を樹脂中に存在させてもよいし、二種以上を組み合わせて樹脂中に存在させてもよい。また本発明で使用する前記ポジ型感光性組成物に含有される前記酸分解性樹脂Aは、アルカリ現像液に対する良好な現像性を維持するために、アルカリ可溶性基、例えば、フェノール性水酸基、カルボキシル基が導入され得るように適切な他の重合性モノマーが共重合されていてもよい。 Any one of the repeating structural unit represented by the general formula (Y-1), the general formula (Y-2), or the general formula (Y-3), and the repeating structural unit from other polymerizable monomer may be of a single type. You may make it exist in resin, and you may make it exist in resin combining 2 or more types. In addition, the acid-decomposable resin A contained in the positive photosensitive composition used in the present invention contains an alkali-soluble group such as a phenolic hydroxyl group, a carboxyl group in order to maintain good developability for an alkali developer. Other suitable polymerizable monomers may be copolymerized so that groups can be introduced.
このような酸分解性樹脂Aの具体的構造を以下に例示するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Specific examples of such acid-decomposable resin A are shown below, but the present invention is not limited to these.
また、前記酸分解性樹脂Aとしては、前記一般式(X−1)で表される基を有する繰り返し単位、並びに、下記一般式(X−5)で表される基を有する繰り返し単位及び下記一般式(X−6)で表される基を有する繰り返し単位の少なくともいずれかと、を有する樹脂が、PED現象の安定的な防止効果が得られるととともに感度の向上が図れる観点から好ましい。 The acid-decomposable resin A includes a repeating unit having a group represented by the general formula (X-1), a repeating unit having a group represented by the following general formula (X-5), and the following: A resin having at least one of the repeating units having a group represented by the general formula (X-6) is preferable from the viewpoint of obtaining a stable prevention effect of the PED phenomenon and improving the sensitivity.
前記R20〜R22におけるアルキル基としては、直鎖でも分岐であってもよく、炭素数1〜8が好ましく、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基が挙げられる。
前記R20〜R22におけるアルキル基としては、置換基を有していてもよく、該置換基としては、例えば、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜4、例えば、メトキシ基、エトキシ基、ヒドロキシエトキシ基、直鎖又は分岐プロポキシ基、直鎖又は分岐ブトキシ基)、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、沃素原子)、シアノ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、ニトロ基、アリール基(好ましくは炭素数6〜14、例えば、フェニル基、ナフチル基)、アリールオキシ基(好ましくは炭素数6〜14)、アルキルチオ基(好ましくは炭素数1〜4)、などが挙げられる。
The alkyl group for R 20 to R 22 may be linear or branched, and preferably has 1 to 8 carbon atoms. For example, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group , Isobutyl group and sec-butyl group.
The alkyl group for R 20 to R 22 may have a substituent. Examples of the substituent include an alkoxy group (preferably having 1 to 4 carbon atoms, such as a methoxy group, an ethoxy group, and a hydroxy group. Ethoxy group, linear or branched propoxy group, linear or branched butoxy group), halogen atom (for example, fluorine atom, chlorine atom, iodine atom), cyano group, hydroxy group, carboxy group, nitro group, aryl group (preferably C6-C14, for example, a phenyl group, a naphthyl group, an aryloxy group (preferably C6-C14), an alkylthio group (preferably C1-C4), etc. are mentioned.
前記一般式(X−5)で表される基を有する繰り返し単位と、前記一般式(X−6)で表される基を有する繰り返し単位としては、下記一般式(Y−4)で示される繰り返し単位が好ましい。 The repeating unit having a group represented by the general formula (X-5) and the repeating unit having a group represented by the general formula (X-6) are represented by the following general formula (Y-4). Repeating units are preferred.
以下に、前記一般式(X−5)で表される基を有する繰り返し単位と、前記一般式(X−6)で表される基を有する繰り返し単位の具体例を挙げるが、本発明は、これらの限定されるものではない。 Specific examples of the repeating unit having a group represented by the general formula (X-5) and the repeating unit having a group represented by the general formula (X-6) will be given below. These are not limiting.
以下に、前記一般式(X−1)で表される基を有する繰り返し単位、並びに、一般式(X−5)で表される繰り返し単位及び前記一般式(X−6)で表される繰り返し単位の少なくともいずれかを有する酸分解性樹脂Aの具体例を挙げるが、本発明は、これらに限定されるものではない。 The repeating unit having the group represented by the general formula (X-1), the repeating unit represented by the general formula (X-5), and the repeating unit represented by the general formula (X-6) are shown below. Specific examples of the acid-decomposable resin A having at least one of the units are given, but the present invention is not limited to these.
前記酸分解性樹脂Aとして、好ましい樹脂である前記一般式(X−1)で表される基を有する繰り返し単位、及び、前記一般式(X−5)で表される繰り返し単位と一般式(X−6)で表される繰り返し単位との少なくともいずれかを有する樹脂において、前記一般式(X−1)で表される基を有する繰り返し単位の含有量は、樹脂を構成する全繰り返し単位に対して、5モル%以上50モル%以下が好ましく、5モル%以上30モル%以下がより好ましい。前記一般式(X−5)で表される基を有する繰り返し単位及び一般式(X−6)で表される基を有する繰り返し単位の含有量は、総量として、樹脂を構成する全繰り返し単位に対して、5モル%以上30モル%以下が好ましく、5モル%以上20モル%以下がより好ましい。 As the acid-decomposable resin A, a preferred unit is a repeating unit having a group represented by the general formula (X-1), a repeating unit represented by the general formula (X-5) and a general formula ( X-6) In the resin having at least one of the repeating units represented by the formula (X-1), the content of the repeating unit having the group represented by the general formula (X-1) is the total repeating unit constituting the resin. On the other hand, 5 mol% or more and 50 mol% or less are preferable, and 5 mol% or more and 30 mol% or less are more preferable. The content of the repeating unit having the group represented by the general formula (X-5) and the repeating unit having the group represented by the general formula (X-6) is, as a total amount, in all the repeating units constituting the resin. On the other hand, 5 mol% or more and 30 mol% or less are preferable, and 5 mol% or more and 20 mol% or less are more preferable.
前記酸分解性樹脂Aの分子量としては、重量平均(Mw:ポリスチレン標準)で通常2,000以上であり、3,000〜200,000が好ましく、5,000〜70,000がより好ましい。
また、分散度(Mw/Mn)としては、1.0〜4.0が好ましく、1.0〜3.5がより好ましく、1.0〜3.0が特に好ましい。該分散度が小さい程、耐熱性、画像形成性(パターンプロファイル、デフォーカスラチチュード等)が良好となる。
The molecular weight of the acid-decomposable resin A is usually 2,000 or more in terms of weight average (Mw: polystyrene standard), preferably 3,000 to 200,000, and more preferably 5,000 to 70,000.
Further, the dispersity (Mw / Mn) is preferably 1.0 to 4.0, more preferably 1.0 to 3.5, and particularly preferably 1.0 to 3.0. The smaller the degree of dispersion, the better the heat resistance and image formability (pattern profile, defocus latitude, etc.).
前記酸分解性樹脂Aの含有量としては、前記ポジ型感光性組成物物中の全組成物の塗布溶媒を除いた固形分に対し、50〜99質量%が好ましく、75〜98質量%がより好ましい。該含有量が50質量%未満であると、露光部のアルカリ現像液への溶解性が不足し解像度や感度が劣ることがあり、99質量%超であると、光酸発生剤の含有率が低いので十分な感度が得られないことがある。 As content of the said acid-decomposable resin A, 50-99 mass% is preferable with respect to solid content except the coating solvent of the whole composition in the said positive photosensitive composition, and 75-98 mass% is. More preferred. When the content is less than 50% by mass, the exposed portion may be insufficiently soluble in an alkaline developer, resulting in poor resolution and sensitivity. When the content is more than 99% by mass, the content of the photoacid generator is low. Since it is low, sufficient sensitivity may not be obtained.
<(B)酸発生剤>
前記酸発生剤Bとしては少なくとも波長405nmの光に対して吸収性を有して酸を発生する化合物であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、感度や保存安定性の観点から、下記一般式(II−1)〜一般式(II−4)で表されるオキシムスルホナート類が好適に挙げられる。
また、nが1の場合、R1は、フェニル基、ナフチル基、アントラシル基、フェナントリル基、及びヘテロアリールのいずれか;水素(但しR2は、同時には水素ではない);C1〜C18アルキル基、1個以上のC3〜C30シクロアルキレン基、並びに、−O−、−S−、−NR9−、−(CO)−、−O(CO)−、−S(CO)−、−NR9(CO)−、−SO−、−SO2−、及び−OSO2−のいずれかにより中断されているC2〜C18アルキル基、のいずれか;C3〜C30シクロアルキル基;C1〜C8ハロアルキル基、C2〜C12アルケニル基、C4〜C30シクロアルケニル基、及びカンホリル基のいずれか;のいずれかを表す。
また、nが2の場合、R1は、フェニレン基、ナフチレン基、下記式:
ここで、前記R1は、全て、水素及び直接結合である場合を除いて、酸の作用で切断される−O−C−結合及び−O−Si−結合のいずれかを有する基により、更に置換されていてもよい。また、R1は、C2〜C18アルカノイル基;場合により、1個以上のC1〜C18アルキル基、C1〜C8ハロアルキル基、C3〜C30シクロアルキル基、ハロゲン基、−NO2、−CN、−Ar1、−(CO)R10、−(CO)OR11、−(CO)NR12R13、−O(CO)R10、−O(CO)OR11、−O(CO)NR12R13、−NR9(CO)R10、−NR9(CO)OR11、−OR11、−NR12R13、−SR9、−SOR10、−SO2R10、及び−OSO2R10の少なくともいずれかで置換されているベンゾイル基;NO2;S(O)pC1〜C18アルキル基、S(O)p−C6〜C12アリール基、SO2O−C1〜C18アルキル基、SO2O−C6〜C10アリール基、及びジフェニル−ホスフィノイル基のいずれか;のいずれかを表す。
<(B) Acid generator>
The acid generator B is not particularly limited as long as it is a compound that absorbs at least light having a wavelength of 405 nm and generates an acid, and can be appropriately selected according to the purpose. Sensitivity and storage stability From the above viewpoint, oxime sulfonates represented by the following general formula (II-1) to general formula (II-4) are preferable.
When n is 1, R 1 is any one of a phenyl group, a naphthyl group, an anthracyl group, a phenanthryl group, and heteroaryl; hydrogen (provided that R 2 is not hydrogen at the same time); C 1 to C 18 An alkyl group, one or more C 3 -C 30 cycloalkylene groups, and —O—, —S—, —NR 9 —, — (CO) —, —O (CO) —, —S (CO) —. , -NR 9 (CO) -, - SO -, - SO 2 -, and -OSO 2 - C 2 ~C 18 alkyl group which is interrupted by either, either; C 3 -C 30 cycloalkyl Any one of a group; a C 1 -C 8 haloalkyl group, a C 2 -C 12 alkenyl group, a C 4 -C 30 cycloalkenyl group, and a camphoryl group.
When n is 2, R 1 is a phenylene group, a naphthylene group, or the following formula:
Here, except for the case where all of R 1 are hydrogen and a direct bond, a group having either an —O—C— bond or an —O—Si— bond that is cleaved by the action of an acid, May be substituted. R 1 is a C 2 -C 18 alkanoyl group; optionally one or more C 1 -C 18 alkyl groups, C 1 -C 8 haloalkyl groups, C 3 -C 30 cycloalkyl groups, halogen groups,- NO 2, -CN, -Ar 1, - (CO) R 10, - (CO) OR 11, - (CO) NR 12 R 13, -O (CO) R 10, -O (CO) OR 11, - O (CO) NR 12 R 13 , —NR 9 (CO) R 10 , —NR 9 (CO) OR 11 , —OR 11 , —NR 12 R 13 , —SR 9 , —SOR 10 , —SO 2 R 10 , and at least a benzoyl group substituted with one of -OSO 2 R 10; NO 2; S (O) p C 1 ~C 18 alkyl group, S (O) p -C 6 ~C 12 aryl group, SO 2 O—C 1 -C 18 alkyl group, SO 2 O—C 6 -C 10 aryl group, and Or a diphenyl-phosphinoyl group.
前記A1は、直接結合、C1〜C18アルキレン基、−O−、−S−、−NR9−、−O(CO)−、−S(CO)−、−NR9(CO)−、−SO−、−SO2−、及び−OSO2−のいずれかを表す。
前記A2は、直接結合;C1〜C18アルキレン;1個以上のC3〜C30シクロアルキレン基、並びに、−O−、−S−、−NR9−、−(CO)−、−O(CO)−、−S(CO)−、−NR23(CO)−、−SO−、−SO2−、−OSO2−、及び−Ar2−のいずれかにより中断されているC2〜C18アルキレン基、のいずれか;C3〜C30シクロアルキレン基;フェニレン基、及びナフチレン基のいずれか;のいずれかを表す。
A 1 represents a direct bond, a C 1 to C 18 alkylene group, —O—, —S—, —NR 9 —, —O (CO) —, —S (CO) —, —NR 9 (CO) —. , -SO -, - SO 2 - , and -OSO 2 - represents either.
A 2 represents a direct bond; C 1 -C 18 alkylene; one or more C 3 -C 30 cycloalkylene groups, and —O—, —S—, —NR 9 —, — (CO) —, — C 2 interrupted by any of O (CO) —, —S (CO) —, —NR 23 (CO) —, —SO—, —SO 2 —, —OSO 2 —, and —Ar 2 —. -C 18 alkylene group, either; C 3 -C 30 cycloalkylene group; a phenylene group, and one of naphthylene group; represents any of.
前記pは、1及び2のいずれかの整数を表す。
前記Xは、−O(CO)R14、−O(CO)OR11、−O(CO)NR12R13、−NR9(CO)R14、−NR9(CO)OR11、−OR11、−NR12R13、下記式:
前記X’は、下記式:
前記X1及びX2は、互いに独立して、−O(CO)−、−O(CO)O−、−O(CO)NR9−、−NR9(CO)−、−NR9(CO)O−、−O−、−NR9−、−S−、−SO−、−SO2−、及び−OSO2−のいずれかを表す。また、X1及びX2は、直接結合であるが、ただし、X1とX2とが両方とも同時に直接結合ではない。
前記A3は、フェニレン基、ナフチレン基、下記式:
Said X is -O (CO) R < 14 >, -O (CO) OR < 11 >, -O (CO) NR < 12 > R < 13 >, -NR < 9 > (CO) R < 14 >, -NR < 9 > (CO) OR < 11 >, -OR. 11 , —NR 12 R 13 , the following formula:
X ′ is represented by the following formula:
X 1 and X 2 are, independently of each other, —O (CO) —, —O (CO) O—, —O (CO) NR 9 —, —NR 9 (CO) —, —NR 9 (CO ) O -, - O -, - NR 9 -, - S -, - SO -, - SO 2 -, and -OSO 2 - represents either. X 1 and X 2 are direct bonds, provided that both X 1 and X 2 are not direct bonds at the same time.
Wherein A 3 is a phenylene group, a naphthylene group of the following formula:
前記R2は、前記R1で示された意味のうちの1つを有するもの;C2〜C18アルカノイル基;1個以上のC1〜C18アルキル基、C1〜C8ハロアルキル基、C3〜C30シクロアルキル基、ハロゲン基、−NO2、−CN、−Ar1、−(CO)R10、−(CO)OR11、−(CO)NR12R13、−O(CO)R10、−O(CO)OR11、−O(CO)NR12R13、−NR9(CO)R10、−NR9(CO)OR11、−OR11、−NR12R13、−SR9、−SOR10、−SO2R10、及び−OSO2R10のいずれかで置換されていてもよいベンゾイル基;NO2;S(O)pC1〜C18アルキル基、S(O)p−C6〜C12アリール基、SO2O−C1〜C18アルキル基、SO2O−C6〜C10アリール基、及びジフェニル−ホスフィノイル基のいずれか;のいずれかを表す。また、R1及びR2は、一緒になって、5員、6員若しくは7員環を形成してもよい。
前記R3及びR4は、互いに独立して、水素、C1〜C18アルキル基、C1〜C8ハロアルキル基、C3〜C30シクロアルキル基、並びに、1個以上の−O−、−S−、−NR9−、−O(CO)−及び−NR9(CO)−のいずれかで中断されているC3〜C30シクロアルキル基、のいずれか;ハロゲン基、−NO2、−CN、−Ar1、−(CO)R10、−(CO)OR11、−(CO)NR12R13、−O(CO)R10、−O(CO)OR11、−O(CO)NR12R13、−NR9(CO)R10、−NR9(CO)OR11、−OR11、−NR12R13、−SR9、−SOR10、−SO2R10、及び−OSO2R10のいずれかを表す。また、R3及びR4は、一緒になって、−C(R15)=C(R16)−C(R17)=C(R18)−、及び−(CO)NR9(CO)−のいずれかを表してもよい。
R 2 has one of the meanings indicated for R 1 ; a C 2 -C 18 alkanoyl group; one or more C 1 -C 18 alkyl groups, a C 1 -C 8 haloalkyl group, C 3 -C 30 cycloalkyl group, a halogen group, -NO 2, -CN, -Ar 1 , - (CO) R 10, - (CO) OR 11, - (CO) NR 12 R 13, -O (CO ) R 10 , —O (CO) OR 11 , —O (CO) NR 12 R 13 , —NR 9 (CO) R 10 , —NR 9 (CO) OR 11 , —OR 11 , —NR 12 R 13 , -SR 9, -SOR 10, -SO 2 R 10, and -OSO 2 may benzoyl group optionally substituted with one of R 10; NO 2; S ( O) p C 1 ~C 18 alkyl group, S (O) p -C 6 ~C 12 aryl group, SO 2 O-C 1 ~C 18 alkyl group, S Any one of an O 2 O—C 6 -C 10 aryl group and a diphenyl-phosphinoyl group; R 1 and R 2 may be combined to form a 5-membered, 6-membered or 7-membered ring.
R 3 and R 4 each independently represent hydrogen, a C 1 -C 18 alkyl group, a C 1 -C 8 haloalkyl group, a C 3 -C 30 cycloalkyl group, and one or more —O—, -S -, - NR 9 -, - O (CO) - and -NR 9 (CO) - C 3 interrupted by either -C 30 cycloalkyl group, one of a halogen group, -NO 2 , —CN, —Ar 1 , — (CO) R 10 , — (CO) OR 11 , — (CO) NR 12 R 13 , —O (CO) R 10 , —O (CO) OR 11 , —O ( CO) NR 12 R 13, -NR 9 (CO) R 10, -NR 9 (CO) oR 11, -OR 11, -NR 12 R 13, -SR 9, -SOR 10, -SO 2 R 10 , and -OSO 2 R 10 is represented. R 3 and R 4 together represent —C (R 15 ) ═C (R 16 ) —C (R 17 ) = C (R 18 ) — and — (CO) NR 9 (CO) Any of-may be represented.
前記Gは、−S−、−O−、−NR9−、並びに、下記式Z1、Z2、Z3及びZ4のいずれかで表される基、のいずれかを表す。
前記R19及びR20は、互いに独立して、前記R3で示された意味のうちの1つを有するものであってもよいし、R19及びR20は、一緒になって、−CO−NR9CO−、及び−C(R15)=C(R16)−C(R17)=C(R18)−、のいずれかを表すものであってもよい。
前記R30、R31、R32及びR33は、互いに独立して、水素、ハロゲン、C1〜C18アルキル基、C1〜C18アルコキシ基、C1〜C8ハロアルキル基、CN、NO2、C2〜C18アルカノイル基、ベンゾイル基、フェニル基、−S−フェニル基、OR11、SR9、NR12R13、C2〜C6アルコキシカルボニル基、フェノキシカルボニル基、S(O)pC1〜C18アルキル基、C1〜C18アルキル基で置換されていてもよいS(O)p−C6〜C12アリール基、SO2O−C1〜C18アルキル基、SO2O−C6〜C10アリール、及びNHCONH2のいずれかを表す。
前記Ar1は、フェニル基、ナフチル基、アントラシル基、フェナントリル基、及びヘテロアリール基のいずれかである。
前記R10は、フェニル基、ナフチル基、C3〜C30シクロアルキル基、C1〜C18アルキル基、C1〜C8ハロアルキル基、C2〜C12アルケニル基、C4〜C30シクロアルケニル基のいずれか;1個以上の−O−で中断されているC2〜C18アルキル基;1個以上の−O−、−S−、−NR9−、−O(CO)−、及び−NR9(CO)−のいずれかで中断されているC3〜C30シクロアルキル基(これらは全て、場合により1個以上のAr1、OH、C1〜C18アルキル基、C1〜C8ハロアルキル基、C3〜C30シクロアルキル基、ハロゲン基、−NO2、−CN、C1〜C12アルコキシ基、フェノキシ基、フェノキシカルボニル基、フェニルチオ基、フェニルチオカルボニル基、−NR12R13、C1〜C12アルキルチオ基、C2〜C12アルコキシカルボニル基、C2〜C8ハロアルカノイル基、ハロベンゾイル基、C1〜C12アルキルスルホニル基、フェニルスルホニル基、(4−メチルフェニル)スルホニル基、C1〜C12アルキルスルホニルオキシ基、フェニルスルホニルオキシ基、(4−メチルフェニル)スルホニルオキシ基、C2〜C12アルカノイル基、C2〜C12アルカノイルオキシ基、ベンゾイル、及びベンゾイルオキシ基の少なくともいずれかで置換されている);水素;のいずれかを表す。
前記R11は、フェニル基、ナフチル基、C3〜C30シクロアルキル基、C1〜C18アルキル基、C1〜C8ハロアルキル基、C2〜C12アルケニル基、C4〜C30シクロアルケニル基のいずれか;1個以上の−O−で中断されているC2〜C18アルキル基;1個以上の−O−、−S−、−NR9−、−O(CO)−、及び−NR9(CO)−のいずれかで中断されているC3〜C30シクロアルキル基;C2〜C18アルカノイル基;ベンゾイル基;C1〜C18アルキルスルホニル基;水素、フェニルスルホニル基、(4−メチルフェニル)スルホニル基、ナフチルスルホニル基、アントラシルスルホニル基、及びフェナントリルスルホニル基のいずれか;のいずれかを表す。
前記R12、R13及びR9は、互いに独立して、フェニル基、ナフチル基、C3〜C30シクロアルキル基、C1〜C18アルキル基、C1〜C8ハロアルキル基、C2〜C12アルケニル基、及びC4〜C30シクロアルケニル基のいずれか;1個以上の−O−で中断されているC2〜C18アルキル基;1個以上の−O−、−S−、−NR9−、−O(CO)−、及び−NR9(CO)−のいずれかで中断されているC3〜C30シクロアルキル基;C2〜C18アルカノイル基、ベンゾイル基、及びC1〜C18アルキルスルホニル基のいずれか;互いに独立して、水素、フェニルスルホニル基、(4−メチルフェニル)スルホニル基、ナフチルスルホニル基、アントラシルスルホニル基、及びフェナントリルスルホニル基のいずれか;のいずれかを表す。また、R12及びR13は、それらが結合している窒素原子と一緒になって、場合により−O−及び−NR9−のいずれかにより中断されている5員、6員及び7員環のいずれかを形成してもよい。
前記R14は、フェニル基、ナフチル基、C3〜C30シクロアルキル基、C1〜C18アルキル基、C1〜C8ハロアルキル基、及びC4〜C30シクロアルケニル基のいずれか;1個以上の−O−で中断されているC2〜C18アルキル基;1個以上の−O−、−S−、−NR9−、−O(CO)−、及び−NR9(CO)−のいずれかで中断されているC3〜C30シクロアルキル基;水素;のいずれかを表す。また、R9及びR14は、それらが結合しているN原子と一緒になって、5員、6員及び7員環のいずれかを形成してもよい。
前記R15、R16、R17及びR18は、互いに独立して、水素、ハロゲン、C1〜C18アルキル基、C1〜C18アルコキシ基、C1〜C8ハロアルキル基、CN、NO2、C2〜C18アルカノイル基、ベンゾイル基、フェニル基、−S−フェニル基、OR11、SR9、NR12R13、C2〜C6アルコキシカルボニル基、フェノキシカルボニル基、S(O)pC1〜C18アルキル基、C1〜C18アルキル基で置換されていてもよいS(O)p−C6〜C12アリール基、SO2O−C1〜C18アルキル基、SO2O−C6〜C10アリール、及びNHCONH2のいずれかを表す。
前記Q1は、−CR20−、及び−N−のいずれかを表し、前記Q2は、−CH2−、−S−、−O−、及び−NR9−のいずれかを表す。
R 19 and R 20 may have, independently of each other, one of the meanings indicated by R 3 , or R 19 and R 20 together represent —CO One of -NR < 9 > CO- and -C (R < 15 >) = C (R < 16 >)-C (R < 17 >) = C (R < 18 >)-may be represented.
R 30 , R 31 , R 32 and R 33 are each independently hydrogen, halogen, C 1 -C 18 alkyl group, C 1 -C 18 alkoxy group, C 1 -C 8 haloalkyl group, CN, NO 2 , C 2 -C 18 alkanoyl group, benzoyl group, phenyl group, —S-phenyl group, OR 11 , SR 9 , NR 12 R 13 , C 2 -C 6 alkoxycarbonyl group, phenoxycarbonyl group, S (O) p C 1 -C 18 alkyl group, C 1 -C 18 optionally substituted with an alkyl group S (O) p -C 6 ~C 12 aryl group, SO 2 O-C 1 ~C 18 alkyl group, SO 2 O—C 6 -C 10 aryl and any one of NHCONH 2 are represented.
Ar 1 is any one of a phenyl group, a naphthyl group, an anthracyl group, a phenanthryl group, and a heteroaryl group.
R 10 represents a phenyl group, a naphthyl group, a C 3 to C 30 cycloalkyl group, a C 1 to C 18 alkyl group, a C 1 to C 8 haloalkyl group, a C 2 to C 12 alkenyl group, or a C 4 to C 30 cyclo. Any of the alkenyl groups; one or more —O— interrupted C 2 -C 18 alkyl groups; one or more —O—, —S—, —NR 9 —, —O (CO) —, And a C 3 -C 30 cycloalkyl group interrupted by any of —NR 9 (CO) — (all of which are optionally one or more Ar 1 , OH, C 1 -C 18 alkyl groups, C 1 -C 8 haloalkyl group, C 3 -C 30 cycloalkyl group, a halogen group, -NO 2, -CN, C 1 ~C 12 alkoxy group, a phenoxy group, a phenoxycarbonyl group, a phenylthio group, phenylthio group, -NR 12 R 13 , C 1 -C 12 alkylthio group , C 2 -C 12 alkoxycarbonyl group, C 2 -C 8 haloalkanoyl group, halobenzoyl group, C 1 -C 12 alkylsulfonyl group, phenylsulfonyl group, (4-methylphenyl) sulfonyl group, C 1 -C 12 alkylsulfonyloxy group, a phenylsulfonyloxy group, substituted (4-methylphenyl) sulfonyloxy group, C 2 -C 12 alkanoyl group, C 2 -C 12 alkanoyloxy group, benzoyl, and at least one of benzoyloxy group Or hydrogen.
R 11 is a phenyl group, a naphthyl group, a C 3 to C 30 cycloalkyl group, a C 1 to C 18 alkyl group, a C 1 to C 8 haloalkyl group, a C 2 to C 12 alkenyl group, or a C 4 to C 30 cyclo. Any of the alkenyl groups; one or more —O— interrupted C 2 -C 18 alkyl groups; one or more —O—, —S—, —NR 9 —, —O (CO) —, And a C 3 -C 30 cycloalkyl group interrupted by any one of —NR 9 (CO) —; C 2 -C 18 alkanoyl group; benzoyl group; C 1 -C 18 alkylsulfonyl group; hydrogen, phenylsulfonyl group , A (4-methylphenyl) sulfonyl group, a naphthylsulfonyl group, an anthracylsulfonyl group, and a phenanthrylsulfonyl group.
R 12 , R 13 and R 9 are each independently a phenyl group, a naphthyl group, a C 3 -C 30 cycloalkyl group, a C 1 -C 18 alkyl group, a C 1 -C 8 haloalkyl group, a C 2- Any one of a C 12 alkenyl group and a C 4 -C 30 cycloalkenyl group; a C 2 -C 18 alkyl group interrupted by one or more —O—; one or more —O—, —S—, -NR 9 -, - O (CO ) -, and -NR 9 (CO) - C 3 interrupted by either -C 30 cycloalkyl group; C 2 -C 18 alkanoyl group, a benzoyl group, and a C Any of 1 to C 18 alkylsulfonyl groups; independently of each other, any of hydrogen, phenylsulfonyl group, (4-methylphenyl) sulfonyl group, naphthylsulfonyl group, anthracylsulfonyl group, and phenanthrylsulfonyl group; Any of Represents R 12 and R 13 together with the nitrogen atom to which they are attached are optionally 5-membered, 6-membered and 7-membered rings interrupted by either —O— or —NR 9 —. Any of these may be formed.
R 14 is any one of a phenyl group, a naphthyl group, a C 3 to C 30 cycloalkyl group, a C 1 to C 18 alkyl group, a C 1 to C 8 haloalkyl group, and a C 4 to C 30 cycloalkenyl group; C 2 -C 18 alkyl radical which is interrupted by more than five -O-; 1 or more -O -, - S -, - NR 9 -, - O (CO) -, and -NR 9 (CO) - C 3 -C 30 cycloalkyl radical which is interrupted by one of; represents any of; hydrogen. R 9 and R 14 may form any of a 5-membered, 6-membered and 7-membered ring together with the N atom to which they are bonded.
R 15 , R 16 , R 17 and R 18 are each independently hydrogen, halogen, C 1 -C 18 alkyl group, C 1 -C 18 alkoxy group, C 1 -C 8 haloalkyl group, CN, NO 2 , C 2 to C 18 alkanoyl group, benzoyl group, phenyl group, —S-phenyl group, OR 11 , SR 9 , NR 12 R 13 , C 2 to C 6 alkoxycarbonyl group, phenoxycarbonyl group, S (O) pC 1 -C 18 alkyl group, S (O) p-C 6 -C 12 aryl group optionally substituted with C 1 -C 18 alkyl group, SO 2 O—C 1 -C 18 alkyl group, SO 2 It represents any of O—C 6 -C 10 aryl and NHCONH 2 .
The Q 1 represents any of —CR 20 — and —N—, and the Q 2 represents any of —CH 2 —, —S—, —O—, and —NR 9 —.
上記一般式(II−1)〜一般式(II−4)で表わされる光酸発生剤としては、具体的には、たとえば、下記名称及び構造式で表される化合物、B−1〜B−9が挙げられる。 Specific examples of the photoacid generator represented by the general formula (II-1) to the general formula (II-4) include compounds represented by the following names and structural formulas: B-1 to B- 9 is mentioned.
〔B−1〕
5−{2−(メタンスルホニル)−エタンスルホキシ}−イミノ−5H−チオフェン−2−イリデン−o−トリル−アセトニトリル
吸収極大波長:410nm
5- {2- (methanesulfonyl) -ethanesulfoxy} -imino-5H-thiophen-2-ylidene-o-tolyl-acetonitrile absorption maximum wavelength: 410 nm
〔B−2〕
5−{2−(p−トルエンスルホニル)−エタンスルホキシ}−イミノ−5H−チオフェン−2−イリデン−o−トリル−アセトニトリル
吸収極大波長:408nm
5- {2- (p-toluenesulfonyl) -ethanesulfoxy} -imino-5H-thiophen-2-ylidene-o-tolyl-acetonitrile absorption maximum wavelength: 408 nm
〔B−3(CGI1397)〕
5−(3−プロパンスルホキシ)−イミノ−5H−チオフェン−2−イリデン−o−トリルアセトニトリル
吸収極大波長:405nm
5- (3-propanesulfoxy) -imino-5H-thiophen-2-ylidene-o-tolyl acetonitrile absorption maximum wavelength: 405 nm
〔B−4(CGI1397)〕
5−(8−オクタンスルホキシ)−イミノ−5H−チオフェン−2−イリデン−o−トリルアセトニトリル
吸収極大波長:405nm
5- (8-octanesulfoxy) -imino-5H-thiophen-2-ylidene-o-tolyl acetonitrile absorption maximum wavelength: 405 nm
〔B−5(CGI1380)〕
5−(カンファースルホキシ)−イミノ−5H−チオフェン−2−イリデン−o−トリルアセトニトリル
吸収極大波長:405nm
5- (Camphorsulfoxy) -imino-5H-thiophen-2-ylidene-o-tolyl acetonitrile absorption maximum wavelength: 405 nm
〔B−6(CGI1311)〕
5−(p−トルエンスルホキシ)−イミノ−5H−チオフェン−2−イリデン−o−トリルアセトニトリル
吸収極大波長:410nm
5- (p-toluenesulfoxy) -imino-5H-thiophen-2-ylidene-o-tolyl acetonitrile absorption maximum wavelength: 410 nm
〔B−7(PAG103)〕
3−(3−プロパンスルホキシ)−イミノ−2H−チオフェン−3−イリデン−o−トリルアセトニトリル
吸収極大波長:408nm
3- (3-propanesulfoxy) -imino-2H-thiophene-3-ylidene-o-tolyl acetonitrile absorption maximum wavelength: 408 nm
〔B−8(PAG108)〕
3−(8−オクタンスルホキシ)−イミノ−2H−チオフェン−3−イリデン−o−トリルアセトニトリル
吸収極大波長:405nm
3- (8-Octanesulfoxy) -imino-2H-thiophene-3-ylidene-o-tolyl acetonitrile absorption maximum wavelength: 405 nm
〔B−9(PAG121)〕
3−(p−トルエンスルホキシ)−イミノ−2H−チオフェン−3−イリデン−o−トリルアセトニトリル
吸収極大波長:405nm
3- (p-Toluenesulfoxy) -imino-2H-thiophene-3-ylidene-o-tolyl acetonitrile absorption maximum wavelength: 405 nm
前記光酸発生剤Bの含有量としては、前記ポジ型感光性組成物中の全組成物の固形分に対し、0.1〜40質量%が好ましく、0.2〜20質量%がより好ましく、1〜10質量%が特に好ましい。前記含有量が、0.1質量%未満では、感度が低いことがあり、40質量%を超えると、プロファイルの悪化、プロセスマージン(特に、露光後加熱工程などのベーク工程)が狭くなることがある。 As content of the said photo-acid generator B, 0.1-40 mass% is preferable with respect to solid content of the whole composition in the said positive photosensitive composition, and 0.2-20 mass% is more preferable. 1-10 mass% is especially preferable. When the content is less than 0.1% by mass, the sensitivity may be low. When the content exceeds 40% by mass, profile deterioration and process margin (especially baking process such as post-exposure heating process) may be narrowed. is there.
−(C)(その他の成分)−
前記本発明で用いる化学増幅型のポジ型感光性組成物には、必要に応じて、更に界面活性剤、分光増感剤、現像液に対する溶解性を促進させるフェノール性OH基を2個以上有する化合物、有機溶剤、クエンチャー、密着促進剤などを含有させることができる。
-(C) (other ingredients)-
The chemical amplification type positive photosensitive composition used in the present invention further has two or more phenolic OH groups that promote solubility in a surfactant, a spectral sensitizer, and a developer, if necessary. A compound, an organic solvent, a quencher, an adhesion promoter, and the like can be contained.
−−界面活性剤−−
前記界面活性剤としては、具体的には、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンオクチルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル等のポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル類、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロックコポリマー類、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタントリオレエート、ソルビタントリステアレート等のソルビタン脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテ−ト、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート等のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル類等のノニオン系界面活性剤、エフトップEF301、EF303、EF352(新秋田化成(株)製)、メガファックF171、F173、F176、F189、R08(大日本インキ化学工業(株)製)、フロラ−ドFC430、FC431(住友スリーエム(株)製)、アサヒガードAG710、サーフロンS−382、SC101、SC102、SC103、SC104、SC105、SC106(旭硝子(株)製)等のフッ素系界面活性剤、オルガノシロキサンポリマーKP341(信越化学工業(株)製)やアクリル酸系もしくはメタクリル酸系(共)重合ポリフローNo.75、No.95(共栄社油脂化学工業(株)製)、トロイゾルS−366(トロイケミカル(株)製)、などが挙げられる。これらの中でも、フッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤が、塗布性、現像欠陥低減の観点からより好ましい。これらの界面活性剤は1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記界面活性剤の含有量としては、前記ポジ型感光性組成物中の全組成物の固形分に対し、通常0.01〜2質量%が好ましく、0.01〜1質量%がより好ましい。
--Surfactant--
Specific examples of the surfactant include polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene cetyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, and polyoxyethylene octylphenol. Ether, polyoxyethylene alkyl allyl ethers such as polyoxyethylene nonylphenol ether, polyoxyethylene / polyoxypropylene block copolymers, sorbitan monolaurate, sorbitan monopalmitate, sorbitan monostearate, sorbitan monooleate, sorbitan trioleate Sorb, fatty acid esters such as sorbitan tristearate, polyoxyethylene sorbitan monolaurate, poly Nonionic surfactants such as polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters such as xylethylene sorbitan monopalmitate, polyoxyethylene sorbitan monostearate, polyoxyethylene sorbitan trioleate, polyoxyethylene sorbitan tristearate, Ftop EF301, EF303, EF352 (manufactured by Shin-Akita Kasei Co., Ltd.), Megafac F171, F173, F176, F189, R08 (manufactured by Dainippon Ink and Chemicals), Florad FC430, FC431 (Sumitomo 3M) Manufactured by Asahi Guard AG710, Surflon S-382, SC101, SC102, SC103, SC104, SC105, SC106 (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), organosiloxane polymer KP341 ( Yue Chemical Industries, Ltd.) and acrylic or methacrylic acid-based (co) polymer Polyflow No. 75, no. 95 (manufactured by Kyoeisha Yushi Chemical Co., Ltd.), Troisol S-366 (manufactured by Troy Chemical Co., Ltd.), and the like. Among these, fluorine-based surfactants and silicon-based surfactants are more preferable from the viewpoints of coatability and development defect reduction. These surfactants may be used alone or in combination of two or more.
As content of the said surfactant, 0.01-2 mass% is preferable normally with respect to solid content of the whole composition in the said positive photosensitive composition, and 0.01-1 mass% is more preferable.
また、前記ポジ型感光性組成物の塗布性、消泡性、レベリング性などを向上させる目的で、前記界面活性剤としてアニオン系、カチオン系、ノニオン系の各種活性剤が挙げられる。例えば、BM−1000、BM−1100(BMケミー社製)、メガファックF142D、同F172、同F173、同F183(大日本インキ化学工業(株)製)、フロラードFC−135、同FC−170C、同FC−430、同FC−431(住友スリーエム(株)製)、サーフロンS−112、同S−113、同S−131、同S−141、同S−145(旭硝子(株)製)、SH−28PA、同−190、同−193、SZ−6032、SF−8428(東レシリコーン(株)製)などの名称で市販されているフッ素系界面活性剤、などを使用することができる。これらの界面活性剤の使用量としては、前記酸分解性樹脂A100質量部に対して、5質量部以下が好ましい。 Further, for the purpose of improving the coating property, defoaming property, leveling property and the like of the positive photosensitive composition, examples of the surfactant include various anionic, cationic and nonionic active agents. For example, BM-1000, BM-1100 (manufactured by BM Chemie), MegaFuck F142D, F172, F173, F183 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals), Florard FC-135, FC-170C, FC-430, FC-431 (Sumitomo 3M Co., Ltd.), Surflon S-112, S-113, S-131, S-141, S-145 (Asahi Glass Co., Ltd.), Fluorosurfactants commercially available under names such as SH-28PA, -190, -193, SZ-6032, and SF-8428 (manufactured by Toray Silicone Co., Ltd.) can be used. The amount of these surfactants used is preferably 5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the acid-decomposable resin A.
−−分光増感剤−−
前記分光増感剤は、使用する光酸発生剤が吸収を持たない遠紫外より長波長領域に増感させることで、本発明で用いる前記化学増幅型ポジ型感光性組成物を、i線又はg線に感度を持たせることができる観点から添加される。
前記分光増感剤としては、具体的には、例えば、ベンゾフェノン、p,p’−テトラメチルジアミノベンゾフェノン、p,p’−テトラエチルエチルアミノベンゾフェノン、2−クロロチオキサントン、アントロン、9−エトキシアントラセン、アントラセン、ピレン、ペリレン、フェノチアジン、ベンジル、アクリジンオレンジ、ベンゾフラビン、セトフラビン−T、9,10−ジフェニルアントラセン、9−フルオレノン、アセトフェノン、フェナントレン、2−ニトロフルオレン、5−ニトロアセナフテン、ベンゾキノン、2−クロロ−4−ニトロアニリン、N−アセチル−p−ニトロアニリン、p−ニトロアニリン、N−アセチル−4−ニトロ−1−ナフチルアミン、ピクラミド、アントラキノン、2−エチルアントラキノン、2−tert−ブチルアントラキノン、1,2−ベンズアンスラキノン、3−メチル−1,3−ジアザ−1,9−ベンズアンスロン、ジベンザルアセトン、1,2−ナフトキノン、3,3’−カルボニル−ビス(5,7−ジメトキシカルボニルクマリン)、コロネン、などが好適に挙げられるが、これらに限定されるものではない。
--- Spectral sensitizer-
The spectral sensitizer sensitizes the chemically amplified positive photosensitive composition used in the present invention to i-line or It is added from the viewpoint of giving sensitivity to g-line.
Specific examples of the spectral sensitizer include benzophenone, p, p′-tetramethyldiaminobenzophenone, p, p′-tetraethylethylaminobenzophenone, 2-chlorothioxanthone, anthrone, 9-ethoxyanthracene, and anthracene. , Pyrene, perylene, phenothiazine, benzyl, acridine orange, benzoflavin, cetoflavin-T, 9,10-diphenylanthracene, 9-fluorenone, acetophenone, phenanthrene, 2-nitrofluorene, 5-nitroacenaphthene, benzoquinone, 2-chloro -4-nitroaniline, N-acetyl-p-nitroaniline, p-nitroaniline, N-acetyl-4-nitro-1-naphthylamine, picramide, anthraquinone, 2-ethylanthraquinone, 2-t rt-butylanthraquinone, 1,2-benzanthraquinone, 3-methyl-1,3-diaza-1,9-benzanthrone, dibenzalacetone, 1,2-naphthoquinone, 3,3′-carbonyl-bis ( (5,7-dimethoxycarbonylcoumarin), coronene, and the like are preferable, but not limited thereto.
−−フェノール性OH基を2個以上有する化合物−−
前記フェノール性OH基を2個以上有する化合物は、現像液に対する溶解性を促進させる観点から添加される。
前記フェノール性OH基を2個以上有する化合物としては、例えば、ポリヒドロキシ化合物が挙げられ、該ポリヒドロキシ化合物としては、フェノール類、レゾルシン、フロログルシン、フロログルシド、2,3,4−トリヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、α,α’,α”−トリス(4−ヒドロキシフェニル)−1,3,5−トリイソプロピルベンゼン、トリス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、トリス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1’−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、が挙げられる。
--Compound having two or more phenolic OH groups--
The compound having two or more phenolic OH groups is added from the viewpoint of promoting solubility in a developer.
Examples of the compound having two or more phenolic OH groups include polyhydroxy compounds, which include phenols, resorcin, phloroglucin, phloroglucid, 2,3,4-trihydroxybenzophenone, 2 , 3,4,4′-tetrahydroxybenzophenone, α, α ′, α ″ -tris (4-hydroxyphenyl) -1,3,5-triisopropylbenzene, tris (4-hydroxyphenyl) methane, tris (4 -Hydroxyphenyl) ethane, 1,1'-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane.
−−有機溶剤−−
前記有機溶剤は、本発明の前記感光性組成物の粘度調整のために適宜使用することができる。前記有機溶剤としては、具体的には、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジプロピルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノフェニルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノフェニルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、2−メトキシブチルアセテート、3−メトキシブチルアセテート、4−メトキシブチルアセテート、2−メチル−3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、3−エチル−3−メトキシブチルアセテート、2−エトキシブチルアセテート、4−エトキシブチルアセテート、4−プロポキシブチルアセテート、2−メトキシペンチルアセテート、3−メトキシペンチルアセテート、4−メトキシペンチルアセテート、2−メチル−3−メトキシペンチルアセテート、3−メチル−3−メトキシペンチルアセテート、3−メチル−4−メトキシペンチルアセテート、4−メチル−4−メトキシペンチルアセテート、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルシソブチルケトン、エチルイソブチルケトン、テトラヒドロフラン、シクロヘキサノン、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、プロピオン酸イソプロピル、2−ヒドロキシプロピオン酸メチル、2−ヒドロキシプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチル、メチル−3−メトキシプロピオネート、エチル−3−メトキシプロピオネート、エチル−3−エトキシプロピオネート、エチル−3−プロポキシプロピオネート、プロピル−3−メトキシプロピオネート、イソプロピル−3−メトキシプロピオネート、エトキシ酢酸エチル、オキシ酢酸エチル、2−ヒドロキシ−3−メチルブタン酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、酢酸イソアミル、炭酸メチル、炭酸エチル、炭酸プロピル、炭酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、ピルビン酸ブチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、ベンジルメチルエーテル、ベンジルエチルエーテル、ジヘキシルエーテル、酢酸ベンジル、安息香酸エチル、シュウ酸ジエチル、マレイン酸ジエチル、γ−ブチロラクトン、ベンゼン、トルエン、キシレン、シクロヘキサノン、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン、などが挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
-Organic solvent-
The organic solvent can be appropriately used for adjusting the viscosity of the photosensitive composition of the present invention. Specific examples of the organic solvent include ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol dipropyl ether, Propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether, propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol diethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monophenyl ether, Ethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monopropyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, ethylene glycol monophenyl ether acetate, diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether Acetate, diethylene glycol monopropyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monophenyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate , Propylene glycol monopropyl ether acetate, 2-methoxybutyl acetate, 3-methoxybutyl acetate, 4-methoxybutyl acetate, 2-methyl-3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, 3- Ethyl-3-methoxybutyl acetate, 2-ethoxybutyl acetate, 4-ethoxybutyl acetate, 4-propoxybutyl acetate, 2-methoxypentyl acetate, 3-methoxypentyl acetate, 4-methoxypentyl acetate, 2-methyl-3- Methoxypentyl acetate, 3-methyl-3-methoxypentyl acetate, 3-methyl-4-methoxypentyl acetate, 4-methyl-4-methoxypentyl acetate, acetone, methyl ethyl ketone , Diethyl ketone, methyl isobutyl ketone, ethyl isobutyl ketone, tetrahydrofuran, cyclohexanone, methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate, isopropyl propionate, methyl 2-hydroxypropionate, ethyl 2-hydroxypropionate, 2-hydroxy 2-methyl, methyl-3-methoxypropionate, ethyl-3-methoxypropionate, ethyl-3-ethoxypropionate, ethyl-3-propoxypropionate, propyl-3-methoxypropionate, Isopropyl-3-methoxypropionate, ethyl ethoxy acetate, ethyl oxyacetate, methyl 2-hydroxy-3-methylbutanoate, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, isopropyl acetate, butyl acetate, acetic acid Soamyl, methyl carbonate, ethyl carbonate, propyl carbonate, butyl carbonate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, propyl pyruvate, butyl pyruvate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, benzyl methyl ether, benzyl ethyl ether, dihexyl ether, acetic acid Examples include benzyl, ethyl benzoate, diethyl oxalate, diethyl maleate, γ-butyrolactone, benzene, toluene, xylene, cyclohexanone, methanol, ethanol, propanol, butanol, hexanol, cyclohexanol, ethylene glycol, diethylene glycol, and glycerin. . These may be used alone or in combination of two or more.
前記有機溶媒の含有量としては、得られるポジ型感光性組成物をスピンコート法を用いて20μm以上の厚みを得るために、前記ポジ型感光性組成物の固形分濃度が、65質量%以下になる範囲が好ましい。該固形分濃度が、65質量%を超えると、前記ポジ型感光性組成物の流動性が著しく悪化し、取り扱いが困難な上、スピンコート法では、均一なポジ型感光層が得られにくくなることがある。 As the content of the organic solvent, in order to obtain a thickness of 20 μm or more from the obtained positive photosensitive composition using a spin coating method, the solid content concentration of the positive photosensitive composition is 65% by mass or less. A range of is preferred. When the solid content concentration exceeds 65% by mass, the fluidity of the positive photosensitive composition is remarkably deteriorated and is difficult to handle, and it is difficult to obtain a uniform positive photosensitive layer by the spin coating method. Sometimes.
−−クエンチャー−−
前記クエンチャーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、トリエチルアミン、トリブチルアミン、ジブチルアミン、トリエタノールアミンなどの第二級または第三級アミンなどが挙げられる。
--Quencher--
There is no restriction | limiting in particular as said quencher, According to the objective, it can select suitably, For example, secondary or tertiary amines, such as a triethylamine, a tributylamine, a dibutylamine, a triethanolamine, etc. are mentioned.
−−密着促進剤−−
前記密着促進剤(以下、接着助剤と称することがある)は、前記ポジ型感光層と基板との接着性を向上させる目的で添加される。
前記接着助剤としては、官能性シランカップリング剤が好適に挙げられる。ここで、前記官能性シランカップリング剤とは、カルボキシル基、メタクリロイル基、イソシアネート基、エポキシ基などの反応性置換基を有するシランカップリング剤を意味し、具体的には、例えば、トリメトキシシリル安息香酸、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、などが挙げられる。
前記接着助剤の含有量としては、前記酸分解性樹脂A100質量部に対して、20質量部以下が好ましい。
-Adhesion promoter-
The adhesion promoter (hereinafter sometimes referred to as an adhesion assistant) is added for the purpose of improving the adhesion between the positive photosensitive layer and the substrate.
Suitable examples of the adhesion assistant include functional silane coupling agents. Here, the functional silane coupling agent means a silane coupling agent having a reactive substituent such as a carboxyl group, a methacryloyl group, an isocyanate group, an epoxy group, and specifically, for example, trimethoxysilyl. Benzoic acid, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, vinyltriacetoxysilane, vinyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, etc. It is done.
The content of the adhesion assistant is preferably 20 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the acid-decomposable resin A.
また、本発明の前記感光性組成物には、アルカリ現像液に対する溶解性の微調整を行なう観点から、酢酸、プロピオン酸、n−酪酸、iso−酪酸、n−吉草酸、iso−吉草酸、安息香酸、けい皮酸などのモノカルボン酸;乳酸、2−ヒドロキシ酪酸、3−ヒドロキシ酪酸、サリチル酸、m−ヒドロキシ安息香酸、p−ヒドロキシ安息香酸、2−ヒドロキシけい皮酸、3−ヒドロキシけい皮酸、4−ヒドロキシけい皮酸、5−ヒドロキシイソフタル酸、シリンギン酸などのヒドロキシモノカルボン酸;シュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、マレイン酸、イタコン酸、ヘキサヒドロフタル酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸、1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、シクロペンタンテトラカルボン酸、ブタンテトラカルボン酸、1,2,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸などの多価カルボン酸;無水イタコン酸、無水コハク酸、無水シトラコン酸、無水ドデセニルコハク酸、無水トリカルバニル酸、無水マレイン酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、無水メチルテトラヒドロフタル酸、無水ハイミック酸、1,2,3,4,−ブタンテトラカルボン酸、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、無水フタル酸、無水ピロメリット酸、無水トリメリット酸、無水ベンゾフェノンテトラカルボン酸、エチレングリコールビス無水トリメリテート、グリセリントリス無水トリメリテートなどの酸無水物を添加することもできる。
更に、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルホルムアニリド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、ベンジルエチルエーテル、ジヘキシルエーテル、アセトニルアセトン、イソホロン、カプロン酸、カプリル酸、1−オクタノール、1−ノナノール、ベンジルアルコール、酢酸ベンジル、安息香酸エチル、シュウ酸ジエチル、マレイン酸ジエチル、γ−ブチロラクトン、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、フェニルセロソルブアセテート、などの高沸点溶媒を添加することもできる。
前記アルカリ現像液に対する溶解性の微調整を行なうための化合物の含有量としては、用途、塗布方法に応じて調整することができ、組成物を均一に混合させることができれば特に限定されるものではないが、得られるポジ型感光性組成物の全固形分に対して、60質量%以下が好ましく、40質量%以下がより好ましい。
In addition, from the viewpoint of finely adjusting the solubility in an alkaline developer, the photosensitive composition of the present invention includes acetic acid, propionic acid, n-butyric acid, iso-butyric acid, n-valeric acid, iso-valeric acid, Monocarboxylic acids such as benzoic acid and cinnamic acid; lactic acid, 2-hydroxybutyric acid, 3-hydroxybutyric acid, salicylic acid, m-hydroxybenzoic acid, p-hydroxybenzoic acid, 2-hydroxycinnamic acid, 3-hydroxycinnamic acid Hydroxy monocarboxylic acids such as acid, 4-hydroxycinnamic acid, 5-hydroxyisophthalic acid, syringic acid; oxalic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, maleic acid, itaconic acid, hexahydrophthalic acid, phthalic acid, Isophthalic acid, terephthalic acid, 1,2-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,2,4-cyclohexanetricarboxylic acid, trimelli Polycarboxylic acids such as toic acid, pyromellitic acid, cyclopentanetetracarboxylic acid, butanetetracarboxylic acid, 1,2,5,8-naphthalenetetracarboxylic acid; itaconic anhydride, succinic anhydride, citraconic anhydride, anhydrous Dodecenyl succinic acid, tricarbanilic anhydride, maleic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, methyl tetrahydrophthalic anhydride, hymic anhydride, 1,2,3,4, -butanetetracarboxylic acid, cyclopentanetetracarboxylic dianhydride, Acid anhydrides such as phthalic anhydride, pyromellitic anhydride, trimellitic anhydride, benzophenone tetracarboxylic anhydride, ethylene glycol bis trimellitic anhydride, and glycerin tris anhydrous trimellitate can also be added.
Further, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N-methylformanilide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, dimethylsulfoxide, benzylethyl ether, dihexyl ether, acetonylacetone , Isophorone, caproic acid, caprylic acid, 1-octanol, 1-nonanol, benzyl alcohol, benzyl acetate, ethyl benzoate, diethyl oxalate, diethyl maleate, γ-butyrolactone, ethylene carbonate, propylene carbonate, phenyl cellosolve acetate, etc. It is also possible to add a high boiling point solvent.
The content of the compound for finely adjusting the solubility in the alkali developer can be adjusted according to the use and application method, and is not particularly limited as long as the composition can be mixed uniformly. However, it is preferably 60% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, based on the total solid content of the obtained positive photosensitive composition.
前記ポジ型感光性組成物には、更に必要に応じて、充填材、着色剤、粘度調整剤などを添加することもできる。
前記充填材としては、シリカ、アルミナ、タルク、ベントナイト、ジルコニウムシリケート、粉末ガラスなどが挙げられる。
前記着色剤としては、アルミナ白、クレー、炭酸バリウム、硫酸バリウムなどの体質顔料;亜鉛華、鉛白、黄鉛、鉛丹、群青、紺青、酸化チタン、クロム酸亜鉛、ベンガラ、カーボンブラックなどの無機顔料;ブリリアントカーミン6B、パーマネントレッド6B、パーマネントレッドR、ベンジジンイエロー、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーンなどの有機顔料;マゼンタ、ローダミンなどの塩基性染料;ダイレクトスカーレット、ダイレクトオレンジなどの直接染料;ローセリン、メタニルイエローなどの酸性染料が挙げられる。また、粘度調整剤としては、ベントナイト、シリカゲル、アルミニウム粉末、などが挙げられる。
これらの含有量としては、前記ポジ型感光性組成物の本質的な特性を損なわない範囲、得られるポジ型感光性組成物の全固形分に対して、50質量%以下が好ましい。
If necessary, the positive photosensitive composition can further contain a filler, a colorant, a viscosity modifier and the like.
Examples of the filler include silica, alumina, talc, bentonite, zirconium silicate, and powdered glass.
Examples of the colorant include extender pigments such as alumina white, clay, barium carbonate, barium sulfate; zinc white, lead white, yellow lead, red lead, ultramarine, bitumen, titanium oxide, zinc chromate, bengara, carbon black, and the like. Inorganic pigments; Brilliant Carmine 6B, Permanent Red 6B, Permanent Red R, Organic Pigments such as Benzidine Yellow, Phthalocyanine Blue, and Phthalocyanine Green; Basic Dyes such as Magenta and Rhodamine; Direct Dyes such as Direct Scarlet and Direct Orange; Roserine, Meta Examples include acid dyes such as nil yellow. Examples of the viscosity modifier include bentonite, silica gel, aluminum powder, and the like.
The content thereof is preferably 50% by mass or less based on the total solid content of the obtained positive photosensitive composition in a range not impairing the essential characteristics of the positive photosensitive composition.
また、前記ポジ型感光性組成物には、必要に応じて消泡剤、その他の添加剤を添加することができる。
前記消泡剤としては、シリコーン系、フッ素系各種消泡剤、などが挙げられる。
Moreover, an antifoamer and other additives can be added to the positive photosensitive composition as necessary.
Examples of the antifoaming agent include various silicone-based and fluorine-based antifoaming agents.
本発明で用いる前記ポジ型感光性組成物溶液の調製は、充填材、顔料を添加しない場合には、通常の方法で混合、攪拌するだけでよく、充填材、顔料を添加する場合にはディゾルバー、ホモジナイザー、3本ロールミルなどの分散機を用い分散、混合させればよい。また、必要に応じて、さらにメッシュ、メンブレンフィルターなどを用いてろ過してもよい。 The positive photosensitive composition solution used in the present invention may be prepared by mixing and stirring in the usual manner when no filler or pigment is added, and when a filler or pigment is added, a dissolver is used. , Using a disperser such as a homogenizer or a three-roll mill. Moreover, you may further filter using a mesh, a membrane filter, etc. as needed.
前記ポジ型感光層は、一般によく知られた塗布方法、例えば、ディップコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート法、エクストルージョンコート法などにより上記ポジ型感光性組成物塗布液を塗布することにより形成することができる。 The positive photosensitive layer is formed by a well-known coating method such as dip coating, air knife coating, curtain coating, wire bar coating, gravure coating, extrusion coating, and the like. It can form by apply | coating a composition coating liquid.
なお、前記ポジ型感光性組成物は、例えば、後述のように、銅、クロム、鉄、ガラス基板等各種基板のエッチング時のレジストや半導体製造用レジストとして使用することができる。
本発明の組成物をフォトレジスト膜とした場合のポジ型感光層の厚みとしては、0.1〜10μmが好ましく、0.5〜7μmがより好ましく、1〜3μmがより好ましい。前記厚みが、0.1μm未満であると、耐エッチング性が劣ることがあり、10μmを超えると、解像度が劣化することがある。
In addition, the said positive photosensitive composition can be used as a resist at the time of the etching of various board | substrates, such as a copper, chromium, iron, a glass substrate, and a resist for semiconductor manufacture as mentioned later.
The thickness of the positive photosensitive layer when the composition of the present invention is used as a photoresist film is preferably 0.1 to 10 μm, more preferably 0.5 to 7 μm, and more preferably 1 to 3 μm. When the thickness is less than 0.1 μm, the etching resistance may be inferior, and when it exceeds 10 μm, the resolution may be deteriorated.
<基材>
前記ポジ型感光層形成工程で用いられる前記基材としては、特に制限はなく、公知の材料の中から表面平滑性の高いものから凸凹のある表面を有するものまで、目的に応じて適宜選択することができるが、板状の基材(基板)が好ましく、具体的には、ガラス板(例えば、ソーダガラス板、酸化ケイ素をスパッタしたガラス板、石英ガラス板等)、合成樹脂性のフィルム、紙、金属板などが挙げられる。
先行パターンや薄膜を有する基体上を洗浄後に、例えばHMDS(ヘキサメチルホスホルアミド)のような溶剤で処理して基板表面の水分を除去する。ポジ型感光性組成物をスピンコーターを用いて、塗布乾燥する。乾燥温度は100〜150℃が好ましい。
<Base material>
There is no restriction | limiting in particular as the said base material used at the said positive photosensitive layer formation process, According to the objective, it selects suitably from what has a highly smooth surface to what has an uneven surface from well-known materials. However, a plate-like base material (substrate) is preferable. Specifically, a glass plate (for example, a soda glass plate, a glass plate sputtered with silicon oxide, a quartz glass plate, etc.), a synthetic resin film, Examples include paper and metal plates.
After cleaning the substrate having the preceding pattern or thin film, the substrate surface is treated with a solvent such as HMDS (hexamethylphosphoramide) to remove moisture on the substrate surface. The positive photosensitive composition is applied and dried using a spin coater. The drying temperature is preferably 100 to 150 ° C.
[保護膜形成工程]
前記保護膜形成工程は、前記ポジ型感光層表面に、質量平均分子量が8,000〜100,000のポリビニルアルコールを少なくとも含む保護膜を形成する工程である。
前記保護膜の形成方法としては、例えば、後述する保護膜形成材料の1種又は2種以上を、水、又は水と混和性の溶剤の混合液中に溶解して水性溶液を形成し、該水性溶液を前記ポジ型感光層上に塗布し、乾燥することにより形成することができる。
[Protective film formation process]
The protective film forming step is a step of forming a protective film containing at least polyvinyl alcohol having a mass average molecular weight of 8,000 to 100,000 on the surface of the positive photosensitive layer.
As the method for forming the protective film, for example, one or more of the protective film forming materials described later are dissolved in water or a mixture of water-miscible solvents to form an aqueous solution, It can be formed by applying an aqueous solution on the positive photosensitive layer and drying it.
前記保護膜としては、露光時に空気中または環境中の塩基性物質の影響により、ポジ型感光層の酸による保護基分解反応が阻害されることがなく、該ポジ型感光層の感度を高く保つことができれば、その材料、形状、構造など、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、空気の透過性が低く、かつ露光に用いられる光の透過は実質的に阻害しないことが好ましい。
また、前記保護膜としては、前記支持体よりも前記感光層に対してより強く接着又は密着していることが好ましい。
また、前記保護膜としては、取扱性、ゴミ付着による欠陥防止の観点から、表面のタック性が小さいことが好ましい。
As the protective film, the protective group decomposition reaction by the acid of the positive photosensitive layer is not hindered by the influence of a basic substance in the air or the environment during exposure, and the sensitivity of the positive photosensitive layer is kept high. If possible, the material, shape, structure, etc. are not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. However, the air permeability is low and the transmission of light used for exposure is not substantially hindered. It is preferable.
Further, it is preferable that the protective film adheres or adheres more strongly to the photosensitive layer than the support.
Further, the protective film preferably has a small surface tack property from the viewpoint of handling properties and prevention of defects due to dust adhesion.
前記保護膜形成材料としては、上述した質量平均分子量が8,000〜100,000のポリビニルアルコールを少なくとも含んでいれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、水溶液に可溶であることが好ましく、現像液である弱アルカリ水溶液に可溶であることがより好ましい。
前記保護膜形成材料としては、前記ポリビニルアルコールに加えて、更に水溶性樹脂を含むのが好ましく、該水溶性樹脂としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシエチルセルロース、カルボキシプロピルセルロース、カルボキシエチルセルロース、カルボキシアルキルセルロースの水溶性塩等のセルロース類、酸性セルロース類、カルボキシアルキル澱粉の水溶性塩、ポリアクリルアミド類、水溶性ポリアミド、ポリアクリル酸の水溶性塩、ポリビニルエーテル/無水マレイン酸重合体、エチレンオキサイド重合体、スチレン/マレイン酸の共重合体、マレイネート樹脂、ゼラチン、アラビアゴムが挙げられる。これらの中でも、感光層との密着性を向上させる観点から、ポリビニルアルコールとポリビニルピロリドンとの併用が好適に挙げられる。
また、前記保護膜としては、これらの中から1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
The protective film forming material is not particularly limited as long as it contains at least the above-mentioned polyvinyl alcohol having a weight average molecular weight of 8,000 to 100,000, and can be appropriately selected according to the purpose. It is preferably soluble, and more preferably soluble in a weak alkaline aqueous solution as a developer.
The protective film forming material preferably further contains a water-soluble resin in addition to the polyvinyl alcohol. Examples of the water-soluble resin include polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, ethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, hydroxy Celluloses such as water-soluble salts of propylmethylcellulose, carboxyethylcellulose, carboxypropylcellulose, carboxyethylcellulose, carboxyalkylcellulose, water-soluble salts of acidic cellulose, carboxyalkyl starch, polyacrylamides, water-soluble polyamide, water-soluble polyacrylic acid Salt, polyvinyl ether / maleic anhydride polymer, ethylene oxide polymer, styrene / maleic acid copolymer, maleate resin, gelatin , Gum arabic. Among these, the combined use of polyvinyl alcohol and polyvinyl pyrrolidone is preferable from the viewpoint of improving the adhesion to the photosensitive layer.
Moreover, as said protective film, 1 type may be used individually among these, and 2 or more types may be used together.
前記ポリビニルアルコールとしては、質量平均分子量が8,000〜100,000であることが必要であり、15,000〜45,000が特に好ましい。また、前記ポリビニルアルコールとしては、鹸化率が、75〜95モル%のものが好ましく、85〜90モル%のものが特に好ましい。
前記質量平均分子量が8,000未満では、保護膜の望ましくないタック性が生じやすく、保護膜の保護能力が低下することがあり、100,000を超えると、薄膜の形成性、前記ポジ型感光層との密着性が劣ることがある。
また、前記鹸化率が、75モル%未満では、保護膜の保護能力が低下することがあり、95モル%を超えると、保護膜がもろくなり、前記ポジ型感光層との密着性が劣ることがある。
The polyvinyl alcohol is required to have a mass average molecular weight of 8,000 to 100,000, particularly preferably 15,000 to 45,000. The polyvinyl alcohol preferably has a saponification rate of 75 to 95 mol%, particularly preferably 85 to 90 mol%.
If the mass average molecular weight is less than 8,000, an undesirable tackiness of the protective film is likely to occur, and the protective ability of the protective film may be reduced. Adhesion with the layer may be inferior.
Further, when the saponification rate is less than 75 mol%, the protective ability of the protective film may be reduced. There is.
前記ポリビニルアルコールとしては、具体的には、PVA−202、PVA−203、PVA−204、PVA−205、PVA−210、PVA−217、PVA−220、PVA−217EE、PVA−217E、PVA220E、PVA−403、PVA−405、PVA−420、PVA−613、PVA−617、PVA−706、PVA−CS、PVA−CST(以上、全てクラレ社製商品名)などが好ましく挙げられる。
前記保護膜形成材料における好適な組合せである、ポリビニルアルコールとポリビニルピロリドンの場合、該ポリビニルアルコールの含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、保護膜全量に対して、50〜90質量%が好ましく、60〜80質量%がより好ましい。前記ポリビニルアルコールの含有量が、50質量%未満であると、汚染防止能力が不十分となることがあり、前記含有量が、90質量%を超えると、前記ポジ型感光層との密着性が劣ることがある。
また、この場合の前記ポリビニルピロリドンの含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、保護膜全量に対して、10〜50質量%が好ましく、20〜40質量%がより好ましい。前記ポリビニルピロリドンの含有量が、10質量%未満であると、前記ポジ型感光層との密着性が不十分となることがあり、前記含有量が50質量%を超えると、保護能力が劣化することがある。
Specifically as said polyvinyl alcohol, PVA-202, PVA-203, PVA-204, PVA-205, PVA-210, PVA-217, PVA-220, PVA-217EE, PVA-217E, PVA220E, PVA -403, PVA-405, PVA-420, PVA-613, PVA-617, PVA-706, PVA-CS, PVA-CST (all are trade names manufactured by Kuraray Co., Ltd.) and the like are preferable.
In the case of polyvinyl alcohol and polyvinylpyrrolidone, which is a suitable combination in the protective film forming material, the content of the polyvinyl alcohol is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. On the other hand, 50-90 mass% is preferable and 60-80 mass% is more preferable. When the content of the polyvinyl alcohol is less than 50% by mass, the ability to prevent contamination may be insufficient, and when the content exceeds 90% by mass, the adhesion to the positive photosensitive layer may be increased. May be inferior.
Moreover, there is no restriction | limiting in particular as content of the said polyvinylpyrrolidone in this case, Although it can select suitably according to the objective, 10-50 mass% is preferable with respect to the protective film whole quantity, and 20-40 mass % Is more preferable. When the content of the polyvinyl pyrrolidone is less than 10% by mass, the adhesion to the positive photosensitive layer may be insufficient, and when the content exceeds 50% by mass, the protective ability is deteriorated. Sometimes.
前記保護膜形成材料には、更に、前記保護膜の塗布性改良、前記ポジ型感光層と前記保護膜との密着性改善などを目的として、界面活性剤を添加することができる。
前記界面活性剤としては、例えば、特開昭61−285444号公報に記載のアルキルカルボキシベタイン、パーフロロアルキルベタインなどの両性界面活性剤を用いることができる。
前記界面活性剤を添加する場合における該界面活性剤の含有量としては、保護膜固形分の1〜20質量%が好ましく、1〜10質量%がより好ましく、1〜5質量%が特に好ましい。
A surfactant may be further added to the protective film forming material for the purpose of improving the coating property of the protective film and improving the adhesion between the positive photosensitive layer and the protective film.
As the surfactant, for example, amphoteric surfactants such as alkylcarboxybetaines and perfluoroalkylbetaines described in JP-A-61-285444 can be used.
As content of this surfactant in the case of adding the said surfactant, 1-20 mass% of protective-film solid content is preferable, 1-10 mass% is more preferable, 1-5 mass% is especially preferable.
前記保護膜形成材料を溶解させる際に用いる水混和性溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、などが挙げられる。
前記水混和性溶剤の溶媒合計量中の含有量としては、1〜80質量%が好ましく、2〜70質量%がより好ましく、5〜60質量%が特に好ましい。
前記水及び溶剤の混合比としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、水:溶剤が、100:0〜80:20が好ましく、70:30がより好ましく、60:40が特に好ましい。
前記保護膜を前記保護膜形成材料が含有された水性溶液により形成する場合には、前記保護膜形成材料の水性溶液における固形分濃度としては、0.5〜30質量%が好ましく、1〜20質量%がより好ましく、2〜10質量%が特に好ましい。
前記固形分濃度が0.5質量%未満又は、30質量%を超えると、乾燥後に前記保護膜の厚みが所定の厚みとならないことがある。
Examples of the water-miscible solvent used for dissolving the protective film forming material include methanol, ethanol, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, and the like.
As content in the solvent total amount of the said water-miscible solvent, 1-80 mass% is preferable, 2-70 mass% is more preferable, 5-60 mass% is especially preferable.
The mixing ratio of water and solvent is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, water: solvent is preferably 100: 0 to 80:20, more preferably 70:30. 60:40 is particularly preferred.
When the protective film is formed of an aqueous solution containing the protective film forming material, the solid content concentration in the aqueous solution of the protective film forming material is preferably 0.5 to 30% by mass, and 1 to 20%. % By mass is more preferable, and 2 to 10% by mass is particularly preferable.
When the solid content concentration is less than 0.5% by mass or exceeds 30% by mass, the thickness of the protective film may not be a predetermined thickness after drying.
前記保護膜の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、具体的には、0.1〜3.0μmが好ましく、0.2〜2.5μmがより好ましく、0.5〜2.0μmが特に好ましい。前記保護膜の厚みが、0.1μm未満であると、空気の透過性が高すぎて、保護能力が低下することがあり、3.0μmを超えると、保護膜による光の散乱や屈折の等影響により、ポジ型感光層上に結像させる像にボケ像が生じ、高解像度が得られないことがあり、更に、現像、レジストの剥離に時間がかかることがある。 There is no restriction | limiting in particular as thickness of the said protective film, Although it can select suitably according to the objective, Specifically, 0.1-3.0 micrometers is preferable and 0.2-2.5 micrometers is more preferable. 0.5 to 2.0 μm is particularly preferable. If the thickness of the protective film is less than 0.1 μm, the air permeability is too high and the protective ability may be reduced. If the thickness exceeds 3.0 μm, light scattering or refraction by the protective film may occur. Due to the influence, a blurred image may be formed on the image formed on the positive photosensitive layer, high resolution may not be obtained, and further development and resist peeling may take time.
[中間層形成工程]
前記中間層形成工程は、前記ポジ型感光層上に、中間層を形成する工程である。
前記中間層は、前記ポジ型感光層と前記保護層との間に設けられる。該ポジ型感光層と該保護層の形成においては有機溶剤を用いるため、該中間層がその間に位置することにより、両層が互いに混ざり合うのを防止することができる。
[Intermediate layer forming step]
The intermediate layer forming step is a step of forming an intermediate layer on the positive photosensitive layer.
The intermediate layer is provided between the positive photosensitive layer and the protective layer. In forming the positive photosensitive layer and the protective layer, an organic solvent is used. Therefore, the intermediate layer is located between the layers, thereby preventing the two layers from being mixed with each other.
前記中間層としては、水又はアルカリ水溶液に分散乃至溶解するものが好ましい。
前記中間層の材料としては、公知のものを使用することができ、例えば、特開昭46−2121号公報及び特公昭56−40824号公報に記載のポリビニルエーテル/無水マレイン酸重合体、カルボキシアルキルセルロースの水溶性塩、水溶性セルロースエーテル類、カルボキシアルキル澱粉の水溶性塩、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド類、水溶性ポリアミド、ポリアクリル酸の水溶性塩、ゼラチン、エチレンオキサイド重合体、各種澱粉及びその類似物からなる群の水溶性塩、スチレン/マレイン酸の共重合体、マレイネート樹脂、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中でも親水性高分子を使用するのが好ましく、該親水性高分子の中でも、少なくともポリビニルアルコールを使用するのが好ましく、ポリビニルアルコールとポリビニルピロリドンとの併用が特に好ましい。
The intermediate layer is preferably dispersed or dissolved in water or an aqueous alkali solution.
As the material for the intermediate layer, known materials can be used. For example, polyvinyl ether / maleic anhydride polymer, carboxyalkyl described in JP-A No. 46-2121 and JP-B No. 56-40824 Water-soluble salt of cellulose, water-soluble cellulose ether, water-soluble salt of carboxyalkyl starch, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, polyacrylamide, water-soluble polyamide, water-soluble salt of polyacrylic acid, gelatin, ethylene oxide polymer, various Water soluble salts of the group consisting of starch and the like, styrene / maleic acid copolymers, maleate resins, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, it is preferable to use a hydrophilic polymer, and among these hydrophilic polymers, it is preferable to use at least polyvinyl alcohol, and a combination of polyvinyl alcohol and polyvinyl pyrrolidone is particularly preferable.
前記ポリビニルアルコールとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、その鹸化率は80%以上が好ましい。
前記ポリビニルピロリドンを使用する場合、その含有量としては、該中間層の固形分に対し、1〜75質量%が好ましく、1〜60質量%がより好ましく、10〜50質量%が特に好ましい。
前記含有量が、1質量%未満であると、前記感光層との十分な密着性が得られないことがあり、75質量%を超えると、酸素遮断能が低下することがあり、好ましくない。
There is no restriction | limiting in particular as said polyvinyl alcohol, Although it can select suitably according to the objective, The saponification rate has preferable 80% or more.
When using the said polyvinyl pyrrolidone, as content, 1-75 mass% is preferable with respect to solid content of this intermediate | middle layer, 1-60 mass% is more preferable, 10-50 mass% is especially preferable.
When the content is less than 1% by mass, sufficient adhesion to the photosensitive layer may not be obtained, and when it exceeds 75% by mass, the oxygen blocking ability may be lowered, which is not preferable.
前記中間層は、酸素透過率が小さいことが好ましい。前記中間層の酸素透過率が大きく酸素遮断能が低い場合には、前記ポジ型感光層に対する露光時における光量をアップする必要が生じたり、露光時間を長くする必要が生ずることがあり、解像度も低下してしまうことがある。 The intermediate layer preferably has a low oxygen permeability. When the oxygen permeability of the intermediate layer is large and the oxygen blocking ability is low, it may be necessary to increase the amount of light at the time of exposure to the positive photosensitive layer, or it may be necessary to lengthen the exposure time, and the resolution may also be increased. May fall.
前記中間層の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、0.1〜5μmが好ましく、0.5〜2μmがより好ましい。
前記厚みが、0.1μm未満であると、酸素透過性が高過ぎてしまうことがあり、5μmを超えると、現像時や中間層除去時に長時間を要し、好ましくない。
There is no restriction | limiting in particular as thickness of the said intermediate | middle layer, According to the objective, it can select suitably, 0.1-5 micrometers is preferable and 0.5-2 micrometers is more preferable.
If the thickness is less than 0.1 μm, oxygen permeability may be too high, and if it exceeds 5 μm, it takes a long time for development or removal of the intermediate layer, which is not preferable.
[その他の層形成工程]
前記その他の層形成工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、光吸収層、表面保護層などの形成工程が挙げられる。
前記その他の層形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記ポジ型感光層上に塗布する方法などが挙げられる。
[Other layer formation process]
There is no restriction | limiting in particular as said other layer formation process, According to the objective, it can select suitably, For example, formation processes, such as a light absorption layer and a surface protective layer, are mentioned.
There is no restriction | limiting in particular as said other layer formation method, According to the objective, it can select suitably, For example, the method of apply | coating on the said positive photosensitive layer etc. are mentioned.
[露光工程]
前記露光工程は、前記ポジ型感光層に対し、保護膜側から露光を行う工程である。
前記露光工程としては、画像データに基づいて光を変調しながら相対走査して露光することで2次元画像の形成を行なう露光方式(マスクレスパターン露光)を利用した露光工程が好ましい。
[Exposure process]
The exposure step is a step of exposing the positive photosensitive layer from the protective film side.
The exposure process is preferably an exposure process using an exposure method (maskless pattern exposure) in which a two-dimensional image is formed by performing relative scanning while exposing light while modulating light based on image data.
マスクレスパターン露光は、2次元状に並んだ空間光変調デバイスを用い、画像データに基づいて光を変調しながら相対走査することで2次元画像の形成を行なう露光方法である。 Maskless pattern exposure is an exposure method in which two-dimensional images are formed by using two-dimensional spatial light modulation devices and performing relative scanning while modulating light based on image data.
より具体的には、露光光を透過させない又は弱めて透過させる材質で画像(露光パターン;以下、パターンともいう。)が形成された「マスク」と呼ばれる物体を露光光の光路に配置し、感光性の層を前記画像に対応したパターン状に露光する従来のマスク露光方式(マスク露光ともいう。)に対して、前記「マスク」を用いずに感光性の層をパターン状に露光する露光方式のことである。 More specifically, an object called a “mask” in which an image (exposure pattern; hereinafter also referred to as a pattern) is formed of a material that does not transmit or weakens and transmits exposure light is disposed in the optical path of exposure light. Exposure method in which a photosensitive layer is exposed in a pattern without using the "mask", compared to a conventional mask exposure method (also referred to as mask exposure) in which a photosensitive layer is exposed in a pattern corresponding to the image That's it.
マスクレスパターン露光では、光源として超高圧水銀灯や、レーザーが用いられる。
超高圧水銀灯とは、石英ガラスチューブなどに水銀を封入した放電灯であり水銀の蒸気圧を高く設定して発光効率を高めたものである(点灯時の水銀の蒸気圧はおよそ5MPaになるものもある。W.Elenbaas:Light Sources、Philips Technical Library 148−150)である。輝線スペクトルのうち、405nm±40nmの単一露光波長が用いられ、h線(405nm)が主として用いることができる。
In maskless pattern exposure, an ultra-high pressure mercury lamp or a laser is used as a light source.
An ultra-high pressure mercury lamp is a discharge lamp in which mercury is enclosed in a quartz glass tube, etc., and has a high mercury vapor pressure to increase luminous efficiency (the mercury vapor pressure during lighting is approximately 5 MPa) W. Ellenbaas: Light Sources, Philips Technical Library 148-150). Of the bright line spectrum, a single exposure wavelength of 405 nm ± 40 nm is used, and h-line (405 nm) can be mainly used.
レーザーは、Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation(誘導放出による光の増幅)の頭字語である。反転分布を持った物質中で起きる誘導放出の現象を利用し、光波の増幅、発振によって干渉性と指向性が一層強い単色光を作り出す発振器及び増幅器。励起媒質として結晶、ガラス、液体、色素、気体などあり、これらの媒質から固体レーザー(YAGレーザー)、液体レーザー、気体レーザー(アルゴンレーザー、He−Neレーザー、炭酸ガスレーザー、エキシマレーザー)、半導体レーザーなどの公知のレーザーを前記波長領域において用いることができる。 Laser is an acronym for Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Oscillators and amplifiers that produce monochromatic light with stronger coherence and directivity by amplifying and oscillating light waves, utilizing the phenomenon of stimulated emission that occurs in materials with an inverted distribution. Excitation media include crystals, glass, liquids, dyes, gases, etc. From these media, solid lasers (YAG lasers), liquid lasers, gas lasers (argon lasers, He-Ne lasers, carbon dioxide lasers, excimer lasers), semiconductor lasers A known laser such as can be used in the wavelength region.
半導体レーザーは、搬送子の注入、電子ビームによる励起、衝突によるイオン化、光励起などによって電子と正孔とが接合部に流出する時、pn接合で可干渉光を誘導放出するような発光ダイオードを用いるレーザーである。この放出される可干渉光の波長は、半導体化合物によって決まる。レーザーの波長は、405nm±40nmの単一露光波長である。 The semiconductor laser uses a light emitting diode that induces and emits coherent light at the pn junction when electrons and holes flow out to the junction due to carrier injection, excitation by an electron beam, ionization by collision, optical excitation, and the like. It is a laser. The wavelength of the emitted coherent light is determined by the semiconductor compound. The laser wavelength is a single exposure wavelength of 405 nm ± 40 nm.
本発明における単一露光波長とは、レーザーによる場合は主波長のことをさし、超高圧水銀灯による場合は405nm以外の輝線をNDフイルターなどで365nmや405nmより大きい波長をカットして主波長を1波長のみにしたものをいう。 In the present invention, the single exposure wavelength means the dominant wavelength when using a laser, and when using an ultra-high pressure mercury lamp, the emission wavelength other than 405 nm is cut with an ND filter to a wavelength larger than 365 nm or 405 nm. This means one wavelength only.
光を変調しながら相対走査する方法について説明する。
そのひとつの代表的な方法は、DMD(デジタル・マイクロミラー・デバイス、例えば、1987年、米国テキサス・インスツルメンツのラリー・ホーンベック博士他が開発した光半導体)のような、微小なミラーが二次元に並んだ空間変調素子を用いる方法である。
この場合、光源からの光は、適切な光学系によってDMD上に照射され、DMDに二次元に並んだ各ミラーからの反射光が、別の光学系などを経て、感光層上に、二次元に並んだ光点の像を形成する。このままでは光点と光点の間は露光されないが、前記二次元に並んだ光点の像を、二次元の並び方向に対して、やや傾いた方向に移動させると、最初の列の光点と光点の間を、後方の列の光点が露光する、という形で、感光層の全面を露光することができる。DMDの各ミラーの角度を制御し、前記光点をON−OFFする事で、画像パターンを形成することができる。このようなDMDを有す露光ヘッドを並べて用いることで色々な幅の基板に対応することができる。
前記DMDでは、前記光点の輝度は、ONかOFFの2階調しかないが、ミラー階調型空間変調素子を用いると、256階調の露光を行なうことができる。
A method of performing relative scanning while modulating light will be described.
One typical method is a two-dimensional micromirror such as DMD (digital micromirror device, for example, an optical semiconductor developed in 1987 by Dr. Larry Hornbeck et al., Texas Instruments, USA). This is a method of using spatial modulation elements arranged in line.
In this case, the light from the light source is irradiated onto the DMD by an appropriate optical system, and the reflected light from each mirror arranged two-dimensionally on the DMD passes through another optical system on the photosensitive layer in a two-dimensional manner. An image of light spots arranged in a row is formed. If the light spot is not exposed between the light spots, the image of the light spots arranged in two dimensions is moved in a direction slightly inclined with respect to the two-dimensional arrangement direction. The entire surface of the photosensitive layer can be exposed in such a manner that the light spots in the rear row are exposed between the light spots. An image pattern can be formed by controlling the angle of each mirror of the DMD and turning the light spot on and off. By aligning and using exposure heads having such DMDs, it is possible to deal with substrates of various widths.
In the DMD, the brightness of the light spot has only two gradations, ON or OFF, but exposure with 256 gradations can be performed by using a mirror gradation spatial modulation element.
一方、本発明の光を変調しながら相対走査する方法の、別の代表的な方法は、ポリゴンミラーを用いる方法である。ポリゴンミラー(polygon mirror)とは、周囲に一連の平面反射面を持った回転部材のことである。感光層上に光源からの光を反射して照射するが、反射光の光点は、該平面鏡の回転によって走査される。この走査方向に対して直角に基板を移動させることで、基板上の感光層の全面を露光することができる。光源からの光の強度を適切な方法でON−OFFまたは、中間調に制御することで、画像パターンを形成することができる。光源からの光を複数本とすることで、走査時間を短縮することができる。 On the other hand, another representative method of relative scanning while modulating light according to the present invention is a method using a polygon mirror. A polygon mirror is a rotating member having a series of planar reflecting surfaces around it. The light from the light source is reflected and irradiated onto the photosensitive layer, and the light spot of the reflected light is scanned by the rotation of the plane mirror. By moving the substrate at right angles to the scanning direction, the entire surface of the photosensitive layer on the substrate can be exposed. An image pattern can be formed by controlling the intensity of light from the light source to ON-OFF or halftone by an appropriate method. By using a plurality of light from the light source, the scanning time can be shortened.
本発明の光を変調しながら相対走査する方法としては、例えば、以下の方法も適用することができる。
特開平5−150175に記載のポリゴンミラーを用いて描画する例、特表2004−523101(WO2002/039793)に記載の下部レイヤの画像の一部を視覚的に取得し、ポリゴンミラーを用いた装置で上部レイヤの位置を下部レイヤ位置に揃えて露光する例、特開2004−56080に記載のDMD有する露光する例、特表2002−523905に記載のポリゴンミラー備えた露光装置、特開2001−255661に記載のポリゴンミラー備えた露光装置、特開2003−50469に記載のDMD、LD、多重露光の組み合わせ例、特開2003−156853に記載の基板の部位により露光量を変える露光方法の例、特開2005−43576に記載の位置ずれ調整を行なう露光方法の例等である。
As a method of performing relative scanning while modulating light of the present invention, for example, the following method can also be applied.
An example of drawing using a polygon mirror described in JP-A-5-150175, an apparatus using a polygon mirror by visually acquiring a part of an image of a lower layer described in JP-T-2004-523101 (WO2002 / 039793) In this example, exposure is performed with the position of the upper layer aligned with the position of the lower layer, an example of exposure with DMD described in JP-A-2004-56080, an exposure apparatus equipped with a polygon mirror described in JP-T-2002-523905, and JP-A-2001-255661 An exposure apparatus including a polygon mirror described in JP-A-2003-50469, an example of a combination of DMD, LD, and multiple exposure described in JP-A-2003-50469, an example of an exposure method that changes an exposure amount depending on a part of a substrate described in JP-A-2003-156893 This is an example of an exposure method for performing misalignment adjustment described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-43576.
以下、相対走査露光について詳細に説明する。
−相対走査露光−
本発明の露光方法としては、超高圧水銀灯を用いる方法とレーザーを用いる方法があるが、好ましいのは後者である。本発明におけるレーザーとしては、405nm±40nmの単一露光波長のレーザーを用い、具体的には、半導体レーザー(GaN系など)などの公知のレーザーを用いることができる。
Hereinafter, the relative scanning exposure will be described in detail.
-Relative scanning exposure-
The exposure method of the present invention includes a method using an ultra high pressure mercury lamp and a method using a laser, but the latter is preferred. As the laser in the present invention, a laser having a single exposure wavelength of 405 nm ± 40 nm can be used, and specifically, a known laser such as a semiconductor laser (GaN-based) can be used.
パターニング工程において、照射される光としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、光重合開始剤や増感剤を活性化する電磁波、紫外から可視光、電子線、X線、レーザー光などが挙げられ、これらの中でも、光のオンオフ制御が短時間で行え、光の干渉制御が容易なレーザー光が好適である。
前記「紫外光から可視光」の波長としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、感光性組成物の露光時間の短縮を図る目的から、330〜650nmが好ましく、365〜445nmがより好ましく、405nmが特に好ましい。
In the patterning step, the light to be irradiated is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, the electromagnetic wave that activates the photopolymerization initiator and the sensitizer, ultraviolet to visible light, electrons X-rays, X-rays, laser light, and the like. Among these, laser light that can perform on / off control of light in a short time and easily control light interference is preferable.
The wavelength of the “ultraviolet to visible light” is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. However, in order to shorten the exposure time of the photosensitive composition, 330 to 650 nm is preferable, 365 to 445 nm is more preferable, and 405 nm is particularly preferable.
光の照射方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、高圧水銀灯、キセノン灯、カーボンアーク灯、ハロゲンランプ、複写機用冷陰極管、LED、半導体レーザーなどの公知の光源によって照射する方法が挙げられる。また、これらの光源からの光を2以上合成して照射することが好適であり、2以上の光を合成したレーザー光(以下、「合波レーザー光」ということがある。)を照射することが特に好適に挙げられる。 The light irradiation method is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, a high pressure mercury lamp, a xenon lamp, a carbon arc lamp, a halogen lamp, a cold cathode tube for a copying machine, an LED, a semiconductor laser, etc. The method of irradiating with the well-known light source of this is mentioned. Further, it is preferable to synthesize and irradiate two or more lights from these light sources, and to irradiate a laser beam (hereinafter sometimes referred to as “combined laser beam”) that combines the two or more lights. Is particularly preferred.
前記合波レーザー光の照射方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、複数のレーザー光源と、マルチモード光ファイバと、該複数のレーザー光源から照射されるレーザー光を集光して前記マルチモード光ファイバに結合させる集合光学系とにより合波レーザー光を構成して照射する方法が挙げられる。 There is no restriction | limiting in particular as the irradiation method of the said combined laser beam, Although it can select suitably according to the objective, A laser irradiated from a several laser light source, a multimode optical fiber, and this several laser light source There is a method of forming and irradiating a combined laser beam with a collective optical system that collects light and couples it to the multimode optical fiber.
レーザーのビーム径は、特に限定されないが、中でも、濃色離隔壁の解像度の観点から、ガウシアンビームの1/e2値で5〜30μmが好ましく、7〜20μmがより好ましい。
レーザービームのエネルギー量としては、特に限定されないが、中でも、露光時間と解像度の観点から、1〜100mJ/cm2が好ましく、5〜20mJ/cm2がより好ましい。
本発明ではレーザー光を画像データに応じて空間光変調することが必要である。この目的のため空間光変調素子であるデジタル・マイクロ・デバイスを用いることが好ましい。
The beam diameter of the laser is not particularly limited, but among them, from the viewpoint of the resolution of the dark color separation barrier, the 1 / e 2 value of the Gaussian beam is preferably 5 to 30 μm, and more preferably 7 to 20 μm.
The energy amount of the laser beam is not particularly limited, but in particular, from the viewpoint of exposure time and resolution, 1 to 100 mJ / cm 2 is preferable, and 5 to 20 mJ / cm 2 is more preferable.
In the present invention, it is necessary to spatially modulate laser light according to image data. For this purpose, it is preferable to use a digital micro device which is a spatial light modulation element.
露光装置としては、例えば下記装置を用いることができる。以下、レーザー光を用いた3次元露光装置の一例を示すが、本発明における露光装置はこれに限定されるものではない。 As the exposure apparatus, for example, the following apparatus can be used. Hereinafter, although an example of the three-dimensional exposure apparatus using a laser beam is shown, the exposure apparatus in the present invention is not limited to this.
露光ユニットは、図1に示すように、ガラス基板150を表面に吸着して保持する平板状のステージ152を備えている。4本の脚部154に支持された厚い板状の設置台156の上面には、ステージ移動方向に沿って延びた2本のガイド158が設置されている。ステージ152は、その長手方向がステージ移動方向を向くように配置されると共に、ガイド158によって往復移動可能に支持されている。なお、この露光装置には、ステージ152をガイド158に沿って駆動するための図示しない駆動装置が設けられている。 As shown in FIG. 1, the exposure unit includes a flat stage 152 that holds the glass substrate 150 by adsorbing the glass substrate 150 to the surface. Two guides 158 extending along the stage moving direction are installed on the upper surface of the thick plate-shaped installation table 156 supported by the four legs 154. The stage 152 is arranged so that the longitudinal direction thereof faces the stage moving direction, and is supported by a guide 158 so as to be reciprocally movable. The exposure apparatus is provided with a drive device (not shown) for driving the stage 152 along the guide 158.
設置台156の中央部には、ステージ152の移動経路を跨ぐようにコ字状のゲート160が設けられている。コ字状のゲート160の端部の各々は、設置台156の両側面に固定されている。このゲート160を挟んで一方の側にはスキャナ162が設けられ、他方の側には感光材料150の先端及び後端を検知する複数(例えば、2個)の検知センサ164が設けられている。スキャナ162及び検知センサ164はゲート160に各々取り付けられて、ステージ152の移動経路の上方に固定配置されている。なお、スキャナ162及び検知センサ164は、これらを制御する図示しないコントローラに接続されている。 A U-shaped gate 160 is provided at the center of the installation table 156 so as to straddle the movement path of the stage 152. Each of the ends of the U-shaped gate 160 is fixed to both side surfaces of the installation table 156. A scanner 162 is provided on one side of the gate 160, and a plurality of (for example, two) detection sensors 164 for detecting the front and rear ends of the photosensitive material 150 are provided on the other side. The scanner 162 and the detection sensor 164 are respectively attached to the gate 160 and fixedly arranged above the moving path of the stage 152. The scanner 162 and the detection sensor 164 are connected to a controller (not shown) that controls them.
スキャナ162は、図2及び図3(B)に示すように、m行n列(例えば、3行5列)の略マトリックス状に配列された複数(例えば、14個)の露光ヘッド166を備えている。この例では、感光材料150の幅との関係で、3行目には4個の露光ヘッド166を配置した。なお、m行目のn列目に配列された個々の露光ヘッドを示す場合は、露光ヘッド166mnと表記する。 As shown in FIGS. 2 and 3B, the scanner 162 includes a plurality of (for example, 14) exposure heads 166 arranged in an approximately matrix of m rows and n columns (for example, 3 rows and 5 columns). ing. In this example, four exposure heads 166 are arranged in the third row in relation to the width of the photosensitive material 150. In addition, when showing each exposure head arranged in the m-th row and the n-th column, it is expressed as an exposure head 166 mn .
露光ヘッド166による露光エリア168は、副走査方向を短辺とする矩形状である。従って、ステージ152の移動に伴い、感光材料150には露光ヘッド166毎に帯状の露光済み領域170が形成される。なお、m行目のn列目に配列された個々の露光ヘッドによる露光エリアを示す場合は、露光エリア168mnと表記する。 An exposure area 168 by the exposure head 166 has a rectangular shape with a short side in the sub-scanning direction. Therefore, as the stage 152 moves, a strip-shaped exposed area 170 is formed for each exposure head 166 in the photosensitive material 150. In addition, when showing the exposure area by each exposure head arranged in the m-th row and the n-th column, it is expressed as an exposure area 168 mn .
また、図3(A)及び(B)に示すように、帯状の露光済み領域170が副走査方向と直交する方向に隙間無く並ぶように、ライン状に配列された各行の露光ヘッドの各々は、配列方向に所定間隔(露光エリアの長辺の自然数倍、ここでは2倍)ずらして配置されている。このため、1行目の露光エリア16811と露光エリア16812との間の露光できない部分は、2行目の露光エリア16821と3行目の露光エリア16831とにより露光することができる。 Further, as shown in FIGS. 3A and 3B, each of the exposure heads in each row arranged in a line so that the strip-shaped exposed areas 170 are arranged without gaps in the direction orthogonal to the sub-scanning direction. In the arrangement direction, they are shifted by a predetermined interval (a natural number times the long side of the exposure area, twice here). Therefore, can not be exposed portion between the exposure area 168 11 in the first row and the exposure area 168 12, it can be exposed by the second row of the exposure area 168 21 and the exposure area 168 31 in the third row.
露光ヘッド16611〜166mn各々は、図4、図5(A)及び(B)に示すように、入射された光ビームを画像データに応じて各画素毎に変調する空間光変調素子として、デジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD)50を備えている。このDMD50は、データ処理部とミラー駆動制御部とを備えた図示しないコントローラに接続されている。このコントローラのデータ処理部では、入力された画像データに基づいて、各露光ヘッド166毎にDMD50の制御すべき領域内の各マイクロミラーを駆動制御する制御信号を生成する。なお、制御すべき領域については後述する。また、ミラー駆動制御部では、画像データ処理部で生成した制御信号に基づいて、各露光ヘッド166毎にDMD50の各マイクロミラーの反射面の角度を制御する。なお、反射面の角度の制御に付いては後述する。 Each of the exposure heads 166 11 to 166 mn is a spatial light modulation element that modulates an incident light beam for each pixel according to image data, as shown in FIGS. 4, 5 (A) and (B). A digital micromirror device (DMD) 50 is provided. The DMD 50 is connected to a controller (not shown) including a data processing unit and a mirror drive control unit. The data processing unit of this controller generates a control signal for driving and controlling each micromirror in the region to be controlled by the DMD 50 for each exposure head 166 based on the input image data. The area to be controlled will be described later. The mirror drive control unit controls the angle of the reflection surface of each micromirror of the DMD 50 for each exposure head 166 based on the control signal generated by the image data processing unit. The control of the angle of the reflecting surface will be described later.
DMD50の光入射側には、光ファイバの出射端部(発光点)が露光エリア168の長辺方向と対応する方向に沿って一列に配列されたレーザー出射部を備えたファイバアレイ光源66、ファイバアレイ光源66から出射されたレーザー光を補正してDMD上に集光させるレンズ系67、レンズ系67を透過したレーザー光をDMD50に向けて反射するミラー69がこの順に配置されている。 On the light incident side of the DMD 50, a fiber array light source 66 including a laser emitting portion in which an emitting end portion (light emitting point) of an optical fiber is arranged in a line along a direction corresponding to the long side direction of the exposure area 168, a fiber A lens system 67 for correcting the laser light emitted from the array light source 66 and condensing it on the DMD, and a mirror 69 for reflecting the laser light transmitted through the lens system 67 toward the DMD 50 are arranged in this order.
レンズ系67は、ファイバアレイ光源66から出射されたレーザー光を平行光化する1対の組合せレンズ71、平行光化されたレーザー光の光量分布が均一になるように補正する1対の組合せレンズ73、及び光量分布が補正されたレーザー光をDMD上に集光する集光レンズ75で構成されている。組合せレンズ73は、レーザー出射端の配列方向に対しては、レンズの光軸に近い部分は光束を広げ且つ光軸から離れた部分は光束を縮め、且つこの配列方向と直交する方向に対しては光をそのまま通過させる機能を備えており、光量分布が均一となるようにレーザー光を補正する。 The lens system 67 includes a pair of combination lenses 71 that collimate the laser light emitted from the fiber array light source 66 and a pair of combination lenses that correct the light quantity distribution of the collimated laser light to be uniform. 73 and a condensing lens 75 that condenses the laser light whose light intensity distribution is corrected on the DMD. With respect to the arrangement direction of the laser emitting end, the combination lens 73 spreads the light beam at a portion close to the optical axis of the lens and contracts the light beam at a portion away from the optical axis, and with respect to a direction orthogonal to the arrangement direction. Has a function of allowing light to pass through as it is, and corrects the laser light so that the light quantity distribution is uniform.
また、DMD50の光反射側には、DMD50で反射されたレーザー光を感光材料150の走査面(被露光面)56上に結像するレンズ系54、58が配置されている。レンズ系54及び58は、DMD50と被露光面56とが共役な関係となるように配置されている。 Further, on the light reflection side of the DMD 50, lens systems 54 and 58 that form an image of the laser light reflected by the DMD 50 on the scanning surface (exposed surface) 56 of the photosensitive material 150 are arranged. The lens systems 54 and 58 are arranged so that the DMD 50 and the exposed surface 56 are in a conjugate relationship.
DMD50は、図6に示すように、SRAMセル(メモリセル)60上に、微小ミラー(マイクロミラー)62が支柱により支持されて配置されたものであり、画素(ピクセル)を構成する多数の(例えば、600個×800個)の微小ミラーを格子状に配列して構成されたミラーデバイスである。各ピクセルには、最上部に支柱に支えられたマイクロミラー62が設けられており、マイクロミラー62の表面にはアルミニウム等の反射率の高い材料が蒸着されている。なお、マイクロミラー62の反射率は90%以上である。また、マイクロミラー62の直下には、ヒンジ及びヨークを含む支柱を介して通常の半導体メモリの製造ラインで製造されるシリコンゲートのCMOSのSRAMセル60が配置されており、全体はモノリシック(一体型)に構成されている。 As shown in FIG. 6, the DMD 50 is configured such that a micromirror 62 is supported by a support column on an SRAM cell (memory cell) 60, and a large number of (pixels) (pixels) are formed. For example, the mirror device is configured by arranging 600 × 800 micromirrors in a lattice pattern. Each pixel is provided with a micromirror 62 supported by a support column at the top, and a material having a high reflectance such as aluminum is deposited on the surface of the micromirror 62. The reflectance of the micromirror 62 is 90% or more. A silicon gate CMOS SRAM cell 60 manufactured in a normal semiconductor memory manufacturing line is disposed directly below the micromirror 62 via a support including a hinge and a yoke, and is entirely monolithic (integrated type). ).
DMD50のSRAMセル60にデジタル信号が書き込まれると、支柱に支えられたマイクロミラー62が、対角線を中心としてDMD50が配置された基板側に対して±α度(例えば±10度)の範囲で傾けられる。図7(A)は、マイクロミラー62がオン状態である+α度に傾いた状態を示し、図7(B)は、マイクロミラー62がオフ状態である−α度に傾いた状態を示す。従って、画像信号に応じて、DMD50の各ピクセルにおけるマイクロミラー62の傾きを、図6に示すように制御することによって、DMD50に入射された光はそれぞれのマイクロミラー62の傾き方向へ反射される。 When a digital signal is written in the SRAM cell 60 of the DMD 50, the micromirror 62 supported by the support is inclined within a range of ± α degrees (for example, ± 10 degrees) with respect to the substrate side on which the DMD 50 is disposed with the diagonal line as the center. It is done. FIG. 7A shows a state in which the micromirror 62 is tilted to + α degrees in the on state, and FIG. 7B shows a state in which the micromirror 62 is tilted to −α degrees in the off state. Therefore, by controlling the inclination of the micromirror 62 in each pixel of the DMD 50 as shown in FIG. 6 according to the image signal, the light incident on the DMD 50 is reflected in the inclination direction of each micromirror 62. .
なお、図6には、DMD50の一部を拡大し、マイクロミラー62が+α度又は−α度に制御されている状態の一例を示す。それぞれのマイクロミラー62のオンオフ制御は、DMD50に接続された図示しないコントローラによって行われる。なお、オフ状態のマイクロミラー62により光ビームが反射される方向には、光吸収体(図示せず)が配置されている。 FIG. 6 shows an example of a state in which a part of the DMD 50 is enlarged and the micromirror 62 is controlled to + α degrees or −α degrees. On / off control of each micromirror 62 is performed by a controller (not shown) connected to the DMD 50. A light absorber (not shown) is arranged in the direction in which the light beam is reflected by the micromirror 62 in the off state.
また、DMD50は、その短辺が副走査方向と所定角度θ(例えば、1°〜5°)をなすように僅かに傾斜させて配置するのが好ましい。図8(A)はDMD50を傾斜させない場合の各マイクロミラーによる反射光像(露光ビーム)53の走査軌跡を示し、図8(B)はDMD50を傾斜させた場合の露光ビーム53の走査軌跡を示している。 Further, it is preferable that the DMD 50 be arranged with a slight inclination so that the short side thereof forms a predetermined angle θ (for example, 1 ° to 5 °) with the sub-scanning direction. 8A shows the scanning trajectory of the reflected light image (exposure beam) 53 by each micromirror when the DMD 50 is not tilted, and FIG. 8B shows the scanning trajectory of the exposure beam 53 when the DMD 50 is tilted. Show.
DMD50には、長手方向にマイクロミラーが多数個(例えば、800個)配列されたマイクロミラー列が、短手方向に多数組(例えば、600組)配列されているが、図8(B)に示すように、DMD50を傾斜させることにより、各マイクロミラーによる露光ビーム53の走査軌跡(走査線)のピッチP1が、DMD50を傾斜させない場合の走査線のピッチP2より狭くなり、解像度を大幅に向上させることができる。一方、DMD50の傾斜角は微小であるので、DMD50を傾斜させた場合の走査幅W2と、DMD50を傾斜させない場合の走査幅W1とは略同一である。 In the DMD 50, a number of micromirror arrays in which a large number (for example, 800) of micromirrors are arranged in the longitudinal direction are arranged in a large number (for example, 600 sets) in the short direction. as shown, by tilting the DMD 50, the pitch P 1 of the scanning locus of the exposure beams 53 from each micromirror (scan line), it becomes narrower than the pitch P 2 of the scanning lines in the case of not tilting the DMD 50, significant resolution Can be improved. On the other hand, the inclination angle of the DMD 50 is small, the scanning width W 2 in the case of tilting the DMD 50, which is substantially equal to the scanning width W 1 when not inclined DMD 50.
また、異なるマイクロミラー列により同じ走査線上が重ねて露光(多重露光)されることになる。このように、多重露光されることで、露光位置の微少量をコントロールすることができ、高精細な露光を実現することができる。また、主走査方向に配列された複数の露光ヘッドの間のつなぎ目を微少量の露光位置制御により段差無くつなぐことができる。 Further, the same scanning line is overlapped and exposed (multiple exposure) by different micromirror rows. In this way, by performing multiple exposure, it is possible to control a minute amount of the exposure position and to realize high-definition exposure. Further, joints between a plurality of exposure heads arranged in the main scanning direction can be connected without a step by controlling a very small amount of exposure position.
なお、DMD50を傾斜させる代わりに、各マイクロミラー列を副走査方向と直交する方向に所定間隔ずらして千鳥状に配置しても、同様の効果を得ることができる。 Note that the same effect can be obtained by arranging the micromirror rows in a staggered manner by shifting the micromirror rows by a predetermined interval in a direction orthogonal to the sub-scanning direction instead of inclining the DMD 50.
ファイバアレイ光源66は、図9(A)に示すように、複数(例えば、6個)のレーザーモジュール64を備えており、各レーザーモジュール64には、マルチモード光ファイバ30の一端が結合されている。マルチモード光ファイバ30の他端には、コア径がマルチモード光ファイバ30と同一で且つクラッド径がマルチモード光ファイバ30より小さい光ファイバ31が結合され、図9(C)に示すように、光ファイバ31の出射端部(発光点)が副走査方向と直交する主走査方向に沿って1列に配列されてレーザー出射部68が構成されている。なお、図9(D)に示すように、発光点を主走査方向に沿って2列に配列することもできる。 As shown in FIG. 9A, the fiber array light source 66 includes a plurality of (for example, six) laser modules 64, and one end of the multimode optical fiber 30 is coupled to each laser module 64. Yes. The other end of the multimode optical fiber 30 is coupled with an optical fiber 31 having the same core diameter as the multimode optical fiber 30 and a cladding diameter smaller than the multimode optical fiber 30, as shown in FIG. A laser emission portion 68 is configured by arranging emission ends (light emission points) of the optical fiber 31 in a line along a main scanning direction orthogonal to the sub-scanning direction. As shown in FIG. 9D, the light emitting points can be arranged in two rows along the main scanning direction.
光ファイバ31の出射端部は、図9(B)に示すように、表面が平坦な2枚の支持板65に挟み込まれて固定されている。また、光ファイバ31の光出射側には、光ファイバ31の端面を保護するために、ガラス等の透明な保護板63が配置されている。保護板63は、光ファイバ31の端面と密着させて配置してもよく、光ファイバ31の端面が密封されるように配置してもよい。光ファイバ31の出射端部は、光密度が高く集塵し易く劣化し易いが、保護板63を配置することにより端面への塵埃の付着を防止することができると共に劣化を遅らせることができる。 As shown in FIG. 9B, the emission end of the optical fiber 31 is sandwiched and fixed between two support plates 65 having a flat surface. Further, a transparent protective plate 63 such as glass is disposed on the light emitting side of the optical fiber 31 in order to protect the end face of the optical fiber 31. The protective plate 63 may be disposed in close contact with the end surface of the optical fiber 31 or may be disposed so that the end surface of the optical fiber 31 is sealed. The light emitting end portion of the optical fiber 31 has a high light density and is likely to collect dust and easily deteriorate. However, by disposing the protective plate 63, it is possible to prevent the dust from adhering to the end face and to delay the deterioration.
ここでは、クラッド径が小さい光ファイバ31の出射端を隙間無く1列に配列するために、クラッド径が大きい部分で隣接する2本のマルチモード光ファイバ30の間にマルチモード光ファイバ30を積み重ね、積み重ねられたマルチモード光ファイバ30に結合された光ファイバ31の出射端が、クラッド径が大きい部分で隣接する2本のマルチモード光ファイバ30に結合された光ファイバ31の2つの出射端の間に挟まれるように配列されている。 Here, in order to arrange the output ends of the optical fibers 31 with a small cladding diameter in a line without any gaps, the multi-mode optical fibers 30 are stacked between two adjacent multi-mode optical fibers 30 at a portion with a large cladding diameter. The exit ends of the optical fibers 31 coupled to the stacked multi-mode optical fibers 30 are the two exit ends of the optical fibers 31 coupled to the two adjacent multi-mode optical fibers 30 in the portion where the cladding diameter is large. They are arranged so that they are sandwiched between them.
このような光ファイバは、例えば、図10に示すように、クラッド径が大きいマルチモード光ファイバ30のレーザー光出射側の先端部分に、長さ1〜30cmのクラッド径が小さい光ファイバ31を同軸的に結合することにより得ることができる。2本の光ファイバは、光ファイバ31の入射端面が、マルチモード光ファイバ30の出射端面に、両光ファイバの中心軸が一致するように融着されて結合されている。上述した通り、光ファイバ31のコア31aの径は、マルチモード光ファイバ30のコア30aの径と同じ大きさである。 For example, as shown in FIG. 10, an optical fiber 31 having a length of 1 to 30 cm and having a small cladding diameter is coaxially connected to the tip of the multimode optical fiber 30 having a large cladding diameter on the laser light emission side. Can be obtained by linking them together. In the two optical fibers, the incident end face of the optical fiber 31 is fused and joined to the outgoing end face of the multimode optical fiber 30 so that the central axes of both optical fibers coincide. As described above, the diameter of the core 31 a of the optical fiber 31 is the same as the diameter of the core 30 a of the multimode optical fiber 30.
また、長さが短くクラッド径が大きい光ファイバにクラッド径が小さい光ファイバを融着させた短尺光ファイバを、フェルールや光コネクタ等を介してマルチモード光ファイバ30の出射端に結合してもよい。コネクタ等を用いて着脱可能に結合することで、クラッド径が小さい光ファイバが破損した場合等に先端部分の交換が容易になり、露光ヘッドのメンテナンスに要するコストを低減できる。なお、以下では、光ファイバ31を、マルチモード光ファイバ30の出射端部と称する場合がある。 In addition, a short optical fiber in which an optical fiber having a short cladding diameter and a large cladding diameter is fused to an optical fiber having a short cladding diameter and a large cladding diameter may be coupled to the output end of the multimode optical fiber 30 via a ferrule or an optical connector. Good. By detachably coupling using a connector or the like, the tip portion can be easily replaced when an optical fiber having a small cladding diameter is broken, and the cost required for exposure head maintenance can be reduced. Hereinafter, the optical fiber 31 may be referred to as an emission end portion of the multimode optical fiber 30.
マルチモード光ファイバ30及び光ファイバ31としては、ステップインデックス型光ファイバ、グレーテッドインデックス型光ファイバ、及び複合型光ファイバの何れでもよい。例えば、三菱電線工業(株)製のステップインデックス型光ファイバを用いることができる。ここでは、マルチモード光ファイバ30及び光ファイバ31は、ステップインデックス型光ファイバであり、マルチモード光ファイバ30は、クラッド径=125μm、コア径=25μm、NA=0.2、入射端面コートの透過率=99.5%以上であり、光ファイバ31は、クラッド径=60μm、コア径=25μm、NA=0.2である。 The multimode optical fiber 30 and the optical fiber 31 may be any of a step index type optical fiber, a graded index type optical fiber, and a composite type optical fiber. For example, a step index type optical fiber manufactured by Mitsubishi Cable Industries, Ltd. can be used. Here, the multimode optical fiber 30 and the optical fiber 31 are step index optical fibers, and the multimode optical fiber 30 has a cladding diameter = 125 μm, a core diameter = 25 μm, NA = 0.2, and transmission of the incident end face coating. The ratio is 99.5% or more, and the optical fiber 31 has a cladding diameter = 60 μm, a core diameter = 25 μm, and NA = 0.2.
一般に、赤外領域のレーザー光では、光ファイバのクラッド径を小さくすると伝搬損失が増加する。このため、レーザー光の波長帯域に応じて好適なクラッド径が決定されている。しかしながら、波長が短いほど伝搬損失は少なくなり、GaN系半導体レーザーから出射された波長405nmのレーザー光では、クラッドの厚み{(クラッド径−コア径)/2}を800nmの波長帯域の赤外光を伝搬させる場合の1/2程度、通信用の1.5μmの波長帯域の赤外光を伝搬させる場合の約1/4にしても、伝搬損失は殆ど増加しない。従って、クラッド径を60μmと小さくすることができる。 In general, in laser light in the infrared region, propagation loss increases as the cladding diameter of the optical fiber is reduced. For this reason, a suitable cladding diameter is determined according to the wavelength band of the laser beam. However, the shorter the wavelength, the smaller the propagation loss. In the case of laser light having a wavelength of 405 nm emitted from a GaN-based semiconductor laser, the cladding thickness {(cladding diameter−core diameter) / 2} is set to infrared light having a wavelength band of 800 nm. The propagation loss hardly increases even if it is about ½ of the case of propagating infrared light and about ¼ of the case of propagating infrared light in the 1.5 μm wavelength band for communication. Therefore, the cladding diameter can be reduced to 60 μm.
但し、光ファイバ31のクラッド径は60μmには限定されない。従来のファイバ光源に使用されている光ファイバのクラッド径は125μmであるが、クラッド径が小さくなるほど焦点深度がより深くなるので、マルチモード光ファイバのクラッド径は80μm以下が好ましく、60μm以下がより好ましく、40μm以下が更に好ましい。一方、コア径は少なくとも3〜4μm必要であることから、光ファイバ31のクラッド径は10μm以上が好ましい。 However, the cladding diameter of the optical fiber 31 is not limited to 60 μm. The clad diameter of the optical fiber used in the conventional fiber light source is 125 μm, but the depth of focus becomes deeper as the clad diameter becomes smaller. Therefore, the clad diameter of the multimode optical fiber is preferably 80 μm or less, more preferably 60 μm or less. Preferably, it is 40 μm or less. On the other hand, since the core diameter needs to be at least 3 to 4 μm, the cladding diameter of the optical fiber 31 is preferably 10 μm or more.
レーザーモジュール64は、図11に示す合波レーザー光源(ファイバ光源)によって構成されている。この合波レーザー光源は、ヒートブロック10上に配列固定された複数(例えば、7個)のチップ状の横マルチモード又はシングルモードのGaN系半導体レーザーLD1,LD2,LD3,LD4,LD5,LD6,及びLD7と、GaN系半導体レーザーLD1〜LD7の各々に対応して設けられたコリメータレンズ11,12,13,14,15,16,及び17と、1つの集光レンズ20と、1本のマルチモード光ファイバ30と、から構成されている。なお、半導体レーザーの個数は7個には限定されない。例えば、クラッド径=60μm、コア径=50μm、NA=0.2のマルチモード光ファイバには、20個もの半導体レーザー光を入射することが可能であり、露光ヘッドの必要光量を実現して、且つ光ファイバ本数をより減らすことができる。 The laser module 64 includes a combined laser light source (fiber light source) shown in FIG. This combined laser light source includes a plurality of (for example, seven) chip-like lateral multimode or single mode GaN-based semiconductor lasers LD1, LD2, LD3, LD4, LD5, LD6, which are arrayed and fixed on the heat block 10. And LD7, collimator lenses 11, 12, 13, 14, 15, 16, and 17 provided corresponding to each of the GaN-based semiconductor lasers LD1 to LD7, one condenser lens 20, and one multi-lens. Mode optical fiber 30. The number of semiconductor lasers is not limited to seven. For example, as many as 20 semiconductor laser beams can be incident on a multimode optical fiber having a clad diameter = 60 μm, a core diameter = 50 μm, and NA = 0.2. In addition, the number of optical fibers can be further reduced.
GaN系半導体レーザーLD1〜LD7は、発振波長が総て共通(例えば、405nm)であり、最大出力も総て共通(例えば、マルチモードレーザーでは100mW、シングルモードレーザーでは30mW)である。なお、GaN系半導体レーザーLD1〜LD7としては、365nm〜445nmの波長範囲で、上記の405nm以外の発振波長を備えるレーザーを用いてもよい。 The GaN-based semiconductor lasers LD1 to LD7 all have a common oscillation wavelength (for example, 405 nm), and all the maximum outputs are also common (for example, 100 mW for a multimode laser and 30 mW for a single mode laser). As the GaN-based semiconductor lasers LD1 to LD7, lasers having an oscillation wavelength other than the above-described 405 nm in a wavelength range of 365 nm to 445 nm may be used.
上記の合波レーザー光源は、図12及び図13に示すように、他の光学要素と共に、上方が開口した箱状のパッケージ40内に収納されている。パッケージ40は、その開口を閉じるように作成されたパッケージ蓋41を備えており、脱気処理後に封止ガスを導入し、パッケージ40の開口をパッケージ蓋41で閉じることにより、パッケージ40とパッケージ蓋41とにより形成される閉空間(封止空間)内に上記合波レーザー光源が気密封止されている。 As shown in FIGS. 12 and 13, the above-described combined laser light source is housed in a box-shaped package 40 having an upper opening together with other optical elements. The package 40 includes a package lid 41 created so as to close the opening thereof. After the deaeration process, a sealing gas is introduced, and the package 40 and the package lid 41 are closed by closing the opening of the package 40 with the package lid 41. 41. The combined laser light source is hermetically sealed in a closed space (sealed space) formed by 41.
パッケージ40の底面にはベース板42が固定されており、このベース板42の上面には、前記ヒートブロック10と、集光レンズ20を保持する集光レンズホルダー45と、マルチモード光ファイバ30の入射端部を保持するファイバホルダー46とが取り付けられている。マルチモード光ファイバ30の出射端部は、パッケージ40の壁面に形成された開口からパッケージ外に引き出されている。 A base plate 42 is fixed to the bottom surface of the package 40, and the heat block 10, a condensing lens holder 45 that holds the condensing lens 20, and the multimode optical fiber 30 are disposed on the top surface of the base plate 42. A fiber holder 46 that holds the incident end is attached. The exit end of the multimode optical fiber 30 is drawn out of the package from an opening formed in the wall surface of the package 40.
また、ヒートブロック10の側面にはコリメータレンズホルダー44が取り付けられており、コリメータレンズ11〜17が保持されている。パッケージ40の横壁面には開口が形成され、この開口を通してGaN系半導体レーザーLD1〜LD7に駆動電流を供給する配線47がパッケージ外に引き出されている。 Further, a collimator lens holder 44 is attached to the side surface of the heat block 10, and the collimator lenses 11 to 17 are held. An opening is formed in the lateral wall surface of the package 40, and a wiring 47 for supplying a driving current to the GaN-based semiconductor lasers LD1 to LD7 is drawn out of the package through the opening.
なお、図13においては、図の煩雑化を避けるために、複数のGaN系半導体レーザーのうちGaN系半導体レーザーLD7にのみ番号を付し、複数のコリメータレンズのうちコリメータレンズ17にのみ番号を付している。 In FIG. 13, in order to avoid complication of the drawing, only the GaN semiconductor laser LD7 is numbered among the plurality of GaN semiconductor lasers, and only the collimator lens 17 is numbered among the plurality of collimator lenses. is doing.
図14は、上記コリメータレンズ11〜17の取り付け部分の正面形状を示すものである。コリメータレンズ11〜17の各々は、非球面を備えた円形レンズの光軸を含む領域を平行な平面で細長く切り取った形状に形成されている。この細長形状のコリメータレンズは、例えば、樹脂又は光学ガラスをモールド成形することによって形成することができる。コリメータレンズ11〜17は、長さ方向がGaN系半導体レーザーLD1〜LD7の発光点の配列方向(図14の左右方向)と直交するように、上記発光点の配列方向に密接配置されている。 FIG. 14 shows the front shape of the attachment part of the collimator lenses 11-17. Each of the collimator lenses 11 to 17 is formed in a shape obtained by cutting a region including the optical axis of a circular lens having an aspherical surface into a long and narrow plane. This elongated collimator lens can be formed, for example, by molding resin or optical glass. The collimator lenses 11 to 17 are closely arranged in the arrangement direction of the light emitting points so that the length direction is orthogonal to the arrangement direction of the light emitting points of the GaN-based semiconductor lasers LD1 to LD7 (left and right direction in FIG. 14).
一方、GaN系半導体レーザーLD1〜LD7としては、発光幅が2μmの活性層を備え、活性層と平行な方向、直角な方向の拡がり角が各々例えば10°、30°の状態で各々レーザービームB1〜B7を発するレーザーが用いられている。これらGaN系半導体レーザーLD1〜LD7は、活性層と平行な方向に発光点が1列に並ぶように配設されている。 On the other hand, each of the GaN-based semiconductor lasers LD1 to LD7 includes an active layer having a light emission width of 2 μm, and each of the laser beams B1 in a direction parallel to the active layer and a divergence angle in a direction perpendicular to the active layer. A laser emitting ~ B7 is used. These GaN-based semiconductor lasers LD1 to LD7 are arranged so that the light emitting points are arranged in a line in a direction parallel to the active layer.
従って、各発光点から発せられたレーザービームB1〜B7は、上述のように細長形状の各コリメータレンズ11〜17に対して、拡がり角度が大きい方向が長さ方向と一致し、拡がり角度が小さい方向が幅方向(長さ方向と直交する方向)と一致する状態で入射することになる。つまり、各コリメータレンズ11〜17の幅が1.1mm、長さが4.6mmであり、それらに入射するレーザービームB1〜B7の水平方向、垂直方向のビーム径は各々0.9mm、2.6mmである。また、コリメータレンズ11〜17の各々は、焦点距離f1=3mm、NA=0.6、レンズ配置ピッチ=1.25mmである。 Accordingly, in the laser beams B1 to B7 emitted from the respective light emitting points, the direction in which the divergence angle is large coincides with the length direction and the divergence angle is small with respect to the elongated collimator lenses 11 to 17 as described above. Incident light is incident in a state where the direction coincides with the width direction (direction perpendicular to the length direction). That is, the collimator lenses 11 to 17 have a width of 1.1 mm and a length of 4.6 mm, and the horizontal and vertical beam diameters of the laser beams B1 to B7 incident thereon are 0.9 mm and 2. 6 mm. In addition, each of the collimator lenses 11 to 17 has a focal length f 1 = 3 mm, NA = 0.6, and a lens arrangement pitch = 1.25 mm.
集光レンズ20は、非球面を備えた円形レンズの光軸を含む領域を平行な平面で細長く切り取って、コリメータレンズ11〜17の配列方向、つまり水平方向に長く、それと直角な方向に短い形状に形成されている。この集光レンズ20は、焦点距離f2=23mm、NA=0.2である。この集光レンズ20も、例えば、樹脂又は光学ガラスをモールド成形することにより形成される。 The condensing lens 20 is obtained by cutting an area including the optical axis of a circular lens having an aspheric surface into a long and narrow shape in parallel planes, and is long in the arrangement direction of the collimator lenses 11 to 17, that is, in the horizontal direction and short in the direction perpendicular thereto. Is formed. This condenser lens 20 has a focal length f 2 = 23 mm and NA = 0.2. This condensing lens 20 is also formed by molding resin or optical glass, for example.
次に、上記露光装置の動作について説明する。
スキャナ162の各露光ヘッド166において、ファイバアレイ光源66の合波レーザー光源を構成するGaN系半導体レーザーLD1〜LD7の各々から発散光状態で出射したレーザービームB1,B2,B3,B4,B5,B6,及びB7の各々は、対応するコリメータレンズ11〜17によって平行光化される。平行光化されたレーザービームB1〜B7は、集光レンズ20によって集光され、マルチモード光ファイバ30のコア30aの入射端面に収束する。
Next, the operation of the exposure apparatus will be described.
In each exposure head 166 of the scanner 162, laser beams B1, B2, B3, B4, B5, B6 emitted in a divergent light state from each of the GaN-based semiconductor lasers LD1 to LD7 constituting the combined laser light source of the fiber array light source 66. , And B7 are collimated by corresponding collimator lenses 11-17. The collimated laser beams B <b> 1 to B <b> 7 are collected by the condenser lens 20 and converge on the incident end face of the core 30 a of the multimode optical fiber 30.
ここでは、コリメータレンズ11〜17及び集光レンズ20によって集光光学系が構成され、その集光光学系とマルチモード光ファイバ30とによって合波光学系が構成されている。即ち、集光レンズ20によって上述のように集光されたレーザービームB1〜B7が、このマルチモード光ファイバ30のコア30aに入射して光ファイバ内を伝搬し、1本のレーザービームBに合波されてマルチモード光ファイバ30の出射端部に結合された光ファイバ31から出射する。 Here, a condensing optical system is configured by the collimator lenses 11 to 17 and the condensing lens 20, and a multiplexing optical system is configured by the condensing optical system and the multimode optical fiber 30. That is, the laser beams B1 to B7 condensed as described above by the condenser lens 20 are incident on the core 30a of the multimode optical fiber 30 and propagate through the optical fiber to be combined with one laser beam B. The light is emitted from the optical fiber 31 coupled to the output end of the multimode optical fiber 30.
各レーザーモジュールにおいて、レーザービームB1〜B7のマルチモード光ファイバ30への結合効率が0.85で、GaN系半導体レーザーLD1〜LD7の各出力が30mWの場合には、アレイ状に配列された光ファイバ31の各々について、出力180mW(=30mW×0.85×7)の合波レーザービームBを得ることができる。従って、6本の光ファイバ31がアレイ状に配列されたレーザー出射部68での出力は約1W(=180mW×6)である。 In each laser module, when the coupling efficiency of the laser beams B1 to B7 to the multimode optical fiber 30 is 0.85 and each output of the GaN-based semiconductor lasers LD1 to LD7 is 30 mW, the light arranged in an array For each of the fibers 31, a combined laser beam B with an output of 180 mW (= 30 mW × 0.85 × 7) can be obtained. Therefore, the output from the laser emitting unit 68 in which the six optical fibers 31 are arranged in an array is about 1 W (= 180 mW × 6).
ファイバアレイ光源66のレーザー出射部68には、この通り高輝度の発光点が主走査方向に沿って一列に配列されている。単一の半導体レーザーからのレーザー光を1本の光ファイバに結合させる従来のファイバ光源は低出力であるため、多数列配列しなければ所望の出力を得ることができなかったが、合波レーザー光源は高出力であるため、少数列、例えば1列でも所望の出力を得ることができる。 In the laser emitting portion 68 of the fiber array light source 66, light emission points with high luminance are arranged in a line along the main scanning direction as described above. A conventional fiber light source that couples laser light from a single semiconductor laser to a single optical fiber has low output, so a desired output cannot be obtained unless multiple rows are arranged. Since the light source has a high output, a desired output can be obtained even with a small number of columns, for example, one column.
例えば、半導体レーザーと光ファイバを1対1で結合させた従来のファイバ光源では、通常、半導体レーザーとしては出力30mW(ミリワット)程度のレーザーが使用され、光ファイバとしてはコア径50μm、クラッド径125μm、NA(開口数)0.2のマルチモード光ファイバが使用されているので、約1W(ワット)の出力を得ようとすれば、マルチモード光ファイバを48本(8×6)束ねなければならず、発光領域の面積は0.62mm2(0.675mm×0.925mm)であるから、レーザー出射部68での
輝度は1.6×106(W/m2)、光ファイバ1本当りの輝度は3.2×106(W/m2)である。
For example, in a conventional fiber light source in which a semiconductor laser and an optical fiber are coupled one-on-one, a laser having an output of about 30 mW (milliwatt) is usually used as the semiconductor laser, and the core diameter is 50 μm and the cladding diameter is 125 μm. Since a multimode optical fiber having a numerical aperture (NA) of 0.2 is used, if an output of about 1 W (watt) is to be obtained, 48 multimode optical fibers (8 × 6) must be bundled. Since the area of the light emitting region is 0.62 mm 2 (0.675 mm × 0.925 mm), the luminance at the laser emitting portion 68 is 1.6 × 10 6 (W / m 2 ) and one optical fiber is used. The luminance per hit is 3.2 × 10 6 (W / m 2 ).
これに対して上述した通り、マルチモード光ファイバ6本で約1Wの出力を得ることができ、レーザー出射部68での発光領域の面積は0.0081mm2(0.325mm×0.025mm)であるから、レーザー出射部68での輝度は123×106(W/m2)となり、従来に比べ約80倍の高輝度化を図ることができる。また、光ファイバ1本当りの輝度は90×106(W/m2)であり、従来に比べ約28倍の高輝度化を図ることができる。 On the other hand, as described above, an output of about 1 W can be obtained with the six multimode optical fibers, and the area of the light emitting region at the laser emitting unit 68 is 0.0081 mm 2 (0.325 mm × 0.025 mm). Therefore, the luminance at the laser emitting portion 68 is 123 × 10 6 (W / m 2 ), and the luminance can be increased about 80 times as compared with the conventional case. Further, the luminance per optical fiber is 90 × 10 6 (W / m 2 ), and the luminance can be increased by about 28 times compared to the conventional one.
ここで、図15(A)及び(B)を参照して、露光ヘッドによる焦点深度の違いについて説明する。図15(A)において、露光ヘッドのバンドル状ファイバ光源の発光領域の副走査方向の径は0.675mmであり、図15(B)において、露光ヘッドのファイバアレイ光源の発光領域の副走査方向の径は0.025mmである。図15(A)に示すように、この露光ヘッドでは、光源(バンドル状ファイバ光源)1の発光領域が大きいので、DMD3へ入射する光束の角度が大きくなり、結果として走査面5へ入射する光束の角度が大きくなる。このため、集光方向(ピント方向のずれ)に対してビーム径が太りやすい。 Here, with reference to FIGS. 15A and 15B, the difference in the depth of focus by the exposure head will be described. In FIG. 15A, the diameter of the light emission region of the bundled fiber light source of the exposure head in the sub-scanning direction is 0.675 mm. In FIG. 15B, the light emission region of the fiber array light source of the exposure head in the sub-scanning direction. The diameter is 0.025 mm. As shown in FIG. 15A, in this exposure head, since the light emitting area of the light source (bundle-shaped fiber light source) 1 is large, the angle of the light beam incident on the DMD 3 increases, and as a result, the light beam incident on the scanning surface 5. The angle becomes larger. For this reason, the beam diameter tends to increase with respect to the light condensing direction (shift in the focus direction).
一方、図15(B)に示すように、この露光ヘッドでは、ファイバアレイ光源66の発光領域の副走査方向の径が小さいので、レンズ系67を通過してDMD50へ入射する光束の角度が小さくなり、結果として走査面56へ入射する光束の角度が小さくなる。即ち、焦点深度が深くなる。この例では、発光領域の副走査方向の径は従来の約30倍になっており、略回折限界に相当する焦点深度を得ることができる。従って、微小スポットの露光に好適である。この焦点深度への効果は、露光ヘッドの必要光量が大きいほど顕著であり、有効である。この例では、露光面に投影された1画素サイズは10μm×10μmである。なお、DMDは反射型の空間変調素子であるが、図15(A)及び(B)は、光学的な関係を説明するために展開図とした。 On the other hand, as shown in FIG. 15B, in this exposure head, since the diameter of the light emitting region of the fiber array light source 66 is small in the sub-scanning direction, the angle of the light beam that passes through the lens system 67 and enters the DMD 50 is small. As a result, the angle of the light beam incident on the scanning surface 56 is reduced. That is, the depth of focus becomes deep. In this example, the diameter of the light emitting region in the sub-scanning direction is about 30 times that of the conventional one, and a depth of focus substantially corresponding to the diffraction limit can be obtained. Therefore, it is suitable for exposure of a minute spot. This effect on the depth of focus is more prominent and effective as the required light quantity of the exposure head is larger. In this example, the size of one pixel projected on the exposure surface is 10 μm × 10 μm. DMD is a reflective spatial modulation element, but FIGS. 15A and 15B are developed views for explaining the optical relationship.
露光パターンに応じた画像データが、DMD50に接続された図示しないコントローラに入力され、コントローラ内のフレームメモリに一旦記憶される。この画像データは、画像を構成する各画素の濃度を2値(ドットの記録の有無)で表したデータである。 Image data corresponding to the exposure pattern is input to a controller (not shown) connected to the DMD 50 and temporarily stored in a frame memory in the controller. This image data is data representing the density of each pixel constituting the image by binary values (whether or not dots are recorded).
感光材料150を表面に吸着したステージ152は、図示しない駆動装置により、ガイド158に沿ってゲート160の上流側から下流側に一定速度で移動される。ステージ152がゲート160下を通過する際に、ゲート160に取り付けられた検知センサ164により感光材料150の先端が検出されると、フレームメモリに記憶された画像データが複数ライン分ずつ順次読み出され、データ処理部で読み出された画像データに基づいて各露光ヘッド166毎に制御信号が生成される。そして、ミラー駆動制御部により、生成された制御信号に基づいて各露光ヘッド166毎にDMD50のマイクロミラーの各々がオンオフ制御される。 The stage 152 that has adsorbed the photosensitive material 150 to the surface is moved at a constant speed from the upstream side to the downstream side of the gate 160 along the guide 158 by a driving device (not shown). When the leading edge of the photosensitive material 150 is detected by the detection sensor 164 attached to the gate 160 when the stage 152 passes under the gate 160, the image data stored in the frame memory is sequentially read out for a plurality of lines. A control signal is generated for each exposure head 166 based on the image data read by the data processing unit. Then, each of the micromirrors of the DMD 50 is controlled on and off for each exposure head 166 based on the generated control signal by the mirror drive control unit.
ファイバアレイ光源66からDMD50にレーザー光が照射されると、DMD50のマイクロミラーがオン状態のときに反射されたレーザー光は、レンズ系54、58により感光材料150の被露光面56上に結像される。このようにして、ファイバアレイ光源66から出射されたレーザー光が画素毎にオンオフされて、感光材料150がDMD50の使用画素数と略同数の画素単位(露光エリア168)で露光される。また、感光材料150がステージ152と共に一定速度で移動されることにより、感光材料150がスキャナ162によりステージ移動方向と反対の方向に副走査され、各露光ヘッド166毎に帯状の露光済み領域170が形成される。 When the DMD 50 is irradiated with laser light from the fiber array light source 66, the laser light reflected when the micro mirror of the DMD 50 is in an on state forms an image on the exposed surface 56 of the photosensitive material 150 by the lens systems 54 and 58. Is done. In this way, the laser light emitted from the fiber array light source 66 is turned on and off for each pixel, and the photosensitive material 150 is exposed in pixel units (exposure area 168) that is approximately the same number as the number of pixels used in the DMD 50. Further, when the photosensitive material 150 is moved at a constant speed together with the stage 152, the photosensitive material 150 is sub-scanned in the direction opposite to the stage moving direction by the scanner 162, and a strip-shaped exposed region 170 is formed for each exposure head 166. It is formed.
図16(A)及び(B)に示すように、DMD50には、主走査方向にマイクロミラーが800個配列されたマイクロミラー列が、副走査方向に600組配列されているが、ここではコントローラにより一部のマイクロミラー列(例えば、800個×100列)だけが駆動されるように制御する。 As shown in FIGS. 16A and 16B, in the DMD 50, 600 sets of micromirror rows in which 800 micromirrors are arranged in the main scanning direction are arranged in the sub-scanning direction. Thus, only a part of the micro mirror rows (for example, 800 × 100 rows) is controlled to be driven.
図16(A)に示すように、DMD50の中央部に配置されたマイクロミラー列を使用してもよく、図16(B)に示すように、DMD50の端部に配置されたマイクロミラー列を使用してもよい。また、一部のマイクロミラーに欠陥が発生した場合は、欠陥が発生していないマイクロミラー列を使用するなど、状況に応じて使用するマイクロミラー列を適宜変更してもよい。 As shown in FIG. 16A, a micromirror array arranged at the center of the DMD 50 may be used, and as shown in FIG. 16B, the micromirror array arranged at the end of the DMD 50 is used. May be used. In addition, when a defect occurs in some of the micromirrors, the micromirror array to be used may be appropriately changed depending on the situation, such as using a micromirror array in which no defect has occurred.
DMD50のデータ処理速度には限界があり、使用する画素数に比例して1ライン当りの変調速度が決定されるので、一部のマイクロミラー列だけを使用することで1ライン当りの変調速度が速くなる。一方、連続的に露光ヘッドを露光面に対して相対移動させる露光方式の場合には、副走査方向の画素を全部使用する必要はない。 Since the data processing speed of the DMD 50 is limited and the modulation speed per line is determined in proportion to the number of pixels used, the modulation speed per line can be increased by using only a part of the micromirror rows. Get faster. On the other hand, in the case of an exposure method in which the exposure head is continuously moved relative to the exposure surface, it is not necessary to use all the pixels in the sub-scanning direction.
例えば、600組のマイクロミラー列の内、300組だけ使用する場合には、600組全部使用する場合と比較すると1ライン当り2倍速く変調することができる。また、600組のマイクロミラー列の内、200組だけ使用する場合には、600組全部使用する場合と比較すると1ライン当り3倍速く変調することができる。即ち、副走査方向に500mmの領域を17秒で露光できる。更に、100組だけ使用する場合には、1ライン当り6倍速く変調することができる。即ち、副走査方向に500mmの領域を9秒で露光できる。 For example, when only 300 sets are used in 600 micromirror rows, modulation can be performed twice as fast per line as compared to the case of using all 600 sets. Further, when only 200 sets of 600 micromirror arrays are used, modulation can be performed three times faster per line than when all 600 sets are used. That is, an area of 500 mm in the sub-scanning direction can be exposed in 17 seconds. Further, when only 100 sets are used, modulation can be performed 6 times faster per line. That is, an area of 500 mm in the sub-scanning direction can be exposed in 9 seconds.
使用するマイクロミラー列の数、即ち、副走査方向に配列されたマイクロミラーの個数は、10以上で且つ200以下が好ましく、10以上で且つ100以下がより好ましい。1画素に相当するマイクロミラー1個当りの面積は15μm×15μmであるから、DMD50の使用領域に換算すると、12mm×150μm以上で且つ12mm×3mm以下の領域が好ましく、12mm×150μm以上で且つ12mm×1.5mm以下の領域がより好ましい。 The number of micromirror rows to be used, that is, the number of micromirrors arranged in the sub-scanning direction is preferably 10 or more and 200 or less, and more preferably 10 or more and 100 or less. Since the area per micromirror corresponding to one pixel is 15 μm × 15 μm, when converted to the use area of DMD50, an area of 12 mm × 150 μm or more and 12 mm × 3 mm or less is preferable, and 12 mm × 150 μm or more and 12 mm A region of × 1.5 mm or less is more preferable.
使用するマイクロミラー列の数が上記範囲にあれば、図17(A)及び(B)に示すように、ファイバアレイ光源66から出射されたレーザー光をレンズ系67で略平行光化して、DMD50に照射することができる。DMD50によりレーザー光を照射する照射領域は、DMD50の使用領域と一致することが好ましい。照射領域が使用領域よりも広いとレーザー光の利用効率が低下する。 If the number of micromirror rows to be used is within the above range, as shown in FIGS. 17A and 17B, the laser light emitted from the fiber array light source 66 is made into substantially parallel light by the lens system 67, and the DMD 50 Can be irradiated. It is preferable that the irradiation area where the laser beam is irradiated by the DMD 50 coincides with the use area of the DMD 50. When the irradiation area is wider than the use area, the utilization efficiency of the laser light is lowered.
一方、DMD50上に集光させる光ビームの副走査方向の径を、レンズ系67により副走査方向に配列されたマイクロミラーの個数に応じて小さくする必要があるが、使用するマイクロミラー列の数が10未満であると、DMD50に入射する光束の角度が大きくなり、走査面56における光ビームの焦点深度が浅くなるので好ましくない。また、使用するマイクロミラー列の数が200以下が変調速度の観点から好ましい。なお、DMDは反射型の空間変調素子であるが、図17(A)及び(B)は、光学的な関係を説明するために展開図とした。 On the other hand, the diameter of the light beam condensed on the DMD 50 in the sub-scanning direction needs to be reduced according to the number of micromirrors arranged in the sub-scanning direction by the lens system 67, but the number of micromirror rows to be used. Is less than 10, it is not preferable because the angle of the light beam incident on the DMD 50 increases and the depth of focus of the light beam on the scanning surface 56 becomes shallow. Further, the number of micromirror rows to be used is preferably 200 or less from the viewpoint of modulation speed. DMD is a reflective spatial modulation element, but FIGS. 17A and 17B are developed views for explaining the optical relationship.
スキャナ162による感光材料150の副走査が終了し、検知センサ164で感光材料150の後端が検出されると、ステージ152は、図示しない駆動装置により、ガイド158に沿ってゲート160の最上流側にある原点に復帰し、再度、ガイド158に沿ってゲート160の上流側から下流側に一定速度で移動される。 When the sub scanning of the photosensitive material 150 by the scanner 162 is completed and the rear end of the photosensitive material 150 is detected by the detection sensor 164, the stage 152 is moved along the guide 158 by the driving device (not shown) on the most upstream side of the gate 160. Returned to the origin at the point, and again moved along the guide 158 from the upstream side to the downstream side of the gate 160 at a constant speed.
以上説明した通り、露光ユニット(露光装置)は、主走査方向にマイクロミラーが800個配列されたマイクロミラー列が、副走査方向に600組配列されたDMDを備えているが、コントローラにより一部のマイクロミラー列だけが駆動されるように制御するので、全部のマイクロミラー列を駆動する場合に比べて、1ライン当りの変調速度が速くなる。これにより高速での露光が可能になる。 As described above, the exposure unit (exposure apparatus) includes a DMD in which 600 micromirror arrays in which 800 micromirrors are arranged in the main scanning direction are arranged in 600 sets in the subscanning direction. Since the control is performed so that only the micromirror array is driven, the modulation speed per line becomes faster than when all the micromirror arrays are driven. This enables high-speed exposure.
[現像工程]
前記現像工程としては、前記露光工程により前記感光層を露光し、未露光部分を除去することにより現像する工程を有する。
前記未硬化領域の除去方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、現像液を用いて除去する方法などが挙げられる。
本発明では、現像工程において、2種以上の現像強度の異なる現像液を用いて現像を行うことにより、上記露光工程での強度変調露光と組み合わせて、TFTアレイ基板の製造工程での工程数の減少が可能となる。
[Development process]
The developing step includes a step of developing the photosensitive layer by exposing the photosensitive layer by the exposing step and removing an unexposed portion.
There is no restriction | limiting in particular as the removal method of the said unhardened area | region, According to the objective, it can select suitably, For example, the method etc. which remove using a developing solution are mentioned.
In the present invention, the number of steps in the manufacturing process of the TFT array substrate is combined with the intensity-modulated exposure in the exposure step by performing development using two or more types of developers having different development intensities in the development step. Reduction is possible.
前記現像液としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、弱アルカリ性の水溶液(以下、アルカリ現像液と称する)が好ましい。
前記アルカリ現像液としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア水等の無機アルカリ類;エチルアミン、n−プロピルアミン等の第1アミン類;ジエチルアミン、ジ−n−ブチルアミン等の第2アミン類;トリエチルアミン、メチルジエチルアミン等の第3アミン類;ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルコールアミン類;ホルムアミドやアセトアミド等のアミド類;テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチル(2−ヒドロキシエチル)アンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、トリブチルメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエタノールアンモニウムヒドロキシド、メチルトリエタノールアンモニウムヒドロキシド、ベンジルメチルジエタノールアンモニウムヒドロキシド、ベンジルジメチルエタノールアンモニウムヒドロキシド、ベンジルトリエタノールアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド等の第4級アンモニウム塩;ピロール、ピペリジン等の環状アミン等のアルカリ類;の水溶液が挙げられる。
前記アルカリ現像液のアルカリ性物質の濃度としては、0.1〜10質量%が好ましい。
前記現像液の温度としては、前記ポジ型感光層の現像性に合わせて適宜選択することができるが、例えば、約25℃〜40℃が好ましい。
There is no restriction | limiting in particular as said developing solution, Although it can select suitably according to the objective, A weak alkaline aqueous solution (henceforth an alkali developing solution) is preferable.
Examples of the alkaline developer include inorganic alkalis such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium phosphate, sodium metasilicate, and aqueous ammonia; first examples such as ethylamine and n-propylamine. Amines; secondary amines such as diethylamine and di-n-butylamine; tertiary amines such as triethylamine and methyldiethylamine; alcohol amines such as dimethylethanolamine and triethanolamine; amides such as formamide and acetamide; tetra Methylammonium hydroxide, trimethyl (2-hydroxyethyl) ammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, tributylmethylammonium hydroxide, tetraethanolammonium hydroxide, Quaternary ammonium salts such as tiltriethanolammonium hydroxide, benzylmethyldiethanolammonium hydroxide, benzyldimethylethanolammonium hydroxide, benzyltriethanolammonium hydroxide, tetrapropylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide; pyrrole, piperidine And an aqueous solution of an alkali such as a cyclic amine.
The concentration of the alkaline substance in the alkaline developer is preferably 0.1 to 10% by mass.
The temperature of the developer can be appropriately selected according to the developability of the positive photosensitive layer, and is preferably about 25 ° C. to 40 ° C., for example.
前記現像方式としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、パドル現像、シャワー現像、シャワー&スピン現像、ディップ現像等が挙げられる。
前記シャワー現像について説明すると、露光後のポジ型感光層に現像液をシャワーにより吹き付けることにより、未硬化部分を除去することができる。尚、現像の前にポジ型感光層の溶解性が低いアルカリ性の液をシャワーなどにより吹き付け、中間層などを除去しておくことが好ましい。また、現像の後に、洗浄剤などをシャワーにより吹き付け、ブラシなどで擦りながら、現像残渣を除去することが好ましい。
There is no restriction | limiting in particular as said image development system, According to the objective, it can select suitably, For example, paddle image development, shower image development, shower & spin image development, dip image development, etc. are mentioned.
The shower development will be described. The uncured portion can be removed by spraying a developer onto the positive photosensitive layer after exposure. Prior to development, it is preferable to spray an alkaline solution having a low solubility of the positive photosensitive layer with a shower or the like to remove the intermediate layer and the like. Further, after the development, it is preferable to remove the development residue while spraying a cleaning agent or the like with a shower and rubbing with a brush or the like.
[露光後加熱工程]
前記露光後加熱工程は、露光工程後のポジ型感光層に対し、加熱処理(ポストエクスポージャーべーク、PEB)を行う工程である。
前記PEBの方法としては、ホットプレートと基板との間に隙間を持たせるプロキシミティベーク、隙間を持たせないダイレクトベーク等が挙げられ、基板の反りを生じさせることをなく、PEBによる拡散効果を得るために、プロキシミティベークを行った後、ダイレクトベークを行う方法が好ましい。
前記PEBにおける加熱温度としては、90〜150℃が好ましく、100〜140℃がより好ましい。該加熱温度が90℃未満であると、酸分解性樹脂の分解反応の反応性に劣り、感度や解像度の向上が得られないことがあり、150℃を超えると、前記ポジ型感光性組成物中の樹脂の分解が生じ、膜質が弱く脆くなることがある。
前記全面加熱における加熱時間としては、5〜300秒間が好ましく、10〜100秒間がより好ましい。
前記全面加熱を行う装置としては、特に制限はなく、公知の装置の中から、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ドライオーブン、ホットプレート、IRヒーターなどが挙げられる。
[Post-exposure heating process]
The post-exposure heating step is a step of performing heat treatment (post-exposure bake, PEB) on the positive photosensitive layer after the exposure step.
Examples of the PEB method include proximity baking that provides a gap between the hot plate and the substrate, direct baking that does not provide a gap, and the like. In order to obtain, the method of performing direct baking after performing proximity baking is preferable.
As heating temperature in the said PEB, 90-150 degreeC is preferable and 100-140 degreeC is more preferable. When the heating temperature is less than 90 ° C., the reactivity of the decomposition reaction of the acid-decomposable resin is inferior and the sensitivity and resolution may not be improved. When the heating temperature exceeds 150 ° C., the positive photosensitive composition The resin inside may be decomposed and the film quality may be weak and brittle.
As heating time in the said whole surface heating, 5-300 seconds are preferable and 10-100 seconds are more preferable.
There is no restriction | limiting in particular as an apparatus which performs the said whole surface heating, According to the objective, it can select suitably from well-known apparatuses, For example, a dry oven, a hot plate, IR heater etc. are mentioned.
[現像後加熱工程]
前記現像後加熱工程は、前記現像工程が行われた後、形成されたパターンにおけるポジ型感光層に対して加熱処理を行う工程である。
前記全面加熱処理の方法としては、前記現像工程の後に、前記パターンが形成された前記積層体上の全面を加熱する方法が挙げられる。該全面加熱により、前記永久パターンの表面の膜強度が高められる。
前記全面加熱における加熱温度としては、120〜250℃が好ましく、120〜200℃がより好ましい。該加熱温度が120℃未満であると、加熱処理による膜強度の向上が得られないことがあり、250℃を超えると、前記感光性組成物中の樹脂の分解が生じ、膜質が弱く脆くなることがある。
前記全面加熱における加熱時間としては、10〜120分間が好ましく、15〜60分間がより好ましい。
前記全面加熱を行う装置としては、特に制限はなく、公知の装置の中から、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ドライオーブン、ホットプレート、IRヒーターなどが挙げられる。
[Heating process after development]
The post-development heating step is a step of performing a heat treatment on the positive photosensitive layer in the formed pattern after the development step.
Examples of the entire surface heat treatment method include a method of heating the entire surface of the laminate on which the pattern is formed after the developing step. By heating the entire surface, the film strength of the surface of the permanent pattern is increased.
As heating temperature in the said whole surface heating, 120-250 degreeC is preferable and 120-200 degreeC is more preferable. When the heating temperature is less than 120 ° C., the film strength may not be improved by heat treatment. When the heating temperature exceeds 250 ° C., the resin in the photosensitive composition is decomposed, and the film quality is weak and brittle. Sometimes.
As heating time in the said whole surface heating, 10 to 120 minutes are preferable and 15 to 60 minutes are more preferable.
There is no restriction | limiting in particular as an apparatus which performs the said whole surface heating, According to the objective, it can select suitably from well-known apparatuses, For example, a dry oven, a hot plate, IR heater etc. are mentioned.
[その他の工程]
前記その他の工程としては、特に制限はなく、公知のパターン形成における工程の中から適宜選択することが挙げられるが、例えば、エッチング工程、レジスト剥離工程、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
[Other processes]
There is no restriction | limiting in particular as said other process, Although it selects suitably from the processes in well-known pattern formation, For example, an etching process, a resist peeling process, etc. are mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.
−エッチング工程−
前記エッチング工程としては、公知のエッチング処理方法の中から適宜選択した方法により行うことができ、レジストパターンで覆われていない下地部分を除去するために行い、薄膜のパターンを得る。
エッチング液による処理(ウエットエッチング)、及び減圧下でのガス放電により反応させてガス状にして処理(ドライエッチング)のいずれかを行う。
前記ウエットエッチングを行う場合は、エッチャントの浸透によるアンダーカットを防止するためにポストベークを行うことが望ましい。通常これらのポストベークは110℃〜140℃程度で行われるが、必ずしもこれに限られてはいない。使用されるエッチャントには、塩化第二鉄/塩酸系、塩酸/硝酸系、臭化水素酸系などを代表例として、多くのエッチャントが開発され使用されている。Cr用には硝酸セリウムアンモニウム溶液、Ti、Ta用には希釈フッ酸、Mo用には過酸化水素水、MoW、Alにはリン硝酸、ITO用には希釈王水、塩化第二鉄溶液、ヨウ化水素水、SiNxやSiO2には緩衝フッ酸、a−Si、n+a−Siにはフッ硝酸がそれぞれ使用される。
-Etching process-
The etching step can be performed by a method appropriately selected from known etching methods, and is performed to remove a base portion not covered with a resist pattern to obtain a thin film pattern.
Either a treatment with an etching solution (wet etching) or a reaction by gas discharge under reduced pressure to form a gas (dry etching) is performed.
When performing the wet etching, it is desirable to perform post-baking in order to prevent undercut due to the penetration of the etchant. Usually, these post-baking is performed at about 110 ° C. to 140 ° C., but is not necessarily limited thereto. As etchants used, many etchants have been developed and used, with ferric chloride / hydrochloric acid system, hydrochloric acid / nitric acid system, hydrobromic acid system and the like as representative examples. Cerium ammonium nitrate solution for Cr, diluted hydrofluoric acid for Ti and Ta, hydrogen peroxide solution for Mo, phosphorous nitric acid for MoW, Al, diluted aqua regia, ferric chloride solution for ITO, hydrogen iodide solution, buffered hydrofluoric acid is SiNx or SiO 2, a-Si, the n + a-Si is used, respectively hydrofluoric nitric acid.
本発明で用いるポジ型感光性組成物においては、熱架橋剤をポジ型感光層中に添加して、ポストベークを行うことによりレジストパターンの耐ドライエッチ性を改良することができる。
前記ドライエッチングにおいて用いられるエッチャントガスとしては、それぞれの膜種に適合するエッチャントガスが使用される。a−Si/n+やs−Si用には四フッ化炭素(塩素)+酸素、四フッ化炭素(六フッ化硫黄)+塩化水素(塩素)、a−SiNx用には四フッ化炭素+酸素、a−SiOx用には四フッ化炭素+酸素、三フッ化炭素+酸素、Ta用には四フッ化炭素(六フッ化硫黄)+酸素、MoTa/MoW用には四フッ化炭素+酸素、Cr用には塩素+酸素、Al用には三塩化硼素+塩素、ITO用にはメタン系、臭化水素、臭化水素+塩素、ヨウ化水素等が挙げられる。
In the positive photosensitive composition used in the present invention, the dry etching resistance of the resist pattern can be improved by adding a thermal crosslinking agent to the positive photosensitive layer and performing post-baking.
As an etchant gas used in the dry etching, an etchant gas suitable for each film type is used. Carbon tetrafluoride (chlorine) + oxygen, carbon tetrafluoride (sulfur hexafluoride) + hydrogen chloride (chlorine) for a-Si / n + and s-Si, carbon tetrafluoride for a-SiNx + Oxygen, carbon tetrafluoride + oxygen for a-SiOx, carbon trifluoride + oxygen, carbon tetrafluoride (sulfur hexafluoride) + oxygen for Ta, carbon tetrafluoride for MoTa / MoW Examples include + oxygen, chlorine + oxygen for Cr, boron trichloride + chlorine for Al, and methane, hydrogen bromide, hydrogen bromide + chlorine, hydrogen iodide, etc. for ITO.
−レジスト剥離工程−
終わりに、パターン形成のために用いたレジストを剥離液にて取り除く(ウエット剥離)か、あるいは、減圧下での酸素ガスの放電により酸化させてガス状にして取り除く(ドライ剥離/アッシング)か、あるいはオゾンとUV光によって酸化させてガス状にして取り除く(ドライ剥離/UVアッシング)など、いくつかの剥離方法によってレジスト除去を行う。剥離液には、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液のような水溶液系とアミンとジメチルスルホキシドやN−メチルピロリドンの混合物のような有機溶剤系が一般的に知られている。後者の例としてはモノエタノールアミン/ジメチルスルホキシド混合物(質量混合比=7/3)がよく知られている。
-Resist stripping process-
Finally, remove the resist used for pattern formation with a stripping solution (wet stripping), or remove it by oxidizing it with oxygen gas discharge under reduced pressure (dry stripping / ashing). Alternatively, the resist is removed by several peeling methods such as oxidation with ozone and UV light to remove it in a gaseous state (dry peeling / UV ashing). As the stripping solution, an aqueous solution system such as an aqueous sodium hydroxide solution and an aqueous potassium hydroxide solution and an organic solvent system such as a mixture of an amine and dimethyl sulfoxide or N-methylpyrrolidone are generally known. As an example of the latter, a monoethanolamine / dimethyl sulfoxide mixture (mass mixing ratio = 7/3) is well known.
本発明のパターン形成方法は、青紫色レーザー露光に対して高感度なポジ型感光性組成物を用い、該感光性組成物からなるポジ型感光層を保護層で保護することにより、露光後において、ポジ型感光層の露光領域に発生した酸触媒が大気雰囲気中の微量汚染物質などの触媒失活因子から遮蔽され、PED現象を良好に、かつ簡易で低コストに防止でき、高解像度で高精細なパターンが形成可能であるため、高精細な露光が必要とされる各種パターンの形成などに好適に使用することができ、特に大面積のTFTアレイ基板の形成に好適に使用することができる。 The pattern forming method of the present invention uses a positive photosensitive composition that is highly sensitive to blue-violet laser exposure, and protects the positive photosensitive layer made of the photosensitive composition with a protective layer. The acid catalyst generated in the exposed area of the positive photosensitive layer is shielded from catalyst deactivation factors such as trace contaminants in the atmosphere, and the PED phenomenon can be prevented well and easily at low cost, with high resolution and high Since a fine pattern can be formed, it can be suitably used for forming various patterns that require high-definition exposure, and particularly suitable for forming a large-area TFT array substrate. .
(TFTアレイ基板)
TFTアレイ基板は、本発明の前記パターン形成方法により形成することができる。即ち、前記本発明のポジ型感光性組成物からなるポジ型感光層を、TFT(薄膜トランジスター)アクティブマトリクス基板(TFTアレイ基板)上に形成し、露光しベークし現像して同一のTFTアレイ基板上に複数の画素電極を形成する。
この場合、前記ポジ型感光層の形成、露光、現像、ベーク、エッチング等については、本発明の前記パターン形成方法と同様である。
(TFT array substrate)
The TFT array substrate can be formed by the pattern forming method of the present invention. That is, a positive photosensitive layer made of the positive photosensitive composition of the present invention is formed on a TFT (thin film transistor) active matrix substrate (TFT array substrate), exposed, baked and developed to form the same TFT array substrate. A plurality of pixel electrodes are formed thereon.
In this case, the formation, exposure, development, baking, etching and the like of the positive photosensitive layer are the same as in the pattern forming method of the present invention.
図19乃至図25を参照して一般的なアクティブマトリクス型の液晶表示装置に用いるTFTアレイ基板の製造工程の一例を説明する。なお、図19は液晶表示装置を構成するTFTアレイ基板の単位画素の平面図であり、図20乃至図25は、図19のA−A線断面図である。 An example of a manufacturing process of a TFT array substrate used in a general active matrix type liquid crystal display device will be described with reference to FIGS. 19 is a plan view of a unit pixel of the TFT array substrate constituting the liquid crystal display device, and FIGS. 20 to 25 are cross-sectional views taken along line AA of FIG.
図19に示すように、液晶表示装置のTFTアレイ基板40は、複数のドレインバス58とゲートバス49の交点に、TFT60及び該TFT60により電位制御される表示電極45を配列した平面構造を備える。前記TFT60は、前記ドレインバス58及び前記ゲートバス49の電位を制御することによって制御され、その結果、TFT60のソース電極57sに接続された前記表示電極45の電位が制御される。そして、この表示電極45と図示されない対向基板の電極との間の電位差により、前記TFTアレイ基板40と対向基板間に充填された液晶の配向が画素単位で制御され、液晶表示装置を透過する光の偏光方向が変化して表示が行われる。 As shown in FIG. 19, the TFT array substrate 40 of the liquid crystal display device has a planar structure in which TFTs 60 and display electrodes 45 whose potentials are controlled by the TFTs 60 are arranged at intersections of a plurality of drain buses 58 and gate buses 49. The TFT 60 is controlled by controlling the potential of the drain bus 58 and the gate bus 49. As a result, the potential of the display electrode 45 connected to the source electrode 57s of the TFT 60 is controlled. The orientation of the liquid crystal filled between the TFT array substrate 40 and the counter substrate is controlled in units of pixels by the potential difference between the display electrode 45 and the electrode of the counter substrate (not shown), and light transmitted through the liquid crystal display device. The polarization direction is changed and display is performed.
以下、図20乃至図25を参照して、前記TFTアレイ基板40の製造工程を説明する。なお、紹介する数値は代表的なTFTアレイ基板のものである。まず、図20に示すように、ガラス基板41上に、厚み1,000ÅのITO膜42が全面スパッタ形成され、このITO膜42上に、スピンコータを使用してポジ型感光性組成物及び保護膜形成材料が順次に塗布され、保護膜を上面に有するポジ型感光層43が形成される。そして、このポジ型感光層43を所定形状に開口した後、これをマスクとして、塩酸、塩化第2鉄、純水からなるITOエッチャントにより、前記ITO膜42を所定形状にエッチングして補助容量電極42が形成される。この補助容量電極42は表示電極45と静電容量を形成して、コントラスト向上、フリッカ防止などに寄与する。前記ポジ型感光層43は、その後剥離される。 Hereinafter, the manufacturing process of the TFT array substrate 40 will be described with reference to FIGS. The numerical values to be introduced are those of a typical TFT array substrate. First, as shown in FIG. 20, an ITO film 42 having a thickness of 1,000 mm is formed on the entire surface of a glass substrate 41 by sputtering, and a positive photosensitive composition and a protective film are formed on the ITO film 42 using a spin coater. The forming material is sequentially applied to form a positive photosensitive layer 43 having a protective film on the upper surface. Then, after opening the positive photosensitive layer 43 into a predetermined shape, the ITO film 42 is etched into a predetermined shape with an ITO etchant made of hydrochloric acid, ferric chloride, and pure water using this as a mask. 42 is formed. The auxiliary capacitance electrode 42 forms a capacitance with the display electrode 45 and contributes to improving contrast and preventing flicker. The positive photosensitive layer 43 is then peeled off.
次に、図21に示すように、減圧CVD法とスパッタにより、厚み4,000ÅのSiNx膜44或いはSiO2膜、及び厚み1,000ÅのITO膜45を順次前記ガラス基板41全面に形成し、前記ITO膜45上に、ポジ型感光性組成物及び保護膜形成材料が順次に塗布され、保護膜を上面に有するポジ型感光層46が形成される。そして、このポジ型感光層46を所定形状に開口した後、これをマスクとして、先のITOエッチャントによりITO膜45を所定形状にエッチングすることにより、表示電極45が形成される。前記ポジ型感光層46は、その後剥離される。 Next, as shown in FIG. 21, a SiNx film 44 or SiO 2 film having a thickness of 4,000 mm and an ITO film 45 having a thickness of 1,000 mm are sequentially formed on the entire surface of the glass substrate 41 by low pressure CVD and sputtering. On the ITO film 45, a positive photosensitive composition and a protective film forming material are sequentially applied to form a positive photosensitive layer 46 having a protective film on the upper surface. Then, after opening the positive photosensitive layer 46 in a predetermined shape, the display electrode 45 is formed by etching the ITO film 45 into a predetermined shape with the above-described ITO etchant using the positive photosensitive layer 46 as a mask. The positive photosensitive layer 46 is then peeled off.
次に、図22に示すように、減圧CVD法とスパッタにより、厚み1,000ÅのSiNx膜47或いはSiO2膜、及び厚み1,000Åのクロム層48を、順次全面に形成し、前記クロム層48上にポジ型感光性組成物及び保護膜形成材料が順次に塗布され、保護膜を上面に有するポジ型感光層50が形成される。そして、このポジ型感光層50を所定形状に開口した後、これをマスクとして、硝酸・第2セリウム・アンモニウム、過塩素酸、純水からなるクロムエッチャントにより、前記クロム層48を所定形状にエッチングして、ゲート電極48及びゲートバス49(図8参照)が形成される。前記SiNx膜47は、後続のエッチング工程による表示電極45のエッチングを防止する。前記ポジ型感光層50は、その後剥離される。 Next, as shown in FIG. 22, a SiNx film 47 or SiO 2 film having a thickness of 1,000 mm and a chromium layer 48 having a thickness of 1,000 mm are sequentially formed on the entire surface by low pressure CVD and sputtering. A positive photosensitive composition and a protective film-forming material are sequentially applied onto 48 to form a positive photosensitive layer 50 having a protective film on the upper surface. Then, after opening the positive photosensitive layer 50 in a predetermined shape, the chromium layer 48 is etched into a predetermined shape by using a chromium etchant made of nitric acid / secondary cerium / ammonium, perchloric acid and pure water using the positive photosensitive layer 50 as a mask. Thus, the gate electrode 48 and the gate bus 49 (see FIG. 8) are formed. The SiNx film 47 prevents the display electrode 45 from being etched by a subsequent etching process. The positive photosensitive layer 50 is then peeled off.
次に、図23に示すように、厚み4,000ÅのSiNx膜51或いはSiO2膜を減圧CVD法により成長形成することにより、ゲート絶縁膜51が全面に形成され、同様に、厚み1,000Åのアモルファスシリコン層52、厚み1,000ÅのSiNx層53が順次、全面に形成される。そして、このSiNx層53上に、ポジ型感光性組成物及び保護膜形成材料が順次に塗布され、保護膜を上面に有するポジ型感光層54を形成し、該ポジ型感光層54を所定形状に開口し、これをマスクとして、フッ酸、フッ化アンモニウム、酢酸からなるSiNxエッチャントによりSiNx層53を所定形状にエッチングすることにより、パシベーション層53が形成される。なお、前記アモルファスシリコン層52は、後の工程で所定のパターンにエッチングされて半導体活性層となる。前記ポジ型感光層54は、その後剥離される。 Next, as shown in FIG. 23, a SiNx film 51 or SiO 2 film having a thickness of 4,000 mm is grown and formed by the low pressure CVD method, whereby the gate insulating film 51 is formed on the entire surface. Similarly, the thickness is 1,000 mm. The amorphous silicon layer 52 and the SiNx layer 53 having a thickness of 1,000 mm are sequentially formed on the entire surface. Then, a positive photosensitive composition and a protective film forming material are sequentially applied on the SiNx layer 53 to form a positive photosensitive layer 54 having a protective film on the upper surface, and the positive photosensitive layer 54 has a predetermined shape. The passivation layer 53 is formed by etching the SiNx layer 53 into a predetermined shape using a SiNx etchant made of hydrofluoric acid, ammonium fluoride, and acetic acid. The amorphous silicon layer 52 is etched into a predetermined pattern in a later step to become a semiconductor active layer. The positive photosensitive layer 54 is then peeled off.
次に、図24に示すように、減圧CVD法により、高濃度にリン(P)をドープした厚み500Åのアモルファスシリコン層55が全面に形成され、該アモルファスシリコン層55上に、ポジ型感光性組成物及び保護膜形成材料が順次に塗布され、保護膜を上面に有するポジ型感光層56が形成される。そして、このポジ型感光層56をマスクとして、フッ酸、硝酸、酢酸からなるアモルファスシリコンエッチャントにより、アモルファスシリコン層55と、前述のノンドープのアモルファスシリコン層52とを同時にエッチングして、半導体活性層52、コンタクト層55が各々形成される。前記ポジ型感光層56は、その後剥離される。 Next, as shown in FIG. 24, an amorphous silicon layer 55 having a thickness of 500 mm doped with phosphorus (P) at a high concentration is formed on the entire surface by low pressure CVD, and a positive photosensitive property is formed on the amorphous silicon layer 55. The composition and the protective film forming material are sequentially applied to form a positive photosensitive layer 56 having a protective film on the upper surface. Then, using the positive photosensitive layer 56 as a mask, the amorphous silicon layer 55 and the non-doped amorphous silicon layer 52 are simultaneously etched with an amorphous silicon etchant made of hydrofluoric acid, nitric acid, and acetic acid, so that the semiconductor active layer 52 is etched. The contact layers 55 are respectively formed. The positive photosensitive layer 56 is then peeled off.
次に、図25に示すように、前記表示電極45上の所定個所のSiNx膜47及びSiNx膜51をエッチングにより開口した後、厚み7,000Åのアルミニウム(Al)を全面スパッタ形成し、このアルミニウム層上にポジ型感光性組成物及び保護膜形成材料が順次に塗布され、保護膜を上面に有するポジ型感光層59が形成される。そして、このポジ型感光層59をマスクとして、リン酸、硝酸、酢酸、純水からなるアルミニウムエッチャントによりアルミニウム層をエッチングして、ドレイン電極57d、ソース電極57sが形成される。このエッチング工程では、図19に示されるように、ドレインバス58も前記ドレイン電極57dに連続して形成される。また、前記アモルファスシリコン層55のエッチング工程により、前記したパシベーション層53が露出される。この際、該パシベーション層53は、エッチングストッパとして機能して、前記半導体活性層52のエッチングを防止する。この後、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂をラビング処理して配向膜を形成し、ガラス基板41の他の主面に偏光板を形成してTFTアレイ基板40が完成する。 Next, as shown in FIG. 25, after opening the SiNx film 47 and the SiNx film 51 at predetermined positions on the display electrode 45 by etching, aluminum (Al) having a thickness of 7,000 mm is formed on the entire surface by sputtering. A positive photosensitive composition and a protective film forming material are sequentially applied onto the layer, and a positive photosensitive layer 59 having a protective film on the upper surface is formed. Then, using the positive photosensitive layer 59 as a mask, the aluminum layer is etched with an aluminum etchant made of phosphoric acid, nitric acid, acetic acid, and pure water to form a drain electrode 57d and a source electrode 57s. In this etching step, as shown in FIG. 19, the drain bus 58 is also formed continuously with the drain electrode 57d. The passivation layer 53 is exposed by the etching process of the amorphous silicon layer 55. At this time, the passivation layer 53 functions as an etching stopper to prevent the semiconductor active layer 52 from being etched. Thereafter, a thermosetting resin such as a polyimide resin is rubbed to form an alignment film, a polarizing plate is formed on the other main surface of the glass substrate 41, and the TFT array substrate 40 is completed.
(液晶表示素子)
本発明の液晶表示素子は、既述の本発明のパターン形成方法により製造した前記本発明のTFTアレイ基板を備えてなり、更に必要に応じてその他の部材を有してなる。
(Liquid crystal display element)
The liquid crystal display element of the present invention includes the TFT array substrate of the present invention manufactured by the pattern forming method of the present invention described above, and further includes other members as necessary.
前記液晶表示素子の基本的な構成態様としては、(1)薄膜トランジスタ(以下、「TFT」という。)等の駆動素子と画素電極(導電層)とが配列形成された前記本発明のTFTアレイ基板(駆動側基板)と、カラーフィルタ及び対向電極(導電層)を備えるカラーフィルタ側基板とをスペーサを介在させて対向配置し、その間隙部に液晶材料を封入して構成されるもの、(2)カラーフィルタが前記本発明のTFTアレイ基板に直接形成されたカラーフィルタ一体型TFTアレイ基板と、対向電極(導電層)を備える対向基板とをスペーサを介在させて対向配置し、その間隙部に液晶材料を封入して構成されるもの等が挙げられる。 The basic configuration of the liquid crystal display element is as follows: (1) TFT array substrate of the present invention in which drive elements such as thin film transistors (hereinafter referred to as “TFTs”) and pixel electrodes (conductive layers) are arrayed. (Drive-side substrate) and a color filter-side substrate provided with a color filter and a counter electrode (conductive layer) are arranged to face each other with a spacer interposed therebetween, and a liquid crystal material is sealed in the gap portion, (2 ) A color filter-integrated TFT array substrate in which a color filter is directly formed on the TFT array substrate of the present invention and a counter substrate having a counter electrode (conductive layer) are arranged to face each other with a spacer interposed therebetween, and in the gap portion Examples include a liquid crystal material encapsulated.
前記導電層としては、例えば、ITO膜;Al、Zn、Cu、Fe、Ni、Cr、Mo等の金属膜;SiO2等の金属酸化膜などが挙げられ、これらの中でも、透明性を有するものが好ましく、ITO膜が特に好ましい。
前記本発明のTFTアレイ基板、カラーフィルタ側基板、対向基板は、その基材として、例えば、ソーダガラス板、低膨張ガラス板、ノンアルカリガラス板、石英ガラス板等の公知のガラス板、又はプラスチックフィルム等を用いて構成される。
また、前記液晶素子の具体的製造方法としては、例えば、特開平6−67204号公報記載の方法などが挙げられ、該製造工程において、TFTアレイ基板の製造を、前記本発明のパターン形成方法で行うことにより、高品質で安価な製品が得られる。
Examples of the conductive layer include an ITO film; a metal film such as Al, Zn, Cu, Fe, Ni, Cr, and Mo; and a metal oxide film such as SiO 2. Is preferable, and an ITO film is particularly preferable.
The TFT array substrate, the color filter side substrate, and the counter substrate of the present invention have, as their base materials, for example, a known glass plate such as a soda glass plate, a low expansion glass plate, a non-alkali glass plate, a quartz glass plate, or a plastic. It is configured using a film or the like.
In addition, as a specific method for manufacturing the liquid crystal element, for example, a method described in JP-A-6-67204 can be mentioned. By doing so, a high-quality and inexpensive product can be obtained.
本発明の液晶表示素子は、本発明のパターン形成方法により形成された微細なTFTを欠陥無く密に形成したTFTアレイ基板を用いているので、約1m角以上の大画面のLCDを高品質であり、かつ安価に提供できる。 Since the liquid crystal display element of the present invention uses a TFT array substrate in which fine TFTs formed by the pattern forming method of the present invention are densely formed without defects, a large-screen LCD of about 1 m square or more can be produced with high quality. Yes, and can be provided at low cost.
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
(合成例1)
−酸分解性樹脂A1の合成−
内部が窒素置換された500mlの四つ口フラスコに、質量平均分子量(Mw)14,700、多分散度(Mw/Mn)2.48のポリ(p−ビニルフェノール)25g(p−ビニルフェノール単位として208ミリモル)、及びp−トルエンスルホン酸0.021(0.109ミリモル)を入れ、1,4−ジオキサン250gに溶解した。この溶液に、エチルビニルエーテル4.34(60ミリモル)を滴下し、その後25℃で5時間反応させた。この反応溶液をイオン交換水1,500mlに滴下し、次に濾別して、白色のウェットケーキを得た。このウェットケーキを再度1,4−ジオキサン200gに溶解し、次にイオン交換水1,500mlに滴下し、濾別した。得られたウェットケーキを600gのイオン交換水中で攪拌して洗浄し、濾過してウェットケーキを取り出し、更にこのイオン交換水による洗浄操作を2回繰り返した。
得られた白色のウェットケーキを減圧乾燥して、ポリ(p−ビニルフェノール)の水酸基が部分的に1−エトキシエチルエーテル化された酸分解性樹脂A1(下記構造式(1))を得た。この樹脂を、1H−NMRで分析したところ、水酸基の29モル%が1−エトキシエチル基で保護されていた。また、この酸分解性樹脂A1の重量平均分子量は、17,200、多分散度は、2.54であった。
-Synthesis of acid-decomposable resin A1-
Into a 500 ml four-necked flask purged with nitrogen inside, 25 g of poly (p-vinylphenol) having a weight average molecular weight (Mw) of 14,700 and a polydispersity (Mw / Mn) of 2.48 (p-vinylphenol unit) 208 mmol) and p-toluenesulfonic acid 0.021 (0.109 mmol) were added and dissolved in 250 g of 1,4-dioxane. To this solution, 4.34 (60 mmol) of ethyl vinyl ether was added dropwise and then reacted at 25 ° C. for 5 hours. This reaction solution was dropped into 1,500 ml of ion-exchanged water, and then filtered to obtain a white wet cake. This wet cake was dissolved again in 200 g of 1,4-dioxane, and then dropped into 1,500 ml of ion-exchanged water, followed by filtration. The obtained wet cake was stirred and washed in 600 g of ion exchange water, filtered to take out the wet cake, and this washing operation with ion exchange water was repeated twice.
The obtained white wet cake was dried under reduced pressure to obtain an acid-decomposable resin A1 (the following structural formula (1)) in which the hydroxyl group of poly (p-vinylphenol) was partially converted to 1-ethoxyethyl ether. . When this resin was analyzed by 1 H-NMR, 29 mol% of the hydroxyl groups were protected with 1-ethoxyethyl groups. The acid-decomposable resin A1 had a weight average molecular weight of 17,200 and a polydispersity of 2.54.
(合成例2)
−酸分解性樹脂A2の合成−
m−クレゾール/p−クレゾールの混合モル比が70/30である混合クレゾールに対し、ホルムアルデヒドを縮合剤として、しゅう酸触媒を用いて常法により縮合して得たノボラック樹脂を、エチルビニルエーテルと常法によりアセタール化することにより、下記構造式(2)で表される酸分解性樹脂A2を合成した。
-Synthesis of acid-decomposable resin A2-
A novolak resin obtained by condensing a mixed cresol having a mixed molar ratio of m-cresol / p-cresol of 70/30 by a conventional method using formaldehyde as a condensing agent and an oxalic acid catalyst is usually combined with ethyl vinyl ether. The acid-decomposable resin A2 represented by the following structural formula (2) was synthesized by acetalization by the method.
(合成例3)
−酸分解性樹脂A3の合成−
内部が窒素置換された500mlの四つ口フラスコに、質量平均分子量(Mw)14,700、多分散度(Mw/Mn)2.48のポリ(p−ビニルフェノール)25g(p−ビニルフェノール単位として208ミリモル)、及びp−トルエンスルホン酸0.021(0.109ミリモル)を入れ、1,4−ジオキサン250gに溶解した。この溶液に、2−シクロヘキシルエチルビニルエーテル9.24g(60ミリモル)を滴下し、その後25℃で5時間反応させた。この反応溶液をイオン交換水1,500ml滴下し、次に濾別して、白色のウェットケーキを得た。このウェットケーキを再度1,4−ジオキサン200gに溶解し、次にイオン交換水1,500mlに滴下し、濾別した。得られたウェットケーキを600gのイオン交換水中で攪拌して洗浄し、濾過してウェットケーキを取り出し、さらにこのイオン交換水による洗浄操作を2回繰り返した。得られた白色のウェットケーキを減圧乾燥して、ポリ(p−ビニルフェノール)の水酸基が部分的に1−(2−シクロヘキシルエトキシ)エチルエーテル化された酸分解性樹脂A3(下記構造式(3))を得た。この樹脂を1H−NMRで分析したところ、水酸基の29モル%が1−(2−シクロヘキシルエトキシ)エチル基で保護されていた。また、この酸分解性樹脂A3の重量平均分子量は、25,100、多分散度は、2.56であった。
-Synthesis of acid-decomposable resin A3-
Into a 500 ml four-necked flask purged with nitrogen inside, 25 g of poly (p-vinylphenol) having a weight average molecular weight (Mw) of 14,700 and a polydispersity (Mw / Mn) of 2.48 (p-vinylphenol unit) 208 mmol) and p-toluenesulfonic acid 0.021 (0.109 mmol) were added and dissolved in 250 g of 1,4-dioxane. To this solution, 9.24 g (60 mmol) of 2-cyclohexylethyl vinyl ether was added dropwise, and then reacted at 25 ° C. for 5 hours. 1,500 ml of this reaction solution was added dropwise, and then filtered to obtain a white wet cake. This wet cake was dissolved again in 200 g of 1,4-dioxane, and then dropped into 1,500 ml of ion-exchanged water, followed by filtration. The obtained wet cake was stirred and washed in 600 g of ion exchange water, filtered to take out the wet cake, and this washing operation with ion exchange water was repeated twice. The obtained white wet cake was dried under reduced pressure, and acid-decomposable resin A3 in which the hydroxyl group of poly (p-vinylphenol) was partially converted to 1- (2-cyclohexylethoxy) ethyl ether (the following structural formula (3 )). When this resin was analyzed by 1 H-NMR, 29 mol% of the hydroxyl groups were protected with 1- (2-cyclohexylethoxy) ethyl group. The acid-decomposable resin A3 had a weight average molecular weight of 25,100 and a polydispersity of 2.56.
(合成例4)
−酸分解性樹脂A4の合成−
ポリヒドロキシスチレン30gをテトラヒドロフランに溶解して、カリウムtert−ブトキシド10gを添加し、攪拌下、0℃において、ジ−t−ブチルカルボネート75gを滴下し、6時間反応した。反応終了後、この溶液を水中に滴下し、析出したポリマーを真空乾燥器にて50℃で一晩乾燥して、酸分解性樹脂A4(下記構造式(4))を得た。この樹脂を、1H−NMRで分析したところ、フェノール性水酸基の水素の63モル%がtert−ブトキシカルボニル基で保護されていた。また、この酸分解性樹脂A4の重量平均分子量は、30,000、多分散度は、1.60であった。
-Synthesis of acid-decomposable resin A4-
30 g of polyhydroxystyrene was dissolved in tetrahydrofuran, 10 g of potassium tert-butoxide was added, 75 g of di-t-butyl carbonate was added dropwise at 0 ° C. with stirring, and reacted for 6 hours. After completion of the reaction, this solution was dropped into water, and the precipitated polymer was dried overnight at 50 ° C. in a vacuum dryer to obtain an acid-decomposable resin A4 (the following structural formula (4)). When this resin was analyzed by 1 H-NMR, 63 mol% of the hydrogen of the phenolic hydroxyl group was protected with a tert-butoxycarbonyl group. The acid-decomposable resin A4 had a weight average molecular weight of 30,000 and a polydispersity of 1.60.
(合成例5)
−ポリビニルアルコール(PVA−1)の合成−
酢酸ビニル2,400質量部、メタノール580質量部、及びチオール酢酸1.5質量部を反応容器に取り、内部を十分に窒素置換した後、外温を65℃に上昇し、内温が60℃に達したところで、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル0.868質量部を含むメタノール20質量部を加えた。直ちに、チオール酢酸26.1質量部を含むメタノール溶液60質量部を5時間にわたって均一に滴下した。5時間後の重合率は、51%であった。容器を冷却し、減圧下に残留する酢酸ビニルをメタノールとともに系外へ追い出す操作をメタノールを追加しながら行い、ポリ酢酸ビニルのメタノール溶液を得た(濃度65%)。このメタノール溶液の一部を取り、ポリ酢酸ビニル濃度50質量%、[NaOH]/[酢酸ビニル単位](モル比)=0.04と成るように水酸化ナトリウムのメタノール溶液を添加し、40℃で鹸化して、ポリビニルアルコール(PVA−1)を合成した。
前記ポリビニルアルコールの質量平均分子量は、4,500で、鹸化度は、88モル%であった。
(Synthesis Example 5)
-Synthesis of polyvinyl alcohol (PVA-1)-
After taking 2,400 parts by weight of vinyl acetate, 580 parts by weight of methanol, and 1.5 parts by weight of thiol acetic acid in the reaction vessel and thoroughly replacing the inside with nitrogen, the outside temperature was raised to 65 ° C. and the inside temperature was 60 ° C. Was reached, 20 parts by mass of methanol containing 0.868 parts by mass of 2,2′-azobisisobutyronitrile was added. Immediately, 60 parts by mass of a methanol solution containing 26.1 parts by mass of thiolacetic acid was uniformly added dropwise over 5 hours. The polymerization rate after 5 hours was 51%. The container was cooled, and the operation of driving the remaining vinyl acetate out of the system together with methanol was performed while adding methanol to obtain a methanol solution of polyvinyl acetate (concentration 65%). A part of this methanol solution was taken, a methanol solution of sodium hydroxide was added so that the concentration of polyvinyl acetate was 50% by mass and [NaOH] / [vinyl acetate units] (molar ratio) = 0.04, and 40 ° C. Was then saponified to synthesize polyvinyl alcohol (PVA-1).
The polyvinyl alcohol had a weight average molecular weight of 4,500 and a saponification degree of 88 mol%.
(実施例1)
<ポジ型感光層形成工程>
100mm×100mmのガラス基板(コーニング#7059)上に、スパッタ方式DCマグネトロンスパッタリング装置を用い、下記条件下で、厚み1,000Å(100nm)のITO薄膜を形成した。
基板温度:室温〜300℃
ターゲット基板間距離:40mm
ガス圧:2.6×10−3Torr(0.35Pa)
スパッタガス:アルゴン
投入電流:0.1A
ターゲット基板:直径3インチ×厚み5mm
前記ITO薄膜を形成したガラス基板のITO層上に、下記の組成の化学増幅型のポジ型感光性組成物を、スピンコーターを用いて500rpmで30秒間塗布し、100℃のオーブン中で2分間乾燥することにより、厚さ1.5μmの化学増幅型のポジ型感光層(フォトレジスト膜)を形成した。
Example 1
<Positive photosensitive layer forming step>
An ITO thin film having a thickness of 1,000 mm (100 nm) was formed on a 100 mm × 100 mm glass substrate (Corning # 7059) using a sputtering DC magnetron sputtering apparatus under the following conditions.
Substrate temperature: room temperature to 300 ° C
Target board distance: 40mm
Gas pressure: 2.6 × 10 −3 Torr (0.35 Pa)
Sputtering gas: Argon Input current: 0.1A
Target substrate: 3 inches in diameter x 5 mm in thickness
On the ITO layer of the glass substrate on which the ITO thin film has been formed, a chemically amplified positive photosensitive composition having the following composition was applied for 30 seconds at 500 rpm using a spin coater, and in an oven at 100 ° C. for 2 minutes. By drying, a chemically amplified positive photosensitive layer (photoresist film) having a thickness of 1.5 μm was formed.
−ポジ型感光性組成物(溶液)の組成−
・前記構造式(1)で表される酸分解性樹脂A1・・・31.3質量部
・下記構造式で表されるB−3:CGI1397(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製光酸発生剤、5−(3−プロパンスルホキシ)−イミノ−5H−チオフェン−2−イリデン−o−トリルアセトニトリル)・・・0.43質量部
・F780F(DIC社製フッ素系界面活性剤)・・・0.025質量部
・プロピレングリコールメチルエーテルアセテート)・・・166質量部
Acid-decomposable resin A1 represented by the structural formula (1) 31.3 parts by mass B-3 represented by the following structural formula: CGI1397 (a photoacid generator manufactured by Ciba Specialty Chemicals, 5- (3-propanesulfoxy) -imino-5H-thiophen-2-ylidene-o-tolylacetonitrile)... 0.43 parts by mass. F780F (fluorine-based surfactant manufactured by DIC). 025 parts by mass / propylene glycol methyl ether acetate) 166 parts by mass
<保護膜の形成>
下記組成の溶液(固形分濃度3.0質量%、粘度10mPa・s)を0.2μmのミクロフィルターでろ過し、保護膜塗布液を調製した。得られた保護膜塗布液を、スピンコーター(東京エレクトロン製Mark8)を利用して、2,500rpmで、前記ポジ型感光層上に塗布し、100℃で120秒間乾燥し、厚み0.8μmの保護膜を形成した。
−保護膜塗布液の組成−
・PVA−205(クラレ社製商品名:ポリビニルアルコール、鹸化度=88モル%、質量平均分子量=22,000)・・・6.2質量部
・K−30(GAFコーポレーション社製:ポリビニルピロリドン、質量平均分子量=40,000)・・・2.8質量部
・イオン交換水・・・160質量部
・メタノール・・・131質量部
上記工程により、基材上に、ポジ型感光層と保護膜をこの順に有する感光性積層体を作製した。
<Formation of protective film>
A solution having the following composition (solid content concentration: 3.0% by mass, viscosity: 10 mPa · s) was filtered through a 0.2 μm microfilter to prepare a protective film coating solution. The resulting protective film coating solution was applied onto the positive photosensitive layer at 2,500 rpm using a spin coater (Mark 8 manufactured by Tokyo Electron), dried at 100 ° C. for 120 seconds, and a thickness of 0.8 μm. A protective film was formed.
-Composition of coating solution for protective film-
PVA-205 (trade name, manufactured by Kuraray Co., Ltd .: polyvinyl alcohol, degree of saponification = 88 mol%, mass average molecular weight = 22,000), 6.2 parts by mass, K-30 (manufactured by GAF Corporation: polyvinyl pyrrolidone, (Mass average molecular weight = 40,000)... 2.8 parts by mass, ion-exchanged water ... 160 parts by mass, methanol ... 131 parts by mass On the base material, a positive photosensitive layer and a protective film are obtained by the above process. The photosensitive laminated body which has these in this order was produced.
<露光工程>
次に、前記ガラス基板上のポジ型感光層に対し、以下に説明するパターン形成装置を用いて、前記ポジ型感光層と露光ヘッドとを相対移動させながら、波長405nm、10〜100mJ/cm2の範囲で露光量を変化させ、ライン/スペース=1/1(以降L/S=1/1と略す)になる種々のライン(スペース)幅のパターンを発生させつつ、レジストパターンに対応する光を照射した。
−パターン形成装置−
光照射手段として、図9〜図14に示す合波レーザー光源と、光変調手段として、図16に示す主走査方向にマイクロミラーが800個配列されたマイクロミラー列が、副走査方向に600組配列された光変調手段のうち、800個×使用領域の列数のみを駆動するように制御されたDMD50と、図18に示したマイクロレンズをアレイ状に配列したマイクロレンズアレイ472及び該マイクロレンズアレイを通した光を前記感光性樹脂層に結像する光学系480、482と、を有するパターン形成装置を用いた。また、マイクロレンズアレイ55の集光位置近傍に配置されるアパーチャアレイ59は、その各アパーチャ59aに、それと対応するマイクロレンズ55aを経た光のみが入射するように配置されている。
<Exposure process>
Next, with respect to the positive photosensitive layer on the glass substrate, using a pattern forming apparatus described below, the positive photosensitive layer and the exposure head are moved relative to each other while the wavelength is 405 nm and 10 to 100 mJ / cm 2. The light corresponding to the resist pattern while generating various line (space) width patterns with line / space = 1/1 (hereinafter abbreviated as L / S = 1/1) by changing the exposure amount in the range of Was irradiated.
-Pattern forming device-
As the light irradiating means, the combined laser light source shown in FIGS. 9 to 14 and 600 pairs of micromirror arrays in which 800 micromirrors are arranged in the main scanning direction shown in FIG. Among the arrayed light modulation means, the DMD 50 controlled to drive only 800 × the number of columns in the use area, the microlens array 472 in which the microlenses shown in FIG. 18 are arrayed, and the microlens A pattern forming apparatus having optical systems 480 and 482 for forming an image of light passing through the array on the photosensitive resin layer was used. In addition, the aperture array 59 disposed in the vicinity of the condensing position of the microlens array 55 is disposed so that only light that has passed through the corresponding microlens 55a is incident on each aperture 59a.
<露光後加熱工程(PEB処理)>
前記露光工程終了2時間後、110℃で90秒間、ホットプレート上で前記レジストパターン照射済みガラス基板を加熱処理した。この際、ガラス基板はホットプレート上から100μmだけ浮かした状態に保った。
<Post-exposure heating step (PEB treatment)>
Two hours after the completion of the exposure process, the resist pattern irradiated glass substrate was heated on a hot plate at 110 ° C. for 90 seconds. At this time, the glass substrate was kept 100 μm above the hot plate.
<現像工程>
前記ガラス基板を室温まで冷却後、2.38質量%のTMAH水溶液で、25℃にて80秒現像した後、超純水で1分間シャワー水洗し、スピン乾燥し、レジストパターンを得た。
<Development process>
The glass substrate was cooled to room temperature, developed with 2.38 mass% TMAH aqueous solution at 25 ° C. for 80 seconds, washed with ultrapure water for 1 minute, and spin-dried to obtain a resist pattern.
<エッチング工程>
塩酸、塩化第2鉄、及び純水からなるITOエッチャントにより、前記レジストパターンに被覆されていないITO層を除去し、ITO製の電極パターンを形成した。
<Etching process>
The ITO layer not covered with the resist pattern was removed with an ITO etchant composed of hydrochloric acid, ferric chloride, and pure water to form an ITO electrode pattern.
<レジスト剥離工程>
前記レジストパターンの剥離処理として、ガラス基板をモノエタノールアミン/N−メチルピロリドン(容量比=30/70)混合剥離液を用いて、80℃にて3分間浸漬処理したところ、剥離残査は認められずに剥離できた。
<Resist stripping process>
As a stripping treatment of the resist pattern, a glass substrate was immersed in a monoethanolamine / N-methylpyrrolidone (volume ratio = 30/70) mixed stripping solution at 80 ° C. for 3 minutes. It was able to peel without being done.
<保護膜の密着性の評価>
前記ガラス基板上の保護膜に対して、100ヶの碁盤目をカッタで作り、マイラーテープをこの上に貼り付け、テープの端から剥がしたときに残留する碁盤目の数により、下記評価基準により、保護膜の密着性を評価した。
○:100/100個
△:50/100個〜99/100個
×:0/100個〜49/100個
<Evaluation of adhesion of protective film>
With respect to the protective film on the glass substrate, 100 grids are made with a cutter, Mylar tape is stuck on this, and the number of grids remaining when peeled off from the end of the tape, the following evaluation criteria The adhesion of the protective film was evaluated.
○: 100/100 pieces Δ: 50/100 pieces to 99/100 pieces ×: 0/100 pieces to 49/100 pieces
<感度の評価>
前記ポジ型感光層に対して、前記のようにL/S=1/1パターンを露光量を変化させて露光工程を行い、該露光工程後、前記のように2時間放置した後加熱工程を行い、該加熱工程後、前記の現像工程を行うことにより得られるレジストパターンを顕微鏡で観察し、L/S=10μm/10μm露光部が完全に現像される時の露光量を、感度とした。
<Evaluation of sensitivity>
The positive photosensitive layer is subjected to an exposure process by changing the exposure amount of the L / S = 1/1 pattern as described above, and after the exposure process, after being left for 2 hours as described above, a heating process is performed. After the heating step, the resist pattern obtained by carrying out the development step was observed with a microscope, and the exposure amount when the L / S = 10 μm / 10 μm exposed area was completely developed was defined as sensitivity.
<解像度の評価>
前記と同様に、ポジ型感光層に対して、L/S=1/1パターンを露光量を変化させて露光した後、前記のように2時間放置後の加熱工程の実施後、前記の現像工程を行うことにより得られるレジストパターンを顕微鏡で観察し、解像された最小のパターン幅を、解像度とした。
<Evaluation of resolution>
In the same manner as described above, the positive type photosensitive layer was exposed by changing the exposure amount of the L / S = 1/1 pattern, and after the heating step after being left for 2 hours as described above, the above development was performed. The resist pattern obtained by performing the process was observed with a microscope, and the resolved minimum pattern width was defined as the resolution.
<平均線幅の評価>
前記で形成された種々のパターンにおいて、L/S=5μm/5μmのレジストパターンの残留する画像部の線幅を5点測長し、その平均値を平均線幅とした。
<Evaluation of average line width>
In the various patterns formed above, the line width of the remaining image portion of the resist pattern of L / S = 5 μm / 5 μm was measured at five points, and the average value was taken as the average line width.
<線幅バラツキの評価>
前記平均線幅の評価で測定されたデータのバラツキを、線幅のバラツキとした。
前記各評価結果を、表1に示す。
<Evaluation of line width variation>
The variation in data measured in the evaluation of the average line width was defined as the variation in line width.
The evaluation results are shown in Table 1.
(実施例2)
実施例1において、ポジ型感光性組成物中の光酸発生剤であるB−3の代わりに、下記構造式で示されるB−7:PAG103(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、3−(3−プロパンスルホキシ)−イミノ−2H−チオフェン−3−イリデン−o−トリルアセトニトリル)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、ポジ型感光層及び保護層を有する感光性積層体を形成し、レジストパターンを得て、実施例1と同様にして、前記各評価を行った。評価結果を表1に示す。
In Example 1, B-7: PAG103 (manufactured by Ciba Specialty Chemicals, 3- (3) represented by the following structural formula, instead of B-3 which is a photoacid generator in the positive photosensitive composition -Propanesulfoxy) -imino-2H-thiophen-3-ylidene-o-tolylacetonitrile) was used in the same manner as in Example 1 to prepare a photosensitive laminate having a positive photosensitive layer and a protective layer. Then, a resist pattern was obtained, and each evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.
(実施例3)
実施例1において、ポジ型感光性組成物中の光酸発生剤であるB−3の代わりに、下記構造式で示されるB−4:CGI1325(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、5−(8−オクタンスルホキシ)−イミノ−5H−チオフェン−2−イリデン−o−トリルアセトニトリル)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、ポジ型感光層及び保護層を有する感光性積層体を形成し、レジストパターンを得て、実施例1と同様にして、前記各評価を行った。評価結果を表1に示す。
In Example 1, instead of B-3 which is a photoacid generator in the positive photosensitive composition, B-4: CGI1325 represented by the following structural formula (manufactured by Ciba Specialty Chemicals, 5- (8 -Octanesulfoxy) -imino-5H-thiophen-2-ylidene-o-tolylacetonitrile) was used in the same manner as in Example 1 to prepare a photosensitive laminate having a positive photosensitive layer and a protective layer. Then, a resist pattern was obtained, and each evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.
(実施例4)
実施例1において、ポジ型感光性組成物中の光酸発生剤であるB−3の代わりに、下記構造式で示されるB−8:PAG108(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、3−(8−オクタンスルホキシ)−イミノ−2H−チオフェン−3−イリデン−o−トリルアセトニトリル)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、ポジ型感光層及び保護層を有する感光性積層体を形成し、レジストパターンを得て、実施例1と同様にして、前記各評価を行った。評価結果を表1に示す。
In Example 1, instead of B-3 which is a photoacid generator in the positive photosensitive composition, B-8 represented by the following structural formula: PAG108 (manufactured by Ciba Specialty Chemicals, 3- (8 -Octanesulfoxy) -imino-2H-thiophen-3-ylidene-o-tolylacetonitrile) was used in the same manner as in Example 1 to prepare a photosensitive laminate having a positive photosensitive layer and a protective layer. Then, a resist pattern was obtained, and each evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.
(実施例5)
実施例1において、ポジ型感光性組成物中の光酸発生剤であるB−3の代わりに、下記構造式で示されるB−5:CGI1380(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、5−(カンファースルホキシ)−イミノ−5H−チオフェン−2−イリデン−o−トリルアセトニトリル)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、ポジ型感光層及び保護層を有する感光性積層体を形成し、レジストパターンを得て、実施例1と同様にして、前記各評価を行った。評価結果を表1に示す。
In Example 1, instead of B-3 which is a photoacid generator in the positive photosensitive composition, B-5: CGI1380 represented by the following structural formula (manufactured by Ciba Specialty Chemicals, 5- (Camphor) Except for using sulfoxy) -imino-5H-thiophen-2-ylidene-o-tolylacetonitrile), a photosensitive laminate having a positive photosensitive layer and a protective layer was formed in the same manner as in Example 1. A resist pattern was obtained, and each evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.
(実施例6)
実施例1において、ポジ型感光性組成物中の光酸発生剤であるB−3の代わりに、下記構造式で示されるB−9:PAG121(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、3−(p−トルエンスルホキシ)−イミノ−2H−チオフェン−3−イリデン−o−トリルアセトニトリル)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、ポジ型感光層及び保護層を有する感光性積層体を形成し、レジストパターンを得て、実施例1と同様にして、前記各評価を行った。評価結果を表1に示す。
In Example 1, instead of B-3 which is a photoacid generator in the positive photosensitive composition, B-9: PAG121 represented by the following structural formula (manufactured by Ciba Specialty Chemicals, 3- (p -Toluenesulfoxy) -imino-2H-thiophene-3-ylidene-o-tolylacetonitrile) was used in the same manner as in Example 1 to prepare a photosensitive laminate having a positive photosensitive layer and a protective layer. Then, a resist pattern was obtained, and each evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.
(実施例7)
実施例1において、ポジ型感光性組成物中の酸分解性樹脂A1の代わりに、前記合成例2で合成された酸分解性樹脂A2を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、ポジ型感光層及び保護層を有する感光性積層体を形成し、レジストパターンを得て、実施例1と同様にして、前記各評価を行った。評価結果を表1に示す。
(Example 7)
In Example 1, in place of the acid-decomposable resin A1 in the positive photosensitive composition, the acid-decomposable resin A2 synthesized in Synthesis Example 2 was used in the same manner as in Example 1, A photosensitive laminate having a positive photosensitive layer and a protective layer was formed to obtain a resist pattern, and each evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.
(実施例8)
実施例1において、ポジ型感光性組成物中の酸分解性樹脂A1の代わりに、前記合成例3で合成された酸分解性樹脂A3を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、ポジ型感光層及び保護層を有する感光性積層体を形成し、レジストパターンを得て、実施例1と同様にして、前記各評価を行った。評価結果を表1に示す。
(Example 8)
In Example 1, in place of the acid-decomposable resin A1 in the positive photosensitive composition, the acid-decomposable resin A3 synthesized in Synthesis Example 3 was used in the same manner as in Example 1, A photosensitive laminate having a positive photosensitive layer and a protective layer was formed to obtain a resist pattern, and each evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.
(実施例9)
実施例1において、ポジ型感光性組成物中の酸分解性樹脂A1の代わりに、前記合成例4で合成された酸分解性樹脂A4を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、ポジ型感光層及び保護層を有する感光性積層体を形成し、レジストパターンを得て、実施例1と同様にして、前記各評価を行った。評価結果を表1に示す。
Example 9
In Example 1, in the same manner as in Example 1 except that the acid-decomposable resin A4 synthesized in Synthesis Example 4 was used instead of the acid-decomposable resin A1 in the positive photosensitive composition, A photosensitive laminate having a positive photosensitive layer and a protective layer was formed to obtain a resist pattern, and each evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.
(実施例10)
実施例1において、保護膜のポリビニルアルコールとして、PVA−205の代わりに、PVA−217(クラレ社製:ポリビニルアルコール、鹸化度=88モル%、質量平均分子量=74,800)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、ポジ型感光層及び保護層を有する感光性積層体を形成し、レジストパターンを得て、実施例1と同様にして、前記各評価を行った。評価結果を表1に示す。
(Example 10)
In Example 1, PVA-217 (manufactured by Kuraray Co., Ltd .: polyvinyl alcohol, saponification degree = 88 mol%, mass average molecular weight = 74,800) was used in place of PVA-205 as the polyvinyl alcohol of the protective film. In the same manner as in Example 1, a photosensitive laminate having a positive photosensitive layer and a protective layer was formed, a resist pattern was obtained, and each evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.
(実施例11)
実施例1において、保護膜のポリビニルアルコールとして、PVA−205の代わりに、PVA−203(クラレ社製:ポリビニルアルコール、鹸化度=88モル%、質量平均分子量=13,200)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、ポジ型感光層及び保護層を有する感光性積層体を形成し、レジストパターンを得て、実施例1と同様にして、前記各評価を行った。評価結果を表1に示す。
(Example 11)
In Example 1, PVA-203 (manufactured by Kuraray Co., Ltd .: polyvinyl alcohol, degree of saponification = 88 mol%, mass average molecular weight = 13,200) was used instead of PVA-205 as the polyvinyl alcohol of the protective film. In the same manner as in Example 1, a photosensitive laminate having a positive photosensitive layer and a protective layer was formed, a resist pattern was obtained, and each evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.
(実施例12)
実施例1において、保護膜のポリビニルアルコールとして、PVA−205の代わりに、PVA−210(クラレ社製:ポリビニルアルコール、鹸化度=88モル%、質量平均分子量=44,000)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、ポジ型感光層及び保護層を有する感光性積層体を形成し、レジストパターンを得て、実施例1と同様にして、前記各評価を行った。評価結果を表1に示す。
(Example 12)
In Example 1, PVA-210 (manufactured by Kuraray Co., Ltd .: polyvinyl alcohol, saponification degree = 88 mol%, mass average molecular weight = 44,000) was used in place of PVA-205 as the polyvinyl alcohol of the protective film. In the same manner as in Example 1, a photosensitive laminate having a positive photosensitive layer and a protective layer was formed, a resist pattern was obtained, and each evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.
(実施例13)
実施例1において、保護膜のポリビニルアルコールとして、PVA−205の代わりに、PVA−405(クラレ社製:ポリビニルアルコール、鹸化度=82モル%、質量平均分子量=22,000)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、ポジ型感光層及び保護層を有する感光性積層体を形成し、レジストパターンを得て、実施例1と同様にして、前記各評価を行った。評価結果を表1に示す。
(Example 13)
In Example 1, PVA-405 (manufactured by Kuraray Co., Ltd .: polyvinyl alcohol, saponification degree = 82 mol%, mass average molecular weight = 22,000) was used instead of PVA-205 as the polyvinyl alcohol of the protective film. In the same manner as in Example 1, a photosensitive laminate having a positive photosensitive layer and a protective layer was formed, a resist pattern was obtained, and each evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.
(実施例14)
実施例1において、保護膜のポリビニルアルコールとして、PVA−205の代わりに、PVA−706(クラレ社製:ポリビニルアルコール、鹸化度=92モル%、質量平均分子量=26,400)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、ポジ型感光層及び保護層を有する感光性積層体を形成し、レジストパターンを得て、実施例1と同様にして、前記各評価を行った。評価結果を表1に示す。
(Example 14)
In Example 1, PVA-706 (manufactured by Kuraray Co., Ltd .: polyvinyl alcohol, saponification degree = 92 mol%, mass average molecular weight = 26,400) was used in place of PVA-205 as the polyvinyl alcohol of the protective film. In the same manner as in Example 1, a photosensitive laminate having a positive photosensitive layer and a protective layer was formed, a resist pattern was obtained, and each evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.
(実施例15)
表1に示すように、実施例1において、保護膜のポリビニルアルコールとして、PVA−205の代わりに、PVA−105(クラレ社製商品名:ポリビニルアルコール、鹸化度=99モル%、質量平均分子量=22,000)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、ポジ型感光層及び保護層を有する感光性積層体を形成し、レジストパターンを得て、実施例1と同様にして、前記各評価を行った。評価結果を表1に示す。
(Example 15)
As shown in Table 1, in Example 1, as a polyvinyl alcohol of the protective film, instead of PVA-205, PVA-105 (trade name, manufactured by Kuraray Co., Ltd .: polyvinyl alcohol, saponification degree = 99 mol%, mass average molecular weight = 22,000) is used in the same manner as in Example 1 to form a photosensitive laminate having a positive photosensitive layer and a protective layer to obtain a resist pattern, and in the same manner as in Example 1, Each said evaluation was performed. The evaluation results are shown in Table 1.
(実施例16)
表1に示すように、実施例1において、保護膜のポリビニルアルコールとして、PVA−205の代わりに、PVA−505(クラレ社製商品名:ポリビニルアルコール、鹸化度=73モル%、質量平均分子量=22,000)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、ポジ型感光層及び保護層を有する感光性積層体を形成し、レジストパターンを得て、実施例1と同様にして、前記各評価を行った。評価結果を表1に示す。
(Example 16)
As shown in Table 1, in Example 1, as a polyvinyl alcohol of the protective film, instead of PVA-205, PVA-505 (trade name manufactured by Kuraray Co., Ltd .: polyvinyl alcohol, saponification degree = 73 mol%, mass average molecular weight = 22,000) is used in the same manner as in Example 1 to form a photosensitive laminate having a positive photosensitive layer and a protective layer to obtain a resist pattern, and in the same manner as in Example 1, Each said evaluation was performed. The evaluation results are shown in Table 1.
(実施例17)
実施例1において、保護膜のPVA−205 6.2質量部とポリビニルピロリドンK−30 2.8質量部(混合質量比6.2/2.8)の代わりに、PVA−205を2.8質量部、ポリビニルピロリドンK−30を6.2質量部としたこと以外は、実施例1と同様にして、ポジ型感光層及び保護層を有する感光性積層体を形成し、レジストパターンを得て、実施例1と同様にして、前記各評価を行った。評価結果を表1に示す。
(Example 17)
In Example 1, instead of 6.2 parts by mass of PVA-205 as a protective film and 2.8 parts by mass of polyvinylpyrrolidone K-30 (mixing mass ratio 6.2 / 2.8), 2.8 of PVA-205 was used. A photosensitive laminate having a positive photosensitive layer and a protective layer was formed in the same manner as in Example 1 except that 6.2 parts by mass of polyvinyl pyrrolidone K-30 was obtained, and a resist pattern was obtained. Each of the above evaluations was performed in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.
(実施例18)
実施例1において、保護膜のPVA−205 6.2質量部とポリビニルピロリドンK−30 2.8質量部(混合質量比6.2/2.8)を、PVA−205 5.0質量部とポリビニルピロリドンK−30 4.0質量部(同比5.0/4.0)としたこと以外は、実施例1と同様にして、ポジ型感光層及び保護層を有する感光性積層体を形成し、レジストパターンを得て、実施例1と同様にして、前記各評価を行った。評価結果を表1に示す。
(Example 18)
In Example 1, 6.2 parts by mass of PVA-205 as a protective film and 2.8 parts by mass of polyvinylpyrrolidone K-30 (mixing mass ratio 6.2 / 2.8) were combined with 5.0 parts by mass of PVA-205. A photosensitive laminate having a positive-type photosensitive layer and a protective layer was formed in the same manner as in Example 1 except that 4.0 parts by mass of polyvinylpyrrolidone K-30 (same ratio: 5.0 / 4.0) was formed. A resist pattern was obtained, and each evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.
(実施例19)
実施例1において、保護膜のPVA−205 6.2質量部とポリビニルピロリドンK−30 2.8質量部(混合質量比6.2/2.8)を、PVA−205 8.1質量部とポリビニルピロリドンK−30 0.9質量部(同比8.1/0.9)としたこと以外は実施例1と同様にして、ポジ型感光層及び保護層を有する感光性積層体を形成し、レジストパターンを得て、実施例1と同様にして、前記各評価を行った。評価結果を表1に示す。
(Example 19)
In Example 1, 6.2 parts by mass of PVA-205 as a protective film and 2.8 parts by mass of polyvinylpyrrolidone K-30 (mixing mass ratio 6.2 / 2.8) were combined with 8.1 parts by mass of PVA-205. Polyvinylpyrrolidone K-30 A photosensitive laminate having a positive photosensitive layer and a protective layer was formed in the same manner as in Example 1 except that 0.9 parts by mass (the same ratio of 8.1 / 0.9) was formed. A resist pattern was obtained, and each evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.
(実施例20)
実施例1において、保護膜のPVA−205 6.2質量部とポリビニルピロリドンK−30 2.8質量部(混合質量比6.2/2.8)を、PVA−205 8.5質量部とポリビニルピロリドンK−30 0.5質量部(同比8.5/0.5)としたこと以外は実施例1と同様にして、ポジ型感光層及び保護層を有する感光性積層体を形成し、レジストパターンを得て、実施例1と同様にして、前記各評価を行った。評価結果を表1に示す。
(Example 20)
In Example 1, 6.2 parts by mass of PVA-205 as a protective film and 2.8 parts by mass of polyvinylpyrrolidone K-30 (mixing mass ratio 6.2 / 2.8) were combined with 8.5 parts by mass of PVA-205. A photosensitive laminate having a positive photosensitive layer and a protective layer was formed in the same manner as in Example 1 except that 0.5 parts by mass of polyvinylpyrrolidone K-30 (same ratio was 8.5 / 0.5), A resist pattern was obtained, and each evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.
(実施例21)
実施例1において、保護膜のPVA−205 6.2質量部とポリビニルピロリドンK−30 2.8質量部(混合質量比6.2/2.8)の代わりに、PVA−205 9.0質量部のみを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、ポジ型感光層及び保護層を有する感光性積層体を形成し、レジストパターンを得て、実施例1と同様にして、前記各評価を行った。評価結果を表1に示す。
(Example 21)
In Example 1, instead of 6.2 parts by mass of PVA-205 and 2.8 parts by mass of polyvinylpyrrolidone K-30 (mixing mass ratio 6.2 / 2.8) of the protective film, 9.0 parts by mass of PVA-205 Except for using only the part, a photosensitive laminate having a positive photosensitive layer and a protective layer was formed in the same manner as in Example 1 to obtain a resist pattern. Evaluation was performed. The evaluation results are shown in Table 1.
(実施例22)
実施例1において、ポジ型感光性組成物中の光酸発生剤であるB−3の添加量を0.22質量部としたこと以外は、実施例1と同様にして、ポジ型感光層及び保護層を有する感光性積層体を形成し、レジストパターンを得て、実施例1と同様にして、前記各評価を行った。評価結果を表1に示す。
(Example 22)
In Example 1, the positive photosensitive layer and the positive photosensitive layer were prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of B-3, which is a photoacid generator in the positive photosensitive composition, was 0.22 parts by mass. The photosensitive laminated body which has a protective layer was formed, the resist pattern was obtained, and each said evaluation was performed like Example 1. FIG. The evaluation results are shown in Table 1.
(実施例23)
実施例1において、ポジ型感光性組成物中の光酸発生剤であるB−3の添加量を0.64質量部としたこと以外は、実施例1と同様にして、ポジ型感光層及び保護層を有する感光性積層体を形成し、レジストパターンを得て、実施例1と同様にして、前記各評価を行った。評価結果を表1に示す。
(Example 23)
In Example 1, the positive photosensitive layer and the positive photosensitive layer were prepared in the same manner as in Example 1 except that the addition amount of B-3 as the photoacid generator in the positive photosensitive composition was 0.64 parts by mass. The photosensitive laminated body which has a protective layer was formed, the resist pattern was obtained, and each said evaluation was performed like Example 1. FIG. The evaluation results are shown in Table 1.
(実施例24)
実施例1において、保護膜の厚みを0.3μmとしたこと以外は、実施例1と同様にして、ポジ型感光層及び保護層を有する感光性積層体を形成し、レジストパターンを得て、実施例1と同様にして、前記各評価を行った。評価結果を表1に示す。
(Example 24)
In Example 1, except that the thickness of the protective film was 0.3 μm, a photosensitive laminate having a positive photosensitive layer and a protective layer was formed in the same manner as in Example 1, to obtain a resist pattern, Each evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.
(実施例25)
実施例1において、保護膜の厚みを1.6μmとしたこと以外は、実施例1と同様にして、ポジ型感光層及び保護層を有する感光性積層体を形成し、レジストパターンを得て、実施例1と同様にして、前記各評価を行った。評価結果を表1に示す。
(Example 25)
In Example 1, a photosensitive laminate having a positive photosensitive layer and a protective layer was formed in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the protective film was 1.6 μm, and a resist pattern was obtained. Each evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.
(比較例1)
実施例1において、保護膜を設けなかったこと以外は、実施例1と同様にして、ポジ型感光層を有する感光性積層体を形成し、レジストパターンを得て、実施例1と同様にして、前記各評価を行った。評価結果を表1に示す。
(Comparative Example 1)
In Example 1, except that the protective film was not provided, a photosensitive laminate having a positive photosensitive layer was formed in the same manner as in Example 1, a resist pattern was obtained, and in the same manner as in Example 1. Each of the above evaluations was performed. The evaluation results are shown in Table 1.
(比較例2)
表1に示すように、実施例1において、保護膜のポリビニルアルコールとして、PVA−205の代わりに、PVA−1(前記合成例5で得たポリビニルアルコール、鹸化度=88モル%、質量平均分子量=4,500)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、ポジ型感光層及び保護層を有する感光性積層体を形成し、レジストパターンを得て、実施例1と同様にして、前記各評価を行った。評価結果を表1に示す。
(Comparative Example 2)
As shown in Table 1, in Example 1, as a polyvinyl alcohol of the protective film, instead of PVA-205, PVA-1 (polyvinyl alcohol obtained in Synthesis Example 5 above, saponification degree = 88 mol%, mass average molecular weight) = 4,500), except that a photosensitive laminate having a positive photosensitive layer and a protective layer was formed in the same manner as in Example 1, and a resist pattern was obtained. Each of the above evaluations was performed. The evaluation results are shown in Table 1.
(比較例3)
表1に示すように、実施例1において、保護膜のポリビニルアルコールとして、PVA−205の代わりに、PVA−224(クラレ社製商品名:ポリビニルアルコール、鹸化度=88モル%、質量平均分子量=105,600)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、ポジ型感光層及び保護層を有する感光性積層体を形成し、レジストパターンを得て、実施例1と同様にして、前記各評価を行った。評価結果を表1に示す。
(Comparative Example 3)
As shown in Table 1, in Example 1, as polyvinyl alcohol of the protective film, instead of PVA-205, PVA-224 (Kuraray Co., Ltd. trade name: polyvinyl alcohol, saponification degree = 88 mol%, mass average molecular weight = 105, 600) except that the photosensitive laminated body having the positive photosensitive layer and the protective layer was formed in the same manner as in Example 1 to obtain a resist pattern. Each said evaluation was performed. The evaluation results are shown in Table 1.
(比較例4)
実施例1において、ポジ型感光性組成物中に、更にクエンチャーとしてN−シクロヘキシル−N’−(2−モルホリノエチル)チオ尿素(下記構造式(3)で表される化合物、以下Q−1と称する)を0.03質量部添加し、保護膜を設けなかったこと以外は、実施例1と同様にして、ポジ型感光層を有する感光性積層体を形成し、レジストパターンを得て、実施例1と同様にして、前記各評価を行った。評価結果を表1に示す。
In Example 1, in the positive photosensitive composition, N-cyclohexyl-N ′-(2-morpholinoethyl) thiourea (a compound represented by the following structural formula (3) as a quencher, hereinafter referred to as Q-1 0.03 parts by mass) and a protective laminate was not provided, and a photosensitive laminate having a positive photosensitive layer was formed in the same manner as in Example 1 to obtain a resist pattern, Each evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.
(比較例5)
実施例1において、ポジ型感光性組成物中の光酸発生剤としてのCGI1397の代わりに、下記構造式で表されるPAG203(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、1,3−ビス[4−{2,2,2−トリフルオロ−1−(3−プロパンスルホキシ)イミノエチル}フェノキシ]プロパン)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、ポジ型感光層及び保護層を有する感光性積層体を形成し、レジストパターンを得て、実施例1と同様にして、前記各評価を行った。評価結果を表1に示す。
なお、前記PAG203は、波長405nmの光に対して吸収を有しない光酸発生剤である。
In Example 1, instead of CGI1397 as a photoacid generator in the positive photosensitive composition, PAG203 represented by the following structural formula (manufactured by Ciba Specialty Chemicals, 1,3-bis [4- { 2,2,2-trifluoro-1- (3-propanesulfoxy) iminoethyl} phenoxy] propane) except that a positive photosensitive layer and a protective layer are used. A laminate was formed, a resist pattern was obtained, and each evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.
The PAG 203 is a photoacid generator that does not absorb light with a wavelength of 405 nm.
(比較例6)
実施例1において、保護膜のPVA−205 6.2質量部とポリビニルピロリドンK−30 2.8質量部(混合質量比6.2/2.8)の代わりに、L−3266(日本合成化学工業社製、スルホン酸変性ポリビニルアルコール、スルホン酸変性度0.4モル%、鹸化度88モル%、質量平均分子量16,000)を6.5質量部用いたこと以外は、実施例1と同様にして、ポジ型感光層及び保護層を有する感光性積層体を形成し、レジストパターンを得て、実施例1と同様にして、前記各評価を行った。評価結果を表1に示す。
(Comparative Example 6)
In Example 1, instead of 6.2 parts by mass of PVA-205 as a protective film and 2.8 parts by mass of polyvinylpyrrolidone K-30 (mixing mass ratio 6.2 / 2.8), L-3266 (Nippon Synthetic Chemical) Except for using 6.5 parts by mass of Kogyo Co., Ltd., sulfonic acid-modified polyvinyl alcohol, sulfonic acid modification degree 0.4 mol%, saponification degree 88 mol%, and weight average molecular weight 16,000). Then, a photosensitive laminate having a positive photosensitive layer and a protective layer was formed, a resist pattern was obtained, and each evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.
(比較例7)
−アルカリ可溶性樹脂(a1)の合成−
m−クレゾール/p−クレゾール=30/70の混合フェノール類に対し、ホルムアルデヒドを縮合剤とし、シュウ酸触媒を用いて常法により縮合反応して得られたノボラック樹脂を、水−メタノール混合溶媒にて分別処理を施して得られたMw5,000のノボラック樹脂を、アルカリ可溶性樹脂(a1)とした。
−アルカリ可溶性樹脂(a1)の合成−
m−クレゾール/p−クレゾール=30/70の混合フェノール類に対し、ホルムアルデヒドを縮合剤とし、シュウ酸触媒を用いて常法により縮合反応して得られたノボラック樹脂を、水−メタノール混合溶媒にて分別処理を施して得られたMw6,300のノボラック樹脂を、アルカリ可溶性樹脂(a2)とした。
m−クレゾール/p−クレゾール=60/40の混合フェノール類に対し、ホルムアルデヒドを縮合剤とし、シュウ酸触媒を用いて常法により縮合反応して得られたノボラック樹脂を、水−メタノール混合溶媒にて分別処理を施して得られたMw11,000のノボラック樹脂を、アルカリ可溶性樹脂(a3)とした。
(Comparative Example 7)
-Synthesis of alkali-soluble resin (a1)-
For the mixed phenols of m-cresol / p-cresol = 30/70, formaldehyde is used as a condensing agent, and a novolak resin obtained by a condensation reaction by a conventional method using an oxalic acid catalyst is used as a water-methanol mixed solvent. The novolak resin having a Mw of 5,000 obtained by the separation treatment was used as an alkali-soluble resin (a1).
-Synthesis of alkali-soluble resin (a1)-
For a mixed phenol of m-cresol / p-cresol = 30/70, formaldehyde is used as a condensing agent, and a novolak resin obtained by a condensation reaction by a conventional method using an oxalic acid catalyst is used as a water-methanol mixed solvent. The novolak resin having a Mw of 6,300 obtained by performing the separation treatment was used as an alkali-soluble resin (a2).
For a mixed phenol of m-cresol / p-cresol = 60/40, formaldehyde is used as a condensing agent, and a novolak resin obtained by a condensation reaction by a conventional method using an oxalic acid catalyst is used as a water-methanol mixed solvent. Thus, the novolak resin having Mw of 11,000 obtained by the fractionation treatment was used as the alkali-soluble resin (a3).
−感光性組成物の組成−
・アルカリ可溶性ノボラック樹脂:前記で合成されたアルカリ可溶性樹脂(a1)〜(a3)を2:3:5の質量比で混合したもの・・・100質量部
・フェノール性水酸基含有化合物(C1:下記構造式(4)で表される化合物)・・・10質量部
・ナフトキノンジアジド基含有化合物:下記構造式(5)で表されるフェノール性水酸基含有化合物1モルと1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホニルクロライド2.34モルとのエステル化反応生成物(以下、N1と称する)・・・29.7質量部
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート・・・430質量部
・BYK−310(ビックケミー社製シリコーン系界面活性剤)・・・0.07質量部
・2−(2−ヒドロキシエチル)ピリジン・・・0.25質量部
Alkali-soluble novolac resin: a mixture of the alkali-soluble resins (a1) to (a3) synthesized above at a mass ratio of 2: 3: 5: 100 parts by mass. Phenolic hydroxyl group-containing compound (C1: below) Compound represented by structural formula (4)) ... 10 parts by mass / naphthoquinonediazide group-containing compound: 1 mol of phenolic hydroxyl group-containing compound represented by the following structural formula (5) and 1,2-naphthoquinonediazide-5 -Esterification reaction product with 2.34 mol of sulfonyl chloride (hereinafter referred to as N1) ... 29.7 parts by mass · Propylene glycol monomethyl ether acetate · 430 parts by mass · BYK-310 (silicone manufactured by BYK Chemie) -Based surfactants) ... 0.07 parts by mass 2- (2-hydroxyethyl) pyridine ... 0.25 parts by mass
上記成分を均一に溶解した後、これを孔径0.2μmのメンブランフィルターを用いてろ過して、比較例7のポジ型感光性組成物を調製した。
前記ポジ型感光性組成物溶液を、実施例1に記載のガラス基板上に塗布乾燥してポジ型感光層を形成し、該ポジ型感光層上に保護膜を設けることなく感光性積層体を形成し、パターンを得て、実施例1と同様にして、前記各評価を行った。評価結果を表1に示す。
After the above components were uniformly dissolved, this was filtered using a membrane filter having a pore size of 0.2 μm to prepare a positive photosensitive composition of Comparative Example 7.
The positive photosensitive composition solution is applied and dried on the glass substrate described in Example 1 to form a positive photosensitive layer, and a photosensitive laminate is formed without providing a protective film on the positive photosensitive layer. Then, a pattern was obtained, and each evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.
(比較例8)
実施例1において、保護膜を設けず、さらに光酸発生剤B−22の添加量を1.5倍に増加し、0.64質量部としたこと以外は、実施例1と同様にして、ポジ型感光層を有する感光性積層体を形成し、レジストパターンを得て、実施例1と同様にして、前記各評価を行った。評価結果を表1に示す。
(Comparative Example 8)
In Example 1, a protective film was not provided, and the addition amount of the photoacid generator B-22 was further increased 1.5 times to 0.64 parts by mass, as in Example 1, A photosensitive laminate having a positive photosensitive layer was formed to obtain a resist pattern, and each evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.
(比較例9)
実施例1において、保護膜のポリビニルアルコールとして、PVA−205の代わりに、PVA−1(前記合成例5で得たポリビニルアルコール、鹸化度=88モル%、質量平均分子量=4,500)を用い、さらに保護膜の厚みを1.6μmとしたこと以外は、実施例1と同様にして、ポジ型感光層及び保護層を有する感光性積層体を形成し、レジストパターンを得て、実施例1と同様にして、前記各評価を行った。評価結果を表1に示す。
(Comparative Example 9)
In Example 1, PVA-1 (polyvinyl alcohol obtained in Synthesis Example 5, saponification degree = 88 mol%, mass average molecular weight = 4,500) was used instead of PVA-205 as the polyvinyl alcohol of the protective film. Further, a photosensitive laminate having a positive photosensitive layer and a protective layer was formed in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the protective film was 1.6 μm, and a resist pattern was obtained. Each evaluation was performed in the same manner as described above. The evaluation results are shown in Table 1.
(比較例10)
実施例1において、保護膜のポリビニルアルコールとして、PVA−205の代わりに、PVA−1(前記合成例5で得たポリビニルアルコール、鹸化度=88モル%、質量平均分子量=4,500)を用い、さらに保護膜の厚みを1.6μmとし、感光層中の光酸発生剤であるB−22の添加量を0.64質量部としたこと以外は、実施例1と同様にして、ポジ型感光層及び保護層を有する感光性積層体を形成し、レジストパターンを得て、実施例1と同様にして、前記各評価を行った。評価結果を表1に示す。
(Comparative Example 10)
In Example 1, PVA-1 (polyvinyl alcohol obtained in Synthesis Example 5, saponification degree = 88 mol%, mass average molecular weight = 4,500) was used instead of PVA-205 as the polyvinyl alcohol of the protective film. Further, a positive type was formed in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the protective film was 1.6 μm and the addition amount of B-22, which is a photoacid generator in the photosensitive layer, was 0.64 parts by mass. The photosensitive laminated body which has a photosensitive layer and a protective layer was formed, the resist pattern was obtained, and each said evaluation was performed like Example 1. FIG. The evaluation results are shown in Table 1.
特に、光酸発生剤として、オキシムスルホナート系光酸発生剤を使用し、その含有量が、0.1〜40質量%で、かつ、保護膜材料としてポリビニルアルコールとポリビニルピロリドンを併用し、該保護膜の厚みを0.1〜3μmとした実施例1〜20、22、24〜25では、高解像度で、PED現象の防止効果が極めて優れることが判った。
In particular, an oxime sulfonate photoacid generator is used as a photoacid generator, the content thereof is 0.1 to 40% by mass, and polyvinyl alcohol and polyvinylpyrrolidone are used in combination as a protective film material, In Examples 1 to 20, 22, and 24 to 25 in which the thickness of the protective film was 0.1 to 3 μm, it was found that the effect of preventing the PED phenomenon was extremely excellent with high resolution.
(実施例26)
<TFTアレイ基板の作製及び評価>
図20〜図25に示す工程を有するTFTアレイ基板の製造方法に従ってTFTアレイ基板を作製した。
まず、図20に示すように、ガラス基板41上に、厚み1,000ÅのITO膜42を全面スパッタ形成し、このITO膜42上に、スピンコータを使用して実施例1のポジ型感光性組成物及び保護膜形成塗布液を順次塗布し、保護膜を上面に有するポジ型感光層43を形成した。そして、このポジ型感光層43を所定形状に開口した後、これをマスクとして、塩酸、塩化第2鉄、純水からなるITOエッチャントにより、前記ITO膜42を所定形状にエッチングして補助容量電極42を形成した。この補助容量電極42は表示電極45と静電容量を形成して、コントラスト向上、フリッカ防止などに寄与する。前記ポジ型感光層43を、その後剥離した。
(Example 26)
<Production and evaluation of TFT array substrate>
A TFT array substrate was produced according to a method for producing a TFT array substrate having the steps shown in FIGS.
First, as shown in FIG. 20, an ITO film 42 having a thickness of 1,000 mm is formed on the entire surface of a glass substrate 41 by sputtering, and the positive photosensitive composition of Example 1 is formed on the ITO film 42 using a spin coater. Then, a positive photosensitive layer 43 having a protective film on the upper surface was formed. Then, after opening the positive photosensitive layer 43 into a predetermined shape, the ITO film 42 is etched into a predetermined shape with an ITO etchant made of hydrochloric acid, ferric chloride, and pure water using the positive photosensitive layer 43 as a mask. 42 was formed. The auxiliary capacitance electrode 42 forms a capacitance with the display electrode 45 and contributes to improving contrast and preventing flicker. The positive photosensitive layer 43 was then peeled off.
次に、図21に示すように、減圧CVD法とスパッタにより、厚み4,000ÅのSiNx膜44或いはSiO2膜、及び厚み1,000ÅのITO膜45を順次前記ガラス基板41全面に形成した。前記ITO膜45上に、実施例1のポジ型感光性組成物及び保護膜形成塗布液を順次に塗布して、保護膜を上面に有するポジ型感光層46を形成した。そして、このポジ型感光層46を所定形状に開口した後、これをマスクとして、先のITOエッチャントによりITO膜45を所定形状にエッチングすることにより、表示電極45を形成した。前記ポジ型感光層46を、その後剥離した。 Next, as shown in FIG. 21, a SiNx film 44 or SiO 2 film having a thickness of 4,000 mm and an ITO film 45 having a thickness of 1,000 mm were sequentially formed on the entire surface of the glass substrate 41 by low pressure CVD and sputtering. On the ITO film 45, the positive photosensitive composition of Example 1 and the protective film forming coating solution were sequentially applied to form a positive photosensitive layer 46 having a protective film on the top surface. Then, after opening the positive photosensitive layer 46 in a predetermined shape, the display film 45 was formed by etching the ITO film 45 into a predetermined shape with the above-described ITO etchant using this as a mask. The positive photosensitive layer 46 was then peeled off.
次に、図22に示すように、減圧CVD法とスパッタにより、厚み1,000ÅのSiNx膜47或いはSiO2膜、及び厚み1,000Åのクロム層48を、順次全面に形成し、前記クロム層48上に実施例1のポジ型感光性組成物及び保護膜塗布液を順次に塗布し、保護膜を上面に有するポジ型感光層50を形成した。そして、このポジ型感光層50を所定形状に開口した後、これをマスクとして、硝酸・第2セリウム・アンモニウム、過塩素酸、純水からなるクロムエッチャントにより、前記クロム層48を所定形状にエッチングして、ゲート電極48及びゲートバス49(図8参照)を形成した。前記SiNx膜47は、後続のエッチング工程による表示電極45のエッチングを防止する。前記ポジ型感光層50を、その後剥離した。 Next, as shown in FIG. 22, a SiNx film 47 or SiO 2 film having a thickness of 1,000 mm and a chromium layer 48 having a thickness of 1,000 mm are sequentially formed on the entire surface by low pressure CVD and sputtering. The positive photosensitive composition of Example 1 and a protective film coating solution were sequentially applied onto 48 to form a positive photosensitive layer 50 having a protective film on the upper surface. Then, after opening the positive photosensitive layer 50 in a predetermined shape, the chromium layer 48 is etched into a predetermined shape by using a chromium etchant made of nitric acid / secondary cerium / ammonium, perchloric acid and pure water using the positive photosensitive layer 50 as a mask. Thus, the gate electrode 48 and the gate bus 49 (see FIG. 8) were formed. The SiNx film 47 prevents the display electrode 45 from being etched by a subsequent etching process. The positive photosensitive layer 50 was then peeled off.
次に、図23に示すように、厚み4,000ÅのSiNx膜51或いはSiO2膜を減圧CVD法により成長形成することにより、ゲート絶縁膜51を全面に形成し、同様に、厚み1,000Åのアモルファスシリコン層52、厚み1,000ÅのSiNx層53を順次、全面に形成した。そして、このSiNx層53上に、実施例1のポジ型感光性組成物及び保護膜塗布液を順次に塗布して、保護膜を上面に有するポジ型感光層54を形成し、該ポジ型感光層54を所定形状に開口し、これをマスクとして、フッ酸、フッ化アンモニウム、酢酸からなるSiNxエッチャントによりSiNx層53を所定形状にエッチングすることにより、パシベーション層53を形成した。なお、前記アモルファスシリコン層52は、後の工程で所定のパターンにエッチングされて半導体活性層となる。前記ポジ型感光層54を、その後剥離した。 Next, as shown in FIG. 23, a SiNx film 51 or SiO 2 film having a thickness of 4,000 mm is grown and formed by a low pressure CVD method to form a gate insulating film 51 on the entire surface. Similarly, the thickness is 1,000 mm. The amorphous silicon layer 52 and the SiNx layer 53 having a thickness of 1,000 mm were sequentially formed on the entire surface. Then, on the SiNx layer 53, the positive photosensitive composition and the protective film coating solution of Example 1 are sequentially applied to form the positive photosensitive layer 54 having the protective film on the upper surface, and the positive photosensitive film is formed. The passivation layer 53 was formed by opening the layer 54 in a predetermined shape and etching the SiNx layer 53 into a predetermined shape with a SiNx etchant made of hydrofluoric acid, ammonium fluoride, and acetic acid using the layer 54 as a mask. The amorphous silicon layer 52 is etched into a predetermined pattern in a later step to become a semiconductor active layer. The positive photosensitive layer 54 was then peeled off.
次に、図24に示すように、減圧CVD法により、高濃度にリン(P)をドープした厚み500Åのアモルファスシリコン層55が全面に形成され、該アモルファスシリコン層55上に、実施例1のポジ型感光性組成物及び保護膜塗布液が順次に塗布され、保護膜を上面に有するポジ型感光層56を形成した。そして、このポジ型感光層56をマスクとして、フッ酸、硝酸、酢酸からなるアモルファスシリコンエッチャントにより、アモルファスシリコン層55と、前述のノンドープのアモルファスシリコン層52とを同時にエッチングして、半導体活性層52、コンタクト層55を各々形成した。前記ポジ型感光層56を、その後剥離した。 Next, as shown in FIG. 24, an amorphous silicon layer 55 having a thickness of 500 mm doped with phosphorus (P) at a high concentration is formed on the entire surface by low pressure CVD, and the amorphous silicon layer 55 of Example 1 is formed on the amorphous silicon layer 55. A positive photosensitive composition and a protective film coating solution were sequentially applied to form a positive photosensitive layer 56 having a protective film on the upper surface. Then, using the positive photosensitive layer 56 as a mask, the amorphous silicon layer 55 and the non-doped amorphous silicon layer 52 are simultaneously etched with an amorphous silicon etchant made of hydrofluoric acid, nitric acid, and acetic acid, so that the semiconductor active layer 52 is etched. Each contact layer 55 was formed. The positive photosensitive layer 56 was then peeled off.
次に、図25に示すように、前記表示電極45上の所定個所のSiNx膜47及びSiNx膜51をエッチングにより開口した後、厚み7,000Åのアルミニウム(Al)を全面スパッタ形成し、このアルミニウム層上に実施例1のポジ型感光性組成物及び保護膜塗布液を順次に塗布して、保護膜を上面に有するポジ型感光層59を形成した。そして、このポジ型感光層59をマスクとして、リン酸、硝酸、酢酸、純水からなるアルミニウムエッチャントによりアルミニウム層をエッチングして、ドレイン電極57d、ソース電極57sを形成した。このエッチング工程では、図19に示されるように、ドレインバス58も前記ドレイン電極57dに連続して形成される。また、前記アモルファスシリコン層55のエッチング工程により、前記したパシベーション層53が露出される。この際、該パシベーション層53は、エッチングストッパとして機能して、前記半導体活性層52のエッチングを防止する。この後、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂をラビング処理して配向膜を形成し、ガラス基板41他の主面に偏光板を形成してTFTアレイ基板40を形成した。 Next, as shown in FIG. 25, after opening the SiNx film 47 and the SiNx film 51 at predetermined positions on the display electrode 45 by etching, aluminum (Al) having a thickness of 7,000 mm is formed on the entire surface by sputtering. On the layer, the positive photosensitive composition of Example 1 and the protective film coating solution were sequentially applied to form a positive photosensitive layer 59 having a protective film on the upper surface. Then, using this positive photosensitive layer 59 as a mask, the aluminum layer was etched with an aluminum etchant made of phosphoric acid, nitric acid, acetic acid, and pure water to form a drain electrode 57d and a source electrode 57s. In this etching step, as shown in FIG. 19, the drain bus 58 is also formed continuously with the drain electrode 57d. The passivation layer 53 is exposed by the etching process of the amorphous silicon layer 55. At this time, the passivation layer 53 functions as an etching stopper to prevent the semiconductor active layer 52 from being etched. Thereafter, a thermosetting resin such as polyimide resin was rubbed to form an alignment film, a polarizing plate was formed on the other main surface of the glass substrate 41, and the TFT array substrate 40 was formed.
前記TFTアレイ基板100枚を処理して、その基板上のTFTチップの評価を行ったところ、同一基板上に1ヶ以上の不良TFTを有する基板が1枚有り、TFTアレイ基板としての不良品の発生率は1%であった。 When the TFT array substrate 100 was processed and the TFT chip on the substrate was evaluated, there was one substrate having one or more defective TFTs on the same substrate. The incidence was 1%.
(比較例11)
実施例26において、ポジ型感光層上に保護膜を設けなかったこと以外は、実施例26と同様にして、TFTアレイ基板を形成した。
前記TFTアレイ基板100枚を処理して、その基板上のTFTチップの評価を行ったところ、同一基板上に1ヶ以上の不良TFTを有する基板が80枚有り、TFTアレイ基板としての不良品の発生率は80%であった。
(Comparative Example 11)
In Example 26, a TFT array substrate was formed in the same manner as in Example 26 except that the protective film was not provided on the positive photosensitive layer.
When 100 TFT array substrates were processed and the TFT chip on the substrate was evaluated, there were 80 substrates having one or more defective TFTs on the same substrate. The incidence was 80%.
(実施例27及び比較例12)
[液晶表示装置の作製及び評価]
実施例26及び比較例11のTFTアレイ基板を用いて、公知の方法(特開平6−67204号公報)により液晶パネルを作製し、表示性能を評価したところ、比較例12の液晶表示装置と比較して、実施例27の液晶表示装置は、良好な表示特性を示すことが確認できた。
(Example 27 and Comparative Example 12)
[Production and Evaluation of Liquid Crystal Display]
Using the TFT array substrate of Example 26 and Comparative Example 11 to produce a liquid crystal panel by a known method (Japanese Patent Laid-Open No. 6-67204) and evaluating the display performance, the liquid crystal display device was compared with the liquid crystal display device of Comparative Example 12. Thus, it was confirmed that the liquid crystal display device of Example 27 exhibited good display characteristics.
本発明のパターン形成方法は、青紫色レーザー露光に対して高感度なポジ型感光性組成物を用い、該感光性組成物からなるポジ型感光層を保護層で保護することにより、露光後のPED現象を良好に、かつ簡易で低コストに防止でき、高解像度で高精細なパターンが形成可能であるため、高精細な露光が必要とされるTFTアレイ基板やプラズマディスプレイ(PDP)の電極板の製造に好適であり、本発明のパターン形成方法で製造されたTFTアレイ基板はノートパソコン、テレビモニター等の大型の液晶表示装置(LCD)用、PALC(プラズマアドレス液晶)、プラズマディスプレイ(PDP)用として好適に用いられる。 The pattern forming method of the present invention uses a positive photosensitive composition that is highly sensitive to blue-violet laser exposure, and protects the positive photosensitive layer made of the photosensitive composition with a protective layer. TFT array substrates and plasma display (PDP) electrode plates that require high-definition exposure because the PED phenomenon can be satisfactorily and easily prevented at low cost, and high-definition and high-definition patterns can be formed. The TFT array substrate manufactured by the pattern forming method of the present invention is suitable for large liquid crystal display devices (LCD) such as notebook computers and TV monitors, PALC (plasma address liquid crystal), plasma display (PDP). It is preferably used as an application.
50・・・デジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD)
54・・・レンズ系
66・・・ファイバアレイ光源
166・・露光ヘッド(本発明に係る露光ユニット)
50 ... Digital micromirror device (DMD)
54... Lens system 66... Fiber array light source 166 ..Exposure head (exposure unit according to the present invention)
Claims (9)
該ポジ型感光層表面に、質量平均分子量が8,000〜100,000のポリビニルアルコールを少なくとも含む保護膜を形成する保護膜形成工程と、
前記ポジ型感光層を、前記保護膜側から露光する露光工程と、
該露光工程により露光されたポジ型感光層を現像する現像工程とを含むことを特徴とするパターン形成方法。 A base material using a positive photosensitive composition comprising at least a resin that exhibits alkali solubility by the action of an acid, and a photoacid generator that generates an acid that absorbs at least light having a wavelength of 405 nm A positive photosensitive layer forming step of forming at least a positive photosensitive layer on the surface of
A protective film forming step of forming a protective film containing at least polyvinyl alcohol having a mass average molecular weight of 8,000 to 100,000 on the surface of the positive photosensitive layer;
An exposure step of exposing the positive photosensitive layer from the protective film side;
And a development step of developing the positive photosensitive layer exposed in the exposure step.
A liquid crystal display element using the TFT array substrate according to claim 8.
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