ポジ型感光性組成物及びパターン形成方法
【課題】高感度かつ高解像度であり、画像部の欠けが少なく、安価なポジ型感光性組成物及びパターン形成方法の提供。
【解決手段】（Ａ）酸の作用により分解する基を有し、分解後、アルカリ水溶液に対する溶解性が増大するノボラック樹脂、及び（Ｂ）光の作用により酸を発生させる化合物を少なくとも含んでなり、前記（Ａ）のノボラック樹脂が、フェノール類とアルデヒド化合物とを重縮合させなり、該フェノール類が、少なくとも３種のフェノール性モノマーからなるポジ型感光性組成物である。
【解決手段】（Ａ）酸の作用により分解する基を有し、分解後、アルカリ水溶液に対する溶解性が増大するノボラック樹脂、及び（Ｂ）光の作用により酸を発生させる化合物を少なくとも含んでなり、前記（Ａ）のノボラック樹脂が、フェノール類とアルデヒド化合物とを重縮合させなり、該フェノール類が、少なくとも３種のフェノール性モノマーからなるポジ型感光性組成物である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の薄膜トランジスタアレイ基板、半導体装置等の微細加工に用いられるポジ型感光性組成物及びパターン形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にポジ型フォトレジストには、ナフトキノンジアジド化合物等のキノンジアジド基を有する感光剤とアルカリ可溶性樹脂（例えば、ノボラック型フェノール樹脂）が用いられる。このようなポジ型フォトレジストは、アルカリ溶液による現像によって高い解像力を示し、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体製造、ＬＣＤなどの回路基材、液晶ディスプレイの薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）や電極基板の製造に利用されている。これまでノボラック型フェノール樹脂とナフトキノンジアジド系感光剤とを含有する数多くのポジ型フォトレジストが開発、実用化され、０．３μｍ〜２μｍ程度までの線幅加工において大きな成果を挙げている。
【０００３】
また、従来より、フォトリソグラフィー法に用いる露光装置としては、フォトマスクを用いた露光方式が一般的であるが、基板の大型化対応での均一露光、フォトマスクの位置ずれ、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。
近年、露光装置とフォトマスクに基づく問題の解決策として、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、ガスレーザなどの紫外から可視領域のレーザ光を感光層上に直接スキャンしてパターニングを行う、レーザダイレクトイメージング（以下、「ＬＤＩ」と称することがある）システムによる露光装置が研究されている。
例えば、約１ｍ角以上の大画面ＬＣＤをフォトリソグラフィーで製造する場合、微細なＴＦＴを多数欠陥無く大型基板上に形成する必要がある。例えば、ＨＤＴＶ規格の１０２４×１０２４画素を表示するパネルは画素数が１９７万個必要である。つまり、数万〜数百万個の画素に必要なＴＦＴパネルには、同一基板上の１個たりとも欠陥が許されないという品質上の厳しさが要求される。この点において、ＣＰＵなど向けにはせいぜい直径３０ｃｍサイズのシリコン基板上に形成し、良品チップのみを選別して製造することのできる、半導体や超ＬＳＩチップなどのためのフォトリソグラフィーとは大きく事情が異なる。
このようないわゆるジャイアントマイクロリソグラフィーにおける露光装置としては、大画面のＬＣＤ用には、既に巨大なレンズなどの光学系を使用するタイプは対応が困難になってきており、分割露光システムが提案されている。しかし、この分割露光では分割部分のパターンのつなぎ部の精度などに問題があり、未だ決定的なものは現れていない。また大画面化に伴い、フォトマスクにかかるコストも大きくなってきている。
【０００４】
そこで、フォトマスクを使用しないで直接パターン化が可能であり、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が提案されている（特許文献１参照）。しかし、従来のアルカリ可溶性フェノールノボラック樹脂、１，２−キノンジアジド化合物を主成分とするポジ型感光性組成物の露光感度は高々５０ｍＪ／ｃｍ２と低いためスループットに制約が生じる問題があり、更にポジ型エッチングレジストの高感度化が必須である。
また、ポジ型化学増幅型レジスト組成物は、放射線の照射により生成した酸の触媒作用を利用したレジストであって、露光量の少ない条件下にあっても、酸の発生効率が高く、高感度化に有利であるという利点を有している（特許文献２参照）。
しかし、化学増幅型ポジ型レジストに広く用いられるポリパラヒドロキシスチレンは非常に高価であり、安価代替品の開発が期待されていた。このような状況下から安価なフェノール樹脂を用いたポジ型化学増幅型レジストが開発されている（特許文献３参照）が、更なる高感度かつ高解像度であり、安価なポジ型感光性組成物の提供が望まれているのが現状である。
【０００５】
【特許文献１】特許第３５８７４１３号公報
【特許文献２】特開２００５−１５７４００号公報
【特許文献３】特開２００３−９８６６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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、高感度かつ高解像度であり、画像部の欠けが少なく、安価なポジ型感光性組成物及びパターン形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、（Ａ）フェノール類とアルデヒド化合物とを重縮合させてなり、該フェノール類が、少なくとも３種のフェノール性モノマーからなる、酸分解性基を含有する混合ノボラック樹脂と、（Ｂ）光の作用により酸を発生させる化合物とを含むポジ型感光性組成物を用いることにより、高感度かつ高解像度であり、しかも画像部の欠けが減少するという予想外の効果が得られることを知見した。
【０００８】
本発明は、本発明者らによる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＞ （Ａ）酸の作用により分解する基を有し、分解後、アルカリ水溶液に対する溶解性が増大するノボラック樹脂、及び（Ｂ）光の作用により酸を発生させる化合物を少なくとも含んでなり、
前記（Ａ）のノボラック樹脂が、フェノール類とアルデヒド化合物とを重縮合させなり、該フェノール類が、少なくとも３種のフェノール性モノマーからなることを特徴とするポジ型感光性組成物である。
＜２＞ 少なくとも３種のフェノール性モノマーが、フェノール、クレゾール化合物、キシレノール化合物、及びトリメチルフェノール化合物から選択される少なくとも３種である前記＜１＞に記載のポジ型感光性組成物である。
＜３＞ 各フェノール性モノマーのフェノール類中における含有量が、それぞれ５０質量％未満である前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載のポジ型感光性組成物である。
＜４＞ （Ａ）のノボラック樹脂中の少なくとも一部の水酸基が、アルコキシアルキル基、アルコキシカルボニル基、及びシリル基の少なくともいずれかで置換されている前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載のポジ型感光性組成物である。
＜５＞ 前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の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ポジ型感光層形成工程と、フォトマスクを用いずに前記ポジ型感光層を露光する露光工程と、該露光工程により露光された前記ポジレジスト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。
＜６＞ 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＜５＞に記載のパターン形成方法である。
＜７＞ 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われる前記＜５＞から＜６＞のいずれかに記載のパターン形成方法である。
＜８＞ 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＜７＞に記載のパターン形成方法である。
＜９＞ 光変調手段が、空間光変調素子である前記＜７＞から＜８＞のいずれかに記載のパターン形成方法である。
＜１０＞ 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＜９＞に記載のパターン形成方法である。
＜１１＞ 露光が、アパーチャアレイを通して行われる前記＜７＞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＜７＞から＜１１＞のいずれかに記載のパターン形成方法である。
＜１３＞ 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＜７＞から＜１２＞のいずれかに記載のパターン形成方法である。
＜１４＞ 光照射手段が、複数のレーザと、マルチモード光ファイバと、該複数のレーザからそれぞれ照射されたレーザ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＜７＞から＜１３＞のいずれかに記載のパターン形成方法である。
＜１５＞ レーザ光の波長が３６５〜４４５ｎｍである前記＜１４＞に記載のパターン形成方法である。
＜１６＞ 前記＜５＞から＜１５＞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薄膜トランジスタアレイ基板である。
＜１７＞ 前記＜１６＞に記載の薄膜トランジスタアレイを用いたことを特徴とする液晶表示素子。
【０００９】
本発明のポジ型感光性組成物は、（Ａ）フェノール類とアルデヒド化合物とを重縮合させてなり、該フェノール類が、少なくとも３種のフェノール性モノマーからなる、酸分解性基を含有する混合ノボラック樹脂と、（Ｂ）光の作用により酸を発生させる化合物とを少なくとも含んでなるので、マスクレス露光において、感度及び解像度に優れ、画像部の欠けが少なく、安価であり、特に大画面用の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の作製に好適である。
【００１０】
本発明のパターン形成方法は、本発明のポジ型感光性組成物を用いてポジ型感光層を形成するポジ型感光層形成工程と、フォトマスクを用いずに前記ポジ型感光層を露光する露光工程と、該露光工程により露光された前記ポジレジスト層を現像する現像工程とを含んでなる。その結果、マスクレス露光による解像度のばらつきが抑えられ、解像性に優れたパターンを高スルートップで製造することができ、該パターンの高生産性、低コスト生産、及び高歩留まり生産が実現できる。
【発明の効果】
【００１１】
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、高感度かつ高解像度であり、画像部の欠けが少なく、安価なポジ型感光性組成物及びパターン形成方法を提供することを目的とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（ポジ型感光性組成物）
本発明のポジ型感光性組成物は、（Ａ）酸の作用により分解する基を有し、分解後、アルカリ水溶液に対する溶解性が増大する混合ノボラック樹脂、及び（Ｂ）光の作用により酸を発生させる化合物を少なくとも含んでなり、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
なお、本発明において、フェノール類として少なくとも３種のフェノール性モノマーを含むノボラック樹脂を「混合ノボラック樹脂」と称することがある。
【００１３】
前記ポジ型の感光性組成物においては、（Ａ）の酸分解性基を有する混合ノボラック樹脂、及び（Ｂ）の光の作用により酸を発生させる化合物を含むことにより、露光した部分で酸が発生し、これが樹脂成分の酸分解性基を解離するため、その部分がアルカリ可溶性になり、現像の際に露光部分だけが選択的に除去されてポジ型のパターンが得られる。
【００１４】
＜（Ａ）酸の作用により分解する基を有し、分解後、アルカリ水溶液に対する溶解性が増大するノボラック樹脂（酸分解性基を含有する混合ノボラック樹脂）＞
前記（Ａ）の酸の作用により分解する基を有し、分解後、アルカリ水溶液に対する溶解性が増大するノボラック樹脂は、酸によって効率的に側鎖の酸分解性基が解離され、その最終生成物のアルカリ水溶液に対する溶解性が解離前の化合物のそれより著しく増加するものである。
前記（Ａ）の酸分解性基含有ノボラック樹脂としては、該ノボラック樹脂のフェノール性水酸基の水素原子を、酸の存在下で解離することが可能な基（酸分解性基）で置換（保護）した化合物が挙げられる。
【００１５】
前記ノボラック樹脂は、フェノール類とアルデヒド化合物とを酸触媒の存在下、脱水縮合（重縮合）させて得られる。
前記フェノール類は、少なくとも３種のフェノール性モノマーからなる。単一のフェノール性モノマーを用いたノボラック樹脂は、それぞれのモノマーに起因する性質が発現することが知られている。例えば、メタクレゾールではノボラック樹脂のアルカリ溶解性が高く、パラクレゾールでは軟化点（耐熱性）が高く、オルトクレゾールでは残存モノマーが残りにくいという特徴を有する。フォトレジスト用樹脂を設計する上では、アルカリ溶解性、軟化点（耐熱性）、残存モノマーを適当な範囲で調整しなければならず。単一や２種のフェノール性モノマーを用いたノボラック樹脂では対応できる範囲が狭いという問題がある。
【００１６】
そこで、本発明では、少なくとも３種のフェノール性モノマーを適宜用いることにより、設計するレジストに適合した特徴を有する混合ノボラック樹脂を提供することができる。各フェノール性モノマーの前記フェノール類中における含有量は、それぞれ５０％未満であることが好ましく、５％以上５０％未満がより好ましく、１０％以上５０％未満が更に好ましい。前記各フェノール性モノマーの含有量が５０％以上であると、第１のフェノール性モノマー以外の第２、第３のフェノール性モノマーの特徴を発現し難くなることがある。
【００１７】
前記少なくとも３種のフェノール性モノマーとしては、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、フェノール、クレゾール化合物、キシレノール化合物、及びトリメチルフェノール化合物、エチルフェノール、ブチルフェノール、ノニルフェノール、２−ナフトール、などが挙げられる。
前記クレゾール化合物としては、例えばｍ−クレゾール、ｐ−クレゾール、ｏ−クレゾールなどが挙げられる。
前記キシレノール化合物としては、例えばオルトクレゾール、メタクレゾール、パラクレゾール、２，３−キシレノール、２，４−キシレノール、２，５−キシレノール、３，４−キシレノール、３，５−キシレノール、２，６−キシレノールなどが挙げられる。
前記トリメチルフェノール化合物としては、例えば２，３，４−トリメチルフェノール、２，３，５−トリメチルフェノール、３，４，５−トリメチルフェノール、２，３，６−トリメチルフェノール、２，４，５−トリメチルフェノールなどが挙げられる。
これらの中でも、フェノール、クレゾール化合物、キシレノール化合物、トリメチルフェノール化合物が、広い範囲で物性を調整することができる点から好ましく、フェノール、メタクレゾール、パラクレゾールが特に好ましい。
【００１８】
前記アルデヒド化合物としては、例えば、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、トリオキサン、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド、トリメチルアセトアルデヒド、アクロレイン、クロトンアルデヒド、シクロヘキサンアルデヒド、フルフラール、フリルアクロレイン、ベンズアルデヒド、テレフタルアルデヒド、フェニルアセトアルデヒド、α−フェニルプロピルアルデヒド、β−フェニルプロピルアルデヒド、ｏ−ヒドロキシベンズアルデヒド、ｍ−ヒドロキシベンズアルデヒド、ｐ−ヒドロキシベンズアルデヒド、ｏ−メチルベンズアルデヒド、ｍ−メチルベンズアルデヒド、ｐ−メチルベンズアルデヒド、ｏ−クロロベンズアルデヒド、ｍ−クロロベンズアルデヒド、ｐ−クロロベンズアルデヒド、ケイ皮酸アルデヒド等が挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、が特に好ましい。
前記アルデヒド化合物の使用量は、フェノール類１モルに対して０．５モル〜１．５モルが好ましく、０．５〜１モルがより好ましい。
【００１９】
前記酸触媒としては、例えば塩酸、硝酸、硫酸等の無機酸；蟻酸、シュウ酸、酢酸等の有機酸などが挙げられる。前記酸触媒の使用量は、フェノール類１モルに対して、１×１０−５〜１×１０−１モルが好ましい。
前記重縮合の反応温度と反応時間は、合成原料の反応性に応じて適宜調整することができるが、通常、反応温度は、７０℃〜１３０℃が好ましく、反応時間は、１時間〜１２時間が好ましい。
前記重縮合の方法としては、（１）フェノール類と、アルデヒド化合物と、酸触媒とを一括で仕込む方法、（２）酸触媒下、フェノール類にアルデヒド化合物を反応の進行と共に加えていく方法などが挙げられる。重縮合終了後は、反応系内に存在する未反応原料、縮合水、触媒等を除去するために、減圧後、例えば、２０ｍｍＨｇ〜５０ｍｍＨｇで、反応系内の温度を１５０℃〜２００℃に上昇させて、反応系内に存在する未反応原料、縮合水、酸触媒を除去し、その後、樹脂を回収する。
【００２０】
前記酸分解性基は、酸触媒反応により分解してアルカリ可溶性に変化する基である。該酸分解性基としては、アルコキシアルキル基、アルコキシカルボニル基、及びシリル基から選択される少なくとも１種が好ましい。
【００２１】
前記アルコキシアルキル基としては、例えばエトキシエチル基、プロピルオキシエチル基、シクロヘキシルオキシエチル基、ｎ−ブトキシエチル基、イソブトキシエチル基、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基、シクロヘキシルエトキシエチル基、フェネチルオキシエチル基、ベンジルオキシエチル基、フェノキシエトキシエチル基などが挙げられる。
前記アルコキシアルキル基を有するノボラック樹脂の製造方法は適当な溶剤中、酸触媒存在下で対応するビニルエーテル化合物を反応させるか、特許第３６１６３３１号公報に記載の方法で製造することができる。
前記アルコキシカルボニル基としては、例えばｔ−ブトキシカルボニル基、ｔ−アミルオキシカルボニル基、イソプロピルオキシカルボニル基などが挙げられる。
前記シリル基としては、例えばトリメチルシリル基、トリエチルシリル基、ｔ−ブチルジメチルシリル基、フェニルジメチルシリル基などが挙げられる。
前記酸分解性基による前記ノボラック樹脂のフェノール性水酸基の水素原子への置換率（即ち、（Ａ）成分全体のフェノール性水酸基の水素原子と酸分解性基の総数に対する酸分解性基の割合）は、５％〜１００％が好ましく、１０％〜９０％がより好ましく、１５％〜６０％が更に好ましい。
【００２２】
前記（Ａ）の酸分解性基含有ノボラック樹脂のＧＰＣ測定による重量平均分子量は、ポリスチレン換算で、３，０００〜１５，０００が好ましく、３，０００〜１２，０００がより好ましい。この範囲の重量平均分子量を有する化合物が感光層の照射部と未照射部との現像液に対する溶解速度差を大きくすることができ、また、相分離のような現象も防ぐことができる。
【００２３】
前記（Ａ）の酸分解性基含有ノボラック樹脂の含有量は、前記ポジ型感光性組成物の全固形分量に対して、７０質量％〜９９質量％が好ましく、８０質量％〜９５質量％がより好ましい。
【００２４】
＜（Ｂ）光の作用により酸を発生させる化合物＞
前記（Ｂ）の光の作用により酸を発生させる化合物（以下、「光酸発生剤」と称することもある）としては、光の照射により酸を発生し、前記（Ａ）成分のノボラック樹脂の酸分解性基を分解し、感光性組成物のアルカリ水溶液に対する溶解性を変化させることができるもの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、例えば特開２００３-９８６６９号公報、特許第３８１３７２１号公報、特許第３２５８３４１号公報、特開２００５−３０８９７７号公報に記載の光酸発生剤などを用いることができる。
【００２５】
前記光酸発生剤としては、具体的には、ジアゾニウム塩、ホスホニウム塩、スルホニウム塩、ヨードニウム塩のＣＦ３ＳＯ３−、ｐ−ＣＨ３ＰｈＳＯ３−、ｐ−ＮＯ２ＰｈＳＯ３−（ただし、Ｐｈはフェニル基を表す）等の塩；有機ハロゲン化合物、オルトキノンジアジドスルホニルクロリド又はスルホン酸エステル、ビススルホニルジアゾメタン等のジアゾメタン化合物；ニトロベンジル化合物、ナフチルイミジルスルホネート、などが挙げられる。このような化合物を具体的に挙げると、例えばビス（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ベンゾイントシレート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリ（ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）スルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、ベンゼンジアゾニウムパラトルエンスルホネート、４−（ジ−ｎ−プロピルアミノ）−ベンゾニウムテトラフルオロボレート、４−ｐ−トリル−メルカプト−２，５−ジエトキシ−ベンゼンジアゾニウムヘキサフルオコホスフェ−ト、ジフェニルアミン−４−ジアゾニウムサルフェ−ト、４−メチル−６−トリクロロメチル−２−ピロン、４−（３，４，５−トリメトキシ−スチリル）−６−トリクロロメチル−２−ピロン、４−（４−メトキシ−スチリル）−６−（３，３，３−トリクロロ−プロペニル）−２−ピロン、２−トリクロロメチル−ベンズイミダゾ−ル、２−トリブロモメチル−キノリン、２，４−ジメチル−１−トリブロモアセチル−ベンゼン、４−ジブロモアセチル−安息香酸、１，４−ビス−ジブロモメチル−ベンゼン、トリス−ジブロモメチル−Ｓ−トリアジン、２−（ナフチル−１−イル）−４，６−ビス−トリクロロメチル−Ｓ−トリアジン、２−（４−エトキシエチル−ナフチル−１−イル）−４，６−ビス−トリクロロメチル−Ｓ−トリアジン、２−（ベンゾピラニ−３−イル）−４，６−ビス−トリクロロメチル−Ｓ−トリアジン、２−（４−メトキシ−アントラシ−１−イル）−４，６−ビス−トリクロロメチル−Ｓ−トリアジン、２−（フェナンチ−９−イル）−４，６−ビス−トリクロロメチル−Ｓ−トリアジン、ｏ−ナフトキノンジアジド−４−スルホン酸クロリド、ビスシクロヘキシルスルホニルジアゾメタン、ビス（ｐ−トルエンスルホニル）ジアゾメタン、メチルスルホニル−ｐ−トルエンスルホニルジアゾメタン、１−シクロヘキシルスルホニル−１−（１，１−ジメチルエチルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（２，４−ジメチルフェニルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（１−メチルエチルスルホニル）ジアゾメタン、ｐ−トルエンスルホン酸−２−ニトロベンジルなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００２６】
前記（Ｂ）の光酸発生剤の含有量は、前記樹脂成分（Ａ）１００質量部に対して、０．１〜３０質量部が好ましく、１〜２０質量部がより好ましい。前記（Ｂ）の光酸発生剤の含有量が０．１質量部未満であると、像形成が不十分となり、前記（Ｂ）の光酸発生剤の含有量が３０質量部を超えると、均一なレジスト被膜が形成されにくい上、現像性も低下し、良好なレジストパターンが得られにくい。
【００２７】
−その他の成分−
前記その他の成分としては、例えば、密着促進剤、溶剤、界面活性剤、熱架橋剤、可塑剤、着色剤、溶解促進剤、などが挙げられる。
【００２８】
‐‐密着促進剤‐‐
前記密着促進剤は、本発明のポジ型感光性組成物において、基体との密着性を向上させることができる。
前記密着促進剤としては、例えば、官能性シランカップリング剤が好ましい。
前記官能性シランカップリング剤とは、反応性置換基を有するシラン化合物のことを示す。前記反応性置換基としては、例えば、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、などが挙げられる。
前記官能性シランカップリング剤の具体例としては、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−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、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。
前記密着促進剤の含有量としては、前記ポジ型感光性組成物の全固形分量に対して、０．１質量％〜１０質量％が好ましく、０．２質量〜７質量％がより好ましい。
【００２９】
‐‐可塑剤‐‐
前記可塑剤としては、例えば、ジオクチルフタレート、ジドデシルフタレート、トリエチレングリコールジカプリレート、ジメチルグリコールフタレート、トリクレジルホスフェート、ジオクチルアジペート、ジブチルセバケート、トリアセチルグリセリン、などが挙げられる。
前記可塑剤の含有量としては、前記ポジ型感光性組成物の全固形分量に対して、０．１質量％〜２０質量％が好ましく、０．２質量％〜１０質量％がより好ましく、０．５質量％〜８質量％が更に好ましい。
【００３０】
‐‐着色剤‐‐
前記着色剤は、ポジ型感光層の使用時に、塗布後のポジ型感光層表面の性状や、塗布欠陥の検査のために着色する際に好適に用いられる。なお、前記着色剤は、それ自身の光吸収によりポジ型感光層の感度が阻害されないように選択される。
前記着色剤としては、例えば、トリアリールメタン染料や有機顔料が好ましい。
前記有機顔料は、樹脂中に微粒子分散した状態で添加される。
前記染料としては、例えば、クリスタルバイオレット、メチルバイオレット、エチルバイオレット、オイルブルー＃６０３、ビクトリアピュアーブルーＢＯＨ、マラカイトグリーン、ダイアモンドグリーンなどが挙げられる。
前記着色剤としては、前記染料以外に、その他の染料を用いることができる。前記その他の染料としては、例えば、特開平１０−９７０６１号公報、特開平１０−１０４８２７号公報、特公平３−６８３７５号公報、などが挙げられる。
前記有機顔料としては、例えば、フタロシアニン系顔料、アゾ系顔料、カーボンブラック、酸化チタン、ブリリアント・グリーン・ダイ（Ｃ．Ｉ．４２０４０）、ビクトリア・ラインブラウＦＧＡ、ビクトリア・ラインブラウＢＯ（Ｃ．Ｉ．４２５９５）、ビクトリア・ブラウＢＯ（Ｃ．Ｉ．４４０４５）、ローダミン６Ｇ（Ｃ．Ｉ．４５１６０）、などが挙げられる。前記有機顔料は、安定な分散物として添加される。
前記着色剤の含有量としては、前記ポジ型感光性組成物の全固形分量に対して、０．００１質量％〜５．０質量％が好ましく、０．０２質量％〜２．０質量％がより好ましく、０．０５質量％〜１．０質量％が更に好ましい。
【００３１】
‐‐溶剤‐‐
前記溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばプロピレングリコ−ルモノメチルエーテルアセテ−ト（ＰＧＭＥＡ）、プロピレングリコ−ルモノエチルエーテルアセテ−ト、エチルセロソルブアセテ−ト、メチルセロソルブアセテ−ト、ブチルセロソルブアセテ−ト、メトキシエチルプロピオネ−ト、エトキシエチルプロピオネート等のグリコ-ルエーテルエステル類；乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類；メチルイソブチルケトン、メチルペンチルケトン等のケトン類、などが挙げられる。これらの中でも、溶解性、塗膜安定性、安全性、環境への影響、人体への影響、経済性の観点から、ＰＧＭＥＡ、エトキシエチルプロピオネ−ト、乳酸エチルが特に好ましい。
【００３２】
‐‐界面活性剤‐‐
前記界面活性剤は、塗布性、得られる塗膜の平滑性を向上させるために用いることができる。
前記界面活性剤の具体例としては、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オレイルエーテル、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、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート、などが挙げられる。
前記界面活性剤の含有量は、前記ポジ型感光性組成物の全固形分量に対して、０．０２質量％〜５質量％が好ましく、０．０５質量％〜３質量％がより好ましく、０．１質量％〜１質量％が特に好ましい。前記含有量が、０．０２質量％未満であると、有効でなくなることがあり、５質量％を超えると、レジストパターンの密着性が劣化することがある。
【００３３】
本発明のポジ型感光性組成物は、まず、前記（Ａ）成分と、前記（Ｂ）成分とを溶解する。その際、はじきを防止するための界面活性剤、感度向上のための増感剤、エッジラフネス改良のための塩基性化合物などの添加剤、密着性向上のための低分子量化合物などフォトレジストの特性を微調整するための材料を適宜添加することができる。溶解終了後、フィルタ等を利用して異物を除去し、異物、金属不純物などが管理された容器に梱包して製品とする。梱包する際は、クラス１００以下のクリーンルーム内で人が関与しない自動充填装置などの機械を使用することが好ましい。製造中の適切な段階で、必要により金属不純物を除くために、酸水溶液や純水などによる洗浄又はイオン交換樹脂による脱金属処理を行うことが可能である。
【００３４】
（パターン形成方法）
本発明のパターン形成方法は、少なくとも、ポジ型感光層形成工程と、露光工程と、現像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。
【００３５】
［ポジ型感光層形成工程］
前記ポジ型感光層形成工程は、本発明の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工程であり、必要に応じてその他の層を形成する工程を含む。
【００３６】
＜ポジ型感光層＞
前記ポジ型感光層は、本発明のポジ型感光性組成物により形成される。
前記ポジ型感光層は、本発明のポジ型感光性組成物からなり、所望のパターンで露光した際に該露光部をアルカリ水溶液等による現像によって除去する。即ち、露光により光酸発生剤より生成した酸が、（Ａ）成分のノボラック樹脂の酸解離性基を触媒的に解裂し、アルカリ現像液に可溶化するものである。
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、ポジ型感光性組成物溶液を前記基板に塗布し乾燥する方法が挙げられる。
【００３７】
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、前記基体の表面に、前記ポジ型感光性組成溶液を直接塗布し、乾燥させることにより積層する方法が挙げられる。
【００３８】
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、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６０〜１４０℃の温度で３０秒間〜１５分間程度である。
【００３９】
前記ポジ型感光層の厚みは、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、０．５μｍ〜１０μｍが好ましく、０．５μｍ〜５μｍがより好ましく、０．７〜３μｍが特に好ましい。前記厚みが０．５μｍ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。
【００４０】
＜その他の層＞
前記ポジ型感光層形成工程において形成されるその他の層としては、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、などが挙げられる。
前記その他の層の形成方法としては、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、各層の塗布液を前記ポジ型感光層上に塗布し、乾燥する方法などが挙げられる。
【００４１】
＜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。
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、塗布し、乾燥させる。乾燥温度は１００〜１５０℃が好ましい。
【００４２】
［露光工程］
前記露光工程としては、前記ポジ型感光層形成工程により形成されたポジ型感光層を、フォトマスクを用いずに露光する工程を有する。
前記露光としては、フォトマスクを用いずに行うのであれば特に制限はないが、例えば、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、前記感光層の少なくともいずれかを移動させつつ、前記感光層に対して、前記光照射手段から出射し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うことが好ましい。
【００４３】
前記露光工程において、光を変調する方法としては、前記光照射手段からの光を受光し出射する描素部をｎ個有する光変調手段により変調する方法であれば、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、ｎ個の描素部の中から連続的に配置された任意のｎ個未満の描素部をパターン情報に応じて制御する方法が好適に挙げられる。
前記描素部の数（ｎ）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。
前記光変調手段における描素部の配列としては、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、２次元的に配列されることが好ましく、格子状に配列されることがより好ましい。
【００４４】
前記露光工程において、前記変調手段により変調された光は、アパーチャーアレイ、結合光学系、適宜選択されるその他の光学系などを通過させられることが好ましい。
【００４５】
前記露光工程において、感光層を、露光する方法としては、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、デジタル露光、アナログ露光などが挙げられるが、デジタル露光が好適である。
前記デジタル露光の方法としては、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、所定のパターン情報に基づいて生成される制御信号に応じて変調されたレーザ光を用いて行われることが好適である。
【００４６】
本発明のパターン形成方法について、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を中心に説明する。
【００４７】
前記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う露光方法である。
【００４８】
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法のことである。
【００４９】
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、レーザが用いられる。
前記超高圧水銀灯とは、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。
【００５０】
前記レーザは、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（ＹＡＧレーザ）、液体レーザ、気体レーザ（アルゴンレーザ、Ｈｅ−Ｎｅレーザ、炭酸ガスレーザ、エキシマレーザ）、半導体レーザなどの公知のレーザを前記波長領域において用いることができる。
【００５１】
半導体レーザは、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。レーザの波長は、４０５ｎｍ±４０ｎｍの単一露光波長である。
【００５２】
本発明における単一露光波長とは、レーザ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フィルタなどで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。
【００５３】
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、例えば、１９８７年に米国テキサス・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、即ちＤＭＤ（デジタル マイクロミラー デバイス）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することで、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階調の露光を行うことができる。
【００５４】
一方、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、又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。
【００５５】
また、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号公報に記載のポリゴンミラーを用いて描画する例、特表２００４−５２３１０１号公報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号公報に記載のＤＭＤ有する露光する例、特表２００２−５２３９０５号公報に記載のポリゴンミラー備えた露光装置、特開２００１−２５５６６１号公報に記載のポリゴンミラー備えた露光装置、特開２００３−５０４６９号公報に記載のＤＭＤ、ＬＤ、多重露光の組み合わせ例、特開２００３−１５６８５３号公報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号公報に記載の位置ずれ調整を行う露光方法の例等である。
【００５６】
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としては、４０５ｎｍ±４０ｎｍの単一露光波長のレーザを用い、具体的には、半導体レーザ（ＧａＮ系など）などの公知のレーザを用いることができる。
【００５７】
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、レーザ光などが挙げられる。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、３３０ｎｍ〜６５０ｎｍが好ましく、３６５ｎｍ〜４４５ｎｍがより好ましく、４０５ｎｍが特に好ましい。
【００５８】
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つ以上合成して照射することが好適であり、２つ以上の光を合成したレーザ光（以下、「合波レーザ光」と称することがある）を照射することが特に好適に挙げられる。
【００５９】
前記合波レーザ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、複数のレーザ光源と、マルチモード光ファイバと、該複数のレーザ光源から照射されるレーザ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光を構成して照射する方法が挙げられる。
【００６０】
レーザのビーム径は、特に制限はないが、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５μｍ〜３０μｍが好ましく、７μｍ〜２０μｍがより好ましい。
レーザビームのエネルギー量としては、特に制限はないが、露光時間及び解像度の観点から、１ｍＪ／ｃｍ２〜１００ｍＪ／ｃｍ２が好ましく、５ｍＪ／ｃｍ２〜２０ｍＪ／ｃｍ２がより好ましい。
本発明ではレーザ光を画像データに応じて空間光変調することが好ましい。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。
【００６１】
前記露光装置としては、例えば下記に記載の装置を用いることができる。以下、レーザ光を用いた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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
スキャナ１６２は、図２及び図３Ｂ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。
【００６５】
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。
【００６６】
また、図３Ａ及び図３Ｂ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。
【００６７】
露光ヘッド１６６１１〜１６６ｍｎ各々は、図４、図５Ａ、及び図５Ｂ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、前記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、前記反射面の角度の制御に付いては後述する。
【００６８】
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。
【００６９】
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かつ光軸から離れた部分は光束を縮め、か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光を補正する。
【００７０】
また、ＤＭＤ５０の光反射側には、ＤＭＤ５０で反射されたレーザ光を感光材料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。前記レンズ系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。
【００７１】
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。
【００７２】
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７Ａ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７Ｂ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。
【００７３】
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。
【００７４】
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８Ａ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８Ｂ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。
【００７５】
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８Ｂ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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
ファイバアレイ光源６６は、図９Ａに示すように、複数（例えば、６個）のレーザモジュール６４を備えており、各レーザモジュール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と同一でか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９Ｃ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出射部６８が構成されている。なお、図９Ｄ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。
【００７９】
光ファイバ３１の出射端部は、図９Ｂ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。
【００８０】
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。
【００８１】
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のレーザ光出射側の先端部分に、長さ１ｃｍ〜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。
【００８２】
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。
【００８３】
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、三菱電線工業株式会社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。
【００８４】
一般に、赤外領域のレーザ光では、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系半導体レーザから出射された波長４０５ｎｍのレーザ光では、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。
【００８５】
ただし、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以下が特に好ましい。一方、コア径は少なくとも３μｍ〜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。
【００８６】
レーザモジュール６４は、図１１に示す合波レーザ光源（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ＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３，ＬＤ４，ＬＤ５，ＬＤ６，及びＬＤ７と、ＧａＮ系半導体レーザ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、開口数（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、かつ光ファイバ本数をより減らすことができる。
【００８７】
ＧａＮ系半導体レーザ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を用いてもよい。
【００８８】
上記の合波レーザ光源は、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製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光源が気密封止されている。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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系半導体レーザのうちＧａＮ系半導体レーザ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。
【００９２】
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。
【００９３】
一方、ＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７としては、発光幅が２μｍの活性層を備え、活性層と平行方向、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ビームＢ１〜Ｂ７を発するレーザが用いられている。これらＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７は、活性層と平行方向に発光点が１列に並ぶように配設されている。
【００９４】
したがって、各発光点から発せられたレーザビーム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。
【００９５】
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。
【００９６】
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の合波レーザ光源を構成するＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７の各々から発散光状態で出射したレーザビーム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。
【００９７】
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。
【００９８】
各レーザモジュールにおいて、レーザビーム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）の合波レーザビームＢを得ることができる。したがって、６本の光ファイバ３１がアレイ状に配列されたレーザ出射部６８での出力は約１Ｗ（＝１８０ｍＷ×６）である。
【００９９】
ファイバアレイ光源６６のレーザ出射部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からのレーザ光を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。
【０１００】
例えば、半導体レーザと光ファイバを１対１で結合させた従来のファイバ光源では、通常、半導体レーザとしては出力３０ｍＷ（ミリワット）程度のレーザが使用され、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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
ここで、図１５Ａ及び図１５Ｂ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１５Ａ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１５Ｂ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１５Ａ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くなりやすい。
【０１０３】
一方、図１５Ｂ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。したがって、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１５Ａ及び図１５Ｂは、光学的な関係を説明するために展開図とした。
【０１０４】
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
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
ファイバアレイ光源６６からＤＭＤ５０にレーザ光が照射されると、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。
【０１０７】
図１６Ａ及び図１６Ｂ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。
【０１０８】
図１６Ａ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１６Ｂ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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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以上でかつ２００以下が好ましく、１０以上でかつ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以上でかつ１２ｍｍ×３ｍｍ以下の領域が好ましく、１２ｍｍ×１５０μｍ以上でかつ１２ｍｍ×１．５ｍｍ以下の領域がより好ましい。
【０１１２】
使用するマイクロミラー列の数が上記範囲にあれば、図１７Ａ及び図１７Ｂ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光の利用効率が低下する。
【０１１３】
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１７Ａ及び図１７Ｂは、光学的な関係を説明するために展開図とした。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
［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。
【０１１７】
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、例えば、アルカリ性水溶液、水系現像液、有機溶剤などが挙げられ、これらの中でも、弱アルカリ性の水溶液が好ましい。
該アルカリ性の水溶液は、アルカリ性物質の希薄水溶液を使用するが、更に、水と混和性の有機溶剤を少量添加したものを用いてもよい。前記アルカリ性物質としては、例えば、アルカリ金属水酸化物類（例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム）；アルカリ金属炭酸塩類（例えば、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム）；アルカリ金属重炭酸塩類（例えば、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム）；アルカリ金属ケイ酸塩類（例えば、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム）；アルカリ金属メタケイ酸塩類（例えば、メタケイ酸ナトリウム、メタケイ酸カリウム）、アンモニア、エチルアミン、ｎ−プロピルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、モノエタノールアミン、モルホリン、テトラアルキルアンモンニウムヒドロキシド類（例えば、テトラメ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）；ピロール、ピペリジン、１，８−ジアザビシクロ〔５，４，０〕−７−ウンデセン、１，５−ジアザビシクロ〔４，３，０〕−５−ノナン又は燐酸三ナトリウムなどが挙げられる。
前記アルカリ性物質の濃度は、０．０１質量％〜３０質量％であり、ｐＨは８〜１４が好ましい。
また、上記の水と混和性のある適当な有機溶剤としては、メタノール、エタノール、２−プロパノール、１−プロパノール、ブタノール、ジアセトンアルコール、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−ｎ−ブチルエーテル、ベンジルアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、ε−カプロラクトン、γ−ブチロラクトン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ヘキサメチルホスホルアミド、乳酸エチル、乳酸メチル、ε−カプロラクタム、Ｎ−メチルピロリドンを挙げることができる。水と混和性の有機溶剤の濃度は、０．１質量％〜３０質量％が一般的である。
現像液には、更に公知のアニオン型、ノニオン型界面活性剤を添加することができる。前記界面活性剤の濃度は０．０１質量％〜１０質量％が好ましい。
前記現像液の温度としては、前記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、２５℃〜４０℃が好ましい。
【０１１８】
本発明のパターン形成方法において、ＬＣＤ用の薄膜トランジスタアレイ基板を作製する場合、前記現像液としては、有機アルカリ剤が好ましい。
前記有機アルカリ剤としては、例えば、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドなどが挙げられる。
【０１１９】
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。なお、現像の前に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、熱可塑性樹脂層、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。
【０１２０】
［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、硬化処理工程、エッチング工程、などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【０１２１】
−硬化処理工程−
前記現像工程後に、ポジ型感光層に対して硬化処理を行う硬化処理工程を備えることが好ましい。
前記硬化処理工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、全面露光処理、全面加熱処理などが好適に挙げられる。
【０１２２】
前記全面露光処理の方法としては、例えば、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露光する方法が挙げられる。該全面露光により、前記感光層を形成する感光性組成物中の樹脂の硬化が促進され、前記パターンの表面が硬化される。
前記全面露光を行う装置としては、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、超高圧水銀灯などのＵＶ露光機が好適に挙げられる。
【０１２３】
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、８０℃〜２００℃が好ましく、９０℃〜１８０℃がより好ましい。前記加熱温度が８０℃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、前記加熱温度が２００℃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、１０分間〜１２０分間が好ましく、１５分間〜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。また、ホットプレートを使用する場合には、加熱を均一に行うために、パターンを形成した基材をプレートから浮かせて行うことが好ましい。
【０１２４】
−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、エッチング液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９０℃〜１４０℃程度で行われるが、必ずしもこれに限られてはいない。使用されるエッチング液には、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、多くのエッチング液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。
【０１２５】
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、臭化水素、臭化水素＋塩素、ヨウ化水素等が挙げられる。
【０１２６】
−レジスト剥離−
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。
【０１２７】
本発明のパターン形成方法は、パターン形成材料上に結像させる像の歪みを抑制することにより、パターンを高精細に、かつ、効率よく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。
【実施例】
【０１２８】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
【０１２９】
（合成例１）
−ノボラック樹脂１の合成−
メタクレゾール４５０ｇ、パラクレゾール２００ｇ、及びフェノール３５０ｇ（メタクレゾール／パラクレゾール／フェノール（質量比）＝４５／２０／３５）、３７質量％ホルムアルデヒド７１９ｇ、並びにシュウ酸７ｇを仕込み、１００℃で４時間反応を行った後、エチルセロソルブ４５０ｇを添加して内温１８０℃まで昇温し脱水した。次いで、減圧下で溶媒を留去し、ノボラック樹脂１を１，０１０ｇ合成した。得られたノボラック樹脂１のＧＰＣ測定による重量平均分子量（Ｍｗ）は６，１００であった（ポリスチレン換算）。
【０１３０】
（合成例２）
−ノボラック樹脂２の合成−
メタクレゾール４５０ｇ、パラクレゾール２００ｇ、及びオルトクレゾール３５０ｇ（メタクレゾール／パラクレゾール／オルトクレゾール（質量比）＝４５／２０／３５）、３７質量％ホルムアルデヒド６８３ｇを用いた以外は、合成例１と同様にして、ノボラック樹脂２を合成した。得られたノボラック樹脂２のＧＰＣ測定による重量平均分子量（Ｍｗ）は５，２００であった（ポリスチレン換算）。
【０１３１】
（合成例３）
−ノボラック樹脂３の合成−
メタクレゾール４５０ｇ、パラクレゾール４５０ｇ、及び３，５−キシレノール１００ｇ（メタクレゾール／パラクレゾール／３，５−キシレノール（質量比）＝４５／４５／１０）、３７質量％ホルムアルデヒド６７５ｇを用いた以外は、合成例１と同様にして、ノボラック樹脂３を合成した。得られたノボラック樹脂３のＧＰＣ測定による重量平均分子量（Ｍｗ）は４，０００であった（ポリスチレン換算）。
【０１３２】
（合成例４）
−ノボラック樹脂４の合成−
フェノール３５０ｇ、メタクレゾール４５０ｇ、及び２，３，５−トリメチルフェノール２００ｇ（フェノール／メタクレゾール／２，３，５−トリメチルフェノール（質量比）＝３５／４５／２０）、３７質量％ホルムアルデヒド６９０ｇを用いた以外は、合成例１と同様にして、ノボラック樹脂４を合成した。得られたノボラック樹脂４のＧＰＣ測定による重量平均分子量（Ｍｗ）は４，５００であった（ポリスチレン換算）。
【０１３３】
（合成例５）
−ノボラック樹脂５の合成−
フェノール４００ｇ、オルトクレゾール３００ｇ、３，５−キシレノール１５０ｇ、及び２，３，５−トリメチルフェノール１５０ｇ（フェノール／オルトクレゾール／３，５−キシレノール／２，３，５−トリメチルフェノール（質量比）＝４０／３０／１５／１５）、３７質量％ホルムアルデヒド６９１ｇを用いた以外は、合成例１と同様にして、ノボラック樹脂５を合成した。得られたノボラック樹脂５のＧＰＣ測定による重量平均分子量（Ｍｗ）は４，０００であった（ポリスチレン換算）。
【０１３４】
（合成例６）
−ノボラック樹脂６の合成−
メタクレゾール７００ｇ、及びパラクレゾール３００ｇ（メタクレゾール／パラクレゾール（質量比）＝７０／３０）、３７質量％ホルムアルデヒド６８３ｇを用いた以外は、合成例１と同様にして、ノボラック樹脂６を合成した。得られたノボラック樹脂６のＧＰＣ測定による重量平均分子量（Ｍｗ）は６，５００であった（ポリスチレン換算）。
【０１３５】
（合成例７）
−ノボラック樹脂７の合成−
メタクレゾール１，０００ｇ、及び３７質量％ホルムアルデヒド６８３ｇを用いた以外は、合成例１と同様にして、ノボラック樹脂７を合成した。得られたノボラック樹脂７のＧＰＣ測定による重量平均分子量（Ｍｗ）は６，２００であった（ポリスチレン換算）。
【０１３６】
（製造例１）
−アルコキシアルキル基による保護１−
ノボラック樹脂１のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）溶液（固形分濃度３０質量％）５０ｇ、及びピリジニウムパラトルエンスルホン酸２０ｍｇの混合物にエチルビニルエーテル３．０ｇ（全水酸基の３０％）添加し、室温で４時間反応させた。その後、触媒と等量のトリエチルアミンを添加し、所定量の酢酸エチル加え、更にイオン交換水を添加して、３回水洗し、加えた酢酸エチルとＰＧＭＥＡの一部を加熱下で、減圧留去した。再度ＰＧＭＥＡを所定量加え、固形分濃度が３０質量％になるように調製した。得られた樹脂のＧＰＣ測定による重量平均分子量（Ｍｗ）は６，３００であった（ポリスチレン換算）。
【０１３７】
（製造例２）
−アルコキシアルキル基による保護２−
ノボラック樹脂１のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）溶液（固形分濃度３０質量％）５０ｇ、及びピリジニウムパラトルエンスルホン酸２０ｍｇの混合物を充分乾燥させた後、シクロヘキシルエタノール３．９ｇ、及びｔ−ブチルビニルエーテル３．２g（全水酸基の２５％）添加し、室温で６時間反応させた。その後、製造例１と同様の手法により、水洗し、留去して、固形分濃度３０質量％溶液を調製した。得られた樹脂のＧＰＣ測定による重量平均分子量（Ｍｗ）は６，９００であった（ポリスチレン換算）。
【０１３８】
（製造例３）
−アルコキシアルキル基による保護３−
ノボラック樹脂２のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）溶液（固形分濃度３０質量％）を用い、エチルビニルエーテルの代わりにブチルビニルエーテルを用いた以外は、製造例１と同様の手法により、全水酸基の３０％がブトキシエチル基で保護された樹脂を調製した。得られた樹脂のＧＰＣ測定による重量平均分子量（Ｍｗ）は５，９００であった（ポリスチレン換算）。
【０１３９】
（製造例４）
−アルコキシアルキル基による保護４−
ノボラック樹脂３のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）溶液（固形分濃度３０質量％）を用い、シクロヘキシルエタノールの代わりにフェネチルアルコール３．８ｇを用いた以外は、製造例２と同様の手法により、全水酸基の３０％がフェネチルオキシエチル基で保護された樹脂を調製した。得られた樹脂のＧＰＣ測定による重量平均分子量（Ｍｗ）は６，０００であった（ポリスチレン換算）。
【０１４０】
（製造例５）
−アルコキシカルボニル基による保護１−
ノボラック樹脂４のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）溶液（固形分濃度３０質量％）５０ｇ、及びトリエチルアミン４．２ｇの混合物にｔ−ブチルカーボネート６ｇ（全水酸基の３０％）を添加し、室温で４時間反応させた。その後、所定量の酢酸エチルを加え、製造例２と同様の手法により水洗し、留去して、固形分濃度３０質量％溶液を調製した。得られた樹脂のＧＰＣ測定による重量平均分子量（Ｍｗ）は５，０００であった（ポリスチレン換算）。
【０１４１】
（製造例６）
−アルコキシアルキル基及びアルコキシカルボニル基による保護１−
ノボラック樹脂５のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）溶液（固形分濃度３０質量％）５０ｇを用いた以外は、製造例１と同様の手法により全水酸基の２０％がエトキシエチル基で保護された樹脂を調製した。更に該樹脂を製造例５と同様の手法により、ｔ−ブトキシカルボニル基で保護された樹脂を調製した（エトキシエチル基及びｔ−ブトキシカルボニル基による保護率は合計で４０％になるように調整した）。得られた樹脂のＧＰＣ測定による重量平均分子量（Ｍｗ）は５，５００であった（ポリスチレン換算）。
【０１４２】
（製造例７）
−比較例１のアルコキシアルキル基による保護−
ノボラック樹脂６のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）溶液（固形分濃度３０質量％）を用いて、製造例１と同様の手法により、全水酸基の４０％がエトキシエチル基で保護された樹脂を調製した。得られた樹脂のＧＰＣ測定による重量平均分子量（Ｍｗ）は６，８００であった（ポリスチレン換算）。
【０１４３】
（製造例８）
−比較例２のアルコキシアルキル基による保護−
ノボラック樹脂７のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）溶液（固形分濃度３０質量％）を用いて、製造例１と同様の手法により、全水酸基の４０％がエトキシエチル基で保護された樹脂を調製した。得られた樹脂のＧＰＣ測定による重量平均分子量（Ｍｗ）は６，４００であった（ポリスチレン換算）。
【０１４４】
（実施例１）
＜ポジ型感光性組成物の調製＞
１，１６０ｍｍ×９８０ｍｍガラス基板の前面にマグネトロンＤＣスパッタリングにてアルミニウム（Ａｌ）膜を成膜した。該アルミニウム（Ａｌ）膜上に、下記の組成のポジ型感光性組成物を、スピンコーターを用いて４５０ｒｐｍで３０秒間塗布し、１２０℃のオーブン中で２分間乾燥することにより、厚み１．４μｍのポジ型感光層（フォトレジスト膜）を形成した。
【０１４５】
−ポジ型感光性組成物（溶液）の組成−
・（Ａ）酸の作用により分解する基を有し、分解後、アルカリ水溶液に対する溶解性が増大するノボラック樹脂（酸分解性基含有ノボラック樹脂）・・・７３０質量部
製造例１の樹脂（固形分濃度３０質量％）
・（Ｂ）光酸発生剤（ＣＧＩ．１３９７、チバスペシャルティケミカルズ社製）・・・２．２５質量部
・界面活性剤（ポリエチレングリコールジステアレート）・・・０．１質量部
・含窒素塩基性化合物（トリエタノールアミン）・・・０．１質量部
・溶剤（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ））・・・８００質量部
【０１４６】
−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２０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。
【０１４７】
＜露光工程＞
次に、基材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、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、１〜１００ｍＪ／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）幅でレジストパターンを露光した。
【０１４８】
＜ポストベーク工程＞
次に、オーブン中で１１０℃にて９０秒間加熱することにより、化学増幅反応を進行させた。
【０１４９】
＜現像工程＞
２．３８質量％のテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド（ＴＭＡＨ）水溶液からなる現像液で、２３℃にて６０秒間現像した後、超純水で１分間シャワー水洗した。
【０１５０】
＜評価＞
この時点でライン幅１５μｍ、Ｌ／Ｓ＝１／１のパターンが適正に得られる露光量をこの感材と感度とし、その露光量で得られる最小のライン（スペース）幅を、解像度とした。結果を表１及び表２に示す。
感度に関しては、１５ｍＪ／ｃｍ２未満・・・Ａ、１５〜２５ｍＪ／ｃｍ２未満・・・Ｂ、２５ｍＪ／ｃｍ２以上・・・Ｃと表記した。なお、感材の感度としてはＡ乃至Ｂが好ましい。
解像度に関しては、その値が小さい方がより高精細（高解像度）な描画が可能であることを意味する。
【０１５１】
＜画像部の欠け＞
処理済み基板上に形成したライン幅１５μｍ、長さ１００μｍの画像部を光学顕微鏡で観察し、直径０．０５μｍ以上の欠けの数を測定し、下記基準により評価した。
〔評価基準〕
○：１０個以下
△：１１個〜３０個
×：３１個以上
【０１５２】
（実施例２〜６及び比較例１〜２）
酸分解性基含有樹脂（（Ａ）成分）を、表１及び表２に示す材料に換えた以外は、実施例１と同様にして、感光層を作製し、同様に評価した。結果を表１及び表２に示す。
【０１５３】
【表１】
【０１５４】
【表２】
【産業上の利用可能性】
【０１５５】
本発明のポジ型感光性樹脂組成物及びパターン形成方法は、マスクレス露光により、高感度かつ高解像度であり、画像部の欠けが少ないので、テレビモニター等の大型の液晶表示装置（ＬＣＤ）用ＴＦＴアレイ基板の電極板の製造に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【０１５６】
【図１】図１は、本発明に係る露光ユニットの外観を示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明に係る露光ユニットのスキャナの構成を示す斜視図である。
【図３Ａ】図３Ａは、感光材料に形成される露光済み領域を示す平面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、各露光ヘッドによる露光エリアの配列を示す図である。
【図４】図４は、本発明に係る露光ヘッドの概略構成を示す斜視図である。
【図５Ａ】図５Ａは、図４に示す露光ヘッドの構成を示す光軸に沿った副走査方向の断面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａの側面図である。
【図６】図６は、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）の構成を示す部分拡大図である。
【図７Ａ】図７Ａは、ＤＭＤの動作を説明するための説明図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、ＤＭＤの動作を説明するための説明図である。
【図８Ａ】図８Ａは、ＤＭＤを傾斜配置しない場合と傾斜配置する場合とで、露光ビームの配置及び走査線を比較して示す平面図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、ＤＭＤを傾斜配置しない場合と傾斜配置する場合とで、露光ビームの配置及び走査線を比較して示す平面図である。
【図９Ａ】図９Ａは、ファイバアレイ光源の構成を示す斜視図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、図９Ａの部分拡大図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、レーザ出射部における発光点の配列を示す平面図である。
【図９Ｄ】図９Ｄは、レーザ出射部における発光点の配列を示す平面図である。
【図１０】図１０は、マルチモード光ファイバの構成を示す図である。
【図１１】図１１は、合波レーザ光源の構成を示す平面図である。
【図１２】図１２は、レーザモジュールの構成を示す平面図である。
【図１３】図１３は、図１２のレーザモジュールの構成を示す側面図である。
【図１４】図１４は、図１２のレーザモジュールの構成を示す部分側面図である。
【図１５Ａ】図１５Ａは、露光装置における焦点深度を示す断面図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、露光装置における焦点深度を示す断面図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、ＤＭＤの使用領域の例を示す図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、ＤＭＤの使用領域の例を示す図である。
【図１７Ａ】図１７Ａは、ＤＭＤの使用領域が適正である場合の側面図である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、図１７Ａの光軸に沿った副走査方向の断面図である。
【図１８】図１８は、ＬＣＤ用ＴＦＴ基板の代表的な断面構造を示す図である。
【図１９Ａ】図１９Ａは、結合光学系の異なる他の露光ヘッドの構成を示す光軸に沿った断面図の一例である。
【図１９Ｂ】図１９Ｂは、マイクロレンズアレイ等を使用しない場合に被露光面に投影される光像を示す平面図の一例である。
【図１９Ｃ】図１９Ｃは、マイクロレンズアレイ等を使用した場合に被露光面に投影される光像を示す平面図の一例である。
【符号の説明】
【０１５７】
ＬＤ１〜ＬＤ７ ＧａＮ系半導体レーザ
１０ ヒートブロック
１１〜１７ コリメータレンズ
２０ 集光レンズ
２１ 絶縁性基板
２２ａ 金属パターン
２３ ゲート酸化膜
２４ 半導体膜
２５ Ｎ＋不純物を混合したａ−Ｓｉ層
２６ ＩＴＯ膜
２７ａ ドレイン電極
２７ｂ ソース電極
３０〜３１ マルチモード光ファイバ
４４ コリメータレンズホルダー
４５ 集光レンズホルダー
４６ ファイバホルダー
５０ デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）
５３ 反射光像（露光ビーム）
５４ 第２結像光学系のレンズ
５５ マイクロレンズアレイ
５６ 被露光面（走査面）
５８ 第２結像光学系のレンズ
６４ レーザモジュール
６６ ファイバアレイ光源
６７ レンズ系
６８ レーザ出射部
６９ ミラー
７０ プリズム
７３ 組合せレンズ
１１０ マルチキャピティレーザ
１４４ 光照射手段
１５０ 感光層
１５２ ステージ
１５５ａ マイクロレンズ
１５６ 設置台
１５８ ガイド
１６０ ゲート
１６２ スキャナ
１６４ センサ
１６６ 露光ヘッド
１６８ 露光エリア
１７０ 露光済み領域
４５４ レンズ系
４６８ 露光エリア
４７２ マイクロレンズアレイ
４７６ アパーチャアレイ
４７８ アパーチャ
４８０ レンズ系
５０１ ガラス基板
５０２ａ ゲート電極
５０２ｂ Ｃｓ電極
５０３ シリコン酸化膜
５０４ シリコン窒化膜
５０５ 非晶質シリコン層（ａ−Ｓｉ）
５０６ Ｎ＋不純物を混合したａ−Ｓｉ層
５０７ａ ドレイン電極
５０７ｂ ソース電極
５０８ 保護層
５０９ 画像電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の薄膜トランジスタアレイ基板、半導体装置等の微細加工に用いられるポジ型感光性組成物及びパターン形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にポジ型フォトレジストには、ナフトキノンジアジド化合物等のキノンジアジド基を有する感光剤とアルカリ可溶性樹脂（例えば、ノボラック型フェノール樹脂）が用いられる。このようなポジ型フォトレジストは、アルカリ溶液による現像によって高い解像力を示し、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体製造、ＬＣＤなどの回路基材、液晶ディスプレイの薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）や電極基板の製造に利用されている。これまでノボラック型フェノール樹脂とナフトキノンジアジド系感光剤とを含有する数多くのポジ型フォトレジストが開発、実用化され、０．３μｍ〜２μｍ程度までの線幅加工において大きな成果を挙げている。
【０００３】
また、従来より、フォトリソグラフィー法に用いる露光装置としては、フォトマスクを用いた露光方式が一般的であるが、基板の大型化対応での均一露光、フォトマスクの位置ずれ、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。
近年、露光装置とフォトマスクに基づく問題の解決策として、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、ガスレーザなどの紫外から可視領域のレーザ光を感光層上に直接スキャンしてパターニングを行う、レーザダイレクトイメージング（以下、「ＬＤＩ」と称することがある）システムによる露光装置が研究されている。
例えば、約１ｍ角以上の大画面ＬＣＤをフォトリソグラフィーで製造する場合、微細なＴＦＴを多数欠陥無く大型基板上に形成する必要がある。例えば、ＨＤＴＶ規格の１０２４×１０２４画素を表示するパネルは画素数が１９７万個必要である。つまり、数万〜数百万個の画素に必要なＴＦＴパネルには、同一基板上の１個たりとも欠陥が許されないという品質上の厳しさが要求される。この点において、ＣＰＵなど向けにはせいぜい直径３０ｃｍサイズのシリコン基板上に形成し、良品チップのみを選別して製造することのできる、半導体や超ＬＳＩチップなどのためのフォトリソグラフィーとは大きく事情が異なる。
このようないわゆるジャイアントマイクロリソグラフィーにおける露光装置としては、大画面のＬＣＤ用には、既に巨大なレンズなどの光学系を使用するタイプは対応が困難になってきており、分割露光システムが提案されている。しかし、この分割露光では分割部分のパターンのつなぎ部の精度などに問題があり、未だ決定的なものは現れていない。また大画面化に伴い、フォトマスクにかかるコストも大きくなってきている。
【０００４】
そこで、フォトマスクを使用しないで直接パターン化が可能であり、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が提案されている（特許文献１参照）。しかし、従来のアルカリ可溶性フェノールノボラック樹脂、１，２−キノンジアジド化合物を主成分とするポジ型感光性組成物の露光感度は高々５０ｍＪ／ｃｍ２と低いためスループットに制約が生じる問題があり、更にポジ型エッチングレジストの高感度化が必須である。
また、ポジ型化学増幅型レジスト組成物は、放射線の照射により生成した酸の触媒作用を利用したレジストであって、露光量の少ない条件下にあっても、酸の発生効率が高く、高感度化に有利であるという利点を有している（特許文献２参照）。
しかし、化学増幅型ポジ型レジストに広く用いられるポリパラヒドロキシスチレンは非常に高価であり、安価代替品の開発が期待されていた。このような状況下から安価なフェノール樹脂を用いたポジ型化学増幅型レジストが開発されている（特許文献３参照）が、更なる高感度かつ高解像度であり、安価なポジ型感光性組成物の提供が望まれているのが現状である。
【０００５】
【特許文献１】特許第３５８７４１３号公報
【特許文献２】特開２００５−１５７４００号公報
【特許文献３】特開２００３−９８６６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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、高感度かつ高解像度であり、画像部の欠けが少なく、安価なポジ型感光性組成物及びパターン形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、（Ａ）フェノール類とアルデヒド化合物とを重縮合させてなり、該フェノール類が、少なくとも３種のフェノール性モノマーからなる、酸分解性基を含有する混合ノボラック樹脂と、（Ｂ）光の作用により酸を発生させる化合物とを含むポジ型感光性組成物を用いることにより、高感度かつ高解像度であり、しかも画像部の欠けが減少するという予想外の効果が得られることを知見した。
【０００８】
本発明は、本発明者らによる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＞ （Ａ）酸の作用により分解する基を有し、分解後、アルカリ水溶液に対する溶解性が増大するノボラック樹脂、及び（Ｂ）光の作用により酸を発生させる化合物を少なくとも含んでなり、
前記（Ａ）のノボラック樹脂が、フェノール類とアルデヒド化合物とを重縮合させなり、該フェノール類が、少なくとも３種のフェノール性モノマーからなることを特徴とするポジ型感光性組成物である。
＜２＞ 少なくとも３種のフェノール性モノマーが、フェノール、クレゾール化合物、キシレノール化合物、及びトリメチルフェノール化合物から選択される少なくとも３種である前記＜１＞に記載のポジ型感光性組成物である。
＜３＞ 各フェノール性モノマーのフェノール類中における含有量が、それぞれ５０質量％未満である前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載のポジ型感光性組成物である。
＜４＞ （Ａ）のノボラック樹脂中の少なくとも一部の水酸基が、アルコキシアルキル基、アルコキシカルボニル基、及びシリル基の少なくともいずれかで置換されている前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載のポジ型感光性組成物である。
＜５＞ 前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の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ポジ型感光層形成工程と、フォトマスクを用いずに前記ポジ型感光層を露光する露光工程と、該露光工程により露光された前記ポジレジスト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。
＜６＞ 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＜５＞に記載のパターン形成方法である。
＜７＞ 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われる前記＜５＞から＜６＞のいずれかに記載のパターン形成方法である。
＜８＞ 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＜７＞に記載のパターン形成方法である。
＜９＞ 光変調手段が、空間光変調素子である前記＜７＞から＜８＞のいずれかに記載のパターン形成方法である。
＜１０＞ 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＜９＞に記載のパターン形成方法である。
＜１１＞ 露光が、アパーチャアレイを通して行われる前記＜７＞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＜７＞から＜１１＞のいずれかに記載のパターン形成方法である。
＜１３＞ 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＜７＞から＜１２＞のいずれかに記載のパターン形成方法である。
＜１４＞ 光照射手段が、複数のレーザと、マルチモード光ファイバと、該複数のレーザからそれぞれ照射されたレーザ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＜７＞から＜１３＞のいずれかに記載のパターン形成方法である。
＜１５＞ レーザ光の波長が３６５〜４４５ｎｍである前記＜１４＞に記載のパターン形成方法である。
＜１６＞ 前記＜５＞から＜１５＞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薄膜トランジスタアレイ基板である。
＜１７＞ 前記＜１６＞に記載の薄膜トランジスタアレイを用いたことを特徴とする液晶表示素子。
【０００９】
本発明のポジ型感光性組成物は、（Ａ）フェノール類とアルデヒド化合物とを重縮合させてなり、該フェノール類が、少なくとも３種のフェノール性モノマーからなる、酸分解性基を含有する混合ノボラック樹脂と、（Ｂ）光の作用により酸を発生させる化合物とを少なくとも含んでなるので、マスクレス露光において、感度及び解像度に優れ、画像部の欠けが少なく、安価であり、特に大画面用の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の作製に好適である。
【００１０】
本発明のパターン形成方法は、本発明のポジ型感光性組成物を用いてポジ型感光層を形成するポジ型感光層形成工程と、フォトマスクを用いずに前記ポジ型感光層を露光する露光工程と、該露光工程により露光された前記ポジレジスト層を現像する現像工程とを含んでなる。その結果、マスクレス露光による解像度のばらつきが抑えられ、解像性に優れたパターンを高スルートップで製造することができ、該パターンの高生産性、低コスト生産、及び高歩留まり生産が実現できる。
【発明の効果】
【００１１】
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、高感度かつ高解像度であり、画像部の欠けが少なく、安価なポジ型感光性組成物及びパターン形成方法を提供することを目的とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（ポジ型感光性組成物）
本発明のポジ型感光性組成物は、（Ａ）酸の作用により分解する基を有し、分解後、アルカリ水溶液に対する溶解性が増大する混合ノボラック樹脂、及び（Ｂ）光の作用により酸を発生させる化合物を少なくとも含んでなり、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
なお、本発明において、フェノール類として少なくとも３種のフェノール性モノマーを含むノボラック樹脂を「混合ノボラック樹脂」と称することがある。
【００１３】
前記ポジ型の感光性組成物においては、（Ａ）の酸分解性基を有する混合ノボラック樹脂、及び（Ｂ）の光の作用により酸を発生させる化合物を含むことにより、露光した部分で酸が発生し、これが樹脂成分の酸分解性基を解離するため、その部分がアルカリ可溶性になり、現像の際に露光部分だけが選択的に除去されてポジ型のパターンが得られる。
【００１４】
＜（Ａ）酸の作用により分解する基を有し、分解後、アルカリ水溶液に対する溶解性が増大するノボラック樹脂（酸分解性基を含有する混合ノボラック樹脂）＞
前記（Ａ）の酸の作用により分解する基を有し、分解後、アルカリ水溶液に対する溶解性が増大するノボラック樹脂は、酸によって効率的に側鎖の酸分解性基が解離され、その最終生成物のアルカリ水溶液に対する溶解性が解離前の化合物のそれより著しく増加するものである。
前記（Ａ）の酸分解性基含有ノボラック樹脂としては、該ノボラック樹脂のフェノール性水酸基の水素原子を、酸の存在下で解離することが可能な基（酸分解性基）で置換（保護）した化合物が挙げられる。
【００１５】
前記ノボラック樹脂は、フェノール類とアルデヒド化合物とを酸触媒の存在下、脱水縮合（重縮合）させて得られる。
前記フェノール類は、少なくとも３種のフェノール性モノマーからなる。単一のフェノール性モノマーを用いたノボラック樹脂は、それぞれのモノマーに起因する性質が発現することが知られている。例えば、メタクレゾールではノボラック樹脂のアルカリ溶解性が高く、パラクレゾールでは軟化点（耐熱性）が高く、オルトクレゾールでは残存モノマーが残りにくいという特徴を有する。フォトレジスト用樹脂を設計する上では、アルカリ溶解性、軟化点（耐熱性）、残存モノマーを適当な範囲で調整しなければならず。単一や２種のフェノール性モノマーを用いたノボラック樹脂では対応できる範囲が狭いという問題がある。
【００１６】
そこで、本発明では、少なくとも３種のフェノール性モノマーを適宜用いることにより、設計するレジストに適合した特徴を有する混合ノボラック樹脂を提供することができる。各フェノール性モノマーの前記フェノール類中における含有量は、それぞれ５０％未満であることが好ましく、５％以上５０％未満がより好ましく、１０％以上５０％未満が更に好ましい。前記各フェノール性モノマーの含有量が５０％以上であると、第１のフェノール性モノマー以外の第２、第３のフェノール性モノマーの特徴を発現し難くなることがある。
【００１７】
前記少なくとも３種のフェノール性モノマーとしては、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、フェノール、クレゾール化合物、キシレノール化合物、及びトリメチルフェノール化合物、エチルフェノール、ブチルフェノール、ノニルフェノール、２−ナフトール、などが挙げられる。
前記クレゾール化合物としては、例えばｍ−クレゾール、ｐ−クレゾール、ｏ−クレゾールなどが挙げられる。
前記キシレノール化合物としては、例えばオルトクレゾール、メタクレゾール、パラクレゾール、２，３−キシレノール、２，４−キシレノール、２，５−キシレノール、３，４−キシレノール、３，５−キシレノール、２，６−キシレノールなどが挙げられる。
前記トリメチルフェノール化合物としては、例えば２，３，４−トリメチルフェノール、２，３，５−トリメチルフェノール、３，４，５−トリメチルフェノール、２，３，６−トリメチルフェノール、２，４，５−トリメチルフェノールなどが挙げられる。
これらの中でも、フェノール、クレゾール化合物、キシレノール化合物、トリメチルフェノール化合物が、広い範囲で物性を調整することができる点から好ましく、フェノール、メタクレゾール、パラクレゾールが特に好ましい。
【００１８】
前記アルデヒド化合物としては、例えば、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、トリオキサン、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド、トリメチルアセトアルデヒド、アクロレイン、クロトンアルデヒド、シクロヘキサンアルデヒド、フルフラール、フリルアクロレイン、ベンズアルデヒド、テレフタルアルデヒド、フェニルアセトアルデヒド、α−フェニルプロピルアルデヒド、β−フェニルプロピルアルデヒド、ｏ−ヒドロキシベンズアルデヒド、ｍ−ヒドロキシベンズアルデヒド、ｐ−ヒドロキシベンズアルデヒド、ｏ−メチルベンズアルデヒド、ｍ−メチルベンズアルデヒド、ｐ−メチルベンズアルデヒド、ｏ−クロロベンズアルデヒド、ｍ−クロロベンズアルデヒド、ｐ−クロロベンズアルデヒド、ケイ皮酸アルデヒド等が挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、が特に好ましい。
前記アルデヒド化合物の使用量は、フェノール類１モルに対して０．５モル〜１．５モルが好ましく、０．５〜１モルがより好ましい。
【００１９】
前記酸触媒としては、例えば塩酸、硝酸、硫酸等の無機酸；蟻酸、シュウ酸、酢酸等の有機酸などが挙げられる。前記酸触媒の使用量は、フェノール類１モルに対して、１×１０−５〜１×１０−１モルが好ましい。
前記重縮合の反応温度と反応時間は、合成原料の反応性に応じて適宜調整することができるが、通常、反応温度は、７０℃〜１３０℃が好ましく、反応時間は、１時間〜１２時間が好ましい。
前記重縮合の方法としては、（１）フェノール類と、アルデヒド化合物と、酸触媒とを一括で仕込む方法、（２）酸触媒下、フェノール類にアルデヒド化合物を反応の進行と共に加えていく方法などが挙げられる。重縮合終了後は、反応系内に存在する未反応原料、縮合水、触媒等を除去するために、減圧後、例えば、２０ｍｍＨｇ〜５０ｍｍＨｇで、反応系内の温度を１５０℃〜２００℃に上昇させて、反応系内に存在する未反応原料、縮合水、酸触媒を除去し、その後、樹脂を回収する。
【００２０】
前記酸分解性基は、酸触媒反応により分解してアルカリ可溶性に変化する基である。該酸分解性基としては、アルコキシアルキル基、アルコキシカルボニル基、及びシリル基から選択される少なくとも１種が好ましい。
【００２１】
前記アルコキシアルキル基としては、例えばエトキシエチル基、プロピルオキシエチル基、シクロヘキシルオキシエチル基、ｎ−ブトキシエチル基、イソブトキシエチル基、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基、シクロヘキシルエトキシエチル基、フェネチルオキシエチル基、ベンジルオキシエチル基、フェノキシエトキシエチル基などが挙げられる。
前記アルコキシアルキル基を有するノボラック樹脂の製造方法は適当な溶剤中、酸触媒存在下で対応するビニルエーテル化合物を反応させるか、特許第３６１６３３１号公報に記載の方法で製造することができる。
前記アルコキシカルボニル基としては、例えばｔ−ブトキシカルボニル基、ｔ−アミルオキシカルボニル基、イソプロピルオキシカルボニル基などが挙げられる。
前記シリル基としては、例えばトリメチルシリル基、トリエチルシリル基、ｔ−ブチルジメチルシリル基、フェニルジメチルシリル基などが挙げられる。
前記酸分解性基による前記ノボラック樹脂のフェノール性水酸基の水素原子への置換率（即ち、（Ａ）成分全体のフェノール性水酸基の水素原子と酸分解性基の総数に対する酸分解性基の割合）は、５％〜１００％が好ましく、１０％〜９０％がより好ましく、１５％〜６０％が更に好ましい。
【００２２】
前記（Ａ）の酸分解性基含有ノボラック樹脂のＧＰＣ測定による重量平均分子量は、ポリスチレン換算で、３，０００〜１５，０００が好ましく、３，０００〜１２，０００がより好ましい。この範囲の重量平均分子量を有する化合物が感光層の照射部と未照射部との現像液に対する溶解速度差を大きくすることができ、また、相分離のような現象も防ぐことができる。
【００２３】
前記（Ａ）の酸分解性基含有ノボラック樹脂の含有量は、前記ポジ型感光性組成物の全固形分量に対して、７０質量％〜９９質量％が好ましく、８０質量％〜９５質量％がより好ましい。
【００２４】
＜（Ｂ）光の作用により酸を発生させる化合物＞
前記（Ｂ）の光の作用により酸を発生させる化合物（以下、「光酸発生剤」と称することもある）としては、光の照射により酸を発生し、前記（Ａ）成分のノボラック樹脂の酸分解性基を分解し、感光性組成物のアルカリ水溶液に対する溶解性を変化させることができるもの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、例えば特開２００３-９８６６９号公報、特許第３８１３７２１号公報、特許第３２５８３４１号公報、特開２００５−３０８９７７号公報に記載の光酸発生剤などを用いることができる。
【００２５】
前記光酸発生剤としては、具体的には、ジアゾニウム塩、ホスホニウム塩、スルホニウム塩、ヨードニウム塩のＣＦ３ＳＯ３−、ｐ−ＣＨ３ＰｈＳＯ３−、ｐ−ＮＯ２ＰｈＳＯ３−（ただし、Ｐｈはフェニル基を表す）等の塩；有機ハロゲン化合物、オルトキノンジアジドスルホニルクロリド又はスルホン酸エステル、ビススルホニルジアゾメタン等のジアゾメタン化合物；ニトロベンジル化合物、ナフチルイミジルスルホネート、などが挙げられる。このような化合物を具体的に挙げると、例えばビス（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ベンゾイントシレート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリ（ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）スルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、ベンゼンジアゾニウムパラトルエンスルホネート、４−（ジ−ｎ−プロピルアミノ）−ベンゾニウムテトラフルオロボレート、４−ｐ−トリル−メルカプト−２，５−ジエトキシ−ベンゼンジアゾニウムヘキサフルオコホスフェ−ト、ジフェニルアミン−４−ジアゾニウムサルフェ−ト、４−メチル−６−トリクロロメチル−２−ピロン、４−（３，４，５−トリメトキシ−スチリル）−６−トリクロロメチル−２−ピロン、４−（４−メトキシ−スチリル）−６−（３，３，３−トリクロロ−プロペニル）−２−ピロン、２−トリクロロメチル−ベンズイミダゾ−ル、２−トリブロモメチル−キノリン、２，４−ジメチル−１−トリブロモアセチル−ベンゼン、４−ジブロモアセチル−安息香酸、１，４−ビス−ジブロモメチル−ベンゼン、トリス−ジブロモメチル−Ｓ−トリアジン、２−（ナフチル−１−イル）−４，６−ビス−トリクロロメチル−Ｓ−トリアジン、２−（４−エトキシエチル−ナフチル−１−イル）−４，６−ビス−トリクロロメチル−Ｓ−トリアジン、２−（ベンゾピラニ−３−イル）−４，６−ビス−トリクロロメチル−Ｓ−トリアジン、２−（４−メトキシ−アントラシ−１−イル）−４，６−ビス−トリクロロメチル−Ｓ−トリアジン、２−（フェナンチ−９−イル）−４，６−ビス−トリクロロメチル−Ｓ−トリアジン、ｏ−ナフトキノンジアジド−４−スルホン酸クロリド、ビスシクロヘキシルスルホニルジアゾメタン、ビス（ｐ−トルエンスルホニル）ジアゾメタン、メチルスルホニル−ｐ−トルエンスルホニルジアゾメタン、１−シクロヘキシルスルホニル−１−（１，１−ジメチルエチルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（２，４−ジメチルフェニルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（１−メチルエチルスルホニル）ジアゾメタン、ｐ−トルエンスルホン酸−２−ニトロベンジルなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００２６】
前記（Ｂ）の光酸発生剤の含有量は、前記樹脂成分（Ａ）１００質量部に対して、０．１〜３０質量部が好ましく、１〜２０質量部がより好ましい。前記（Ｂ）の光酸発生剤の含有量が０．１質量部未満であると、像形成が不十分となり、前記（Ｂ）の光酸発生剤の含有量が３０質量部を超えると、均一なレジスト被膜が形成されにくい上、現像性も低下し、良好なレジストパターンが得られにくい。
【００２７】
−その他の成分−
前記その他の成分としては、例えば、密着促進剤、溶剤、界面活性剤、熱架橋剤、可塑剤、着色剤、溶解促進剤、などが挙げられる。
【００２８】
‐‐密着促進剤‐‐
前記密着促進剤は、本発明のポジ型感光性組成物において、基体との密着性を向上させることができる。
前記密着促進剤としては、例えば、官能性シランカップリング剤が好ましい。
前記官能性シランカップリング剤とは、反応性置換基を有するシラン化合物のことを示す。前記反応性置換基としては、例えば、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、などが挙げられる。
前記官能性シランカップリング剤の具体例としては、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−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、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。
前記密着促進剤の含有量としては、前記ポジ型感光性組成物の全固形分量に対して、０．１質量％〜１０質量％が好ましく、０．２質量〜７質量％がより好ましい。
【００２９】
‐‐可塑剤‐‐
前記可塑剤としては、例えば、ジオクチルフタレート、ジドデシルフタレート、トリエチレングリコールジカプリレート、ジメチルグリコールフタレート、トリクレジルホスフェート、ジオクチルアジペート、ジブチルセバケート、トリアセチルグリセリン、などが挙げられる。
前記可塑剤の含有量としては、前記ポジ型感光性組成物の全固形分量に対して、０．１質量％〜２０質量％が好ましく、０．２質量％〜１０質量％がより好ましく、０．５質量％〜８質量％が更に好ましい。
【００３０】
‐‐着色剤‐‐
前記着色剤は、ポジ型感光層の使用時に、塗布後のポジ型感光層表面の性状や、塗布欠陥の検査のために着色する際に好適に用いられる。なお、前記着色剤は、それ自身の光吸収によりポジ型感光層の感度が阻害されないように選択される。
前記着色剤としては、例えば、トリアリールメタン染料や有機顔料が好ましい。
前記有機顔料は、樹脂中に微粒子分散した状態で添加される。
前記染料としては、例えば、クリスタルバイオレット、メチルバイオレット、エチルバイオレット、オイルブルー＃６０３、ビクトリアピュアーブルーＢＯＨ、マラカイトグリーン、ダイアモンドグリーンなどが挙げられる。
前記着色剤としては、前記染料以外に、その他の染料を用いることができる。前記その他の染料としては、例えば、特開平１０−９７０６１号公報、特開平１０−１０４８２７号公報、特公平３−６８３７５号公報、などが挙げられる。
前記有機顔料としては、例えば、フタロシアニン系顔料、アゾ系顔料、カーボンブラック、酸化チタン、ブリリアント・グリーン・ダイ（Ｃ．Ｉ．４２０４０）、ビクトリア・ラインブラウＦＧＡ、ビクトリア・ラインブラウＢＯ（Ｃ．Ｉ．４２５９５）、ビクトリア・ブラウＢＯ（Ｃ．Ｉ．４４０４５）、ローダミン６Ｇ（Ｃ．Ｉ．４５１６０）、などが挙げられる。前記有機顔料は、安定な分散物として添加される。
前記着色剤の含有量としては、前記ポジ型感光性組成物の全固形分量に対して、０．００１質量％〜５．０質量％が好ましく、０．０２質量％〜２．０質量％がより好ましく、０．０５質量％〜１．０質量％が更に好ましい。
【００３１】
‐‐溶剤‐‐
前記溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばプロピレングリコ−ルモノメチルエーテルアセテ−ト（ＰＧＭＥＡ）、プロピレングリコ−ルモノエチルエーテルアセテ−ト、エチルセロソルブアセテ−ト、メチルセロソルブアセテ−ト、ブチルセロソルブアセテ−ト、メトキシエチルプロピオネ−ト、エトキシエチルプロピオネート等のグリコ-ルエーテルエステル類；乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類；メチルイソブチルケトン、メチルペンチルケトン等のケトン類、などが挙げられる。これらの中でも、溶解性、塗膜安定性、安全性、環境への影響、人体への影響、経済性の観点から、ＰＧＭＥＡ、エトキシエチルプロピオネ−ト、乳酸エチルが特に好ましい。
【００３２】
‐‐界面活性剤‐‐
前記界面活性剤は、塗布性、得られる塗膜の平滑性を向上させるために用いることができる。
前記界面活性剤の具体例としては、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オレイルエーテル、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、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート、などが挙げられる。
前記界面活性剤の含有量は、前記ポジ型感光性組成物の全固形分量に対して、０．０２質量％〜５質量％が好ましく、０．０５質量％〜３質量％がより好ましく、０．１質量％〜１質量％が特に好ましい。前記含有量が、０．０２質量％未満であると、有効でなくなることがあり、５質量％を超えると、レジストパターンの密着性が劣化することがある。
【００３３】
本発明のポジ型感光性組成物は、まず、前記（Ａ）成分と、前記（Ｂ）成分とを溶解する。その際、はじきを防止するための界面活性剤、感度向上のための増感剤、エッジラフネス改良のための塩基性化合物などの添加剤、密着性向上のための低分子量化合物などフォトレジストの特性を微調整するための材料を適宜添加することができる。溶解終了後、フィルタ等を利用して異物を除去し、異物、金属不純物などが管理された容器に梱包して製品とする。梱包する際は、クラス１００以下のクリーンルーム内で人が関与しない自動充填装置などの機械を使用することが好ましい。製造中の適切な段階で、必要により金属不純物を除くために、酸水溶液や純水などによる洗浄又はイオン交換樹脂による脱金属処理を行うことが可能である。
【００３４】
（パターン形成方法）
本発明のパターン形成方法は、少なくとも、ポジ型感光層形成工程と、露光工程と、現像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。
【００３５】
［ポジ型感光層形成工程］
前記ポジ型感光層形成工程は、本発明の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工程であり、必要に応じてその他の層を形成する工程を含む。
【００３６】
＜ポジ型感光層＞
前記ポジ型感光層は、本発明のポジ型感光性組成物により形成される。
前記ポジ型感光層は、本発明のポジ型感光性組成物からなり、所望のパターンで露光した際に該露光部をアルカリ水溶液等による現像によって除去する。即ち、露光により光酸発生剤より生成した酸が、（Ａ）成分のノボラック樹脂の酸解離性基を触媒的に解裂し、アルカリ現像液に可溶化するものである。
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、ポジ型感光性組成物溶液を前記基板に塗布し乾燥する方法が挙げられる。
【００３７】
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、前記基体の表面に、前記ポジ型感光性組成溶液を直接塗布し、乾燥させることにより積層する方法が挙げられる。
【００３８】
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、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６０〜１４０℃の温度で３０秒間〜１５分間程度である。
【００３９】
前記ポジ型感光層の厚みは、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、０．５μｍ〜１０μｍが好ましく、０．５μｍ〜５μｍがより好ましく、０．７〜３μｍが特に好ましい。前記厚みが０．５μｍ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。
【００４０】
＜その他の層＞
前記ポジ型感光層形成工程において形成されるその他の層としては、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、などが挙げられる。
前記その他の層の形成方法としては、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、各層の塗布液を前記ポジ型感光層上に塗布し、乾燥する方法などが挙げられる。
【００４１】
＜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。
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、塗布し、乾燥させる。乾燥温度は１００〜１５０℃が好ましい。
【００４２】
［露光工程］
前記露光工程としては、前記ポジ型感光層形成工程により形成されたポジ型感光層を、フォトマスクを用いずに露光する工程を有する。
前記露光としては、フォトマスクを用いずに行うのであれば特に制限はないが、例えば、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、前記感光層の少なくともいずれかを移動させつつ、前記感光層に対して、前記光照射手段から出射し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うことが好ましい。
【００４３】
前記露光工程において、光を変調する方法としては、前記光照射手段からの光を受光し出射する描素部をｎ個有する光変調手段により変調する方法であれば、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、ｎ個の描素部の中から連続的に配置された任意のｎ個未満の描素部をパターン情報に応じて制御する方法が好適に挙げられる。
前記描素部の数（ｎ）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。
前記光変調手段における描素部の配列としては、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、２次元的に配列されることが好ましく、格子状に配列されることがより好ましい。
【００４４】
前記露光工程において、前記変調手段により変調された光は、アパーチャーアレイ、結合光学系、適宜選択されるその他の光学系などを通過させられることが好ましい。
【００４５】
前記露光工程において、感光層を、露光する方法としては、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、デジタル露光、アナログ露光などが挙げられるが、デジタル露光が好適である。
前記デジタル露光の方法としては、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、所定のパターン情報に基づいて生成される制御信号に応じて変調されたレーザ光を用いて行われることが好適である。
【００４６】
本発明のパターン形成方法について、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を中心に説明する。
【００４７】
前記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う露光方法である。
【００４８】
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法のことである。
【００４９】
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、レーザが用いられる。
前記超高圧水銀灯とは、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。
【００５０】
前記レーザは、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（ＹＡＧレーザ）、液体レーザ、気体レーザ（アルゴンレーザ、Ｈｅ−Ｎｅレーザ、炭酸ガスレーザ、エキシマレーザ）、半導体レーザなどの公知のレーザを前記波長領域において用いることができる。
【００５１】
半導体レーザは、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。レーザの波長は、４０５ｎｍ±４０ｎｍの単一露光波長である。
【００５２】
本発明における単一露光波長とは、レーザ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フィルタなどで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。
【００５３】
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、例えば、１９８７年に米国テキサス・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、即ちＤＭＤ（デジタル マイクロミラー デバイス）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することで、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階調の露光を行うことができる。
【００５４】
一方、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、又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。
【００５５】
また、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号公報に記載のポリゴンミラーを用いて描画する例、特表２００４−５２３１０１号公報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号公報に記載のＤＭＤ有する露光する例、特表２００２−５２３９０５号公報に記載のポリゴンミラー備えた露光装置、特開２００１−２５５６６１号公報に記載のポリゴンミラー備えた露光装置、特開２００３−５０４６９号公報に記載のＤＭＤ、ＬＤ、多重露光の組み合わせ例、特開２００３−１５６８５３号公報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号公報に記載の位置ずれ調整を行う露光方法の例等である。
【００５６】
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としては、４０５ｎｍ±４０ｎｍの単一露光波長のレーザを用い、具体的には、半導体レーザ（ＧａＮ系など）などの公知のレーザを用いることができる。
【００５７】
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、レーザ光などが挙げられる。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、３３０ｎｍ〜６５０ｎｍが好ましく、３６５ｎｍ〜４４５ｎｍがより好ましく、４０５ｎｍが特に好ましい。
【００５８】
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つ以上合成して照射することが好適であり、２つ以上の光を合成したレーザ光（以下、「合波レーザ光」と称することがある）を照射することが特に好適に挙げられる。
【００５９】
前記合波レーザ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、複数のレーザ光源と、マルチモード光ファイバと、該複数のレーザ光源から照射されるレーザ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光を構成して照射する方法が挙げられる。
【００６０】
レーザのビーム径は、特に制限はないが、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５μｍ〜３０μｍが好ましく、７μｍ〜２０μｍがより好ましい。
レーザビームのエネルギー量としては、特に制限はないが、露光時間及び解像度の観点から、１ｍＪ／ｃｍ２〜１００ｍＪ／ｃｍ２が好ましく、５ｍＪ／ｃｍ２〜２０ｍＪ／ｃｍ２がより好ましい。
本発明ではレーザ光を画像データに応じて空間光変調することが好ましい。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。
【００６１】
前記露光装置としては、例えば下記に記載の装置を用いることができる。以下、レーザ光を用いた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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
スキャナ１６２は、図２及び図３Ｂ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。
【００６５】
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。
【００６６】
また、図３Ａ及び図３Ｂ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。
【００６７】
露光ヘッド１６６１１〜１６６ｍｎ各々は、図４、図５Ａ、及び図５Ｂ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、前記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、前記反射面の角度の制御に付いては後述する。
【００６８】
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。
【００６９】
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かつ光軸から離れた部分は光束を縮め、か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光を補正する。
【００７０】
また、ＤＭＤ５０の光反射側には、ＤＭＤ５０で反射されたレーザ光を感光材料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。前記レンズ系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。
【００７１】
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。
【００７２】
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７Ａ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７Ｂ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。
【００７３】
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。
【００７４】
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８Ａ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８Ｂ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。
【００７５】
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８Ｂ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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
ファイバアレイ光源６６は、図９Ａに示すように、複数（例えば、６個）のレーザモジュール６４を備えており、各レーザモジュール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と同一でか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９Ｃ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出射部６８が構成されている。なお、図９Ｄ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。
【００７９】
光ファイバ３１の出射端部は、図９Ｂ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。
【００８０】
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。
【００８１】
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のレーザ光出射側の先端部分に、長さ１ｃｍ〜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。
【００８２】
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。
【００８３】
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、三菱電線工業株式会社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。
【００８４】
一般に、赤外領域のレーザ光では、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系半導体レーザから出射された波長４０５ｎｍのレーザ光では、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。
【００８５】
ただし、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以下が特に好ましい。一方、コア径は少なくとも３μｍ〜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。
【００８６】
レーザモジュール６４は、図１１に示す合波レーザ光源（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ＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３，ＬＤ４，ＬＤ５，ＬＤ６，及びＬＤ７と、ＧａＮ系半導体レーザ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、開口数（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、かつ光ファイバ本数をより減らすことができる。
【００８７】
ＧａＮ系半導体レーザ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を用いてもよい。
【００８８】
上記の合波レーザ光源は、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製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光源が気密封止されている。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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系半導体レーザのうちＧａＮ系半導体レーザ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。
【００９２】
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。
【００９３】
一方、ＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７としては、発光幅が２μｍの活性層を備え、活性層と平行方向、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ビームＢ１〜Ｂ７を発するレーザが用いられている。これらＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７は、活性層と平行方向に発光点が１列に並ぶように配設されている。
【００９４】
したがって、各発光点から発せられたレーザビーム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。
【００９５】
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。
【００９６】
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の合波レーザ光源を構成するＧａＮ系半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７の各々から発散光状態で出射したレーザビーム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。
【００９７】
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。
【００９８】
各レーザモジュールにおいて、レーザビーム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）の合波レーザビームＢを得ることができる。したがって、６本の光ファイバ３１がアレイ状に配列されたレーザ出射部６８での出力は約１Ｗ（＝１８０ｍＷ×６）である。
【００９９】
ファイバアレイ光源６６のレーザ出射部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からのレーザ光を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。
【０１００】
例えば、半導体レーザと光ファイバを１対１で結合させた従来のファイバ光源では、通常、半導体レーザとしては出力３０ｍＷ（ミリワット）程度のレーザが使用され、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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
ここで、図１５Ａ及び図１５Ｂ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１５Ａ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１５Ｂ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１５Ａ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くなりやすい。
【０１０３】
一方、図１５Ｂ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。したがって、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１５Ａ及び図１５Ｂは、光学的な関係を説明するために展開図とした。
【０１０４】
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
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
ファイバアレイ光源６６からＤＭＤ５０にレーザ光が照射されると、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。
【０１０７】
図１６Ａ及び図１６Ｂ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。
【０１０８】
図１６Ａ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１６Ｂ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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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以上でかつ２００以下が好ましく、１０以上でかつ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以上でかつ１２ｍｍ×３ｍｍ以下の領域が好ましく、１２ｍｍ×１５０μｍ以上でかつ１２ｍｍ×１．５ｍｍ以下の領域がより好ましい。
【０１１２】
使用するマイクロミラー列の数が上記範囲にあれば、図１７Ａ及び図１７Ｂ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光の利用効率が低下する。
【０１１３】
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１７Ａ及び図１７Ｂは、光学的な関係を説明するために展開図とした。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
［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。
【０１１７】
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、例えば、アルカリ性水溶液、水系現像液、有機溶剤などが挙げられ、これらの中でも、弱アルカリ性の水溶液が好ましい。
該アルカリ性の水溶液は、アルカリ性物質の希薄水溶液を使用するが、更に、水と混和性の有機溶剤を少量添加したものを用いてもよい。前記アルカリ性物質としては、例えば、アルカリ金属水酸化物類（例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム）；アルカリ金属炭酸塩類（例えば、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム）；アルカリ金属重炭酸塩類（例えば、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム）；アルカリ金属ケイ酸塩類（例えば、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム）；アルカリ金属メタケイ酸塩類（例えば、メタケイ酸ナトリウム、メタケイ酸カリウム）、アンモニア、エチルアミン、ｎ−プロピルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、モノエタノールアミン、モルホリン、テトラアルキルアンモンニウムヒドロキシド類（例えば、テトラメ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）；ピロール、ピペリジン、１，８−ジアザビシクロ〔５，４，０〕−７−ウンデセン、１，５−ジアザビシクロ〔４，３，０〕−５−ノナン又は燐酸三ナトリウムなどが挙げられる。
前記アルカリ性物質の濃度は、０．０１質量％〜３０質量％であり、ｐＨは８〜１４が好ましい。
また、上記の水と混和性のある適当な有機溶剤としては、メタノール、エタノール、２−プロパノール、１−プロパノール、ブタノール、ジアセトンアルコール、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−ｎ−ブチルエーテル、ベンジルアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、ε−カプロラクトン、γ−ブチロラクトン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ヘキサメチルホスホルアミド、乳酸エチル、乳酸メチル、ε−カプロラクタム、Ｎ−メチルピロリドンを挙げることができる。水と混和性の有機溶剤の濃度は、０．１質量％〜３０質量％が一般的である。
現像液には、更に公知のアニオン型、ノニオン型界面活性剤を添加することができる。前記界面活性剤の濃度は０．０１質量％〜１０質量％が好ましい。
前記現像液の温度としては、前記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、２５℃〜４０℃が好ましい。
【０１１８】
本発明のパターン形成方法において、ＬＣＤ用の薄膜トランジスタアレイ基板を作製する場合、前記現像液としては、有機アルカリ剤が好ましい。
前記有機アルカリ剤としては、例えば、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドなどが挙げられる。
【０１１９】
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。なお、現像の前に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、熱可塑性樹脂層、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。
【０１２０】
［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、硬化処理工程、エッチング工程、などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【０１２１】
−硬化処理工程−
前記現像工程後に、ポジ型感光層に対して硬化処理を行う硬化処理工程を備えることが好ましい。
前記硬化処理工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、全面露光処理、全面加熱処理などが好適に挙げられる。
【０１２２】
前記全面露光処理の方法としては、例えば、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露光する方法が挙げられる。該全面露光により、前記感光層を形成する感光性組成物中の樹脂の硬化が促進され、前記パターンの表面が硬化される。
前記全面露光を行う装置としては、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、超高圧水銀灯などのＵＶ露光機が好適に挙げられる。
【０１２３】
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、８０℃〜２００℃が好ましく、９０℃〜１８０℃がより好ましい。前記加熱温度が８０℃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、前記加熱温度が２００℃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、１０分間〜１２０分間が好ましく、１５分間〜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。また、ホットプレートを使用する場合には、加熱を均一に行うために、パターンを形成した基材をプレートから浮かせて行うことが好ましい。
【０１２４】
−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、エッチング液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９０℃〜１４０℃程度で行われるが、必ずしもこれに限られてはいない。使用されるエッチング液には、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、多くのエッチング液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。
【０１２５】
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、臭化水素、臭化水素＋塩素、ヨウ化水素等が挙げられる。
【０１２６】
−レジスト剥離−
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。
【０１２７】
本発明のパターン形成方法は、パターン形成材料上に結像させる像の歪みを抑制することにより、パターンを高精細に、かつ、効率よく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。
【実施例】
【０１２８】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
【０１２９】
（合成例１）
−ノボラック樹脂１の合成−
メタクレゾール４５０ｇ、パラクレゾール２００ｇ、及びフェノール３５０ｇ（メタクレゾール／パラクレゾール／フェノール（質量比）＝４５／２０／３５）、３７質量％ホルムアルデヒド７１９ｇ、並びにシュウ酸７ｇを仕込み、１００℃で４時間反応を行った後、エチルセロソルブ４５０ｇを添加して内温１８０℃まで昇温し脱水した。次いで、減圧下で溶媒を留去し、ノボラック樹脂１を１，０１０ｇ合成した。得られたノボラック樹脂１のＧＰＣ測定による重量平均分子量（Ｍｗ）は６，１００であった（ポリスチレン換算）。
【０１３０】
（合成例２）
−ノボラック樹脂２の合成−
メタクレゾール４５０ｇ、パラクレゾール２００ｇ、及びオルトクレゾール３５０ｇ（メタクレゾール／パラクレゾール／オルトクレゾール（質量比）＝４５／２０／３５）、３７質量％ホルムアルデヒド６８３ｇを用いた以外は、合成例１と同様にして、ノボラック樹脂２を合成した。得られたノボラック樹脂２のＧＰＣ測定による重量平均分子量（Ｍｗ）は５，２００であった（ポリスチレン換算）。
【０１３１】
（合成例３）
−ノボラック樹脂３の合成−
メタクレゾール４５０ｇ、パラクレゾール４５０ｇ、及び３，５−キシレノール１００ｇ（メタクレゾール／パラクレゾール／３，５−キシレノール（質量比）＝４５／４５／１０）、３７質量％ホルムアルデヒド６７５ｇを用いた以外は、合成例１と同様にして、ノボラック樹脂３を合成した。得られたノボラック樹脂３のＧＰＣ測定による重量平均分子量（Ｍｗ）は４，０００であった（ポリスチレン換算）。
【０１３２】
（合成例４）
−ノボラック樹脂４の合成−
フェノール３５０ｇ、メタクレゾール４５０ｇ、及び２，３，５−トリメチルフェノール２００ｇ（フェノール／メタクレゾール／２，３，５−トリメチルフェノール（質量比）＝３５／４５／２０）、３７質量％ホルムアルデヒド６９０ｇを用いた以外は、合成例１と同様にして、ノボラック樹脂４を合成した。得られたノボラック樹脂４のＧＰＣ測定による重量平均分子量（Ｍｗ）は４，５００であった（ポリスチレン換算）。
【０１３３】
（合成例５）
−ノボラック樹脂５の合成−
フェノール４００ｇ、オルトクレゾール３００ｇ、３，５−キシレノール１５０ｇ、及び２，３，５−トリメチルフェノール１５０ｇ（フェノール／オルトクレゾール／３，５−キシレノール／２，３，５−トリメチルフェノール（質量比）＝４０／３０／１５／１５）、３７質量％ホルムアルデヒド６９１ｇを用いた以外は、合成例１と同様にして、ノボラック樹脂５を合成した。得られたノボラック樹脂５のＧＰＣ測定による重量平均分子量（Ｍｗ）は４，０００であった（ポリスチレン換算）。
【０１３４】
（合成例６）
−ノボラック樹脂６の合成−
メタクレゾール７００ｇ、及びパラクレゾール３００ｇ（メタクレゾール／パラクレゾール（質量比）＝７０／３０）、３７質量％ホルムアルデヒド６８３ｇを用いた以外は、合成例１と同様にして、ノボラック樹脂６を合成した。得られたノボラック樹脂６のＧＰＣ測定による重量平均分子量（Ｍｗ）は６，５００であった（ポリスチレン換算）。
【０１３５】
（合成例７）
−ノボラック樹脂７の合成−
メタクレゾール１，０００ｇ、及び３７質量％ホルムアルデヒド６８３ｇを用いた以外は、合成例１と同様にして、ノボラック樹脂７を合成した。得られたノボラック樹脂７のＧＰＣ測定による重量平均分子量（Ｍｗ）は６，２００であった（ポリスチレン換算）。
【０１３６】
（製造例１）
−アルコキシアルキル基による保護１−
ノボラック樹脂１のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）溶液（固形分濃度３０質量％）５０ｇ、及びピリジニウムパラトルエンスルホン酸２０ｍｇの混合物にエチルビニルエーテル３．０ｇ（全水酸基の３０％）添加し、室温で４時間反応させた。その後、触媒と等量のトリエチルアミンを添加し、所定量の酢酸エチル加え、更にイオン交換水を添加して、３回水洗し、加えた酢酸エチルとＰＧＭＥＡの一部を加熱下で、減圧留去した。再度ＰＧＭＥＡを所定量加え、固形分濃度が３０質量％になるように調製した。得られた樹脂のＧＰＣ測定による重量平均分子量（Ｍｗ）は６，３００であった（ポリスチレン換算）。
【０１３７】
（製造例２）
−アルコキシアルキル基による保護２−
ノボラック樹脂１のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）溶液（固形分濃度３０質量％）５０ｇ、及びピリジニウムパラトルエンスルホン酸２０ｍｇの混合物を充分乾燥させた後、シクロヘキシルエタノール３．９ｇ、及びｔ−ブチルビニルエーテル３．２g（全水酸基の２５％）添加し、室温で６時間反応させた。その後、製造例１と同様の手法により、水洗し、留去して、固形分濃度３０質量％溶液を調製した。得られた樹脂のＧＰＣ測定による重量平均分子量（Ｍｗ）は６，９００であった（ポリスチレン換算）。
【０１３８】
（製造例３）
−アルコキシアルキル基による保護３−
ノボラック樹脂２のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）溶液（固形分濃度３０質量％）を用い、エチルビニルエーテルの代わりにブチルビニルエーテルを用いた以外は、製造例１と同様の手法により、全水酸基の３０％がブトキシエチル基で保護された樹脂を調製した。得られた樹脂のＧＰＣ測定による重量平均分子量（Ｍｗ）は５，９００であった（ポリスチレン換算）。
【０１３９】
（製造例４）
−アルコキシアルキル基による保護４−
ノボラック樹脂３のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）溶液（固形分濃度３０質量％）を用い、シクロヘキシルエタノールの代わりにフェネチルアルコール３．８ｇを用いた以外は、製造例２と同様の手法により、全水酸基の３０％がフェネチルオキシエチル基で保護された樹脂を調製した。得られた樹脂のＧＰＣ測定による重量平均分子量（Ｍｗ）は６，０００であった（ポリスチレン換算）。
【０１４０】
（製造例５）
−アルコキシカルボニル基による保護１−
ノボラック樹脂４のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）溶液（固形分濃度３０質量％）５０ｇ、及びトリエチルアミン４．２ｇの混合物にｔ−ブチルカーボネート６ｇ（全水酸基の３０％）を添加し、室温で４時間反応させた。その後、所定量の酢酸エチルを加え、製造例２と同様の手法により水洗し、留去して、固形分濃度３０質量％溶液を調製した。得られた樹脂のＧＰＣ測定による重量平均分子量（Ｍｗ）は５，０００であった（ポリスチレン換算）。
【０１４１】
（製造例６）
−アルコキシアルキル基及びアルコキシカルボニル基による保護１−
ノボラック樹脂５のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）溶液（固形分濃度３０質量％）５０ｇを用いた以外は、製造例１と同様の手法により全水酸基の２０％がエトキシエチル基で保護された樹脂を調製した。更に該樹脂を製造例５と同様の手法により、ｔ−ブトキシカルボニル基で保護された樹脂を調製した（エトキシエチル基及びｔ−ブトキシカルボニル基による保護率は合計で４０％になるように調整した）。得られた樹脂のＧＰＣ測定による重量平均分子量（Ｍｗ）は５，５００であった（ポリスチレン換算）。
【０１４２】
（製造例７）
−比較例１のアルコキシアルキル基による保護−
ノボラック樹脂６のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）溶液（固形分濃度３０質量％）を用いて、製造例１と同様の手法により、全水酸基の４０％がエトキシエチル基で保護された樹脂を調製した。得られた樹脂のＧＰＣ測定による重量平均分子量（Ｍｗ）は６，８００であった（ポリスチレン換算）。
【０１４３】
（製造例８）
−比較例２のアルコキシアルキル基による保護−
ノボラック樹脂７のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）溶液（固形分濃度３０質量％）を用いて、製造例１と同様の手法により、全水酸基の４０％がエトキシエチル基で保護された樹脂を調製した。得られた樹脂のＧＰＣ測定による重量平均分子量（Ｍｗ）は６，４００であった（ポリスチレン換算）。
【０１４４】
（実施例１）
＜ポジ型感光性組成物の調製＞
１，１６０ｍｍ×９８０ｍｍガラス基板の前面にマグネトロンＤＣスパッタリングにてアルミニウム（Ａｌ）膜を成膜した。該アルミニウム（Ａｌ）膜上に、下記の組成のポジ型感光性組成物を、スピンコーターを用いて４５０ｒｐｍで３０秒間塗布し、１２０℃のオーブン中で２分間乾燥することにより、厚み１．４μｍのポジ型感光層（フォトレジスト膜）を形成した。
【０１４５】
−ポジ型感光性組成物（溶液）の組成−
・（Ａ）酸の作用により分解する基を有し、分解後、アルカリ水溶液に対する溶解性が増大するノボラック樹脂（酸分解性基含有ノボラック樹脂）・・・７３０質量部
製造例１の樹脂（固形分濃度３０質量％）
・（Ｂ）光酸発生剤（ＣＧＩ．１３９７、チバスペシャルティケミカルズ社製）・・・２．２５質量部
・界面活性剤（ポリエチレングリコールジステアレート）・・・０．１質量部
・含窒素塩基性化合物（トリエタノールアミン）・・・０．１質量部
・溶剤（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ））・・・８００質量部
【０１４６】
−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２０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。
【０１４７】
＜露光工程＞
次に、基材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、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、１〜１００ｍＪ／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）幅でレジストパターンを露光した。
【０１４８】
＜ポストベーク工程＞
次に、オーブン中で１１０℃にて９０秒間加熱することにより、化学増幅反応を進行させた。
【０１４９】
＜現像工程＞
２．３８質量％のテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド（ＴＭＡＨ）水溶液からなる現像液で、２３℃にて６０秒間現像した後、超純水で１分間シャワー水洗した。
【０１５０】
＜評価＞
この時点でライン幅１５μｍ、Ｌ／Ｓ＝１／１のパターンが適正に得られる露光量をこの感材と感度とし、その露光量で得られる最小のライン（スペース）幅を、解像度とした。結果を表１及び表２に示す。
感度に関しては、１５ｍＪ／ｃｍ２未満・・・Ａ、１５〜２５ｍＪ／ｃｍ２未満・・・Ｂ、２５ｍＪ／ｃｍ２以上・・・Ｃと表記した。なお、感材の感度としてはＡ乃至Ｂが好ましい。
解像度に関しては、その値が小さい方がより高精細（高解像度）な描画が可能であることを意味する。
【０１５１】
＜画像部の欠け＞
処理済み基板上に形成したライン幅１５μｍ、長さ１００μｍの画像部を光学顕微鏡で観察し、直径０．０５μｍ以上の欠けの数を測定し、下記基準により評価した。
〔評価基準〕
○：１０個以下
△：１１個〜３０個
×：３１個以上
【０１５２】
（実施例２〜６及び比較例１〜２）
酸分解性基含有樹脂（（Ａ）成分）を、表１及び表２に示す材料に換えた以外は、実施例１と同様にして、感光層を作製し、同様に評価した。結果を表１及び表２に示す。
【０１５３】
【表１】
【０１５４】
【表２】
【産業上の利用可能性】
【０１５５】
本発明のポジ型感光性樹脂組成物及びパターン形成方法は、マスクレス露光により、高感度かつ高解像度であり、画像部の欠けが少ないので、テレビモニター等の大型の液晶表示装置（ＬＣＤ）用ＴＦＴアレイ基板の電極板の製造に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【０１５６】
【図１】図１は、本発明に係る露光ユニットの外観を示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明に係る露光ユニットのスキャナの構成を示す斜視図である。
【図３Ａ】図３Ａは、感光材料に形成される露光済み領域を示す平面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、各露光ヘッドによる露光エリアの配列を示す図である。
【図４】図４は、本発明に係る露光ヘッドの概略構成を示す斜視図である。
【図５Ａ】図５Ａは、図４に示す露光ヘッドの構成を示す光軸に沿った副走査方向の断面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａの側面図である。
【図６】図６は、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）の構成を示す部分拡大図である。
【図７Ａ】図７Ａは、ＤＭＤの動作を説明するための説明図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、ＤＭＤの動作を説明するための説明図である。
【図８Ａ】図８Ａは、ＤＭＤを傾斜配置しない場合と傾斜配置する場合とで、露光ビームの配置及び走査線を比較して示す平面図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、ＤＭＤを傾斜配置しない場合と傾斜配置する場合とで、露光ビームの配置及び走査線を比較して示す平面図である。
【図９Ａ】図９Ａは、ファイバアレイ光源の構成を示す斜視図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、図９Ａの部分拡大図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、レーザ出射部における発光点の配列を示す平面図である。
【図９Ｄ】図９Ｄは、レーザ出射部における発光点の配列を示す平面図である。
【図１０】図１０は、マルチモード光ファイバの構成を示す図である。
【図１１】図１１は、合波レーザ光源の構成を示す平面図である。
【図１２】図１２は、レーザモジュールの構成を示す平面図である。
【図１３】図１３は、図１２のレーザモジュールの構成を示す側面図である。
【図１４】図１４は、図１２のレーザモジュールの構成を示す部分側面図である。
【図１５Ａ】図１５Ａは、露光装置における焦点深度を示す断面図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、露光装置における焦点深度を示す断面図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、ＤＭＤの使用領域の例を示す図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、ＤＭＤの使用領域の例を示す図である。
【図１７Ａ】図１７Ａは、ＤＭＤの使用領域が適正である場合の側面図である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、図１７Ａの光軸に沿った副走査方向の断面図である。
【図１８】図１８は、ＬＣＤ用ＴＦＴ基板の代表的な断面構造を示す図である。
【図１９Ａ】図１９Ａは、結合光学系の異なる他の露光ヘッドの構成を示す光軸に沿った断面図の一例である。
【図１９Ｂ】図１９Ｂは、マイクロレンズアレイ等を使用しない場合に被露光面に投影される光像を示す平面図の一例である。
【図１９Ｃ】図１９Ｃは、マイクロレンズアレイ等を使用した場合に被露光面に投影される光像を示す平面図の一例である。
【符号の説明】
【０１５７】
ＬＤ１〜ＬＤ７ ＧａＮ系半導体レーザ
１０ ヒートブロック
１１〜１７ コリメータレンズ
２０ 集光レンズ
２１ 絶縁性基板
２２ａ 金属パターン
２３ ゲート酸化膜
２４ 半導体膜
２５ Ｎ＋不純物を混合したａ−Ｓｉ層
２６ ＩＴＯ膜
２７ａ ドレイン電極
２７ｂ ソース電極
３０〜３１ マルチモード光ファイバ
４４ コリメータレンズホルダー
４５ 集光レンズホルダー
４６ ファイバホルダー
５０ デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）
５３ 反射光像（露光ビーム）
５４ 第２結像光学系のレンズ
５５ マイクロレンズアレイ
５６ 被露光面（走査面）
５８ 第２結像光学系のレンズ
６４ レーザモジュール
６６ ファイバアレイ光源
６７ レンズ系
６８ レーザ出射部
６９ ミラー
７０ プリズム
７３ 組合せレンズ
１１０ マルチキャピティレーザ
１４４ 光照射手段
１５０ 感光層
１５２ ステージ
１５５ａ マイクロレンズ
１５６ 設置台
１５８ ガイド
１６０ ゲート
１６２ スキャナ
１６４ センサ
１６６ 露光ヘッド
１６８ 露光エリア
１７０ 露光済み領域
４５４ レンズ系
４６８ 露光エリア
４７２ マイクロレンズアレイ
４７６ アパーチャアレイ
４７８ アパーチャ
４８０ レンズ系
５０１ ガラス基板
５０２ａ ゲート電極
５０２ｂ Ｃｓ電極
５０３ シリコン酸化膜
５０４ シリコン窒化膜
５０５ 非晶質シリコン層（ａ−Ｓｉ）
５０６ Ｎ＋不純物を混合したａ−Ｓｉ層
５０７ａ ドレイン電極
５０７ｂ ソース電極
５０８ 保護層
５０９ 画像電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）酸の作用により分解する基を有し、分解後、アルカリ水溶液に対する溶解性が増大するノボラック樹脂、及び（Ｂ）光の作用により酸を発生させる化合物を少なくとも含んでなり、
前記（Ａ）のノボラック樹脂が、フェノール類とアルデヒド化合物とを重縮合させなり、該フェノール類が、少なくとも３種のフェノール性モノマーからなることを特徴とするポジ型感光性組成物。
【請求項２】
少なくとも３種のフェノール性モノマーが、フェノール、クレゾール化合物、キシレノール化合物、及びトリメチルフェノール化合物から選択される少なくとも３種である請求項１に記載のポジ型感光性組成物。
【請求項３】
各フェノール性モノマーのフェノール類中における含有量が、それぞれ５０質量％未満である請求項１から２のいずれかに記載のポジ型感光性組成物。
【請求項４】
（Ａ）のノボラック樹脂中の少なくとも一部の水酸基が、アルコキシアルキル基、アルコキシカルボニル基、及びシリル基の少なくともいずれかで置換されている請求項１から３のいずれかに記載のポジ型感光性組成物。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の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ポジ型感光層形成工程と、フォトマスクを用いずに前記ポジ型感光層を露光する露光工程と、該露光工程により露光された前記ポジレジスト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。
【請求項１】
（Ａ）酸の作用により分解する基を有し、分解後、アルカリ水溶液に対する溶解性が増大するノボラック樹脂、及び（Ｂ）光の作用により酸を発生させる化合物を少なくとも含んでなり、
前記（Ａ）のノボラック樹脂が、フェノール類とアルデヒド化合物とを重縮合させなり、該フェノール類が、少なくとも３種のフェノール性モノマーからなることを特徴とするポジ型感光性組成物。
【請求項２】
少なくとも３種のフェノール性モノマーが、フェノール、クレゾール化合物、キシレノール化合物、及びトリメチルフェノール化合物から選択される少なくとも３種である請求項１に記載のポジ型感光性組成物。
【請求項３】
各フェノール性モノマーのフェノール類中における含有量が、それぞれ５０質量％未満である請求項１から２のいずれかに記載のポジ型感光性組成物。
【請求項４】
（Ａ）のノボラック樹脂中の少なくとも一部の水酸基が、アルコキシアルキル基、アルコキシカルボニル基、及びシリル基の少なくともいずれかで置換されている請求項１から３のいずれかに記載のポジ型感光性組成物。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の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ポジ型感光層形成工程と、フォトマスクを用いずに前記ポジ型感光層を露光する露光工程と、該露光工程により露光された前記ポジレジスト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。
【図１】
【図２】
【図４】
【図６】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１８】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図９Ｄ】
【図１０】
【図１５Ａ】
【図１５Ｂ】
【図１６Ａ】
【図１６Ｂ】
【図１７Ａ】
【図１７Ｂ】
【図１９Ａ】
【図１９Ｂ】
【図１９Ｃ】
【図２】
【図４】
【図６】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１８】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図９Ｄ】
【図１０】
【図１５Ａ】
【図１５Ｂ】
【図１６Ａ】
【図１６Ｂ】
【図１７Ａ】
【図１７Ｂ】
【図１９Ａ】
【図１９Ｂ】
【図１９Ｃ】
【公開番号】特開２００８−１９７２２６（Ｐ２００８−１９７２２６Ａ）
【公開日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３０３１６（Ｐ２００７−３０３１６）
【出願日】平成１９年２月９日（２００７．２．９）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月９日（２００７．２．９）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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