感光性組成物、パターン形成材料、感光性積層体、並びにパターン形成装置及びパターン形成方法
【課題】高感度であるとともに、解像度に優れ、かつ感度の経時安定性が極めて高く、配線パターン及びソルダーレジストパターン等のパターンを高精細に、かつ、効率よく形成可能な感光性組成物、該感光性組成物により形成された感光層を有するパターン形成材料、感光性積層体、並びにパターン形成装置、及びパターン形成方法を提供する。
【解決手段】バインダー、重合性化合物、及び光重合開始系化合物を少なくとも含み、前記光重合開始系化合物として、ジ置換アミノ−ベンゼンを部分構造として有する化合物と、オキシム誘導体とを含むことを特徴とする感光性組成物である。該感光性組成物により形成された感光層を有するパターン形成材料、感光性積層体、並びに該感光性積層体を備えたパターン形成装置、及びパターン形成方法である。
【解決手段】バインダー、重合性化合物、及び光重合開始系化合物を少なくとも含み、前記光重合開始系化合物として、ジ置換アミノ−ベンゼンを部分構造として有する化合物と、オキシム誘導体とを含むことを特徴とする感光性組成物である。該感光性組成物により形成された感光層を有するパターン形成材料、感光性積層体、並びに該感光性積層体を備えたパターン形成装置、及びパターン形成方法である。
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【特許請求の範囲】
【請求項1】
バインダー、重合性化合物、及び光重合開始系化合物を少なくとも含み、前記光重合開始系化合物として、ジ置換アミノ−ベンゼンを部分構造として有する化合物と、オキシム誘導体とを含むことを特徴とする感光性組成物。
【請求項2】
オキシム誘導体が、少なくとも芳香族基を有する化合物である請求項1に記載の感光性組成物。
【請求項3】
オキシム誘導体が、下記一般式(A)及び下記一般式(B)のいずれかで表される部分構造を有する請求項1から2のいずれかに記載の感光性組成物。
【化1】
【化2】
ただし、前記一般式(A)及び前記一般式(B)中、Arは、芳香族基、及び複素環基のいずれかを表し、Y1は、水素原子、及び一価の置換基のいずれかを表し、Y2は、脂肪族基、芳香族基、複素環基、−CO−(脂肪族基)、−CO−(芳香族基)、−CO−(複素環基)、−CO2−(脂肪族基)、−CO2−(芳香族基)、−CO2−(複素環基)、及び−CONY3Y4のいずれかを表し、Y3及びY4は、脂肪族基、及び芳香族基のいずれかを表し、mは1以上の整数を表す。
【請求項4】
光重合開始系化合物として、水素供与体化合物を含む請求項1から3のいずれかに記載の感光性組成物。
【請求項5】
ジ置換アミノ−ベンゼンを部分構造として有する化合物が、下記一般式(I)から(VII)の少なくともいずれかで表される化合物である請求項1から4のいずれかに記載の感光性組成物。
【化3】
ただし、前記一般式(I)中、R1、R2、R5、及びR6は、それぞれ独立して、脂肪族基及び芳香族基のいずれかを表し、R3、R4、R7、R8、及びR9〜R12は、それぞれ独立して、水素原子及び一価の置換基のいずれかを表す。なお、R1とR2、R5とR6、R1とR3、R2とR4、R5とR7、及びR6とR8の少なくともいずれかは、独立して含窒素複素環を形成する。
【化4】
ただし、前記一般式(II)中、R21及びR22は、それぞれ独立して、脂肪族基及び芳香族基のいずれかを表し、R23〜R30は、それぞれ独立して、水素原子及び一価の置換基のいずれかを表し、Xは、酸素原子、硫黄原子、ジアルキルメチレン基、イミノ基、及び脂肪族基若しくは芳香族基が置換したイミノ基のいずれかを表す。R21とR22、R21とR23、及びR22とR24は、それぞれ独立して、含窒素複素環を形成していてもよく、複素環に縮合するベンゼン環は置換基を有していてもよい。
【化5】
ただし、前記一般式(III)中、R31及びR32は、それぞれ独立して、脂肪族基及び芳香族基のいずれかを表し、R33〜R37は、それぞれ独立して、水素原子及び一価の置換基のいずれかを表し、R38は、一価の置換基を表す。R31とR32、R31とR33、及びR32とR34は、それぞれ独立して、含窒素複素環を形成していてもよい。
【化6】
ただし、前記一般式(IV)中、R41及びR42は、それぞれ独立して、脂肪族基及び芳香族基のいずれかを表し、R43〜R47は、それぞれ独立して、水素原子及び一価の置換基を表し、Yは、酸素原子及びNR48のいずれかを表し、R48は、水素原子及び一価の置換基のいずれかを表す。R41とR42、R41とR43、及びR42とR44は、それぞれ独立して、含窒素複素環を形成していてもよい。
【化7】
ただし、前記一般式(V)〜(VII)中、環A〜Gは、それぞれ独立に芳香族炭化水素環及び芳香族複素環のいずれかを基本骨格とするものであり、環Aと環B、環Dと環E、環Fと環Gは互いに結合してNを含む結合環を形成していてもよい。
前記一般式(VI)中、連結基Lは、芳香族炭化水素環及び芳香族複素環の少なくともいずれかを含む連結基を表し、連結基LとNとは、該芳香族炭化水素環及び芳香族複素環のいずれかで結合しており、nは2以上の整数を表す。
前記一般式(VII)中、Rは、置換基を有していてもよいアルキル基を表す。
なお、環A〜G及び連結基Lは、置換基を有していても良く、これらの置換基同士が互いに結合して環を形成していてもよい。
【請求項6】
重合性化合物が、ウレタン基及びアリール基の少なくともいずれかを有するモノマーを含む請求項1から5のいずれかに記載の感光性組成物。
【請求項7】
重合性化合物が、エチレンオキサイド基及びプロピレンオキサイド基の少なくともいずれかを有するモノマーを含む請求項1から6のいずれかに記載の感光性組成物。
【請求項8】
バインダーが、共重合体を含み、該共重合体がスチレン及びスチレン誘導体の少なくともいずれかに由来する構造単位を有する請求項1から7のいずれかに記載の感光性組成物。
【請求項9】
バインダーのガラス転移温度(Tg)が、80℃以上である請求項1から8のいずれかに記載の感光性組成物。
【請求項10】
熱架橋剤を含み、バインダーがエポキシアクリレート化合物の少なくとも1種、並びに、側鎖に(メタ)アクリロイル基及び酸性基を有するビニル共重合体の少なくとも1種の少なくともいずれかを含む請求項1から9のいずれかに記載の感光性組成物。
【請求項11】
熱架橋剤が、エポキシ化合物、オキセタン化合物、ポリイソシアネート化合物、ポリイソシアネート化合物にブロック剤を反応させて得られる化合物、及びメラミン誘導体から選択される少なくとも1種である請求項10に記載の感光性組成物。
【請求項12】
支持体と、該支持体上に請求項1から11のいずれかに記載の感光性組成物からなる感光層を少なくとも有することを特徴とするパターン形成材料。
【請求項13】
支持体上に、クッション層と感光層とをこの順に有する請求項12に記載のパターン形成材料。
【請求項14】
基体上に、請求項1から11のいずれかに記載の感光性組成物からなる感光層を有することを特徴とする感光性積層体。
【請求項15】
感光層が、請求項12から13のいずれかに記載のパターン形成材料により形成された請求項14に記載の感光性積層体。
【請求項16】
請求項14から15のいずれかに記載の感光性積層体を備えており、
光を照射可能な光照射手段と、該光照射手段からの光を変調し、前記感光性積層体における感光層に対して露光を行う光変調手段とを少なくとも有することを特徴とするパターン形成装置。
【請求項17】
請求項14から15のいずれかに記載の感光性積層体における感光層に対し、露光を行うことを少なくとも含むことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項18】
露光が、350〜415nmの波長のレーザ光を用いて行われる請求項17に記載のパターン形成方法。
【請求項19】
感光層に対し、光照射手段、及び前記光照射手段からの光を受光し出射するn個(ただし、nは2以上の自然数)の2次元状に配列された描素部を有し、パターン情報に応じて前記描素部を制御可能な光変調手段を備えた露光ヘッドであって、該露光ヘッドの走査方向に対し、前記描素部の列方向が所定の設定傾斜角度θをなすように配置された露光ヘッドを用い、
前記露光ヘッドについて、使用描素部指定手段により、使用可能な前記描素部のうち、N重露光(ただし、Nは2以上の自然数)に使用する前記描素部を指定し、
前記露光ヘッドについて、描素部制御手段により、前記使用描素部指定手段により指定された前記描素部のみが露光に関与するように、前記描素部の制御を行い、
前記感光層に対し、前記露光ヘッドを走査方向に相対的に移動させて行われる請求項17から18のいずれかに記載のパターン形成方法。
【請求項20】
露光が複数の露光ヘッドにより行われ、使用描素部指定手段が、複数の前記露光ヘッドにより形成される被露光面上の重複露光領域であるヘッド間つなぎ領域の露光に関与する描素部のうち、前記ヘッド間つなぎ領域におけるN重露光を実現するために使用する前記描素部を指定する請求項19に記載のパターン形成方法。
【請求項21】
露光が複数の露光ヘッドにより行われ、使用描素部指定手段が、複数の前記露光ヘッドにより形成される被露光面上の重複露光領域であるヘッド間つなぎ領域以外の露光に関与する描素部のうち、前記ヘッド間つなぎ領域以外の領域におけるN重露光を実現するために使用する前記描素部を指定する請求項20に記載のパターン形成方法。
【請求項22】
設定傾斜角度θが、N重露光数のN、描素部の列方向の個数s、前記描素部の列方向の間隔p、及び露光ヘッドを傾斜させた状態において該露光ヘッドの走査方向と直交する方向に沿った描素部の列方向のピッチδに対し、次式、spsinθideal≧Nδを満たすθidealに対し、θ≧θidealの関係を満たすように設定される請求項19から21のいずれかに記載のパターン形成方法。
【請求項23】
使用描素部指定手段が、
描素部により生成されて被露光面上の露光領域を構成する描素単位としての光点位置を、被露光面上において検出する光点位置検出手段と、
前記光点位置検出手段による検出結果に基づき、N重露光を実現するために使用する描素部を選択する描素部選択手段と
を備える請求項19から21のいずれかに記載のパターン形成方法。
【請求項24】
パターン情報が表すパターンの所定部分の寸法が、指定された使用描素部により実現できる対応部分の寸法と一致するように前記パターン情報を変換する請求項19から23のいずれかに記載のパターン形成方法。
【請求項25】
露光が行われた後、感光層の現像を行う請求項17から24のいずれかに記載のパターン形成方法。
【請求項26】
現像が行われた後、エッチング処理及びめっき処理の少なくともいずれかを行う請求項25に記載のパターン形成方法。
【請求項27】
現像が行われた後、感光層に対して硬化処理を行う請求項25に記載のパターン形成方法。
【請求項28】
保護膜、層間絶縁膜、及びソルダーレジストパターンの少なくともいずれかを形成する請求項27に記載のパターン形成方法。
【請求項1】
バインダー、重合性化合物、及び光重合開始系化合物を少なくとも含み、前記光重合開始系化合物として、ジ置換アミノ−ベンゼンを部分構造として有する化合物と、オキシム誘導体とを含むことを特徴とする感光性組成物。
【請求項2】
オキシム誘導体が、少なくとも芳香族基を有する化合物である請求項1に記載の感光性組成物。
【請求項3】
オキシム誘導体が、下記一般式(A)及び下記一般式(B)のいずれかで表される部分構造を有する請求項1から2のいずれかに記載の感光性組成物。
【化1】
【化2】
ただし、前記一般式(A)及び前記一般式(B)中、Arは、芳香族基、及び複素環基のいずれかを表し、Y1は、水素原子、及び一価の置換基のいずれかを表し、Y2は、脂肪族基、芳香族基、複素環基、−CO−(脂肪族基)、−CO−(芳香族基)、−CO−(複素環基)、−CO2−(脂肪族基)、−CO2−(芳香族基)、−CO2−(複素環基)、及び−CONY3Y4のいずれかを表し、Y3及びY4は、脂肪族基、及び芳香族基のいずれかを表し、mは1以上の整数を表す。
【請求項4】
光重合開始系化合物として、水素供与体化合物を含む請求項1から3のいずれかに記載の感光性組成物。
【請求項5】
ジ置換アミノ−ベンゼンを部分構造として有する化合物が、下記一般式(I)から(VII)の少なくともいずれかで表される化合物である請求項1から4のいずれかに記載の感光性組成物。
【化3】
ただし、前記一般式(I)中、R1、R2、R5、及びR6は、それぞれ独立して、脂肪族基及び芳香族基のいずれかを表し、R3、R4、R7、R8、及びR9〜R12は、それぞれ独立して、水素原子及び一価の置換基のいずれかを表す。なお、R1とR2、R5とR6、R1とR3、R2とR4、R5とR7、及びR6とR8の少なくともいずれかは、独立して含窒素複素環を形成する。
【化4】
ただし、前記一般式(II)中、R21及びR22は、それぞれ独立して、脂肪族基及び芳香族基のいずれかを表し、R23〜R30は、それぞれ独立して、水素原子及び一価の置換基のいずれかを表し、Xは、酸素原子、硫黄原子、ジアルキルメチレン基、イミノ基、及び脂肪族基若しくは芳香族基が置換したイミノ基のいずれかを表す。R21とR22、R21とR23、及びR22とR24は、それぞれ独立して、含窒素複素環を形成していてもよく、複素環に縮合するベンゼン環は置換基を有していてもよい。
【化5】
ただし、前記一般式(III)中、R31及びR32は、それぞれ独立して、脂肪族基及び芳香族基のいずれかを表し、R33〜R37は、それぞれ独立して、水素原子及び一価の置換基のいずれかを表し、R38は、一価の置換基を表す。R31とR32、R31とR33、及びR32とR34は、それぞれ独立して、含窒素複素環を形成していてもよい。
【化6】
ただし、前記一般式(IV)中、R41及びR42は、それぞれ独立して、脂肪族基及び芳香族基のいずれかを表し、R43〜R47は、それぞれ独立して、水素原子及び一価の置換基を表し、Yは、酸素原子及びNR48のいずれかを表し、R48は、水素原子及び一価の置換基のいずれかを表す。R41とR42、R41とR43、及びR42とR44は、それぞれ独立して、含窒素複素環を形成していてもよい。
【化7】
ただし、前記一般式(V)〜(VII)中、環A〜Gは、それぞれ独立に芳香族炭化水素環及び芳香族複素環のいずれかを基本骨格とするものであり、環Aと環B、環Dと環E、環Fと環Gは互いに結合してNを含む結合環を形成していてもよい。
前記一般式(VI)中、連結基Lは、芳香族炭化水素環及び芳香族複素環の少なくともいずれかを含む連結基を表し、連結基LとNとは、該芳香族炭化水素環及び芳香族複素環のいずれかで結合しており、nは2以上の整数を表す。
前記一般式(VII)中、Rは、置換基を有していてもよいアルキル基を表す。
なお、環A〜G及び連結基Lは、置換基を有していても良く、これらの置換基同士が互いに結合して環を形成していてもよい。
【請求項6】
重合性化合物が、ウレタン基及びアリール基の少なくともいずれかを有するモノマーを含む請求項1から5のいずれかに記載の感光性組成物。
【請求項7】
重合性化合物が、エチレンオキサイド基及びプロピレンオキサイド基の少なくともいずれかを有するモノマーを含む請求項1から6のいずれかに記載の感光性組成物。
【請求項8】
バインダーが、共重合体を含み、該共重合体がスチレン及びスチレン誘導体の少なくともいずれかに由来する構造単位を有する請求項1から7のいずれかに記載の感光性組成物。
【請求項9】
バインダーのガラス転移温度(Tg)が、80℃以上である請求項1から8のいずれかに記載の感光性組成物。
【請求項10】
熱架橋剤を含み、バインダーがエポキシアクリレート化合物の少なくとも1種、並びに、側鎖に(メタ)アクリロイル基及び酸性基を有するビニル共重合体の少なくとも1種の少なくともいずれかを含む請求項1から9のいずれかに記載の感光性組成物。
【請求項11】
熱架橋剤が、エポキシ化合物、オキセタン化合物、ポリイソシアネート化合物、ポリイソシアネート化合物にブロック剤を反応させて得られる化合物、及びメラミン誘導体から選択される少なくとも1種である請求項10に記載の感光性組成物。
【請求項12】
支持体と、該支持体上に請求項1から11のいずれかに記載の感光性組成物からなる感光層を少なくとも有することを特徴とするパターン形成材料。
【請求項13】
支持体上に、クッション層と感光層とをこの順に有する請求項12に記載のパターン形成材料。
【請求項14】
基体上に、請求項1から11のいずれかに記載の感光性組成物からなる感光層を有することを特徴とする感光性積層体。
【請求項15】
感光層が、請求項12から13のいずれかに記載のパターン形成材料により形成された請求項14に記載の感光性積層体。
【請求項16】
請求項14から15のいずれかに記載の感光性積層体を備えており、
光を照射可能な光照射手段と、該光照射手段からの光を変調し、前記感光性積層体における感光層に対して露光を行う光変調手段とを少なくとも有することを特徴とするパターン形成装置。
【請求項17】
請求項14から15のいずれかに記載の感光性積層体における感光層に対し、露光を行うことを少なくとも含むことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項18】
露光が、350〜415nmの波長のレーザ光を用いて行われる請求項17に記載のパターン形成方法。
【請求項19】
感光層に対し、光照射手段、及び前記光照射手段からの光を受光し出射するn個(ただし、nは2以上の自然数)の2次元状に配列された描素部を有し、パターン情報に応じて前記描素部を制御可能な光変調手段を備えた露光ヘッドであって、該露光ヘッドの走査方向に対し、前記描素部の列方向が所定の設定傾斜角度θをなすように配置された露光ヘッドを用い、
前記露光ヘッドについて、使用描素部指定手段により、使用可能な前記描素部のうち、N重露光(ただし、Nは2以上の自然数)に使用する前記描素部を指定し、
前記露光ヘッドについて、描素部制御手段により、前記使用描素部指定手段により指定された前記描素部のみが露光に関与するように、前記描素部の制御を行い、
前記感光層に対し、前記露光ヘッドを走査方向に相対的に移動させて行われる請求項17から18のいずれかに記載のパターン形成方法。
【請求項20】
露光が複数の露光ヘッドにより行われ、使用描素部指定手段が、複数の前記露光ヘッドにより形成される被露光面上の重複露光領域であるヘッド間つなぎ領域の露光に関与する描素部のうち、前記ヘッド間つなぎ領域におけるN重露光を実現するために使用する前記描素部を指定する請求項19に記載のパターン形成方法。
【請求項21】
露光が複数の露光ヘッドにより行われ、使用描素部指定手段が、複数の前記露光ヘッドにより形成される被露光面上の重複露光領域であるヘッド間つなぎ領域以外の露光に関与する描素部のうち、前記ヘッド間つなぎ領域以外の領域におけるN重露光を実現するために使用する前記描素部を指定する請求項20に記載のパターン形成方法。
【請求項22】
設定傾斜角度θが、N重露光数のN、描素部の列方向の個数s、前記描素部の列方向の間隔p、及び露光ヘッドを傾斜させた状態において該露光ヘッドの走査方向と直交する方向に沿った描素部の列方向のピッチδに対し、次式、spsinθideal≧Nδを満たすθidealに対し、θ≧θidealの関係を満たすように設定される請求項19から21のいずれかに記載のパターン形成方法。
【請求項23】
使用描素部指定手段が、
描素部により生成されて被露光面上の露光領域を構成する描素単位としての光点位置を、被露光面上において検出する光点位置検出手段と、
前記光点位置検出手段による検出結果に基づき、N重露光を実現するために使用する描素部を選択する描素部選択手段と
を備える請求項19から21のいずれかに記載のパターン形成方法。
【請求項24】
パターン情報が表すパターンの所定部分の寸法が、指定された使用描素部により実現できる対応部分の寸法と一致するように前記パターン情報を変換する請求項19から23のいずれかに記載のパターン形成方法。
【請求項25】
露光が行われた後、感光層の現像を行う請求項17から24のいずれかに記載のパターン形成方法。
【請求項26】
現像が行われた後、エッチング処理及びめっき処理の少なくともいずれかを行う請求項25に記載のパターン形成方法。
【請求項27】
現像が行われた後、感光層に対して硬化処理を行う請求項25に記載のパターン形成方法。
【請求項28】
保護膜、層間絶縁膜、及びソルダーレジストパターンの少なくともいずれかを形成する請求項27に記載のパターン形成方法。
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図32】
【図33】
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20A】
【図20B】
【図21A】
【図21B】
【図22】
【図23A】
【図23B】
【図24】
【図31A】
【図31B】
【図34A】
【図34B】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図32】
【図33】
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20A】
【図20B】
【図21A】
【図21B】
【図22】
【図23A】
【図23B】
【図24】
【図31A】
【図31B】
【図34A】
【図34B】
【公開番号】特開2007−108628(P2007−108628A)
【公開日】平成19年4月26日(2007.4.26)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−6641(P2006−6641)
【出願日】平成18年1月13日(2006.1.13)
【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19年4月26日(2007.4.26)
【国際特許分類】
【出願日】平成18年1月13日(2006.1.13)
【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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