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】感度が高く、良好なレジストパターン形状が得られ、かつ、テント膜強度が強く、高精細で高アスペクト比のパターンを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、光重合開始剤、及び下記一般式（Ｉ）で表される化合物を含む感光性組成物であって、該感光性組成物からなる感光層を露光し現像する場合に、前記感光層の露光する部分の厚みを該露光及び現像後において変化させない前記露光に用いる光の最小エネルギーが、０．１〜５０ｍＪ／ｃｍ^２である感光性組成物である。該感光性組成物からなる感光層を有するパターン形成材料、及び感光性積層体、並びに該感光性積層体を備えるパターン形成装置、前記感光層に対し、露光を行うことを含む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、光重合開始剤、及び下記一般式（Ｉ）で表される化合物を少なくとも含む感光性組成物であって、
該感光性組成物からなる感光層を露光し現像する場合に、前記感光層の露光する部分の厚みを該露光及び現像後において変化させない前記露光に用いる光の最小エネルギーが、０．１〜５０ｍＪ／ｃｍ^２であることを特徴とする感光性組成物。
【化１】

ただし、一般式（Ｉ）中、Ａｒは、芳香族基及び複素環基のいずれかを表し、Ｘは、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＳＯ_２−、及び−ＮＲ^３−のいずれかを表し、Ｒ¹、Ｒ²、及びＲ³は、それぞれ独立に、水素原子及び非金属原子からなる１価の置換基のいずれかを表し、Ｙは、−ＯＲ^４、及び−ＮＲ^５Ｒ^６をいずれかを表す。Ｒ^４は、非金属原子からなる１価の置換基を表し、Ｒ^５及びＲ^６は、それぞれ独立に、水素原子及び非金属原子からなる１価の置換基のいずれかを表す。
【請求項２】
感光層の形成に用いられ、形成された前記感光層の露光及び現像後のパターンの線幅（Ｌ；μｍ）と、パターンの膜厚（ｄ；μｍ）とのアスペクト比（ｄ／Ｌ）が、１．０〜５．０である請求項１に記載の感光性組成物。
【請求項３】
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２のいずれかに記載の感光性組成物。
【請求項４】
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３のいずれかに記載の感光性組成物。
【請求項５】
光重合開始剤が、ハロゲン化炭化水素誘導体、ヘキサアリールビイミダゾール、オキシム誘導体、有機過酸化物、チオ化合物、ケトン化合物、芳香族オニウム塩、メタロセン類、及びアシルホスフィンオキシド化合物から選択される少なくとも１種を含む請求項１から４のいずれかに記載の感光性組成物。
【請求項６】
増感剤を含む請求項１から５のいずれかに記載の感光性組成物。
【請求項７】
増感剤が、縮環系化合物、並びに、少なくとも２つの芳香族炭化水素環及び芳香族複素環のいずれかで置換されたアミン系化合物から選択される少なくとも１種である請求項６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１１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、ｓｐsinθ_ideal≧Ｎδを満たすθ_idealに対し、θ≧θ_ideal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２２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】