JP2013138179A - 光重合性組成物並びにそれを用いたパターン形成方法 - Google Patents
光重合性組成物並びにそれを用いたパターン形成方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013138179A JP2013138179A JP2012238211A JP2012238211A JP2013138179A JP 2013138179 A JP2013138179 A JP 2013138179A JP 2012238211 A JP2012238211 A JP 2012238211A JP 2012238211 A JP2012238211 A JP 2012238211A JP 2013138179 A JP2013138179 A JP 2013138179A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- photopolymerizable composition
- group
- siloxane compound
- substrate
- template
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims description 101
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 25
- 230000007261 regionalization Effects 0.000 title description 2
- 239000003999 initiator Substances 0.000 claims abstract description 25
- -1 siloxane compound Chemical class 0.000 claims description 101
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 41
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 7
- 125000003647 acryloyl group Chemical group O=C([*])C([H])=C([H])[H] 0.000 claims description 6
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 claims description 6
- QYKIQEUNHZKYBP-UHFFFAOYSA-N Vinyl ether Chemical group C=COC=C QYKIQEUNHZKYBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims description 4
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 claims description 4
- 125000003566 oxetanyl group Chemical group 0.000 claims description 4
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 claims description 4
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 abstract description 11
- 239000011347 resin Substances 0.000 abstract description 11
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract description 7
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 25
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 24
- 239000010408 film Substances 0.000 description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 description 14
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 13
- 238000000016 photochemical curing Methods 0.000 description 10
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 9
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 9
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 8
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 8
- 238000001723 curing Methods 0.000 description 7
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 5
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 5
- 239000003505 polymerization initiator Substances 0.000 description 5
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 4
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 4
- RIWRBSMFKVOJMN-UHFFFAOYSA-N 2-methyl-1-phenylpropan-2-ol Chemical compound CC(C)(O)CC1=CC=CC=C1 RIWRBSMFKVOJMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 3
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 3
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 3
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 3
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000000852 hydrogen donor Substances 0.000 description 2
- 125000005439 maleimidyl group Chemical group C1(C=CC(N1*)=O)=O 0.000 description 2
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- QPJVMBTYPHYUOC-UHFFFAOYSA-N methyl benzoate Chemical compound COC(=O)C1=CC=CC=C1 QPJVMBTYPHYUOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001127 nanoimprint lithography Methods 0.000 description 2
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- FBCQUCJYYPMKRO-UHFFFAOYSA-N prop-2-enyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCC=C FBCQUCJYYPMKRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 2
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- QNODIIQQMGDSEF-UHFFFAOYSA-N (1-hydroxycyclohexyl)-phenylmethanone Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)C1(O)CCCCC1 QNODIIQQMGDSEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WZJUBBHODHNQPW-UHFFFAOYSA-N 2,4,6,8-tetramethyl-1,3,5,7,2$l^{3},4$l^{3},6$l^{3},8$l^{3}-tetraoxatetrasilocane Chemical compound C[Si]1O[Si](C)O[Si](C)O[Si](C)O1 WZJUBBHODHNQPW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GJKGAPPUXSSCFI-UHFFFAOYSA-N 2-Hydroxy-4'-(2-hydroxyethoxy)-2-methylpropiophenone Chemical compound CC(C)(O)C(=O)C1=CC=C(OCCO)C=C1 GJKGAPPUXSSCFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UHFFVFAKEGKNAQ-UHFFFAOYSA-N 2-benzyl-2-(dimethylamino)-1-(4-morpholin-4-ylphenyl)butan-1-one Chemical compound C=1C=C(N2CCOCC2)C=CC=1C(=O)C(CC)(N(C)C)CC1=CC=CC=C1 UHFFVFAKEGKNAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PCKZAVNWRLEHIP-UHFFFAOYSA-N 2-hydroxy-1-[4-[[4-(2-hydroxy-2-methylpropanoyl)phenyl]methyl]phenyl]-2-methylpropan-1-one Chemical compound C1=CC(C(=O)C(C)(O)C)=CC=C1CC1=CC=C(C(=O)C(C)(C)O)C=C1 PCKZAVNWRLEHIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XMLYCEVDHLAQEL-UHFFFAOYSA-N 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one Chemical compound CC(C)(O)C(=O)C1=CC=CC=C1 XMLYCEVDHLAQEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LWRBVKNFOYUCNP-UHFFFAOYSA-N 2-methyl-1-(4-methylsulfanylphenyl)-2-morpholin-4-ylpropan-1-one Chemical compound C1=CC(SC)=CC=C1C(=O)C(C)(C)N1CCOCC1 LWRBVKNFOYUCNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102100033806 Alpha-protein kinase 3 Human genes 0.000 description 1
- 101710082399 Alpha-protein kinase 3 Proteins 0.000 description 1
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical class S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910008051 Si-OH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006358 Si—OH Inorganic materials 0.000 description 1
- LFOXEOLGJPJZAA-UHFFFAOYSA-N [(2,6-dimethoxybenzoyl)-(2,4,4-trimethylpentyl)phosphoryl]-(2,6-dimethoxyphenyl)methanone Chemical compound COC1=CC=CC(OC)=C1C(=O)P(=O)(CC(C)CC(C)(C)C)C(=O)C1=C(OC)C=CC=C1OC LFOXEOLGJPJZAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DBHQYYNDKZDVTN-UHFFFAOYSA-N [4-(4-methylphenyl)sulfanylphenyl]-phenylmethanone Chemical compound C1=CC(C)=CC=C1SC1=CC=C(C(=O)C=2C=CC=CC=2)C=C1 DBHQYYNDKZDVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001252 acrylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 125000002947 alkylene group Chemical group 0.000 description 1
- RWCCWEUUXYIKHB-UHFFFAOYSA-N benzophenone Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)C1=CC=CC=C1 RWCCWEUUXYIKHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012965 benzophenone Substances 0.000 description 1
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000012663 cationic photopolymerization Methods 0.000 description 1
- 238000010538 cationic polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000012954 diazonium Substances 0.000 description 1
- 150000001989 diazonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- RCNRJBWHLARWRP-UHFFFAOYSA-N ethenyl-[ethenyl(dimethyl)silyl]oxy-dimethylsilane;platinum Chemical compound [Pt].C=C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C=C RCNRJBWHLARWRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N hydrogen iodide Chemical class I XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 229910001507 metal halide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000005309 metal halides Chemical class 0.000 description 1
- 125000005641 methacryl group Chemical group 0.000 description 1
- 229940095102 methyl benzoate Drugs 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004714 phosphonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000007870 radical polymerization initiator Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 150000003377 silicon compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 238000001494 step-and-flash imprint lithography Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 150000003512 tertiary amines Chemical class 0.000 description 1
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 1
- 238000009281 ultraviolet germicidal irradiation Methods 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F2/00—Processes of polymerisation
- C08F2/46—Polymerisation initiated by wave energy or particle radiation
- C08F2/48—Polymerisation initiated by wave energy or particle radiation by ultraviolet or visible light
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F290/00—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers modified by introduction of aliphatic unsaturated end or side groups
- C08F290/02—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers modified by introduction of aliphatic unsaturated end or side groups on to polymers modified by introduction of unsaturated end groups
- C08F290/06—Polymers provided for in subclass C08G
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G59/00—Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
- C08G59/18—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
- C08G59/20—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the epoxy compounds used
- C08G59/22—Di-epoxy compounds
- C08G59/30—Di-epoxy compounds containing atoms other than carbon, hydrogen, oxygen and nitrogen
- C08G59/306—Di-epoxy compounds containing atoms other than carbon, hydrogen, oxygen and nitrogen containing silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G59/00—Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
- C08G59/18—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
- C08G59/20—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the epoxy compounds used
- C08G59/32—Epoxy compounds containing three or more epoxy groups
- C08G59/3254—Epoxy compounds containing three or more epoxy groups containing atoms other than carbon, hydrogen, oxygen or nitrogen
- C08G59/3281—Epoxy compounds containing three or more epoxy groups containing atoms other than carbon, hydrogen, oxygen or nitrogen containing silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L63/00—Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/0002—Lithographic processes using patterning methods other than those involving the exposure to radiation, e.g. by stamping
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/004—Photosensitive materials
- G03F7/027—Non-macromolecular photopolymerisable compounds having carbon-to-carbon double bonds, e.g. ethylenic compounds
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/004—Photosensitive materials
- G03F7/038—Macromolecular compounds which are rendered insoluble or differentially wettable
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/004—Photosensitive materials
- G03F7/075—Silicon-containing compounds
- G03F7/0755—Non-macromolecular compounds containing Si-O, Si-C or Si-N bonds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
- H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
- H01L21/02126—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material containing Si, O, and at least one of H, N, C, F, or other non-metal elements, e.g. SiOC, SiOC:H or SiONC
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
- H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
- H01L21/02282—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process liquid deposition, e.g. spin-coating, sol-gel techniques, spray coating
- H01L21/02288—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process liquid deposition, e.g. spin-coating, sol-gel techniques, spray coating printing, e.g. ink-jet printing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3105—After-treatment
- H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
Abstract
Description
本発明はナノインプリント用途の光重合性組成物並びにそれを用いたナノインプリントプロセスによるパターン形成方法に関する。
ナノインプリントは、微細加工パターン(以下、単にパターンと呼ぶことがある)がされた原版を直接、樹脂等の転写材料を塗布した基板に押し当てることで、基板に原版のパターン(以下、原版パターンと呼ぶことがある)を転写する技術であり、ナノ(nm)オーダーの加工が可能である。
具体的には、テンプレート、モールドまたはスタンプと呼ばれる金型原版に、予め微細加工された原版パターンを形成しておき、それを基板に塗布した樹脂または樹脂の前駆体等の転写材料に接触させ転写パターンを基板に得る。例えば、テンプレートの原版パターンを基板に塗布した樹脂または樹脂の前駆体に当てることで、転写パターンを得るものである。
ナノインプリントには、光重合性組成物を用いる光ナノインプリント(以下、ナノインプリントリソグラフィと呼ぶことがある)、転写材料に熱可塑性樹脂を用いる熱ナノインプリント、およびスピンオングラス(SOG)とよばれる高粘性樹脂を用いる室温ナノインプリント等の種類があり、例えば、特許文献1に光ナノインプリント、特許文献2に熱ナノインプリント、特許文献3に室温ナノインプリントについて記載される。
中でも、光ナノインプリントは、国際半導体技術ロードマップ(ITRS)委員会が発行する国際半導体技術ロードマップ(非特許文献1)において、次世代半導体における微細加工の候補に挙げられており、他のナノインプリントと比較して、プロセスのスループット(工程の単位時間当たりの処理能力)に優れており、高精度のアライメント調整が可能である。また、光ナノインプリントは、もう一方の次世代半導体における微細加工の候補である、極端紫外光(波長13.5nm)リソグラフィと異なり、高価な露光装置を必要とせず、経済的な優位性がある。
光ナノインプリントによる転写パターンの形成は、基板に塗布された転写材料である液状の光重合性組成物に、テンプレートの原版パターンを当て、テンプレートを介して光照射し、光重合性組成物を硬化させ、転写パターンを得るものである。電子ビームを用いれば、テンプレートに20nm以下の精度で原版パターンを得ることが可能である。尚、テンプレートの材質には、光重合に必要な波長の光を透過させる石英またはサファイアが用いられる。前記光重合性組成物には、特許文献4に記載の光硬化反応を生じる高分子ケイ素化合物を含む膜形成組成物、特許文献5に記載のフッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤またはフッ素・シリコーン系界面活性剤を含む光ナノインプリントリソグラフィ用硬化性組成物、特許文献6に記載のパターン転写が可能な紫外線硬化性樹脂材が挙げられる。
光ナノインプリントにおける転写材料の基板への塗布方法には、複数の方式があるが、特に微細構造の精密な転写性、アライメント精度を重視する場合、転写パターン精度の面内均一性に優れ、スループット向上およびパターン欠陥の低減がはかれることより、インクジェット方式が採用されることが多い。
インクジェット方式は、基板にノズルで光重合性組成物を液滴として吹きつけ塗膜とし、テンプレートの原版パターンを塗布面に当てた状態で光照射し組成物を硬化させ、硬化体による転写パターンを基板上に得る。吹き付ける液滴の容量はピコリットルオーダーであり、光重合性組成物は粘性および蒸気圧が低い液体であることが求められる。また、光重合性組成物のテンプレートの原版パターンへの充填は、テンプレートを基板上の光重合性組成物の塗膜に当てた際、毛細管現象により自発的に行われるため、テンプレートを加圧する必要はない。最後に、テンプレートを基板から引き離し、基板上に転写パターンを得る。転写パターンは、パターンの下層に形成された金属薄膜等に対するマスクパターンとして用いられることが多く、この場合、ナノインプリント後に薄膜をエッチングすることで、原版パターンが転写された薄膜が得られる。
インクジェット方式の光ナノインプリント装置は、ステップアンドフラッシュインプリントリソグラフィー方式を採用した米国モレキュラーインプリンツ社の商品名インプリオが挙げられ、テンプレートの原版パターンの精度からインクジェットによる塗布量を制御するドロップオンデマンド方式を採用し、転写パターンの平坦性、スループットを向上させ、パターン欠陥を低減させている。
光ナノインプリントにおいて用いられる転写材料としては、各種重合性アクリレート化合物と光重合開始剤から構成される光重合性組成物が一般的である。しかしながら、光重合性組成物の化学構造または組成等を調整すれば、光重合後の硬化体を永久部材として使用することが可能である。
例えば、光重合性化合物において、重合性アクリレート化合物の替わりにシロキサン化合物を用い重合させれば、得られたシロキサン樹脂の硬化体は、絶縁性、機械的強度および耐酸耐アルカリ等の耐久性に優れたものとなり、重合性アクリレート化合物を用いた場合と異なり、永久部材、例えば、絶縁膜として用いることが可能である。この際の、シロキサン化合物を含む光重合性組成物に要求される物性としては、低粘性且つ低蒸気圧の液体であることである。合成が容易でハンドリングしやすい等、工業に使用可能であることも重要である。
光ナノインプリントを、最先端のロジック半導体やメモリーの多層配線構造を形成するバックエンドプロセス(以下、BEOLと呼ぶことがある)における低誘電率層間絶縁膜(以下、Low−k膜と呼ぶことがある)に用いれば、工程数を削減することが可能である。この際、光硬化後の硬化体がLow−k膜としての特性を発現する必要があり、Low−k膜としての機能を有する光重合性組成物が米国テキサス大学で検討され、非特許文献2、非特許文献3に報告されている。
しかしながら、従来のシロキサン化合物を含む光重合性組成物は、以下の2つの問題のいずれかを有することが知られている。
第1の問題は、液状の光重合性組成物の粘性が高く、インクジェット法による基板への塗布が難しいことである。前述の光ナノインプリント装置において、組成物のインクジェットにて塗布可能な粘度は25℃において30m・Pa・s以下である。30m・Pa・sを上回ると、インクジェット方式による均一な膜厚の塗布が難しく、且つインクジェットノズルの閉塞の虞がある。光重合性組成物に有機溶剤を添加して粘度を低下させると、蒸気圧が上昇してしまい、基板上にインクジェットで吐出した液滴の揮発により、表面滑らかな塗布膜が得られないで、基板の転写パターンの精度が低下する。また、有機溶剤を多く加えることは、硬化物の物性低下の懸念がある。
第2の問題は、光重合性組成物の合成が難しいことである。
(Xは2種類以上の重合性置換基を示す)
しかしながら、多置換性のカゴ型シルセスキオキサンは、ある特定の割合で重合性置換基Xを導入した場合を除いて、複数の重合性置換基Xを1分子内に導入する際、同一のものが得られ難い。例えば、Xとして、アクリロイル基とマレイミド基を、各々モル比で表して50:50で、1分子内に導入した使用とした場合、得られる生成物を分子レベルで見れば、アクリロイル基とマレイミド基は50:50で均一に導入されず、偏った分布のものとなる。特に光ナノインプリントにおいて、置換基が偏ることで、硬化体に所望の物性が得られないばかりか、硬化具合および物性がロット間でばらつくという問題があった。
しかしながら、多置換性のカゴ型シルセスキオキサンは、ある特定の割合で重合性置換基Xを導入した場合を除いて、複数の重合性置換基Xを1分子内に導入する際、同一のものが得られ難い。例えば、Xとして、アクリロイル基とマレイミド基を、各々モル比で表して50:50で、1分子内に導入した使用とした場合、得られる生成物を分子レベルで見れば、アクリロイル基とマレイミド基は50:50で均一に導入されず、偏った分布のものとなる。特に光ナノインプリントにおいて、置換基が偏ることで、硬化体に所望の物性が得られないばかりか、硬化具合および物性がロット間でばらつくという問題があった。
また、アルコキシシランをゾルゲル法により加水分解縮合させてなる、以下に示す化学構造を有する縮合物を光ナノインプリントの光重合性組成物へ使用することも検討されている。尚、波線部分はその先にもシロキサン結合が続くことを意味する。
しかしながら、一般的に、ゾルゲル法による加水分解縮合物は多数のSi−OH基を含
んでおり、得られる加水分解縮合物は極めて不安定なものである。その結果、光ナノインプリントにおいて、置換基が偏ることで、硬化体に所望の物性が得られないばかりか、硬化具合および物性がロット間でばらつくという問題があった。
んでおり、得られる加水分解縮合物は極めて不安定なものである。その結果、光ナノインプリントにおいて、置換基が偏ることで、硬化体に所望の物性が得られないばかりか、硬化具合および物性がロット間でばらつくという問題があった。
ITRS 2010 Update
F.Palmieri et al.Proceeding of SPIE,6151,61510J(2006)
Jianjun Hao et al.Proceeding of SPIE,6517,651729(2007)
従来技術に用いられるシロキサン化合物を含む光重合性組成物は、ゾルゲル法により生成されたシロキサン化合物または多官能性のかご型シルセスキオキサンを用いており、これらの化合物は、所望の化学構造および物性を再現性よく得る合成方法が確立されていない。ゆえに工業生産に採用され難く、光ナノインプリントの転写材料として、産業上利用することが困難であった。
本発明は上記問題を解決するものであり、室温(25℃)で低粘性且つ低蒸気圧であり、光ナノインプリントの転写材料として好適に使用でき、有機溶剤を含まない状態においてもインクジェット方式による塗布が可能であり、高エネルギー線の照射により光重合した際にシリコン樹脂としての重合硬化物が再現性よく得られる光重合性組成物を提供することを目的とする。および当該光重合性組成物を用いた光ナノインプリントによるパターン形成方法を得ることを目的とする。
即ち、本発明は以下の発明1〜6よりなる。
(式中、基Bは重合性基であり、qは1〜10の整数、rは0〜5の整数である。)
で表されるシロキサン化合物(B)、
からなる群から選ばれる少なくとも一つである、光重合性組成物。
で表されるシロキサン化合物(B)、
からなる群から選ばれる少なくとも一つである、光重合性組成物。
[発明2]
基Aおよび基Bが、それぞれ独立に、アクリロイル基、メタクリロイル基、ビニル基、ビニルエーテル基、エポキシ基またはオキセタン基である、発明1の光重合性組成物。
基Aおよび基Bが、それぞれ独立に、アクリロイル基、メタクリロイル基、ビニル基、ビニルエーテル基、エポキシ基またはオキセタン基である、発明1の光重合性組成物。
[発明3]
25℃における粘度が30m・Pa・s以下である、発明1または発明2の光重合性組成物。
25℃における粘度が30m・Pa・s以下である、発明1または発明2の光重合性組成物。
[発明4]
25℃における蒸気圧が267Pa以下である、発明1〜3の光重合性組成物。
25℃における蒸気圧が267Pa以下である、発明1〜3の光重合性組成物。
[発明5]
発明1〜4の光重合性組成物をノズルにて液滴の状態で基板上に吹き付けて、基板上に光重合性組成物を塗布する工程、
原版パターンが形成されたテンプレートを、基板上に塗布した光重合性組成物と接触させた状態で、テンプレートを介して光重合性組成物に高エネルギー光を照射して重合硬化させる工程、
基板からテンプレートを引き離す工程、
を含む、基板上にテンプレートのパターンを転写するパターン形成方法。
発明1〜4の光重合性組成物をノズルにて液滴の状態で基板上に吹き付けて、基板上に光重合性組成物を塗布する工程、
原版パターンが形成されたテンプレートを、基板上に塗布した光重合性組成物と接触させた状態で、テンプレートを介して光重合性組成物に高エネルギー光を照射して重合硬化させる工程、
基板からテンプレートを引き離す工程、
を含む、基板上にテンプレートのパターンを転写するパターン形成方法。
[発明6]
高エネルギー光が、波長420nm以下の電磁波または電子線である、発明5の方法。
高エネルギー光が、波長420nm以下の電磁波または電子線である、発明5の方法。
本発明において、光重合開始剤と特定の分枝鎖状または環状の構造を有するシロキサン化合物を含む光重合性組成物を光ナノインプリントの転写材料に用いることができる。
本発明の光重合性組成物の構成物であるシロキサン化合物は再現性よく合成され、高エネルギー光を照射された光重合開始剤の作用により重合することが可能である。当該シロキサン化合物は、室温付近(25℃前後)で低粘性且つ低蒸気圧の液体であり、インクジェットによるノズル塗布が可能である。
本発明のナノインプリント用の光重合性組成物、およびそれを用いたパターン形成方法について、以下に説明する。
1.ナノインプリント用の光重合性組成物
本発明の光ナノインプリント用途の光重合性組成物は、光重合開始剤とシロキサン化合物とを含む。
本発明の光ナノインプリント用途の光重合性組成物は、光重合開始剤とシロキサン化合物とを含む。
(式中、基Bは重合性基、qは1〜10の整数、rはp〜5の整数である。)
からなる群から選ばれる少なくとも一つのシロキサン化合物である。
からなる群から選ばれる少なくとも一つのシロキサン化合物である。
本発明の光重合性組成物に含まれる、シロキサン化合物(A)とシロキサン化合物(B)は、光重合後に硬化物とした際に、シロキサン結合を有するシリコン樹脂となり、優れた耐熱性および低吸水性を示す。シロキサン化合物(A)およびシロキサン化合物(B)は、分子鎖状または環状であるので、同じ分子量の直鎖状のシロキサン化合物に比べ、同じ温度域では低粘性である。
シロキサン化合物(A)は、常温(25℃)で低粘性且つ低蒸気圧の液体である。光重合後の硬化物は低誘電率であり、また、光硬化時の収縮率が低く精緻な転写パターンが得られる。
シロキサン化合物(B)は、常温(25℃)で低粘性且つ低蒸気圧の液体である。さらにその環状構造から放射状に官能基Bを有するため、光重合後の硬化体は架橋密度が高く、ガラス転移温度がなく結晶性を有せず非晶質であり、機械的特性に優れる。
本発明の光重合性組成物の構成物であるシロキサン化合物(A)とシロキサン化合物(B)が有する重合性基AおよびBは、それぞれ独立に、アクリロイル基、メタクリロイル基、ビニル基、ビニルエーテル基、エポキシ基またはオキセタン基であることが好ましい。これらの光重合基は、シロキサン化合物(A)、およびシロキサン化合物(B)のシリコン原子に直接結合してもよく、アルキレン基を介して結合してもよい。
本発明の光重合性組成物において用いられるシロキサン化合物(A)とシロキサン化合物(B)は、いずれかの一方単独で、または混合して使用することができ、混合させて使用する場合、その混合比率については特に限定されず、任意の比率で混合させることができる。例えば、光重合後の硬化体の比誘電率を低下させたい場合は、シロキサン化合物(A)の割合を高くし、光重合後の硬化物の機械的強度を上げたい場合は、シロキサン化合物(B)の割合を高くすることで、得られる硬化体の物性の制御が容易である。特に半導体デバイスに用いられる低誘電率層間絶縁膜に用いる場合、機械的強度に優れた硬化体を得るためにも、シロキサン化合物(B)の割合を高くすることが好ましい。質量比で表して、好ましくはシロキサン化合物(A):シロキサン化合物(B)=0〜50:50〜100である。さらに好ましくは、シロキサン化合物(A):シロキサン化合物(B)=1〜50:50〜99である。
1.2 光重合開始剤
本発明の光重合性組成物に用いられる光重合開始剤とは、高エネルギー光の照射により、ラジカルまたは酸を発生させて、シロキサン化合物(A)が有する重合性基Aまたはシロキサン化合物(B)が有する重合性基Bに作用して、シロキサン化合物(A)またはシロキサン化合物(B)を重合させることができるものである。具体的には光ラジカル重合開始剤と光カチオン重合開始剤が挙げられる。
本発明の光重合性組成物に用いられる光重合開始剤とは、高エネルギー光の照射により、ラジカルまたは酸を発生させて、シロキサン化合物(A)が有する重合性基Aまたはシロキサン化合物(B)が有する重合性基Bに作用して、シロキサン化合物(A)またはシロキサン化合物(B)を重合させることができるものである。具体的には光ラジカル重合開始剤と光カチオン重合開始剤が挙げられる。
光ラジカル重合開始剤には、分子内の結合が開裂してラジカルを生成する分子内開裂型と、3級アミンやエーテル等の水素供与体を併用することでラジカルを生成する水素引き抜き型があり、本発明においてはいずれも使用することができる。例えば、分子内開裂型である2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン(チバ・スペシャリティケミカルズ株式会社製、商品名Darocur1173)は、光の照射によって炭素−炭素結合が開裂することでラジカルを生成する。また、水素引き抜き型としては、ベンゾフェノンやオルソベンゾイン安息香酸メチル、4−ベンゾイル−4’−メチルジフェニルサルファイド等があり、光照射による水素供与体との2分子反応によって、ラジカルを生成する。これらのラジカルによって、アクリロイル基、メタクリロイル基またはビニル基の二重結合が開裂し、シロキサン化合物(A)またはシロキサン化合物(B)は重合する。
光ラジカル重合発生剤としては、光を吸収することでラジカルを発生する化合物であれば特に限定されず、市販の光重合開始剤を用いることができ、例えば、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ株式社製の光重合開始剤Darocurシリーズから、前述の商品名Darocur1173、またはIrgacureシリーズから、商品名Irgacure127,Irgacure184、Irgacure2959、Irgacure369、Irgacure379、Irgacure907、Irgacure1700、Irgacure1800、Irgacure1850、Irgacure1870またはIrgacure4265を使用することができる。
光カチオン重合開始剤は、ジアゾニウム塩、ヨードニウム塩、スルホニウム塩、ホスホニウム塩などのオニウム塩系の化合物が挙げられる。これらの化合物は光の照射によって、励起状態を経た後に酸を生成する。これらの酸によって、エポキシ基またはオキセタン基が開裂、またはビニルエーテル基の二重結合が開裂することによって、シロキサン化合物(A)または(B)は重合する。
光カチオン重合開始剤は、光を吸収することで酸を発生する化合物であれば特に限定されず、市販の光重合開始剤を用いることができ、例えば、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ株式会社製の光重合開始剤Irgacureシリーズから、商品名、Irgacure261、または、みどり化学株式社の光重合開始剤、商品名BBI−103、MPI−103、TPS−103、MDS−103,DTS−103、NAT−103またはNDS−103を使用することができる。
本発明の光重合性組成物の構成成分として用いられる光重合開始剤の割合は、光重合性組成物の全質量を基準として、0.1質量%〜7質量%の範囲内である。含有が0.1質量%を下回ると、光重合反応によって硬化物を得ることが難しくなる。7質量%を上回ると、光硬化後の硬化物の物性が低下し、ナノインプリントによって良好なパターン転写が難しくなる。
2.光重合性組成物の物性および光硬化
本発明の光重合性組成物は25℃における粘度が30m・Pa・s以下の低粘性である。粘度が30m・Pa・sを上回ると、インクジェットによって吐出される液滴の体積をコントロールすることが難しくなる。場合によっては、インクジェットノズルの閉塞が生じる。
本発明の光重合性組成物は25℃における粘度が30m・Pa・s以下の低粘性である。粘度が30m・Pa・sを上回ると、インクジェットによって吐出される液滴の体積をコントロールすることが難しくなる。場合によっては、インクジェットノズルの閉塞が生じる。
本発明の光重合性組成物は25℃における蒸気圧が267Pa以下の低蒸気圧である。蒸気圧が267Paを上回ると、基板上にインクジェットで吐出した際に、液滴の揮発が無視できなくなり、均一な膜厚の膜を作ることが難しい。その結果、光ナノインプリントによる転写パターンにおいて、原版パターンの再現性が難しくなる。
本発明の光重合性組成物は、高エネルギー光照射を行うことで、光重合開始剤の作用により重合反応が進行し、硬化体となる。光照射に用いられる高エネルギー光としては、近紫外領域を含む紫外光であり、具体的には420nm以下の紫外光である。実用的には、波長200nm以上、420nm以下の紫外光が使いやすく、これらの波長域の紫外光を放射する光源には、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、中圧水銀灯、低圧水銀灯、メタルハライドランプ、キセノンフラッシュランプまたは紫外発光ダイオード(LED)が挙げられ、本発明の光重合性組成物の硬化に使用することができる。
本発明のナノインプリントにおいて用いられるテンプレートは、紫外光領域以下の波長が透過する材質である必要があり、具体的には石英およびサファイア等が挙げられる。
3.パターン形成方法
本発明のパターン形成方法は、発明1〜4の光重合性組成物をノズルにて液滴の状態で基板上に吹き付けて、基板上に光重合性組成物を塗布する工程、
原版パターンが形成されたテンプレートを、基板上に塗布された光重合性組成物と接触させた状態で、テンプレートを介して光重合性組成物に高エネルギー光を照射して重合硬化させる工程、
基板からテンプレートを引き離す工程、
を含む、基板上にテンプレートのパターンを転写するパターン形成方法である。
本発明のパターン形成方法は、発明1〜4の光重合性組成物をノズルにて液滴の状態で基板上に吹き付けて、基板上に光重合性組成物を塗布する工程、
原版パターンが形成されたテンプレートを、基板上に塗布された光重合性組成物と接触させた状態で、テンプレートを介して光重合性組成物に高エネルギー光を照射して重合硬化させる工程、
基板からテンプレートを引き離す工程、
を含む、基板上にテンプレートのパターンを転写するパターン形成方法である。
即ち、発明1〜4の光重合性組成物を、インクジェットノズルより液滴の状態で基板上へ吹き付け、光ナノインプリントに準じて、原版パターンが形成されたテンプレートを、基板に塗布された光重合性組成物に接触させた状態で高エネルギー光照射を行うことで、光重合性組成物を硬化させ、硬化体からテンプレートを引き離すことで、転写パターンを基板上に形成する。
高エネルギー光は、光重合開始剤に作用しラジカルまたは酸を発生させ、シロキサン化合物を重合させるエネルギーを有する、波長420nm以下の電磁波または電子線であることが好ましい。
4.用途
光ナノインプリントによって形成された、本発明の光重合性組成物を重合させた転写パターンは、半導体デバイス中に用いられる低誘電率層間絶縁膜として使用される。当該半導体デバイスには、マイクロプロセッサー等のロジック半導体、DRAM(Dynamic Random Access Memory)等の揮発性メモリー、またはフラッシュメモリーが揚げられる。
光ナノインプリントによって形成された、本発明の光重合性組成物を重合させた転写パターンは、半導体デバイス中に用いられる低誘電率層間絶縁膜として使用される。当該半導体デバイスには、マイクロプロセッサー等のロジック半導体、DRAM(Dynamic Random Access Memory)等の揮発性メモリー、またはフラッシュメモリーが揚げられる。
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
始めに、分岐構造を有するシロキサン化合物(A)、環状構造を有するシロキサン化合物(B)を合成した後、光重合開始剤を加え、本発明の光重合性組成物を得た。
具体的には、実施例1で、分岐構造を有するシロキサン化合物(A)に属するシロキサン化合物(A−1)、および環状構造を有するシロキサン化合物(B)に属するシロキサン化合物(B−1)に光重合開始剤を加え、本発明の光重合性組成物(1)を得た。実施例2では、より高強度の硬化物を得るために、シロキサン化合物(B−1)に光重合開始剤を加え、本発明の光重合性組成物(2)を得た。
次いで、光重合性組成物(1)および(2)の粘度、蒸気圧、硬化物の比誘電率、耐熱性、ガラス転移温度、強度および吸水率、並びに光重合組成物の硬化前後における光硬化収縮率を測定した。
次いで、光重合性組成物(1)および(2)を用い、光ナノインプリントを行い転写パターンの観察を行った。
[物性の測定方法]
測定方法を以下、詳細に示す。
測定方法を以下、詳細に示す。
光重合性組成物の粘度は振動式粘度計(株式会社セコニック製、品名、VM−100A)にて測定した。蒸気圧は、密閉可能な米国Swagelok社のステンレス製10mlシリンダーに光重合性組成物を封入し、液体窒素で冷却しながら溶存空気を減圧脱気する操作を3回繰り返した後、シリンダー内の圧力を隔膜式圧力計(日本エム・ケー・エス株式会社製、品名、バラトロン626B)にて測定した。
光重合性組成物を重合させ硬化物を得る際の光源には、UV照射装置(株式会社モリテックス製、品名、MUV−351U)を用いた。
硬化物の比誘電率は、薄膜形状の硬化物を作成し、その上下部分に導電性ペースト(藤倉化成株式会社製、商品名ドータイト)にて金属電極を作成し、LCRメーター(米国アジレント社製、4294A)を用いて、周波数1MHzにおける静電容量値を測定して、算出した。耐熱性は、示差熱天秤TG−DTA(株式会社リガク製、TG8120)によって得られた熱質量曲線における5%質量減少温度を、耐熱性の指標とした。ガラス転移温度は、示差走査熱量計(セイコーインスツル株式会社製、品名、DSC6200)を用いて測定した。機械的強度は、シリコン基板上に薄膜形状の硬化物を作成し、ナノインデンテーション法(米国ハイジトロン社製、商品名トライボインデンター)によって測定した。吸水率は、硬化物を120℃のオーブンにて一晩乾燥させた後、硬化物を純水中へ24時間浸漬させ、浸漬前後の質量変化量より算出した。
光重合組成物の硬化前後における光硬化収縮率は、シリコン基板上における光硬化前後の膜厚変化量を光干渉方式膜厚計(ドイツセンテック社製、FTP500)にて測定し、算出した。
で表されるシロキサン化合物(A−1)を、公知の合成法に従って合成した(非特許文献3)。なお式(3)で示されるシロキサン化合物(A−1)は、米国テキサス大学より、品名、Si−12メタクリルとして入手可能である。
で表されるシロキサン化合物(B−1)の合成を行った。
1Lのガラスフラスコに1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン(米国Gelest社製)を15.248g(0.063mol)、メタクリル酸アリル(東京化成株式会社製)を36.747g(0.2913mol)、トルエンを200ml仕込んだ後、溶液を撹拌しながら、触媒として白金(0)−1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン錯体(2質量%キシレン溶液)(米国シグマ−アルドリッチ社製)を30mg、滴下した。12時間撹拌した後、トルエン、および過剰のメタクリル酸アリルをエバポレーターにて減圧除去することで、目的とする光重合性シロキサン化合物(B−1)を収量41.906g、収率88.7質量%で得た。
で表される光重合開始剤を添加した。尚、当該光重合開始剤は、米国チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社より、商品名Darocur1173として市販されている。
具体的には、質量比で表して、シロキサン化合物(A−1):シロキサン化合物(B−1):光重合開始剤が49:49:2の割合となるように、光硬化性組成物を調製した。
実施例2
光重合性シロキサン化合物として、光重合性シロキサン化合物(B−1)のみを用いた
以外は、実施例1と同様の方法で実施した。
光重合性シロキサン化合物として、光重合性シロキサン化合物(B−1)のみを用いた
以外は、実施例1と同様の方法で実施した。
[光重合性組成物の調製]
実施例1で用いた環状構造を有する光重合性シロキサン化合物(B−1)と光重合開始剤を、質量比で表して、シロキサン化合物(B−1):光重合開始剤が、質量比で表して、98:2の割合となるように、光重合性組成物を調製した。
実施例1で用いた環状構造を有する光重合性シロキサン化合物(B−1)と光重合開始剤を、質量比で表して、シロキサン化合物(B−1):光重合開始剤が、質量比で表して、98:2の割合となるように、光重合性組成物を調製した。
次いで、実施例1の光重合性組成物(1)、実施例2の光重合性組成物(2)および各々硬化物についての物性測定を行った。
[光重合性組成物および硬化物の物性測定]
表1に、光重合性組成物(1)および(2)の粘性、蒸気圧の測定結果を、表2に、光重合後の各々硬化物(1)および(2)の比誘電率、耐熱性、ガラス転移温度、機械的強度、光硬化収縮率および吸水率の測定結果を示す。
表1に、光重合性組成物(1)および(2)の粘性、蒸気圧の測定結果を、表2に、光重合後の各々硬化物(1)および(2)の比誘電率、耐熱性、ガラス転移温度、機械的強度、光硬化収縮率および吸水率の測定結果を示す。
光重合性組成物(1)および(2)はともに、粘性が30m・Pa・s(30cP)以下、蒸気圧が267Pa(2Torr)以下であり、光ナノインプリントにおけるインクジェットによる基板への塗布が可能であった。
また、光重合後の硬化物の比誘電率、耐熱性、ガラス転移温度、機械的強度、光硬化収縮率、吸水率は低誘電率層間絶縁膜として利用することが可能な値あった。
[光重合性組成物を用いた光ナノインプリント]
ナノオーダーの原版パターンが形成された石英製のテンプレートを準備した。トリデカフルオロ−1,1,2,2−テトラハイドロオクチルジメチルクロロシラン(米国Gelest社製)を1.0質量%含有するトルエン溶液を準備し、そこへテンプレートを1時間浸漬させて、テンプレートの表面処理を行った。続いてシリコン基板を準備し、光ナノインプリントの下層膜に相当する密着層を形成するための塗布液(ドイツ国マイクロレジストテクノロジー社製、商品名mr−APS1)をシリコン基板上へ回転速度5000rpmにて60秒間スピンコートし、150℃で60秒加熱させ、密着層を形成した。このような2枚のシリコン基板上に、上記の光重合性組成物(1)および(2)を各々塗布し、そこへテンプレートを上からゆっくりと接触させた。続いてテンプレートの上部側より、前記UV照射装置を用い、紫外光を20mW/cm2の強度で180秒間、照射させることで、光重合性組成物を硬化させた。硬化物からテンプレートを引き離し、シリコン基板上に光ナノインプリントによる転写パターンを得た。光学顕微鏡、および電子顕微鏡にてパターンを観察したところ、良好な転写性を確認した。
ナノオーダーの原版パターンが形成された石英製のテンプレートを準備した。トリデカフルオロ−1,1,2,2−テトラハイドロオクチルジメチルクロロシラン(米国Gelest社製)を1.0質量%含有するトルエン溶液を準備し、そこへテンプレートを1時間浸漬させて、テンプレートの表面処理を行った。続いてシリコン基板を準備し、光ナノインプリントの下層膜に相当する密着層を形成するための塗布液(ドイツ国マイクロレジストテクノロジー社製、商品名mr−APS1)をシリコン基板上へ回転速度5000rpmにて60秒間スピンコートし、150℃で60秒加熱させ、密着層を形成した。このような2枚のシリコン基板上に、上記の光重合性組成物(1)および(2)を各々塗布し、そこへテンプレートを上からゆっくりと接触させた。続いてテンプレートの上部側より、前記UV照射装置を用い、紫外光を20mW/cm2の強度で180秒間、照射させることで、光重合性組成物を硬化させた。硬化物からテンプレートを引き離し、シリコン基板上に光ナノインプリントによる転写パターンを得た。光学顕微鏡、および電子顕微鏡にてパターンを観察したところ、良好な転写性を確認した。
で表される光重合性シロキサン化合物(C−1)を、公知の合成法に従って合成した(非特許文献3)。尚、式(6)で示される光重合性シロキサン化合物(C−1)は、米国マイアテリアルズ社より商品名OMPSとして入手可能である。この化合物はシロキサン結合によってかご型の分子構造が形成されており、一般的には、かご型シルセスキオキサンと呼ばれるものである。
[光重合性組成物の調製]
光重合性シロキサン化合物(C−1)と式(5)で示される光重合開始剤を、質量比で表して、シロキサン化合物(C−1):光重合開始剤が、質量比で表して、98:2の割合となるように、光重合性組成物を調製した。得られた光重合性組成物の粘性は、25℃において280m・Pa・sと高い値を示しており、粘性が高すぎて、インクジェット方式の光ナノインプリントには適用できなかった。
光重合性シロキサン化合物(C−1)と式(5)で示される光重合開始剤を、質量比で表して、シロキサン化合物(C−1):光重合開始剤が、質量比で表して、98:2の割合となるように、光重合性組成物を調製した。得られた光重合性組成物の粘性は、25℃において280m・Pa・sと高い値を示しており、粘性が高すぎて、インクジェット方式の光ナノインプリントには適用できなかった。
Claims (6)
- 基Aおよび基Bが、それぞれ独立に、アクリロイル基、メタクリロイル基、ビニル基、ビニルエーテル基、エポキシ基またはオキセタン基である、請求項1に記載の光重合性組成物。
- 25℃における粘度が30m・Pa・s以下である、請求項1または請求項2に記載の光重合性組成物。
- 25℃における蒸気圧が267Pa以下である、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の光重合性組成物。
- 請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の光重合性組成物をノズルにて液滴の状態で基板上に吹き付けて、基板上に光重合性組成物を塗布する工程、
原版パターンが形成されたテンプレートを、基板上に塗布した光重合性組成物と接触させた状態で、テンプレートを介して光重合性組成物に高エネルギー光を照射して重合硬化させる工程、
基板からテンプレートを引き離す工程、
を含む、基板上にテンプレートのパターンを転写するパターン形成方法。 - 高エネルギー光が、波長420nm以下の電磁波または電子線である、請求項5に記載の方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012238211A JP2013138179A (ja) | 2011-11-30 | 2012-10-29 | 光重合性組成物並びにそれを用いたパターン形成方法 |
| PCT/JP2012/078457 WO2013080741A1 (ja) | 2011-11-30 | 2012-11-02 | 光重合性組成物並びにそれを用いたパターン形成方法 |
| TW101144843A TW201333076A (zh) | 2011-11-30 | 2012-11-29 | 光聚合性組合物與使用其之圖案形成方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011262204 | 2011-11-30 | ||
| JP2011262204 | 2011-11-30 | ||
| JP2012238211A JP2013138179A (ja) | 2011-11-30 | 2012-10-29 | 光重合性組成物並びにそれを用いたパターン形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2013138179A true JP2013138179A (ja) | 2013-07-11 |
Family
ID=48535209
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2012238211A Pending JP2013138179A (ja) | 2011-11-30 | 2012-10-29 | 光重合性組成物並びにそれを用いたパターン形成方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2013138179A (ja) |
| TW (1) | TW201333076A (ja) |
| WO (1) | WO2013080741A1 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160031814A (ko) * | 2014-09-15 | 2016-03-23 | 한국화학연구원 | 나노임프린트용 광중합성 조성물 및 이를 이용한 미세패턴 박막의 제조방법 |
| KR101607965B1 (ko) | 2015-07-07 | 2016-03-31 | 한국화학연구원 | 롤투롤 나노임프린트용 광중합성 조성물 및 이를 포함하는 선 격자 편광필름 |
| JP2017149657A (ja) * | 2016-02-23 | 2017-08-31 | 信越化学工業株式会社 | 有機ケイ素化合物およびそれを含む硬化性組成物 |
| JP2020501937A (ja) * | 2016-12-22 | 2020-01-23 | イラミーナ インコーポレーテッド | インプリント装置 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015064310A1 (ja) * | 2013-10-30 | 2015-05-07 | 日産化学工業株式会社 | シルセスキオキサン化合物及び変性シリコーン化合物を含むインプリント材料 |
| JP6779611B2 (ja) * | 2014-12-19 | 2020-11-04 | キヤノン株式会社 | インプリント用光硬化性組成物、硬化膜の製造方法、光学部品の製造方法、回路基板の製造方法、電子部品の製造方法 |
| JP6941655B2 (ja) * | 2017-11-22 | 2021-09-29 | マクセルホールディングス株式会社 | モデル材用組成物 |
| JP6615849B2 (ja) | 2017-11-22 | 2019-12-04 | マクセルホールディングス株式会社 | モデル材用組成物 |
| JP6941654B2 (ja) * | 2017-11-22 | 2021-09-29 | マクセルホールディングス株式会社 | モデル材用組成物 |
| CN111234773B (zh) * | 2020-03-10 | 2021-09-17 | 烟台德邦科技股份有限公司 | 一种具有高度环境适应性的硅酮密封胶 |
| WO2023037941A1 (ja) * | 2021-09-10 | 2023-03-16 | ダウ・東レ株式会社 | 高エネルギー線硬化性組成物およびその用途 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10225906B2 (en) * | 2004-10-22 | 2019-03-05 | Massachusetts Institute Of Technology | Light emitting device including semiconductor nanocrystals |
| JP4467611B2 (ja) * | 2007-09-28 | 2010-05-26 | 株式会社日立製作所 | 光インプリント方法 |
| JP5266248B2 (ja) * | 2007-11-07 | 2013-08-21 | 昭和電工株式会社 | エポキシ基含有オルガノシロキサン化合物 |
| JP5200556B2 (ja) * | 2008-01-25 | 2013-06-05 | セイコーエプソン株式会社 | 吐出パルスの設定方法 |
| JP2010006870A (ja) * | 2008-06-24 | 2010-01-14 | Fujifilm Corp | ナノインプリント用硬化性組成物、硬化物およびその製造方法 |
| JP2010158843A (ja) * | 2009-01-08 | 2010-07-22 | Seiko Epson Corp | 液体吐出装置、及び、その制御方法 |
| JP2011035346A (ja) * | 2009-08-06 | 2011-02-17 | Showa Denko Kk | 光硬化性転写シート及びこれを用いた光ナノインプリント方法 |
| JP5757242B2 (ja) * | 2009-10-22 | 2015-07-29 | 日産化学工業株式会社 | ケイ素化合物を用いる膜形成組成物 |
| JP5185312B2 (ja) * | 2010-03-19 | 2013-04-17 | 株式会社東芝 | パターン形成方法 |
| WO2011129005A1 (ja) * | 2010-04-15 | 2011-10-20 | 東洋合成工業株式会社 | 樹脂パターン形成用光硬化性組成物及びそれを用いたパターン形成方法 |
-
2012
- 2012-10-29 JP JP2012238211A patent/JP2013138179A/ja active Pending
- 2012-11-02 WO PCT/JP2012/078457 patent/WO2013080741A1/ja not_active Ceased
- 2012-11-29 TW TW101144843A patent/TW201333076A/zh unknown
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160031814A (ko) * | 2014-09-15 | 2016-03-23 | 한국화학연구원 | 나노임프린트용 광중합성 조성물 및 이를 이용한 미세패턴 박막의 제조방법 |
| KR101650740B1 (ko) * | 2014-09-15 | 2016-08-24 | 한국화학연구원 | 나노임프린트용 광중합성 조성물 및 이를 이용한 미세패턴 박막의 제조방법 |
| KR101607965B1 (ko) | 2015-07-07 | 2016-03-31 | 한국화학연구원 | 롤투롤 나노임프린트용 광중합성 조성물 및 이를 포함하는 선 격자 편광필름 |
| JP2017149657A (ja) * | 2016-02-23 | 2017-08-31 | 信越化学工業株式会社 | 有機ケイ素化合物およびそれを含む硬化性組成物 |
| JP2020501937A (ja) * | 2016-12-22 | 2020-01-23 | イラミーナ インコーポレーテッド | インプリント装置 |
| JP7084402B2 (ja) | 2016-12-22 | 2022-06-14 | イラミーナ インコーポレーテッド | インプリント装置 |
| TWI823844B (zh) * | 2016-12-22 | 2023-12-01 | 美商伊路米納有限公司 | 壓印設備、形成工作標記之方法、及使用此類工作標記之方法 |
| US12157252B2 (en) | 2016-12-22 | 2024-12-03 | Illumina, Inc. | Imprinting apparatus including silicon master with a plurality of nanofeatures and an anti-stick layer having a cyclosiloxane and method of forming |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW201333076A (zh) | 2013-08-16 |
| WO2013080741A1 (ja) | 2013-06-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2013138179A (ja) | 光重合性組成物並びにそれを用いたパターン形成方法 | |
| JP6756729B2 (ja) | 新規シロキサンポリマー組成物及びそれらの使用 | |
| US8288079B2 (en) | Photocurable resin composition and a method for forming a pattern | |
| CN102174059B (zh) | 含巯基的低倍多聚硅氧烷化合物及其紫外光刻胶组合物以及压印工艺 | |
| CN101084468B (zh) | 纳米光刻术和微光刻术用物质组合物 | |
| CN109075033A (zh) | 图案形成方法、加工基板的制造方法、光学组件的制造方法、电路基板的制造方法、电子组件的制造方法和压印模具的制造方法 | |
| TW200846824A (en) | Curing composition for photonano-imprinting lithography and pattern forming method by using the same | |
| JP2019145842A (ja) | ナノインプリント用液体材料、ナノインプリント用液体材料の製造方法、硬化物パターンの製造方法、光学部品の製造方法、回路基板の製造方法、および電子部品の製造方法 | |
| TW201237556A (en) | Resin composition for photoimprinting, patterning method and etching mask | |
| WO2020090346A1 (ja) | 紫外線硬化性オルガノポリシロキサン組成物およびその用途 | |
| JP7472904B2 (ja) | インプリント用光硬化性樹脂組成物、インプリント用光硬化性樹脂組成物の製造方法、およびパターン形成体の製造方法 | |
| JP2014209241A (ja) | ダブルパターニング方法及び材料 | |
| JP2015501296A (ja) | メルカプト基を含有する多官能基の多面体オリゴマーシルセスキオキサン化合物及びその組成物、並びにインプリント用ソフトテンプレート | |
| TW200915004A (en) | Processed substrates having water-repellent areas in patterns, process for production thereof, and process for production of members having patterms made of functional material films | |
| JP6116912B2 (ja) | 有枝鎖シロキサンおよび合成のための方法 | |
| JP6737958B2 (ja) | キット、積層体、積層体の製造方法、硬化物パターンの製造方法および回路基板の製造方法 | |
| TW201834065A (zh) | 用於奈米壓印微影術之基材預處理組成物 | |
| US9362126B2 (en) | Process for making a patterned metal oxide structure | |
| TW201329629A (zh) | 奈米壓印方法以及用於該奈米壓印方法的抗蝕劑組成物 | |
| WO2016187934A1 (zh) | 一种纳米压印用膨胀聚合压印胶 | |
| TW201741764A (zh) | 圖案積層體的製造方法、反轉圖案的製造方法及圖案積層體 | |
| JP7518911B2 (ja) | ナノインプリント用中間層形成用組成物の製造方法、積層体の製造方法、インプリントパターンの製造方法及びデバイスの製造方法 | |
| TW202235446A (zh) | 壓印圖案形成用組成物、硬化物、壓印圖案的製造方法、元件及元件的製造方法 | |
| US20250282915A1 (en) | Method for forming cured film, method for manufacturing imprint mold substrate, method for manufacturing imprint mold, method for manufacturing relief structure, method for forming pattern, method for forming hard mask, method for forming insulating film, and method for manufacturing semiconductor device | |
| Lin et al. | Fluorinated silsesquioxane-based photoresist as an ideal high-performance material for ultraviolet nanoimprinting |