JP6363215B2 - Method for producing pattern forming body - Google Patents
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Description
本発明は、パターン形成体の製造方法に関する。更に詳しくは、半導体集積回路、フラットスクリーン、マイクロ電気機械システム、センサ素子、光ディスク、高密度メモリーディスク等の磁気記録媒体、回折格子やレリーフホログラム等の光学部品、ナノデバイス、光学デバイス、フラットパネルディスプレイ製作のための光学フィルムや偏光素子、液晶ディスプレイの薄膜トランジタ、有機トランジスタ、カラーフィルタ、オーバーコート層、柱材、液晶配向用のリブ材、マイクロレンズアレイ、免疫分析チップ、DNA分離チップ、マイクロリアクター、ナノバイオデバイス、光導波路、光学フィルタ、フォトニック液晶、インプリント用モールド、永久膜等の作製に用いられるパターン形成体の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a pattern forming body. More specifically, semiconductor integrated circuits, flat screens, microelectromechanical systems, sensor elements, optical recording media such as optical disks and high-density memory disks, optical components such as diffraction gratings and relief holograms, nanodevices, optical devices, flat panel displays Optical films and polarizing elements for manufacturing, thin film transistors for liquid crystal displays, organic transistors, color filters, overcoat layers, pillar materials, rib materials for liquid crystal alignment, microlens arrays, immunoassay chips, DNA separation chips, microreactors The present invention relates to a method for producing a pattern forming body used for producing nanobiodevices, optical waveguides, optical filters, photonic liquid crystals, imprint molds, permanent films and the like.
インプリント法とは、パターンが形成された金型(一般的にモールド、スタンパと呼ばれる)を押し当てることにより、材料に微細パターンを転写する技術である。インプリント法を用いることで簡易に精密な微細パターンの作製が可能なことから、近年さまざまな分野での応用が期待されている。特に、ナノオーダーレベルの微細パターンを形成するナノインプリント技術が注目されている。 The imprint method is a technique for transferring a fine pattern to a material by pressing a mold (generally called a mold or a stamper) on which a pattern is formed. In recent years, application in various fields is expected because it is possible to easily produce precise fine patterns by using the imprint method. In particular, a nanoimprint technique for forming a nano-order level fine pattern has attracted attention.
インプリント法としては、その転写方法から熱インプリント法、光インプリント法と呼ばれる方法が提案されている。熱インプリント法は、ガラス転移温度以上に加熱した熱可塑性樹脂にモールドをプレスした後、熱可塑性樹脂をガラス転移温度以下に冷却してからモールドを離型することで微細構造を基板上の樹脂に転写するものである。この方法は多様な材料を選択できるが、プレス時に高圧を要すること、熱収縮等により微細なパターン形成が困難であるといった問題点も有する。 As the imprint method, methods called a thermal imprint method and an optical imprint method have been proposed based on the transfer method. In the thermal imprint method, a mold is pressed on a thermoplastic resin heated to a temperature higher than the glass transition temperature, and then the thermoplastic resin is cooled to a temperature lower than the glass transition temperature, and then the mold is released. Is to be transferred to. This method can select various materials, but it also has problems that high pressure is required during pressing and that it is difficult to form a fine pattern due to thermal shrinkage.
一方、光インプリント法は、光透過性モールドや光透過性基板を通して光照射して硬化性組成物を光硬化させた後、モールドを剥離することで微細パターンを光硬化物に転写するものである。この方法は、未硬化物へのインプリントのため、高圧、高温加熱の必要はなく、簡易に微細なパターンを作製することが可能である。更には、室温でのインプリントが可能になるため、半導体集積回路の作製などの超微細パターンの精密加工分野に応用できる。 On the other hand, the optical imprint method is a method of transferring a fine pattern to a photocured product by peeling the mold after light curing the curable composition by light irradiation through a light transmissive mold or a light transmissive substrate. is there. In this method, imprinting on an uncured product does not require heating at high pressure and high temperature, and a fine pattern can be easily produced. Furthermore, since imprinting at room temperature is possible, it can be applied to the field of precision processing of ultrafine patterns such as the fabrication of semiconductor integrated circuits.
また、近年、光インプリント法により得られたパターンを永久膜として使用する試みも検討されている。
非特許文献1では、半導体配線部分の絶縁材料にダマシン構造を形成する際にインプリント法を利用するプロセスが提案されている。このような用途においては、インプリント組成物は、パターン良転写性等に加え、250℃を超える耐熱性が必要となり、紫外線硬化後に熱硬化を行うデュアルキュア材料等が候補に挙がる。デュアルキュア材料としては、例えば、特許文献1に開示された、ビスアリルナジイミド化合物と、ビスマレイミド化合物と、ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物と、光重合開始剤を含有してなる組成物がある。この組成物は、ビスマレイミド化合物と、ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物とが光硬化し、ビスアリルナジイミド化合物が熱硬化することで、耐熱温度が250℃以上の高耐熱な硬化物を得ることが可能となる。In recent years, an attempt to use a pattern obtained by the photoimprint method as a permanent film has been studied.
また、特許文献2では、インプリントリソグラフィ工程に多層膜を利用する方法が提案されている。積層構造物としてシリコンを含む重合性組成物が想定されており、候補材料としては塗布後に熱硬化を必要とするスピンオングラス等が挙げられている。 Patent Document 2 proposes a method of using a multilayer film in an imprint lithography process. A polymerizable composition containing silicon is assumed as a laminated structure, and examples of candidate materials include spin-on glass that requires thermal curing after coating.
このように、光インプリント法により得られたパターンを永久膜として使用する場合、表面処理や硬化のために、更に加熱処理を行うことが近年では行われている。 As described above, when a pattern obtained by the photoimprint method is used as a permanent film, a heat treatment is further performed in recent years for surface treatment or curing.
しかしながら、光インプリント法で形成されたパターンに対して加熱処理を行うと、図1に示すように、パターン凸部1が曲がったり、倒れたりして、パターン欠陥が生じることがあった。特にパターンサイズを小さくするに伴い、パターン欠陥が生じやすい傾向にあった。
よって、本発明の目的は、パターン欠陥の抑制されたパターン形成体の製造方法を提供することにある。
However, the heat treatment is performed with respect to the pattern formed by the photo-imprinting method, as shown in FIG. 1, or bent
Therefore, the objective of this invention is providing the manufacturing method of the pattern formation body by which the pattern defect was suppressed.
光インプリント法によるパターン形成においては、原理的に、モールド凸部と基材との間に、光硬化性組成物が残存するため、パターンの凹部には、光硬化性組成物由来の膜(残膜ともいう)が生じる。
本発明者は、鋭意検討の結果、光インプリント法で形成したパターンに対して加熱処理を行った際に生じるパターン欠陥は、上記残膜の残留応力に起因することを見出した。そして、加熱処理を行う前に、上記残膜を除去または薄膜化することで、加熱処理に伴うパターン欠陥の発生を抑制できることを見出し、本発明を完成するに至った。本発明は、以下を提供する。
<1> 光硬化性組成物を、基材上またはパターンを有するモールド上に適用してパターン形成層を形成し、基材とモールドとでパターン形成層を挟んだ後、パターン形成層に光を照射してパターン形成層を硬化し、硬化したパターン形成層の表面からモールドを離型してパターンを形成する工程と、
パターンの凹部における光硬化性組成物由来の膜を除去または薄膜化した後、加熱処理を行う工程とを含む、パターン形成体の製造方法。
<2> 光硬化性組成物由来の膜を10nm以下にした後、加熱処理を行う、<1>に記載のパターン形成体の製造方法。
<3> 光硬化性組成物由来の膜を5nm以下にした後、加熱処理を行う、<1>に記載のパターン形成体の製造方法。
<4> ドライエッチングにより、光硬化性組成物由来の膜を除去または薄膜化する、<1>〜<3>のいずれかに記載のパターン形成体の製造方法。
<5> 加熱処理を、下式(1)の関係を満たす加熱処理温度で行う、<1>〜<4>のいずれかに記載のパターン形成体の製造方法;
加熱処理温度≦Tg+10℃ ・・・(1)
Tgは、パターン形成層の形成に用いた光硬化性組成物のガラス転移温度である。
<6> 光硬化性組成物由来の膜を除去または薄膜化した後であって、加熱処理を行う前に、パターンの表面に膜形成成分を含む組成物を適用する、<1>〜<5>のいずれかに記載のパターン形成体の製造方法。
<7> パターン形成体が、幅300nm以下のパターンを有する、<1>〜<6>のいずれかに記載のパターン形成体の製造方法。In the pattern formation by the photoimprint method, in principle, since the photocurable composition remains between the mold convex portion and the substrate, a film derived from the photocurable composition ( A residual film).
As a result of intensive studies, the present inventor has found that a pattern defect generated when a heat treatment is performed on a pattern formed by the photoimprint method is caused by the residual stress of the residual film. And before performing heat processing, it discovered that generation | occurrence | production of the pattern defect accompanying heat processing can be suppressed by removing or thinning the said remaining film, and came to complete this invention. The present invention provides the following.
<1> A photocurable composition is applied on a substrate or a mold having a pattern to form a pattern forming layer. After the pattern forming layer is sandwiched between the substrate and the mold, light is applied to the pattern forming layer. Irradiating to cure the pattern forming layer, releasing the mold from the surface of the cured pattern forming layer, and forming a pattern;
The process of manufacturing a pattern formation body including the process of heat-processing, after removing or thinning the film | membrane derived from the photocurable composition in the recessed part of a pattern.
<2> The method for producing a pattern forming body according to <1>, wherein the film derived from the photocurable composition is made 10 nm or less and then heat-treated.
<3> The method for producing a pattern forming body according to <1>, wherein the film derived from the photocurable composition is made 5 nm or less and then heat-treated.
<4> The method for producing a pattern forming body according to any one of <1> to <3>, wherein the film derived from the photocurable composition is removed or thinned by dry etching.
<5> The method for producing a pattern forming body according to any one of <1> to <4>, wherein the heat treatment is performed at a heat treatment temperature satisfying a relationship of the following formula (1):
Heat treatment temperature ≦ Tg + 10 ° C. (1)
Tg is the glass transition temperature of the photocurable composition used for forming the pattern forming layer.
<6> After the film derived from the photocurable composition is removed or thinned, and before the heat treatment, a composition containing a film forming component is applied to the surface of the pattern, <1> to <5 > The manufacturing method of the pattern formation body in any one of.
<7> The method for producing a pattern forming body according to any one of <1> to <6>, wherein the pattern forming body has a pattern having a width of 300 nm or less.
本発明によれば、パターン欠陥の抑制されたパターン形成体の製造方法を提供可能になった。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it became possible to provide the manufacturing method of the pattern formation body by which the pattern defect was suppressed.
以下において、本発明の内容について詳細に説明する。
本明細書において「〜」とはその前後に記載される数値を下限値および上限値として含む意味で使用される。
本明細書において、「(メタ)アクリレート」は、アクリレートおよびメタクリレートを表し、「(メタ)アクリル」は、アクリルおよびメタクリルを表し、「(メタ)アクリロイル」は、アクリロイルおよびメタクリロイルを表す。
本明細書において、「インプリント」は、好ましくは、1nm〜10mmのサイズのパターン転写をいい、より好ましくは、およそ10nm〜100μmのサイズ(ナノインプリント)のパターン転写をいう。
本明細書における基(原子団)の表記において、置換および無置換を記していない表記は、置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含するものである。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含するものである。
本明細書において、「光」には、紫外、近紫外、遠紫外、可視、赤外等の領域の波長の光や、電磁波だけでなく、放射線も含まれる。放射線には、例えばマイクロ波、電子線、EUV、X線が含まれる。また248nmエキシマレーザー、193nmエキシマレーザー、172nmエキシマレーザーなどのレーザー光も用いることができる。これらの光は、光学フィルタを通したモノクロ光(単一波長光)を用いてもよいし、複数の波長の異なる光(複合光)でもよい。
本発明における質量平均分子量および数平均分子量は、特に述べない限り、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)で測定したものをいう。GPCは、得られたポリマーについて、溶媒を除去することによって単離し、得られた固形分をテトラヒドロフランにて0.1質量%に希釈して、HLC−8020GPC(東ソー(株)製)にて、TSKgel Super Multipore HZ−H(東ソー(株)製、4.6mmID×15cm)を3本直列につないだものをカラムとして測定することができる。条件は、試料濃度を0.35質量%、流速を0.35mL/min、サンプル注入量を10μL、測定温度を40℃とし、RI検出器を用いて行うことができる。
本明細書において、全固形分とは、組成物の全組成から溶剤を除いた成分の総質量をいう。
本明細書における固形分は、25℃における固形分である。
本明細書において、粘度は、東機産業(株)社製のRE−80L型回転粘度計を用い、25±0.2℃において、測定時の回転速度として、0.5mPa・s以上5mPa・s未満は100rpm、5mPa・s以上10mPa・s未満は50rpm、10mPa・s以上30mPa・s未満は20rpm、30mPa・s以上60mPa・s未満は10rpmで、それぞれ設定して測定した値である。Hereinafter, the contents of the present invention will be described in detail.
In the present specification, “to” is used in the sense of including the numerical values described before and after it as lower and upper limits.
In the present specification, “(meth) acrylate” represents acrylate and methacrylate, “(meth) acryl” represents acryl and methacryl, and “(meth) acryloyl” represents acryloyl and methacryloyl.
In the present specification, “imprint” preferably refers to pattern transfer having a size of 1 nm to 10 mm, and more preferably refers to pattern transfer having a size (nanoimprint) of approximately 10 nm to 100 μm.
In the description of the group (atomic group) in this specification, the description which does not describe substitution and non-substitution includes what does not have a substituent and what has a substituent. For example, the “alkyl group” includes not only an alkyl group having no substituent (unsubstituted alkyl group) but also an alkyl group having a substituent (substituted alkyl group).
In this specification, “light” includes not only light in a wavelength region such as ultraviolet, near ultraviolet, far ultraviolet, visible, infrared, and electromagnetic waves, but also radiation. Examples of radiation include microwaves, electron beams, EUV, and X-rays. Laser light such as a 248 nm excimer laser, a 193 nm excimer laser, and a 172 nm excimer laser can also be used. The light may be monochromatic light (single wavelength light) that has passed through an optical filter, or may be light having a plurality of different wavelengths (composite light).
The mass average molecular weight and the number average molecular weight in the present invention are those measured by gel permeation chromatography (GPC) unless otherwise specified. GPC was isolated by removing the solvent from the obtained polymer, and the obtained solid content was diluted to 0.1% by mass with tetrahydrofuran, and HLC-8020 GPC (manufactured by Tosoh Corporation) was used. It is possible to measure by using three TSKgel Super Multipore HZ-H (manufactured by Tosoh Corporation, 4.6 mm ID × 15 cm) connected in series as a column. The conditions can be performed using a RI detector with a sample concentration of 0.35% by mass, a flow rate of 0.35 mL / min, a sample injection amount of 10 μL, and a measurement temperature of 40 ° C.
In this specification, the total solid content refers to the total mass of the components excluding the solvent from the total composition of the composition.
Solid content in this specification is solid content in 25 degreeC.
In this specification, the viscosity is 0.5 mPa · s or more and 5 mPa · s as a rotational speed at the time of measurement at 25 ± 0.2 ° C. using a RE-80L rotational viscometer manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd. Less than s is 100 rpm, 5 mPa · s or more and less than 10 mPa · s is 50 rpm, 10 mPa · s or more and less than 30 mPa · s is 20 rpm, and 30 mPa · s or more and less than 60 mPa · s is 10 rpm.
本発明のパターン形成体の製造方法は、光硬化性組成物を、基材上またはパターンを有するモールド上に適用してパターン形成層を形成し、基材とモールドとでパターン形成層を挟んだ後、パターン形成層に光を照射してパターン形成層を硬化し、硬化したパターン形成層の表面からモールドを離型してパターンを形成する工程(工程1)と、パターンの凹部における光硬化性組成物由来の膜を除去または薄膜化した後、加熱処理を行う工程(工程2)とを含む。
本発明によれば、パターンの凹部における光硬化性組成物由来の膜(残膜ともいう)を除去または薄膜化した後、加熱処理を行うので、残膜の残留応力による影響を低減でき、加熱処理に伴うパターン欠陥の発生を抑制できる。以下、各工程について説明する。In the method for producing a pattern forming body of the present invention, a photocurable composition is applied on a substrate or a mold having a pattern to form a pattern forming layer, and the pattern forming layer is sandwiched between the substrate and the mold. Thereafter, the pattern forming layer is irradiated with light to cure the pattern forming layer, and the mold is released from the surface of the cured pattern forming layer to form a pattern (step 1), and the photocurability in the concave portion of the pattern And a step of performing heat treatment after removing or thinning the film derived from the composition (step 2).
According to the present invention, since the heat treatment is performed after the film (also referred to as the residual film) derived from the photocurable composition in the concave portion of the pattern is removed or thinned, the influence due to the residual stress of the residual film can be reduced. Generation of pattern defects accompanying processing can be suppressed. Hereinafter, each step will be described.
<工程1>
工程1では、まず、光硬化性組成物を、基材上またはパターンを有するモールド上に適用してパターン形成層を形成する。光硬化性組成物については後述する。
基材としては、特に限定はなく、種々の用途によって選択可能である。例えば、石英、ガラス、光学フィルム、セラミック材料、蒸着膜、磁性膜、反射膜、Ni、Cu、Cr、Feなどの金属基板、紙、SOC(Spin On Carbon)、SOG(Spin On Glass)、ポリエステルフイルム、ポリカーボネートフィルム、ポリイミドフィルム等のポリマー基板、薄膜トランジスタ(TFT)アレイ基板、プラズマディスプレイパネル(PDP)の電極板、ITO(酸化インジウムスズ)や金属などの導電性基板、絶縁性基板、シリコン、窒化シリコン、ポリシリコン、酸化シリコン、アモルファスシリコンなどの半導体作製基板などが挙げられる。
基材の形状も特に限定されるものではなく、板状でもよいし、ロール状でもよい。また、モールドとの組み合わせ等に応じて、光透過性、または、非光透過性のものを選択することができる。
本発明で用いられる基材は、光硬化性組成物と密着性を向上させるために、基材表面に下層膜形成用組成物を適用して、下層膜を形成したものを用いてもよい。下層膜形成用樹脂組成物は、例えば、重合性化合物と溶剤とを含むものが用いられる。下層膜形成用樹脂組成物としては、例えば、特開2014−24322号公報の段落番号0017〜0068、特開2013−93552号公報の段落番号0016〜0044に記載されたものを用いることができ、この内容は本願明細書に組み込まれる。下層膜形成用樹脂組成物の適用方法としては、塗布法が好ましい。塗布法としては、例えば、上述した方法が挙げられる。<
In
There is no limitation in particular as a base material, It can select by various uses. For example, quartz, glass, optical film, ceramic material, vapor deposition film, magnetic film, reflection film, metal substrate such as Ni, Cu, Cr, Fe, paper, SOC (Spin On Carbon), SOG (Spin On Glass), polyester Polymer substrate such as film, polycarbonate film, polyimide film, thin film transistor (TFT) array substrate, electrode plate of plasma display panel (PDP), conductive substrate such as ITO (indium tin oxide) or metal, insulating substrate, silicon, nitride Examples include semiconductor fabrication substrates such as silicon, polysilicon, silicon oxide, and amorphous silicon.
The shape of the substrate is not particularly limited, and may be a plate shape or a roll shape. Further, a light-transmitting or non-light-transmitting material can be selected according to the combination with the mold.
In order to improve the adhesiveness with the photocurable composition, the base material used in the present invention may be one in which a lower layer film is formed by applying the lower layer film forming composition to the surface of the base material. As the resin composition for forming the lower layer film, for example, a resin composition containing a polymerizable compound and a solvent is used. As the resin composition for forming the lower layer film, for example, those described in paragraph numbers 0017 to 0068 of JP 2014-24322A, paragraph numbers 0016 to 0044 of JP 2013-93552 A can be used, This content is incorporated herein. As a method for applying the resin composition for forming the lower layer film, a coating method is preferable. Examples of the coating method include the methods described above.
モールドには、転写されるべきパターンが形成されている。モールド上のパターンは、例えば、フォトリソグラフィや電子線描画法等によって、所望する加工精度に応じてパターンが形成できる。本発明では、微細なパターンを有するパターン形成体を効率よく製造できるので、モールド上のパターンはより微細なものほど本発明の効果が顕著に発揮される傾向にある。例えば、モールドには、幅300nm以下のパターンが形成されていることが好ましく、100nm以下のパターンが形成されていることがより好ましい。また、パターンのアスペクト比は、0.1〜10が好ましく、1〜5がより好ましい。
モールドの材質は、特に限定されないが、所定の強度、耐久性を有するものであればよい。具体的には、ガラス、石英、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂などの光透明性樹脂、透明金属蒸着膜、ポリジメチルシロキサンなどの柔軟膜、光硬化膜、金属膜等が例示される。また、光透過性の基材を用いた場合には、非光透過型のモールドを用いることもできる。非光透過型のモールドの材質としては、特に限定されないが、所定の強度を有するものであればよい。具体的には、セラミック材料、蒸着膜、磁性膜、反射膜、Ni、Cu、Cr、Feなどの金属基板、SiC、シリコン、窒化シリコン、ポリシリコン、酸化シリコン、アモルファスシリコンなどが例示され、特に制約されない。また、モールドの形状も特に制約されるものではなく、板状モールド、ロール状モールドのどちらでもよい。ロール状モールドは、特に転写の連続生産性が必要な場合に適用される。
本発明で用いられるモールドは、光硬化性組成物とモールド表面との剥離性を向上させるために離型処理を行ったものを用いてもよい。このようなモールドとしては、シリコン系やフッソ系などのシランカップリング剤による処理を行ったもの、例えば、ダイキン工業(株)製のオプツールDSXや、住友スリーエム(株)製のNovec EGC−1720等、市販の離型剤も好適に用いることができる。A pattern to be transferred is formed on the mold. The pattern on the mold can be formed according to the desired processing accuracy by, for example, photolithography or electron beam drawing. In this invention, since the pattern formation body which has a fine pattern can be manufactured efficiently, there exists a tendency for the effect of this invention to be exhibited notably as the pattern on a mold is finer. For example, the mold preferably has a pattern with a width of 300 nm or less, and more preferably has a pattern with a width of 100 nm or less. Moreover, 0.1-10 are preferable and, as for the aspect ratio of a pattern, 1-5 are more preferable.
The material of the mold is not particularly limited as long as it has predetermined strength and durability. Specific examples include light-transparent resins such as glass, quartz, acrylic resin, and polycarbonate resin, transparent metal vapor-deposited films, flexible films such as polydimethylsiloxane, photocured films, and metal films. Further, when a light transmissive substrate is used, a non-light transmissive mold can also be used. The material of the non-light transmissive mold is not particularly limited as long as it has a predetermined strength. Specific examples include ceramic materials, vapor deposition films, magnetic films, reflective films, metal substrates such as Ni, Cu, Cr, Fe, SiC, silicon, silicon nitride, polysilicon, silicon oxide, amorphous silicon, etc. Not constrained. Further, the shape of the mold is not particularly limited, and may be either a plate mold or a roll mold. The roll mold is applied particularly when continuous transfer productivity is required.
The mold used in the present invention may be a mold that has been subjected to a release treatment in order to improve the peelability between the photocurable composition and the mold surface. As such a mold, those treated with a silane coupling agent such as silicon-based or fluorine-based, for example, OPTOOL DSX manufactured by Daikin Industries, Ltd., Novec EGC-1720 manufactured by Sumitomo 3M Limited, etc. Commercially available release agents can also be suitably used.
光硬化性組成物の適用方法としては、塗布法が好ましい。塗布法としては、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、スピンコート方法、スリットスキャン法、インクジェット法などが挙げられる。
パターン形成層の膜厚は、使用する用途によって異なる。例えば、乾燥後の膜厚が0.03〜30μm程度が好ましい。また、光硬化性組成物を、多重塗布により塗布してもよい。インクジェット法などにより基材上に液滴を設置する方法において、液滴の量は1pl〜20pl程度が好ましく、液滴を間隔をあけて基材上またはモールド上に配置することが好ましい。As a method for applying the photocurable composition, a coating method is preferable. Examples of the coating method include a dip coating method, an air knife coating method, a curtain coating method, a wire bar coating method, a gravure coating method, an extrusion coating method, a spin coating method, a slit scanning method, and an inkjet method.
The film thickness of the pattern forming layer varies depending on the intended use. For example, the film thickness after drying is preferably about 0.03 to 30 μm. Moreover, you may apply | coat a photocurable composition by multiple application | coating. In a method of placing droplets on a substrate by an inkjet method or the like, the amount of droplets is preferably about 1 pl to 20 pl, and the droplets are preferably arranged on the substrate or mold at intervals.
次に、パターン形成層にパターンを転写するために、パターン形成層表面にモールドを押圧する。これにより、モールドの押圧表面にあらかじめ形成された微細なパターンをパターン形成層に転写することができる。
また、パターン形成層表面にモールドを押圧する際には、ヘリウムをモールドとパターン形成層表面との間に導入してもよい。このような方法を用いることにより、気体のモールドの透過を促進して、残留気泡の消失を促進させることができる。また、パターン形成層中の溶存酸素を低減することで、露光におけるラジカル重合阻害を抑制することができる。また、ヘリウムの替わりに、凝縮性ガスをモールドとパターン形成層との間に導入してもよい。このような方法を用いることにより、導入された凝縮性ガスが凝縮して体積が減少することを利用し、残留気泡の消滅をさらに促進させることができる。凝縮性ガスとは、温度や圧力により凝縮するガスのことをいい、例えば、トリクロロフルオロメタン、1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパン等を用いることができる。凝縮性ガスについては、例えば、特開2004−103817号公報の段落0023、特開2013−254783号公報の段落0003の記載を参酌することができ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。Next, in order to transfer the pattern to the pattern forming layer, a mold is pressed against the surface of the pattern forming layer. Thereby, the fine pattern previously formed on the pressing surface of the mold can be transferred to the pattern forming layer.
Further, when pressing the mold against the surface of the pattern forming layer, helium may be introduced between the mold and the surface of the pattern forming layer. By using such a method, it is possible to promote the permeation of the gas mold and promote the disappearance of residual bubbles. Moreover, radical polymerization inhibition in exposure can be suppressed by reducing dissolved oxygen in the pattern forming layer. Further, a condensable gas may be introduced between the mold and the pattern forming layer instead of helium. By using such a method, it is possible to further promote the disappearance of residual bubbles by utilizing the fact that the introduced condensable gas condenses and decreases in volume. The condensable gas refers to a gas that condenses due to temperature or pressure, and for example, trichlorofluoromethane, 1,1,1,3,3-pentafluoropropane, or the like can be used. Regarding the condensable gas, for example, the description in paragraph 0023 of JP-A-2004-103817 and paragraph 0003 of JP-A-2013-247883 can be referred to, and the contents thereof are incorporated in the present specification.
次に、モールドを押圧した状態で光照射して光硬化性組成物を硬化させる。光照射の照射量は、光硬化性組成物の硬化に必要な照射量よりも十分大きければよい。硬化に必要な照射量は、光硬化性組成物の不飽和結合の消費量や硬化膜のタッキネスを調べて適宜決定される。 Next, the photocurable composition is cured by irradiating light with the mold pressed. The irradiation amount of light irradiation should just be sufficiently larger than the irradiation amount required for hardening of a photocurable composition. The irradiation amount necessary for curing is appropriately determined by examining the consumption of unsaturated bonds of the photocurable composition and the tackiness of the cured film.
光照射の際の基板温度は、通常、室温で行われるが、反応性を高めるために加熱をしながら光照射してもよい。光照射の前段階として、真空状態にしておくと、気泡混入防止、酸素混入による反応性低下の抑制、モールドと光硬化性組成物との接着性向上に効果があるため、真空状態で光照射してもよい。光照射時における好ましい真空度は、10−1Paから常圧の範囲が好ましい。The substrate temperature at the time of light irradiation is usually room temperature, but light irradiation may be performed while heating in order to increase the reactivity. As a pre-stage of light irradiation, if it is in a vacuum state, it is effective in preventing bubbles from being mixed, suppressing the decrease in reactivity due to oxygen mixing, and improving the adhesion between the mold and the photocurable composition. May be. The preferred degree of vacuum during light irradiation is preferably in the range of 10 −1 Pa to normal pressure.
光硬化性組成物を硬化させるために用いられる光は特に限定されず、例えば、高エネルギー電離放射線、近紫外、遠紫外、可視、赤外等の領域の波長の光または放射線が挙げられる。高エネルギー電離放射線源としては、例えば、コッククロフト型加速器、ハンデグラーフ型加速器、リニヤーアクセレーター、ベータトロン、サイクロトロン等の加速器によって加速された電子線が工業的に最も便利且つ経済的に使用されるが、その他に放射性同位元素や原子炉等から放射されるγ線、X線、α線、中性子線、陽子線等の放射線も使用できる。紫外線源としては、例えば、紫外線螢光灯、低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、キセノン灯、炭素アーク灯、太陽灯等が挙げられる。放射線には、例えばマイクロ波、極紫外線(EUV)が含まれる。また、発光ダイオード(LED)、半導体レーザー光、あるいは248nmのKrFエキシマレーザー光や193nmArFエキシマレーザーなどの半導体の微細加工で用いられているレーザー光も本発明に好適に用いることができる。これらの光は、モノクロ光を用いてもよいし、複数の波長の異なる光(ミックス光)でもよい。 The light used for curing the photocurable composition is not particularly limited, and examples thereof include high-energy ionizing radiation, light having a wavelength in the region of near ultraviolet, far ultraviolet, visible, infrared, or radiation. As the high-energy ionizing radiation source, for example, an electron beam accelerated by an accelerator such as a cockcroft accelerator, a handagraaf accelerator, a linear accelerator, a betatron, or a cyclotron is industrially most conveniently and economically used. However, radiation such as γ rays, X rays, α rays, neutron rays, proton rays emitted from radioisotopes or nuclear reactors can also be used. Examples of the ultraviolet ray source include an ultraviolet fluorescent lamp, a low-pressure mercury lamp, a high-pressure mercury lamp, an ultrahigh-pressure mercury lamp, a xenon lamp, a carbon arc lamp, and a solar lamp. The radiation includes, for example, microwaves and extreme ultraviolet (EUV). In addition, a light-emitting diode (LED), semiconductor laser light, or laser light used in semiconductor microfabrication such as 248 nm KrF excimer laser light or 193 nm ArF excimer laser can also be suitably used in the present invention. These lights may be monochromatic lights, or may be lights having different wavelengths (mixed lights).
露光に際しては、露光照度を1〜50mW/cm2の範囲にすることが望ましい。1mW/cm2以上とすることにより、露光時間を短縮することができるため生産性が向上し、50mW/cm2以下とすることにより、副反応が生じることによる永久膜の特性の劣化を抑止できる傾向にあり好ましい。露光量は5〜1000mJ/cm2の範囲にすることが望ましい。この範囲であれば、光硬化性組成物の硬化性が良好である。さらに、露光に際しては、酸素によるラジカル重合の阻害を防ぐため、チッソやアルゴンなどの不活性ガスを流して、酸素濃度を100mg/L未満に制御してもよい。In the exposure, the exposure illuminance is desirably in the range of 1 to 50 mW / cm 2 . By setting it to 1 mW / cm 2 or more, the exposure time can be shortened, so that productivity is improved. By setting it to 50 mW / cm 2 or less, deterioration of the properties of the permanent film due to side reactions can be suppressed. It tends to be preferable. The exposure amount is desirably in the range of 5 to 1000 mJ / cm 2 . If it is this range, the sclerosis | hardenability of a photocurable composition is favorable. Further, during exposure, in order to prevent inhibition of radical polymerization by oxygen, an inert gas such as nitrogen or argon may be flowed to control the oxygen concentration to less than 100 mg / L.
光照射によりパターン形成層(光硬化性組成物からなる層)を硬化させた後、必要に応じて硬化させたパターンに熱を加えてさらに硬化させる工程を含んでいてもよい。加熱温度は、例えば、150〜280℃が好ましく、200〜250℃がより好ましい。また、加熱時間は、例えば、5〜60分間が好ましく、15〜45分間がさらに好ましい。 After hardening a pattern formation layer (layer which consists of a photocurable composition) by light irradiation, it may include the process of applying the heat | fever to the pattern hardened | cured as needed, and making it harden | cure further. For example, the heating temperature is preferably 150 to 280 ° C, and more preferably 200 to 250 ° C. The heating time is preferably, for example, 5 to 60 minutes, and more preferably 15 to 45 minutes.
上述のようにして光硬化性組成物を硬化させたのち、基材からモールドを剥離することで、モールドの形状に沿ったパターンを基材上に形成できる。パターンサイズは、用途により異なる。例えば、幅300nm以下のパターンを有することが好ましく、幅100nm以下のパターンを有することがより好ましい。下限は、例えば、10nm以上とすることもできる。また、パターンのアスペクト比は、0.1〜10が好ましく、1〜5がより好ましい。 After curing the photocurable composition as described above, the pattern along the shape of the mold can be formed on the substrate by peeling the mold from the substrate. The pattern size varies depending on the application. For example, a pattern having a width of 300 nm or less is preferable, and a pattern having a width of 100 nm or less is more preferable. The lower limit can be, for example, 10 nm or more. Moreover, 0.1-10 are preferable and, as for the aspect ratio of a pattern, 1-5 are more preferable.
<工程2>
基材とモールドとでパターン形成層を挟んでも、モールド凸部と基材との間には、光硬化性組成物が残存するので、基材上に形成されたパターンの凹部には、光硬化性組成物由来の膜(残膜)が存在している。なお、残膜は、通常は15nm以上存在している。
本発明のパターン形成体の製造方法では、上記残膜を、除去または薄膜化した後、加熱処理を行う。なお、本発明において、残膜の除去とは、基材上から残膜が完全に除去されていなくてもよい。すなわち、残膜の一部が基材上に残っていてもよい。また、残膜の薄膜化とは、残膜の厚みを、処理前の状態よりも薄くすることを意味する。<Process 2>
Even if the pattern forming layer is sandwiched between the base material and the mold, since the photocurable composition remains between the mold convex portion and the base material, the photocuring is performed in the concave portion of the pattern formed on the base material. A film (residual film) derived from the sex composition exists. The remaining film is usually present at 15 nm or more.
In the manufacturing method of the pattern formation body of this invention, after the said remaining film is removed or thinned, it heat-processes. In the present invention, the removal of the remaining film may not be completely removed from the substrate. That is, a part of the remaining film may remain on the substrate. Further, the thinning of the remaining film means that the thickness of the remaining film is made thinner than that before the treatment.
残膜の除去または薄膜化は、特に制限はなく、ドライエッチング、ウェットエッチング等の方法で行うことができる。異方性エッチングが容易であるという理由からドライエッチング(特に反応性イオンエッチング)が特に好ましい。
ドライエッチング法としては、例えば、イオンミリング法、反応性イオンエッチング、スパッタエッチングなどが挙げられ、イオンミリング法、反応性イオンエッチングが特に好ましい。
エッチングガスとしては、O2、Cl2、CHF3、CF4、SF6、C60、Arなどが挙げられる。
エッチング条件は、特に限定はない。
残膜の除去または薄膜化は、残膜の厚みが、10nm以下となるように処理することが好ましく、5nm以下となるように処理することがより好ましい。残膜の厚みを10nm以下にすることで、後述する加熱工程時におけるパターン欠陥の発生をより効果的に抑制できる。更には、後述する加熱処理をより高温で行うこともできる。
また、処理後の残膜の厚みは、処理前の膜厚の75%以下となるように処理することもでき、50%以下となるように処理することもでき、30%以下となるように処理することもできる。
残膜の厚みは、例えば、エリプソメーター(DVA−LF、溝尻光学工業所製)を用いて測定することができる。The removal or thinning of the remaining film is not particularly limited, and can be performed by a method such as dry etching or wet etching. Dry etching (especially reactive ion etching) is particularly preferable because anisotropic etching is easy.
Examples of the dry etching method include an ion milling method, reactive ion etching, and sputter etching, and the ion milling method and reactive ion etching are particularly preferable.
Examples of the etching gas include O 2 , Cl 2 , CHF 3 , CF 4 , SF 6 , C60, Ar, and the like.
Etching conditions are not particularly limited.
The removal or thinning of the remaining film is preferably performed so that the thickness of the remaining film is 10 nm or less, more preferably 5 nm or less. Generation | occurrence | production of the pattern defect at the time of the heating process mentioned later can be suppressed more effectively because the thickness of a remaining film shall be 10 nm or less. Furthermore, the heat treatment described below can be performed at a higher temperature.
Further, the thickness of the remaining film after the treatment can be processed to be 75% or less of the film thickness before the processing, can be processed to be 50% or less, and can be 30% or less. It can also be processed.
The thickness of the remaining film can be measured using, for example, an ellipsometer (DVA-LF, manufactured by Mizoji Optical Co., Ltd.).
上述のようにして残膜を、除去または薄膜化した後、加熱処理を行う。加熱処理を行うことで、より強固なパターンを形成することができる。
加熱処理は、下式(1)の関係を満たす加熱処理温度で行うことが好ましい。
加熱処理温度≦Tg+10℃ ・・・(1)
Tgは、パターン形成層の形成に用いた光硬化性組成物のガラス転移温度である。
加熱処理温度の下限は、特に限定はない。光硬化性組成物の種類や、後述する膜形成用組成物の種類に応じて適宜選択できる。
加熱処理は、下式(1a)の関係を満たす加熱処理温度で行うこともでき、下式(1b)の関係を満たす加熱処理温度で行うこともできる。
Tg−50℃≦加熱処理温度≦Tg+10℃ ・・・(1a)
Tg−40℃≦加熱処理温度≦Tg+10℃ ・・・(1b)
なお、光硬化性組成物のガラス転移温度は、光硬化性組成物を、離型処理を施したガラスで挟み、高圧水銀ランプを1000mJ/cm2照射することで硬化し、膜厚150μmのフィルムを作製し、作製したフィルムから幅5mmの短冊状サンプルを切り出し、動的粘弾性測定装置DMS−6100 (セイコーインスツル株式会社製)にて測定した値である。昇温速度5℃/min、測定周波数は1Hzとし、tanD値が極大値をとる温度をガラス転移温度とした。また、ガラス転移温度が2つ以上ある場合は、ガラス転移温度を算出するtanDのピーク面積が大きい方の温度を採用することとする。
また、本発明では、残膜の除去または薄膜化を行わずに加熱処理を行った場合にパターン欠陥が生じていた温度(以下T0ともいう)で加熱処理を行っても、パターン欠陥の発生を抑制できる。このため。加熱処理温度の下限は、T0以上とすることもできる。
すなわち、加熱処理は、下式(1c)の関係を満たす加熱処理温度で行うこともできる。
T0≦加熱処理温度≦Tg+10℃ ・・・(1c)
なお、パターン欠陥が発生しているとは、加熱処理後のパターン形成体を原子間力顕微鏡にて確認し、5μm×5μmの範囲においてパターンの倒れが確認できる場合を、パターン欠陥が生じているとし、パターンの倒れが確認できない状態を、パターン欠陥が発生していないとする。
また、加熱処理温度の下限は、例えば、50℃以上とすることもでき、60℃以上とすることもできる。
すなわち、加熱処理は、下式(1d)の関係を満たす加熱処理温度で行うこともでき、下式(1e)の関係を満たす加熱処理温度で行うこともできる。
50℃≦加熱処理温度≦Tg+10℃ ・・・(1d)
60℃≦加熱処理温度≦Tg+10℃ ・・・(1e)
加熱処理時間は、特に限定はない。光硬化性組成物の種類や、後述する膜形成用組成物の種類に応じて適宜選択できる。例えば、下限は5秒以上、上限は2時間以下が好ましい。After the remaining film is removed or thinned as described above, heat treatment is performed. By performing the heat treatment, a stronger pattern can be formed.
The heat treatment is preferably performed at a heat treatment temperature that satisfies the relationship of the following formula (1).
Heat treatment temperature ≦ Tg + 10 ° C. (1)
Tg is the glass transition temperature of the photocurable composition used for forming the pattern forming layer.
The lower limit of the heat treatment temperature is not particularly limited. It can select suitably according to the kind of photocurable composition and the kind of film formation composition mentioned later.
The heat treatment can be performed at a heat treatment temperature that satisfies the relationship of the following equation (1a), or can be performed at a heat treatment temperature that satisfies the relationship of the following equation (1b).
Tg−50 ° C. ≦ heat treatment temperature ≦ Tg + 10 ° C. (1a)
Tg−40 ° C. ≦ heat treatment temperature ≦ Tg + 10 ° C. (1b)
The glass transition temperature of the photocurable composition is such that the photocurable composition is cured by sandwiching the photocurable composition between release-treated glasses and irradiating it with a high-pressure mercury lamp at 1000 mJ / cm 2. A strip sample having a width of 5 mm was cut out from the produced film and measured with a dynamic viscoelasticity measuring device DMS-6100 (manufactured by Seiko Instruments Inc.). The temperature increase rate was 5 ° C./min, the measurement frequency was 1 Hz, and the temperature at which the tanD value reached the maximum value was defined as the glass transition temperature. In addition, when there are two or more glass transition temperatures, the temperature having the larger peak area of tanD for calculating the glass transition temperature is adopted.
Further, in the present invention, even if the heat treatment is performed at a temperature (hereinafter also referred to as T 0 ) at which the pattern defect has occurred when the heat treatment is performed without removing or thinning the residual film, the pattern defect is generated. Can be suppressed. For this reason. The lower limit of the heat treatment temperature may be T 0 or more.
That is, the heat treatment can be performed at a heat treatment temperature that satisfies the relationship of the following formula (1c).
T 0 ≦ heat treatment temperature ≦ Tg + 10 ° C. (1c)
In addition, the pattern defect has arisen that the pattern formation after heat processing is confirmed with an atomic force microscope, and the pattern collapse can be confirmed in the range of 5 micrometers x 5 micrometers. Suppose that no pattern defect has occurred in a state in which pattern collapse cannot be confirmed.
Moreover, the minimum of heat processing temperature can also be 50 degreeC or more, for example, and can also be 60 degreeC or more.
That is, the heat treatment can be performed at a heat treatment temperature that satisfies the relationship of the following equation (1d), or can be performed at a heat treatment temperature that satisfies the relationship of the following equation (1e).
50 ° C. ≦ heat treatment temperature ≦ Tg + 10 ° C. (1d)
60 ° C. ≦ heat treatment temperature ≦ Tg + 10 ° C. (1e)
There is no particular limitation on the heat treatment time. It can select suitably according to the kind of photocurable composition and the kind of film formation composition mentioned later. For example, the lower limit is preferably 5 seconds or more, and the upper limit is preferably 2 hours or less.
本発明では、残膜を除去または薄膜化した後、加熱処理を行う前に、パターンの表面に膜形成成分を含む組成物(膜形成用組成物)を適用してもよい。
パターンの表面に膜形成用組成物を適用することで、次工程である加熱処理の際に、パターン表面に、被膜を形成することができ、各種機能を付与することができる。
膜形成成分は、用途および目的により異なる。例えば、親水性コーティング剤、疎水性コーティング剤、ハードコート剤、帯電防止剤、金属インク、紫外線吸収剤、熱線カット剤、耐指紋性コーティング剤、屈折率調整剤、などが挙げられる。
親水性コーティング剤としては、大阪有機化学工業製LAMBICシリーズなどが挙げられる。
疎水性コーティング剤としては、シラン化合物、フッ素樹脂等が挙げられる。シラン化合物としては、シランカップリング剤、シロキサンなどが挙げられる。シランカップリング剤の市販品としては、ダイキン工業株式会社製のオプツールシリーズ、信越シリコーン株式会社製のKBMシリーズ、KBEシリーズなどが挙げられる。シロキサンとしては、信越シリコーン株式会社製のKPN−3504(加水分解性基含有シロキサン)などが挙げられる。また、フッ素樹脂としては、旭硝子株式会社製のCYTOPシリーズ等があげられる。
ハードコート剤としては、東洋インキ製LCHシリーズなどが挙げられる。
帯電防止剤としては、東洋インキ製LASシリーズ、YYSシリーズ、TYPシリーズなどが挙げられる。
金属インクとしては、金インク、銀インク、銅インクなどが挙げられる。
膜形成用組成物は、膜形成成分の含有量が、0.001〜20質量%であることが好ましく、0.01〜10質量%がより好ましい。
溶剤としては、膜形成成分を溶解できるものであれば特に限定はない。例えば、酢酸エチル、四塩化炭素、酢酸、プロピレングリコール1−モノメチルエーテル2−アセタート、ベンゼン、シクロヘキサノン等が挙げられる。
膜形成用組成物における溶剤の含有量は、70〜99.999質量%が好ましく、90〜99.9質量%がより好ましい。In the present invention, a composition containing a film-forming component on the surface of the pattern (a film-forming composition) may be applied after removing or thinning the residual film and before heat treatment.
By applying the film-forming composition to the surface of the pattern, a film can be formed on the surface of the pattern during the subsequent heat treatment, and various functions can be imparted.
The film-forming component varies depending on the application and purpose. For example, a hydrophilic coating agent, a hydrophobic coating agent, a hard coating agent, an antistatic agent, a metal ink, an ultraviolet absorber, a heat ray cut agent, an anti-fingerprint coating agent, a refractive index adjusting agent, and the like can be given.
Examples of the hydrophilic coating agent include LAMBIC series manufactured by Osaka Organic Chemical Industry.
Examples of the hydrophobic coating agent include silane compounds and fluororesins. Examples of the silane compound include a silane coupling agent and siloxane. Examples of commercially available silane coupling agents include Daikin Industries, Ltd. OPTOOL series, Shin-Etsu Silicone Corporation KBM series, KBE series, and the like. Examples of siloxane include KPN-3504 (hydrolyzable group-containing siloxane) manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd. Examples of the fluororesin include CYTOP series manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.
Examples of the hard coating agent include Toyo Ink LCH series.
Examples of the antistatic agent include Toyo Ink's LAS series, YYS series, and TYP series.
Examples of the metal ink include gold ink, silver ink, and copper ink.
In the film forming composition, the content of the film forming component is preferably 0.001 to 20% by mass, and more preferably 0.01 to 10% by mass.
The solvent is not particularly limited as long as it can dissolve the film-forming component. Examples thereof include ethyl acetate, carbon tetrachloride, acetic acid, propylene glycol 1-monomethyl ether 2-acetate, benzene, cyclohexanone and the like.
70-99.999 mass% is preferable and, as for content of the solvent in the composition for film formation, 90-99.9 mass% is more preferable.
本発明のパターン形成体の製造方法は、例えば、幅300nm以下(より好ましくは幅100nm以下)のパターンを有するパターン形成体を製造できる。このため、従来のフォトリソグラフィ技術を用いて形成されていたものをさらに高い精度且つ低コストで形成することができる。
本発明により得られるパターン形成体は、例えば、液晶ディスプレイ(LCD)などに用いられる、オーバーコート層や絶縁膜などの永久膜や、半導体集積回路、記録材料、あるいはフラットパネルディスプレイなどのエッチングレジストとして適用することも可能である。また、樹脂モールド、撥水膜、親水膜などに用いることもできる。The method for producing a pattern formed body of the present invention can produce, for example, a pattern formed body having a pattern with a width of 300 nm or less (more preferably, a width of 100 nm or less). For this reason, what was formed using the conventional photolithographic technique can be formed with further high precision and low cost.
The pattern formed body obtained by the present invention can be used as a permanent film such as an overcoat layer or an insulating film used for a liquid crystal display (LCD) or the like, an etching resist for a semiconductor integrated circuit, a recording material, or a flat panel display. It is also possible to apply. It can also be used for resin molds, water repellent films, hydrophilic films and the like.
<光硬化性組成物>
次に、光硬化性組成物について説明する。本発明において光硬化性組成物は、インプリント法で用いられている光硬化性組成物を用いることができる。すなわち、光硬化性組成物は、インプリント用光硬化性組成物であることが好ましい。
光硬化性組成物は、重合性化合物および光重合開始剤を含むことが好ましい。光硬化性組成物の一例としては、例えば、重合性化合物の含有量が70質量%以上で、かつ、重量平均分子量が2000を超える成分の含有量が3質量%以下である組成が好ましく、エチレン性不飽和二重結合を有する重合性化合物の含有量が70質量%以上で、かつ、重量分子量が2000を超える重合性化合物の含有量が3質量%以下である組成がより好ましい。以下、各成分について説明する。<Photocurable composition>
Next, the photocurable composition will be described. In the present invention, the photocurable composition used in the imprint method can be used as the photocurable composition. That is, the photocurable composition is preferably a photocurable composition for imprints.
The photocurable composition preferably contains a polymerizable compound and a photopolymerization initiator. As an example of the photocurable composition, for example, a composition in which the content of the polymerizable compound is 70% by mass or more and the content of the component having a weight average molecular weight of more than 2000 is 3% by mass or less is preferable. A composition in which the content of the polymerizable compound having a polymerizable unsaturated double bond is 70% by mass or more and the content of the polymerizable compound having a weight molecular weight of more than 2000 is 3% by mass or less. Hereinafter, each component will be described.
<<重合性化合物>>
重合性化合物は、本発明の趣旨を逸脱しない限り特に限定されるものではない。重合性化合物が有する重合性基としては、エチレン性不飽和結合を含有する基、エポキシ基、オキセタニル基等が挙げられる。エチレン性不飽和結合を含有する基としては、(メタ)アクリレート基、(メタ)アクリルアミド基、ビニル基、アリル基、ビニルエーテル基等が挙げられる。好ましくは(メタ)アクリレート基である。
重合性基の数は、1〜6が好ましく、1〜3がより好ましく、1または2が更に好ましい。
重合性化合物としては、例えば、エチレン性不飽和結合を含有する基を1〜6個有する化合物;エポキシ化合物、オキセタン化合物;ビニルエーテル化合物;スチレン誘導体;プロペニルエーテル;ブテニルエーテル等を挙げることができる。重合性化合物の具体例としては、特開2011−231308号公報の段落番号0020〜0098に記載のものが挙げられ、この内容は本願明細書に組み込まれる。重合性化合物としては、(メタ)アクリレート化合物が好ましい。
重合性化合物の含有量は、溶剤を除く全組成物中、70〜99.9質量%が好ましく、より好ましくは80〜99.9質量%であり、さらに好ましくは85〜99.9質量%である。2種類以上の重合性化合物を用いる場合は、その合計量が上記範囲であることが好ましい
エチレン性不飽和結合を含有する基を1〜6個有する化合物(1〜6官能の重合性化合物)について説明する。<< polymerizable compound >>
The polymerizable compound is not particularly limited as long as it does not depart from the gist of the present invention. Examples of the polymerizable group that the polymerizable compound has include a group containing an ethylenically unsaturated bond, an epoxy group, and an oxetanyl group. Examples of the group containing an ethylenically unsaturated bond include a (meth) acrylate group, a (meth) acrylamide group, a vinyl group, an allyl group, and a vinyl ether group. A (meth) acrylate group is preferred.
1-6 are preferable, as for the number of polymeric groups, 1-3 are more preferable, and 1 or 2 is still more preferable.
Examples of the polymerizable compound include compounds having 1 to 6 groups containing an ethylenically unsaturated bond; epoxy compounds, oxetane compounds; vinyl ether compounds; styrene derivatives; propenyl ethers, butenyl ethers, and the like. Specific examples of the polymerizable compound include those described in JP-A-2011-231308, paragraphs 0020 to 0098, the contents of which are incorporated herein. As the polymerizable compound, a (meth) acrylate compound is preferable.
As for content of a polymeric compound, 70-99.9 mass% is preferable in all the compositions except a solvent, More preferably, it is 80-99.9 mass%, More preferably, it is 85-99.9 mass%. is there. When using 2 or more types of polymeric compounds, it is preferable that the total amount is the said range About the compound (1-6 functional polymeric compound) which has 1-6 groups containing an ethylenically unsaturated bond explain.
エチレン性不飽和結合を含有する基を1個有する化合物としては具体的に、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、N−ビニルピロリジノン、2−アクリロイロキシエチルフタレート、2−アクリロイロキシ2−ヒドロキシエチルフタレート、2−アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタレート、2−アクリロイロキシプロピルフタレート、2−エチル−2−ブチルプロパンジオールアクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシルカルビトール(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、アクリル酸ダイマー、ベンジル(メタ)アクリレート、1−または2−ナフチル(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、セチル(メタ)アクリレート、エチレンオキシド変性(以下「EO」という。)クレゾール(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコール(メタ)アクリレート、エトキシ化フェニル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルオキシエチル(メタ)アクリレート、イソミリスチル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、メトキシジプロピレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールベンゾエート(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、パラクミルフェノキシエチレングリコール(メタ)アクリレート、エピクロロヒドリン(以下「ECH」という)変性フェノキシアクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシヘキサエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシテトラエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、EO変性コハク酸(メタ)アクリレート、トリブロモフェニル(メタ)アクリレート、EO変性トリブロモフェニル(メタ)アクリレート、トリドデシル(メタ)アクリレート、p−イソプロペニルフェノール、N−ビニルピロリドン、N−ビニルカプロラクタムが例示される。 Specific examples of the compound having one group containing an ethylenically unsaturated bond include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, N-vinylpyrrolidinone, and 2-acryloyloxyethyl phthalate. 2-acryloyloxy 2-hydroxyethyl phthalate, 2-acryloyloxyethyl hexahydrophthalate, 2-acryloyloxypropyl phthalate, 2-ethyl-2-butylpropanediol acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl Carbitol (meth) acrylate, 2-hydroxybutyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate , Acrylic acid dimer, benzyl (meth) acrylate, 1- or 2-naphthyl (meth) acrylate, butoxyethyl (meth) acrylate, cetyl (meth) acrylate, ethylene oxide modified (hereinafter referred to as “EO”) cresol (meth) acrylate , Dipropylene glycol (meth) acrylate, ethoxylated phenyl (meth) acrylate, isooctyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, dicyclopentanyl (meth) acrylate, dicyclopentanyloxyethyl (Meth) acrylate, isomyristyl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, methoxydipropylene glycol (meth) acrylate, methoxytripropylene glycol (Meth) acrylate, methoxypolyethylene glycol (meth) acrylate, methoxytriethylene glycol (meth) acrylate, neopentyl glycol benzoate (meth) acrylate, nonylphenoxypolyethylene glycol (meth) acrylate, nonylphenoxypolypropylene glycol (meth) acrylate, octyl (Meth) acrylate, paracumylphenoxyethylene glycol (meth) acrylate, epichlorohydrin (hereinafter referred to as “ECH”) modified phenoxy acrylate, phenoxyethyl (meth) acrylate, phenoxydiethylene glycol (meth) acrylate, phenoxyhexaethylene glycol (meta) ) Acrylate, phenoxytetraethylene glycol (meth) acrylate, Polyethylene glycol (meth) acrylate, polyethylene glycol-polypropylene glycol (meth) acrylate, polypropylene glycol (meth) acrylate, stearyl (meth) acrylate, EO-modified succinic acid (meth) acrylate, tribromophenyl (meth) acrylate, EO-modified tri Examples include bromophenyl (meth) acrylate, tridodecyl (meth) acrylate, p-isopropenylphenol, N-vinylpyrrolidone, and N-vinylcaprolactam.
エチレン性不飽和結合を含有する基を1個有する化合物は、単官能(メタ)アクリレート化合物が光硬化性の観点から好ましい。単官能(メタ)アクリレート化合物の中でも、芳香族構造および/または脂環式炭化水素構造を有する単官能(メタ)アクリレートがドライエッチング耐性の観点で好ましく、芳香族構造を有する単官能(メタ)アクリレートがさらに好ましい。
芳香族構造および/または脂環式炭化水素構造を有する単官能(メタ)アクリレートは、ベンジル(メタ)アクリレート、2−フェノキシエチルアクリレート、芳香環上に置換基を有するベンジル(メタ)アクリレート(好ましい置換基としては炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、シアノ基)、1−または2−ナフチル(メタ)アクリレート、1−または2−ナフチルメチル(メタ)アクリレート、1−または2−ナフチルエチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルオキシエチル(メタ)アクリレート、イソボロニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレートが好ましく、2−フェノキシエチルアクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、芳香環上に置換基を有するベンジル(メタ)アクリレート、ナフタレン構造を有する単官能(メタ)アクリレート化合物がより好ましい。The compound having one group containing an ethylenically unsaturated bond is preferably a monofunctional (meth) acrylate compound from the viewpoint of photocurability. Among monofunctional (meth) acrylate compounds, a monofunctional (meth) acrylate having an aromatic structure and / or an alicyclic hydrocarbon structure is preferable from the viewpoint of dry etching resistance, and a monofunctional (meth) acrylate having an aromatic structure. Is more preferable.
The monofunctional (meth) acrylate having an aromatic structure and / or alicyclic hydrocarbon structure is benzyl (meth) acrylate, 2-phenoxyethyl acrylate, benzyl (meth) acrylate having a substituent on the aromatic ring (preferred substitution) As the group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a cyano group), 1- or 2-naphthyl (meth) acrylate, 1- or 2-naphthylmethyl (meth) acrylate, 1- Or 2-naphthylethyl (meth) acrylate, dicyclopentanyl (meth) acrylate, dicyclopentanyloxyethyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, and adamantyl (meth) acrylate are preferred, 2-phenoxyethyl acrylate, Benzyl (meth) acrylate, good Benzyl having a substituent on the ring (meth) acrylate, monofunctional (meth) acrylate compound having a naphthalene structure is more preferable.
本発明では、重合性化合物として、エチレン性不飽和結合を含有する基を2個以上有する化合物を用いることも好ましい。
エチレン性不飽和結合を含有する基を2個以上有する化合物の例としては、ジエチレングリコールモノエチルエーテル(メタ)アクリレート、ジメチロールジシクロペンタンジ(メタ)アクリレート、ジ(メタ)アクリル化イソシアヌレート、1,3−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、EO変性1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ECH変性1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、アリロキシポリエチレングリコールアクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、EO変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、PO変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、EO変性ビスフェノールFジ(メタ)アクリレート、ECH変性ヘキサヒドロフタル酸ジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、EO変性ネオペンチルグリコールジアクリレート、プロピレンオキシド(以後「PO」という。)変性ネオペンチルグリコールジアクリレート、カプロラクトン変性ヒドロキシピバリン酸エステルネオペンチルグリコール、ステアリン酸変性ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ECH変性フタル酸ジ(メタ)アクリレート、ポリ(エチレングリコール−テトラメチレングリコール)ジ(メタ)アクリレート、ポリ(プロピレングリコール−テトラメチレングリコール)ジ(メタ)アクリレート、ポリエステル(ジ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ECH変性プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、シリコーンジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコール変性トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、EO変性トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリグリセロールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジビニルエチレン尿素、ジビニルプロピレン尿素、o−,m−,p−キシリレンジ(メタ)アクリレート、1,3−アダマンタンジアクリレート、ノルボルナンジメタノールジアクリレートが例示される。
これらの中で特に、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、o−,m−,p−ベンゼンジ(メタ)アクリレート、o−,m−,p−キシリレンジ(メタ)アクリレート、等の2官能(メタ)アクリレートが本発明に好適に用いられる。
また、芳香族構造および/または脂環式炭化水素構造を有する2〜6官能の(メタ)アクリレート化合物を用いることもできる。例えば、芳香族基(好ましくはフェニル基、ナフチル基)を含有し、(メタ)アクリレート基を2〜4つ有する多官能(メタ)アクリレート化合物が挙げられる。具体例としては、以下に示す化合物などが挙げられる。
Examples of compounds having two or more groups containing an ethylenically unsaturated bond include diethylene glycol monoethyl ether (meth) acrylate, dimethylol dicyclopentane di (meth) acrylate, di (meth) acrylated isocyanurate, 1 , 3-butylene glycol di (meth) acrylate, 1,4-butanediol di (meth) acrylate, EO-modified 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, ECH-modified 1,6-hexanediol di (meth) acrylate Allyloxy polyethylene glycol acrylate, 1,9-nonanediol di (meth) acrylate, EO modified bisphenol A di (meth) acrylate, PO modified bisphenol A di (meth) acrylate, modified bisphenol A di (meth) acrylate, EO modified Bisphenol F di (meth) acrylate, ECH-modified hexahydrophthalic acid diacrylate, hydroxypivalic acid neopentyl glycol di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, EO-modified neopentyl glycol diacrylate, propylene oxide "PO") modified neopentyl glycol diacrylate, caprolactone modified hydroxypivalate ester neopentyl glycol, stearic acid modified pentaerythritol di (meth) acrylate, ECH modified phthalic acid di (meth) acrylate, poly (ethylene glycol-tetra Methylene glycol) di (meth) acrylate, poly (propylene glycol-tetramethylene glycol) di (meth) acrylate, polyester (Di) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, polypropylene glycol di (meth) acrylate, ECH-modified propylene glycol di (meth) acrylate, silicone di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, tetraethylene glycol Di (meth) acrylate, dimethylol tricyclodecane di (meth) acrylate, neopentyl glycol modified trimethylolpropane di (meth) acrylate, tripropylene glycol di (meth) acrylate, EO modified tripropylene glycol di (meth) acrylate, Triglycerol di (meth) acrylate, dipropylene glycol di (meth) acrylate, divinylethyleneurea, divinylpropyleneurea, o-, m- , P-xylylene di (meth) acrylate, 1,3-adamantane diacrylate, norbornane dimethanol diacrylate.
Among these, neopentyl glycol di (meth) acrylate, 1,9-nonanediol di (meth) acrylate, tripropylene glycol di (meth) acrylate, tetraethylene glycol di (meth) acrylate, neopentyl hydroxypivalate Bifunctional (meth) such as glycol di (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, o-, m-, p-benzenedi (meth) acrylate, o-, m-, p-xylylene di (meth) acrylate Acrylate is preferably used in the present invention.
Moreover, the 2-6 functional (meth) acrylate compound which has an aromatic structure and / or an alicyclic hydrocarbon structure can also be used. For example, a polyfunctional (meth) acrylate compound containing an aromatic group (preferably a phenyl group or a naphthyl group) and having 2 to 4 (meth) acrylate groups may be mentioned. Specific examples include the following compounds.
また、光硬化性組成物は、シリコン原子および/またはフッ素原子を有する重合性化合物を含有してもよい。シリコン原子および/またはフッ素原子を有する重合性化合物は、フッ素原子を含むことが好ましく、炭素数1〜9の含フッ素アルキル基を有することがより好ましい。
炭素数1〜9の含フッ素アルキル基のフッ素原子の置換率は、40〜100%であることが好ましく、50〜90%であることがより好ましく、65〜85%であることがさらに好ましい。フッ素原子の置換率とは、例えば炭素数1〜9のアルキル基のうち、水素原子がフッ素原子に置換されている比率(%)をいう。炭素数1〜9の含フッ素アルキル基は、−CnF2n+1または−CnF2nHを含むことが好ましく、−CnF2n+1を含むことが好ましい。ここで、nは、1〜9の整数を表し、4〜8の整数を表すことがより好ましい。
シリコン原子および/またはフッ素原子を有する重合性化合物が有する重合性としては、(メタ)アクリレート基が好ましい。重合性基の数は、1または2が好ましく、1がより好ましい。
シリコン原子および/またはフッ素原子を有する重合性化合物の分子量は、100〜600が好ましく、300〜500がより好ましい。フッ素原子を有する重合性化合物としては、例えば国際公開特許2010/137724号公報の段落0022〜0023の記載も参酌することができ、この内容は本願明細書に組み込まれる。フッ素原子を有する重合性化合物の例としては、例えば、2−(パーフルオロヘキシル)エチルアクリレートが挙げられる。
また、本発明では、シリコン原子および/またはフッ素原子を有する重合性化合物を実質的に含まない態様としてもよい。Moreover, the photocurable composition may contain a polymerizable compound having a silicon atom and / or a fluorine atom. The polymerizable compound having a silicon atom and / or a fluorine atom preferably contains a fluorine atom, and more preferably has a fluorine-containing alkyl group having 1 to 9 carbon atoms.
The fluorine atom substitution rate of the fluorinated alkyl group having 1 to 9 carbon atoms is preferably 40 to 100%, more preferably 50 to 90%, and still more preferably 65 to 85%. The substitution rate of fluorine atoms means, for example, the ratio (%) in which hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms in alkyl groups having 1 to 9 carbon atoms. Fluorine-containing alkyl group having 1 to 9 carbon atoms preferably includes a -C n F 2n + 1 or -C n F 2n H, it is preferred to include a -C n F 2n + 1. Here, n represents an integer of 1 to 9, and more preferably represents an integer of 4 to 8.
The polymerizability of the polymerizable compound having a silicon atom and / or a fluorine atom is preferably a (meth) acrylate group. The number of polymerizable groups is preferably 1 or 2, and more preferably 1.
100-600 are preferable and, as for the molecular weight of the polymeric compound which has a silicon atom and / or a fluorine atom, 300-500 are more preferable. As the polymerizable compound having a fluorine atom, for example, the description in paragraphs 0022 to 0023 of International Publication No. 2010/137724 can be considered, and the contents thereof are incorporated in the present specification. Examples of the polymerizable compound having a fluorine atom include 2- (perfluorohexyl) ethyl acrylate.
Moreover, in this invention, it is good also as an aspect which does not contain the polymeric compound which has a silicon atom and / or a fluorine atom substantially.
光硬化性組成物に含まれる全重合性化合物の成分のうち、重合性基を1個有する重合性化合物(好ましくは、(メタ)アクリレート基を1つ有する重合性化合物)の合計は、全重合性化合物に対して0〜60質量%であることが好ましい。下限は、5質量%以上がより好ましく、10質量%以上がさらに好ましい。上限は、50質量%以下がより好ましく、45質量%以下がさらに好ましい。(メタ)アクリレート基を2つ有する重合性化合物の合計は、全重合性化合物に対して40〜100質量%であることが好ましい。下限は、50質量%以上がより好ましく、55質量%以上がさらに好ましい。上限は、95質量%以下がより好ましく、90質量%以下がさらに好ましい。
硬化性組成物に含まれる全重合性化合物の成分のうち、脂環式炭化水素基および/または芳香族基を有する重合性化合物の合計は、全重合性化合物の、30〜100質量%であることが好ましく、50〜100質量%がより好ましく、70〜100質量%がさらに好ましい。Of the components of the total polymerizable compound contained in the photocurable composition, the total of the polymerizable compounds having one polymerizable group (preferably, the polymerizable compound having one (meth) acrylate group) is the total polymerization. It is preferable that it is 0-60 mass% with respect to an ionic compound. The lower limit is more preferably 5% by mass or more, and further preferably 10% by mass or more. The upper limit is more preferably 50% by mass or less, and further preferably 45% by mass or less. The total of the polymerizable compounds having two (meth) acrylate groups is preferably 40 to 100% by mass relative to the total polymerizable compounds. The lower limit is more preferably 50% by mass or more, and further preferably 55% by mass or more. The upper limit is more preferably 95% by mass or less, and still more preferably 90% by mass or less.
Of the components of the total polymerizable compound contained in the curable composition, the total of the polymerizable compounds having an alicyclic hydrocarbon group and / or an aromatic group is 30 to 100% by mass of the total polymerizable compound. It is preferably 50 to 100% by mass, more preferably 70 to 100% by mass.
<<光重合開始剤>>
光重合開始剤としては、光照射により上述の重合性化合物を重合する活性種を発生する化合物であれば、いずれのものでも用いることができる。光重合開始剤としては、ラジカル重合開始剤およびカチオン重合開始剤が好ましく、ラジカル重合開始剤がより好ましい。また、本発明において、光重合開始剤は複数種を併用してもよい。
ラジカル光重合開始剤としては、例えば、市販されている開始剤を用いることができる。これらの例としては、例えば、特開2008−105414号公報の段落番号0091に記載のものを好ましく採用することができる。この中でもアセトフェノン系化合物、アシルホスフィンオキサイド系化合物、オキシムエステル系化合物が硬化感度、吸収特性の観点から好ましい。市販品としては、イルガキュアOXE−01、イルガキュアOXE−02、イルガキュア127、イルガキュア819、イルガキュア379、イルガキュア369、イルガキュア754、イルガキュア1800、イルガキュア651、イルガキュア907、ルシリンTPO、ダロキュア1173等(以上、BASF社製)が挙げられる。
光重合開始剤の含有量は、溶剤を除く全組成物中、0.01〜15質量%がことが好ましく、より好ましくは0.1〜12質量%であり、さらに好ましくは0.2〜7質量%である。光硬化性組成物は、光重合開始剤を1種類のみ含んでいてもよく、2種類以上含んでいてもよい。2種類以上含む場合は、その合計量が上記範囲となることが好ましい。<< photopolymerization initiator >>
Any photopolymerization initiator may be used as long as it is a compound that generates an active species that polymerizes the above-described polymerizable compound by light irradiation. As the photopolymerization initiator, a radical polymerization initiator and a cationic polymerization initiator are preferable, and a radical polymerization initiator is more preferable. In the present invention, a plurality of photopolymerization initiators may be used in combination.
As the radical photopolymerization initiator, for example, a commercially available initiator can be used. As these examples, for example, those described in paragraph No. 0091 of JP-A-2008-105414 can be preferably used. Among these, acetophenone compounds, acylphosphine oxide compounds, and oxime ester compounds are preferred from the viewpoints of curing sensitivity and absorption characteristics. Examples of commercially available products include Irgacure OXE-01, Irgacure OXE-02, Irgacure 127, Irgacure 819, Irgacure 379, Irgacure 369, Irgacure 754, Irgacure 1800, Irgacure 651, Irgacure 907, Lucyrin TPO, Darocur BA 1173, etc. Manufactured).
The content of the photopolymerization initiator is preferably 0.01 to 15% by mass, more preferably 0.1 to 12% by mass, and still more preferably 0.2 to 7% in the entire composition excluding the solvent. % By mass. The photocurable composition may contain only one type of photopolymerization initiator, or may contain two or more types. When two or more types are included, the total amount is preferably within the above range.
<<界面活性剤>>
光硬化性組成物は、界面活性剤を含有することができる。界面活性剤としては、ノニオン性界面活性剤が好ましい。
ノニオン性界面活性剤とは、少なくとも一つの疎水部と少なくとも一つのノニオン性親水部を有する化合物である。疎水部と親水部は、それぞれ、分子の末端にあっても、内部にあっても良い。疎水部は、炭化水素基、含フッ素基、含Si基から選択される疎水基で構成され、疎水部の炭素数は、1〜25が好ましく、2〜15がより好ましく、4〜10が更に好ましく、5〜8が最も好ましい。ノニオン性親水部は、アルコール性水酸基、フェノール性水酸基、エーテル基(好ましくはポリオキシアルキレン基、環状エーテル基)、アミド基、イミド基、ウレイド基、ウレタン基、シアノ基、スルホンアミド基、ラクトン基、ラクタム基、シクロカーボネート基からなる群より選ばれる少なくとも1つの基を有することが好ましい。ノニオン性界面活性剤としては、炭化水素系、フッ素系、Si系、またはフッ素・Si系のいずれノニオン性界面活性剤であっても良いが、フッ素系またはSi系がより好ましく、フッ素系が更に好ましい。ここで、「フッ素・Si系界面活性剤」とは、フッ素系界面活性剤およびSi系界面活性剤の両方の要件を併せ持つものをいう。<< Surfactant >>
The photocurable composition can contain a surfactant. As the surfactant, a nonionic surfactant is preferable.
The nonionic surfactant is a compound having at least one hydrophobic part and at least one nonionic hydrophilic part. The hydrophobic part and the hydrophilic part may be at the end of the molecule or inside, respectively. The hydrophobic part is composed of a hydrophobic group selected from a hydrocarbon group, a fluorine-containing group, and a Si-containing group, and the carbon number of the hydrophobic part is preferably 1 to 25, more preferably 2 to 15, and further preferably 4 to 10 Preferably, 5 to 8 is most preferable. Nonionic hydrophilic part includes alcoholic hydroxyl group, phenolic hydroxyl group, ether group (preferably polyoxyalkylene group, cyclic ether group), amide group, imide group, ureido group, urethane group, cyano group, sulfonamide group, lactone group It preferably has at least one group selected from the group consisting of a lactam group and a cyclocarbonate group. The nonionic surfactant may be any of hydrocarbon-based, fluorine-based, Si-based, or fluorine / Si-based nonionic surfactants, more preferably fluorine-based or Si-based, and further fluorine-based surfactants. preferable. Here, the “fluorine / Si-based surfactant” refers to one having both the requirements of both a fluorine-based surfactant and a Si-based surfactant.
フッ素系ノニオン性界面活性剤の市販品としては、住友スリーエム(株)製フロラードFC−4430、FC−4431、旭硝子(株)製サーフロンS−241、S−242、S−243、三菱マテリアル電子化成(株)製エフトップEF−PN31M−03、EF−PN31M−04、EF−PN31M−05、EF−PN31M−06、MF−100、OMNOVA社製Polyfox PF−636、PF−6320、PF−656、PF−6520、(株)ネオス製フタージェント250、251、222F、212M DFX−18、ダイキン工業(株)製ユニダインDS−401、DS−403、DS−406、DS−451、DSN−403N、DIC(株)製メガファックF−430、F−444、F−477、F−553、F−556、F−557、F−559、F−562、F−565、F−567、F−569、R−40、DuPont社製Capstone FS−3100、Zonyl FSO−100が挙げられる。 Commercially available fluorine-based nonionic surfactants include Sumitomo 3M Fluorard FC-4430 and FC-4431, Asahi Glass Co., Ltd. Surflon S-241, S-242 and S-243, Mitsubishi Materials Electronic Chemicals. EF-top EF-PN31M-03, EF-PN31M-04, EF-PN31M-05, EF-PN31M-06, MF-100, OMNOVA Polyfox PF-636, PF-6320, PF-656 PF-6520, Neos's Footgent 250, 251, 222F, 212M DFX-18, Daikin Industries, Ltd. Unidyne DS-401, DS-403, DS-406, DS-451, DSN-403N, DIC Megafac F-430, F-444, F-477, F-553, manufactured by F-556, F-557, F-559, F-562, F-565, F-567, F-569, R-40, DuPont Capstone FS-3100, Zonyl FSO-100.
本発明の光硬化性組成物が界面活性剤を含有する場合、界面活性剤の含有量は、溶剤を除く全組成物中、0.1〜10質量%が好ましく、0.2〜5質量%がより好ましく、0.5〜5質量%がさらに好ましい。光硬化性組成物は、界面活性剤を1種類のみ含んでいてもよく、2種類以上含んでいてもよい。2種類以上含む場合は、その合計量が上記範囲となることが好ましい。
また、本発明では、界面活性剤を実質的に含有しない態様とすることもできる。界面活性剤を実質的に含有しないとは、例えば、界面活性剤の含有量が0.01質量%以下であることが好ましく、0.005質量%以下がより好ましく、含有しないことが一層好ましい。When the photocurable composition of the present invention contains a surfactant, the content of the surfactant is preferably from 0.1 to 10% by mass, and from 0.2 to 5% by mass in the total composition excluding the solvent. Is more preferable, and 0.5-5 mass% is further more preferable. The photocurable composition may contain only one type of surfactant or may contain two or more types. When two or more types are included, the total amount is preferably within the above range.
Moreover, in this invention, it can also be set as the aspect which does not contain surfactant substantially. For example, it is preferable that the surfactant content is 0.01% by mass or less, more preferably 0.005% by mass or less, and even more preferably not contained.
<<非重合性化合物>>
光硬化性組成物は、末端に少なくとも1つ水酸基を有するか、または、水酸基がエーテル化されたポリアルキレングリコール構造を有し、フッ素原子およびシリコン原子を実質的に含有しない非重合性化合物を含んでいてもよい。ここで、非重合性化合物とは、重合性基を持たない化合物をいう。また、フッ素原子およびシリコン原子を実質的に含有しないとは、例えば、フッ素原子およびシリコン原子の合計含有率が1%以下であることを表し、フッ素原子およびシリコン原子を全く有していないことが好ましい。フッ素原子およびシリコン原子を有さないことにより、重合性化合物との相溶性が向上し、特に溶剤を含有しない組成物において、塗布均一性、インプリント時のパターン形成性、ドライエッチング後のラインエッジラフネスが良好となる。<< Non-polymerizable compound >>
The photocurable composition includes a non-polymerizable compound having at least one hydroxyl group at the terminal or having a polyalkylene glycol structure in which the hydroxyl group is etherified and substantially not containing a fluorine atom and a silicon atom. You may go out. Here, the non-polymerizable compound refers to a compound having no polymerizable group. Further, “substantially not containing fluorine atoms and silicon atoms” means, for example, that the total content of fluorine atoms and silicon atoms is 1% or less, and that no fluorine atoms and silicon atoms are present. preferable. By not having fluorine atoms and silicon atoms, compatibility with polymerizable compounds is improved, especially in compositions that do not contain solvents, coating uniformity, pattern formation during imprinting, and line edges after dry etching The roughness is good.
非重合性化合物が有するポリアルキレン構造としては、炭素数1〜6のアルキレン基を含むポリアルキレングリコール構造が好ましく、ポリエチレングリコール構造、ポリプロピレングリコール構造、ポリブチレングリコール構造、またはこれらの混合構造がより好ましく、ポリエチレングリコール構造、ポリプロピレングリコール構造、またはこれらの混合構造がさらに好ましく、ポリプロピレングリコール構造が特に好ましい。
さらに、末端の置換基を除き実質的にポリアルキレングリコール構造のみで構成されていてもよい。ここで実質的にとは、ポリアルキレングリコール構造以外の構成要素が全体の5質量%以下であることをいい、好ましくは1質量%以下であるこという。特に、非重合性化合物として、実質的にポリプロピレングリコール構造のみからなる化合物を含むことが特に好ましい。
ポリアルキレングリコール構造としてはアルキレングリコール構成単位を3〜100個有していることが好ましく、4〜50個有していることがより好ましく、5〜30個有していることがさらに好ましく、6〜20個有していることが特に好ましい。The polyalkylene structure of the non-polymerizable compound is preferably a polyalkylene glycol structure containing an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, more preferably a polyethylene glycol structure, a polypropylene glycol structure, a polybutylene glycol structure, or a mixed structure thereof. Further, a polyethylene glycol structure, a polypropylene glycol structure, or a mixed structure thereof is more preferable, and a polypropylene glycol structure is particularly preferable.
Further, it may be substantially composed only of a polyalkylene glycol structure except for a terminal substituent. The term “substantially” as used herein means that the constituents other than the polyalkylene glycol structure are 5% by mass or less, preferably 1% by mass or less. In particular, as the non-polymerizable compound, it is particularly preferable to include a compound consisting essentially only of a polypropylene glycol structure.
The polyalkylene glycol structure preferably has 3 to 100 alkylene glycol structural units, more preferably 4 to 50, still more preferably 5 to 30, more preferably 6 It is particularly preferable to have ~ 20.
非重合性化合物は、末端に少なくとも1つ水酸基を有するかまたは水酸基がエーテル化されていることが好ましい。末端に少なくとも1つ水酸基を有するかまたは水酸基がエーテル化されていれば残りの末端は水酸基でも末端水酸基の水素原子が置換されているものも用いることができる。末端水酸基の水素原子が置換されていてもよい基としてはアルキル基(すなわちポリアルキレングリコールアルキルエーテル)、アシル基(すなわちポリアルキレングリコールエステル)が好ましい。より好ましくは全ての末端が水酸基であるポリアルキレングリコールである。連結基を介して複数(好ましくは2または3本)のポリアルキレングリコール鎖を有している化合物も好ましく用いることができるが、ポリアルキレングリコール鎖が分岐していない、直鎖構造のものが好ましい。特に、ジオール型のポリアルキレングリコールが好ましい。
非重合性化合物の好ましい具体例としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、これらのモノまたはジメチルエーテル、モノまたはジブチルエーテル、モノまたはジオクチルエーテル、モノまたはジセチルエーテル、モノステアリン酸エステル、モノオレイン酸エステル、ポリオキシエチレングリセリルエーテル、ポリオキシプロピレングリセリルエーテル、これらのトリメチルエーテルである。The non-polymerizable compound preferably has at least one hydroxyl group at the terminal or is etherified. If the terminal has at least one hydroxyl group or the hydroxyl group is etherified, the remaining terminal may be a hydroxyl group or a hydrogen atom of the terminal hydroxyl group substituted. The group in which the hydrogen atom of the terminal hydroxyl group may be substituted is preferably an alkyl group (that is, polyalkylene glycol alkyl ether) or an acyl group (that is, polyalkylene glycol ester). More preferred is a polyalkylene glycol in which all terminals are hydroxyl groups. A compound having a plurality of (preferably 2 or 3) polyalkylene glycol chains through a linking group can also be preferably used, but a linear structure in which the polyalkylene glycol chains are not branched is preferred. . In particular, a diol type polyalkylene glycol is preferred.
Preferred examples of the non-polymerizable compound include polyethylene glycol, polypropylene glycol, mono- or dimethyl ether thereof, mono- or dibutyl ether, mono- or dioctyl ether, mono- or dicetyl ether, monostearate ester, monooleate ester, poly These are oxyethylene glyceryl ether, polyoxypropylene glyceryl ether, and trimethyl ethers thereof.
非重合性化合物の重量平均分子量としては150〜6000が好ましく、200〜3000がより好ましく、250〜2000がより好ましく、300〜1200がさらに好ましい。
本発明において、光硬化性組成物が非重合性化合物を含有する場合、非重合性化合物の含有量は、溶剤を除く全組成物中、0.1〜20質量%が好ましく、0.2〜15質量%がより好ましく、0.5〜10質量%がさらに好ましい。また、本発明では、非重合性化合物を実質的に含有しない態様とすることもできる。非重合性化合物を実質的に含有しないとは、例えば、非重合性化合物の含有量が0.01質量%以下であることが好ましく、0.005質量%以下がより好ましく、含有しないことが一層好ましい。As a weight average molecular weight of a nonpolymerizable compound, 150-6000 are preferable, 200-3000 are more preferable, 250-2000 are more preferable, 300-1200 are further more preferable.
In the present invention, when the photocurable composition contains a non-polymerizable compound, the content of the non-polymerizable compound is preferably from 0.1 to 20% by mass in the entire composition excluding the solvent, from 0.2 to 15 mass% is more preferable, and 0.5-10 mass% is still more preferable. Moreover, in this invention, it can also be set as the aspect which does not contain a nonpolymerizable compound substantially. “Substantially not containing a non-polymerizable compound” means, for example, that the content of the non-polymerizable compound is preferably 0.01% by mass or less, more preferably 0.005% by mass or less, and even more not containing it. preferable.
<<溶剤>>
光硬化性組成物には、必要に応じて、溶剤を含有させることができる。好ましい溶剤としては常圧における沸点が80〜200℃の溶剤である。溶剤の種類としては、各成分を溶解可能なものであればいずれも用いることができ、上述した下層膜形成用樹脂組成物に記載した溶剤と同様のものが挙げられる。なかでも、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを含有する溶剤が塗布均一性の観点で最も好ましい。
光硬化性組成物中における溶剤の含有量は、光硬化性組成物の粘度、塗布性、目的とする膜厚によって最適に調整されるが、塗布性改善の観点から、光硬化性組成物中に99質量%以下の範囲で含有することができる。光硬化性組成物をインクジェット法で基材に塗布する場合、溶剤は、実質的に含まない(例えば、3質量%以下)ことが好ましい。一方、膜厚500nm以下のパターンをスピン塗布などの方法で形成する際には、20〜99質量%の範囲で含有させてもよく、40〜99質量%が好ましく、70〜98質量%が特に好ましい。<< Solvent >>
A solvent can be contained in the photocurable composition as necessary. A preferable solvent is a solvent having a boiling point of 80 to 200 ° C. at normal pressure. Any solvent can be used as long as it can dissolve each component, and examples thereof include the same solvents as those described in the lower layer film-forming resin composition. Among these, a solvent containing propylene glycol monomethyl ether acetate is most preferable from the viewpoint of coating uniformity.
The content of the solvent in the photocurable composition is optimally adjusted depending on the viscosity of the photocurable composition, the coating property, and the target film thickness. From the viewpoint of improving the coating property, In a range of 99% by mass or less. When apply | coating a photocurable composition to a base material by the inkjet method, it is preferable that a solvent does not contain substantially (for example, 3 mass% or less). On the other hand, when a pattern having a film thickness of 500 nm or less is formed by a method such as spin coating, it may be contained in a range of 20 to 99% by mass, preferably 40 to 99% by mass, particularly 70 to 98% by mass. preferable.
<<その他の成分>>
硬化性組成物は、上述した成分の他に、必要に応じて、重合禁止剤、光増感剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、老化防止剤、可塑剤、密着促進剤、熱重合開始剤、光塩基発生剤、着色剤、無機粒子、エラストマー粒子、塩基性化合物、光酸発生剤、光酸増殖剤、連鎖移動剤、帯電防止剤、流動調整剤、消泡剤、分散剤、離型剤等を含んでいてもよい。このような成分の具体例としては、特開2008−105414号公報の段落番号0092〜0093、および段落番号0099〜0137に記載のものが挙げられ、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。また、WO2011/126101号パンフレット、WO2013/051735パンフレット、特開2012−041521号公報および特開2013−093552号公報の対応する記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。<< Other ingredients >>
In addition to the above-described components, the curable composition may include a polymerization inhibitor, a photosensitizer, an antioxidant, an ultraviolet absorber, a light stabilizer, an antiaging agent, a plasticizer, an adhesion promoter, if necessary. Thermal polymerization initiator, photobase generator, colorant, inorganic particles, elastomer particles, basic compound, photoacid generator, photoacid growth agent, chain transfer agent, antistatic agent, flow regulator, antifoaming agent, dispersion An agent, a release agent and the like may be included. Specific examples of such components include those described in JP-A-2008-105414, paragraph numbers 0092 to 0093 and paragraph numbers 0099 to 0137, the contents of which are incorporated herein. Further, the corresponding descriptions of WO 2011/126101 pamphlet, WO 2013/051735 pamphlet, JP 2012-041521 A and JP 2013-093552 A can be referred to, and the contents thereof are incorporated in the present specification.
光硬化性組成物は、上述の各成分を混合して調製することができる。各成分の混合は、通常、0℃〜100℃の範囲で行われる。また、各成分を混合した後、例えば、フィルタでろ過することが好ましい。ろ過は、多段階で行ってもよいし、多数回繰り返してもよい。また、ろ過した液を再濾過することもできる。
フィルタとしては、従来からろ過用途等に用いられているものであれば特に限定されることなく用いることができる。例えば、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等のフッ素樹脂、ナイロン−6、ナイロン−6,6等のポリアミド系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン(PP)等のポリオレフィン樹脂(高密度、超高分子量を含む)等によるフィルタが挙げられる。これら素材の中でもポリプロピレン(高密度ポリプロピレンを含む)およびナイロンが好ましい。
フィルタの孔径は、例えば、0.003〜5.0μm程度が適している。この範囲とすることにより、ろ過詰まりを抑えつつ、組成物に含まれる不純物や凝集物など、微細な異物を確実に除去することが可能となる。
フィルタを使用する際、異なるフィルタを組み合わせても良い。その際、第1のフィルタでのフィルタリングは、1回のみでもよいし、2回以上行ってもよい。異なるフィルタを組み合わせて2回以上フィルタリングを行う場合は1回目のフィルタリングの孔径より2回目以降の孔径が同じ、もしくは小さい方が好ましい。また、上述した範囲内で異なる孔径の第1のフィルタを組み合わせてもよい。ここでの孔径は、フィルタメーカーの公称値を参照することができる。市販のフィルタとしては、例えば、日本ポール株式会社、アドバンテック東洋株式会社、日本インテグリス株式会社(旧日本マイクロリス株式会社)又は株式会社キッツマイクロフィルタ等が提供する各種フィルタの中から選択することができる。The photocurable composition can be prepared by mixing the above-described components. Mixing of each component is normally performed in the range of 0 degreeC-100 degreeC. Moreover, after mixing each component, it is preferable to filter with a filter, for example. Filtration may be performed in multiple stages or repeated many times. Moreover, the filtered liquid can also be refiltered.
Any filter can be used without particular limitation as long as it has been conventionally used for filtration. For example, fluorine resin such as PTFE (polytetrafluoroethylene), polyamide resin such as nylon-6 and nylon-6,6, polyolefin resin such as polyethylene and polypropylene (PP) (including high density and ultra high molecular weight), etc. Filter. Among these materials, polypropylene (including high density polypropylene) and nylon are preferable.
The pore size of the filter is suitably about 0.003 to 5.0 μm, for example. By setting it within this range, it becomes possible to reliably remove fine foreign matters such as impurities and aggregates contained in the composition while suppressing filtration clogging.
When using filters, different filters may be combined. At that time, the filtering by the first filter may be performed only once or may be performed twice or more. When filtering two or more times by combining different filters, it is preferable that the second and subsequent hole diameters are the same or smaller than the first filtering hole diameter. Moreover, you may combine the 1st filter of a different hole diameter within the range mentioned above. The pore diameter here can refer to the nominal value of the filter manufacturer. As a commercially available filter, for example, it can be selected from various filters provided by Nippon Pole Co., Ltd., Advantech Toyo Co., Ltd., Japan Entegris Co., Ltd. (formerly Japan Microlith Co., Ltd.) or KITZ Micro Filter Co. .
光硬化性組成物は、25℃において粘度100mPa・s以下であることが好ましく、70mPa・s以下であることがより好ましく、50mPa・s以下であることがさらに好ましく、30mPa・s以下であることが特に好ましい。下限は、例えば、1mPa・s以上が好ましく、2mPa・s以上が好ましく、3mPa・s以上が好ましい。
また、光硬化性組成物をインクジェット法で適用する場合は、光硬化性組成物の粘度は、25℃において15mPa・s以下であることが好ましく、12mPa・s以下であることがより好ましく、11mPa・s以下であることがさらに好ましく、10mPa・s以下であることが特に好ましい。このような範囲とすることにより、インクジェット吐出精度やパターン形成性を向上させることができる。
また、液晶ディスプレイ(LCD)などに用いられる永久膜(構造部材用のレジスト)や電子材料の基板加工に用いられるレジストにおいては、製品の動作を阻害しないようにするため、レジスト中の金属あるいは有機物のイオン性不純物の混入を極力避けることが望ましい。このため、パターン形成体を上述の用途に用いる場合には、光硬化性組成物中における金属または有機物のイオン性不純物の濃度としては、1ppm以下、望ましくは100ppb以下、さらに好ましくは10ppb以下にすることが好ましい。The photocurable composition preferably has a viscosity of 100 mPa · s or less at 25 ° C., more preferably 70 mPa · s or less, still more preferably 50 mPa · s or less, and 30 mPa · s or less. Is particularly preferred. The lower limit is, for example, preferably 1 mPa · s or more, preferably 2 mPa · s or more, and preferably 3 mPa · s or more.
Moreover, when applying a photocurable composition by the inkjet method, it is preferable that the viscosity of a photocurable composition is 25 mPa * s or less in 25 degreeC, It is more preferable that it is 12 mPa * s or less, 11 mPa -It is more preferable that it is s or less, and it is especially preferable that it is 10 mPa-s or less. By setting it as such a range, inkjet discharge precision and pattern formation property can be improved.
In addition, in permanent films (resist for structural members) used for liquid crystal displays (LCDs) and resists used for substrate processing of electronic materials, metals or organic substances in the resist are used so as not to hinder the operation of products. It is desirable to avoid contamination of ionic impurities as much as possible. For this reason, when using a pattern formation body for the above-mentioned use, as a density | concentration of the ionic impurity of the metal or organic substance in a photocurable composition, it is 1 ppm or less, Preferably it is 100 ppb or less, More preferably, it is 10 ppb or less. It is preferable.
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜、変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例に限定されるものではない。尚、特に断りのない限り、「部」、「%」は質量基準である。 The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. The materials, amounts used, ratios, processing details, processing procedures, and the like shown in the following examples can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention is not limited to the specific examples shown below. Unless otherwise specified, “part” and “%” are based on mass.
<光硬化性組成物の調製>
下記表に示す原料を混合し、0.1μmのPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)フィルタでろ過し、光硬化性組成物を調製した。
The raw materials shown in the following table were mixed and filtered through a 0.1 μm PTFE (polytetrafluoroethylene) filter to prepare a photocurable composition.
表中の記号は以下である。
(重合性化合物)
A−1:ネオペンチルグリコールジアクリレート(ライトアクリレートNP−A 共栄社化学社製)
A−2:ベンジルアクリレート(ビスコート#160 大阪有機化学社製)
(光重合開始剤)
B−1:イルガキュア819(BASF社製)
B−2:イルガキュア127(BASF社製)
(その他成分)
C−1:ポリプロピレングリコール(Mw=400、和光純薬工業社製)
C−2:Capstone FS−3100(Dupont社製)The symbols in the table are as follows.
(Polymerizable compound)
A-1: Neopentyl glycol diacrylate (Light acrylate NP-A manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.)
A-2: benzyl acrylate (Biscoat # 160 manufactured by Osaka Organic Chemical Co., Ltd.)
(Photopolymerization initiator)
B-1: Irgacure 819 (manufactured by BASF)
B-2: Irgacure 127 (manufactured by BASF)
(Other ingredients)
C-1: Polypropylene glycol (Mw = 400, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
C-2: Capstone FS-3100 (manufactured by Dupont)
<評価サンプルの作製>
モールドは、線幅30nm、深さ60nmのLine/Spaceパターンを有する石英モールドを使用した。
インクジェット装置 (FUJIFILM Dimatix社製 DMP−2831)を用いて、シリコンウエハ上に、上記光硬化性組成物を塗布した。液滴サイズは6pLで280um間隔の正方格子状に塗布した。
塗布領域に石英モールドを圧接し、大気圧にて30秒放置後、石英モールド面から高圧水銀ランプにて光硬化した。照射量は100mJ/cm2とした。
露光後、石英モールドを離して評価サンプルを得た。<Preparation of evaluation sample>
As the mold, a quartz mold having a Line / Space pattern with a line width of 30 nm and a depth of 60 nm was used.
The said photocurable composition was apply | coated on the silicon wafer using the inkjet apparatus (DMP-2831 by FUJIFILM Dimatix). The droplet size was 6 pL, and it was applied in a square lattice with 280 um intervals.
A quartz mold was pressed against the coating area, left at atmospheric pressure for 30 seconds, and then photocured from the quartz mold surface with a high-pressure mercury lamp. The irradiation amount was 100 mJ / cm 2 .
After the exposure, the quartz mold was removed to obtain an evaluation sample.
<残膜の測定>
上記サンプルのパターンが形成されていない領域(パターン凹部)の膜厚をエリプソメーター(DVA−LF、溝尻光学工業所製)を用いて測定したところ、30nm(初期残膜)であった。<Measurement of remaining film>
It was 30 nm (initial residual film) when the film thickness of the area | region (pattern recessed part) in which the pattern of the said sample was not formed was measured using the ellipsometer (DVA-LF, the product made from a groove bottom optical industry).
<残膜処理>
上記サンプルをエッチング装置にて反応性イオンエッチングを実施した。
エッチングガスはO2ガスを選択し、エッチング中はサンプルを20℃に冷却した。
サンプルのエッチングレートは約1nm/sであった。
エッチング後の残膜厚は、エリプソメーター(DVA−LF、溝尻光学工業所製)にて確認した。なお、比較例1〜4は、残膜処理を行わなかった。<Residual film processing>
The sample was subjected to reactive ion etching using an etching apparatus.
The etching gas was O 2 gas, and the sample was cooled to 20 ° C. during the etching.
The etching rate of the sample was about 1 nm / s.
The residual film thickness after etching was confirmed with an ellipsometer (DVA-LF, manufactured by Mizoji Optical Co., Ltd.). In Comparative Examples 1 to 4, no remaining film treatment was performed.
<サンプルの耐熱温度検証>
各種サンプルを所定の温度に設定したホットプレート上に置き加熱を実施した。加熱温度は40〜180℃で加熱時間は1minとした。
上記工程で加熱後のサンプルのパターン形成性を原子間力顕微鏡にて確認した。
原子間力顕微鏡にて確認した5μm×5μmの範囲におけるパターンの倒れが確認できる場合をパターン欠陥が生じているとし、パターンの倒れが存在していない状態を、パターン欠陥が発生していないと判断し、加熱によるパターン欠陥が発生しない温度を耐熱温度とした。<Verification of heat-resistant temperature of sample>
Various samples were placed on a hot plate set at a predetermined temperature and heated. The heating temperature was 40 to 180 ° C. and the heating time was 1 min.
The pattern forming property of the sample after heating in the above process was confirmed with an atomic force microscope.
If the pattern collapse in the range of 5 μm x 5 μm confirmed by the atomic force microscope can be confirmed, it is determined that the pattern defect has occurred. The temperature at which pattern defects due to heating did not occur was defined as the heat resistant temperature.
<ガラス転移点の測定>
光硬化性組成物を、高圧水銀ランプを1000mJ/cm2照射することで硬化し、膜厚150μmのフィルムを作製し、作製したフィルムから幅5mmの短冊状サンプルを切り出し、動的粘弾性測定装置DMS−6100(セイコーインスツル株式会社製)にて測定した。昇温速度5℃/min、測定周波数は1Hzとし、tanD値が極大値をとる温度をガラス転移温度とした。また、ガラス転移温度が2つ以上ある場合は、ガラス転移温度を算出するtanDのピーク面積が大きい方の温度を採用した。<Measurement of glass transition point>
A photo-curable composition is cured by irradiating a high-pressure mercury lamp with 1000 mJ / cm 2 to produce a film having a thickness of 150 μm, a strip-like sample having a width of 5 mm is cut out from the produced film, and a dynamic viscoelasticity measuring apparatus Measurement was performed with DMS-6100 (manufactured by Seiko Instruments Inc.). The temperature increase rate was 5 ° C./min, the measurement frequency was 1 Hz, and the temperature at which the tanD value reached the maximum value was defined as the glass transition temperature. When there were two or more glass transition temperatures, the temperature with the larger peak area of tanD for calculating the glass transition temperature was adopted.
上記表2〜5に示すように、加熱処理前に、残膜を除去または薄膜化することで、耐熱温度を高めることができた。このため、実施例は、比較例に比べて加熱に伴うパターン欠陥の発生を抑制できることがわかる。
また、実施例1−1において、残膜を除去後、膜形成組成物(エタノールにトリフルオロプロピルトリメトキシシラン0.5質量%を溶解させたもの)をスピンコート塗布し、140℃にて5分間加熱処理を行ったところ、パターン欠陥がなく、表面に膜が形成された凹凸パターンを形成できた。As shown in Tables 2 to 5, the heat-resistant temperature could be increased by removing or thinning the remaining film before the heat treatment. For this reason, it turns out that an Example can suppress generation | occurrence | production of the pattern defect accompanying a heating compared with a comparative example.
In Example 1-1, after the remaining film was removed, a film-forming composition (0.5% by mass of trifluoropropyltrimethoxysilane dissolved in ethanol) was spin-coated and applied at 140 ° C. for 5 hours. When heat treatment was performed for a minute, an uneven pattern with no pattern defects and a film formed on the surface could be formed.
1 パターン凸部 1 convex pattern
Claims (7)
前記パターンの凹部における前記光硬化性組成物由来の膜を除去または薄膜化した後、加熱処理を行う工程とを含む、パターン形成体の製造方法。A photocurable composition is applied on a base material or a mold having a pattern to form a pattern forming layer. After the pattern forming layer is sandwiched between the base material and the mold, light is applied to the pattern forming layer. Curing the pattern forming layer, releasing the mold from the surface of the cured pattern forming layer, and forming a pattern;
And a step of performing heat treatment after removing or thinning the film derived from the photocurable composition in the concave portion of the pattern.
加熱処理温度≦Tg+10℃ ・・・(1)
Tgは、パターン形成層の形成に用いた光硬化性組成物のガラス転移温度である。The manufacturing method of the pattern formation body of any one of Claims 1-4 which performs the said heat processing at the heat processing temperature which satisfy | fills the relationship of the following Formula (1);
Heat treatment temperature ≦ Tg + 10 ° C. (1)
Tg is the glass transition temperature of the photocurable composition used for forming the pattern forming layer.
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