JP2002105339A - Photosensitive composition, photosensitive thin film and method for forming pattern - Google Patents
Photosensitive composition, photosensitive thin film and method for forming patternInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、感光性組成物、感
光性薄膜、及びパターン形成方法に係り、特には、現像
工程を行うことなく光照射のみでパターンを形成するこ
とが可能な感光性組成物、感光性薄膜、及びパターン形
成方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photosensitive composition, a photosensitive thin film, and a pattern forming method, and more particularly, to a photosensitive composition capable of forming a pattern only by light irradiation without performing a developing step. The present invention relates to a composition, a photosensitive thin film, and a pattern forming method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】カナダ国クイーンズ大学のＮａｔａｎｓ
ｏｈｎら（Ｐ．Ｒｏｃｈｅｎら、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．
Ｌｅｔｔ．６６，１３６（１９９５））及び米国マサチ
ューセッツ工科大のＴｒｉｐａｔｈｙら（Ｄ．Ｙ．Ｋｉ
ｍら、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．６６，１１６６
（１９９５））は、光に感応するアゾベンゼンを側鎖に
有する高分子化合物を用いてフィルムを形成し、このフ
ィルムに干渉させたアルゴンイオンレーザ光を照射する
と、表面にレリーフグレーティング（回折格子）が形成
されることを報告している。この技術は、現像工程を経
ることなく光照射のみで規則パターンを形成可能である
ことを大きな特徴の１つとして有しており、発表以来、
多くの研究者が表面レリーフ構造の形成機構の解明と効
率的なレリーフ回折格子形成の実現を目指して努力を傾
注している。2. Description of the Related Art Natans of Queens University, Canada
ohn et al. (P. Rochen et al., Appl. Phys.
Lett. 66, 136 (1995)) and Tripathy et al. (DY Ki) at the Massachusetts Institute of Technology, USA.
m et al., Appl. Phys. Lett. 66,1166
(1995)) forms a film using a polymer compound having azobenzene in its side chain, which is sensitive to light, and irradiates the film with an argon ion laser beam that interferes with the film to form a relief grating (diffraction grating) on the surface. Reports that it will be formed. This technology has one of the major features that a regular pattern can be formed only by light irradiation without going through a development process.
Many researchers are striving to elucidate the formation mechanism of surface relief structures and to realize efficient formation of relief gratings.
【０００３】従来、この技術での使用に適する材料とし
ては、専ら単一種の高分子物質からなる感光性材料，す
なわち、一成分系の感光性材料，が研究の対象とされて
きた。しかしながら、そのような一成分系の感光性材料
は、いずれも光に対する感度が低いという問題を有して
いる。また、そのような一成分系の感光性材料を用いて
レリーフ格子形成の効率の向上や最適化を実現するため
には、多種の高分子物質を合成して試験する必要がある
が、これには多大な労力を要するのが現状である。Hitherto, as a material suitable for use in this technique, a photosensitive material consisting solely of a single kind of polymer substance, that is, a one-component photosensitive material, has been studied. However, all such one-component photosensitive materials have a problem that their sensitivity to light is low. Also, in order to improve and optimize the efficiency of the formation of the relief grating using such a one-component photosensitive material, it is necessary to synthesize and test various types of polymer substances. At present, a lot of effort is required.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
に鑑みてなされたものであり、現像工程を行うことなく
光照射のみでパターンを形成すること及び高感度を実現
することが可能な感光性材料及び感光性薄膜、並びにそ
のような感光性材料を用いたパターン形成方法を提供す
ることを目的とする。また、本発明は、現像工程を行う
ことなく光照射のみでパターンを形成することが可能で
あり且つパターン形成条件の最適化が容易な感光性材料
及び感光性薄膜、並びにそのような感光性材料を用いた
パターン形成方法を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and it is possible to form a pattern only by irradiating light without performing a developing step and to realize high sensitivity. It is an object to provide a photosensitive material, a photosensitive thin film, and a pattern forming method using such a photosensitive material. Further, the present invention provides a photosensitive material and a photosensitive thin film, which can form a pattern only by light irradiation without performing a developing step, and in which pattern formation conditions are easily optimized, and such a photosensitive material. It is an object of the present invention to provide a pattern forming method using the same.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、アゾベンゼン骨格を有する高分子物質と
液晶物質とを含有することを特徴とする感光性組成物を
提供する。また、本発明は、アゾベンゼン骨格を有する
高分子物質と液晶物質とを含有することを特徴とする感
光性薄膜を提供する。さらに、本発明は、アゾベンゼン
骨格を有する高分子物質と液晶物質とを含有する感光性
組成物の薄膜を形成する工程と、前記薄膜に光を照射す
ることにより前記感光性組成物の移動を生じさせる工程
とを具備することを特徴とするパターン形成方法を提供
する。Means for Solving the Problems To solve the above problems, the present invention provides a photosensitive composition containing a polymer material having an azobenzene skeleton and a liquid crystal material. Further, the present invention provides a photosensitive thin film comprising a polymer material having an azobenzene skeleton and a liquid crystal material. Further, the present invention provides a step of forming a thin film of a photosensitive composition containing a polymer substance having an azobenzene skeleton and a liquid crystal substance, and irradiating the thin film with light to cause the movement of the photosensitive composition. And a pattern forming method.
【０００６】本発明者らは、従来の感光性材料の感度を
向上させるべく鋭意研究を重ねた結果、感光性材料を、
単一種の高分子物質のみで構成するのではなく、アゾベ
ンゼン骨格を有する高分子物質と液晶物質とを含有する
組成物からなる二成分系の材料で構成することにより飛
躍的に高い感度を実現可能であることを見出した。すな
わち、そのような二成分系の感光性材料からなる薄膜に
対して、例えば紫外線を全面に照射し、続いてパターン
露光を行うことにより、現像工程を経ることなく極めて
高い感度で薄膜パターンを形成することができる。The present inventors have conducted intensive studies to improve the sensitivity of conventional photosensitive materials, and as a result,
Dramatically high sensitivity can be achieved by using a two-component material consisting of a composition containing a polymer material having an azobenzene skeleton and a liquid crystal material instead of a single type of polymer material. Was found. In other words, a thin film made of such a two-component photosensitive material is irradiated with, for example, ultraviolet light on the entire surface and then subjected to pattern exposure, thereby forming a thin film pattern with extremely high sensitivity without going through a development process. can do.
【０００７】また、このような二成分系の感光性材料を
用いた場合、一成分系の感光性材料では見られなかった
効果を得ることができる。例えば、このような二成分系
の感光性材料を用いて形成した薄膜パターンは、加熱す
ることだけでなく、材料の劣化を生じない程度の微弱な
紫外線を全面照射することによっても、平滑な薄膜へと
復元することができる。また、このような二成分系の感
光性材料によると、組成比や材料の組み合わせ等を変更
することにより、感度のようなパターン形成条件を簡便
に調節することができる。Further, when such a two-component photosensitive material is used, an effect which cannot be obtained with a one-component photosensitive material can be obtained. For example, a thin film pattern formed using such a two-component photosensitive material can be smoothed by not only heating but also irradiating the entire surface with weak ultraviolet rays that do not cause deterioration of the material. Can be restored to Further, according to such a two-component photosensitive material, pattern forming conditions such as sensitivity can be easily adjusted by changing the composition ratio, the combination of materials, and the like.
【０００８】すなわち、本発明によると、現像工程を行
うことなく光照射のみで薄膜パターンを形成すること及
び高感度を実現することが可能であり且つパターン形成
条件の最適化が容易な感光性材料及び感光性薄膜、並び
にそのような感光性材料を用いたパターン形成方法が提
供される。That is, according to the present invention, it is possible to form a thin film pattern only by light irradiation without performing a developing step, to realize high sensitivity, and to easily optimize a pattern forming condition. And a photosensitive thin film, and a pattern forming method using such a photosensitive material.
【０００９】上述した平滑な薄膜からの薄膜パターンの
形成及び薄膜パターンから平滑な薄膜への再生は、物質
の非可逆的な反応による材料の劣化を伴うものではな
く、物質の移動に基づいている。すなわち、平滑な薄膜
からの薄膜パターンの形成は、パターン露光の際に、高
分子物質及び液晶物質が光の強度のより高い部分から低
い部分へ移動することにより行われる。一方、薄膜パタ
ーンから平滑な薄膜への再生も、加熱や全面紫外線露光
により高分子物質及び液晶物質が移動することにより行
われる。The above-described formation of a thin film pattern from a smooth thin film and regeneration of the thin film pattern into a smooth thin film do not involve deterioration of the material due to irreversible reaction of the material, but are based on the movement of the material. . That is, formation of a thin film pattern from a smooth thin film is performed by moving the polymer substance and the liquid crystal substance from a portion having higher light intensity to a portion having lower light intensity during pattern exposure. On the other hand, regeneration from a thin film pattern to a smooth thin film is also performed by movement of a polymer substance and a liquid crystal substance by heating or exposure to ultraviolet light over the entire surface.
【００１０】このように、本発明によると、現像工程を
経ることなく極めて高い感度でパターンを形成するこ
と、及び、形成したパターンを加熱することや紫外線を
全面に照射することなどにより平滑な薄膜へと復元する
ことが可能であり、しかも、それらに材料の劣化は伴わ
ない。したがって、本発明は、光情報記録、特には情報
の記録／消去を繰り返し行うことが可能な書き換え型の
ホログラム記録に有用である。As described above, according to the present invention, a pattern can be formed with extremely high sensitivity without undergoing a developing step, and a smooth thin film can be formed by heating the formed pattern or irradiating the entire surface with ultraviolet rays. And they are not accompanied by material deterioration. Therefore, the present invention is useful for optical information recording, in particular, rewritable hologram recording in which information recording / erasing can be repeatedly performed.
【００１１】また、本発明は、他の技術で利用すること
も可能である。例えば、本発明は、ホログラフィック画
像、光強度を変調させるフェーズマスク、偏光方位の識
別素子、液晶配向膜、配向性高分子膜、及び導波路カッ
プラ（光の導入、出力部）などを形成するのに利用する
ことができる。The present invention can be used in other technologies. For example, the present invention forms a holographic image, a phase mask that modulates light intensity, a polarization direction identification element, a liquid crystal alignment film, an alignment polymer film, and a waveguide coupler (light introduction and output unit). Can be used for
【００１２】本発明において、上記高分子物質は、アゾ
ベンゼン骨格を有するものであれば特に制限はないが、
その側鎖にアゾベンゼン骨格を有するものであることが
好ましい。この場合、主鎖の構造に特に制限はなく、側
鎖も様々な構造を取り得る。In the present invention, the polymer substance is not particularly limited as long as it has an azobenzene skeleton.
It is preferable that the side chain has an azobenzene skeleton. In this case, the structure of the main chain is not particularly limited, and the side chain may have various structures.
【００１３】本発明において、好適に使用される高分子
物質としては、例えば、下記一般式（１）に示すポリマ
ーを挙げることができる。なお、下記一般式（１）にお
いて、官能基Ｒ1はアルキル基を示し、官能基Ｒ2はポリ
メチレン基を示している。この官能基Ｒ1は炭素原子数
が２〜１０個のｎ−アルキル基であることが好ましく、
官能基Ｒ2は炭素原子数が１〜１０個のポリメチレン基
であることが好ましい。また、本発明においては、下記
一般式（１）とは主鎖の構造が異なること以外は同様の
構造を有する高分子物質も好適に用いられる。In the present invention, examples of the polymer substance preferably used include a polymer represented by the following general formula (1). In the following general formula (1), the functional group R 1 represents an alkyl group, and the functional group R 2 represents a polymethylene group. This functional group R 1 is preferably an n-alkyl group having 2 to 10 carbon atoms,
Functional group R 2 is preferably carbon atoms is 1-10 polymethylene group. In the present invention, a polymer substance having the same structure as that of the following general formula (1) except that the structure of the main chain is different is also preferably used.
【００１４】本発明において、この高分子物質と混合さ
れる液晶物質は、常温でネマチック相を示すものである
ことが好ましい。このような液晶物質を用いた場合、極
めて高い感度を実現することができる。常温でネマチッ
ク相を示す液晶物質としては、例えば、下記一般式
（２）に示す化合物のうち官能基Ｒ3がｎ−ペンチル基
である４’−ペンチル−４−シアノビフェニルを挙げる
ことができる。In the present invention, the liquid crystal material mixed with the polymer material preferably exhibits a nematic phase at room temperature. When such a liquid crystal material is used, extremely high sensitivity can be realized. Examples of the liquid crystal substance exhibiting a nematic phase at normal temperature include 4′-pentyl-4-cyanobiphenyl in which the functional group R 3 is an n-pentyl group among the compounds represented by the following general formula (2).
【００１５】[0015]
【化１】 Embedded image
【００１６】本発明において、上記感光性組成物は、溶
媒や各種添加物を含有することができる。そのような溶
媒としては、例えば、クロロホルムのような有機溶媒を
挙げることができる。In the present invention, the photosensitive composition can contain a solvent and various additives. Examples of such a solvent include an organic solvent such as chloroform.
【００１７】本発明において、上記感光性薄膜は、例え
ば、以下の方法で形成することができる。まず、アゾベ
ンゼンを有する高分子物質と液晶物質とを適当な有機溶
媒に混合する。次に、この混合液を、滑らかな表面を有
する基体上にスピンコート法のような既知の塗布法によ
り塗布する。その後、必要に応じて、乾燥処理を行うこ
とにより、塗布膜から溶媒を除去する。In the present invention, the photosensitive thin film can be formed, for example, by the following method. First, a polymer material having azobenzene and a liquid crystal material are mixed in an appropriate organic solvent. Next, this mixed solution is applied onto a substrate having a smooth surface by a known application method such as a spin coating method. After that, a solvent is removed from the coating film by performing a drying treatment as necessary.
【００１８】本発明において、上記感光性薄膜の膜厚に
特に制限はないが、一般に、膜厚が５ｎｍ程度〜１００
０ｎｍ程度である場合、特には５０ｎｍ程度〜４００ｎ
ｍ程度である場合に微細なパターンを良好に形成するこ
とができる。In the present invention, the thickness of the photosensitive thin film is not particularly limited, but is generally about 5 nm to 100 nm.
When it is about 0 nm, especially about 50 nm to 400 n
When it is about m, a fine pattern can be favorably formed.
【００１９】本発明において、感光性薄膜のパターン露
光に用いる光は、感光性組成物の移動を生じさせ得るも
のであれば特に制限はなく、アルゴンイオンレーザ光な
どを使用することができる。また、感光性薄膜のパター
ン露光に干渉光を利用した場合、微細な表面レリーフグ
レーティング（ＳＲＧ）を容易に形成することができ
る。In the present invention, the light used for pattern exposure of the photosensitive thin film is not particularly limited as long as it can move the photosensitive composition, and argon ion laser light or the like can be used. Further, when interference light is used for pattern exposure of the photosensitive thin film, a fine surface relief grating (SRG) can be easily formed.
【００２０】[0020]
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。 （実施例１）まず、下記化学式（３）に示す高分子物質
と下記化学式（４）に示す液晶物質（４’−ペンチル−
４−シアノビフェニル）とを、高分子物質（３）のアゾ
ベンゼン単位と液晶物質（４）とのモル比が１：１とな
るようにクロロホルム中に混合した。次に、この混合液
を用い、スピンキャスト法により、平坦な表面を有する
石英またはガラス基板上に膜厚５０ｎｍの感光性フィル
ムを形成した。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Example 1 First, a polymer substance represented by the following chemical formula (3) and a liquid crystal substance (4′-pentyl-
4-cyanobiphenyl) was mixed with chloroform so that the molar ratio of the azobenzene unit of the polymer substance (3) to the liquid crystal substance (4) was 1: 1. Next, a photosensitive film having a thickness of 50 nm was formed on a quartz or glass substrate having a flat surface by spin casting using this mixed solution.
【００２１】[0021]
【化２】 Embedded image
【００２２】次いで、この感光性フィルムを、水銀灯を
用いて波長３６５ｎｍの紫外線で全面露光した。続い
て、この感光性フィルムに、２μｍの周期で干渉縞が形
成されるように所定の角度のミラーで反射させた光束で
干渉させた波長４８８ｎｍのアルゴンイオンレーザ光
（光量３０〜５０ｍＷｃｍ-2）を照射した。すなわち、
この感光性フィルムをパターン露光した。以上のように
して、薄膜パターンを形成した。Next, the photosensitive film was entirely exposed to ultraviolet light having a wavelength of 365 nm using a mercury lamp. Subsequently, an argon ion laser beam having a wavelength of 488 nm (light amount of 30 to 50 mWcm -2 ) was made to interfere with the photosensitive film by a light beam reflected by a mirror having a predetermined angle so that interference fringes were formed at a period of 2 µm. Was irradiated. That is,
This photosensitive film was subjected to pattern exposure. A thin film pattern was formed as described above.
【００２３】上記パターン露光の露光時間を０．５〜数
十秒の間で変化させて複数の薄膜パターンを形成し、そ
れぞれの薄膜パターンについて、Ｈｅ−Ｎｅレーザ光を
照射した場合に観測される１次回折光の回折効率を調べ
た。その結果を図１に示す。A plurality of thin film patterns are formed by changing the exposure time of the pattern exposure from 0.5 to several tens of seconds, and each thin film pattern is observed when He-Ne laser light is irradiated. The diffraction efficiency of the first-order diffracted light was examined. The result is shown in FIG.
【００２４】図１は、本発明の実施例１に係る感光性フ
ィルムの露光量と感度との間の関係を示すグラフであ
る。この図において、横軸は露光量を示し、縦軸は１次
回折光の回折効率を示している。また、参照番号１１は
上記感光性フィルムに対して全面紫外線露光及びパター
ン露光を順次行った場合に得られたデータを示してい
る。FIG. 1 is a graph showing the relationship between the exposure amount and the sensitivity of the photosensitive film according to Example 1 of the present invention. In this figure, the horizontal axis indicates the exposure amount, and the vertical axis indicates the diffraction efficiency of the first-order diffracted light. Reference numeral 11 indicates data obtained when the photosensitive film is subjected to UV exposure and pattern exposure sequentially on the entire surface.
【００２５】図１に参照番号１１で示すように、高分子
物質（３）及び液晶物質（４）を含有する感光性フィル
ムに対して全面紫外線露光及びパターン露光を順次行っ
た場合、パターン露光に使用した干渉光の光量を５０ｍ
Ｗｃｍ-2とし且つパターン露光時間を５秒間としたと
き、すなわち、パターン露光量を２５０ｍＪｃｍ-2とし
たときに回折効率が最大となり、このときの１次回折光
の回折効率は１．１％であった。As shown by reference numeral 11 in FIG. 1, when the entire surface of the photosensitive film containing the polymer substance (3) and the liquid crystal substance (4) is sequentially subjected to ultraviolet exposure and pattern exposure, The amount of used interference light is 50m
When Wcm -2 and the pattern exposure time are 5 seconds, that is, when the pattern exposure amount is 250 mJcm -2 , the diffraction efficiency is maximum, and the diffraction efficiency of the first-order diffracted light at this time is 1.1%. Was.
【００２６】また、図１に参照番号１１で示すデータを
得るのに利用した薄膜パターンのうち、パターン露光時
間を０．５秒とした場合（露光量を２５ｍＪｃｍ-2とし
た場合）のデータを得るのに利用したものについて、原
子間力顕微鏡（ＡＦＭ）による表面形状評価を行った。
図２に、得られたＡＦＭ像を示す。図２は、本発明の実
施例１に係る薄膜パターンを示すＡＦＭ写真である。図
２から明らかなように、この薄膜パターンは、ＳＲＧ構
造を形成している。Also, of the thin film patterns used to obtain the data indicated by reference numeral 11 in FIG. 1, the data when the pattern exposure time is 0.5 seconds (when the exposure amount is 25 mJcm −2 ) The surface shape was evaluated by using an atomic force microscope (AFM) for the material used to obtain it.
FIG. 2 shows the obtained AFM image. FIG. 2 is an AFM photograph showing a thin film pattern according to Example 1 of the present invention. As is apparent from FIG. 2, this thin film pattern forms an SRG structure.
【００２７】以上の回折効率の測定及びＡＦＭ観察か
ら、高分子物質（３）及び液晶物質（４）を含有する感
光性フィルムに対して全面紫外線露光及びパターン露光
を順次行った場合、０．５秒（２５ｍＪｃｍ-2）という
極めて僅かな露光量でＳＲＧ構造を形成可能であること
が確認された。これは、従来から知られている一成分系
の感光性材料を用いた場合に使用される標準的な露光量
に比べて格段に小さな値である。すなわち、液晶物質
（４）を使用することにより、数桁にも及ぶ高感度化を
実現可能であることが確認された。From the diffraction efficiency measurement and AFM observation described above, when the entire surface of the photosensitive film containing the polymer substance (3) and the liquid crystal substance (4) was sequentially subjected to ultraviolet exposure and pattern exposure, 0.5% It was confirmed that the SRG structure could be formed with an extremely small exposure amount of seconds (25 mJcm -2 ). This value is much smaller than the standard exposure amount used when a conventionally known one-component photosensitive material is used. That is, it was confirmed that the use of the liquid crystal material (4) can realize a high sensitivity of several orders of magnitude.
【００２８】なお、図１において、参照番号１２は上記
感光性フィルムに対して全面紫外線露光を行わずにパタ
ーン露光のみを行った場合に得られたデータを示し、参
照番号１３は液晶物質を含有させなかったこと以外は上
述したのと同様の方法により形成した感光性フィルムに
対して全面紫外線露光及びパターン露光を順次行った場
合に得られたデータを示している。In FIG. 1, reference numeral 12 indicates data obtained when only the pattern exposure is performed without performing the entire surface UV exposure on the photosensitive film, and reference numeral 13 indicates a liquid crystal material containing the liquid crystal material. The data obtained when the photosensitive film formed by the same method as described above was sequentially subjected to UV exposure and pattern exposure in the entire surface, except that the exposure was not performed, are shown.
【００２９】図１に参照番号１３で示すように、高分子
物質（３）のみを含有する感光性フィルムに対して全面
紫外線露光及びパターン露光を順次行った場合、パター
ン露光量を１０００ｍＪｃｍ-2としても回折効率は極め
て低い値であった。すなわち、表面レリーフグレーティ
ング構造は殆ど形成されなかった。また、図１に参照番
号１２で示すように、高分子物質（３）及び液晶物質
（４）を含有する感光性フィルムに対して全面紫外線露
光を行わずにパターン露光のみを行った場合、回折効率
はほぼゼロであり、ＳＲＧ構造は全く形成されなかっ
た。As shown by reference numeral 13 in FIG. 1, when the entire surface of the photosensitive film containing only the polymer substance (3) is subjected to ultraviolet exposure and pattern exposure sequentially, the pattern exposure amount is set to 1000 mJcm −2. Also, the diffraction efficiency was extremely low. That is, the surface relief grating structure was hardly formed. As shown by reference numeral 12 in FIG. 1, when a photosensitive film containing a polymer material (3) and a liquid crystal material (4) is subjected to only pattern exposure without performing overall UV exposure, diffraction occurs. The efficiency was almost zero and no SRG structure was formed.
【００３０】次に、上記ＳＲＧ構造の消失条件について
調べた。その結果、ＳＲＧ構造を形成する上記薄膜パタ
ーンを６０℃以上の温度に加熱すること、或いは、アゾ
ベンゼンがシス型へと異性化する３６５ｎｍ付近の紫外
線で全面露光することにより、ＳＲＧ構造は消失し、平
坦な感光性フィルムを再生することができた。また、上
記ＳＲＧ構造の安定性を調べたところ、このＳＲＧ構造
は、室温であれば少なくとも６ヶ月間は安定に保持され
ることが分かった。Next, the disappearance condition of the SRG structure was examined. As a result, the SRG structure disappears by heating the thin film pattern forming the SRG structure to a temperature of 60 ° C. or higher, or by exposing the entire surface with ultraviolet light near 365 nm at which azobenzene isomerizes to cis type, A flat photosensitive film could be reproduced. Further, when the stability of the SRG structure was examined, it was found that this SRG structure was stably maintained at least for 6 months at room temperature.
【００３１】（実施例２）実施例１で説明したのと同様
の方法により、高分子物質（３）と液晶物質（４）との
混合比が互いに異なる複数種の感光性フィルムを形成し
た。これら感光性フィルムのそれぞれについて、実施例
１で説明したのと同様の方法により、全面紫外線露光及
びパターン露光を順次行って、ＳＲＧ構造を有する薄膜
パターンを形成した。なお、本実施例では、パターン露
光に使用した干渉光の光量を４３ｍＷｃｍ-2とし且つパ
ターン露光時間を１０秒間とした。すなわち、パターン
露光量を４３０ｍＪｃｍ-2とした。Example 2 In the same manner as described in Example 1, a plurality of types of photosensitive films having different mixing ratios of the polymer substance (3) and the liquid crystal substance (4) were formed. For each of these photosensitive films, the entire surface was exposed to ultraviolet light and then to pattern exposure in the same manner as described in Example 1 to form a thin film pattern having an SRG structure. In this example, the light amount of the interference light used for pattern exposure was set to 43 mWcm -2 and the pattern exposure time was set to 10 seconds. That is, the pattern exposure amount was 430 mJcm -2 .
【００３２】次に、それぞれの薄膜パターンについて、
Ｈｅ−Ｎｅレーザ光を照射した場合に観測される１次回
折光の回折効率を調べた。また、それぞれの薄膜パター
ンについて、レリーフ深さ（ＳＲＧ構造を構成する帯状
凸部と溝部との高低差）を調べた。それら結果を、図３
に示す。Next, for each thin film pattern,
The diffraction efficiency of the first-order diffracted light observed when irradiating He-Ne laser light was examined. In addition, for each thin film pattern, the relief depth (the difference in height between the band-shaped convex portion and the groove portion constituting the SRG structure) was examined. The results are shown in FIG.
Shown in
【００３３】図３は、本発明の実施例２に係る感光性フ
ィルムの組成と感度との間の関係を示すグラフである。
この図において、横軸は高分子物質（３）のアゾベンゼ
ン単位と液晶物質（４）との和に対する液晶物質（４）
のモル分率を示し、縦軸は１次回折光の回折効率及びレ
リーフ深さを示している。また、参照番号３１は１次回
折光の回折効率に関するデータを示し、参照番号３２は
レリーフ深さに関するデータを示している。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the composition and the sensitivity of the photosensitive film according to Example 2 of the present invention.
In this figure, the horizontal axis represents the liquid crystal substance (4) with respect to the sum of the azobenzene units of the polymer substance (3) and the liquid crystal substance (4).
And the vertical axis indicates the diffraction efficiency and relief depth of the first-order diffracted light. Reference numeral 31 indicates data relating to the diffraction efficiency of the first-order diffracted light, and reference numeral 32 indicates data relating to the relief depth.
【００３４】図３に示すように、液晶物質（４）のモル
分率が０．６７である場合，すなわち、高分子物質
（３）のアゾベンゼン単位と液晶物質（４）とのモル比
が１：２である場合，に、回折効率及びレリーフ深さの
双方が最大となった。すなわち、高分子物質（３）のア
ゾベンゼン単位と液晶物質（４）とのモル比を変化させ
ることにより、感度を任意に設定可能であることが確認
された。As shown in FIG. 3, when the molar fraction of the liquid crystal substance (4) is 0.67, that is, when the molar ratio between the azobenzene unit of the polymer substance (3) and the liquid crystal substance (4) is 1 : 2, the diffraction efficiency and the relief depth were both maximized. That is, it was confirmed that the sensitivity can be arbitrarily set by changing the molar ratio between the azobenzene unit of the polymer substance (3) and the liquid crystal substance (4).
【００３５】（実施例３）高分子物質（３）のアゾベン
ゼン単位と液晶物質（４）とのモル比を１：２としたこ
と以外は実施例１で説明したのと同様の方法により感光
性フィルムを形成した。次に、この感光性フィルムにつ
いて、実施例１で説明したのと同様の回折効率測定を行
った。Example 3 Photosensitivity was obtained in the same manner as described in Example 1 except that the molar ratio of the azobenzene unit of the polymer substance (3) to the liquid crystal substance (4) was 1: 2. A film was formed. Next, the same diffraction efficiency measurement as described in Example 1 was performed on this photosensitive film.
【００３６】次いで、この感光性フィルムについて、実
施例１で説明したのと同様の方法により、全面紫外線露
光及びパターン露光を順次行って、ＳＲＧ構造を有する
薄膜パターンを形成した。なお、本実施例では、４μｍ
周期のＳＲＧ構造を形成した。また、パターン露光に使
用した干渉光の光量を１６ｍＷｃｍ-2とし且つパターン
露光時間を２０秒間とした。すなわち、パターン露光量
を３２０ｍＪｃｍ-2とした。Next, the entire surface of the photosensitive film was exposed to ultraviolet rays and exposed to light in the same manner as described in Example 1 to form a thin film pattern having an SRG structure. In this embodiment, 4 μm
A periodic SRG structure was formed. The amount of interference light used for pattern exposure was set to 16 mWcm -2 and the pattern exposure time was set to 20 seconds. That is, the pattern exposure amount was set to 320 mJcm -2 .
【００３７】その後、このＳＲＧ構造を有する薄膜パタ
ーンについて、実施例１で説明したのと同様の回折効率
の測定を行った。さらに、このＳＲＧ構造を有する薄膜
パターンを３６５ｎｍ付近の紫外線で全面露光すること
により、ＳＲＧ構造を消失させ、平坦な感光性フィルム
を再生した。Thereafter, the same diffraction efficiency as described in Example 1 was measured for the thin film pattern having the SRG structure. Further, the thin film pattern having the SRG structure was entirely exposed to ultraviolet light having a wavelength of about 365 nm, thereby eliminating the SRG structure and reproducing a flat photosensitive film.
【００３８】上述した回折効率測定、ＳＲＧ構造形成、
回折効率測定、及びＳＲＧ構造消失のサイクルを繰り返
し行い、感光性フィルムを構成する材料の耐久性を調べ
た。その結果を図４に示す。The above-described diffraction efficiency measurement, SRG structure formation,
The cycle of the measurement of the diffraction efficiency and the disappearance of the SRG structure were repeated to examine the durability of the material constituting the photosensitive film. FIG. 4 shows the results.
【００３９】図４は、本発明の実施例３に係る感光性フ
ィルムの耐久性を示すグラフである。この図において、
横軸は上記サイクルの繰り返し回数を示し、縦軸は回折
効率を示している。図４に示すように、上記サイクルの
繰り返し回数に依存することなく、ＳＲＧ構造形成時に
は高い回折効率が得られ、ＳＲＧ構造消失時には回折効
率をほぼゼロとすることができた。すなわち、本実施例
に係る感光性フィルムは、光照射によるＳＲＧ構造の形
成及び消失を感光性材料の劣化を伴うことなく繰り返し
行うことが可能であることが確認された。FIG. 4 is a graph showing the durability of the photosensitive film according to Example 3 of the present invention. In this figure,
The horizontal axis indicates the number of repetitions of the cycle, and the vertical axis indicates the diffraction efficiency. As shown in FIG. 4, high diffraction efficiency was obtained when the SRG structure was formed, and the diffraction efficiency could be reduced to almost zero when the SRG structure disappeared, without depending on the number of repetitions of the above cycle. That is, it was confirmed that the photosensitive film according to this example can repeatedly form and disappear the SRG structure by light irradiation without deterioration of the photosensitive material.
【００４０】[0040]
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、アゾ
ベンゼン骨格を有する高分子物質と液晶物質とを含有す
る二成分系の感光性材料を使用することにより、現像工
程を経ることなく極めて高い感度で薄膜パターンを形成
すること及び感度のようなパターン形成条件を簡便に調
節することを可能としている。すなわち、本発明による
と、現像工程を行うことなく光照射のみで薄膜パターン
を形成すること及び高感度を実現することが可能であり
且つパターン形成条件の最適化が容易な感光性材料及び
感光性薄膜、並びにそのような感光性材料を用いたパタ
ーン形成方法が提供される。As described above, according to the present invention, by using a two-component photosensitive material containing a polymer material having an azobenzene skeleton and a liquid crystal material, an extremely high level can be obtained without going through a developing step. This makes it possible to form a thin film pattern with sensitivity and to easily adjust pattern formation conditions such as sensitivity. That is, according to the present invention, a photosensitive material and a photosensitive material which can form a thin film pattern only by light irradiation without performing a developing step, and can realize high sensitivity and can easily optimize the pattern forming conditions. A thin film and a pattern forming method using such a photosensitive material are provided.
【図１】本発明の実施例１に係る感光性フィルムの露光
量と感度との間の関係を示すグラフ。FIG. 1 is a graph showing a relationship between an exposure amount and a sensitivity of a photosensitive film according to Example 1 of the present invention.
【図２】本発明の実施例１に係る薄膜パターンを示すＡ
ＦＭ写真。FIG. 2A shows a thin film pattern according to Example 1 of the present invention.
FM photo.
【図３】本発明の実施例２に係る感光性フィルムの組成
と感度との間の関係を示すグラフ。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the composition and the sensitivity of a photosensitive film according to Example 2 of the present invention.
【図４】本発明の実施例３に係る感光性フィルムの耐久
性を示すグラフ。FIG. 4 is a graph showing the durability of a photosensitive film according to Example 3 of the present invention.
１１〜１３，３１，３２…データ 11 to 13, 31, 32 ... data
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H025 AB20 AC08 BH00 CB41 CC20 FA01 2K008 AA04 BB01 BB08 DD12 EE01 EE04 FF13 HH01 HH18 HH25 4J002 BE011 BF011 ET006 GP03 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2H025 AB20 AC08 BH00 CB41 CC20 FA01 2K008 AA04 BB01 BB08 DD12 EE01 EE04 FF13 HH01 HH18 HH25 4J002 BE011 BF011 ET006 GP03
Claims (5)
液晶物質とを含有することを特徴とする感光性組成物。1. A photosensitive composition comprising a polymer material having an azobenzene skeleton and a liquid crystal material.
液晶物質とを含有することを特徴とする感光性薄膜。2. A photosensitive thin film comprising a polymer material having an azobenzene skeleton and a liquid crystal material.
液晶物質とを含有する感光性組成物の薄膜を形成する工
程と、前記薄膜をパターン露光することにより前記感光
性組成物の移動を生じさせる工程とを具備することを特
徴とするパターン形成方法。3. A step of forming a thin film of a photosensitive composition containing a polymer substance having an azobenzene skeleton and a liquid crystal substance, and a step of causing the photosensitive composition to move by patternwise exposing the thin film. A pattern forming method, comprising:
に紫外線を照射する工程をさらに具備することを特徴と
する請求項３に記載のパターン形成方法。4. The pattern forming method according to claim 3, further comprising a step of irradiating the thin film with ultraviolet rays prior to the pattern exposure.
とを特徴とする請求項３または請求項４に記載のパター
ン形成方法。5. The pattern forming method according to claim 3, wherein interference light is used for the pattern exposure.
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|---|---|---|---|---|
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| EP1521340A2 (en) * | 2003-10-01 | 2005-04-06 | Riken | Emission wavelength-programmable organic distributed feedback laser |
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