JP2006106449A - Inorganic micropattern organizer and manufacturing method thereof - Google Patents

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JP2006106449A JP2004294404A JP2004294404A JP2006106449A JP 2006106449 A JP2006106449 A JP 2006106449A JP 2004294404 A JP2004294404 A JP 2004294404A JP 2004294404 A JP2004294404 A JP 2004294404A JP 2006106449 A JP2006106449 A JP 2006106449A
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Hiroyuki Naganuma
宏之 長沼
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inorganic micropattern organizer having an inorganic micropattern which is stable in the cross-sectional shape and as intended, on a substrate, and a method for forming such an inorganic micropattern. <P>SOLUTION: A molding type 14 having a molding pattern 15 of the predetermined width and depth, and a substrate for molding 11 in which a layer for molding 13 consisting of a hardened material of the radiation hardening resin composition containing polysiloxane of which a phenyl group content is 40-90% is laminated on the substrate 12 are prepared. The inorganic micropattern is formed by the molding which is done by making the molding pattern 15 abut on the layer for molding 13, by making the layer for molding hardened by irradiating an ionizing radiation 17 from the side of the molding type 14, and by removing the formwork. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、無機質微細パターン形成体および無機質微細パターンの形成方法に関するものである。好ましくは無機質微細パターンは幅が1μm以下で、かつアスペクト比が1以上のガラスライクなものであり、このような無機質微細パターンが形成されたパターン形成体は、記録デバイス、液晶デバイス、光学レンズ用ガラススタンパー、液晶デバイス、光デバイス、もしくは光学レンズ等に利用可能であり、例えば、光導波路に適する。   The present invention relates to an inorganic fine pattern formed body and a method for forming an inorganic fine pattern. Preferably, the inorganic fine pattern is a glass-like one having a width of 1 μm or less and an aspect ratio of 1 or more, and the pattern formed body on which such an inorganic fine pattern is formed is used for a recording device, a liquid crystal device, and an optical lens. It can be used for a glass stamper, a liquid crystal device, an optical device, an optical lens, or the like, and is suitable for an optical waveguide, for example.

光導波路や微細な光学部品、もしくはそれらを製造するための複製用型として、無機質で形成された微細パターンが要望されている。光導波路を例にとると、従来は、基板上の薄膜を反応性イオンエッチング法によって形成していたのに替えて、ポリシロキサン系の塗膜をパターン露光し、未硬化部を溶解除去することにより、パターン化することが提案されている。(文献1)。
特開2004−85646号公報。
There is a demand for a fine pattern formed of an inorganic material as an optical waveguide, a fine optical component, or a replication mold for producing them. Taking an optical waveguide as an example, instead of forming a thin film on a substrate by a reactive ion etching method, a polysiloxane-based coating film is exposed to a pattern, and uncured portions are dissolved and removed. Therefore, it is proposed to make a pattern. (Reference 1).
JP 2004-85646 A.

特許文献1に記載された方法によれば、無機質の微細なパターンの形成そのものは可能であるが、塗膜の厚さが制限される上、溶解除去によって得られるパターンの断面を見ると頂部と側面との接合部、側面と基板との接合部等が丸みを帯びてしまい、意図した精密な形状が得られないことがある。特に、得られたパターンを焼成して、無機質のみの微細パターンを得たいときには、もともと、断面が丸みを帯びたパターンがさらに変形する傾向を有するから、意図した精密な形状を得ることは一層難しくなる。光学用途においては断面形状が意図どおりに、しかも安定的に再現されることや、得られるパターンの表面粗さがごく小さいことが望まれている。   According to the method described in Patent Document 1, formation of an inorganic fine pattern itself is possible, but the thickness of the coating film is limited, and when the cross section of the pattern obtained by dissolution and removal is viewed, The joint portion between the side surface and the joint portion between the side surface and the substrate may be rounded, and the intended precise shape may not be obtained. In particular, when the obtained pattern is baked to obtain an inorganic-only fine pattern, it is more difficult to obtain the intended precise shape because the pattern with a round cross-section originally has a tendency to further deform. Become. In optical applications, it is desired that the cross-sectional shape is reproduced as intended and stably, and the surface roughness of the resulting pattern is extremely small.

本発明においては、基板上に意図どおりの安定な形状を有し、表面粗さの点でも優れた無機質微細パターンを有する無機質微細パターン形成体を提供すること、およびそのような無機質微細パターンの形成方法を提供することを課題とするものである。   In the present invention, it is possible to provide an inorganic fine pattern forming body having an inorganic fine pattern having a stable shape as intended on a substrate and having an excellent surface roughness, and formation of such an inorganic fine pattern. It is an object to provide a method.

発明者の検討によれば、塗膜の形成、パターン露光、および溶剤による溶解現像によってパターンを形成するのに替えて、細な型形状を有する成形用型を用いて、塗膜を成形したのち、硬化させることにより、あるいはさらに焼成することにより、上記の課題を解決し得ることを見い出し、本発明に到達することができた。   According to the inventor's study, after forming a coating film using a molding die having a fine mold shape, instead of forming a pattern by forming a coating film, pattern exposure, and dissolving and developing with a solvent, The inventors have found that the above-mentioned problems can be solved by curing or further firing, and have reached the present invention.

第1の発明は、型面に所定の幅および深さの溝で形成された成形用パターンを有する成形用型と、基板上に積層された、フェニル基含有量が40〜90%であるポリシロキサンを含有する放射線硬化性樹脂組成物の硬化物からなり、シラノール濃度が10mmol/g以下である成形用層とを準備し、前記成形用層に前記成形用型の型面を当てて成形を行ない、成形を行なった後に前記成形用層を硬化させることからなる無機質微細パターンの形成方法に関するものである。   According to a first aspect of the present invention, there is provided a molding die having a molding pattern formed with grooves of a predetermined width and depth on a mold surface, and a polycrystal having a phenyl group content of 40 to 90% laminated on a substrate. A molding layer comprising a cured product of a radiation curable resin composition containing siloxane and having a silanol concentration of 10 mmol / g or less is prepared, and molding is performed by applying the mold surface of the molding die to the molding layer. The present invention relates to a method for forming an inorganic fine pattern comprising performing the molding and then curing the molding layer.

第2の発明は、第1の発明において、前記成形用層を準備するのを、前記無機質成分および硬化性有機成分に加えて溶剤を含む組成物を用いて、前記成形用層の形成を行ない、その後、溶剤を除去することにより行なうことを特徴とする無機質微細パターンの形成方法に関するものである。   According to a second invention, in the first invention, the molding layer is prepared using a composition containing a solvent in addition to the inorganic component and the curable organic component. Then, it is related with the formation method of the inorganic fine pattern characterized by performing by removing a solvent.

第3の発明は、第1または第2の発明において、前記成形用層の層に前記成形用型の型面を当てる前に、前記成形用層を半硬化させることを含み、前記成形を行なった後に前記成形用層を完全硬化させることを特徴とする無機質微細パターンの形成方法に関するものである。   According to a third invention, in the first or second invention, the molding layer is semi-cured before the mold surface of the molding die is applied to the layer of the molding layer, and the molding is performed. In addition, the present invention relates to a method for forming an inorganic fine pattern, wherein the molding layer is completely cured after a while.

第4の発明は、第1〜第3いずれかの発明において、前記成形を行なった後に前記成形用層を硬化させるのを、前記成形用型を前記成形用層に当てたまま行なうことを特徴とする無機質微細パターンの形成方法に関するものである。   According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions, the molding layer is cured after the molding is performed while the molding die is applied to the molding layer. The present invention relates to a method for forming an inorganic fine pattern.

第5の発明は、基板上に、フェニル基含有量が40〜90%であるポリシロキサンを含有する放射線硬化性樹脂組成物の硬化物であって、シラノール濃度が10mmol/g以下であるものから構成され、所定の幅および高さを有する凸条で構成された、無機質微細パターンが積層されており、かつ、前記凸条の前記基板に近い裾部の断面の曲率半径が0.02μm以下であることを特徴とする無機質微細パターン形成体に関するものである。   5th invention is a hardened | cured material of the radiation curable resin composition containing polysiloxane whose phenyl group content is 40 to 90% on a board | substrate, Comprising: From the thing whose silanol concentration is 10 mmol / g or less An inorganic fine pattern composed of ridges having a predetermined width and height is laminated, and the curvature radius of the cross section of the skirt near the substrate of the ridges is 0.02 μm or less. The present invention relates to an inorganic fine pattern formed body.

第6の発明は、第5の発明において、前記凸条の断面が四角形であり、前記凸条の頂面と側面のなす角の曲率半径が0.5μm以下であることを特徴とする請求項1記載の無機質微細パターン形成体に関するものである。   A sixth invention is characterized in that, in the fifth invention, a cross section of the ridge is a quadrangle, and a radius of curvature of an angle formed by a top surface and a side surface of the ridge is 0.5 μm or less. 1 relates to an inorganic fine pattern formed body according to 1.

第1の発明によれば、基板上に積層された、フェニル基含有量が40〜90%であるポリシロキサンを含有する放射線硬化性樹脂組成物の硬化物からなり、シラノール濃度が10mmol/g以下である成形用層に、所定の幅および深さの溝で形成された成形用パターンを有する成形用型を当てて成形し、その後、硬化させることにより、凸条で形成された微細なパターンを、その断面形状を再現性よく形成することが可能な無機質微細パターンの形成方法を提供することができる。   According to 1st invention, it consists of hardened | cured material of the radiation curable resin composition containing the polysiloxane which is laminated | stacked on the board | substrate and whose phenyl group content is 40-90%, Silanol concentration is 10 mmol / g or less. A molding pattern having a molding pattern formed with a groove having a predetermined width and depth is applied to the molding layer, and then molded, and then cured to form a fine pattern formed with ridges. It is possible to provide a method for forming an inorganic fine pattern capable of forming the cross-sectional shape with good reproducibility.

第2の発明によれば、第1の発明の効果に加えて、成形用層を準備するのを溶剤を含む組成物を用い、適用後に溶剤を除去するので、溶剤の蒸発により得られるパターンが変形もしくは収縮することが無い無機質微細パターンの形成方法を提供することができる。   According to the second invention, in addition to the effect of the first invention, the composition containing the solvent is used to prepare the molding layer, and the solvent is removed after the application, so that a pattern obtained by evaporation of the solvent is obtained. It is possible to provide a method for forming an inorganic fine pattern that does not deform or shrink.

第3の発明によれば、第1または第2いずれかの発明の効果に加えて、成形用型を用いて成形する前に成形用層を半硬化させ、成形後に完全硬化させるので、成形の際の層の取り扱いが容易である上、硬化に伴なう収縮を少なくすることが可能な無機質微細パターンの形成方法を提供することができる。   According to the third invention, in addition to the effects of the first or second invention, the molding layer is semi-cured before molding with the molding die and completely cured after molding. In addition, it is possible to provide a method for forming an inorganic fine pattern in which the handling of the layer at the time is easy and the shrinkage due to curing can be reduced.

第4の発明によれば、第1〜第3いずれかの発明の効果に加えて、成形用層に成形用型を当てたまま硬化させるので、硬化の際の変形を抑制することが可能な無機質微細パターンの形成方法を提供することができる。   According to the fourth invention, in addition to the effects of any one of the first to third inventions, the molding layer is cured with the molding die applied thereto, so that deformation during curing can be suppressed. A method for forming an inorganic fine pattern can be provided.

第5の発明によれば、基板上に、フェニル基含有量が40〜90%であるポリシロキサンを含有する放射線硬化性樹脂組成物の硬化物であって、シラノール濃度が10mmol/g以下であるものから構成され、所定の幅および高さを有する凸条で構成された、無機質微細パターンが積層されており、かつ、凸条で形成された無機質微細パターンの裾部の断面の曲率半径が小さい、即ち、底面の形状が精密に再現された無機質微細パターン形成体を提供することができる。   According to 5th invention, it is a hardened | cured material of the radiation curable resin composition containing polysiloxane whose phenyl group content is 40 to 90% on a board | substrate, Comprising: Silanol concentration is 10 mmol / g or less. An inorganic fine pattern composed of ridges having a predetermined width and height is laminated, and the radius of curvature of the cross section of the bottom of the inorganic fine pattern formed of ridges is small. That is, an inorganic fine pattern formed body in which the shape of the bottom surface is accurately reproduced can be provided.

第6の発明によれば、第5の発明の効果に加えて、凸条の頂部と側面とのなす曲率半径が小さい、即ち、上面の形状が精密に再現された無機質微細パターン形成体を提供することができる。   According to the sixth invention, in addition to the effect of the fifth invention, there is provided an inorganic fine pattern forming body in which the radius of curvature formed by the top and side surfaces of the ridge is small, that is, the shape of the upper surface is accurately reproduced. can do.

図1は本発明のパターン形成体の断面形状を模式的に示す図であり、図2は本発明の無機質パターンの形成方法の概略を示す図である。   FIG. 1 is a diagram schematically showing a cross-sectional shape of a pattern forming body of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing an outline of a method for forming an inorganic pattern of the present invention.

本発明の無機質微細パターン形成体1は、基本的には図1(a)に断面を例示するように、基板2上に凸条3が積層した積層構造を有するものである。ここで凸条3とは、幅Wに対し、高さHが比較的大きく、基板2より突起したもので、かつ図面の手前側から奥側に向かう方向に長さを有するものであり、好ましくはW/Hで表される比(=アスペクト比)が1もしくは1以上のものである。なお、図面の手前側から奥側に向かう方向に長さを有するとは、直線状でなく、曲線状のものも含む。   The inorganic fine pattern forming body 1 of the present invention basically has a laminated structure in which ridges 3 are laminated on a substrate 2 as illustrated in a cross section in FIG. Here, the ridge 3 has a relatively large height H with respect to the width W, protrudes from the substrate 2, and has a length in a direction from the near side to the far side of the drawing. Has a ratio expressed by W / H (= aspect ratio) of 1 or 1 or more. Note that having a length in the direction from the near side to the far side of the drawing includes not only a straight line but also a curved line.

本発明の無機質微細パターン形成体1においては、凸条の側面3bと基板2の上面とがなす角(かど)(図1(a)および図1(b)中のAの円で囲んだ中に示され、図1(b)中の曲率半径Raを示す矢印が指す先の部分である。)、言い換えれば裾部の丸みの発生が抑制されており、凸条3の裾部における曲率半径Raが0.02μm以下であり、より好ましくは0.015μm以下である。このRaの実際的な下限は0.01μm程度である。   In the inorganic fine pattern forming body 1 of the present invention, an angle (corner) formed by the side surface 3b of the ridge and the upper surface of the substrate 2 (in a circle surrounded by a circle A in FIGS. 1A and 1B) 1 and the arrow indicating the radius of curvature Ra in FIG. 1 (b).) In other words, the occurrence of roundness at the bottom is suppressed, and the radius of curvature at the bottom of the ridge 3 is suppressed. Ra is 0.02 μm or less, more preferably 0.015 μm or less. The practical lower limit of Ra is about 0.01 μm.

本発明の無機質パターン形成体1においては、凸条3の頂部3aは、必ずしも平面でなくてもよく、円弧状や三角形の二辺をなすようなものであってもよい。   In the inorganic pattern forming body 1 of the present invention, the top 3a of the ridge 3 does not necessarily have to be a flat surface, and may be one that forms two sides of an arc shape or a triangle.

凸条3の頂部3aが平面であるとき、頂面3aと側面3bのなす角(かど)(図1(a)および図1(c)におけるBの円で囲んだ中に示され、図1(c)中の曲率半径Rbを示す矢印が指す先の部分である。)の丸みの発生が抑制されており、即ち、この部分における曲率半径Rbが0.5μm以下であり、より好ましくは0.1μm以下である。このRbの実際的な下限は0.015μm程度である。   When the top 3a of the ridge 3 is a flat surface, the angle formed by the top surface 3a and the side surface 3b (indicated by a circle B in FIGS. 1 (a) and 1 (c) is shown in FIG. (C) is the tip pointed by the arrow indicating the radius of curvature Rb.), That is, the radius of curvature Rb in this portion is 0.5 μm or less, more preferably 0. .1 μm or less. The practical lower limit of Rb is about 0.015 μm.

本発明の無機質微細パターン形成体1における凸条3のパターンは、塗膜をフォトリソグラフィー的にパターン化したり、印刷法によってパターン化を行なうのではなく、基本的に型を用いて成形することによって形成され、例えば次のようにして形成される。   The pattern of the ridges 3 in the inorganic fine pattern forming body 1 of the present invention is basically formed by using a mold, not by patterning the coating film photolithography or patterning by a printing method. For example, it is formed as follows.

図2(a)に示すように、まず、基板12上に成形用層13が積層された、言わば成形用基板11と、所定の成形用パターンを有する成形用型14を準備する。   As shown in FIG. 2A, first, a forming substrate 11 having a forming layer 13 laminated on a substrate 12 and a forming die 14 having a predetermined forming pattern are prepared.

基板12は、最終的に得られる無機質微細パターン形成体1の基板である(図1中符号2で示すものと同じである。)。成形用層13は、成形用型14を用いて行なう成形の対象となる層で、無機質微細パターン形成体1の用途に合わせた素材で構成されており、好ましくは無機質を主体として、より好ましくは無機質で構成された、ガラス状のものであり、光学的な用途向けであれば、透明、より好ましくは無色透明のものである。後に述べるように、例えば、フェニル基含有量が40〜90%であるポリシロキサンを含有する放射線硬化性樹脂組成物の硬化物からなる。   The substrate 12 is a substrate of the inorganic fine pattern forming body 1 finally obtained (the same as that indicated by reference numeral 2 in FIG. 1). The molding layer 13 is a layer to be molded using the molding die 14 and is made of a material suitable for the use of the inorganic fine pattern forming body 1, preferably mainly composed of an inorganic substance, more preferably If it is a glass-like thing comprised with the inorganic substance and for optical uses, it is transparent, More preferably, it is a colorless and transparent thing. As described later, for example, it consists of a cured product of a radiation curable resin composition containing polysiloxane having a phenyl group content of 40 to 90%.

成形用型14は、無機質微細パターン形成体1の凸条3の所望のパターンに対応する成形用パターン15を有するものであり、成形用パターンは、所定の幅と深さを有する溝がパターン状に形成されたもので、溝の幅および深さは、得られるパターン形成体1の凸条の幅および高さにそれぞれ対応する。   The molding die 14 has a molding pattern 15 corresponding to a desired pattern of the ridges 3 of the inorganic fine pattern forming body 1, and the molding pattern has a groove shape having a predetermined width and depth. The width and depth of the grooves correspond to the width and height of the ridges of the pattern forming body 1 to be obtained, respectively.

成形用型14は、その成形用パターン15側が成形用層13側を向くよう、成形用基板上に重ねられ、図2(b)に示すように、ローラ16を用いる等により加圧を行なうか、または必要に応じて加圧および加熱を行なって、成形用パターン15による成形用層13への成形を行なう。加圧、または加圧および加熱の手段としては、平板状のプレスを用いてもよい。   Whether the molding die 14 is overlaid on the molding substrate so that the molding pattern 15 side faces the molding layer 13 side, and is pressed by using a roller 16 as shown in FIG. Alternatively, pressurization and heating are performed as necessary to form the molding layer 13 with the molding pattern 15. As a means for pressurization or pressurization and heating, a flat press may be used.

成形後、例えば、図2(c)に示すように電離放射線17を成形用型14側から照射して、成形された成形用層13を硬化させる。硬化は電離放射線の照射によるほか、加熱によってもよい。本発明の方法によれば、成形用層13を成形した後、硬化させるので、この段階での凸条の断面形状は、成形用型14の成形用パターンの断面形状を型取りした所定の形状を有する。なお、電離放射線を照射する前もしくは後に、脱型を行ない、即ち、成形用型14を成形用層13から分離して、図2(d)に示すように、基板12上に成形用層13が賦型され、硬化したことにより生じた凸条18を有する無機質微細パターンを得る。   After molding, for example, as shown in FIG. 2C, ionizing radiation 17 is irradiated from the molding die 14 side to cure the molded molding layer 13. Curing may be by heating as well as by irradiation with ionizing radiation. According to the method of the present invention, since the molding layer 13 is molded and then cured, the cross-sectional shape of the ridge at this stage is a predetermined shape obtained by molding the cross-sectional shape of the molding pattern of the molding die 14. Have In addition, before or after irradiating with ionizing radiation, demolding is performed, that is, the molding die 14 is separated from the molding layer 13, and the molding layer 13 is formed on the substrate 12 as shown in FIG. Is formed and an inorganic fine pattern having ridges 18 produced by curing is obtained.

無機質微細パターン形成体1における凸条3が有機成分を有していてもよい場合には、上記におけるように電離放射線が照射され、成形用型14が分離されれば、最終製品とすることができるが、最終製品の凸条3として、より硬いものが望まれる場合には、さらに加熱等を行なってもよい。   When the ridges 3 in the inorganic fine pattern-formed body 1 may have an organic component, if the ionizing radiation is irradiated and the molding die 14 is separated as described above, the final product may be obtained. However, when a harder one is desired as the ridge 3 of the final product, heating or the like may be further performed.

以上は、基本的な無機質微細パターンの形成方法であるが、さらに幾つかの工程を追加する等の変形態様があり得る。   The above is a basic method for forming an inorganic fine pattern, but there may be a modified form such as adding several steps.

第1に、基板上12に成形用層13を積層したものを準備する際に、溶剤を含む組成物を用いて塗布等により適用して成形用層13を形成することがあり得る。この場合、適用された直後の成形用層13中には溶剤が含まれており、そのまま扱うと、粘着性を帯びているために取り扱いが不便である上、成形が行なえても、溶剤が蒸発することによる成形用層13の収縮が避けられないから、成形用型14の成形用パターン15の再現性が低下する。   First, when preparing a laminate of the molding layer 13 on the substrate 12, the molding layer 13 may be formed by application or the like using a composition containing a solvent. In this case, a solvent is contained in the molding layer 13 immediately after it is applied, and handling it as it is is inconvenient because it is sticky, and the solvent evaporates even if molding can be performed. Since the shrinkage of the molding layer 13 due to this is inevitable, the reproducibility of the molding pattern 15 of the molding die 14 is lowered.

そこで、溶剤を含む組成物を用いて成形用層13を形成する場合には、塗布等により組成物の膜を形成した後に、乾燥手段を講じて、溶剤を除去することが好ましく、溶剤の除去は、冷風乾燥、もしくは温風乾燥等によって行なえばよい。   Therefore, when forming the molding layer 13 using a composition containing a solvent, it is preferable to remove the solvent by forming a film of the composition by coating or the like and then taking a drying means. May be performed by cold air drying or hot air drying.

第2に、成形用層の電離放射線の照射による硬化を、成形後のみではなく成形前にも行なうことである。成形用層13は、電離放射線に感度を有する成分を含むため、全く未硬化の成形用層を硬化させると、硬化する際の収縮が避けられないから、成形用型14の成形用パターン15の再現性が低下するからである。しかしながら、成形前に完全に硬化させると成形が行なえないので、いわゆる半硬化を行なって、未硬化の際の欠点を解消しながらも、成形が可能な余地を残しておくことが好ましい。   Secondly, the molding layer is cured by irradiation with ionizing radiation not only after molding but also before molding. Since the molding layer 13 includes a component sensitive to ionizing radiation, if a completely uncured molding layer is cured, shrinkage during curing is unavoidable. This is because reproducibility is lowered. However, since molding cannot be performed if it is completely cured before molding, it is preferable to perform so-called semi-curing to leave room for molding while eliminating the disadvantages of uncured.

成形用層の硬化を電離放射線17の照射によって行なう場合であって、上記の半硬化を行なうときには、完全硬化に必用な照射線量の1%〜50%程度が好ましい。   In the case where the molding layer is cured by irradiation with ionizing radiation 17, when the semi-curing is performed, about 1% to 50% of the irradiation dose necessary for complete curing is preferable.

第3に、成形を行なった後に成形用層を硬化させるのを、例えば、図2(c)に示すように、成形用型14を成形用層13に当てたまま行なうことが好ましい。成形用層が未硬化であるか、もしくは半硬化しているかにかかわらず、成形後に成形用型14を成形用層13から離す脱型を行なうと、脱型の際に成形された形状が崩れる恐れがあること、硬化の際に変形が起こり得ること、もしくは空気中の酸素が硬化を阻害することがあること等による。また、完全に硬化していれば、脱型の際に、成形されて硬化した成形用層14と成形用型14との間の接着性が失われるので、脱型が容易になる利点も生じるからである。   Third, it is preferable that the molding layer is cured after molding while the molding die 14 is applied to the molding layer 13 as shown in FIG. Regardless of whether the molding layer is uncured or semi-cured, if the mold is released after the molding is separated from the molding layer 13 after molding, the molded shape is lost at the time of demolding. This is because there is a fear, deformation may occur during curing, or oxygen in the air may inhibit curing. Further, if completely cured, the adhesive property between the molded layer 14 that has been molded and cured and the molding die 14 is lost at the time of demolding. Because.

従って、本発明の無機質微細パターンの形成方法においては、基本的な形成方法に加えて、成形用層が溶剤を含んでいるときは、予め溶剤を除去し、かつ成形前に半硬化させてから成形を行なうこと、および、成形を行なった後、成形用型が成形用層に当てられているうちに硬化を行なわせることがより好ましい。   Therefore, in the formation method of the inorganic fine pattern of the present invention, in addition to the basic formation method, when the molding layer contains a solvent, the solvent is removed in advance and semi-cured before molding. It is more preferable to perform the molding and to cure the molding die while it is applied to the molding layer.

本発明の無機質微細パターンの形成方法において、成形用層13の厚み、成形用型14の成形用パターン15の溝の深さや幅等を調節することにより、得られる無機質微細パターンの凸条18どうしの間にある、成形用層13が硬化した厚みの薄い部分を無くすか、もしくは厚みをごく薄くすることができる。無機質微細パターンを光導波路として用いる場合等においては、凸条18どうしの間にある部分をより確実に無くすことが望ましい。凸条18の頂面および側面をマスクで覆い、プラズマ処理等を施すことにより、凸条18どうしの間にある部分を確実に無くすことができる。   In the method for forming an inorganic fine pattern according to the present invention, by adjusting the thickness of the molding layer 13 and the depth and width of the groove of the molding pattern 15 of the molding die 14, the ridges 18 of the inorganic fine pattern obtained can be obtained. It is possible to eliminate the thin portion where the molding layer 13 is cured, or to make the thickness very thin. In the case of using an inorganic fine pattern as an optical waveguide, it is desirable to more reliably eliminate the portion between the ridges 18. By covering the top surface and side surfaces of the ridges 18 with a mask and performing plasma treatment or the like, the portion between the ridges 18 can be surely eliminated.

本発明における基板2(もしくは12)は、ガラス、石英ガラス、もしくはシリコンウェハー等の無機質板、プラスチック板、もしくはプラスチックフィルムであり、透明であっても不透明であってもよいが、基板2側から電離放射線を照射する場合には、透明であることが好ましい。   The substrate 2 (or 12) in the present invention is an inorganic plate such as glass, quartz glass, or silicon wafer, a plastic plate, or a plastic film, and may be transparent or opaque, but from the substrate 2 side. When irradiating with ionizing radiation, it is preferably transparent.

好ましい成形用層13は、好ましいフェニル基含有量を有するポリシロキサンを含有する放射線硬化性樹脂組成物で構成され、凸条3は、この放射線硬化性樹脂組成物の硬化物であり、より好ましくは、フェニル基含有量が40〜90mol%であるポリシロキサン成分(A)を含有する放射線硬化性樹脂組成物である。この放射線硬化性樹脂組成物は、例えば、特開2004−85646号に記載されているが、基板に適用後、パターン露光して現像することにより光導波路を作成するとしているものであるが、本発明においては、この放射線硬化性樹脂組成物の感光性を硬化に利用するものの、パターン化に関しては全く利用せず、パターン化自体は、光を用いないプレス加工により行なうものである。   A preferred molding layer 13 is composed of a radiation curable resin composition containing polysiloxane having a preferred phenyl group content, and the ridge 3 is a cured product of this radiation curable resin composition, more preferably. A radiation curable resin composition containing a polysiloxane component (A) having a phenyl group content of 40 to 90 mol%. This radiation curable resin composition is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-85646. However, this radiation curable resin composition is intended to create an optical waveguide by pattern exposure after application to a substrate. In the invention, the photosensitivity of the radiation curable resin composition is used for curing, but the patterning is not used at all, and the patterning itself is performed by pressing without using light.

上記のフェニル基含有量が40〜90mol%であるポリシロキサン成分(A)は、下記一般式(1)で表される加水分解性シラン化合物、その加水分解物、またはそれらの混合物を縮合させて得られる。
(化1)R1 mSi(X)4-m ……(1)
ここで、一般式(1)中、R1の添え字m、および(X)の添え字である4−mにおけるmは0〜3であり、R1は、それぞれ独立に、炭素数1〜12の非加水分解性の環状、分岐状、直鎖状のアルキル基、アリール基、アラルキル基から選ばれ、置換基上の水素原子の一部もしくは総てが重水素、フッ素、塩素置換されていてもよい。
The polysiloxane component (A) having a phenyl group content of 40 to 90 mol% is obtained by condensing a hydrolyzable silane compound represented by the following general formula (1), a hydrolyzate thereof, or a mixture thereof. can get.
(Chemical formula 1) R 1 m Si (X) 4-m (1)
Here, in the general formula (1), the subscript m of R 1 and m in 4-m which is the subscript of (X) are 0 to 3, and each R 1 is independently selected from 1 to 3 carbon atoms. 12 non-hydrolyzable cyclic, branched, and linear alkyl groups, aryl groups, and aralkyl groups, and some or all of the hydrogen atoms on the substituent are substituted with deuterium, fluorine, or chlorine. May be.

1のアルキル基としては、メチル、エチル、プロピル、ブチル、オクチル、もしくはドデシル、またはこれらの重水素置換体を、アリール基としては、フェニル、ビフェニル、もしくはナフチル、またはこれらの重水素、フッ素、もしくは塩素の各置換体を、またアラルキル基としてはトリル、キシリル、もしくはメシチル、またはこれらの重水素、フッ素、もしくは塩素の各置換体を挙げることができ、好ましいアルキル基としてはメチル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基、もしくはトリジューテリオメチル基を、好ましいアリール基としては、フェニル基、ペンタフルオロフェニル基、もしくはペンタジューテリオフェニル基礎を挙げることができ、特に好ましくは、アリール基としてフェニルを挙げることができる。また、好ましいアラルキル基としては、トリフルオロメチルフェニル基、ビス(トリフルオロメチル)フェニル基を挙げることができる。 As the alkyl group for R 1 , methyl, ethyl, propyl, butyl, octyl, or dodecyl, or a deuterium substituted thereof, and as the aryl group, phenyl, biphenyl, or naphthyl, or their deuterium, fluorine, Alternatively, each substituent of chlorine can be exemplified, and examples of the aralkyl group include tolyl, xylyl, or mesityl, or their respective deuterium, fluorine, or chlorine substituents. Preferred alkyl groups include a methyl group, 3, 3,3-trifluoropropyl group or trideuteriomethyl group, and preferable aryl group may include phenyl group, pentafluorophenyl group, or pentadeuteriophenyl basis, particularly preferably as aryl group Mention may be made of phenyl. Preferred aralkyl groups include trifluoromethylphenyl group and bis (trifluoromethyl) phenyl group.

加水分解性基Xとしては、水素原子、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子、アミノ基、もしくはアルキルカルボキシレート基を挙げることができる。アルコキシ基としてはメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、オクチロキシ基、もしくはドデシロキシ基等が挙げられ、ハロゲン原子としてはフッ素、もしくは塩素を、アミノ基としては、アミノ基、ジメチルアミノ基、もしくはジエチルアミノ基を、アルキルカルボキシレート基としては、アセトキシ基、もしくはプロピオレート基を挙げることができ、これらのうち好ましいXはアルコキシ基であり、より好ましくは、メトキシ基、もしくはエトキシ基である。   Examples of the hydrolyzable group X include a hydrogen atom, an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, a halogen atom, an amino group, or an alkyl carboxylate group. Examples of the alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, a butoxy group, an octyloxy group, or a dodecyloxy group, a halogen atom is fluorine or chlorine, an amino group is an amino group, a dimethylamino group, or Examples of the diethylamino group and the alkylcarboxylate group include an acetoxy group or a propiolate group. Among these, preferred X is an alkoxy group, and more preferred is a methoxy group or an ethoxy group.

一般式(1)で表される加水分解性シラン化合物を、フェニル基含有加水分解性シラン化合物(a)とフェニル基を含有しない加水分解性シラン化合物(b)にわけて、その具体例を挙げる。なお、成分(A)のフェニル基含有量を所定の値とするよう、(a)と(b)を混合して用いられる。さらに、(a)、(b)それぞれ複数種を混合して用いてもよい。   The hydrolyzable silane compound represented by the general formula (1) is divided into a hydrolyzable silane compound (a) containing no phenyl group and a hydrolyzable silane compound (b) containing no phenyl group. . In addition, (a) and (b) are mixed and used so that the phenyl group content of component (A) may be a predetermined value. Furthermore, (a) and (b) may be used as a mixture of plural kinds.

フェニル基含有加水分解性シラン化合物(a)としては、ベンジルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルシラン、フェニルトリアセトキシシラン、フェニルトリアミノシラン、フェニルトリクロロシラン、フェニルトリエトキシシラン、ペンタフルオロフェニルトリメトキシシラン、ペンタフルオロフェニルトリクロロシラン、ペンタジューテリオフェニルトリメトキシシラン、ペンタジューテリオフェニルトリアセトキシシラン、ペンタジューテリオフェニルトリクロロシラン、ペンタジューテリオフェニルトリエトキシシシラン、キシリルトリメトキシシラン、トリフルオロメチルフェニルトチメトキシシラン、ビフェニルトリメトキシシラン、ビフェニルトリクロロシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジクロロシランなどを挙げることができる。これらの中で好ましい具体例としては、フェニルトリメトキシシランを挙げることができる。   Examples of the phenyl group-containing hydrolyzable silane compound (a) include benzyltrimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenylsilane, phenyltriacetoxysilane, phenyltriaminosilane, phenyltrichlorosilane, phenyltriethoxysilane, and pentafluorophenyltrimethoxy. Silane, pentafluorophenyltrichlorosilane, pentadeuteriophenyltrimethoxysilane, pentadeuteriophenyltriacetoxysilane, pentadeuteriophenyltrichlorosilane, pentadeuteriophenyltriethoxysilane, xylyltrimethoxysilane, trifluoromethylphenyltochi Methoxysilane, biphenyltrimethoxysilane, biphenyltrichlorosilane, diphenyldimethoxysilane, diph Such alkenyl dichlorosilane can be exemplified. Among these, preferred examples include phenyltrimethoxysilane.

フェニル基を含有しない加水分解性シラン化合物(b)としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラブトキシシラン、テトラ(2−メタクリロキシエトキシ)シラン、テトラ(2−アクリロキシエトキシ)シラン、テトラクロロシラン、テトラアセトキシシラン、テトラアミノシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリクロロシラン、メチルジクロロシラン、メチルジメトキシシラン、メチルトリアセトキシシラン、トリジューテリオメチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリブトキシシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルトリエトキシシラン、ビス(トリジューテリオメチル)ジメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、トリメチルメトキシシラン、トリエチルシラン、もしくはトリエチルクロロシラン等を挙げることができる。これらの中で、好ましい具体例としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラアセトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、もしくはジメチルジメトキシシランを挙げることができる。   Examples of the hydrolyzable silane compound (b) containing no phenyl group include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrabutoxysilane, tetra (2-methacryloxyethoxy) silane, tetra (2-acryloxyethoxy) silane, and tetrachlorosilane. , Tetraacetoxysilane, tetraaminosilane, methyltrimethoxysilane, methyltrichlorosilane, methyldichlorosilane, methyldimethoxysilane, methyltriacetoxysilane, trideuteriomethyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltributoxysilane, 3, 3,3-trifluoropropyltrimethoxysilane, 3,3,3-trifluoropropyltriethoxysilane, bis (trideuteriomethyl) dimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane Emissions, dimethyldichlorosilane, trimethylchlorosilane, mention may be made of trimethyl methoxy silane, triethylsilane, or triethylchlorosilane like. Among these, preferred specific examples include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetraacetoxysilane, methyltrimethoxysilane, 3,3,3-trifluoropropyltrimethoxysilane, or dimethyldimethoxysilane. .

ポリシロキサンの製造原料となる加水分解性シラン化合物の加水分解、もしくは縮合は、加水分解性基がアルコキシ基である場合、加水分解、縮合の工程において溶剤を添加することなく実施することができる。
一方、加水分解性基がハロゲン基などの希釈溶剤となる副生成物を生成せず、かつ、自己触媒となる酸を副生する原料の場合、後述する有機溶剤を予め添加して希釈した後に加水分解、縮合反応を実施することが望ましい。その場合、生成する酸は反応後も残存し、硬化性組成物としての安定性を損なうことから、例えば、塩基性物質による中和、水での洗浄、イオン交換樹脂の添加などの工程を加えることにより安定な硬化性組成物にすることが好ましい。
When the hydrolyzable group is an alkoxy group, the hydrolysis or condensation of the hydrolyzable silane compound that is a raw material for producing polysiloxane can be carried out without adding a solvent in the hydrolysis and condensation process.
On the other hand, if the hydrolyzable group is a raw material that does not produce a by-product that becomes a diluting solvent such as a halogen group, and is a by-product of an acid that becomes an autocatalyst, after diluting by adding an organic solvent described later in advance It is desirable to carry out hydrolysis and condensation reactions. In that case, the generated acid remains after the reaction and impairs the stability as the curable composition. For example, neutralization with a basic substance, washing with water, and addition of an ion exchange resin are added. It is preferable to make it a stable curable composition.

加水分解性基がアルコキシ基である場合のシラン化合物の加水分解、縮合工程は、1)
加水分解性シラン化合物を容器に収容し、2)次いで、所定量の水及び触媒を攪拌しながら滴下し、3)ついで、所定温度で所定時間加熱攪拌することにより行なわれ、4)必要に応じ、所定の溶剤を加え希釈する。
The hydrolysis and condensation step of the silane compound when the hydrolyzable group is an alkoxy group is 1)
The hydrolyzable silane compound is accommodated in a container, 2) a predetermined amount of water and a catalyst are then added dropwise with stirring, 3) and then heated and stirred at a predetermined temperature for a predetermined time. 4) as required Then, a predetermined solvent is added and diluted.

希釈溶剤としてはメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルイソアミルケトン、シクロヘキサノン、アセチルアセトン、ジアセトンアルコール、などのケトン系、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテルなどのエーテル系、トルエン、キシレンなどの炭化水素系、メタノール、エタノール、ブタノール、オクタノール、フルフリルアルコールなどのアルコール系、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテルなどのエーテル含有アルコール系溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸アミル、酢酸オクチル、乳酸エチル、乳酸ブチルなどのエステル系溶剤から単一もしくは2種以上組み合わせて選ばれる。好ましい溶剤はケトン系、アルコール系、エーテル含有アルコール系及びエステル系溶剤であり、さらに好ましくは、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、ジアセトンアルコール、ブチルアルコール、プロピレングリコールモノメチルエーテ
ル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、乳酸エチル、乳酸ブチルを挙げることができ、希釈溶剤は加水分解性シラン化合物の仕込量100に対して、0〜1000、好ましくは40〜250の割合(質量基準)で用いられる。
Dilution solvents include ketones such as methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl isoamyl ketone, cyclohexanone, acetylacetone and diacetone alcohol, ethers such as tetrahydrofuran, dioxane, ethylene glycol dimethyl ether and diethylene glycol diethyl ether, and hydrocarbons such as toluene and xylene. Alcohol, methanol, ethanol, butanol, octanol, furfuryl alcohol, etc., ethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, etc. Ether-containing alcohol System solvent, ethyl acetate, butyl acetate, amyl acetate, octyl acetate, ethyl lactate, selected in combination a single or two or more ester-based solvents such as butyl lactate. Preferred solvents are ketone-based, alcohol-based, ether-containing alcohol-based and ester-based solvents, more preferably methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, diacetone alcohol, butyl alcohol, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, ethyl lactate. Butyl lactate can be mentioned, and the diluent solvent is used in a ratio (mass basis) of 0 to 1000, preferably 40 to 250, based on 100 of the amount of the hydrolyzable silane compound charged.

(A)ポリシロキサン中のフェニル基含有量は、40〜90mol%であることが必要であるが、好ましくは50〜80mol%である。フェニル基含有量が40mol%未満である場合は、波長1.55μmでの光学特性が低下するため好ましくない。一方、90mol%を越える場合、パターン形成時の解像度が低下するため、好ましくない。なお、成分(A)のフェニル基含有量の値は、縮合反応前の各加水分解性シラン化合物の混合物についてのフェニル基含有量(仕込量)である。成分(A)の分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以下GPCと略記)で求めたポリスチレン換算の重量平均分子量で500〜50000、好ましくは1000〜20000の範囲とすることが好ましい。500未満では得られる無機質微細パターンの耐久性が低下し、50000を超えると保存安定性が低下する。
成分(A)以外にも、必要に応じて、後述する成分(B)〜(H)、あるいはその他の成分を含有することができる。即ち、(B)光酸発生剤、(C)酸拡散制御剤、(D)表面張力低下剤、(E)光増感剤、(F)架橋性有機化合物、(G)無機微粒子、(H)金属アルコキシドである。
(A) The phenyl group content in the polysiloxane needs to be 40 to 90 mol%, preferably 50 to 80 mol%. When the phenyl group content is less than 40 mol%, the optical properties at a wavelength of 1.55 μm are deteriorated, which is not preferable. On the other hand, if it exceeds 90 mol%, the resolution at the time of pattern formation decreases, which is not preferable. In addition, the value of phenyl group content of a component (A) is phenyl group content (charge amount) about the mixture of each hydrolysable silane compound before condensation reaction. The molecular weight of the component (A) is a weight average molecular weight in terms of polystyrene determined by gel permeation chromatography (hereinafter abbreviated as GPC), and is preferably in the range of 500 to 50,000, preferably 1000 to 20,000. If it is less than 500, the durability of the resulting inorganic fine pattern is lowered, and if it exceeds 50,000, the storage stability is lowered.
In addition to the component (A), components (B) to (H) described later or other components can be contained as necessary. That is, (B) photoacid generator, (C) acid diffusion controller, (D) surface tension reducing agent, (E) photosensitizer, (F) crosslinkable organic compound, (G) inorganic fine particles, (H ) Metal alkoxide.

上記の範囲のフェニル基含有量を有するポリシロキサンを含有する放射線硬化性樹脂組成物を用いる場合、基板への塗布は、公知の方法で行なえ、例えば、スピンコーティングによって行なう。塗布後、乾燥もしくはプリベークさせることが好ましい。必要に応じ、さらに、加熱もしくは、電離放射性照射により半硬化させてもよい。乾燥もしくはプリベークは、例えば、50℃〜300℃の温度範囲で1分〜24時間の条件で行ない、電離放射線照射は、例えば、波長365nmの紫外線を用い、照度;1〜1000mW/cm2、照射量;0.01〜5000mJ/cm2、好ましくは0.1〜1000mJ/cm2程度になるよう照射して、露光する。なお、電離放射線の照射を半硬化、および完全硬化の両方の目的で、2回に分けて行なうときは、成形前の状態における取り扱い、および成形性を考慮して半硬化の条件を、また得られる製品の物理的および科学的性状、並びに脱型の作業性を考慮して完全硬化の条件を決めることが好ましい。 When a radiation curable resin composition containing polysiloxane having a phenyl group content in the above range is used, application to a substrate can be performed by a known method, for example, by spin coating. It is preferable to dry or pre-bake after application. If necessary, it may be further semi-cured by heating or ionizing radiation irradiation. Drying or pre-baking is performed, for example, at a temperature range of 50 ° C. to 300 ° C. for 1 minute to 24 hours, and ionizing radiation irradiation is performed using, for example, ultraviolet light having a wavelength of 365 nm, and illuminance: 1-1000 mW / cm 2 . the amount; 0.01~5000mJ / cm 2, preferably by irradiation so as to be approximately 0.1~1000mJ / cm 2, exposure. In addition, when ionizing radiation irradiation is performed twice for the purpose of both semi-curing and complete curing, the conditions for semi-curing are also obtained in consideration of handling in the state before molding and moldability. It is preferable to determine the conditions for complete curing in consideration of the physical and scientific properties of the product to be obtained and the workability of demolding.

以上のようにして形成された放射線硬化性樹脂組成物の層の成形は、成形用型を重ねて加圧することにより行ない、ロールプレスもしくは平板プレスを用いて行なう。これにより、放射線硬化性樹脂組成物の層に成形用型の成形用パターンが賦型されるが、この段階では、放射線硬化性樹脂組成物の層は未硬化か、もしくは半硬化の状態で、変形し得る状態であるので、好ましくは成形用型を脱型せずに、重ねたままの状態で放射線硬化性樹脂組成物の層にさらに放射線を照射し、成形用パターンの型の形状が正確に再現されたままの状態で硬化させることが好ましい。   The layer of the radiation curable resin composition formed as described above is formed by stacking and pressing a molding die and using a roll press or a flat plate press. Thereby, the molding pattern of the molding die is formed on the layer of the radiation curable resin composition, but at this stage, the layer of the radiation curable resin composition is in an uncured or semi-cured state, Since it is in a deformable state, it is preferable that the radiation-curable resin composition layer be irradiated with radiation in the stacked state without removing the molding die so that the shape of the molding pattern mold is accurate. It is preferable to cure in the state as reproduced.

本発明における成形用層中のシラノール濃度は10mmol/g以下であり、好ましくは、5mmol/g以下である。シラノール濃度が10mmol/gを超える場合、波長1.55μmにおける光伝送損失は1.0dB/cmを超えた値となるためで、特に本発明の無機質微細パターンを光導波路として用いる場合、波長1.55μmでの伝送損失を下げるため、コア層中のシラノール濃度は10mmol/g以下であることが好ましいからである。また、コア層の形成をポリシロキサン成分(A)と光酸発生剤(B)を含む電離放射線硬化性樹脂組成物を用いることにより優れた生産性とパターン精度を得ることができる。
なお、シラノール濃度(mol/g)は、固体29Si−NMR法により求められシラノール濃度(mol/全Si mole)と全Si濃度(mol/g)を乗じて求めた値として定義される。
The silanol concentration in the molding layer in the present invention is 10 mmol / g or less, preferably 5 mmol / g or less. When the silanol concentration exceeds 10 mmol / g, the optical transmission loss at a wavelength of 1.55 μm exceeds 1.0 dB / cm. In particular, when the inorganic fine pattern of the present invention is used as an optical waveguide, the wavelength 1. This is because the silanol concentration in the core layer is preferably 10 mmol / g or less in order to reduce transmission loss at 55 μm. Further, by using an ionizing radiation curable resin composition containing a polysiloxane component (A) and a photoacid generator (B) for forming the core layer, excellent productivity and pattern accuracy can be obtained.
The silanol concentration (mol / g) is defined as a value obtained by a solid 29 Si-NMR method and obtained by multiplying the silanol concentration (mol / total Si mole) and the total Si concentration (mol / g).

微細凹凸原版の作成
150mm×150mmの正方形で、厚さが9mmの石英基板の片方の面の全面に、幅;0.2μm、深さ;0.5μm、ピッチ;0.4μmの溝をドライエッチング法により形成して型面とし、微細凹凸原版Aを作成した。また、同様にして、幅;0.3μm、深さ;0.5μm、ピッチ;0.6μmの溝をドライエッチング法により形成して型面とし、微細凹凸原版Bを作成した。
Preparation of fine concave / convex original plate A 150 mm × 150 mm square, 9 mm thick quartz substrate with a width of 0.2 μm, a depth of 0.5 μm, a pitch of 0.4 μm, and dry etching on one surface of a quartz substrate. A fine uneven original plate A was prepared by forming a mold surface by the method. Similarly, a groove with a width of 0.3 μm, a depth of 0.5 μm, and a pitch of 0.6 μm was formed by a dry etching method to form a mold surface, thereby producing a fine uneven original plate B.

樹脂スタンパーの作成
上記の微細凹凸原版AおよびBの各々の型面に、次段落に示す組成の紫外線硬化型樹脂組成物を滴下し、その上に厚さが0.4mmのポリカーボネートシートを重ねあわせた後、紫外線光源(フュージョンUVシステムズ社製、Hバルブ)を用い、170mJ/cm2(365nm)の条件で紫外線を照射し、紫外線硬化型樹脂組成物を硬化させた。その後、硬化した紫外線硬化型樹脂組成物をポリカーボネートシートごと、型面の溝と平行な方向に剥離したところ、硬化した紫外線硬化型樹脂組成物の表面に、各々の微細凹凸原版の型面の凹凸が再現され、ポリカーボネートシートで裏打ちされた複製物を得た。この複製物の凹凸を有する面側から、さらに3000mJ/cm2(365nm)の紫外線を照射し、樹脂スタンパーを得た。
Preparation of resin stamper The ultraviolet curable resin composition having the composition shown in the next paragraph is dropped on the mold surfaces of the above-described fine uneven original plates A and B, and a polycarbonate sheet having a thickness of 0.4 mm is laminated thereon. Then, ultraviolet rays were irradiated using an ultraviolet light source (H bulb, manufactured by Fusion UV Systems, Inc.) under the condition of 170 mJ / cm 2 (365 nm) to cure the ultraviolet curable resin composition. Then, when the cured ultraviolet curable resin composition is peeled in the direction parallel to the groove on the mold surface together with the polycarbonate sheet, the surface of the cured ultraviolet curable resin composition has irregularities on the mold surface of each fine uneven original plate. Was reproduced and a replica lined with a polycarbonate sheet was obtained. A 3000 mJ / cm 2 (365 nm) ultraviolet ray was further irradiated from the uneven side of the duplicate to obtain a resin stamper.

紫外線硬化型樹脂組成物
・ウレタンアクリレート…………………………………………………………………35部
(日本合成化学工業(株)、ゴーセラックUV−7500B)
・1,6−ヘキサンジオールジアクリレート(日本化薬(株)製)………………35部
・ペンタエリスリトールトリアクリレート(東亞合成(株)製)…………………10部
・ビニルピロリドン(東亞合成(株))………………………………………………15部
・1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン………………………………………2部
(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製、「イルガキュア184」を使用)
・ベンゾフェノン(日本化薬(株)製)…………………………………………………2部
・ポリエーテル変性シリコーン……………………………………………………………1部
(GE東芝シリコーン(株)製、TSF4440)
UV curable resin composition / urethane acrylate 35 parts (Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd., GOSELAC UV-7500B)
・ 1,6-Hexanediol diacrylate (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) …… 35 parts ・ Pentaerythritol triacrylate (manufactured by Toagosei Co., Ltd.) ……………… 10 parts ・ Vinyl Pyrrolidone (Toagosei Co., Ltd.) ……………………………………………… 15 parts, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone ………………………………………… Part 2 (Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd., “Irgacure 184” is used)
・ Benzophenone (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) ………………………………………………… 2 parts ・ Polyether-modified silicone ………………………………… ………………………… 1 part (GE Toshiba Silicones Co., Ltd., TSF4440)

樹脂スタンパーを用いた複製
150mm×150mmの正方形で、厚さ;0.7mmの無アルカリガラス板の基板の片面に、フェニル基含有加水分解性シラン化合物を含む塗料(JSR(株)製、「オプスターPJ5029」を滴下し、スピンナーにより、300rpmで10秒、続いて1000rpmで30秒の条件で回転させ、厚さ;10μmで欠陥のない均一な塗布膜を形成し、この塗布膜を基板ごと、温度;120℃の雰囲気中で5分間加熱し、塗膜内の溶剤を除去した。
Duplicate using resin stamper 150 mm × 150 mm square, 0.7 mm thick alkali-free glass plate on one side of a substrate containing a phenyl group-containing hydrolyzable silane compound (manufactured by JSR Corporation, “OPSTAR PJ5029 "was dropped, and the spinner was rotated at 300 rpm for 10 seconds, and then at 1000 rpm for 30 seconds to form a uniform coating film having a thickness of 10 μm and having no defects. Heating in an atmosphere at 120 ° C. for 5 minutes to remove the solvent in the coating film.

上記の加熱後、基板上の塗布膜の表面上に、上記で得た樹脂スタンパーを、型面側が塗布膜に接するようにして重ね、重ねたものを、搬送用テーブル上にプレス用のローラが設置されたロールプレス装置の搬送用テーブル上に置き、硬度80度のゴムローラで、速度;15mm/s、ローラ圧力;5Kg/cm2の条件でロールプレスを行った。 After the heating described above, the resin stamper obtained above is stacked on the surface of the coating film on the substrate so that the mold surface is in contact with the coating film. It was placed on a transport table of an installed roll press apparatus, and roll press was performed with a rubber roller having a hardness of 80 degrees under conditions of speed: 15 mm / s, roller pressure: 5 kg / cm 2 .

ロールプレス後、重ねた状態のまま樹脂スタンパー側から、紫外線光源(フュージョンUVシステムズ社製、Hバルブ)を用い、40mJ/cm2(365nm)の条件で紫外線を照射した後、樹脂スタンパーを型面の溝と平行な方向に剥離し、硬化した塗布膜の表面の微細凹凸を露出させ、その後、露出された微細凹凸側から、同じ紫外線光源を用いて、さらに1500mJ/cm2(365nm)の条件で紫外線を照射し、微細凹凸が形成された塗布膜を完全硬化させ、成形物を得た。 After roll pressing, the resin stamper is irradiated from the resin stamper side with the ultraviolet light source (H-bulb manufactured by Fusion UV Systems Co., Ltd.) under the condition of 40 mJ / cm 2 (365 nm), and then the resin stamper is molded. The surface of the cured coating film was peeled in a direction parallel to the groove of the film, and the fine unevenness on the surface of the cured coating film was exposed. Then, from the exposed fine unevenness side, using the same ultraviolet light source, the condition of 1500 mJ / cm 2 (365 nm) was further applied. The coating film on which the fine irregularities were formed was completely cured by irradiating with ultraviolet rays to obtain a molded product.

完全硬化させて得られた成形物を、温度;300℃のクリーンオーブン中で30分加熱し、無機成分のみを残して有機成分を除去したところ、最初の微細凹凸原版Aの幅;0.2μm、深さ;0.5μm、ピッチ;0.4μmの溝、および微細凹凸原版の幅;0.3μm、深さ;0.5μm、ピッチ;0.6μmの溝が忠実に再現されていた。また、パターンの表面は平滑性が高く、光学用途に向く製品が得られた。   The molded product obtained by complete curing was heated in a clean oven at a temperature of 300 ° C. for 30 minutes, and the organic component was removed leaving only the inorganic component. , Depth: 0.5 μm, pitch: 0.4 μm groove, and fine uneven original plate width: 0.3 μm, depth: 0.5 μm, pitch: 0.6 μm groove were faithfully reproduced. Also, the surface of the pattern was highly smooth, and a product suitable for optical use was obtained.

無機質パターン形成体を示す図である。It is a figure which shows an inorganic pattern formation body. 無機質微細パターン形成体の形成方法を例示する図である。It is a figure which illustrates the formation method of an inorganic fine pattern formation body.

符号の説明Explanation of symbols

1……無機質微細パターン形成体
2、12……基板
3……凸条
13……成形用層
14……成形用型
15……成形用パターン
16……ローラ
17……電離放射線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Inorganic fine pattern formation body 2, 12 ... Board | substrate 3 ... Projection 13 ... Molding layer 14 ... Molding type | mold 15 ... Molding pattern 16 ... Roller 17 ... Ionizing radiation

Claims (6)

型面に所定の幅および深さの溝で形成された成形用パターンを有する成形用型と、基板上に積層された、フェニル基含有量が40〜90%であるポリシロキサンを含有する放射線硬化性樹脂組成物の硬化物からなり、シラノール濃度が10mmol/g以下である成形用層とを準備し、前記成形用層に前記成形用型の型面を当てて成形を行ない、成形を行なった後に前記成形用層を硬化させることからなる無機質微細パターンの形成方法。   Radiation curing containing a molding die having a molding pattern formed with grooves having a predetermined width and depth on the mold surface and polysiloxane laminated on the substrate and having a phenyl group content of 40 to 90% And forming a molding layer having a silanol concentration of 10 mmol / g or less. The molding layer was molded by applying the mold surface of the molding die to the molding layer. A method for forming an inorganic fine pattern, comprising later curing the molding layer. 前記成形用層を準備するのを、前記無機質成分および硬化性有機成分に加えて溶剤を含む組成物を用いて、前記成形用層の形成を行ない、その後、溶剤を除去することにより行なうことを特徴とする請求項1記載の無機質微細パターンの形成方法。   The molding layer is prepared by forming the molding layer using a composition containing a solvent in addition to the inorganic component and the curable organic component, and then removing the solvent. The method for forming an inorganic fine pattern according to claim 1. 前記成形用層の層に前記成形用型の型面を当てる前に、前記成形用層を半硬化させることを含み、前記成形を行なった後に前記成形用層を完全硬化させることを特徴とする請求項1または請求項2記載の無機質微細パターンの形成方法。   The method includes semi-curing the molding layer before applying the mold surface of the molding die to the layer of the molding layer, and completely curing the molding layer after performing the molding. The formation method of the inorganic fine pattern of Claim 1 or Claim 2. 前記成形を行なった後に前記成形用層を硬化させるのを、前記成形用型を前記成形用層に当てたまま行なうことを特徴とする請求項1〜請求項3いずれか記載の無機質微細パターンの形成方法。   The inorganic fine pattern according to any one of claims 1 to 3, wherein the molding layer is cured after the molding is performed while the molding die is applied to the molding layer. Forming method. 基板上に、フェニル基含有量が40〜90%であるポリシロキサンを含有する放射線硬化性樹脂組成物の硬化物であって、シラノール濃度が10mmol/g以下であるものから構成され、所定の幅および高さを有する凸条で構成された、無機質微細パターンが積層されており、かつ、前記凸条の前記基板に近い裾部の断面の曲率半径が0.02μm以下であることを特徴とする無機質微細パターン形成体。   A cured product of a radiation curable resin composition containing a polysiloxane having a phenyl group content of 40 to 90% on a substrate and having a silanol concentration of 10 mmol / g or less, and having a predetermined width In addition, an inorganic fine pattern composed of ridges having a height is laminated, and a curvature radius of a cross section of a skirt near the substrate of the ridges is 0.02 μm or less. Inorganic fine pattern forming body. 前記凸条の断面が四角形であり、前記凸条の頂面と側面のなす角の曲率半径が0.5μm以下であることを特徴とする請求項5記載の無機質微細パターン形成体。
6. The inorganic fine pattern forming body according to claim 5, wherein a cross section of the ridge is a quadrangle, and a radius of curvature of an angle formed by a top surface and a side surface of the ridge is 0.5 μm or less.
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