JP2006114882A - Pattern, forming method and article with pattern - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、微細なパターンの形成方法および微細なパターンを有する物品に関する。 The present invention relates to a method for forming a fine pattern and an article having a fine pattern.
半導体装置の製造において、50μm以下の微細なパターンの形成および量産性を両立させる技術として、基板上に設けられた転写層に、モールドの微細パターンを転写する技術、いわゆるナノインプリント技術が知られている(特許文献1〜5参照)。また、微細なパターンを寸法精度よく転写する技術として、転写層に紫外線硬化性樹脂を使用した室温でのナノインプリント技術が知られている(特許文献6、7参照)。 A technique for transferring a fine pattern of a mold to a transfer layer provided on a substrate, a so-called nanoimprint technique, is known as a technique for achieving both formation of a fine pattern of 50 μm or less and mass productivity in the manufacture of a semiconductor device. (See Patent Documents 1 to 5). As a technique for transferring a fine pattern with high dimensional accuracy, a nanoimprint technique at room temperature using an ultraviolet curable resin for a transfer layer is known (see Patent Documents 6 and 7).
しかし、転写層に紫外線硬化性樹脂を使用したナノインプリント技術の場合、紫外線硬化樹脂がモールドに密着してしまうため、モールドの表面にフッ素系または珪素系の離型剤を塗布する手間が必要であった。また、離型剤自体の膜厚、離型剤の塗布ムラ等により、モールドのパターンを精密に転写することは困難であった。また、離型剤の一部がモールドから剥離する等、離型剤に寿命があることから、大量生産時に連続して精密にパターンを転写することは困難であった。 However, in the case of the nanoimprint technology using an ultraviolet curable resin for the transfer layer, the ultraviolet curable resin is in close contact with the mold, so that it is necessary to apply a fluorine or silicon release agent to the mold surface. It was. Further, it is difficult to accurately transfer the mold pattern due to the film thickness of the release agent itself, uneven application of the release agent, and the like. In addition, since a part of the mold release agent is peeled off from the mold and the mold release agent has a lifetime, it is difficult to transfer the pattern continuously and accurately during mass production.
本発明の目的は、モールドのパターンを連続して精密に基板上に転写できるパターンの形成方法、およびモールドのパターンが精密に転写された物品を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a pattern forming method capable of continuously and precisely transferring a mold pattern onto a substrate, and an article on which the mold pattern is accurately transferred.
本発明のパターンの形成方法は、フッ素含有量が40〜70質量%の重合性化合物(A)、および重合開始剤(B)を含有する硬化性材料を基板上に塗布する工程と、表面にパターンが形成されたモールドを、パターンが硬化性材料に接触するように、基板上の硬化性材料に押しつける工程と、モールドを硬化性材料に押しつけた状態で硬化性材料を硬化させる工程と、硬化性材料の硬化物からモールドを分離する工程とを有することを特徴とする。 The pattern forming method of the present invention includes a step of applying a curable material containing a polymerizable compound (A) having a fluorine content of 40 to 70% by mass and a polymerization initiator (B) on a substrate, and a surface. Pressing the mold on which the pattern is formed against the curable material on the substrate so that the pattern is in contact with the curable material; curing the curable material while pressing the mold against the curable material; and curing. And a step of separating the mold from the cured product of the functional material.
また、本発明のパターンの形成方法は、基板と、表面にパターンが形成されたモールドとを、パターンが基板側になるように接近または接触させる工程と、フッ素含有量が40〜70質量%の重合性化合物(A)、および重合開始剤(B)を含有する硬化性材料を、基板とモールドとの間に充填する工程と、基板とモールドとが接近または接触した状態で硬化性材料を硬化させる工程と、硬化性材料の硬化物からモールドを分離する工程とを有することを特徴とする。 Moreover, the method for forming a pattern of the present invention includes a step of bringing a substrate and a mold having a pattern formed on the surface closer or in contact so that the pattern is on the substrate side, and a fluorine content of 40 to 70% by mass. A step of filling a curable material containing the polymerizable compound (A) and the polymerization initiator (B) between the substrate and the mold, and curing the curable material in a state in which the substrate and the mold are close to or in contact with each other. And a step of separating the mold from the cured product of the curable material.
また、本発明のパターンの形成方法は、フッ素含有量が40〜70質量%の重合性化合物(A)、および重合開始剤(B)を含有する硬化性材料を、表面にパターンが形成されたモールドのパターン上に塗布する工程と、基板をモールド上の硬化性材料に押しつける工程と、基板を硬化性材料に押しつけた状態で硬化性材料を硬化させる工程と、硬化性材料の硬化物からモールドを分離する工程とを有することを特徴とする。
前記重合開始剤(B)が光重合開始剤であることが好ましい。
前記パターンの最小寸法は、50μm以下であることが好ましい。
In the pattern forming method of the present invention, a pattern was formed on the surface of a curable material containing a polymerizable compound (A) having a fluorine content of 40 to 70% by mass and a polymerization initiator (B). A step of applying on the pattern of the mold, a step of pressing the substrate against the curable material on the mold, a step of curing the curable material with the substrate pressed against the curable material, and a mold from a cured product of the curable material And a step of separating.
The polymerization initiator (B) is preferably a photopolymerization initiator.
The minimum dimension of the pattern is preferably 50 μm or less.
また、本発明の物品は、本発明のパターンの形成方法によって形成されたパターンを有するものである。 The article of the present invention has a pattern formed by the pattern forming method of the present invention.
本発明のパターンの形成方法によれば、モールドのパターンを連続して精密に基板上に転写できる。また、本発明のパターンの形成方法によれば、モールドのパターンが精密に転写された、本発明のパターンを有する物品を生産性よく製造できる。 According to the pattern forming method of the present invention, the pattern of the mold can be continuously and precisely transferred onto the substrate. Moreover, according to the pattern formation method of the present invention, an article having the pattern of the present invention, in which the mold pattern is precisely transferred, can be produced with high productivity.
本発明においては、式(1)で表されるモノマーをモノマー1と表す。他の式で表されるモノマーも同様に表す。 In the present invention, the monomer represented by the formula (1) is represented as monomer 1. Monomers represented by other formulas are represented similarly.
本発明のパターンの形成方法は、たとえば、図1に示すように、硬化性材料11を基板12上に塗布する工程(以下、塗布工程と記す。)と、図2に示すように、表面に凹凸パターン13が形成されたモールド14を、凹凸パターン13が硬化性材料11に接触するように、基板12上の硬化性材料11に押しつける工程(以下、型押し工程と記す。)と、モールド14を硬化性材料11に押しつけた状態で硬化性材料11を硬化させる工程(以下、硬化工程と記す。)と、図3に示すように、モールド14の凹凸パターン13に対応した凹凸パターン15が転写された硬化性材料の硬化物16からモールド14を分離する工程(以下、離型工程と記す。)とを有する方法である。
For example, as shown in FIG. 1, the pattern forming method of the present invention includes a step of applying a
<塗布工程>
硬化性材料11を基板12上に塗布する方法としては、ポッティング法、スピンコート法、ロールコート法、キャスト法、ディップコート法、ダイコート法、ラングミュアープロジェット法、真空蒸着法等が挙げられる。
<Application process>
Examples of the method for applying the
基板12がモールド14よりも大きい場合、硬化性材料11を基板12全面に塗布してもよいし、モールド14を型押しする範囲のみに硬化性材料11が存在するように、硬化性材料11を基板12の一部に塗布してもよい。
When the
(基板)
基板12としては、シリコンウェハ、ガラス、石英ガラス、金属等の無機材料からなる基板、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の有機材料からなる基板等が挙げられる。硬化性材料11との密着性を向上させるために、基板12に、粗面処理、シランカップリング処理、シラザン処理等の表面処理を施してもよい。
(substrate)
Examples of the
(硬化性材料)
硬化性材料11は、フッ素含有量が40〜70質量%の重合性化合物(A)、および重合開始剤(B)を含有するものであり、必要に応じて他の重合性化合物(C)、光増感剤(D)、溶剤(E)をさらに含有していてもよい。
(Curable material)
The
本発明における重合性化合物とは、重合性の不飽和結合含有基(以下、単に重合性の不飽和基という。)、エポキシ基等の重合性の基を有する化合物である。重合性化合物としては、重合性の不飽和基を有する化合物が好ましい。重合性の不飽和基としては、ビニル基、アリル基、アクリロイル基、またはメタクリロイル基が好ましい。重合性の観点から、アクリロイル基またはメタクリロイル基が特に好ましい。また、重合性の不飽和基は、フッ素原子を有していてもよい。 The polymerizable compound in the present invention is a compound having a polymerizable group such as a polymerizable unsaturated bond-containing group (hereinafter simply referred to as a polymerizable unsaturated group) or an epoxy group. As the polymerizable compound, a compound having a polymerizable unsaturated group is preferable. As the polymerizable unsaturated group, a vinyl group, an allyl group, an acryloyl group, or a methacryloyl group is preferable. From the viewpoint of polymerizability, an acryloyl group or a methacryloyl group is particularly preferable. Moreover, the polymerizable unsaturated group may have a fluorine atom.
(重合性化合物(A))
重合性化合物(A)は、フッ素含有量が40〜70質量%の重合性化合物である。重合性化合物(A)のフッ素含有量は、45〜65質量%が好ましい。重合性化合物(A)のフッ素含有量を40質量%以上とすることで、硬化後の硬化性材料11(硬化物16)がモールド14に密着することなく、離型性がよくなる。重合性化合物(A)のフッ素含有量を70質量%以下とすることで、重合開始剤(B)との相溶性がよくなり、硬化が均一に進行する。本発明におけるフッ素含有量とは、重合性化合物(A)を構成するすべての原子に占めるフッ素原子の質量割合である。
(Polymerizable compound (A))
The polymerizable compound (A) is a polymerizable compound having a fluorine content of 40 to 70% by mass. The fluorine content of the polymerizable compound (A) is preferably 45 to 65% by mass. By setting the fluorine content of the polymerizable compound (A) to 40% by mass or more, the curable material 11 (cured product 16) after curing does not adhere to the
本発明における重合性化合物(A)としては、下記モノマー1、下記モノマー2、下記モノマー3、下記モノマー4、下記モノマー5、下記モノマー6、下記モノマー7、および重合性の不飽和基を含有するフルオロプレポリマーからなる群れから選ばれる1種以上が好ましい。 The polymerizable compound (A) in the present invention contains the following monomer 1, the following monomer 2, the following monomer 3, the following monomer 4, the following monomer 5, the following monomer 6, the following monomer 7, and a polymerizable unsaturated group. One or more selected from the group consisting of fluoroprepolymers are preferred.
ただし、式中の記号は下記の意味を示す。
モノマー1中、R11、R12、およびR13は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜3のアルキル基、または炭素数1〜3のポリフルオロアルキル基を表し、Q11は、単結合、炭素数1〜20のポリフルオロアルキレン基、または炭素数1〜20のエーテル性酸素原子を含むポリフルオロアルキレン基を表し、X11は、臭素原子、ヨウ素原子、−CH2OH、−COOH、−COOCH3、−COOM1、−SO2F、−SO3H、−SO3M2、−CN、−CH2OPO2H、または−CH2PO3H2(ただし、M1 およびM2 は、それぞれ独立に、アルカリ金属を表す。)を表し、zは、0または1を表す。
However, the symbol in a formula shows the following meaning.
In monomer 1, R 11 , R 12 , and R 13 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, or a polyfluoroalkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and Q 11 Represents a single bond, a polyfluoroalkylene group having 1 to 20 carbon atoms, or a polyfluoroalkylene group containing an etheric oxygen atom having 1 to 20 carbon atoms, and X 11 represents a bromine atom, an iodine atom, —CH 2 OH. , —COOH, —COOCH 3 , —COOM 1 , —SO 2 F, —SO 3 H, —SO 3 M 2 , —CN, —CH 2 OPO 2 H, or —CH 2 PO 3 H 2 (where M 1 and M 2 each independently represents an alkali metal), and z represents 0 or 1.
モノマー2中、R21、R22、およびR23は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜3のアルキル基、または炭素数1〜3のポリフルオロアルキル基を表し、Q21は、炭素数1〜20の水酸基を含有していてもよいポリフルオロアルキレン基、または炭素数1〜20の水酸基を含有していてもよいエーテル性酸素原子を含むポリフルオロアルキレン基を表し、X21は、水素原子、フッ素原子、−CH2OH、−COOH、−COOCH3、−COOM1、−SO2F、−SO3H、−SO3M2、−CN、−CH2OPO2H、または−CH2PO3H2(ただしM1 およびM2 は、それぞれ独立に、アルカリ金属を表す)を表す。 In monomer 2, R 21 , R 22 , and R 23 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, or a polyfluoroalkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and Q 21 Represents a polyfluoroalkylene group which may contain a hydroxyl group having 1 to 20 carbon atoms, or a polyfluoroalkylene group containing an etheric oxygen atom which may contain a hydroxyl group having 1 to 20 carbon atoms, X 21 is a hydrogen atom, a fluorine atom, -CH 2 OH, -COOH, -COOCH 3, -COOM 1, -SO 2 F, -SO 3 H, -SO 3 M 2, -CN, -CH 2 OPO 2 H Or —CH 2 PO 3 H 2 (wherein M 1 and M 2 each independently represents an alkali metal).
モノマー3、4中、R31、R32、R33、およびR34は、それぞれ独立に、フッ素原子、炭素数1〜3のペルフルオロアルキル基、または炭素数1〜3のペルフルオロアルコキシ基を表し、R41およびR42は、それぞれ独立に、フッ素原子または炭素数1〜7のペルフルオロアルキル基を表す。 In monomers 3 and 4, R 31 , R 32 , R 33 , and R 34 each independently represent a fluorine atom, a C 1-3 perfluoroalkyl group, or a C 1-3 perfluoroalkoxy group, R 41 and R 42 each independently represents a fluorine atom or a C 1-7 perfluoroalkyl group.
モノマー5中、R51およびR52は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜3のアルキル基、または炭素数1〜3のポリフルオロアルキル基を表し、Q51は、ポリフルオロアルキレン基、水酸基を含有するポリフルオロアルキレン基を表す。 In monomer 5, R 51 and R 52 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, or a polyfluoroalkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and Q 51 represents polyfluoro An alkylene group and a polyfluoroalkylene group containing a hydroxyl group are represented.
モノマー6中、R61、R62、R63、R64、R65、およびR66は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、メチル基、または炭素数1〜3のポリフルオロアルキル基を表し、少なくとも1つはフッ素原子である。Q61およびQ62は、それぞれ独立に、単結合、酸素原子、メチレン基、ジフルオロメチレン基、オキシジフルオロメチレン基、もしくはフッ素原子、炭素数1〜3のペルフルオロアルキル基または炭素数1〜3のペルフルオロアルコキシ基で置換されたメチレン基を表し、R67は、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜3のアルキル基、または炭素数1〜3のポルフルオロアルキル基を表し、R68は、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜3のアルキル基、もしくは炭素数1〜3のポリフルオロアルキル基、水酸基、スルホニル基、チオール基、カルボキシル基、およびアミノ基から選ばれる官能基を有する炭素数1〜6のポリフルオロアルキル基を表す。 In monomer 6, R 61 , R 62 , R 63 , R 64 , R 65 , and R 66 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a polyfluoroalkyl group having 1 to 3 carbon atoms. , At least one is a fluorine atom. Q 61 and Q 62 each independently represent a single bond, an oxygen atom, a methylene group, a difluoromethylene group, an oxydifluoromethylene group, a fluorine atom, a C 1-3 perfluoroalkyl group or a C 1-3 perfluoro. Represents a methylene group substituted with an alkoxy group, R 67 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, or a porfluoroalkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and R 68 represents a hydrogen atom. , A fluorine atom, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, or a polyfluoroalkyl group having 1 to 3 carbon atoms, a hydroxyl group, a sulfonyl group, a thiol group, a carboxyl group, and a functional group selected from an amino group. 6 polyfluoroalkyl groups are represented.
モノマー7中、Q71は、環構造を有していてもよい含フッ素アルキレン基を表す。 In monomer 7, Q 71 represents a fluorine-containing alkylene group which may have a ring structure.
モノマー1としては、たとえば、CF2=CFOCF2CF2SO2F、CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2SO2F、CF2=CFCOOH、CF2=CFO(CF2)3COOCH3、CF2=CFO(CF2)3CH2OH、CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2CH2I等が挙げられる。 The monomer 1, for example, CF 2 = CFOCF 2 CF 2 SO 2 F, CF 2 = CFOCF 2 CF (CF 3) OCF 2 CF 2 SO 2 F, CF 2 = CFCOOH, CF 2 = CFO (CF 2) 3 COOCH 3, CF 2 = CFO ( CF 2) 3 CH 2 OH, CF 2 = CFOCF 2 CF (CF 3) OCF 2 CF 2 CH 2 I , and the like.
モノマー2としては、たとえば、CH2=CHCOO(CH2)2(CF2)10F、CH2=CHCOO(CH2)2(CF2)8F、CH2=CHCOO(CH2)2(CF2)6F、CH2=C(CH3)COO(CH2)2(CF2)10F、CH2=C(CH3)COO(CH2)2(CF2)8F、CH2=C(CH3)COO(CH2)2(CF2)6F、CH2=CHCOOCH2(CF2)6F、CH2=C(CH3)COOCH2(CF2)6F、CH2=CHCOOCH2(CF2)7F、CH2=C(CH3)COOCH2(CF2)7F、CH2=CHCOOCH2CF2CF2H、CH2=CHCOOCH2(CF2CF2)2H、CH2=CHCOOCH2(CF2CF2)4H、CH2=C(CH3)COOCH2(CF2CF2)H、CH2=C(CH3)COOCH2(CF2CF2)2H、CH2=C(CH3)COOCH2(CF2CF2)4H、CH2=CHCOOCH2CF2OCF2CF2OCF3、CH2=CHCOOCH2CF2O(CF2CF2O)3CF3、CH2=C(CH3)COOCH2CF2OCF2CF2OCF3、CH2=C(CH3)COOCH2CF2O(CF2CF2O)3CF3、CH2=CHCOOCH2CF(CF3)OCF2CF(CF3)O(CF2)3F、CH2=CHCOOCH2CF(CF3)O(CF2CF(CF3)O)2(CF2)3F、CH2=C(CH3)COOCH2CF(CF3)OCF2CF(CF3)O(CF2)3F、CH2=C(CH3)COOCH2CF(CF3)O(CF2CF(CF3)O)2(CF2)3F、CH2=CFCOOCH2CH(OH)CH2(CF2)6CF(CF3)2、CH2=CFCOOCH2CH(CH2OH)CH2(CF2)6CF(CF3)2、CH2=CFCOOCH2CH(OH)CH2(CF2)10F、CH2=CFCOOCH2CH(CH2OH)CH2(CF2)10F等が挙げられる。 As the monomer 2, for example, CH 2 = CHCOO (CH 2 ) 2 (CF 2 ) 10 F, CH 2 = CHCOO (CH 2 ) 2 (CF 2 ) 8 F, CH 2 = CHCOO (CH 2 ) 2 (CF 2) 6 F, CH 2 = C (CH 3) COO (CH 2) 2 (CF 2) 10 F, CH 2 = C (CH 3) COO (CH 2) 2 (CF 2) 8 F, CH 2 = C (CH 3) COO (CH 2) 2 (CF 2) 6 F, CH 2 = CHCOOCH 2 (CF 2) 6 F, CH 2 = C (CH 3) COOCH 2 (CF 2) 6 F, CH 2 = CHCOOCH 2 (CF 2) 7 F , CH 2 = C (CH 3) COOCH 2 (CF 2) 7 F, CH 2 = CHCOOCH 2 CF 2 CF 2 H, CH 2 = CHCOOCH 2 (CF 2 CF 2) 2 H , CH 2 = CHCOOCH 2 (CF 2 CF 2) 4 H, CH 2 = C (CH 3) COO H 2 (CF 2 CF 2) H, CH 2 = C (CH 3) COOCH 2 (CF 2 CF 2) 2 H, CH 2 = C (CH 3) COOCH 2 (CF 2 CF 2) 4 H, CH 2 = CHCOOCH 2 CF 2 OCF 2 CF 2 OCF 3, CH 2 = CHCOOCH 2 CF 2 O (CF 2 CF 2 O) 3 CF 3, CH 2 = C (CH 3) COOCH 2 CF 2 OCF 2 CF 2 OCF 3, CH 2 = C (CH 3) COOCH 2 CF 2 O (CF 2 CF 2 O) 3 CF 3, CH 2 = CHCOOCH 2 CF (CF 3) OCF 2 CF (CF 3) O (CF 2) 3 F, CH 2 = CHCOOCH 2 CF (CF 3 ) O (CF 2 CF (CF 3) O) 2 (CF 2) 3 F, CH 2 = C (CH 3) COOCH 2 CF (CF 3) OCF 2 CF (CF 3) O (CF 2 ) 3 F, CH 2 ═C (CH 3 ) COOCH 2 CF (CF 3) O (CF 2 CF ( CF 3) O) 2 (CF 2) 3 F, CH 2 = CFCOOCH 2 CH (OH) CH 2 (CF 2) 6 CF (CF 3) 2, CH 2 = CFCOOCH 2 CH (CH 2 OH) CH 2 ( CF 2) 6 CF (CF 3) 2, CH 2 = CFCOOCH 2 CH (OH) CH 2 (CF 2) 10 F, CH 2 = CFCOOCH 2 CH (CH 2 OH) CH 2 (CF 2 ) 10 F and the like.
モノマー3、4としては、たとえば、下式のものが挙げられる。 Examples of the monomers 3 and 4 include those represented by the following formula.
モノマー5としては、たとえば、下式のものが挙げられる。 Examples of the monomer 5 include those represented by the following formula.
(ただし、k1およびk2は、それぞれ独立に、3〜10の整数を表す。)。 (However, k1 and k2 each independently represents an integer of 3 to 10.)
モノマー6としては、たとえば、CF2=CFCF2CF=CF2、CF2=CFOCF2CF=CF2、CF2=CFOCF2CF2CF=CF2、CF2=CFOCF(CF3)CF2CF=CF2、CF2=CFOCF2CF(CF3)CF=CF2、CF2=CFOCF2OCF=CF2、CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF=CF2、CF2=CFCF2C(OH)(CF3)CH2CH=CH2、CF2=CFCF2C(OH)(CF3)CH=CH2、CF2=CFCF2C(CF3)(OCH2OCH3)CH2CH=CH2、CF2=CFCH2C(C(CF3)2OH)(CF3)CH2CH=CH2等が挙げられる。 As the monomer 6, for example, CF 2 = CFCF 2 CF = CF 2, CF 2 = CFOCF 2 CF = CF 2, CF 2 = CFOCF 2 CF 2 CF = CF 2, CF 2 = CFOCF (CF 3) CF 2 CF = CF 2, CF 2 = CFOCF 2 CF (CF 3) CF = CF 2, CF 2 = CFOCF 2 OCF = CF 2, CF 2 = CFOCF 2 CF (CF 3) OCF 2 CF = CF 2, CF 2 = CFCF 2 C (OH) (CF 3 ) CH 2 CH═CH 2 , CF 2 = CFCF 2 C (OH) (CF 3 ) CH═CH 2 , CF 2 = CFCF 2 C (CF 3 ) (OCH 2 OCH 3 ) CH 2 CH = CH 2, CF 2 = CFCH 2 C (C (CF 3) 2 OH) (CF 3) CH 2 CH = CH 2 and the like.
その他の好ましい重合性化合物(A)としては、モノマー1〜7からなる群から選ばれる1以上のモノマーの重合により得られる2〜20の繰り返し単位からなる重合性化合物(A)、下記のモノマー8、フルオロノルボルネン等が挙げられる。 Other preferable polymerizable compounds (A) include a polymerizable compound (A) composed of 2 to 20 repeating units obtained by polymerization of one or more monomers selected from the group consisting of monomers 1 to 7, and the following monomer 8 And fluoronorbornene.
重合性の不飽和基を有するフルオロプレポリマー(以下、単にフルオロプレポリマーともいう。)としては、(メタ)アクリロイル基を有するフルオロプレポリマー、またはビニル基を有するフルオロプレポリマーが好ましい。ただし、(メタ)アクリロイル基とは、アクリロイル基またはメタクリロイル基を意味する。 As the fluoro prepolymer having a polymerizable unsaturated group (hereinafter, also simply referred to as a fluoro prepolymer), a fluoro prepolymer having a (meth) acryloyl group or a fluoro prepolymer having a vinyl group is preferable. However, the (meth) acryloyl group means an acryloyl group or a methacryloyl group.
フルオロプレポリマーの数平均分子量は、硬化性の観点から500〜50000が好ましい。 The number average molecular weight of the fluoroprepolymer is preferably 500 to 50,000 from the viewpoint of curability.
(メタ)アクリロイル基を有するフルオロプレポリマーとしては、フルオロモノマーと水酸基を含有するモノマーとの共重合により得られるフルオロポリマーにハロホルメートを反応させて得られるフルオロプレポリマー;該フルオロポリマーにイソシアネート基と(メタ)アクリロイル基を含有するモノマーを反応させて得られるフルオロプレポリマー等が挙げられる。 The fluoroprepolymer having a (meth) acryloyl group includes a fluoroprepolymer obtained by reacting a fluoropolymer obtained by copolymerization of a fluoromonomer and a monomer containing a hydroxyl group with a haloformate; an isocyanate group ( Examples thereof include a fluoroprepolymer obtained by reacting a monomer containing a (meth) acryloyl group.
フルオロプレポリマーにおけるフルオロモノマーとしては、前記モノマー1〜前記モノマー9および他のフルオロモノマーからなる群から選ばれる1種以上が好ましい。他のフルオロモノマーとしては、たとえば、ポリフルオロオレフィン、クロロフルオロオレフィン、ポリフルオロ(アルケニルエーテル)、ポリフルオロビニルエステル等が挙げられる。 The fluoromonomer in the fluoroprepolymer is preferably at least one selected from the group consisting of the monomers 1 to 9 and other fluoromonomers. Examples of other fluoromonomer include polyfluoroolefin, chlorofluoroolefin, polyfluoro (alkenyl ether), polyfluorovinyl ester and the like.
ポリフルオロオレフィンとしては、たとえば、CF2=CF2、CF2=CHF、CF2=CH2、CHF=CH2、CF2=CFCF3、CH2=CFCF3、CH2=CX1RF1(RF1は炭素数1〜8のポリフルオロアルキル基を表し、X1 は水素原子またはフッ素原子を表す。)(CH2=CFCF2CF3、CH2=CF(CF2)4H、CH2=CHCF2CF3、CH2=CH(CF2)4F等。)等が挙げられる。 Examples of the polyfluoroolefin include CF 2 = CF 2 , CF 2 = CHF, CF 2 = CH 2 , CHF = CH 2 , CF 2 = CFCF 3 , CH 2 = CFCF 3 , CH 2 = CX 1 R F1 ( R F1 represents a polyfluoroalkyl group having 1 to 8 carbon atoms, and X 1 represents a hydrogen atom or a fluorine atom.) (CH 2 ═CFCF 2 CF 3 , CH 2 ═CF (CF 2 ) 4 H, CH 2 = CHCF 2 CF 3 , CH 2 = CH (CF 2 ) 4 F, etc.).
クロロフルオロオレフィンとしては、たとえば、CF2=CFCl等が挙げられる。 Examples of the chlorofluoroolefin include CF 2 ═CFCl.
ポリフルオロ(アルケニルエーテル)としては、たとえば、CF2=CFORF2(RF2は炭素数1〜8のエーテル性酸素原子を含有してもよいポリフルオロアルキル基を表す。
)、CF2=CFO(CF2)3F、CF2=CFOCF2CF(CF3)O(CF2)3F、CF2=CFOCH2CF3、CF2=CFCF2ORF3(RF3は炭素数1〜8のエーテル性酸素原子を含有してもよいポリフルオロアルキル基を表す。)(CF2=CFCF2O(CF2)3F等。)等が挙げられる。
As polyfluoro (alkenyl ether), for example, CF 2 ═CFOR F2 (R F2 represents a polyfluoroalkyl group which may contain an etheric oxygen atom having 1 to 8 carbon atoms.
), CF 2 = CFO (CF 2 ) 3 F, CF 2 = CFOCF 2 CF (CF 3 ) O (CF 2 ) 3 F, CF 2 = CFOCH 2 CF 3 , CF 2 = CFCF 2 OR F3 (R F3 is Represents a polyfluoroalkyl group which may contain an etheric oxygen atom having 1 to 8 carbon atoms.) (CF 2 = CFCF 2 O (CF 2 ) 3 F etc.).
ポリフルオロビニルエステルとしては、たとえば、CH2=CHOC(O)CF3等が挙げられる。 Examples of the polyfluorovinyl ester include CH 2 ═CHOC (O) CF 3 .
また、エチレン、プロピレン等のオレフィン類、ビニルエーテル類、ビニルエステル類、アリルエーテル類、アリルエステル類、アクリル酸類、メタクリル酸類等をモノマーとして適宜用いてもよい。 Further, olefins such as ethylene and propylene, vinyl ethers, vinyl esters, allyl ethers, allyl esters, acrylic acids, methacrylic acids, and the like may be appropriately used as monomers.
フルオロプレポリマーにおける水酸基を含有するモノマーとしては、前記モノマー1〜前記モノマー9に記載される水酸基を含有するモノマー、および他の水酸基を含有するモノマー(ヒドロキシルブチルビニルエーテル等)が好ましい。 As the monomer containing a hydroxyl group in the fluoroprepolymer, a monomer containing a hydroxyl group described in the monomers 1 to 9 and a monomer containing another hydroxyl group (such as hydroxyl butyl vinyl ether) are preferable.
フルオロプレポリマーにおけるハロホルメートとしては、重合性クロロホルメート(2−クロロホルミルエチルメタクリル酸エステル等)が好ましい。 As the haloformate in the fluoroprepolymer, polymerizable chloroformate (such as 2-chloroformylethyl methacrylate) is preferable.
(重合開始剤(B))
重合開始剤(B)としては、光重合開始剤、熱重合開始剤等が挙げられる。本発明においては、得られるパターンの寸法精度がよいことから、光重合方式による硬化が好適である。よって、重合開始剤(B)としては、光重合開始剤が好ましい。
(Polymerization initiator (B))
Examples of the polymerization initiator (B) include a photopolymerization initiator and a thermal polymerization initiator. In the present invention, since the dimensional accuracy of the obtained pattern is good, curing by a photopolymerization method is preferable. Therefore, a photopolymerization initiator is preferable as the polymerization initiator (B).
光重合開始剤は、光によりラジカル反応またはイオン反応を引き起こすものであり、ラジカル反応を引き起こす光重合開始剤が好ましい。光重合開始剤としては、下記の光重合開始剤が挙げられる。 The photopolymerization initiator causes a radical reaction or an ionic reaction by light, and a photopolymerization initiator that causes a radical reaction is preferable. Examples of the photopolymerization initiator include the following photopolymerization initiators.
アセトフェノン系の光重合開始剤:アセトフェノン、p−tert−ブチルトリクロロアセトフェノン、クロロアセトフェノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、ヒドロキシアセトフェノン、2,2−ジメトキシ−2’−フェニルアセトフェノン、2−アミノアセトフェノン、ジアルキルアミノアセトフェノン等。 Acetophenone-based photopolymerization initiators: acetophenone, p-tert-butyltrichloroacetophenone, chloroacetophenone, 2,2-diethoxyacetophenone, hydroxyacetophenone, 2,2-dimethoxy-2′-phenylacetophenone, 2-aminoacetophenone, dialkyl Aminoacetophenone and the like.
ベンゾイン系の光重合開始剤:ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−2−メチルプロパン−1−オン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、ベンジルジメチルケタール等。 Benzoin-based photopolymerization initiators: benzyl, benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoin isobutyl ether, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-2-methyl Propan-1-one, 1- (4-isopropylphenyl) -2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, benzyldimethyl ketal and the like.
ベンゾフェノン系の光重合開始剤:ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、メチル−o−ベンゾイルベンゾエート、4−フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、ヒドロキシプロピルベンゾフェノン、アクリルベンゾフェノン、4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン等。 Benzophenone photopolymerization initiators: benzophenone, benzoylbenzoic acid, methyl benzoylbenzoate, methyl-o-benzoylbenzoate, 4-phenylbenzophenone, hydroxybenzophenone, hydroxypropylbenzophenone, acrylic benzophenone, 4,4'-bis (dimethylamino) ) Benzophenone and the like.
チオキサントン系の光重合開始剤:チオキサントン、2−クロロチオキサントン、2−メチルチオキサントン、ジエチルチオキサントン、ジメチルチオキサントン等。 Thioxanthone photopolymerization initiators: thioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2-methylthioxanthone, diethylthioxanthone, dimethylthioxanthone, and the like.
フッ素原子を含有する光重合開始剤:ペルフルオロ(tert−ブチルペルオキシド)、ペルフルオロベンゾイルペルオキシド等。 Photopolymerization initiators containing fluorine atoms: perfluoro (tert-butyl peroxide), perfluorobenzoyl peroxide and the like.
その他の光重合開始剤:α−アシルオキシムエステル、ベンジル−(o−エトキシカルボニル)−α−モノオキシム、アシルホスフィンオキサイド、グリオキシエステル、3−ケトクマリン、2−エチルアンスラキノン、カンファーキノン、テトラメチルチウラムスルフィド、アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルペルオキシド、ジアルキルペルオキシド、tert−ブチルペルオキシピバレート等。 Other photopolymerization initiators: α-acyloxime ester, benzyl- (o-ethoxycarbonyl) -α-monooxime, acylphosphine oxide, glyoxyester, 3-ketocoumarin, 2-ethylanthraquinone, camphorquinone, tetramethylthiuram Sulfide, azobisisobutyronitrile, benzoyl peroxide, dialkyl peroxide, tert-butyl peroxypivalate and the like.
本発明における重合性化合物(A)がエポキシ基を有する重合性化合物である場合は、光重合開始剤には光酸発生剤が用いられる。ただし、光酸発生剤とは光により酸を発生する化合物である。光酸発生剤としては、通常の化学増幅型レジスト組成物に使用される酸発生化合物が採用可能である。光酸発生剤の具体例としては、オニウム塩、ジアゾケトン化合物、スルホン化合物、スルホン酸化合物等が挙げられる。 When the polymerizable compound (A) in the present invention is a polymerizable compound having an epoxy group, a photoacid generator is used as the photopolymerization initiator. However, the photoacid generator is a compound that generates an acid by light. As the photoacid generator, an acid generator compound used in a normal chemically amplified resist composition can be employed. Specific examples of the photoacid generator include onium salts, diazoketone compounds, sulfone compounds, sulfonic acid compounds and the like.
オニウム塩の具体例としては、ヨードニウム塩(ジフェニルヨードニウムトリフレート、ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフレート等。)、スルホニウム塩(トリフェニルスルホニウムトリフレート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、1−(ナフチルアセトメチル)チオラニウムトリフレート、シクロヘキシルメチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウムトリフレート、ジシクロヘキシル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウムトリフレート等。)、ホスホニウム塩、ジアゾニウム塩、ピリジニウム塩等を挙げられる。 Specific examples of the onium salts include iodonium salts (diphenyliodonium triflate, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium triflate, etc.), sulfonium salts (triphenylsulfonium triflate, triphenylsulfonium hexafluoroantimonate, 1 -(Naphthylacetomethyl) thioranium triflate, cyclohexylmethyl (2-oxocyclohexyl) sulfonium triflate, dicyclohexyl (2-oxocyclohexyl) sulfonium triflate, etc.), phosphonium salts, diazonium salts, pyridinium salts and the like.
重合開始剤(B)は、重合性化合物(A)および他の重合性化合物(C)の合計100質量部に対して、0.05質量部以上を用いることが好ましく、0.1〜10質量部を用いることが特に好ましい。0.05質量部以上とすることにより、硬化が充分に進行し、硬化物に重合性化合物が残存することがなく、10質量部以下とすることにより、硬化物の分子量が充分に高くなり、得られる精密パターンの機械特性が損なわれることがない。 The polymerization initiator (B) is preferably used in an amount of 0.05 parts by mass or more, based on a total of 100 parts by mass of the polymerizable compound (A) and the other polymerizable compound (C), and is 0.1 to 10 masses. It is particularly preferable to use parts. By setting it to 0.05 parts by mass or more, the curing proceeds sufficiently, and the polymerizable compound does not remain in the cured product, and by setting it to 10 parts by mass or less, the molecular weight of the cured product becomes sufficiently high, The mechanical properties of the resulting precision pattern are not impaired.
(他の重合性化合物(C))
他の重合性化合物(C)は、前記重合性化合物(A)と共重合可能であるフッ素原子を含まない重合性化合物、またはフッ素含有量が40質量%未満の重合性化合物である。
(Other polymerizable compound (C))
The other polymerizable compound (C) is a polymerizable compound containing no fluorine atom that can be copolymerized with the polymerizable compound (A), or a polymerizable compound having a fluorine content of less than 40% by mass.
前者の重合性化合物としては、下記の化合物等が挙げられる。
炭化水素系オレフィン:エチレン、プロピレン、ブテン、ノルボルネン等。
炭化水素系ジエン:ノルボルナジエン、ブタジエン等。
炭化水素系アルケニルエーテル:シクロヘキシルメチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル、エチルビニルエーテル等のアルキルビニルエーテル、グリシジルビニルエーテル等。
炭化水素系ビニルエステル:酢酸ビニル、ビニルピバレート等。
Examples of the former polymerizable compound include the following compounds.
Hydrocarbon olefins: ethylene, propylene, butene, norbornene, etc.
Hydrocarbon diene: norbornadiene, butadiene and the like.
Hydrocarbon alkenyl ethers: cyclohexyl methyl vinyl ether, isobutyl vinyl ether, cyclohexyl vinyl ether, alkyl vinyl ethers such as ethyl vinyl ether, glycidyl vinyl ether, and the like.
Hydrocarbon vinyl ester: vinyl acetate, vinyl pivalate, etc.
(メタ)アクリル酸誘導体:(メタ)アクリル酸、芳香族系の(メタ)アクリレート[フェノキシエチルアクリレート、ベンジルアクリレート等。]、炭化水素系の(メタ)アクリレート[ステアリルアクリレート、ラウリルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、アリルアクリレート、1,3−ブタンジオールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタアエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート等。]、エーテル性酸素原子を含む炭化水素系の(メタ)アクリレート[エトキシエチルアクリレート、メトキシエチルアクリレート、グリシジルアクリレート、テトラヒドロフルフリールアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ポリオキシエチレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート等。]、官能基を含む炭化水素系の(メタ)アクリレート[2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、4−ヒドロキシブチルビニルエーテル、N,N−ジエチルアミノエチルアクリレート、N,N−ジメチルアミノエチルアクリレート、N−ビニルピロリドン、ジメチルアミノエチルメタクリレート等。]、シリコーン系のアクリレート等。 (Meth) acrylic acid derivatives: (meth) acrylic acid, aromatic (meth) acrylate [phenoxyethyl acrylate, benzyl acrylate, etc. ], Hydrocarbon-based (meth) acrylate [stearyl acrylate, lauryl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, allyl acrylate, 1,3-butanediol diacrylate, 1,4-butanediol diacrylate, 1,6-hexanediol di Acrylate, trimethylolpropane triacrylate, pentaaerythritol triacrylate, dipentaerythritol hexaacrylate and the like. ], Hydrocarbon-based (meth) acrylates containing etheric oxygen atoms [ethoxyethyl acrylate, methoxyethyl acrylate, glycidyl acrylate, tetrahydrofurfryl acrylate, diethylene glycol diacrylate, neopentyl glycol diacrylate, polyoxyethylene glycol diacrylate , Tripropylene glycol diacrylate and the like. ], A hydrocarbon-based (meth) acrylate [2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, 4-hydroxybutyl vinyl ether, N, N-diethylaminoethyl acrylate, N, N-dimethylaminoethyl acrylate, N-vinyl pyrrolidone, dimethylaminoethyl methacrylate, etc. ], Silicone-based acrylates, and the like.
その他の化合物:無水マレイン酸、ビニレンカーボネート等。
ただし、(メタ)アクリル酸とは、アクリル酸またはメタクリル酸を意味し、(メタ)アクリレートとは、アクリレートまたはメタクリレートを意味する。
Other compounds: maleic anhydride, vinylene carbonate, etc.
However, (meth) acrylic acid means acrylic acid or methacrylic acid, and (meth) acrylate means acrylate or methacrylate.
後者の重合性化合物としては、フッ素含有量が40質量%未満の、前記モノマー1〜9およびフルオロプレポリマーが挙げられる。 Examples of the latter polymerizable compound include the monomers 1 to 9 and the fluoroprepolymer having a fluorine content of less than 40% by mass.
他の重合性化合物(C)と、重合性化合物(A)との割合(質量比)は、0:100から99.5:0.5が好ましく、0:100から50:50がより好ましい。また、他の重合性化合物(C)と、重合性化合物(A)との割合は、全ての重合性化合物のフッ素含有量が平均して40〜70質量%となり、かつ、重合性化合物(A)と他の重合性化合物(C)とが硬化してなる硬化物の水に対する接触角が75度以上となるような割合であることが好ましい。 The ratio (mass ratio) between the other polymerizable compound (C) and the polymerizable compound (A) is preferably 0: 100 to 99.5: 0.5, and more preferably 0: 100 to 50:50. The ratio of the other polymerizable compound (C) and the polymerizable compound (A) is such that the average fluorine content of all the polymerizable compounds is 40 to 70% by mass, and the polymerizable compound (A ) And the other polymerizable compound (C) are preferably in such a ratio that the contact angle to water of a cured product is 75 degrees or more.
(光増感剤(D))
光増感剤(D)としては、n−ブチルアミン、ジ−n−ブチルアミン、トリ−n−ブチルホスフィン、アリルチオ尿素、s−ベンジスイソチウロニウム−p−トルエンスルフィネート、トリエチルアミン、ジエチルアミノエチルメタクリレート、トリエチレンテトラミン、4,4’−ビス(ジアルキルアミノ)ベンゾフェノン等のアミン化合物が挙げられる。
(Photosensitizer (D))
As the photosensitizer (D), n-butylamine, di-n-butylamine, tri-n-butylphosphine, allylthiourea, s-benzisoisouronium-p-toluenesulfinate, triethylamine, diethylaminoethyl methacrylate , Amine compounds such as triethylenetetramine and 4,4′-bis (dialkylamino) benzophenone.
光増感剤(D)は、重合開始剤(B)に対して0倍モルから4倍モルが好ましく、0倍モルから2倍モルがより好ましい。光増感剤(D)を重合開始剤(B)に対して4倍モル以下とすることで、硬化物の分子量が充分に高くなり、得られる精密パターンの機械的特性が損なわれることがない。 The photosensitizer (D) is preferably 0 to 4 moles, more preferably 0 to 2 moles, relative to the polymerization initiator (B). By making the photosensitizer (D) 4 moles or less with respect to the polymerization initiator (B), the molecular weight of the cured product becomes sufficiently high, and the mechanical properties of the resulting precision pattern are not impaired. .
(溶剤(E))
硬化性材料11には、必要に応じて溶剤(E)を加えてもよい。溶剤(E)を加える場合には、次の型押し工程の前に、硬化性材料を基板に塗布した後に加熱して、溶剤(E)を蒸発させる必要がある。溶剤(E)としては、硬化性材料を均一に溶解する、沸点が100℃から200℃の溶剤が好ましい。また、溶剤(E)を蒸発させるときの加熱温度は、使用する溶剤に応じて、50℃から200℃が好ましい。
(Solvent (E))
A solvent (E) may be added to the
溶剤(E)としては、たとえば、キシレン、酢酸ブチル等のフッ素原子を含まない有機溶剤;ペルフルオロ(2−ブチルテトラヒドロフラン)、メチルペルフルオロイソプロピルエーテル、メチル(ペルフルオロヘキシルメチル)エーテル、メチルペルフルオロオクチルエーテル等の含フッ素有機溶剤が挙げられる。 Examples of the solvent (E) include organic solvents containing no fluorine atom such as xylene and butyl acetate; perfluoro (2-butyltetrahydrofuran), methylperfluoroisopropylether, methyl (perfluorohexylmethyl) ether, methylperfluorooctylether, and the like. Examples include fluorine-containing organic solvents.
<型押し工程>
型押し工程においては、表面に凹凸パターン13が形成されたモールド14を、基板12上の硬化性材料11に押しつける。
<Embossing process>
In the mold pressing step, the
モールド14を基板12上の硬化性材料11に押しつけるときのプレス圧力(ゲージ圧)は、硬化性材料11の粘度の観点から、10MPa以下でよい。
From the viewpoint of the viscosity of the
(モールド)
モールド14の材質としては、光を透過する材質、すなわち、石英ガラス、紫外線透過ガラス、サファイヤ、ダイアモンド、ポリジメチルシロキサン等のシリコン材料、フッ素樹脂、その他光を透過する樹脂材料等が挙げられる。また、基板12が光を透過する材質であれば、モールド14は光を透過しなくてもよい。光を透過しないモールド14の材質としては、シリコンウェハ、SiC基板、マイカ基板等が挙げられる。また、加熱によって硬化性材料11を硬化させる場合には、基板12およびモールド14は光を透過しなくてもよい。
(mold)
Examples of the material of the
モールド14表面に形成される凹凸パターン13の形状は、得ようとする物品に応じて適宜決定される。
The shape of the
本発明においては、凹凸パターン13の最小寸法が、50μm以下、より小さくは500nm以下、さらに小さくは50nm以下であっても、該微細パターンを精密に硬化性材料11に転写できる。本発明における凹凸パターンの最小寸法とは、凸部の高さの最小値、凹部の深さの最小値、凸部または凹部の幅の最小値、および凸部または凹部の長さの最小値のうち、最も小さい寸法を意味する。なお、最小値の下限は特に限定されず、1nm以上が好ましい。
In the present invention, even if the minimum dimension of the concavo-
<硬化工程>
硬化の方法は、硬化性材料11を硬化させる方法であれば特に限定されない。硬化性材料11の重合開始剤(B)の種類にしたがって、熱および/または光照射により硬化性材料11を硬化させる方法が好ましい。硬化が低温(0〜60℃)で進行し反応収率が高い観点から、重合開始剤(B)として前記光重合開始剤を用い、光照射により硬化性材料11を硬化させる方法が特に好ましい。硬化を低温で行う場合、温度による硬化物の体積変化と硬化に伴う着色とが抑制される効果がある。
<Curing process>
The curing method is not particularly limited as long as it is a method for curing the
光照射の方法としては、図4に示すように、モールド14が光を透過する材質の場合、モールド14側から光を照射する方法、基板12が光を透過する材質の場合、基板12側から光を照射する方法が挙げられる。
As shown in FIG. 4, when the
光照射に用いる光としては、光重合開始剤が反応する光であればよい。光重合開始剤が容易に反応し、硬化性材料をより低温で硬化させることができる観点から、400nm以下の波長の光(紫外線、X線、γ線等の活性エネルギー線)が好ましい。操作性の観点から、200〜400nmの波長の光が特に好ましい。 The light used for the light irradiation may be light that reacts with the photopolymerization initiator. From the viewpoint that the photopolymerization initiator easily reacts and the curable material can be cured at a lower temperature, light having a wavelength of 400 nm or less (active energy rays such as ultraviolet rays, X-rays, and γ rays) is preferable. From the viewpoint of operability, light having a wavelength of 200 to 400 nm is particularly preferable.
また、光照射時に、全体を加熱することにより、硬化性材料11の硬化を加速させてもよい。加熱する場合の温度範囲は、300℃以下が好ましく、0〜60℃がより好ましく、25〜50℃が特に好ましい。該温度範囲において、硬化物に形成されるパターン形状の精度が高く保持される。また、光照射を行わずに、加熱のみで硬化性材料11を硬化させてもよい。
Moreover, you may accelerate hardening of the
<離型工程>
硬化工程後、25℃付近で、または硬化工程で加熱した場合は25℃付近まで冷却して、モールド14を硬化性材料の硬化物16から分離することにより、モールド14の凹凸パターン13に対応した、硬化した硬化性材料11からなる精密な凹凸パターン15が基板12表面に形成された物品が得られる。
<Release process>
After the curing process, the
<他の形成方法>
本発明のパターンの形成方法は、硬化性材料がモールドのパターン面と基板との間に挟持される方法であれば特に限定されず、モールド14と硬化性材料11とを接触させ、モールド14の凹凸パターン13を硬化性材料11に転写できる方法であればよい。
<Other forming methods>
The pattern forming method of the present invention is not particularly limited as long as the curable material is sandwiched between the pattern surface of the mold and the substrate, and the
他の形成方法としては、たとえば、基板12と、表面に凹凸パターン13が形成されたモールド14とを、凹凸パターン13が基板12側になるように接近または接触させる工程と、硬化性材料11を、基板12とモールド14との間に、毛細管現象、吸引等により充填する工程と、基板12とモールド14とが接近または接触した状態で硬化性材料11に光を照射して硬化性材料11を硬化させる工程と、硬化性材料の硬化物16からモールド14を分離する工程とを有する方法が挙げられる。
As another forming method, for example, the step of bringing the
また、他の形成方法としては、硬化性材料11を、表面に凹凸パターン13が形成されたモールド14の凹凸パターン13上に流し込み等により塗布する工程と、基板12をモールド14上の硬化性材料11に押しつける工程と、基板12を硬化性材料11に押しつけた状態で硬化性材料11に光を照射して硬化性材料11を硬化させる工程と、硬化性材料の硬化物16からモールド14を分離する工程とを有する方法が挙げられる。
As another forming method, a step of applying the
本発明のパターンの形成方法によれば、硬化性材料11が、フッ素含有量が40〜70質量%の重合性化合物(A)を含有しているため、硬化後の硬化性材料11自体の離型性がよく、モールド14に離型剤を塗布する必要がない。そのため、モールド14の凹凸パターン13を硬化性材料11に精密に転写できる。また、モールド14に離型剤を塗布する必要がないため、連続して凹凸パターン13を転写でき、パターンを有する物品を生産性よく製造できる。さらに、モールド14に離型剤を塗布する手間が省けるため、パターンを有する物品の生産性がさらによくなる。さらに、離型剤によるパターンの汚染がない。
According to the pattern forming method of the present invention, since the
<パターンを有する物品>
本発明のパターンを有する物品は、本発明のパターンの形成方法によって凹凸パターン15が形成された硬化物16が基板12上に形成された物品である。硬化物16は、耐熱性、耐薬品性、離型性、光学特性(透明性や低屈折率性)等の物性に優れうる。
<Article with pattern>
The article having the pattern of the present invention is an article in which the cured
本発明のパターンを有する物品は、マイクロレンズアレイ、光導波路、光スイッチング、フレネルゾーンプレート、バイナリー光学素子、ブレーズ光学素子、フォトニクス結晶等の光学素子;AR(Anti Reflection)コート部材、バイオチップ、μ−TAS(Micro−Total Analysis Systems)用のチップ、マイクロリアクターチップ、記録メディア、ディスプレイ材料、触媒の担持体、フィルター、センサー部材等として有用である。 An article having the pattern of the present invention includes an optical element such as a microlens array, an optical waveguide, optical switching, a Fresnel zone plate, a binary optical element, a blazed optical element, and a photonic crystal; AR (Anti Reflection) coating member, biochip, μ -It is useful as a chip for TAS (Micro-Total Analysis Systems), a microreactor chip, a recording medium, a display material, a catalyst carrier, a filter, a sensor member, and the like.
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in more detail, this invention is not limited to these Examples.
(合成例)
フルオロプレポリマー1の合成:
イソホロンジイソシアネートの58g、2−ヒドロキシエチルアクリレートの39g、p−メトキシフェノールの0.02gおよびジブチル錫ジラウレートの0.005gを、500mlのガラス製反応容器に入れた。つぎに、反応容器内をよく混合しながら反応温度を70℃以下に保持して反応させてイソシアネート基を含有するモノマーを得た。つづいて、水酸基を含有するフルオロポリマー(旭硝子社製、商品名:ルミフロン LF−910LM)の161gを、反応容器に加えて、よく撹拌しながら反応温度を80〜90℃に保持してジブチル錫ジラウレートの0.02gを添加した。反応容器内容物を精製して得たフルオロプレポリマー1(フッ素含有量41質量%)(以下、重合性化合物(A1)という。)を赤外吸収スペクトルで分析した結果、イソシアネート基の消失と、アクリロイル基の生成を確認した。
(Synthesis example)
Synthesis of fluoro prepolymer 1:
58 g of isophorone diisocyanate, 39 g of 2-hydroxyethyl acrylate, 0.02 g of p-methoxyphenol and 0.005 g of dibutyltin dilaurate were placed in a 500 ml glass reaction vessel. Next, while the inside of the reaction vessel was well mixed, the reaction temperature was kept at 70 ° C. or lower to react to obtain a monomer containing an isocyanate group. Subsequently, 161 g of a fluoropolymer containing a hydroxyl group (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., trade name: Lumiflon LF-910LM) was added to the reaction vessel, and the reaction temperature was maintained at 80 to 90 ° C. while stirring well to dibutyltin dilaurate. Of 0.02 g was added. As a result of analyzing an infrared absorption spectrum of fluoroprepolymer 1 (fluorine content 41% by mass) (hereinafter referred to as polymerizable compound (A1)) obtained by purifying the contents of the reaction vessel, the disappearance of isocyanate groups, Formation of an acryloyl group was confirmed.
(実施例1)
紫外線をカットしたクリーンルーム内にて、1.6mlのバイヤル容器に、重合性化合物(A1)の0.1g、ポリエチレングリコールジアクリレートの0.06g、トリメチロールプロパントリアクリレートの0.03g、およびキシレンの0.3gを加えた。つぎに、光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製、商品名「イルガキュア 184」)の0.01gを加えて混合し、光硬化性材料を得た。
Example 1
In a clean room where ultraviolet rays are cut, in a 1.6 ml vial container, 0.1 g of the polymerizable compound (A1), 0.06 g of polyethylene glycol diacrylate, 0.03 g of trimethylolpropane triacrylate, and xylene 0.3 g was added. Next, 0.01 g of a photopolymerization initiator (trade name “Irgacure 184” manufactured by Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd.) was added and mixed to obtain a photocurable material.
該光硬化性材料をシリコンウェハ上にスピンコートして110℃で1分間加熱し、乾燥させる。図5に示す、幅400nm、深さ100nm、長さ5mmの溝が刻まれた石英モールドをシリコンウェハ上の光硬化性材料に押しつけ、25℃で、2MPaの圧力(ゲージ圧)でプレスする。石英モールド越しに、光硬化性材料に高圧水銀灯(1.5kHz〜2.0kHzで255nm、315nm、および365nmに主波長を有する。)の光を30秒照射した後、硬化した光硬化性材料から石英モールドをゆっくりと分離する。シリコンウェハ上には、石英モールドの溝に対応した、硬化した光硬化性材料からなる凸状パターンが形成されている。該凸状パターンの寸法(幅(nm)、高さ(nm))、モールドの離型性について評価する。評価結果を表1に示す。離型性については、モールドを光硬化性材料から分離できない場合を×、超音波等の操作でモールドを光硬化性材料から分離できる場合を△、特別な操作なしにモールドを光硬化性材料から分離できる場合を○と評価する。 The photocurable material is spin-coated on a silicon wafer, heated at 110 ° C. for 1 minute, and dried. A quartz mold in which a groove having a width of 400 nm, a depth of 100 nm, and a length of 5 mm shown in FIG. 5 is pressed against a photocurable material on a silicon wafer and pressed at 25 ° C. with a pressure of 2 MPa (gauge pressure). From the cured photocurable material, the photocurable material was irradiated with light from a high pressure mercury lamp (having main wavelengths of 255 nm, 315 nm, and 365 nm at 1.5 kHz to 2.0 kHz) for 30 seconds through the quartz mold. Separate the quartz mold slowly. On the silicon wafer, a convex pattern made of a cured photocurable material corresponding to the groove of the quartz mold is formed. The dimensions of the convex pattern (width (nm), height (nm)) and mold releasability are evaluated. The evaluation results are shown in Table 1. With regard to releasability, × when the mold cannot be separated from the photocurable material, Δ when the mold can be separated from the photocurable material by an operation such as ultrasonic wave, and Δ from the photocurable material without any special operation. The case where it can be separated is evaluated as ○.
(実施例2)
紫外線をカットしたクリーンルーム内にて、1.6mlのバイヤル容器に、重合性化合物(A1)の0.1g、ポリエチレングリコールジアクリレートの0.06g、トリメチロールプロパントリアクリレートの0.03g、n−ブチルアミンの0.005g、およびキシレンの0.3gを加えた。つぎに、光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製、商品名「イルガキュア 184」)の0.01gを加えて混合し、光硬化性材料を得た。該光硬化性材料を使用した以外は、実施例1と同様にしてシリコンウェハ上に硬化した光硬化性材料からなる凸状パターンを形成する。該凸状パターンの寸法(幅(nm)、高さ(nm))、モールドの離型性について評価する。評価結果を表1に示す。
(Example 2)
In a clean room where ultraviolet rays are cut, in a 1.6 ml vial container, 0.1 g of polymerizable compound (A1), 0.06 g of polyethylene glycol diacrylate, 0.03 g of trimethylolpropane triacrylate, n-butylamine Of 0.005 g and 0.3 g of xylene were added. Next, 0.01 g of a photopolymerization initiator (trade name “Irgacure 184” manufactured by Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd.) was added and mixed to obtain a photocurable material. A convex pattern made of a cured photocurable material is formed on a silicon wafer in the same manner as in Example 1 except that the photocurable material is used. The dimensions of the convex pattern (width (nm), height (nm)) and mold releasability are evaluated. The evaluation results are shown in Table 1.
(実施例3)
紫外線をカットしたクリーンルーム内にて、6mlのバイヤル容器に含フッ素ジアクリレート[CH2=CHCOO−CH2−X−CH2−COOCH=CH2;Xはペルフルオロ(1,4−シクロヘキシレン)基を表す。]の0.3gおよびCH2=CHCOOCH2(CF2)6Fの0.55gからなる重合性化合物(A2)(フッ素含有量55質量%)と、トリメチロールプロパントリアクリレートの0.15gとを加えた。つぎに、光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製、商品名「イルガキュア 907」)の0.05gを酢酸ブチルの0.2gに溶かした溶液を加えて混合し、光硬化性材料を得た。該光硬化性材料を使用した以外は、実施例1と同様にしてシリコンウェハ上に硬化した光硬化性材料からなる凸状パターンを形成する。該凸状パターンの寸法(幅(nm)、高さ(nm))、モールドの離型性について評価する。評価結果を表1に示す。
(Example 3)
In a clean room where ultraviolet rays are cut, a 6 ml vial container contains fluorine-containing diacrylate [CH 2 ═CHCOO—CH 2 —X—CH 2 —COOCH═CH 2 ; X is a perfluoro (1,4-cyclohexylene) group. To express. ] 0.3 g of CH 2 ═CHCOOCH 2 (CF 2 ) 6 F (fluorine content 55% by mass) and 0.15 g of trimethylolpropane triacrylate added. Next, a solution obtained by dissolving 0.05 g of a photopolymerization initiator (trade name “Irgacure 907” manufactured by Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd.) in 0.2 g of butyl acetate was added and mixed, and a photocurable material was obtained. Obtained. A convex pattern made of a cured photocurable material is formed on a silicon wafer in the same manner as in Example 1 except that the photocurable material is used. The dimensions of the convex pattern (width (nm), height (nm)) and mold releasability are evaluated. The evaluation results are shown in Table 1.
(実施例4)
紫外線をカットしたクリーンルーム内にて、6mlのバイヤル容器に1,1,2,3,3−ペンタフルオロ−4−トリフルオロメチル−4−メトキシメチルオキシ−1,6−ヘプタジエン[CF2=CFCF2C(CF3)(OCH2OCH3)CH2CH=CH2 ]からなる重合性化合物(A3)(フッ素含有量48質量%)の0.95gを加えた。つぎに、光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製、商品名「イルガキュア 907」)の0.05gを加えて混合し、光硬化性材料を得た。該光硬化性材料を使用した以外は、実施例1と同様にしてシリコンウェハ上に硬化した光硬化性材料からなる凸状パターンを形成する。該凸状パターンの寸法(幅(nm)、高さ(nm))、モールドの離型性について評価する。評価結果を表1に示す。
Example 4
UV at cut within clean room, to a vial of 6 ml 1,1,2,3,3-pentafluoro-4-trifluoromethyl-4-methoxymethyloxy-1,6-heptadiene [CF 2 = CFCF 2 0.95 g of a polymerizable compound (A3) (fluorine content 48% by mass) composed of C (CF 3 ) (OCH 2 OCH 3 ) CH 2 CH═CH 2 ] was added. Next, 0.05 g of a photopolymerization initiator (trade name “Irgacure 907” manufactured by Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd.) was added and mixed to obtain a photocurable material. A convex pattern made of a cured photocurable material is formed on a silicon wafer in the same manner as in Example 1 except that the photocurable material is used. The dimensions of the convex pattern (width (nm), height (nm)) and mold releasability are evaluated. The evaluation results are shown in Table 1.
(比較例1)
紫外線をカットしたクリーンルーム内にて、1.6mlのバイヤル容器にヘキサンジオールジアクリレートの0.07gおよびペンタエリスリトールトリアクリレートの0.03gを加えた。つぎに、光重合開始剤(1,1−ジメトキシ−1−フェニルアセトフェノン)の0.005gを加えて混合し、光硬化性材料を得た。該光硬化性材料を使用した以外は、実施例1と同様にして光硬化性材料の硬化を行う。石英モールドを硬化した光硬化性材料から分離しようとするが、分離できない。
(Comparative Example 1)
In a clean room where ultraviolet rays were cut, 0.07 g of hexanediol diacrylate and 0.03 g of pentaerythritol triacrylate were added to a 1.6 ml vial container. Next, 0.005 g of a photopolymerization initiator (1,1-dimethoxy-1-phenylacetophenone) was added and mixed to obtain a photocurable material. The photocurable material is cured in the same manner as in Example 1 except that the photocurable material is used. Attempts to separate the quartz mold from the cured photocurable material, but cannot separate.
(比較例2)
紫外線をカットしたクリーンルーム内にて、1.6mlのバイヤル容器にヘキサンジオールジアクリレートの0.07gおよびペンタエリスリトールトリアクリレートの0.03gを加えた。つぎに、光重合開始剤(1,1−ジメトキシ−1−フェニルアセトフェノン)の0.005gを加えて混合し、光硬化性材料を得た。該光硬化性材料をシリコンウェハ上に滴下する。実施例1と同じ石英モールドの表面を、あらかじめ、離型剤であるフッ素系シランカップリング剤にて処理し、該石英モールドをシリコンウェハ上の光硬化性材料に押しつけ、25℃で、2MPaの圧力(ゲージ圧)でプレスする。石英モールド越しに、光硬化性材料に紫外線を30秒照射した後、硬化した光硬化性材料から石英モールドをゆっくりと分離する。シリコンウェハ上には、石英モールドの溝に対応した、硬化した光硬化性材料からなる凸状パターンが形成されている。該凸状パターンの寸法(幅(nm)、高さ(nm))、モールドの離型性について評価する。評価結果を表1に示す。
(Comparative Example 2)
In a clean room where ultraviolet rays were cut, 0.07 g of hexanediol diacrylate and 0.03 g of pentaerythritol triacrylate were added to a 1.6 ml vial container. Next, 0.005 g of a photopolymerization initiator (1,1-dimethoxy-1-phenylacetophenone) was added and mixed to obtain a photocurable material. The photocurable material is dropped onto a silicon wafer. The surface of the same quartz mold as in Example 1 was previously treated with a fluorine-based silane coupling agent as a release agent, and the quartz mold was pressed against a photocurable material on a silicon wafer, and at 25 ° C., 2 MPa Press with pressure (gauge pressure). After irradiating the photocurable material with ultraviolet rays for 30 seconds through the quartz mold, the quartz mold is slowly separated from the cured photocurable material. On the silicon wafer, a convex pattern made of a cured photocurable material corresponding to the groove of the quartz mold is formed. The dimensions of the convex pattern (width (nm), height (nm)) and mold releasability are evaluated. The evaluation results are shown in Table 1.
(比較例3)
紫外光をカットしたクリーンルーム内にて、6mlのバイヤル容器にペルフルオロビニルエーテル[CF2=CFOCF2CF2CF2CF3](フッ素含有量71質量%)の0.95gを加えた。つぎに、光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製、商品名「イルガキュア 907」)の0.05gを加えて混合し、光硬化性材料を得た。しかし、イルガキュアがほとんど溶けず、試験することはできない。
(Comparative Example 3)
In a clean room where ultraviolet light was cut, 0.95 g of perfluorovinyl ether [CF 2 = CFOCF 2 CF 2 CF 2 CF 3 ] (fluorine content 71% by mass) was added to a 6 ml vial container. Next, 0.05 g of a photopolymerization initiator (trade name “Irgacure 907” manufactured by Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd.) was added and mixed to obtain a photocurable material. However, Irgacure is hardly soluble and cannot be tested.
(比較例4)
紫外光をカットしたクリーンルーム内にて、1.6mlのバイヤル容器にメチルαトリフルオロメタクリレート(フッ素含有量37質量%)の0.95g、および1,1−ジメトキシ−1−フェニルアセトフェノンの0.005gを入れ、これらを混合、光硬化性材料を得た。該光硬化性材料を使用した以外は、実施例1と同様にして光硬化性材料の硬化を行う。石英モールドを硬化した光硬化性材料から分離しようとするが、分離できない。
(Comparative Example 4)
In a clean room where ultraviolet light is cut, 0.95 g of methyl α-trifluoromethacrylate (fluorine content: 37% by mass) and 0.005 g of 1,1-dimethoxy-1-phenylacetophenone in a 1.6 ml vial container. Were mixed to obtain a photocurable material. The photocurable material is cured in the same manner as in Example 1 except that the photocurable material is used. Attempts to separate the quartz mold from the cured photocurable material, but cannot separate.
フッ素含有量が40〜70質量%のモノマーを含有する光硬化性材料を使用した実施例1〜3においては、石英モールドの溝パターンに対応した凸状パターンを精密にシリコンウェハ上に転写できる。 In Examples 1 to 3 using a photocurable material containing a monomer having a fluorine content of 40 to 70% by mass, a convex pattern corresponding to the groove pattern of the quartz mold can be accurately transferred onto the silicon wafer.
重合性化合物(A)を含有しない光硬化性材料を使用した比較例1においては、石英モールドに離型剤を塗布しなかったため、石英モールドを硬化した光硬化性材料から分離できない。 In Comparative Example 1 using a photocurable material that does not contain the polymerizable compound (A), since the release agent was not applied to the quartz mold, the quartz mold cannot be separated from the cured photocurable material.
重合性化合物(A)を含有しない光硬化性材料を使用し、かつ石英モールドに離型剤を塗布した比較例2においては、石英モールドを硬化した光硬化性材料から分離できるが、凸状パターンを精密にシリコンウェハ上に転写できない。 In Comparative Example 2 in which a photocurable material containing no polymerizable compound (A) was used and a release agent was applied to the quartz mold, the quartz mold could be separated from the cured photocurable material, but the convex pattern Cannot be accurately transferred onto a silicon wafer.
本発明のパターンの形成方法は、光学素子(マイクロレンズアレイ、光導波路、光スイッチング、フレネルゾーンプレート、バイナリー光学素子、ブレーズ光学素子、フォトニクス結晶等)、ARコート部材、バイオチップ、μ−TAS用チップ、マイクロリアクターチップ、記録メディア、ディスプレイ材料、触媒の担持体、フィルター、センサー部材等の製造方法;半導体装置の製造プロセスにおける微細加工方法に利用できる。 The pattern forming method of the present invention includes optical elements (microlens array, optical waveguide, optical switching, Fresnel zone plate, binary optical element, blazed optical element, photonic crystal, etc.), AR coating member, biochip, and μ-TAS. It can be used in a manufacturing method of a chip, a microreactor chip, a recording medium, a display material, a catalyst carrier, a filter, a sensor member, and the like;
11 硬化性材料
12 基板
13 凹凸パターン
14 モールド
16 硬化性材料の硬化物
DESCRIPTION OF
Claims (6)
An article having a pattern formed by the pattern forming method according to any one of claims 1 to 5.
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