JP2009274405A - Composition for nanoimprint, pattern forming method, etching resist, and permanent film - Google Patents

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邦彦 児玉
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composition for nanoimprint excellent in adhesiveness to a substrate, peel property of a mould, and etching resistance. <P>SOLUTION: The composition for nanoimprint is characterized by including a resin having a repeating unit (a) having a polycyclic aromatic structure represented by a general formula (1). Wherein, R<SP>1</SP>represents a hydrogen atom, an alkyl group which may be substituted, or a halogen atom; X represents a single bond or an organic linking group; and L represents a polycyclic aromatic group which may have a substituent group. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、ナノインプリント用組成物およびそれを用いたパターン形成方法、エッチングレジストおよび永久膜に関する。より詳しくは、半導体集積回路、フラットスクリーン、マイクロ電気機械システム(MEMS)、センサ素子、光ディスク、高密度メモリーディスク等の磁気記録媒体、回折格子やレリーフホログラム等の光学部品、ナノデバイス、光学デバイス、フラットパネルディスプレイ製作のための光学フィルムや偏光素子、液晶ディスプレイの薄膜トランジタ、有機トランジスタ、カラーフィルタ、オーバーコート層、柱材、液晶配向用のリブ材、マイクロレンズアレイ、免疫分析チップ、DNA分離チップ、マイクロリアクター、ナノバイオデバイス、光導波路、光学フィルター、フォトニック液晶等の作製に用いられる微細パターン形成のためのインプリント用組成物に関する。   The present invention relates to a nanoimprint composition, a pattern forming method using the composition, an etching resist, and a permanent film. More specifically, semiconductor integrated circuits, flat screens, micro electro mechanical systems (MEMS), sensor elements, optical recording media such as high-density memory disks, optical components such as diffraction gratings and relief holograms, nano devices, optical devices, Optical films and polarizing elements for manufacturing flat panel displays, thin film transistors for liquid crystal displays, organic transistors, color filters, overcoat layers, pillar materials, rib materials for liquid crystal alignment, microlens arrays, immunoassay chips, DNA separation chips The present invention relates to an imprinting composition for forming a fine pattern used for producing a microreactor, nanobiodevice, optical waveguide, optical filter, photonic liquid crystal and the like.

ナノインプリント法は、光ディスク製作ではよく知られているエンボス技術を発展させ、凹凸のパターンを形成した金型原器(一般的にモールド、スタンパ、テンプレートと呼ばれる)を、レジストにプレスして力学的に変形させて微細パターンを精密に転写する技術である。モールドを一度作製すれば、ナノ構造等の微細構造が簡単に繰り返して成型できるため経済的であるとともに、有害な廃棄・排出物が少ないナノ加工技術であるため、近年、さまざまな分野への応用が期待されている。   The nanoimprint method has been developed by developing an embossing technique that is well-known in optical disc production, and mechanically pressing a mold master (generally called a mold, stamper, or template) with a concavo-convex pattern onto a resist. This is a technology that precisely deforms and transfers fine patterns. Once the mold is made, it is economical because nanostructures and other microstructures can be easily and repeatedly molded, and it is economical, and since it is a nano-processing technology with less harmful waste and emissions, it has recently been applied to various fields. Is expected.

ナノインプリント法には、被加工材料として熱可塑性樹脂を用いる熱ナノインプリント法(例えば、非特許文献1参照)と、光硬化性組成物を用いる光ナノインプリント法(例えば、非特許文献2参照)の2通りの技術が提案されている。熱ナノインプリント法の場合、ガラス転移温度以上に加熱した高分子樹脂にモールドをプレスし、冷却後にモールドを離型することで微細構造を基板上の樹脂に転写するものである。この方法は多様な樹脂材料やガラス材料にも応用可能であるため、様々な方面への応用が期待されている。例えば、特許文献1および2には、熱可塑性樹脂を用いて、ナノパターンを安価に形成するナノインプリントの方法が開示されている。   There are two types of nanoimprint methods: a thermal nanoimprint method using a thermoplastic resin as a material to be processed (for example, see Non-Patent Document 1) and an optical nanoimprint method using a photocurable composition (for example, see Non-Patent Document 2). The technology has been proposed. In the case of the thermal nanoimprint method, the mold is pressed on a polymer resin heated to a temperature higher than the glass transition temperature, and the mold is released after cooling to transfer the fine structure to the resin on the substrate. Since this method can be applied to various resin materials and glass materials, application to various fields is expected. For example, Patent Documents 1 and 2 disclose a nanoimprint method for forming a nanopattern at low cost using a thermoplastic resin.

一方、透明モールドや透明基材を通して光を照射し、光ナノインプリント用硬化性組成物を光硬化させる光ナノインプリント方では、モールドのプレス時に転写される材料を加熱する必要がなく室温でのインプリントが可能になる。   On the other hand, in the optical nanoimprinting method in which light is irradiated through a transparent mold or a transparent substrate and the curable composition for optical nanoimprinting is photocured, it is not necessary to heat the material transferred when the mold is pressed, and imprinting at room temperature is possible. It becomes possible.

このようなナノインプリント法においては、以下のような応用技術が提案されている。
第一の技術としては、成型した形状(パターン)そのものが機能を持ち、様々なナノテクノロジーの要素部品、あるいは構造部材として応用できる場合である。例としては、各種のマイクロ・ナノ光学要素や高密度の記録媒体、光学フィルム、フラットパネルディスプレイにおける構造部材などが挙げられる。第二の技術は、マイクロ構造とナノ構造との同時一体成型や、簡単な層間位置合わせにより積層構造を構築し、これをμ−TAS(Micro - Total Analysis System)やバイオチップの作製に応用しようとするものである。第3の技術としては、形成されたパターンをマスクとし、エッチング等の方法により基板を加工する用途に利用されるものである。かかる技術では高精度な位置合わせと高集積化とにより、従来のリソグラフィ技術に代わって高密度半導体集積回路の作製や、液晶ディスプレイのトランジスタへの作製、パターンドメディアと呼ばれる次世代ハードディスクの磁性体加工等に応用できる。前記の技術を始め、これらの応用に関するナノインプリント法の実用化への取り組みが近年活発化している。
In such a nanoimprint method, the following applied technologies have been proposed.
The first technique is a case where a molded shape (pattern) itself has a function and can be applied as various nanotechnology element parts or structural members. Examples include various micro / nano optical elements, high-density recording media, optical films, and structural members in flat panel displays. The second technology is to build a laminated structure by simultaneous integral molding of microstructure and nanostructure and simple interlayer alignment, and apply this to the production of μ-TAS (Micro-Total Analysis System) and biochips. It is what. The third technique is used for processing a substrate by a method such as etching using the formed pattern as a mask. In this technology, high-precision alignment and high integration enable high-density semiconductor integrated circuit fabrication, liquid crystal display transistor fabrication, and magnetic media for next-generation hard disks called patterned media instead of conventional lithography technology. It can be applied to processing. In recent years, efforts have been made to put the nanoimprint method relating to these applications into practical use.

ナノインプリント法のより具体的な応用例として、まず、高密度半導体集積回路作製への応用例を説明する。近年、半導体集積回路は微細化、集積化が進んでおり、その微細加工を実現するためのパターン転写技術としてフォトリソグラフィ装置の高精度化が進められてきた。しかし、さらなる微細化要求に対して、微細パターン解像性、装置コスト、スループットの3つを同時に満たすのが困難となってきていた。これに対し、微細なパターン形成を低コストで行うための技術として光ナノインプリント法が提案された。例えば、下記特許文献1および3にはシリコンウエハをスタンパとして用い、25nm以下の微細構造を転写により形成するナノインプリント技術が開示されている。しかし、さらに近年では、本用途においては数十nmレベルのパターン形成性と基板加工時にマスク(エッチングレジスト)として機能するための高いエッチング耐性とが要求されるようになってきている。   As a more specific application example of the nanoimprint method, an application example for manufacturing a high-density semiconductor integrated circuit will be described first. 2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor integrated circuits have been miniaturized and integrated, and photolithography apparatuses have been improved in accuracy as a pattern transfer technique for realizing the fine processing. However, it has become difficult to satisfy the three requirements of fine pattern resolution, apparatus cost, and throughput simultaneously for further miniaturization requirements. In contrast, an optical nanoimprint method has been proposed as a technique for forming a fine pattern at a low cost. For example, Patent Documents 1 and 3 below disclose a nanoimprint technique in which a silicon wafer is used as a stamper and a fine structure of 25 nm or less is formed by transfer. However, in recent years, in this application, a pattern forming property of several tens of nanometers and a high etching resistance for functioning as a mask (etching resist) at the time of substrate processing have been required.

次に、ナノインプリント法の次世代ハードディスクドライブ(HDD)作製への応用例を説明する。HDDは、ヘッドの高性能化とメディアの高性能化とを両輪とし、大容量化と小型化との歴史を歩んできた。HDDは、メディア高性能化という観点においては、面記録密度を高めることで大容量化を達成してきている。しかしながら記録密度を高める際には、磁気ヘッド側面からの、いわゆる磁界広がりが問題となる。磁界広がりはヘッドを小さくしてもある値以下には小さくならないため、結果としてサイドライトと呼ばれる現象が発生してしまう。サイドライトが発生すると、記録時に隣接トラックへの書き込み生じ、既に記録したデータを消してしまう。また、磁界広がりによって、再生時には隣接トラックからの余分な信号を読みこんでしまうなどの現象が発生する。このような問題に対し、トラック間を非磁性材料で充填し、物理的、磁気的に分離することで解決するディスクリートトラックメディアやビットパターンドメディアといった技術が提案されている。近年では、これらのディスクリートトラックメディアやビットパターンドメディア作製において磁性体あるいは非磁性体パターンを形成する方法としてナノインプリント法を応用することが提案されてきている。近年では、本用途においても数十nmレベルのパターン形成性が要求されており、基板加工時にマスク(エッチングレジスト)として機能するための高いエッチング耐性が要求されてきている。   Next, an application example of the nanoimprint method to the production of a next-generation hard disk drive (HDD) will be described. HDDs have a history of both high-capacity and miniaturization, with both high-performance heads and high-performance media. From the viewpoint of improving the performance of media, HDDs have increased in capacity by increasing the surface recording density. However, when the recording density is increased, so-called magnetic field spreading from the side surface of the magnetic head becomes a problem. Since the magnetic field spread does not become smaller than a certain value even if the head is made smaller, a phenomenon called sidelight occurs as a result. When side writing occurs, writing to an adjacent track occurs during recording, and already recorded data is erased. Further, due to the magnetic field spread, a phenomenon such as reading an excessive signal from an adjacent track occurs during reproduction. In order to solve such a problem, technologies such as discrete track media and bit patterned media have been proposed which are solved by filling the spaces between tracks with a nonmagnetic material and physically and magnetically separating the tracks. In recent years, it has been proposed to apply a nanoimprint method as a method of forming a magnetic or non-magnetic pattern in the production of these discrete track media and bit patterned media. In recent years, pattern formation on the order of several tens of nanometers is also required in this application, and high etching resistance is required to function as a mask (etching resist) during substrate processing.

次に、液晶ディスプレイ(LCD)やプラズマディスプレイ(PDP)などのフラットディスプレイへのナノインプリント法の応用例について説明する。LCD基板やPDP基板の大型化や高精細化の動向に伴い、薄膜トランジスタ(TFT)や電極板の製造時に使用する従来のフォトリソグラフィ法に代わる安価なリソグラフィとしてナノインプリント法が、近年注目されている。そのため、従来のフォトリソグラフィ法で用いられるエッチングフォトレジストに代わる構造部材用のレジストの開発が必要になってきている。また、LCDなどの構造部材として、下記特許文献4および5に記載される透明保護膜材料や、あるいは下記特許文献5に記載されるスペーサなどに対するナノインプリント法の応用も検討され始めている。このような構造部材用のレジストは、前記エッチングフォトレジストとは異なり、最終的にディスプレイ内に残るため、“永久レジスト”、あるいは“永久膜”と称されることがある。また、液晶ディスプレイにおけるセルギャップを規定するスペーサも永久膜の一種であり、従来のフォトリソグラフィにおいては、樹脂、光重合性モノマーおよび開始剤からなる光硬化性組成物が一般的に広く用いられてきた(例えば、特許文献6参照)。スペーサは、一般には、カラーフィルタ基板上に、カラーフィルタ形成後、もしくは、前記カラーフィルタ用保護膜形成後、光硬化性組成物を塗布し、フォオトリソグラフィにより10μm〜20μm程度の大きさのパターンを形成し、さらにポストベイクにより加熱硬化して形成される。   Next, an application example of the nanoimprint method to a flat display such as a liquid crystal display (LCD) or a plasma display (PDP) will be described. With the trend toward larger and higher definition LCD substrates and PDP substrates, nanoimprint methods have recently attracted attention as inexpensive lithography that replaces conventional photolithography methods used in the manufacture of thin film transistors (TFTs) and electrode plates. For this reason, it has become necessary to develop a resist for a structural member in place of the etching photoresist used in the conventional photolithography method. Further, as a structural member such as an LCD, the application of the nanoimprint method to a transparent protective film material described in Patent Documents 4 and 5 below, or a spacer described in Patent Document 5 below has begun to be studied. Unlike the etching photoresist, such a resist for a structural member is finally left in the display, and is sometimes referred to as a “permanent resist” or “permanent film”. In addition, a spacer that defines a cell gap in a liquid crystal display is also a kind of permanent film. In conventional photolithography, a photocurable composition comprising a resin, a photopolymerizable monomer, and an initiator has been widely used. (For example, see Patent Document 6). The spacer is generally a pattern having a size of about 10 μm to 20 μm by photolithography after applying the photocurable composition after forming the color filter on the color filter substrate or after forming the protective film for the color filter. And is further heated and cured by post-baking.

さらに、マイクロ電気機械システム(MEMS)、センサ素子、回折格子やレリーフホログラム等の光学部品、ナノデバイス、光学デバイス、フラットパネルディスプレイ製作のための光学フィルムや偏光素子、液晶ディスプレイの薄膜トランジタ、有機トランジスタ、カラーフィルタ、オーバーコート層、柱材、液晶配向用のリブ材、マイクロレンズアレイ、免疫分析チップ、DNA分離チップ、マイクロリアクター、ナノバイオデバイス、光導波路、光学フィルター、フォトニック液晶などの永久膜形成用途においてもナノインプリント法は有用である。   In addition, microelectromechanical systems (MEMS), sensor elements, optical components such as diffraction gratings and relief holograms, nanodevices, optical devices, optical films and polarizing elements for the production of flat panel displays, thin film transistors for liquid crystal displays, organic transistors , Color filter, overcoat layer, pillar material, rib material for liquid crystal alignment, microlens array, immunoassay chip, DNA separation chip, microreactor, nanobiodevice, optical waveguide, optical filter, photonic liquid crystal, etc. The nanoimprint method is also useful for applications.

これら永久膜用途においては、形成されたパターンが最終的に製品に残るため、耐熱性、耐光性、耐溶剤性、耐擦傷性、外部圧力に対する高い機械的特性、硬度など主に膜の耐久性や強度に関する性能が要求される。   In these permanent film applications, the formed pattern will eventually remain in the product, so the durability of the film, mainly heat resistance, light resistance, solvent resistance, scratch resistance, high mechanical properties against external pressure, hardness, etc. And strength-related performance is required.

このように従来フォトリソグラフィ法で形成されていたパターンのほとんどがナノインプリントで形成可能であり、安価に微細パターンが形成できる技術として注目されている。これらの用途においては良好なパターンが形成されることが前提であるが、パターン形成においてナノインプリント法に関しては、モールドとナノインプリント用組成物との剥離性(モールド剥離性)が重要である。マスクと感光性組成物とが接触しないフォトリソグラフィ法に対し、ナノインプリント法においてはモールドとナノインプリント用組成物とが接触する。モールド剥離時にモールドに組成物の残渣が付着すると以降のインプリント時にパターン欠陥となってしまう問題がある。すなわち、ナノインプリント用組成物には基板や支持体等の基材への良好な密着性とモールドからの容易な剥離性という、相反する性能の両立が要求される。従来のナノインプリント用組成物の基材密着性と、モールド剥離性改良との両立という課題に対し、モールドの表面処理、具体的には、フロロアルキル鎖含有シランカップリング剤をモールド表面に結合させる方法や、モールドのフッ素プラズマ処理、フッ素含有樹脂モールドを用いる方法などにより付着問題を解決するなどの試みがこれまでになされてきた。しかしながら、前述してきたようにナノインプリント用組成物からの基材密着性とモールド剥離性改良との両立はこれらの技術である程度解決されてきたものの基材密着性とモールド剥離性を両立するナノインプリント用組成物を提供するには至っていなかった。近年、ナノインプリント法の実用化および工業化に際してパターンの量産化が求められるため、さらにモールドの数万回のインプリント耐久性をも両立することが求められてくることとなった。その際、モールド自体の表面処理技術では数万回のインプリント処理後によりモールド離型性が低下してしまうというという課題が新たに発生したため、ナノインプリント用組成物自体も高いモールド剥離性を有することが、生産性を高める観点から再度求められることとなった。
このような経緯から、近年では、ナノインプリント用組成物自体の基材密着性とモールド剥離性の両立、およびエッチング耐性の向上という3要素を全て満たすことが求められることとなっている。特に、エッチング耐性の中でも工業上の有用性の観点から基板加工に用いられるドライエッチング耐性の向上が求められている。
As described above, most of the patterns conventionally formed by the photolithography method can be formed by nanoimprinting, and attention has been paid as a technique capable of forming a fine pattern at low cost. In these applications, it is premised that a good pattern is formed. However, in the pattern formation, the releasability (mold releasability) between the mold and the nanoimprinting composition is important for the nanoimprint method. In contrast to the photolithography method in which the mask and the photosensitive composition do not contact, in the nanoimprint method, the mold and the nanoimprint composition are in contact. If a residue of the composition adheres to the mold when the mold is peeled off, there is a problem that a pattern defect occurs during subsequent imprinting. That is, the composition for nanoimprinting is required to satisfy both conflicting performances of good adhesion to a substrate such as a substrate and a support and easy releasability from a mold. For the problem of coexistence of substrate adhesion of conventional nanoimprinting compositions and improvement of mold releasability, surface treatment of the mold, specifically, a method of bonding a fluoroalkyl chain-containing silane coupling agent to the mold surface Attempts have been made so far to solve the adhesion problem by a fluorine plasma treatment of the mold, a method using a fluorine-containing resin mold, or the like. However, as described above, the compatibility between the substrate adhesion from the nanoimprint composition and the mold releasability improvement has been solved to some extent by these techniques, but the nanoimprint composition satisfies both the substrate adhesion and the mold releasability. It did not come to offer things. In recent years, since the mass production of patterns is required for practical application and industrialization of the nanoimprint method, it has also been required to satisfy both imprint durability of tens of thousands of molds. At that time, a new problem that mold releasability deteriorates after imprint processing of tens of thousands of times by the surface treatment technology of the mold itself has occurred, so that the composition for nanoimprint itself also has high mold releasability. However, it was requested again from the viewpoint of increasing productivity.
In view of such circumstances, in recent years, it has been required to satisfy all three elements of compatibility of the base material adhesion and mold releasability of the nanoimprint composition itself and improvement of etching resistance. In particular, improvement in dry etching resistance used for substrate processing is required from the viewpoint of industrial usefulness among etching resistance.

特許文献1にはポリメチルメタクリレートを用いた熱ナノインプリント組成物が開示されている。この組成物は比較的良好なパターンが得られ、ある程度のモールド剥離性を有する一方で、基材密着性は十分でなく、基材密着性とモールド剥離性という観点からは十分ではなかった。さらに、ドライエッチング耐性が大量生産に求められるレベルからは不十分であり、エッチングの際にパターンの劣化が大きいといった問題があった。   Patent Document 1 discloses a thermal nanoimprint composition using polymethyl methacrylate. While this composition has a relatively good pattern and has some mold releasability, the substrate adhesion is not sufficient, and it is not sufficient from the viewpoint of substrate adhesion and mold releasability. Furthermore, the dry etching resistance is insufficient from the level required for mass production, and there is a problem that the pattern is greatly deteriorated during etching.

特許文献7には、モールドとの剥離性をよくするために、フッ素含有硬化性材料を用いたパターン形成方法が開示されている。しかしながらフッ素系材料をナノインプリント用組成物として用いた際には基材密着性が低下し、さらにエッチング耐性が低いためエッチングの際にパターンの劣化が大きいといった問題があった。   Patent Document 7 discloses a pattern forming method using a fluorine-containing curable material in order to improve releasability from a mold. However, when a fluorine-based material is used as the nanoimprinting composition, there is a problem that the adhesion of the substrate is lowered, and the etching resistance is low, so that the pattern is greatly deteriorated during etching.

また、特許文献8には、ドライエッチング耐性を付与する為に、環状構造を含む(メタ)アクリレートモノマーを用いるナノインプイリント用の光硬化性樹脂組成物の利用が開示されているが、この組成物は高いドライエッチング耐性に加え、基材密着性とモールド剥離性を両立するという観点からは十分ではなかった。   Patent Document 8 discloses the use of a photocurable resin composition for nano-imprint using a (meth) acrylate monomer containing a cyclic structure in order to impart dry etching resistance. In addition to high dry etching resistance, the composition was not sufficient from the viewpoint of achieving both substrate adhesion and mold releasability.

米国特許第5,772,905号公報US Pat. No. 5,772,905 米国特許第5,956,216号公報US Pat. No. 5,956,216 米国特許第5,259,926号公報US Pat. No. 5,259,926 特開2005−197699号公報JP 2005-197699 A 特開2005−301289号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2005-301289 特開2004−240241号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-240241 特開2006−114882号公報JP 2006-114882 A 特開2007−186570号公報JP 2007-186570 A S.Chou et al.:Appl.Phys.Lett.Vol.67,3114(1995)S. Chou et al .: Appl. Phys. Lett. Vol. 67, 3114 (1995) M.Colbun et al,:Proc.SPIE,Vol. 3676,379 (1999)M. Colbun et al,: Proc.SPIE, Vol. 3676,379 (1999)

上述のようにナノインプリント法を工業的に利用する上では、ナノインプリント用組成物のパターン形成性、特に基材密着性とモールド剥離性との両立が極めて重要である。さらに、ナノインプリント用組成物には、用途に応じた膜特性が要求され、パターン耐久性、その中でもエッチング耐性、さらにその中でもドライエッチング耐性が要求される。しかし、従来の技術では、ナノインプリント用組成物のナノメートルパターンに対応可能なパターン形成性と、基板加工用途に求められる高い膜特性とを同時に達成することは困難であった。   As described above, in order to industrially use the nanoimprint method, it is extremely important to have both the pattern forming property of the composition for nanoimprinting, particularly the compatibility between the substrate adhesion and the mold release property. Furthermore, the nanoimprinting composition is required to have film characteristics according to the application, and is required to have pattern durability, etching resistance among them, and dry etching resistance among them. However, with the conventional technology, it has been difficult to simultaneously achieve the pattern formability that can correspond to the nanometer pattern of the composition for nanoimprinting and the high film characteristics required for substrate processing applications.

本発明の第1の目的は、基材密着性、モールド剥離性およびエッチング耐性に優れるナノインプリント用組成物を提供することにある。本発明の第2の目的は、本発明のナノインプリント用組成物を用いたパターン形成方法を提供し、そのパターン形成方法によって形成されるエッチングレジストおよび永久膜を提供することにある。   The first object of the present invention is to provide a nanoimprinting composition having excellent substrate adhesion, mold releasability and etching resistance. The second object of the present invention is to provide a pattern forming method using the nanoimprinting composition of the present invention, and to provide an etching resist and a permanent film formed by the pattern forming method.

本発明は、以下の通りである。
[1] 多環芳香族構造を有する繰り返し単位(a)を含む樹脂を含有することを特徴とするナノインプリント用組成物。
[2] 前記多環芳香族構造を有する繰り返し単位(a)が、下記一般式(1)で表されることを特徴とする[1]に記載のナノインプリント用組成物。

Figure 2009274405
[式中、R1は水素原子、置換していてもよいアルキル基またはハロゲン原子を表し、Xは単結合または有機連結基を表し、Lは置換基を有していてもよい多環芳香族基を表す。]
[3] 前記多環芳香族基がナフタレン構造を有することを特徴とする[1]または[2]に記載のナノインプリント用組成物。
[4] 前記多環芳香族構造を有する繰り返し単位(a)が、下記一般式(2)で表される繰り返し単位であることを特徴とする[1]〜[3]のいずれか一項に記載のナノインプリント用組成物。
Figure 2009274405
[式中、R1は水素原子、置換していてもよいアルキル基またはハロゲン原子を表し、Xは単結合または有機連結基を表し、R2は有機置換基を表し、nは0〜6の整数を表す。]
[5] 前記樹脂が前記多環芳香族構造を有する繰り返し単位(a)以外の繰り返し単位をさらに含むことを特徴とする[1]〜[4]のいずれか一項に記載のナノインプリント用組成物。
[6] さらに溶剤を含有することを特徴とする[1]〜[5]のいずれか一項に記載のナノインプリント用組成物。
[7] 前記多環芳香族構造を有する繰り返し単位(a)を含む樹脂が、溶剤を除く組成物の成分中80質量%以上含有されていることを特徴とする[1]〜[6]のいずれか一項に記載のナノインプリント用組成物。
[8] 前記溶剤として、エステル基、エーテル基、カルボニル基および水酸基からなる官能基群から選ばれる官能基を少なくとも1つ含有することを特徴とする[7]に記載のナノインプリント用組成物。
[9] 前記溶剤として、少なくともプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、2−ヘプタノン、シクロヘキサノン、乳酸エチル、エトキシプロピオン酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、およびガンマブチロラクトンからなる群から選ばれる溶剤を含有することを特徴とする[7]または[8]に記載のナノインプリント用組成物。
[10] さらに界面活性剤を含むことを特徴とする[1]〜[9]のいずれか一項に記載のナノインプリント用組成物。
[11] 前記界面活性剤として、フッ素および/またはシリコーン系界面活性剤を含有することを特徴とする[10]に記載のナノインプリント用組成物。
[12] [1]〜[11]のいずれか一項に記載のナノインプリント用組成物を用いて形成されたことを特徴とするエッチングレジストまたは永久膜。
[13] [1]〜[11]のいずれか一項に記載のナノインプリント用組成物を基材上に塗布してパターン形成層を形成する工程と、
前記パターン形成層を加熱する工程と、
前記パターン形成層にモールドを押圧する工程と、
前記モールドを押圧した前記パターン形成層を冷却する工程と、
前記モールドを剥離する工程と、
を含むことを特徴とするパターン形成方法。
[14] [13]に記載のパターン形成方法により形成されたことを特徴とするエッチングレジストまたは永久膜。 The present invention is as follows.
[1] A nanoimprinting composition comprising a resin containing a repeating unit (a) having a polycyclic aromatic structure.
[2] The nanoimprinting composition according to [1], wherein the repeating unit (a) having a polycyclic aromatic structure is represented by the following general formula (1).
Figure 2009274405
[Wherein R 1 represents a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group or a halogen atom, X represents a single bond or an organic linking group, and L represents a polycyclic aromatic group which may have a substituent. Represents a group. ]
[3] The composition for nanoimprinting according to [1] or [2], wherein the polycyclic aromatic group has a naphthalene structure.
[4] The repeating unit (a) having a polycyclic aromatic structure is a repeating unit represented by the following general formula (2), wherein any one of [1] to [3] The composition for nanoimprint as described.
Figure 2009274405
[Wherein, R 1 represents a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group or a halogen atom, X represents a single bond or an organic linking group, R 2 represents an organic substituent, and n represents 0-6. Represents an integer. ]
[5] The nanoimprint composition according to any one of [1] to [4], wherein the resin further includes a repeating unit other than the repeating unit (a) having the polycyclic aromatic structure. .
[6] The nanoimprinting composition according to any one of [1] to [5], further comprising a solvent.
[7] The resin according to [1] to [6], wherein the resin containing the repeating unit (a) having a polycyclic aromatic structure is contained in an amount of 80% by mass or more in the components of the composition excluding the solvent. The nanoimprinting composition according to any one of the above.
[8] The composition for nanoimprints according to [7], wherein the solvent contains at least one functional group selected from the group consisting of an ester group, an ether group, a carbonyl group, and a hydroxyl group.
[9] The solvent contains at least a solvent selected from the group consisting of propylene glycol monomethyl ether acetate, 2-heptanone, cyclohexanone, ethyl lactate, ethyl ethoxypropionate, propylene glycol monomethyl ether, and gamma butyrolactone. The composition for nanoimprints according to [7] or [8].
[10] The nanoimprinting composition according to any one of [1] to [9], further comprising a surfactant.
[11] The nanoimprinting composition according to [10], wherein the surfactant contains fluorine and / or a silicone-based surfactant.
[12] An etching resist or permanent film formed using the nanoimprinting composition according to any one of [1] to [11].
[13] A step of applying the nanoimprinting composition according to any one of [1] to [11] onto a substrate to form a pattern forming layer;
Heating the pattern forming layer;
Pressing the mold against the pattern forming layer;
Cooling the pattern forming layer pressing the mold;
Peeling the mold;
A pattern forming method comprising:
[14] An etching resist or a permanent film formed by the pattern forming method according to [13].

本発明によれば、基材密着性、モールド剥離性、エッチング耐性に優れたパターンを形成可能なナノインプリント用組成物を提供することができる。また、本発明のナノインプリント用組成物を用いた本発明のパターン形成方法によれば、基材密着性、モールド剥離性およびエッチング耐性に優れたパターンを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the composition for nanoimprint which can form the pattern excellent in base-material adhesiveness, mold peelability, and etching tolerance can be provided. Moreover, according to the pattern formation method of this invention using the composition for nanoimprints of this invention, the pattern excellent in base-material adhesiveness, mold peelability, and etching tolerance can be provided.

以下において、本発明の内容について詳細に説明する。なお、本願明細書において「〜」とはその前後に記載される数値を下限値および上限値として含む意味で使用される。   Hereinafter, the contents of the present invention will be described in detail. In the present specification, “to” is used to mean that the numerical values described before and after it are included as a lower limit value and an upper limit value.

なお、本明細書中において、“(メタ)アクリレート”はアクリレートおよびメタクリレートを表し、“(メタ)アクリル”はアクリルおよびメタクリルを表し、“(メタ)アクリロイル”はアクリロイルおよびメタクリロイルを表す。また、本明細書中において、“単量体”と“モノマー”とは同義である。本発明における単量体は、オリゴマーおよびポリマーと区別され、重量平均分子量が1,000以下の化合物をいう。本明細書中において、“官能基”は重合反応に関与する基をいう。
なお、本発明でいう“ナノインプリント”とは、およそ数nmから数μmのサイズのパターン転写をいう。
In the present specification, “(meth) acrylate” represents acrylate and methacrylate, “(meth) acryl” represents acryl and methacryl, and “(meth) acryloyl” represents acryloyl and methacryloyl. In the present specification, “monomer” and “monomer” are synonymous. The monomer in the present invention is distinguished from an oligomer and a polymer, and refers to a compound having a weight average molecular weight of 1,000 or less. In the present specification, “functional group” refers to a group involved in a polymerization reaction.
The “nanoimprint” in the present invention refers to pattern transfer having a size of about several nm to several μm.

なお、本明細書における基(原子団)の表記において、置換および無置換の区別を記していない表記は、置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含するものである。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含するものである。   In addition, in the description of the group (atomic group) in this specification, the description which does not indicate substitution and non-substitution includes what has a substituent with what does not have a substituent. For example, the “alkyl group” includes not only an alkyl group having no substituent (unsubstituted alkyl group) but also an alkyl group having a substituent (substituted alkyl group).

[多環芳香族構造を有する繰り返し単位(a)]
本発明のナノインプリント用組成物に含有される樹脂は、多環芳香族構造を有する繰り返し単位(a)を有する。以下において、多感芳香族構造を有する繰り返し単位(a)について説明する。
本発明における多環芳香族構造とは、少なくとも2以上の環構造が縮合している縮合多環式の芳香族構造ことをいう。したがって、前記多環芳香族構造には、ビスフェノール等の2以上の単独の芳香環が単結合や有機連結基で連結されている環集合構造は含まれない。また、本発明において「多環芳香族」とは、ナフタレン等の縮合している環が全て芳香環であるもののみではなく、芳香環と非芳香環とが縮合した、例えば、ベンゼンとシクロヘキサンとが融合した1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン構造等なども含む。
[Repeating unit (a) having a polycyclic aromatic structure]
The resin contained in the composition for nanoimprinting of the present invention has a repeating unit (a) having a polycyclic aromatic structure. Hereinafter, the repeating unit (a) having a polysensitive aromatic structure will be described.
The polycyclic aromatic structure in the present invention means a condensed polycyclic aromatic structure in which at least two or more ring structures are condensed. Therefore, the polycyclic aromatic structure does not include a ring assembly structure in which two or more single aromatic rings such as bisphenol are connected by a single bond or an organic connecting group. Further, in the present invention, “polycyclic aromatic” means not only those in which condensed rings such as naphthalene are all aromatic rings but also condensed aromatic rings and non-aromatic rings such as benzene and cyclohexane. 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene structure etc. in which is fused.

本発明における前記多環芳香族構造は、2〜4の縮合環構造であることが好ましく、2〜3の縮合環構造であることがより好ましく、2つの縮合環構造であることが特に好ましい。
ナノインプリント用組成物中に、前記多環芳香族構造を有する繰り返し単位(a)を含む樹脂が含まれていない場合、すなわち、ナノインプリント用組成物中の樹脂中の全ての繰り返し単位が1以下の縮合していない環芳香族構造を有する樹脂であると、ドライエッチング時においてパターンの劣化が大きい。すなわち、ドライエッチング耐性が低く、十分なパターン耐久性が得られない。また、パターン形成性、特にモールド剥離性などの性能を十分に高いレベルで同時に発揮することができない。本発明のナノインプリント用硬化性組成物は、ドライエッチング耐性が高く、さらにナノメートルオーダーのパターンを形成する際であってもパターンからのモールド剥離性が良好である。特に、メチルメタクリレート樹脂を単独で用いてモールド剥離性とエッチング耐性をある程度のレベルで両立させた場合(米国特許5,772,905)と比較して、樹脂中に前記多環芳香族構造を有する繰り返し単位(a)を加えることでモールド剥離性とエッチング耐性を高いレベルで両立したまま、さらに基材密着性を改良して3者を同時に高いレベルで達成することが可能となる。
The polycyclic aromatic structure in the present invention is preferably a 2-4 condensed ring structure, more preferably a 2-3 condensed ring structure, and particularly preferably 2 condensed ring structures.
When the nanoimprint composition does not contain the resin containing the repeating unit (a) having the polycyclic aromatic structure, that is, the condensation in which all the repeating units in the resin in the nanoimprinting composition are 1 or less. When the resin has a ring aromatic structure that is not formed, the pattern is greatly deteriorated during dry etching. That is, the dry etching resistance is low and sufficient pattern durability cannot be obtained. In addition, performance such as pattern formability, particularly mold releasability, cannot be exhibited at a sufficiently high level at the same time. The curable composition for nanoimprinting of the present invention has high dry etching resistance and good mold releasability from a pattern even when a nanometer order pattern is formed. In particular, the polycyclic aromatic structure is contained in the resin as compared with a case where the mold peelability and the etching resistance are made compatible at a certain level by using a methyl methacrylate resin alone (US Pat. No. 5,772,905). By adding the repeating unit (a), it is possible to achieve the three at the same time by further improving the base material adhesion while maintaining both mold releasability and etching resistance at a high level.

前記多環芳香族構造としては、例えば、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ピレン、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレンなどの炭化水素系多環芳香族構造のほか、インドール、カルバゾール、キノリン、ベンソイソキノリンなどのヘテロ多環芳香族構造などが挙げられる。また、窒素原子以外のヘテロ原子を有する多環芳香族構造でもよい。本発明に用いられる多環芳香族構造としては、炭化水素系多環芳香族構造が好ましく、ナフタレン構造またはアントラセン構造がより好ましく、基材密着性、モールド剥離性を特に向上させる観点からナフタレン構造が特に好ましい。   The polycyclic aromatic structure includes, for example, hydrocarbon polycyclic aromatic structures such as naphthalene, anthracene, phenanthrene, pyrene, 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene, indole, carbazole, quinoline, benzo Examples include heteropolycyclic aromatic structures such as isoquinoline. Moreover, the polycyclic aromatic structure which has hetero atoms other than a nitrogen atom may be sufficient. The polycyclic aromatic structure used in the present invention is preferably a hydrocarbon-based polycyclic aromatic structure, more preferably a naphthalene structure or an anthracene structure, and a naphthalene structure from the viewpoint of particularly improving substrate adhesion and mold releasability. Particularly preferred.

前記多環芳香族構造は置換基を有していてもよい。本発明の多環芳香族構造が有する置換基としては、例えば、アルキル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、水酸基、アルコキシカルボニル基、アシル基、ニトロ基、シアノ基、が挙げられる。好ましくは、炭素数1〜8のアルキル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、水酸基、またはシアノ基であり、ドライエッチング耐性、基板密着性を向上させる観点からシアノ基、水酸基が最も好ましい。   The polycyclic aromatic structure may have a substituent. Examples of the substituent that the polycyclic aromatic structure of the present invention has include an alkyl group, a halogen atom, an alkoxy group, a hydroxyl group, an alkoxycarbonyl group, an acyl group, a nitro group, and a cyano group. Preferably, they are a C1-C8 alkyl group, a halogen atom, an alkoxy group, a hydroxyl group, or a cyano group, and a cyano group and a hydroxyl group are the most preferable from the viewpoint of improving dry etching resistance and substrate adhesion.

前記多環芳香族構造を有する繰り返し単位(a)は、ビニル多環芳香族繰り返し単位および/または多環芳香族置換(メタ)アクリル繰り返し単位であることが好ましい。また、前記ビニル芳香族繰り返し単位や前記芳香族置換(メタ)アクリル繰り返し単位は、主鎖部分と多環芳香族部分が直接結合している構造でも、(有機)連結基を介して結合している構造でもよい。
前記ビニル多環芳香族繰り返し単位としては、例えば、ビニルナフタレン繰り返し単位、ビニルアントラセン繰り返し単位、ビニルピレン繰り返し単位が挙げられる。この中でも、本発明に用いられるビニル芳香族繰り返し単位としては、ビニルナフタレン繰り返し単位が好ましい。
前記多環芳香族置換(メタ)アクリル繰り返し単位としては、多環芳香族置換(メタ)アクリル酸エステル繰り返し単位または多環芳香族置換(メタ)アクリルアミド繰り返し単位が好ましい。この中でも、本発明に用いられる多環芳香族置換(メタ)アクリル繰り返し単位としては、ナフタレン置換の(メタ)アクリル酸エステル繰り返し単位がより好ましく、ナフタレン置換のアクリル酸エステル繰り返し単位がより好ましい。また、ドライエッチング耐性を向上させる観点から、多環芳香族置換(メタ)アクリル繰り返し単位は、アクリル酸エステル繰り返し単位であることが比べて好ましい。
The repeating unit (a) having a polycyclic aromatic structure is preferably a vinyl polycyclic aromatic repeating unit and / or a polycyclic aromatic substituted (meth) acrylic repeating unit. Further, the vinyl aromatic repeating unit and the aromatic substituted (meth) acrylic repeating unit are bonded via an (organic) linking group even in a structure in which the main chain portion and the polycyclic aromatic portion are directly bonded. It may be a structure.
Examples of the vinyl polycyclic aromatic repeating unit include a vinyl naphthalene repeating unit, a vinyl anthracene repeating unit, and a vinyl pyrene repeating unit. Among these, the vinyl aromatic repeating unit used in the present invention is preferably a vinyl naphthalene repeating unit.
The polycyclic aromatic substituted (meth) acrylic repeating unit is preferably a polycyclic aromatic substituted (meth) acrylic ester repeating unit or a polycyclic aromatic substituted (meth) acrylamide repeating unit. Among these, as the polycyclic aromatic substituted (meth) acrylic repeating unit used in the present invention, a naphthalene-substituted (meth) acrylic acid ester repeating unit is more preferable, and a naphthalene-substituted acrylic acid ester repeating unit is more preferable. Further, from the viewpoint of improving dry etching resistance, the polycyclic aromatic substituted (meth) acrylic repeating unit is more preferably an acrylate repeating unit.

前記多環芳香族構造を有する繰り返し単位(a)は、下記一般式(1)で表されることがより好ましい。

Figure 2009274405
[式中、R1は水素原子、置換していてもよいアルキル基またはハロゲン原子を表し、Xは単結合または有機連結基を表し、Lは置換基を有していてもよい多環芳香族基を表す。] The repeating unit (a) having a polycyclic aromatic structure is more preferably represented by the following general formula (1).
Figure 2009274405
[Wherein R 1 represents a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group or a halogen atom, X represents a single bond or an organic linking group, and L represents a polycyclic aromatic group which may have a substituent. Represents a group. ]

前記一般式(1)中、R1は水素原子、置換していても良いアルキル基またはハロゲン原子であり、好ましくは水素原子またはメチル基である。
Xは単結合または有機連結基を表す。前記有機連結基としては、−COO−Y−、−CON(R3)−Y−、またはこれらが組み合わさったものが好ましい。ここで、Yは単結合または炭素数1〜4のアルキレン基を表し、R3は水素原子、アルキル基、アリール基またはアラルキル基を表す。本発明においてXは単結合または−COO−Y−であることが好ましく、−COO−Y−であることが最も好ましい。
In the general formula (1), R 1 represents a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group or a halogen atom, preferably a hydrogen atom or a methyl group.
X represents a single bond or an organic linking group. The organic linking group is preferably —COO—Y—, —CON (R 3 ) —Y—, or a combination thereof. Here, Y represents a single bond or an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, and R 3 represents a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, or an aralkyl group. In the present invention, X is preferably a single bond or —COO—Y—, and most preferably —COO—Y—.

Lは置換基を有していてもよい多環芳香族基を表し、多環芳香族構造およびその置換基の好ましい範囲は、前記多環芳香族構造の説明と同じである。   L represents a polycyclic aromatic group which may have a substituent, and the preferred range of the polycyclic aromatic structure and the substituent is the same as in the description of the polycyclic aromatic structure.

前記多環芳香族構造を有する繰り返し単位(a)は、下記一般式(2)で表される繰り返し単位であることが特に好ましい。   The repeating unit (a) having a polycyclic aromatic structure is particularly preferably a repeating unit represented by the following general formula (2).

Figure 2009274405
[式中、R1は水素原子、置換していてもよいアルキル基またはハロゲン原子を表し、Xは単結合または有機連結基を表し、R2は有機置換基を表し、nは0〜6の整数を表す。]
Figure 2009274405
[Wherein, R 1 represents a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group or a halogen atom, X represents a single bond or an organic linking group, R 2 represents an organic substituent, and n represents 0-6. Represents an integer. ]

前記一般式(2)中、R1は一般式(1)のR1と同義であり、好ましい範囲も同じである。
Xは一般式(1)のXと同義であり、好ましい範囲も同じである。
2は有機置換基を表し、好ましくは炭素数1〜8のアルキル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、水酸基、アルコキシカルボニル基、アシル基、ニトロ基またはシアノ基であり、特に好ましくは、アルキル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、水酸基、またはシアノ基であり、シアノ基、水酸基が最も好ましい。
nは0〜6の整数であり、0〜4であることが好ましく、0〜3であることがより好ましい。nが2以上の時、複数存在するR2は同一でも異なっていても良い。
In the general formula (2), R 1 has the same meaning as R 1 in the general formula (1), and the preferred range is also the same.
X is synonymous with X of General formula (1), and its preferable range is also the same.
R 2 represents an organic substituent, preferably an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a halogen atom, an alkoxy group, a hydroxyl group, an alkoxycarbonyl group, an acyl group, a nitro group or a cyano group, particularly preferably an alkyl group, A halogen atom, an alkoxy group, a hydroxyl group, or a cyano group, with a cyano group and a hydroxyl group being most preferred.
n is an integer of 0 to 6, preferably 0 to 4, and more preferably 0 to 3. When n is 2 or more, a plurality of R 2 may be the same or different.

前記多環芳香族構造を有する繰り返し単位(a)は、下記一般式(3)または(4)で表される繰り返し単位であることがより特に好ましい。

Figure 2009274405
[式中、R1は水素原子、置換していてもよいアルキル基またはハロゲン原子を表し、R2は有機置換基を表し、nは0〜6の整数を表す。]
Figure 2009274405
[式中、R1は水素原子、置換していてもよいアルキル基またはハロゲン原子を表し、R2は有機置換基を表し、nは0〜6の整数を表す。] The repeating unit (a) having a polycyclic aromatic structure is more preferably a repeating unit represented by the following general formula (3) or (4).
Figure 2009274405
[Wherein, R 1 represents a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group or a halogen atom, R 2 represents an organic substituent, and n represents an integer of 0 to 6. ]
Figure 2009274405
[Wherein, R 1 represents a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group or a halogen atom, R 2 represents an organic substituent, and n represents an integer of 0 to 6. ]

前記一般式(3)および(4)中、R1は一般式(1)および(2)のR1と同義であり、好ましい範囲も同じである。
前記一般式(3)および(4)中、R2は一般式(2)のR2と同義であり、好ましい範囲も同じである。
前記一般式(3)および(4)中、nは一般式(2)のnと同義であり、好ましい範囲も同じである。
In the general formula (3) and (4), R 1 is the general formula (1) and (2) have the same meanings as R 1, and the preferred range is also the same.
In the general formula (3) and (4), R 2 has the same meaning as R 2 in the general formula (2), and the preferred range is also the same.
In the general formulas (3) and (4), n has the same meaning as n in the general formula (2), and the preferred range is also the same.

前記多環芳香族構造を有する繰り返し単位(a)の好ましい例を以下に示す。なお、下記の例において、Raは水素原子またはメチル基を表す。   Preferred examples of the repeating unit (a) having the polycyclic aromatic structure are shown below. In the following examples, Ra represents a hydrogen atom or a methyl group.

Figure 2009274405
Figure 2009274405

[多環芳香族構造を有する繰り返し単位(a)を含む樹脂]
以下において、多環芳香族構造を有する繰り返し単位(a)を含む樹脂について説明する。
本発明のナノインプリント用組成物は、前記多環芳香族構造を有する繰り返し単位(a)を含む樹脂を含有する。また、前記多環芳香族構造を有する繰り返し単位(a)を含む樹脂は、前記繰り返し単位(a)を少なくとも1種類含んでいればよく、2種以上を含む共重合体であってもよい。前記多環芳香族構造を有する繰り返し単位(a)を含む樹脂が共重合体である場合は、ブロック共重合体であってもよく、ランダム共重合であってもよい。
[Resin containing a repeating unit (a) having a polycyclic aromatic structure]
Hereinafter, the resin containing the repeating unit (a) having a polycyclic aromatic structure will be described.
The composition for nanoimprinting of the present invention contains a resin containing the repeating unit (a) having the polycyclic aromatic structure. The resin containing the repeating unit (a) having a polycyclic aromatic structure may contain at least one kind of the repeating unit (a), and may be a copolymer containing two or more kinds. When the resin containing the repeating unit (a) having a polycyclic aromatic structure is a copolymer, it may be a block copolymer or a random copolymer.

多環芳香族構造を有する繰り返し単位(a)を含む樹脂の分子量はポリスチレン換算における重量平均分子量で3000〜100000が好ましく、より好ましくは5000〜70000、さらに好ましくは5000〜50000である。分子量を適切な範囲とすることで、モールド剥離性や基材密着性などのパターン形成性と、塗布溶剤溶解性とが良好となり、さらに経時における異物の発生が抑制できる。   The molecular weight of the resin containing the repeating unit (a) having a polycyclic aromatic structure is preferably 3000 to 100,000, more preferably 5000 to 70000, and still more preferably 5000 to 50000 in terms of weight average molecular weight in terms of polystyrene. By adjusting the molecular weight to an appropriate range, pattern formability such as mold releasability and substrate adhesion and coating solvent solubility are improved, and the generation of foreign matters over time can be suppressed.

前記多環芳香族構造を有する繰り返し単位(a)を含む樹脂のガラス転移点(Tg)は40℃〜200℃が好ましく、より好ましくは60℃〜170℃、さらに好ましくは80℃〜150℃である。   The glass transition point (Tg) of the resin containing the repeating unit (a) having the polycyclic aromatic structure is preferably 40 ° C to 200 ° C, more preferably 60 ° C to 170 ° C, and still more preferably 80 ° C to 150 ° C. is there.

前記多環芳香族構造を有する繰り返し単位(a)を含む樹脂は、多環芳香族構造を有する繰り返し単位(a)の以外の他の繰り返し単位を含んでいてもよい。他の繰り返し単位としては多環芳香族構造を有する繰り返し単位(a)と共重合可能であればいずれのものでも用いることができるが、好ましくはスチレン繰り返し単位、(メタ)アクリル繰り返し単位である。
前記スチレン繰り返し単位としては、スチレン、tert−ブチルスチレン、ヒドロキシスチレン、アセトキシスチレン、メトキシスチレンなどが挙げられる。
前記(メタ)アクリル繰り返し単位としては(メタ)アクリル酸エステル誘導体、(メタ)アクリルアミド誘導体から得られる繰り返し単位が好ましく、ドライエッチング耐性を向上させる観点から芳香環または環状炭化水素基を有する(メタ)アクリル繰り返し単位がより好ましい。前記芳香環または環状炭化水素基を有する(メタ)アクリル繰り返し単位として好ましくは、フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレートなどの芳香環を有する(メタ)アクリレート;シクロヘキシル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、テトラシクロドデカニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレートなどの環状炭化水素基を有する(メタ)アクリレートが挙げられる。
The resin containing the repeating unit (a) having a polycyclic aromatic structure may contain another repeating unit other than the repeating unit (a) having a polycyclic aromatic structure. Any other repeating unit can be used as long as it is copolymerizable with the repeating unit (a) having a polycyclic aromatic structure, and preferred is a styrene repeating unit or a (meth) acrylic repeating unit.
Examples of the styrene repeating unit include styrene, tert-butylstyrene, hydroxystyrene, acetoxystyrene, and methoxystyrene.
The (meth) acrylic repeating unit is preferably a repeating unit obtained from a (meth) acrylic acid ester derivative or a (meth) acrylamide derivative, and has an aromatic ring or a cyclic hydrocarbon group from the viewpoint of improving dry etching resistance (meth). Acrylic repeating units are more preferred. The (meth) acrylic repeating unit having an aromatic ring or a cyclic hydrocarbon group is preferably a (meth) acrylate having an aromatic ring such as phenyl (meth) acrylate or benzyl (meth) acrylate; cyclohexyl (meth) acrylate, adamantyl ( Examples include (meth) acrylates having a cyclic hydrocarbon group such as (meth) acrylate, tricyclodecanyl (meth) acrylate, tetracyclododecanyl (meth) acrylate, and dicyclopentanyl (meth) acrylate.

前記多環芳香族構造を有する繰り返し単位(a)を含む樹脂中における繰り返し単位(a)の含有量は、全繰り返し単位中10〜100mol%であり、好ましくは30〜100mol%であり、より好ましくは50〜100mol%である。   The content of the repeating unit (a) in the resin containing the repeating unit (a) having the polycyclic aromatic structure is 10 to 100 mol%, preferably 30 to 100 mol%, more preferably in all repeating units. Is 50 to 100 mol%.

[多環芳香族構造を有する繰り返し単位(a)を含む樹脂の製造方法]
多環芳香族構造を有する繰り返し単位(a)を含む樹脂は、常法に従って(例えばラジカル重合)合成することができる。例えば、一般的合成方法としては、モノマー種および開始剤を溶剤に溶解させ、加熱することにより重合を行う一括重合法、加熱溶剤にモノマー種と開始剤の溶液を1〜10時間かけて滴下して加える滴下重合法などが挙げられ、滴下重合法が好ましい。反応溶媒としては、例えばテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、ジイソプロピルエーテルなどのエーテル類やメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンのようなケトン類、酢酸エチルのようなエステル溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどのアミド溶剤、さらには後述のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、シクロヘキサノンのような本発明の組成物を溶解する溶媒が挙げられる。
[Method for Producing Resin Containing Repeating Unit (a) Having Polycyclic Aromatic Structure]
The resin containing the repeating unit (a) having a polycyclic aromatic structure can be synthesized according to a conventional method (for example, radical polymerization). For example, as a general synthesis method, a monomer polymerization method in which a monomer species and an initiator are dissolved in a solvent and the polymerization is performed by heating, and a solution of the monomer species and the initiator is dropped into the heating solvent over 1 to 10 hours. The dropping polymerization method is added, and the dropping polymerization method is preferable. Examples of the reaction solvent include ethers such as tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, diisopropyl ether, ketones such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, ester solvents such as ethyl acetate, amide solvents such as dimethylformamide and dimethylacetamide, Furthermore, the solvent which melt | dissolves the composition of this invention like the below-mentioned propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, and cyclohexanone is mentioned.

重合反応は窒素やアルゴンなど不活性ガス雰囲気下で行われることが好ましい。重合開始剤としては市販のラジカル開始剤(アゾ系開始剤、パーオキサイドなど)や、光重合性である場合には光照射によりラジカルを発生するラジカル開始剤を用いて重合を開始させる。ラジカル開始剤としてはアゾ系開始剤が好ましく、エステル基、シアノ基、カルボキシル基を有するアゾ系開始剤が好ましい。好ましいアゾ系開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスジメチルバレロニトリル、ジメチル2,2‘−アゾビス(2−メチルプロピオネート)などが挙げられる。所望により開始剤を追加、あるいは分割で添加し、反応終了後、溶液のまま用いるか、所望の溶剤に置換して用いるか、または溶剤に投入して粉体あるいは固形回収等の方法で所望のポリマーを回収する。反応の濃度は5〜50質量%であり、好ましくは10〜30質量%である。反応温度は、通常10℃〜150℃であり、好ましくは30℃〜120℃、さらに好ましくは50〜100℃である。   The polymerization reaction is preferably performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon. Polymerization is initiated using a commercially available radical initiator (such as an azo-based initiator or peroxide) as a polymerization initiator, or a radical initiator that generates a radical upon irradiation with light when it is photopolymerizable. As the radical initiator, an azo initiator is preferable, and an azo initiator having an ester group, a cyano group, or a carboxyl group is preferable. Preferred azo initiators include azobisisobutyronitrile, azobisdimethylvaleronitrile, dimethyl 2,2′-azobis (2-methylpropionate) and the like. If desired, an initiator is added or added in portions, and after completion of the reaction, the solution is used as it is, replaced with a desired solvent, or charged into a solvent to obtain a desired powder or solid. The polymer is recovered. The concentration of the reaction is 5 to 50% by mass, preferably 10 to 30% by mass. The reaction temperature is usually 10 ° C to 150 ° C, preferably 30 ° C to 120 ° C, more preferably 50 to 100 ° C.

[多環芳香族構造を有する繰り返し単位(a)を含む樹脂を含有するナノインプリント用組成物]
以下において、本発明の多環芳香族構造を有する繰り返し単位(a)を含む樹脂を含有するナノインプリント用組成物(以下、本発明の組成物と言う)について説明する。
[Nanoimprinting composition containing resin containing repeating unit (a) having polycyclic aromatic structure]
Below, the composition for nanoimprint (henceforth the composition of this invention) containing resin containing the repeating unit (a) which has a polycyclic aromatic structure of this invention is demonstrated.

本発明のナノインプリント用組成物は熱ナノインプリント用組成物であっても光ナノインプリント用組成物であっても構わないが、熱ナノインプリント用組成物であることが好ましい。   The nanoimprint composition of the present invention may be a thermal nanoimprint composition or an optical nanoimprint composition, but is preferably a thermal nanoimprint composition.

(樹脂成分)
本発明の組成物は、前記多環芳香族構造を有する繰り返し単位(a)を含む樹脂を含有する。
本発明の組成物は、前記多環芳香族構造を有する繰り返し単位(a)を含む樹脂以外の他の樹脂成分を含有していてもよい。本発明の組成物に添加されてもよい他の樹脂成分としては、ポリスチレン系樹脂、ポリ(メタ)アクリレート樹脂、ポリシクロオレフィン系樹脂などが挙げられ、パターン形成性の観点からポリスチレン系樹脂、ポリ(メタ)アクリレート樹脂が好ましい。
(Resin component)
The composition of this invention contains resin containing the repeating unit (a) which has the said polycyclic aromatic structure.
The composition of this invention may contain other resin components other than resin containing the repeating unit (a) which has the said polycyclic aromatic structure. Examples of other resin components that may be added to the composition of the present invention include polystyrene resins, poly (meth) acrylate resins, polycycloolefin resins, and the like. (Meth) acrylate resins are preferred.

本発明の組成物における多環芳香族構造を有する繰り返し単位(a)を含む樹脂成分の含有量は、熱ナノインプリント組成物の場合は、溶剤を除く成分中80質量%以上が好ましく、より好ましくは90質量%以上、より好ましくは95質量%以上である。また、光ナノインプリント組成物の場合はパターン形成性の観点から、溶剤を除く成分中0.1〜20質量%が好ましく、より好ましくは1〜15質量%、より好ましくは1〜10質量%である。   In the case of a thermal nanoimprint composition, the content of the resin component containing the repeating unit (a) having a polycyclic aromatic structure in the composition of the present invention is preferably 80% by mass or more, more preferably in the component excluding the solvent. It is 90 mass% or more, More preferably, it is 95 mass% or more. In the case of the optical nanoimprint composition, from the viewpoint of pattern formability, 0.1 to 20% by mass is preferable in the component excluding the solvent, more preferably 1 to 15% by mass, and more preferably 1 to 10% by mass. .

(溶剤)
本発明のナノインプリント用組成物は、種々の必要に応じて、溶剤を用いることが好ましい。特に本発明の組成物を熱ナノインプリント用組成物として用いる場合、前記多環芳香族構造を有する繰り返し単位(a)を含む樹脂を溶剤に溶解させて用いることが好ましい。前記溶剤としては、常圧における沸点が80〜200℃の溶剤を用いることが好ましい。前記溶剤の種類としては、本発明の組成物を溶解可能な溶剤であればいずれも用いることができるが、好ましくはエステル構造、カルボニル構造(ケトン構造)、水酸基またはエーテル構造のいずれか1つ以上を有する溶剤である。具体的な好ましい溶剤としてはプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン、ガンマブチロラクトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルおよび乳酸エチルからなる群から選ばれる単独あるいは混合溶剤であり、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを含有する溶剤が塗布均一性の観点で最も好ましい。
(solvent)
The nanoimprinting composition of the present invention preferably uses a solvent according to various needs. In particular, when the composition of the present invention is used as a composition for thermal nanoimprinting, it is preferable to use the resin containing the repeating unit (a) having a polycyclic aromatic structure dissolved in a solvent. As the solvent, a solvent having a boiling point of 80 to 200 ° C. at normal pressure is preferably used. As the type of the solvent, any solvent that can dissolve the composition of the present invention can be used. Preferably, any one or more of an ester structure, a carbonyl structure (ketone structure), a hydroxyl group, and an ether structure are used. It is a solvent which has. Specific preferred solvents are propylene glycol monomethyl ether acetate, cyclohexanone, 2-heptanone, gamma butyrolactone, propylene glycol monomethyl ether and ethyl lactate alone or in a mixed solvent containing propylene glycol monomethyl ether acetate. A solvent is most preferable from the viewpoint of coating uniformity.

(その他の成分)
本発明のナノインプリント用組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、界面活性剤、酸化防止剤、その他の成分を含んでいてもよい。本発明のナノインプリント用組成物が光ナノインプリント用組成物であるばあいには、光重合開始剤を含有することが好ましく、光重合開始剤としては公知の光重合開始剤を用いることができる。本発明のナノインプリント用組成物には、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、フッ素・シリコーン系界面活性剤および酸化防止剤からなる群から選ばれる少なくとも1種を含有することが好ましい。
(Other ingredients)
The composition for nanoimprinting of the present invention may contain a surfactant, an antioxidant, and other components as long as the effects of the present invention are not impaired. When the composition for nanoimprinting of the present invention is a composition for optical nanoimprinting, it preferably contains a photopolymerization initiator, and a known photopolymerization initiator can be used as the photopolymerization initiator. The nanoimprinting composition of the present invention preferably contains at least one selected from the group consisting of a fluorine-based surfactant, a silicone-based surfactant, a fluorine / silicone-based surfactant, and an antioxidant.

−界面活性剤−
本発明のナノインプリント組成物には、界面活性剤を含有することが好ましい。本発明に用いられる界面活性剤の含有量は、全組成物中、例えば、0.001〜5質量%であり、好ましくは0.002〜4質量%であり、さらに好ましくは、0.005〜3質量%である。2種類以上の界面活性剤を用いる場合は、その合計量が前記範囲となるようにすることが好ましい。界面活性剤が組成物中0.001〜5質量%の範囲にあると、塗布の均一性の効果が良好であり、界面活性剤の過多によるモールド転写特性の悪化を招きにくい。
-Surfactant-
The nanoimprint composition of the present invention preferably contains a surfactant. The content of the surfactant used in the present invention is, for example, 0.001 to 5% by mass, preferably 0.002 to 4% by mass, and more preferably 0.005 to 5% in the entire composition. 3% by mass. When using 2 or more types of surfactant, it is preferable to make the total amount into the said range. When the surfactant is in the range of 0.001 to 5% by mass in the composition, the effect of coating uniformity is good, and deterioration of mold transfer characteristics due to excessive surfactant is unlikely to occur.

前記界面活性剤としては、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤およびフッ素・シリコーン系界面活性剤の少なくとも1種を含むことが好ましく、フッ素系界面活性剤とシリコーン系界面活性剤との両方または、フッ素・シリコーン系界面活性剤を含むことがより好ましく、フッ素・シリコーン系界面活性剤を含むことが最も好ましい。なお、前記フッ素系界面活性剤および前記シリコーン系界面活性剤としては、非イオン性の界面活性剤が好ましい。   The surfactant preferably includes at least one of a fluorine-based surfactant, a silicone-based surfactant, and a fluorine / silicone-based surfactant, and includes both a fluorine-based surfactant and a silicone-based surfactant. Alternatively, it preferably contains a fluorine / silicone surfactant, and most preferably contains a fluorine / silicone surfactant. The fluorine-based surfactant and the silicone-based surfactant are preferably nonionic surfactants.

ここで、前記“フッ素・シリコーン系界面活性剤”とは、フッ素系界面活性剤およびシリコーン系界面活性剤の両方の要件を併せ持つものをいう。   Here, the “fluorine / silicone surfactant” refers to one having both requirements of a fluorine surfactant and a silicone surfactant.

このような界面活性剤を用いることによって、半導体素子製造用のシリコンウエハや、液晶素子製造用のガラス角基板、クロム膜、モリブデン膜、モリブデン合金膜、タンタル膜、タンタル合金膜、窒化珪素膜、アモルファスシリコーン膜、酸化錫をドープした酸化インジウム(ITO)膜や酸化錫膜などの、各種の膜が形成される基板上に本発明のナノインプリント組成物を塗布したときに起こるストリエーションや、鱗状の模様(レジスト膜の乾燥むら)などの塗布不良の問題を解決するが可能となる。また、モールド凹部のキャビティ内への本発明の組成物の流動性の向上、モールドとレジストとの間の剥離性の向上、レジストと基板間との密着性の向上、組成物の粘度を下げる等が可能になる。特に、本発明のナノインプリント組成物は、前記界面活性剤を添加することにより、塗布均一性を大幅に改良でき、スピンコーターやスリットスキャンコーターを用いた塗布において、基板サイズに依らず良好な塗布適性が得られる。   By using such a surfactant, a silicon wafer for manufacturing a semiconductor element, a glass square substrate for manufacturing a liquid crystal element, a chromium film, a molybdenum film, a molybdenum alloy film, a tantalum film, a tantalum alloy film, a silicon nitride film, The striations that occur when the nanoimprint composition of the present invention is applied on a substrate on which various films are formed, such as an amorphous silicone film, an indium oxide (ITO) film doped with tin oxide, and a tin oxide film. It is possible to solve the problem of poor coating such as patterns (unevenness of drying of resist film). In addition, the fluidity of the composition of the present invention into the cavity of the mold recess is improved, the peelability between the mold and the resist is improved, the adhesion between the resist and the substrate is improved, the viscosity of the composition is decreased, etc. Is possible. In particular, the nanoimprint composition of the present invention can significantly improve the coating uniformity by adding the surfactant, and in a coating using a spin coater or a slit scan coater, good coating suitability regardless of the substrate size. Is obtained.

本発明で用いることのできる、非イオン性の前記フッ素系界面活性剤の例としては、商品名 フロラード FC−430、FC−431(住友スリーエム(株)製)、商品名サーフロン S−382(旭硝子(株)製)、商品名EFTOP EF−122A、122B、122C、EF−121、EF−126、EF−127、MF−100((株)ジェムコ製)、商品名 PF−636、PF−6320、PF−656、PF−6520(いずれもOMNOVA Solutions, Inc.)、商品名フタージェントFT250、FT251、DFX18 (いずれも(株)ネオス製)、商品名ユニダインDS−401、DS−403、DS−451 (いずれもダイキン工業(株)製)、商品名メガフアック171、172、173、178K、178A、F780F(いずれも大日本インキ化学工業(株)製)が挙げられる。   Examples of the nonionic fluorosurfactant that can be used in the present invention include trade names Fluorard FC-430 and FC-431 (manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.), trade names Surflon S-382 (Asahi Glass). (Trade name) EFTOP EF-122A, 122B, 122C, EF-121, EF-126, EF-127, MF-100 (manufactured by Gemco), trade names PF-636, PF-6320, PF-656, PF-6520 (both OMNOVA Solutions, Inc.), trade names FT250, FT251, DFX18 (both manufactured by Neos), trade names Unidyne DS-401, DS-403, DS-451 (All are made by Daikin Industries, Ltd.), trade names Megafuk 171, 172, 173, 178K, 178A, F780F (all Dainippon Ink Chemical Industry Co., Ltd.).

また、非イオン性の前記シリコーン系界面活性剤の例としては、商品名SI−10シリーズ(竹本油脂(株)製)、商品名メガファックペインタッド31(大日本インキ化学工業(株)製)、商品名KP−341(信越化学工業(株)製)、が挙げられる。   Examples of the nonionic silicone surfactant include trade name SI-10 series (manufactured by Takemoto Yushi Co., Ltd.), trade name Megafuck Paintad 31 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.). And trade name KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.).

また、前記フッ素・シリコーン系界面活性剤の例としては、商品名 X−70−090、X−70−091、X−70−092、X−70−093、(いずれも、信越化学工業(株)製)、商品名メガフアックR−08、XRB−4(いずれも、大日本インキ化学工業(株)製)が挙げられる。   Examples of the fluorine / silicone surfactant include trade names X-70-090, X-70-091, X-70-092, X-70-093 (all Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. )), And trade names Megafuk R-08 and XRB-4 (both manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.).

[パターン形成方法]
次に、本発明のナノインプリント用組成物を用いたパターン(特に、微細凹凸パターン)の形成方法について説明する。本発明のパターン形成方法では、熱ナノインプリント法においては、本発明のナノインプリント用組成物を基板または支持体(基材)上に塗布してパターン形成層を形成する工程と、前記パターン形成層を加熱する工程と、前記パターン形成層にモールドを押圧する工程と、前記モールドを押圧した前記パターン形成層を冷却する工程と、前記モールドを剥離する工程を経て、微細な凹凸パターンを形成することができる。
また、光ナノインプリント法においては、本発明のナノインプリント用組成物を基材上に塗布してパターン形成層を形成する工程と、前記パターン形成層表面にモールドを圧接する工程と、前記パターン形成層に光を照射する工程と、モールドを剥離する工程を経て、微細な凹凸パターンを形成することができる。
[Pattern formation method]
Next, the formation method of the pattern (especially fine concavo-convex pattern) using the nanoimprinting composition of the present invention will be described. In the pattern formation method of the present invention, in the thermal nanoimprint method, a step of forming the pattern formation layer by applying the composition for nanoimprint of the present invention on a substrate or a support (base material), and heating the pattern formation layer A fine concavo-convex pattern can be formed through a step of pressing a mold against the pattern forming layer, a step of cooling the pattern forming layer pressing the mold, and a step of peeling the mold. .
In the optical nanoimprint method, the step of applying the composition for nanoimprinting of the present invention on a substrate to form a pattern forming layer, the step of pressing a mold on the surface of the pattern forming layer, and the pattern forming layer A fine concavo-convex pattern can be formed through a step of irradiating light and a step of peeling the mold.

以下において、本発明のナノインプリント用組成物を用いたパターン形成方法(パターン転写方法)について具体的に述べる。
本発明のパターン形成方法においては、まず、本発明の組成物を基材上に塗布してパターン形成層を形成する。
Hereinafter, a pattern formation method (pattern transfer method) using the composition for nanoimprinting of the present invention will be specifically described.
In the pattern formation method of this invention, first, the composition of this invention is apply | coated on a base material, and a pattern formation layer is formed.

本発明のナノインプリント用組成物を基材上に塗布する際の塗布方法としては、一般によく知られた塗布方法、例えば、ディップコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート法、エクストルージョンコート法、スピンコート方法、スリットスキャン法、インクジェット法などを挙げることができる。また、本発明の組成物からなるパターン形成層の膜厚は、使用する用途によって異なるが、0.05μm〜30μm程度である。また、本発明の組成物を、多重塗布により塗布してもよい。さらに、基材と本発明の組成物からなるパターン形成層との間には、例えば平坦化層等の他の有機層などを形成してもよい。これにより、パターン形成層と基板とが直接接しないことから、基板に対するごみの付着や基板の損傷等を防止することができる。なお、本発明の組成物によって形成されるパターンは、基材上に有機層を設けた場合であっても、有機層との密着性に優れる。   As a coating method when the nanoimprinting composition of the present invention is coated on a substrate, generally known coating methods such as a dip coating method, an air knife coating method, a curtain coating method, a wire bar coating method, and a gravure are used. Examples thereof include a coating method, an extrusion coating method, a spin coating method, a slit scanning method, and an ink jet method. Moreover, although the film thickness of the pattern formation layer which consists of a composition of this invention changes with uses to be used, it is about 0.05 micrometer-30 micrometers. Further, the composition of the present invention may be applied by multiple coating. Furthermore, you may form other organic layers, such as a planarization layer, for example between a base material and the pattern formation layer which consists of a composition of this invention. Thereby, since the pattern formation layer and the substrate are not in direct contact with each other, it is possible to prevent adhesion of dust to the substrate, damage to the substrate and the like. In addition, the pattern formed with the composition of this invention is excellent in adhesiveness with an organic layer, even when it is a case where an organic layer is provided on a base material.

本発明のナノインプリント用組成物を塗布するための基材(基板または支持体)は、種々の用途によって選択可能であり、例えば、石英、ガラス、光学フィルム、セラミック材料、蒸着膜、磁性膜、反射膜、Ni,Cu,Cr,Feなどの金属基板、紙、SOG(Spin On Glass)、ポリエステルフイルム、ポリカーボネートフィルム、ポリイミドフィルム等のポリマー基板、TFTアレイ基板、PDPの電極板、ガラスや透明プラスチック基板、ITOや金属などの導電性基材、絶縁性基材、シリコーン、窒化シリコーン、ポリシリコーン、酸化シリコーン、アモルファスシリコーンなどの半導体作製基板など特に制約されない。また、基材の形状も特に限定されるものではなく、板状でもよいし、ロール状でもよい。また、前記基材としては、モールドとの組み合わせ等に応じて、光透過性、または、非光透過性のものを選択することができる。   The substrate (substrate or support) for applying the composition for nanoimprinting of the present invention can be selected depending on various applications, for example, quartz, glass, optical film, ceramic material, vapor deposition film, magnetic film, reflection Film, metal substrate such as Ni, Cu, Cr, Fe, paper, polymer substrate such as SOG (Spin On Glass), polyester film, polycarbonate film, polyimide film, TFT array substrate, PDP electrode plate, glass and transparent plastic substrate There are no particular restrictions on conductive substrates such as ITO and metals, insulating substrates, semiconductor fabrication substrates such as silicone, silicon nitride, polysilicon, silicone oxide, and amorphous silicone. Further, the shape of the substrate is not particularly limited, and may be a plate shape or a roll shape. Further, as the substrate, a light transmissive or non-light transmissive material can be selected according to the combination with the mold.

次いで、本発明のパターン形成方法においては、パターン形成層にパターンを転写するために、パターン形成層表面にモールドを押圧する。また、熱ナノインプリント法においてはパターン形成層を加熱する工程を行う。この際、前記パターン形成層を加熱する工程と前記モールドを押圧する工程はどちらの工程が先であってもよく、同時に行ってもよいが、生産性の観点から同時に行うことが好ましい。加熱モールドを押圧することによりパターン形成層を加熱してもよい。加熱温度は用いる樹脂のTg以上の温度であり、好ましくはTgよりも20〜100℃高い温度である。   Next, in the pattern forming method of the present invention, a mold is pressed against the surface of the pattern forming layer in order to transfer the pattern to the pattern forming layer. In the thermal nanoimprint method, a step of heating the pattern forming layer is performed. At this time, either the step of heating the pattern forming layer or the step of pressing the mold may be performed first, or may be performed simultaneously, but is preferably performed simultaneously from the viewpoint of productivity. The pattern forming layer may be heated by pressing the heating mold. The heating temperature is a temperature equal to or higher than the Tg of the resin used, and is preferably a temperature 20 to 100 ° C. higher than the Tg.

(モールド)
本発明のパターン形成方法で用いることのできるモールドについて説明する。
本発明で用いることのできるモールドは、転写されるべきパターンを有するモールドが使われる。前記モールド上のパターンは、例えば、フォトリソグラフィや電子線描画法等によって、所望する加工精度に応じてパターンが形成できるが、本発明では、モールド上のパターン形成方法は特に制限されない。
(mold)
The mold that can be used in the pattern forming method of the present invention will be described.
As the mold that can be used in the present invention, a mold having a pattern to be transferred is used. The pattern on the mold can be formed according to the desired processing accuracy by, for example, photolithography, electron beam drawing, or the like. However, in the present invention, the pattern forming method on the mold is not particularly limited.

本発明のパターン形成方法は、本発明の多環芳香族構造を有する繰り返し単位(a)を有するナノインプリント用組成物を用いるため、モールド離型性に優れるパターン形成方法である。特にモールド表面の離型処理によらずモールド離型性が優れるため、モールド耐久性が高く、高い生産性を長期に渡って維持できる点という特徴を有する。   The pattern forming method of the present invention is a pattern forming method excellent in mold releasability because the composition for nanoimprinting having the repeating unit (a) having a polycyclic aromatic structure of the present invention is used. In particular, since the mold releasability is excellent irrespective of the mold release treatment on the mold surface, the mold durability is high, and high productivity can be maintained over a long period of time.

(モールド材)
本発明で用いることのできるモールド材について説明する。本発明の組成物を用いた光ナノインプリント法においては、モールド材および/または基材の少なくとも一方に、光透過性の材料を選択する。本発明に適用される光インプリントリソグラフィでは、基材の上に本発明のナノインプリント用硬化性組成物を塗布してパターン形成層を形成し、この表面に光透過性のモールドを押接し、モールドの裏面から光を照射し、前記パターン形成層を硬化させる。また、光透過性基材上に光ナノインプリント用硬化性組成物を塗布し、モールドを押し当て、基材の裏面から光を照射し、光ナノインプリント用硬化性組成物を硬化させることもできる。
(Mold material)
The molding material that can be used in the present invention will be described. In the optical nanoimprint method using the composition of the present invention, a light transmissive material is selected for at least one of the molding material and / or the base material. In the optical imprint lithography applied to the present invention, a curable composition for nanoimprinting of the present invention is applied onto a substrate to form a pattern forming layer, and a light-transmitting mold is pressed against the surface of the mold. The pattern forming layer is cured by irradiating light from the back surface. Moreover, the curable composition for optical nanoimprint can be apply | coated on a transparent base material, a mold can be pressed, light can be irradiated from the back surface of a base material, and the curable composition for optical nanoimprint can also be hardened.

光ナノインプリント法において用いられる光透過性モールド材は、特に限定されないが、所定の強度、耐久性を有するものであればよい。具体的には、ガラス、石英、PMMA、ポリカーボネート樹脂などの光透明性樹脂、透明金属蒸着膜、ポリジメチルシロキサンなどの柔軟膜、光硬化膜、金属膜等が例示される。
本発明において使われる非光透過型モールド材としては、特に限定されないが、所定の強度を有するものであればよい。具体的には、セラミック材料、蒸着膜、磁性膜、反射膜、Ni、Cu、Cr、Feなどの金属基板、SiC、シリコーン、窒化シリコーン、ポリシリコーン、酸化シリコーン、アモルファスシリコーンなどの基板などが例示され、特に制約されない。また、モールドの形状も特に制約されるものではなく、板状モールド、ロール状モールドのどちらでもよい。ロール状モールドは、特に転写の連続生産性が必要な場合に適用される。
The light-transmitting mold material used in the optical nanoimprint method is not particularly limited as long as it has predetermined strength and durability. Specifically, a light transparent resin such as glass, quartz, PMMA, and polycarbonate resin, a transparent metal vapor-deposited film, a flexible film such as polydimethylsiloxane, a photocured film, and a metal film are exemplified.
The non-light transmissive mold material used in the present invention is not particularly limited, but may be any material having a predetermined strength. Specific examples include ceramic materials, deposited films, magnetic films, reflective films, metal substrates such as Ni, Cu, Cr, and Fe, and substrates such as SiC, silicone, silicone nitride, polysilicon, silicone oxide, and amorphous silicone. There are no particular restrictions. Further, the shape of the mold is not particularly limited, and may be either a plate mold or a roll mold. The roll mold is applied particularly when continuous transfer productivity is required.

本発明のパターン形成方法で用いられるモールドは、本発明のナノインプリント用組成物とモールド表面との剥離性をさらに向上させ、パターン生産性をより高めるために離型処理を行ったものを用いてもよい。このようなモールドの離型処理としては、例えば、シリコーン系やフッ素系などのシランカップリング剤による処理を挙げることができる。また、例えば、ダイキン工業(株)製のオプツールDSXや、住友スリーエム(株)製のNovec EGC−1720等の市販の離型剤も前記モールドの離型処理に好適に用いることができる。このように、離型処理を施したモールドを用い、さらに本発明のモールド離型性の高いナノインプリント用組成物を用いることで、より高いモールドのインプリント耐久性を得ることが可能となる。   The mold used in the pattern forming method of the present invention may be a mold that has been subjected to a release treatment in order to further improve the releasability between the nanoimprinting composition of the present invention and the mold surface and further enhance pattern productivity. Good. Examples of such mold release treatment include treatment with a silane coupling agent such as silicone or fluorine. In addition, for example, commercially available mold release agents such as Optool DSX manufactured by Daikin Industries, Ltd. and Novec EGC-1720 manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd. can be suitably used for mold release treatment. As described above, by using the mold subjected to the release treatment and further using the nanoimprint composition having high mold releasability according to the present invention, it is possible to obtain higher imprint durability of the mold.

本発明の組成物を用いてナノインプリントリソグラフィを行う場合、本発明のパターン形成方法では、通常、モールド圧力を0.5〜30MPaで行うのが好ましい。モールド圧力を30MPa以下にすることによりモールドや基板が変形しにくくパターン精度が向上する傾向にあり、さらに、加圧が低いため装置を縮小できる傾向にあり、好ましい。モールド圧力が0.5〜30MPaである場合は、モールド凸部のナノインプリント用組成物の残膜が少なくなり、モールド転写の均一性が確保できるため好ましい。また、光インプリント法の場合モールド圧力を0.1〜1MPaで行うのが好ましい。この場合もモールド圧力の範囲であれば熱ナノインプリント時と同様の傾向が得られ、好ましい。   When nanoimprint lithography is performed using the composition of the present invention, it is usually preferable to perform the mold pressure at 0.5 to 30 MPa in the pattern forming method of the present invention. By setting the mold pressure to 30 MPa or less, the mold and the substrate are less likely to be deformed and the pattern accuracy tends to be improved. Further, since the pressure is low, the apparatus can be reduced, which is preferable. When the mold pressure is 0.5 to 30 MPa, the remaining film of the nanoimprinting composition on the mold projections is reduced, and the uniformity of mold transfer can be ensured. In the case of the photoimprint method, the mold pressure is preferably 0.1 to 1 MPa. Also in this case, if it is within the range of the mold pressure, the same tendency as in thermal nanoimprinting can be obtained, which is preferable.

本発明のパターン形成方法中、前記パターン形成層に光を照射する工程における光照射の照射量は、硬化に必要な照射量よりも十分大きければよい。硬化に必要な照射量は、光ナノインプリント用硬化性組成物の不飽和結合の消費量や硬化膜のタッキネスを調べて適宜決定される。
また、本発明に適用される光インプリントリソグラフィにおいては、光照射の際の基板温度は、通常、室温で行われるが、反応性を高めるために加熱をしながら光照射してもよい。光照射の前段階として、真空状態にしておくと、気泡混入防止、酸素混入による反応性低下の抑制、モールドと光ナノインプリント用硬化性組成物との密着性向上に効果があるため、真空状態で光照射してもよい。また、本発明のパターン形成方法中、光照射時における好ましい真空度は、10-1Paから常圧の範囲である。
In the pattern forming method of the present invention, the irradiation amount of the light irradiation in the step of irradiating the pattern forming layer may be sufficiently larger than the irradiation amount necessary for curing. The irradiation amount necessary for curing is appropriately determined by examining the consumption of unsaturated bonds of the curable composition for optical nanoimprint and the tackiness of the cured film.
In the photoimprint lithography applied to the present invention, the substrate temperature at the time of light irradiation is usually room temperature, but the light irradiation may be performed while heating in order to increase the reactivity. As a pre-stage of light irradiation, if it is in a vacuum state, it is effective in preventing bubble mixing, suppressing the decrease in reactivity due to oxygen mixing, and improving the adhesion between the mold and the curable composition for optical nanoimprinting. It may be irradiated with light. In the pattern forming method of the present invention, the preferable degree of vacuum at the time of light irradiation is in the range of 10 −1 Pa to normal pressure.

本発明のナノインプリント用硬化性組成物を硬化させるために用いられる光は特に限定されず、例えば、高エネルギー電離放射線、近紫外、遠紫外、可視、赤外等の領域の波長の光または放射線が挙げられる。高エネルギー電離放射線源としては、例えば、コッククロフト型加速器、ハンデグラーフ型加速器、リニヤーアクセレーター、ベータトロン、サイクロトロン等の加速器によって加速された電子線が工業的に最も便利且つ経済的に使用されるが、その他に放射性同位元素や原子炉等から放射されるγ線、X線、α線、中性子線、陽子線等の放射線も使用できる。紫外線源としては、例えば、紫外線螢光灯、低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、キセノン灯、炭素アーク灯、太陽灯等が挙げられる。放射線には、例えばマイクロ波、EUVが含まれる。また、LED、半導体レーザー光、あるいは248nmのKrFエキシマレーザー光や193nmArFエキシマレーザーなどの半導体の微細加工で用いられているレーザー光も本発明に好適に用いることができる。これらの光は、モノクロ光を用いてもよいし、複数の波長の異なる光(ミックス光)でもよい。   The light used for curing the curable composition for nanoimprints of the present invention is not particularly limited. For example, light or radiation having a wavelength in a region such as high energy ionizing radiation, near ultraviolet, far ultraviolet, visible, infrared, etc. Can be mentioned. As the high-energy ionizing radiation source, for example, an electron beam accelerated by an accelerator such as a cockcroft accelerator, a handagraaf accelerator, a linear accelerator, a betatron, or a cyclotron is industrially most conveniently and economically used. However, radiation such as γ rays, X rays, α rays, neutron rays, proton rays emitted from radioisotopes or nuclear reactors can also be used. Examples of the ultraviolet ray source include an ultraviolet fluorescent lamp, a low-pressure mercury lamp, a high-pressure mercury lamp, an ultrahigh-pressure mercury lamp, a xenon lamp, a carbon arc lamp, and a solar lamp. The radiation includes, for example, microwaves and EUV. Also, laser light used in semiconductor microfabrication such as LED, semiconductor laser light, or 248 nm KrF excimer laser light or 193 nm ArF excimer laser can be suitably used in the present invention. These lights may be monochromatic lights, or may be lights having different wavelengths (mixed lights).

露光に際しては、露光照度を1mW/cm2〜50mW/cm2の範囲にすることが望ましい。1mW/cm2以上とすることにより、露光時間を短縮することができるため生産性が向上し、50mW/cm2以下とすることにより、副反応が生じることによる永久膜の特性の劣化を抑止できる傾向にあり好ましい。露光量は5mJ/cm2〜1000mJ/cm2の範囲にすることが望ましい。5mJ/cm2未満では、露光マージンが狭くなり、光硬化が不十分となりモールドへの未反応物の付着などの問題が発生しやすくなる。一方、1000mJ/cm2を超えると組成物の分解による永久膜の劣化の恐れが生じる。 During exposure is preferably in the range of exposure intensity of 1mW / cm 2 ~50mW / cm 2 . By making the exposure time 1 mW / cm 2 or more, the exposure time can be shortened so that productivity is improved, and by making the exposure time 50 mW / cm 2 or less, deterioration of the properties of the permanent film due to side reactions can be suppressed. It tends to be preferable. The exposure dose is desirably in the range of 5 mJ / cm 2 to 1000 mJ / cm 2 . If it is less than 5 mJ / cm 2 , the exposure margin becomes narrow, photocuring becomes insufficient, and problems such as adhesion of unreacted substances to the mold tend to occur. On the other hand, if it exceeds 1000 mJ / cm 2 , the permanent film may be deteriorated due to decomposition of the composition.

さらに、露光に際しては、酸素によるラジカル重合の阻害を防ぐため、チッソやアルゴンなどの不活性ガスを流して、酸素濃度を100mg/L未満に制御してもよい。   Further, during exposure, in order to prevent inhibition of radical polymerization by oxygen, an inert gas such as nitrogen or argon may be flowed to control the oxygen concentration to less than 100 mg / L.

本発明のパターン形成方法においては、光照射によりパターン形成層を硬化させた後、必要におうじて硬化させたパターンに熱を加えてさらに硬化させる工程を含んでいてもよい。光照射後に本発明の組成物を加熱硬化させる熱としては、150〜280℃が好ましく、200〜250℃がより好ましい。また、熱を付与する時間としては、5〜60分間が好ましく、15〜45分間がさらに好ましい。   In the pattern formation method of this invention, after hardening a pattern formation layer by light irradiation, it may include the process of applying the heat | fever to the pattern hardened | cured as needed and further making it harden | cure. As heat which heat-hardens the composition of this invention after light irradiation, 150-280 degreeC is preferable and 200-250 degreeC is more preferable. In addition, the time for applying heat is preferably 5 to 60 minutes, and more preferably 15 to 45 minutes.

また、本発明のパターン形成方法によって形成されたパターンは、エッチングレジストまたは永久膜として用いることができ、特にエッチングレジストとして有用である。本発明のナノインプリント用組成物をエッチングレジストとして利用する場合には、まず、基材として例えばSiO2等の薄膜が形成されたシリコンウエハ等を用い、基材上に本発明のパターン形成方法によってナノオーダーの微細なパターンを形成する。その後、ウェットエッチングの場合にはフッ化水素等、ドライエッチングの場合にはCF4等のエッチングガスを用いてエッチングすることにより、基材上に所望のパターンを形成することができる。本発明のナノインプリント用組成物は、特にドライエッチングに対するエッチング耐性が良好である。 The pattern formed by the pattern forming method of the present invention can be used as an etching resist or a permanent film, and is particularly useful as an etching resist. When the composition for nanoimprinting of the present invention is used as an etching resist, first, for example, a silicon wafer on which a thin film such as SiO 2 is formed is used as a base material. A fine pattern of order is formed. Thereafter, a desired pattern can be formed on the substrate by etching using an etching gas such as hydrogen fluoride in the case of wet etching or CF 4 in the case of dry etching. The composition for nanoimprinting of the present invention has particularly good etching resistance against dry etching.

上述のように本発明のパターン形成方法によって形成されたパターンは、液晶ディスプレイ(LCD)などに用いられる永久膜(構造部材用のレジスト)やエッチングレジストとして使用することができる。また、前記永久膜は、製造後にガロン瓶やコート瓶などの容器にボトリングし、輸送、保管されるが、この場合に、劣化を防ぐ目的で、容器内を不活性なチッソ、またはアルゴンなどで置換しておいてもよい。また、輸送、保管に際しては、常温でもよいが、より永久膜の変質を防ぐため、−20℃から0℃の範囲に温度制御してもよい。勿論、反応が進行しないレベルで遮光することが好ましい。   As described above, the pattern formed by the pattern forming method of the present invention can be used as a permanent film (resist for a structural member) or an etching resist used in a liquid crystal display (LCD) or the like. In addition, the permanent film is bottled in a container such as a gallon bottle or a coated bottle after manufacture, and is transported and stored. In this case, in order to prevent deterioration, the container is filled with inert nitrogen or argon. It may be replaced. Further, at the time of transportation and storage, the temperature may be normal temperature, but the temperature may be controlled in the range of −20 ° C. to 0 ° C. in order to prevent the permanent film from being altered. Of course, it is preferable to shield from light so that the reaction does not proceed.

以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜、変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例に限定されるものではない。   The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. The materials, amounts used, ratios, processing details, processing procedures, and the like shown in the following examples can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention is not limited to the specific examples shown below.

[合成例1]樹脂A−1:ポリ(1−ナフチルメチルメタクリレート)の合成
メチルエチルケトン3.4gを窒素気流下80℃に加熱した。これに1−ナフチルメチルメタクリレート8.9g、アゾビスイソブチロニトリル0.066gをメチルエチルケトン31gに溶解させた溶液を2時間かけて滴下した。さらに80℃で3時間反応させた後、これをメタノール500mlに注ぎ、析出した粉体をろ取し、メタノールで洗浄した。得られた粉体を40℃で24時間乾燥し、ポリ(1−ナフチルメチルメタクリレート)を得た。標準ポリスチレン換算における重量平均分子量は30000であり、分散度は1.9であった。樹脂A−1の繰り返し単位の構造を下記に示す。
[Synthesis Example 1] Resin A-1: Synthesis of poly (1-naphthylmethyl methacrylate) 3.4 g of methyl ethyl ketone was heated to 80 ° C under a nitrogen stream. A solution prepared by dissolving 8.9 g of 1-naphthylmethyl methacrylate and 0.066 g of azobisisobutyronitrile in 31 g of methyl ethyl ketone was added dropwise thereto over 2 hours. After further reacting at 80 ° C. for 3 hours, this was poured into 500 ml of methanol, and the precipitated powder was collected by filtration and washed with methanol. The obtained powder was dried at 40 ° C. for 24 hours to obtain poly (1-naphthylmethyl methacrylate). The weight average molecular weight in terms of standard polystyrene was 30000, and the dispersity was 1.9. The structure of the repeating unit of Resin A-1 is shown below.

下記の繰り返し単位構造からなる他の樹脂A−2〜A−4およびB−1〜B−3についても、合成例1と同様の手法を用いることで合成した。なお、樹脂A−4は下記の2種の単位構造からなる共重合体であり、共重合比を下記に示した。   Other resins A-2 to A-4 and B-1 to B-3 having the following repeating unit structures were also synthesized by using the same method as in Synthesis Example 1. Resin A-4 is a copolymer having the following two unit structures, and the copolymerization ratio is shown below.

Figure 2009274405
Figure 2009274405

[実施例1]
(熱ナノインプリント用組成物の調製)
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート38gに前記樹脂A−1 2gを溶解させ、さらにフッ素系界面活性剤F780F(大日本インキ化学工業)0.01gを混合して実施例1の熱ナノインプリント用組成物を調製した。
[Example 1]
(Preparation of composition for thermal nanoimprint)
2 g of the resin A-12 was dissolved in 38 g of propylene glycol monomethyl ether acetate, and 0.01 g of a fluorosurfactant F780F (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.) was mixed to prepare a thermal nanoimprinting composition of Example 1. .

[実施例2]
樹脂A−1の代わりに前記樹脂A−2を用いた以外は実施例1と同様にして、実施例2の熱ナノインプリント用組成物を調整した。
[Example 2]
The composition for thermal nanoimprinting of Example 2 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the resin A-2 was used instead of the resin A-1.

[実施例3]
樹脂A−1の代わりに前記樹脂A−3を用いた以外は実施例1と同様にして、実施例3の熱ナノインプリント用組成物を調整した。
[Example 3]
The composition for thermal nanoimprinting of Example 3 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the resin A-3 was used instead of the resin A-1.

[実施例4]
樹脂A−1の代わりに前記樹脂A−4を用いた以外は実施例1と同様にして、実施例4の熱ナノインプリント用組成物を調整した。
[実施例5]
実施例1において界面活性剤を加えなかった他は実施例1と同様にして、実施例5の熱ナノインプリント用組成物を調整した。
[Example 4]
The composition for thermal nanoimprinting of Example 4 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the resin A-4 was used instead of the resin A-1.
[Example 5]
The composition for thermal nanoimprinting of Example 5 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the surfactant was not added in Example 1.

[比較例1]
樹脂A−1の代わりに前記樹脂B−1を用いた以外は実施例1と同様にして、比較例1の熱ナノインプリント用組成物を調整した。
[Comparative Example 1]
The composition for thermal nanoimprinting of Comparative Example 1 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the resin B-1 was used instead of the resin A-1.

[比較例2]
樹脂A−1の代わりに前記樹脂B−2を用いた以外は実施例1と同様にして、比較例2の熱ナノインプリント用組成物を調整した。
[比較例3]
樹脂A−1の代わりに前記樹脂B−3を用いた以外は実施例1と同様にして、比較例3の熱ナノインプリント用組成物を調整した。
[Comparative Example 2]
The composition for thermal nanoimprinting of Comparative Example 2 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the resin B-2 was used instead of the resin A-1.
[Comparative Example 3]
The composition for thermal nanoimprinting of Comparative Example 3 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the resin B-3 was used instead of the resin A-1.

[試験例1]
<ドライエッチング耐性>
実施例1〜5および比較例1〜3で得られたナノインプリント用組成物を用いてエッチング耐性を下記の方法により、評価した。
Siウェハ上に前記実施例1〜5および比較例1〜3のナノインプリント用組成物をそれぞれスピン塗布し、ホットプレート上で100℃、90秒加熱し、膜厚100nmの膜を得た。得られた膜に対し、日立ハイテクノロジー社製ドライエッチャー(U−621)を用いてAr/C46/O2=100:4:2のガスで2分間プラズマドライエッチングを行った後の残膜量を測定し、1秒間当りのエッチングレートを算出した。得られたエッチングレートを比較例1の値が1となるように規格化し、下記表1に結果を記載した。値が小さいほどドライエッチング耐性が良好であることを示す。
[Test Example 1]
<Dry etching resistance>
Using the nanoimprinting compositions obtained in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3, etching resistance was evaluated by the following method.
The nanoimprint compositions of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 were each spin-coated on a Si wafer and heated on a hot plate at 100 ° C. for 90 seconds to obtain a film with a thickness of 100 nm. After the plasma dry etching was performed on the obtained film with a gas of Ar / C 4 F 6 / O 2 = 100: 4: 2 using a dry etcher (U-621) manufactured by Hitachi High-Technology Co., Ltd. for 2 minutes. The amount of remaining film was measured and the etching rate per second was calculated. The obtained etching rate was normalized so that the value of Comparative Example 1 was 1, and the results are shown in Table 1 below. A smaller value indicates better dry etching resistance.

<基板密着性試験>
JIS K 5600−5−6(クロスカット法)を参考とし、前記実施例1〜5および比較例1〜3のナノインプリント用組成物の基板密着性を評価した。Siウェハ上に前記実施例1〜5および比較例1〜3のナノインプリント用組成物をそれぞれスピン塗布し、ホットプレート上で100℃、90秒加熱し、膜厚100nmの膜を得た。この膜に、1mm×1mmの直角の格子切り込みパターンを10×10マス作成した。格子パターンにテープを貼り付け、60度の角度でテープを引き剥がした。目視にてパターンの剥離が見られたマス目の数を計測し、以下のように評価した。その結果を下記表1に示す。パターンの剥離が見られたマス目の数の数が少ないほど基板密着性が良好である。
A:剥離が見られたマス目の数が0〜5未満
B:剥離が見られたマス目の数が5以上〜20未満
C:剥離が見られたマス目の数が20以上〜50未満
D:剥離が見られたマス目の数が50以上
<Board adhesion test>
With reference to JIS K 5600-5-6 (cross-cut method), the substrate adhesion of the nanoimprint compositions of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 was evaluated. The nanoimprint compositions of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 were each spin-coated on a Si wafer and heated on a hot plate at 100 ° C. for 90 seconds to obtain a film with a thickness of 100 nm. A 10 × 10 square grid cut pattern of 1 mm × 1 mm was formed on this film. Tape was applied to the lattice pattern and the tape was peeled off at an angle of 60 degrees. The number of squares where pattern peeling was observed visually was measured and evaluated as follows. The results are shown in Table 1 below. The smaller the number of cells in which pattern peeling is observed, the better the substrate adhesion.
A: The number of cells where peeling was observed was 0 to less than 5 B: The number of cells where peeling was observed was 5 or more and less than 20 C: The number of cells where peeling was observed was 20 or more and less than 50 D: The number of squares where peeling was observed was 50 or more

<モールド剥離性の評価>
本発明のパターン形成方法により前記実施例1〜5および比較例1〜3のナノインプリント用組成物を用いてパターンを形成した。
Siウェハ上に前記実施例1〜5および比較例1〜3のナノインプリント用組成物をそれぞれスピン塗布し、ホットプレート上で100℃、90秒加熱し、膜厚100nmの膜を得た。これに100nmのライン/スペースパターンを有し、溝深さが100nmであり、パターン表面がフッ素系処理されたニッケル製モールドをのせ、150℃に加熱しながら加圧力10MPaにてモールドを圧接した。冷却後、モールドを離し、パターンを得た。パターン形成に使用したモールドに組成物成分が付着しているか否かを走査型電子顕微鏡もしくは光学顕微鏡にて観察し、モールド剥離性を以下のように評価した。その結果を下記表1に示す。
A:モールドに組成物の付着がまったく認められなかった。
B:モールドにわずかな組成物の付着が認められた。
C:モールドの組成物の付着が明らかに認められた。
<Evaluation of mold releasability>
Patterns were formed using the nanoimprint compositions of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 according to the pattern forming method of the present invention.
The nanoimprint compositions of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 were each spin-coated on a Si wafer and heated on a hot plate at 100 ° C. for 90 seconds to obtain a film with a thickness of 100 nm. A nickel mold having a 100 nm line / space pattern, a groove depth of 100 nm and a fluorine-treated pattern surface was placed on the mold, and the mold was pressure-contacted at a pressure of 10 MPa while being heated to 150 ° C. After cooling, the mold was released to obtain a pattern. Whether or not the composition component was adhered to the mold used for pattern formation was observed with a scanning electron microscope or an optical microscope, and mold releasability was evaluated as follows. The results are shown in Table 1 below.
A: Adherence of the composition to the mold was not recognized at all.
B: Slight adhesion of the composition was observed on the mold.
C: Adhesion of the mold composition was clearly observed.

Figure 2009274405
Figure 2009274405

表1より、多環芳香族構造を有する繰り返し単位(a)を含む樹脂を含有する本発明のナノインプリント用組成物を用いた実施例1〜5は、芳香環を1つのみ有する繰り返し単位からなる樹脂を含有する比較例1の組成物、ポリメタクリル酸メチル樹脂を含有する比較例2の組成物および芳香族以外の多環構造を有する繰り返し単位を含む樹脂を含有する比較例3の組成物に比べ、ドライエッチング耐性および基板密着性が向上していることが判明した。また、高いモールド剥離性も同時に達成できていたことが判明した。
さらに、実施例1と実施例5を比較すると、フッ素系界面活性剤の添加の有無に関わらずモールド剥離性は向上していたことが判明した。すなわち、本発明の組成物の良好なモールド剥離性は、単にフッ素系界面活性剤を加えたために得られたわけではなく、多環芳香族構造を有する繰り返し単位(a)を含む樹脂を含むために得られたことが判明した。
From Table 1, Examples 1 to 5 using the composition for nanoimprinting of the present invention containing a resin containing a repeating unit (a) having a polycyclic aromatic structure are composed of repeating units having only one aromatic ring. The composition of Comparative Example 1 containing a resin, the composition of Comparative Example 2 containing a polymethyl methacrylate resin, and the composition of Comparative Example 3 containing a resin containing a repeating unit having a polycyclic structure other than aromatic In comparison, it was found that dry etching resistance and substrate adhesion were improved. It was also found that high mold releasability could be achieved at the same time.
Furthermore, when Example 1 and Example 5 were compared, it was found that mold releasability was improved regardless of the presence or absence of the addition of a fluorosurfactant. That is, the good mold releasability of the composition of the present invention was not obtained simply by adding a fluorosurfactant, but because it contains a resin containing a repeating unit (a) having a polycyclic aromatic structure. It was found that it was obtained.

Claims (14)

多環芳香族構造を有する繰り返し単位(a)を含む樹脂を含有することを特徴とするナノインプリント用組成物。   A nanoimprinting composition comprising a resin containing a repeating unit (a) having a polycyclic aromatic structure. 前記多環芳香族構造を有する繰り返し単位(a)が、下記一般式(1)で表されることを特徴とする請求項1に記載のナノインプリント用組成物。
Figure 2009274405
[式中、R1は水素原子、置換していてもよいアルキル基またはハロゲン原子を表し、Xは単結合または有機連結基を表し、Lは置換基を有していてもよい多環芳香族基を表す。]
The composition for nanoimprinting according to claim 1, wherein the repeating unit (a) having the polycyclic aromatic structure is represented by the following general formula (1).
Figure 2009274405
[Wherein R 1 represents a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group or a halogen atom, X represents a single bond or an organic linking group, and L represents a polycyclic aromatic group which may have a substituent. Represents a group. ]
前記多環芳香族基がナフタレン構造を有することを特徴とする請求項1または2に記載のナノインプリント用組成物。   The composition for nanoimprinting according to claim 1 or 2, wherein the polycyclic aromatic group has a naphthalene structure. 前記多環芳香族構造を有する繰り返し単位(a)が、下記一般式(2)で表される繰り返し単位であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のナノインプリント用組成物。
Figure 2009274405
[式中、R1は水素原子、置換していてもよいアルキル基またはハロゲン原子を表し、Xは単結合または有機連結基を表し、R2は有機置換基を表し、nは0〜6の整数を表す。]
The composition for nanoimprint according to any one of claims 1 to 3, wherein the repeating unit (a) having a polycyclic aromatic structure is a repeating unit represented by the following general formula (2). object.
Figure 2009274405
[Wherein, R 1 represents a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group or a halogen atom, X represents a single bond or an organic linking group, R 2 represents an organic substituent, and n represents 0-6. Represents an integer. ]
前記樹脂が前記多環芳香族構造を有する繰り返し単位(a)以外の繰り返し単位をさらに含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のナノインプリント用組成物。   The nanoimprinting composition according to any one of claims 1 to 4, wherein the resin further includes a repeating unit other than the repeating unit (a) having the polycyclic aromatic structure. さらに溶剤を含有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のナノインプリント用組成物。   Furthermore, a solvent is contained, The composition for nanoimprints as described in any one of Claims 1-5 characterized by the above-mentioned. 前記多環芳香族構造を有する繰り返し単位(a)を含む樹脂が、溶剤を除く組成物の成分中80質量%以上含有されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載のナノインプリント用組成物。   Resin containing the repeating unit (a) which has the said polycyclic aromatic structure is contained 80 mass% or more in the component of the composition except a solvent, The any one of Claims 1-6 characterized by the above-mentioned. The composition for nanoimprint as described. 前記溶剤として、エステル基、エーテル基、カルボニル基および水酸基からなる群から選ばれる官能基を少なくとも1つ有する溶剤を含有することを特徴とする請求項6または7に記載のナノインプリント用組成物。   The composition for nanoimprinting according to claim 6 or 7, comprising a solvent having at least one functional group selected from the group consisting of an ester group, an ether group, a carbonyl group and a hydroxyl group as the solvent. 前記溶剤として、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、2−ヘプタノン、シクロヘキサノン、乳酸エチル、エトキシプロピオン酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ガンマブチロラクトンおよびこれら2種以上の組み合わせからなる群から選ばれることを特徴とする請求項6〜8のいずれか一項に記載のナノインプリント用組成物。   The solvent is selected from the group consisting of propylene glycol monomethyl ether acetate, 2-heptanone, cyclohexanone, ethyl lactate, ethyl ethoxypropionate, propylene glycol monomethyl ether, gamma butyrolactone, and combinations of two or more thereof. Item 9. The nanoimprinting composition according to any one of Items 6 to 8. さらに界面活性剤を含むことを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載のナノインプリント用組成物。   Furthermore, surfactant is included, The composition for nanoimprints as described in any one of Claims 1-9 characterized by the above-mentioned. 前記界面活性剤として、フッ素および/またはシリコーン系界面活性剤を含有することを特徴とする請求項10に記載のナノインプリント用組成物。   The composition for nanoimprinting according to claim 10, comprising fluorine and / or a silicone-based surfactant as the surfactant. 請求項1〜11のいずれか一項に記載のナノインプリント用組成物を用いて形成されたことを特徴とするエッチングレジストまたは永久膜。   The etching resist or permanent film formed using the composition for nanoimprints as described in any one of Claims 1-11. 請求項1〜11のいずれか一項に記載のナノインプリント用組成物を基材上に塗布してパターン形成層を形成する工程と、
前記パターン形成層を加熱する工程と、
前記パターン形成層にモールドを押圧する工程と、
前記モールドを押圧した前記パターン形成層を冷却する工程と、
前記モールドを剥離する工程と、
を含むことを特徴とするパターン形成方法。
The process of apply | coating the composition for nanoimprints as described in any one of Claims 1-11 on a base material, and forming a pattern formation layer,
Heating the pattern forming layer;
Pressing the mold against the pattern forming layer;
Cooling the pattern forming layer pressing the mold;
Peeling the mold;
A pattern forming method comprising:
請求項13に記載のパターン形成方法により形成されたことを特徴とするエッチングレジストまたは永久膜。   An etching resist or a permanent film formed by the pattern forming method according to claim 13.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010186979A (en) * 2008-12-03 2010-08-26 Fujifilm Corp Curable composition for imprints, patterning method, and pattern
WO2011129005A1 (en) * 2010-04-15 2011-10-20 東洋合成工業株式会社 Photocurable composition for formation of resin pattern, and pattern formation method using same
JP2014146812A (en) * 2008-12-03 2014-08-14 Fujifilm Corp Curable composition for imprint, pattern formation method, and pattern

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010186979A (en) * 2008-12-03 2010-08-26 Fujifilm Corp Curable composition for imprints, patterning method, and pattern
JP2014146812A (en) * 2008-12-03 2014-08-14 Fujifilm Corp Curable composition for imprint, pattern formation method, and pattern
WO2011129005A1 (en) * 2010-04-15 2011-10-20 東洋合成工業株式会社 Photocurable composition for formation of resin pattern, and pattern formation method using same

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