JP2011121182A - Nano-imprint pattern forming method - Google Patents

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Koji Ichikawa
幸司 市川
Airi Yamada
愛理 山田
Katsuhiko Nanba
克彦 難波
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Sumitomo Chemical Co Ltd
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Sumitomo Chemical Co Ltd
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  • Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pattern forming method which can obtain a pattern with a superior shape. <P>SOLUTION: The pattern forming method includes a process (1) for applying a composition containing a resin and a solvent on a substrate, a process (2) in which the solvent is removed from a layer applied on the substrate to form a composition layer, a process (3) in which while the composition layer is immersed in water, the pattern surface of a mold is pressed on the composition layer to transfer the pattern of the mold, a process (4) for drying the composition layer with the pattern of the mold transferred, and a process (5) for making the obtained composition layer leave the mold. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、微細パターンを形成するために有用なナノインプリントのパターン形成方法に関する。   The present invention relates to a nanoimprint pattern forming method useful for forming a fine pattern.

微細パターンを有する成形体は、光学素子(マイクロレンズアレイ、光導波路、光スイッチング、フレネルゾーンプレート、バイナリー光学素子、ブレーズ光学素子、フォトニクス結晶など)、反射防止フィルタ、バイオチップ、マイクロリアクターチップ、記録メディア、ディスプレイ材料、触媒担持体等として有用である。近年、デバイスの小型化などの要求と共に、そのパターンも更なる微細化が求められている。
そのような微細構造を表面に有する樹脂成形体の製造方法としては、微細パターンを有するモールドのパターンを転写層としての樹脂に転写して、微細パターンを形成するナノインプリント法が注目されている。このナノインプリント法では、熱ナノインプリント法(特許文献1)が提案されている。
熱ナノインプリント法とは、熱可塑性樹脂を含む層を加熱し、軟化させた熱可塑性樹脂層に、パターンを有するモールドを押し付けて熱可塑性樹脂層にパターンを形成した後、熱可塑性樹脂層からモールドを離脱させて、パターンを有する熱可塑性樹脂層を形成する方法である。
Molded products with fine patterns include optical elements (microlens arrays, optical waveguides, optical switching, Fresnel zone plates, binary optical elements, blazed optical elements, photonic crystals, etc.), antireflection filters, biochips, microreactor chips, recording It is useful as a medium, display material, catalyst carrier and the like. In recent years, with the demand for miniaturization of devices and the like, further miniaturization of the pattern has been required.
As a method for producing a resin molded body having such a fine structure on the surface, a nanoimprint method for forming a fine pattern by transferring a pattern of a mold having a fine pattern onto a resin as a transfer layer has attracted attention. As this nanoimprint method, a thermal nanoimprint method (Patent Document 1) has been proposed.
The thermal nanoimprint method is a method in which a layer containing a thermoplastic resin is heated, and a mold having a pattern is pressed against the softened thermoplastic resin layer to form a pattern on the thermoplastic resin layer, and then the mold is removed from the thermoplastic resin layer. This is a method of forming a thermoplastic resin layer having a pattern by separating.

特表2004−504718号公報JP-T-2004-504718

しかし、このパターンの製造方法では、得られるパターンの形状に必ずしも満足できない場合があった。   However, this pattern manufacturing method may not always satisfy the shape of the pattern obtained.

本発明は、以下の発明を含む。
[1](1)樹脂及び溶剤を含む組成物を基板上に塗布する工程、(2)基板上に塗布した層から溶剤を除去して組成物層を形成する工程、(3)組成物層を水に浸漬しながら、組成物層にモールドのパターン面を圧着して、モールドのパターンを転写させる工程、(4)モールドのパターンが転写された組成物層を乾燥させる工程、及び(5)得られた組成物層をモールドから離脱させる工程を含むパターン形成方法。
[2]水の温度が、20℃〜90℃である[1]記載のパターン形成方法。
[3]樹脂が、水酸基を有する樹脂である[1]又は[2]記載のパターン形成方法。
The present invention includes the following inventions.
[1] (1) A step of applying a composition containing a resin and a solvent on a substrate, (2) A step of forming a composition layer by removing the solvent from the layer applied on the substrate, (3) A composition layer A step of pressure-bonding the pattern surface of the mold to the composition layer while immersing in water, (4) a step of drying the composition layer to which the pattern of the mold has been transferred, and (5) The pattern formation method including the process of releasing the obtained composition layer from a mold.
[2] The pattern forming method according to [1], wherein the water temperature is 20 ° C to 90 ° C.
[3] The pattern forming method according to [1] or [2], wherein the resin is a resin having a hydroxyl group.

[4]樹脂が、式(I)で表される構造単位を有する樹脂である[1]〜[3]のいずれか記載のパターン形成方法。

Figure 2011121182
[式(I)中、
は、水素原子、ハロゲン原子又はハロゲン原子を有してもよいC1-6アルキル基を表す。
は、ハロゲン原子、水酸基、C1-6アルキル基、C1-6アルコキシ基、C2-4アシル基、C2-4アシルオキシ基、C1-6アルコキシカルボニル基又はC1-6ヒドロキシアルキル基を表す。
mは0〜4の整数を表す。mが2以上の整数である場合、複数のRは同一の種類の基であっても異なる種類の基であってもよい。] [4] The pattern forming method according to any one of [1] to [3], wherein the resin is a resin having a structural unit represented by the formula (I).
Figure 2011121182
[In the formula (I),
R 1 represents a hydrogen atom, a halogen atom or a C 1-6 alkyl group which may have a halogen atom.
R 2 represents a halogen atom, a hydroxyl group, a C 1-6 alkyl group, a C 1-6 alkoxy group, a C 2-4 acyl group, a C 2-4 acyloxy group, a C 1-6 alkoxycarbonyl group, or a C 1-6 hydroxy group. Represents an alkyl group.
m represents an integer of 0 to 4. When m is an integer of 2 or more, the plurality of R 2 may be the same type of group or different types of groups. ]

[5]樹脂が、さらに式(II)で表される構造単位を有する樹脂である[1]〜[4]のいずれかに記載のパターン形成方法。

Figure 2011121182
[式(II)中、
は、水素原子、ハロゲン原子又はハロゲン原子を有していてもよいC1-6アルキル基を表す。
は、ハロゲン原子、水酸基、C1-6アルキル基、C1-6アルコキシ基、C2-4アシル基、C2-4アシルオキシ基、C1-6アルコキシカルボニル基又はC1-6ヒドロキシアルキル基を表す。
nは0〜4の整数を表す。nが2以上の整数である場合、複数のRは同一の種類の基であっても異なる種類の基であってもよい。
及びRはそれぞれ独立に、水素原子又はC1-12炭化水素基を表す。
は、単結合又は置換基を有していてもよいC1-17飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる−CH−は−O−で置き換わっていてもよい。
は、C1-12脂肪族炭化水素基、C3-18飽和環状炭化水素基又はC6-18芳香族炭化水素基を表し、該脂肪族炭化水素基、飽和環状炭化水素基及び芳香族炭化水素基に含まれる水素原子は、C1-6アルコキシ基又はフェニルオキシ基で置換されていてもよい。] [5] The pattern forming method according to any one of [1] to [4], wherein the resin is a resin further having a structural unit represented by the formula (II).
Figure 2011121182
[In the formula (II),
R 3 represents a hydrogen atom, a halogen atom or a C 1-6 alkyl group which may have a halogen atom.
R 4 represents a halogen atom, a hydroxyl group, a C 1-6 alkyl group, a C 1-6 alkoxy group, a C 2-4 acyl group, a C 2-4 acyloxy group, a C 1-6 alkoxycarbonyl group, or a C 1-6 hydroxy group. Represents an alkyl group.
n represents an integer of 0 to 4. When n is an integer of 2 or more, the plurality of R 4 may be the same type of group or different types of groups.
R 5 and R 6 each independently represents a hydrogen atom or a C 1-12 hydrocarbon group.
A 1 represents a C 1-17 saturated hydrocarbon group which may have a single bond or a substituent, and —CH 2 — contained in the saturated hydrocarbon group may be replaced by —O—.
R 7 represents a C 1-12 aliphatic hydrocarbon group, a C 3-18 saturated cyclic hydrocarbon group or a C 6-18 aromatic hydrocarbon group, and the aliphatic hydrocarbon group, saturated cyclic hydrocarbon group and aromatic The hydrogen atom contained in the group hydrocarbon group may be substituted with a C 1-6 alkoxy group or a phenyloxy group. ]

本発明によれば、優れた形状のパターンを得ることができる。   According to the present invention, a pattern having an excellent shape can be obtained.

本発明のパターン形成方法においては、まず、樹脂(以下「樹脂(A)」という場合がある)及び溶剤(以下「溶剤(E)」という場合がある)を含む組成物を準備する。
<樹脂(A)>
本発明で使用する樹脂(A)は、水酸基を有するものが適している。
水酸基を有する樹脂としては、フェノール性水酸基を有するモノマー又はヒドロキシアダマンチル基を有するモノマーに由来する構造単位を有する樹脂が好ましい。中でも、フェノール性水酸基を有するモノマーに由来する構造単位を有する樹脂がより好ましい。
In the pattern forming method of the present invention, first, a composition containing a resin (hereinafter sometimes referred to as “resin (A)”) and a solvent (hereinafter sometimes referred to as “solvent (E)”) is prepared.
<Resin (A)>
The resin (A) used in the present invention is suitably one having a hydroxyl group.
As the resin having a hydroxyl group, a resin having a structural unit derived from a monomer having a phenolic hydroxyl group or a monomer having a hydroxyadamantyl group is preferable. Among these, a resin having a structural unit derived from a monomer having a phenolic hydroxyl group is more preferable.

フェノール性水酸基を有するモノマーに由来する構造単位としては、例えば、式(I)で表されるp−又はm−ヒドロキシスチレンに由来する構造単位が挙げられる。   Examples of the structural unit derived from a monomer having a phenolic hydroxyl group include a structural unit derived from p- or m-hydroxystyrene represented by the formula (I).

Figure 2011121182
[式(I)中、
は、水素原子、ハロゲン原子又はハロゲン原子を有してもよいC1-6アルキル基を表す。
は、ハロゲン原子、水酸基、C1-6アルキル基、C1-6アルコキシ基、C2-4アシル基、C2-4アシルオキシ基、C1-6アルコキシカルボニル基又はC1-6ヒドロキシアルキル基を表す。
mは0〜4の整数を表す。mが2以上の整数である場合、複数のRは同一の種類の基であっても異なる種類の基であってもよい。]
Figure 2011121182
[In the formula (I),
R 1 represents a hydrogen atom, a halogen atom or a C 1-6 alkyl group which may have a halogen atom.
R 2 represents a halogen atom, a hydroxyl group, a C 1-6 alkyl group, a C 1-6 alkoxy group, a C 2-4 acyl group, a C 2-4 acyloxy group, a C 1-6 alkoxycarbonyl group, or a C 1-6 hydroxy group. Represents an alkyl group.
m represents an integer of 0 to 4. When m is an integer of 2 or more, the plurality of R 2 may be the same type of group or different types of groups. ]

本明細書においては、ハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素原子が挙げられる。
ハロゲン原子を有してもよいアルキル基としては、例えば、ペルフルオロメチル、ペルフルオロエチル、ペルフルオロプロピル、ペルフルオロイソプロピル、ペルフルオロブチル、ペルフルオロsec−ブチル、ペルフルオロtert−ブチル、ペルフルオロペンチル、ペルフルオロヘキシル基などが挙げられる。
アルキル基としては、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、ペンチル、ヘキシル、オクチル、2−エチルヘキシル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル基等が挙げられる。
アルコキシ基としては、例えば、メトキシ、エトキシ、n−プロピポキシ、イソプロポキシ、n−ブトキシ、sec−ブトキシ、tert−ブトキシ、n−ペントキシ、n−ヘキトキシ基等が挙げられる。
アシル基としては、アセチル、プロピオニル、ブチリル等が挙げられる。
アシルオキシ基としては、アセチルオキシ、プロピオニルオキシ、ブチリルオキシ等が挙げられる。
アルコキシカルボニル基としては、例えば、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、n−プロピポキシカルボニル、イソプロポキシカルボニル、n−ブトキシカルボニル、sec−ブトキシカルボニル、tert−ブトキシカルボニル、n−ペントキシカルボニル、n−ヘキトキシ基等が挙げられる。
ヒドロキシアルキル基としては、ヒドロキシメチル、ジヒドロキシメチル、1−ヒドロキシエチル、2−ヒドロキシエチル、1,2−ジヒドロキシエチル、トリヒドロキシエチル、ヒドロキシブチル、ジヒドロキシブチル、トリヒドロキシブチル、ヒドロキシペンチル基等が挙げられる。
本明細書では、特に断りのない限り、同様の置換基を有するいずれの化学構造式においても、炭素数を適宜選択しながら、後述する具体的な各置換基を適用することができる。直鎖状、分岐状又は環状いずれかをとることができるものは、特記ない限り、そのいずれをも含み、また、同一の基において、直鎖状、分岐状又は環状の部分構造が混在していてもよい。さらに、各置換基は、結合部位によって一価又は二価の置換基となり得る。
In the present specification, examples of the halogen atom include fluorine, chlorine, bromine and iodine atoms.
Examples of the alkyl group which may have a halogen atom include perfluoromethyl, perfluoroethyl, perfluoropropyl, perfluoroisopropyl, perfluorobutyl, perfluoro sec-butyl, perfluoro tert-butyl, perfluoropentyl, perfluorohexyl groups and the like. .
Examples of the alkyl group include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, pentyl, hexyl, octyl, 2-ethylhexyl, nonyl, decyl, undecyl, and dodecyl groups.
Examples of the alkoxy group include methoxy, ethoxy, n-propoxy, isopropoxy, n-butoxy, sec-butoxy, tert-butoxy, n-pentoxy, n-hexoxy group and the like.
Examples of the acyl group include acetyl, propionyl, butyryl and the like.
Examples of the acyloxy group include acetyloxy, propionyloxy, butyryloxy and the like.
Examples of the alkoxycarbonyl group include methoxycarbonyl, ethoxycarbonyl, n-propoxycarbonyl, isopropoxycarbonyl, n-butoxycarbonyl, sec-butoxycarbonyl, tert-butoxycarbonyl, n-pentoxycarbonyl, n-hexoxy group and the like. Is mentioned.
Examples of the hydroxyalkyl group include hydroxymethyl, dihydroxymethyl, 1-hydroxyethyl, 2-hydroxyethyl, 1,2-dihydroxyethyl, trihydroxyethyl, hydroxybutyl, dihydroxybutyl, trihydroxybutyl, hydroxypentyl group and the like. .
In the present specification, unless otherwise specified, specific substituents to be described later can be applied to any chemical structural formula having the same substituents while appropriately selecting the number of carbon atoms. Those which can take any of linear, branched or cyclic are included unless otherwise specified, and in the same group, linear, branched or cyclic partial structures are mixed. May be. Furthermore, each substituent can be a monovalent or divalent substituent depending on the binding site.

式(I)の構造単位では、アルキル基としては、C1−4アルキル基が好ましく、メチル又はエチル基がより好ましく、メチル基が特に好ましい。
アルコキシ基としては、C1−4アルコキシ基が好ましく、メトキシ又はエトキシ基がより好ましく、メトキシ基が特に好ましい。
In the structural unit of the formula (I), the alkyl group is preferably a C 1-4 alkyl group, more preferably a methyl or ethyl group, and particularly preferably a methyl group.
As the alkoxy group, a C 1-4 alkoxy group is preferable, a methoxy or ethoxy group is more preferable, and a methoxy group is particularly preferable.

このようなフェノール性水酸基を有するモノマーに由来する構造単位を有する重合体は、例えば、アセトキシスチレンをラジカル重合した後、酸によって脱アセチルすることによって得ることができる。
フェノール性水酸基を有するモノマーとしては、以下のビニルフェノール系モノマーが挙げられる。
A polymer having a structural unit derived from a monomer having such a phenolic hydroxyl group can be obtained, for example, by radically polymerizing acetoxystyrene and then deacetylating with an acid.
Examples of the monomer having a phenolic hydroxyl group include the following vinylphenol monomers.

Figure 2011121182
Figure 2011121182

Figure 2011121182
Figure 2011121182

Figure 2011121182
Figure 2011121182

Figure 2011121182
Figure 2011121182

以上のモノマーのうち、4−ヒドロキシスチレン又は4−ヒドロキシ−α−メチルスチレンが特に好ましい。   Of the above monomers, 4-hydroxystyrene or 4-hydroxy-α-methylstyrene is particularly preferred.

本発明に使用される樹脂は、全樹脂の構成単位に対して、フェノール性水酸基を有するモノマーに由来する構造単位(I)を有する樹脂が10モル%以上、好ましくは15〜95モル%、さらに好ましくは20〜90モル%含む、フェノール性水酸基を有するモノマーに由来する構造単位を主体とした樹脂が好ましい。
フェノール性水酸基を有するモノマーに由来する構成単位(I)が50質量%以上であると、例えば、基板と組成物との密着性を向上させることができることから好ましい。
The resin used in the present invention is 10 mol% or more, preferably 15 to 95 mol% of the resin having the structural unit (I) derived from the monomer having a phenolic hydroxyl group, based on the structural units of all resins. A resin mainly composed of a structural unit derived from a monomer having a phenolic hydroxyl group and containing 20 to 90 mol% is preferable.
It is preferable that the structural unit (I) derived from the monomer having a phenolic hydroxyl group is 50% by mass or more because, for example, the adhesion between the substrate and the composition can be improved.

ヒドロキシアダマンチル基を有するモノマーに由来する構造単位としては、例えば、式(III)で表される構造単位が挙げられる。   Examples of the structural unit derived from a monomer having a hydroxyadamantyl group include a structural unit represented by the formula (III).

Figure 2011121182
[式(III)中、
は、水素原子又はメチル基を表す。
及びR10は、それぞれ独立に、水素原子、メチル基又はヒドロキシ基を表す。
Lは、−O−又は−O−(CH2−CO−O−を表し、kは1〜7の整数を表す。 tは、0〜10の整数を表す。]
Figure 2011121182
[In the formula (III),
R 8 represents a hydrogen atom or a methyl group.
R 9 and R 10 each independently represents a hydrogen atom, a methyl group or a hydroxy group.
L represents —O— or —O— (CH 2 ) k —CO—O—, and k represents an integer of 1 to 7. t represents an integer of 0 to 10. ]

式(III)においては、Lは、好ましくは、−O−、−O−(CH2−CO−O−であり(fは、1〜4の整数である)、より好ましくは−O−である。
は、好ましくはメチル基である。
は、好ましくは水素原子である。
10は、好ましくは水素原子又はヒドロキシ基である。
tは、好ましくは0〜3の整数、より好ましくは0又は1である。
In the formula (III), L is preferably —O—, —O— (CH 2 ) f —CO—O— (f is an integer of 1 to 4), more preferably —O—. -.
R 8 is preferably a methyl group.
R 9 is preferably a hydrogen atom.
R 10 is preferably a hydrogen atom or a hydroxy group.
t is preferably an integer of 0 to 3, more preferably 0 or 1.

ヒドロキシアダマンチル基を有するモノマーとしては、例えば、以下のものが挙げられる。   Examples of the monomer having a hydroxyadamantyl group include the following.

Figure 2011121182
Figure 2011121182

Figure 2011121182
Figure 2011121182

Figure 2011121182
Figure 2011121182

Figure 2011121182
これらの中でも、3−ヒドロキシ−1−アダマンチル(メタ)アクリレート、3,5−ジヒドロキシ−1−アダマンチル(メタ)アクリレート及び(メタ)アクリル酸1−(3,5−ジヒドロキシ−1−アダマンチルオキシカルボニル)メチルが好ましい。特に、3−ヒドロキシ−1−アダマンチル(メタ)アクリレート及び3,5−ジヒドロキシ−1−アダマンチル(メタ)アクリレートがより好ましく、3−ヒドロキシ−1−アダマンチルメタクリレート及び3,5−ジヒドロキシ−1−アダマンチルメタクリレートがさらに好ましい。
Figure 2011121182
Among these, 3-hydroxy-1-adamantyl (meth) acrylate, 3,5-dihydroxy-1-adamantyl (meth) acrylate and (meth) acrylic acid 1- (3,5-dihydroxy-1-adamantyloxycarbonyl) Methyl is preferred. In particular, 3-hydroxy-1-adamantyl (meth) acrylate and 3,5-dihydroxy-1-adamantyl (meth) acrylate are more preferable, and 3-hydroxy-1-adamantyl methacrylate and 3,5-dihydroxy-1-adamantyl methacrylate are more preferable. Is more preferable.

さらに、樹脂(A)は、ビニルフェノールの水酸基をアセタールで保護したモノマーに由来する構造単位を含有してもよい。
ビニルフェノールの水酸基をアセタールで保護したモノマーに由来する構造単位としては、式(II)で表される構造単位が挙げられる。

Figure 2011121182
[式(II)中、
は、水素原子、ハロゲン原子又はハロゲン原子を有してもよいC1−6のアルキル基を表す。
は、ハロゲン原子、水酸基、C1-6アルキル基、C1-6アルコキシ基、C2-4アシル基、C2-4アシルオキシ基、C1-6アルコキシカルボニル基又はC1-6ヒドロキシアルキル基を表す。
nは0〜4の整数を表す。nが2以上の整数である場合、複数のRは同一の種類の基であっても異なる種類の基であってもよい。
及びRはそれぞれ独立に、水素原子又はC1-12炭化水素基を表す。
は、単結合又は置換基を有していてもよいC1-17飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる−CH−は−O−で置き換わっていてもよい。
は、C1-12脂肪族炭化水素基、C3-18飽和環状炭化水素基又はC6-18芳香族炭化水素基を表し、該脂肪族炭化水素基、飽和環状炭化水素基及び芳香族炭化水素基に含まれる水素原子は、C1-6アルコキシ基又はフェニルオキシ基で置換されていてもよい。] Furthermore, the resin (A) may contain a structural unit derived from a monomer in which the hydroxyl group of vinylphenol is protected with an acetal.
Examples of the structural unit derived from the monomer in which the hydroxyl group of vinylphenol is protected with an acetal include the structural unit represented by the formula (II).
Figure 2011121182
[In the formula (II),
R 3 represents a hydrogen atom, a halogen atom or a C 1-6 alkyl group which may have a halogen atom.
R 4 represents a halogen atom, a hydroxyl group, a C 1-6 alkyl group, a C 1-6 alkoxy group, a C 2-4 acyl group, a C 2-4 acyloxy group, a C 1-6 alkoxycarbonyl group, or a C 1-6 hydroxy group. Represents an alkyl group.
n represents an integer of 0 to 4. When n is an integer of 2 or more, the plurality of R 4 may be the same type of group or different types of groups.
R 5 and R 6 each independently represents a hydrogen atom or a C 1-12 hydrocarbon group.
A 1 represents a C 1-17 saturated hydrocarbon group which may have a single bond or a substituent, and —CH 2 — contained in the saturated hydrocarbon group may be replaced by —O—.
R 7 represents a C 1-12 aliphatic hydrocarbon group, a C 3-18 saturated cyclic hydrocarbon group or a C 6-18 aromatic hydrocarbon group, and the aliphatic hydrocarbon group, saturated cyclic hydrocarbon group and aromatic The hydrogen atom contained in the group hydrocarbon group may be substituted with a C 1-6 alkoxy group or a phenyloxy group. ]

炭化水素基としては、直鎖又は分岐、環状炭化水素及びこれらの組み合わせが含まれる。例えば、上述したアルキル基;後述する脂環式炭化水素;2−アルキル−2−アダマンチル基、1−(1−アダマンチル)−1−アルキル基等が挙げられる。
飽和炭化水素基としては、例えば、アルキレン基、シクロアルキレン基を含む2価の基が挙げられる。
アルキレン基としては、例えば、メチレン基、ジメチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、ヘプタメチレン基、オクタメチレン基、ノナメチレン基、デカメチレン基、ウンデカメチレン基、ドデカメチレン基、トリデカメチレン基、テトラデカメチレン基、ペンタデカメチレン基、ヘキサデカメチレン基、ヘプタデカメチレン基、エチレン基、プロピレン基、イソプロピレン基、sec−ブチレン基及びtert−ブチレン基などが挙げられる。
シクロアルキレン基を含む2価の基としては、以下の飽和環状炭化水素基として例示した基の2価の基等が挙げられる。
脂肪族炭化水素基としては、上述したアルキル基と同様のものが挙げられる。
飽和環状炭化水素基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基、ノルボルニル基、1−アダマンチル基、2−アダマンチル基、イソボルニル基等の脂環式炭化水素基及び下記に示す基等が挙げられる。

Figure 2011121182
芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントラニル基、p−メチルフェニル基、p−tert−ブチルフェニル基、p−アダマンチルフェニル基等が挙げられる。 Hydrocarbon groups include straight or branched, cyclic hydrocarbons and combinations thereof. For example, the alkyl group mentioned above; the alicyclic hydrocarbon mentioned later; 2-alkyl-2-adamantyl group, 1- (1-adamantyl) -1-alkyl group, etc. are mentioned.
Examples of the saturated hydrocarbon group include divalent groups including an alkylene group and a cycloalkylene group.
Examples of the alkylene group include a methylene group, a dimethylene group, a trimethylene group, a tetramethylene group, a pentamethylene group, a hexamethylene group, a heptamethylene group, an octamethylene group, a nonamethylene group, a decamethylene group, an undecamethylene group, and a dodecamethylene group. , Tridecamethylene group, tetradecamethylene group, pentadecamethylene group, hexadecamethylene group, heptacamethylene group, ethylene group, propylene group, isopropylene group, sec-butylene group and tert-butylene group.
Examples of the divalent group containing a cycloalkylene group include the divalent groups of the groups exemplified as the following saturated cyclic hydrocarbon groups.
Examples of the aliphatic hydrocarbon group include the same alkyl groups as described above.
Examples of the saturated cyclic hydrocarbon group include cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, cyclooctyl group, cyclononyl group, cyclodecyl group, norbornyl group, 1-adamantyl group, 2-adamantyl group, Examples thereof include alicyclic hydrocarbon groups such as isobornyl group and groups shown below.
Figure 2011121182
Examples of the aromatic hydrocarbon group include a phenyl group, a naphthyl group, an anthranyl group, a p-methylphenyl group, a p-tert-butylphenyl group, and a p-adamantylphenyl group.

式(II)においては、アルキル基としては、C1−4アルキル基が好ましく、メチル又はエチル基がより好ましく、メチル基が特に好ましい。
アルコキシ基としては、C1−4アルコキシ基が好ましく、メトキシ又はエトキシ基がより好ましく、メトキシ基が特に好ましい。
また、Aにおける置換基としては、例えば、ハロゲン原子、水酸基、C1-6アルキル基、C1-6アルコキシ基等が挙げられる。
In formula (II), the alkyl group is preferably a C1-4 alkyl group, more preferably a methyl or ethyl group, and particularly preferably a methyl group.
As the alkoxy group, a C 1-4 alkoxy group is preferable, a methoxy or ethoxy group is more preferable, and a methoxy group is particularly preferable.
Examples of the substituent for A 1 include a halogen atom, a hydroxyl group, a C 1-6 alkyl group, a C 1-6 alkoxy group, and the like.

ビニルフェノールの水酸基をアセタールで保護したモノマーとしては、例えば、以下のモノマーが挙げられる。   Examples of the monomer in which the hydroxyl group of vinylphenol is protected with acetal include the following monomers.

Figure 2011121182
Figure 2011121182

Figure 2011121182
Figure 2011121182

Figure 2011121182
Figure 2011121182

Figure 2011121182
Figure 2011121182

Figure 2011121182
Figure 2011121182

本発明に使用される樹脂では、全樹脂の構成単位に対して、上述したフェノール性水酸基を有するモノマーに由来する構造単位(I)と、上述したビニルフェノールの水酸基をアセタールで保護したモノマーに由来する構造単位(II)とを有する樹脂が、50質量%以上、好ましくは55〜95質量%、さらに好ましくは60〜90質量%含まれる樹脂であってもよい。
フェノール性水酸基を有するモノマー及びこのようなモノマーの水酸基が保護されたモノマーに由来する構成単位(I)及び(II)が、50質量%以上であると、上記と同様に、密着性を高くすることができるからである。
In the resin used in the present invention, the structural unit (I) derived from the monomer having the phenolic hydroxyl group described above and the monomer obtained by protecting the hydroxyl group of vinylphenol described above with an acetal with respect to the structural units of all resins. The resin having 50% by mass or more, preferably 55 to 95% by mass, and more preferably 60 to 90% by mass of the resin having the structural unit (II) to be formed may be used.
When the monomer having a phenolic hydroxyl group and the structural units (I) and (II) derived from the monomer in which the hydroxyl group of such a monomer is protected are 50% by mass or more, the adhesion is increased as described above. Because it can.

<溶剤(E)>
本発明の組成物においては、組成物層を均一に塗布するパターン形成するために必要とする。溶剤(E)は、組成物の粘度により異なるが、一般的には、組成物中10質量%以上(好ましくは20質量%以上、より好ましくは30質量%以上)、99質量%以下(好ましくは98質量%以下)で含有されていることが適している。
溶剤(E)の含有量は、例えば、液体クロマトグラフィー又はガスクロマトグラフィーなどの公知の分析手段で測定できる。
<Solvent (E)>
In the composition of the present invention, it is necessary for forming a pattern for uniformly applying the composition layer. The solvent (E) varies depending on the viscosity of the composition, but generally 10% by mass or more (preferably 20% by mass or more, more preferably 30% by mass or more), 99% by mass or less (preferably in the composition). It is suitable that it is contained in 98% by mass or less.
The content of the solvent (E) can be measured by a known analysis means such as liquid chromatography or gas chromatography.

溶剤(E)としては、例えば、エチルセロソルブアセテート、メチルセロソルブアセテート及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートのようなグリコールエーテルエステル類;プロピレングリコールモノメチルエーテルのようなグリコールエーテル類;乳酸エチル、酢酸ブチル、酢酸アミル及びピルビン酸エチルのようなエステル類;アセトン、メチルイソブチルケトン、2−ヘプタノン及びシクロヘキサノンのようなケトン類;γ−ブチロラクトンのような環状エステル類;などを挙げることができる。溶剤(E)は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。   Examples of the solvent (E) include glycol ether esters such as ethyl cellosolve acetate, methyl cellosolve acetate and propylene glycol monomethyl ether acetate; glycol ethers such as propylene glycol monomethyl ether; ethyl lactate, butyl acetate, amyl acetate and And esters such as ethyl pyruvate; ketones such as acetone, methyl isobutyl ketone, 2-heptanone and cyclohexanone; cyclic esters such as γ-butyrolactone; A solvent (E) may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

本発明の組成物では、必要に応じて、その他の成分を含有していてもよい。このような成分は、特に限定されることはなく、ナノインプリント分野で公知の添加剤、例えば、重合性化合物、離型剤、シランカップリング剤、重合禁止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、老化防止剤、可塑剤、密着促進剤、熱重合開始剤、着色剤、無機粒子、エラストマー粒子、光酸増殖剤、光塩基発生剤、塩基性化合物、流動調整剤、消泡剤、分散剤等、溶解抑止剤、界面活性剤、安定剤、染料などが挙げられる。   The composition of the present invention may contain other components as required. Such components are not particularly limited, and additives known in the nanoimprint field, such as polymerizable compounds, mold release agents, silane coupling agents, polymerization inhibitors, antioxidants, ultraviolet absorbers, light Stabilizer, anti-aging agent, plasticizer, adhesion promoter, thermal polymerization initiator, colorant, inorganic particles, elastomer particles, photoacid breeder, photobase generator, basic compound, flow regulator, antifoaming agent, Examples thereof include a dispersant, a dissolution inhibitor, a surfactant, a stabilizer, and a dye.

<パターン形成方法>
本発明のパターン形成方法は、
(1)樹脂及び溶剤を含む組成物を基板上に塗布する工程、
(2)基板上に塗布した層から溶剤を除去して組成物層を形成する工程、
(3)組成物層を水に浸漬しながら、組成物層にモールドのパターン面を圧着して、モールドのパターンを転写する工程、
(4)モールドのパターンが転写された組成物層を乾燥する工程、及び、
(5)乾燥した組成物層をモールドから離脱させる工程を含む。
<Pattern formation method>
The pattern forming method of the present invention comprises:
(1) The process of apply | coating the composition containing resin and a solvent on a board | substrate,
(2) a step of removing the solvent from the layer applied on the substrate to form a composition layer;
(3) a step of transferring the pattern of the mold by pressing the pattern surface of the mold onto the composition layer while immersing the composition layer in water;
(4) drying the composition layer to which the pattern of the mold has been transferred, and
(5) including a step of releasing the dried composition layer from the mold.

組成物を塗布する基板としては、特に限定されるものではなく、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、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又は透明プラスチック基板、TFTアレイ基板、PDPの電極板、ガラス基板、ITO又は金属などの導電性基材、絶縁性基材、シリコン、窒化シリコン、ポリシリコン、酸化シリコン、アモルファスシリコンなどの半導体作製基板等が挙げられる。基板の形状は、特に限定されず、板状、ロール状等が挙げられる。   The substrate to which the composition is applied is not particularly limited, for example, quartz, glass, optical film, ceramic material, vapor deposition film, magnetic film, reflective film, metal substrate such as Ni, Cu, Cr, Fe, Polymer substrate such as paper, SOG, polyester film, polycarbonate film, polyimide film or transparent plastic substrate, TFT array substrate, PDP electrode plate, glass substrate, conductive substrate such as ITO or metal, insulating substrate, silicon, Examples include semiconductor fabrication substrates such as silicon nitride, polysilicon, silicon oxide, and amorphous silicon. The shape of the substrate is not particularly limited, and examples thereof include a plate shape and a roll shape.

組成物の基体上への塗布は、例えば、ディップコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート法、エクストルージョンコート法、スピンコート方法、スリットスキャン法など、通常、用いられる装置によって行うことができる。
組成物の基体上への塗布は、単回(単層)でもよいし、多重塗布してもよい。
組成物層の膜厚は、使用する用途によって異なるが、0.05μm〜30μmが例示される。
Application of the composition onto the substrate is usually performed by, for example, dip coating, air knife coating, curtain coating, wire bar coating, gravure coating, extrusion coating, spin coating, slit scanning, etc. This can be done depending on the equipment used.
Application of the composition onto the substrate may be performed once (single layer) or multiple times.
Although the film thickness of a composition layer changes with uses to be used, 0.05 micrometer-30 micrometers are illustrated.

溶剤の除去は、例えば、ホットプレート等の加熱装置を用いて溶剤を蒸発させるか、あるいは減圧装置を用いて行うことができる。これにより、溶剤が除去された組成物層を形成することができる。この場合の温度は、例えば、50〜200℃程度が例示される。また、圧力は、1〜1.0×10Pa程度が例示される。 The solvent can be removed, for example, by evaporating the solvent using a heating device such as a hot plate or using a decompression device. Thereby, the composition layer from which the solvent has been removed can be formed. As for the temperature in this case, about 50-200 degreeC is illustrated, for example. The pressure is exemplified by about 1 to 1.0 × 10 5 Pa.

得られた組成物層は、水に浸漬する。この場合、例えば、20℃〜90℃の水に浸漬することが適しており、浸漬とともに、組成物層にモールドのパターン面を圧着して、モールドのパターンを転写させる。
この際に用いるモールドは、転写されるべきパターンを有するモールドが使われる。
モールドは、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予めパターンが形成されている。モールドは、組成物層とモールドとの剥離性を向上するために離型処理を行ったものを用いてもよい。
モールドの圧着は、10気圧以下で行うのが好ましい。また、その圧着時間は、例えば、数秒から数十分間程度が適している。
The obtained composition layer is immersed in water. In this case, for example, it is suitable to immerse in water at 20 ° C. to 90 ° C., and simultaneously with the immersion, the pattern surface of the mold is pressure-bonded to the composition layer to transfer the pattern of the mold.
As the mold used at this time, a mold having a pattern to be transferred is used.
The mold has a pattern formed in advance according to the desired processing accuracy, for example, by photolithography, electron beam drawing, or the like. A mold that has been subjected to a release treatment in order to improve the peelability between the composition layer and the mold may be used.
The pressing of the mold is preferably performed at 10 atm or less. In addition, the pressure bonding time is, for example, about several seconds to several tens of minutes.

モールドのパターンの転写後、パターンが転写された組成物層を乾燥する。乾燥は、例えば、50〜200℃程度の温度、1〜1.0×10Pa程度の圧力で行うことが適している。
その後、乾燥した組成物層をモールドから離脱させることによりパターンを形成することができる。
なお、乾燥は、組成物層をモールドから離脱させる前に行うことが適しているが、組成物層をモールドから離脱させた後に行ってもよい。
After transferring the pattern of the mold, the composition layer to which the pattern is transferred is dried. Drying is suitably performed at a temperature of about 50 to 200 ° C. and a pressure of about 1 to 1.0 × 10 5 Pa, for example.
Thereafter, the pattern can be formed by releasing the dried composition layer from the mold.
The drying is suitably performed before the composition layer is released from the mold, but may be performed after the composition layer is released from the mold.

以下、本発明のパターン形成方法を実施例によって詳細に説明する。
実施例及び比較例中、含有量及び使用量を表す%及び部は、特記ないかぎり質量基準である。
なお、重量平均分子量は、ポリスチレンを標準品として、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィー(東ソー株式会社製HLC−8120GPC型、カラムは”TSKgel Multipore HXL−M”3本、溶媒はテトラヒドロフラン)により求めた値である。
カラム:TSKgel Multipore HXL-M x 3 + guardcolumn(東ソー社製)
溶離液:テトラヒドロフラン
流量:1.0mL/min
検出器:RI検出器
カラム温度:40℃
注入量:100μl
分子量標準:標準ポリスチレン(東ソー社製)
Hereinafter, the pattern forming method of the present invention will be described in detail with reference to examples.
In Examples and Comparative Examples, “%” and “part” representing content and use amount are based on mass unless otherwise specified.
The weight average molecular weight is a value obtained by gel permeation chromatography (HLC-8120GPC type, manufactured by Tosoh Corporation, three columns are “TSKgel Multipore HXL-M”, and the solvent is tetrahydrofuran) using polystyrene as a standard product. is there.
Column: TSKgel Multipore H XL -M x 3 + guardcolumn (manufactured by Tosoh Corporation)
Eluent: Tetrahydrofuran Flow rate: 1.0 mL / min
Detector: RI detector Column temperature: 40 ° C
Injection volume: 100 μl
Molecular weight standard: Standard polystyrene (manufactured by Tosoh Corporation)

実施例及び比較例
表1に示す各成分を溶剤40部に混合して溶解し、さらに孔径0.2μmのフッ素樹脂製フィルタで濾過して組成物を調製した。各組成物について、以下に示す評価を行った。
Examples and Comparative Examples Each component shown in Table 1 was mixed and dissolved in 40 parts of a solvent, and further filtered through a fluororesin filter having a pore size of 0.2 μm to prepare a composition. Each composition was evaluated as follows.

Figure 2011121182
Figure 2011121182

[溶剤]
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 25部
プロピレングリコールモノメチルエーテル 14部
γ−ブチロラクトン 1部
[solvent]
Propylene glycol monomethyl ether acetate 25 parts Propylene glycol monomethyl ether 14 parts γ-butyrolactone 1 part

[樹脂A1:ポリビニルフェノール系重合体]
A1:Mw=20000 Mw/Mn=1.20

Figure 2011121182
[Resin A1: Polyvinylphenol polymer]
A1: Mw = 20000 Mw / Mn = 1.20
Figure 2011121182

[樹脂A2:ポリビニルフェノール系重合体]
A2:Mw=12000 Mw/Mn=1.65

Figure 2011121182
[Resin A2: Polyvinylphenol-based polymer]
A2: Mw = 12000 Mw / Mn = 1.65
Figure 2011121182

[樹脂A3:ポリビニルフェノール系重合体]
A3:Mw=12000 Mw/Mn=1.78

Figure 2011121182
[Resin A3: Polyvinylphenol polymer]
A3: Mw = 12000 Mw / Mn = 1.78
Figure 2011121182

[樹脂A4:ポリビニルフェノール系重合体]
A4:Mw=12000 Mw/Mn=1.68

Figure 2011121182
[Resin A4: Polyvinylphenol-based polymer]
A4: Mw = 12000 Mw / Mn = 1.68
Figure 2011121182

[樹脂A5:ポリビニルフェノール系重合体]
A5:Mw=15000 Mw/Mn=1.18

Figure 2011121182
[Resin A5: Polyvinylphenol polymer]
A5: Mw = 15000 Mw / Mn = 1.18
Figure 2011121182

[樹脂A6:ヒドロキシアダマンチル系重合体]
A6:Mw=8000 Mw/Mn=1.54

Figure 2011121182
[Resin A6: Hydroxyadamantyl polymer]
A6: Mw = 8000 Mw / Mn = 1.54
Figure 2011121182

(圧子パターンの形状評価1)
2インチ角のガラス基板(#1737;コーニング社製)を、中性洗剤、水およびアルコールで順次洗浄してから乾燥した。このガラス基板上に、上記の組成物を乾燥後の膜厚が表1の膜厚欄に示す膜厚となるようにスピンコートした。
組成物塗布後、ダイレクトホットプレート上にて、表1のベーク欄に示す温度で90秒間プリベークし、組成物層を形成した。
得られたガラス基板の表面を水で浸漬した状態で、ダイナミック超微小硬度計(DUH−W201;(株)島津製作所製)に設置し、水の温度を70℃に保った状態で、三角錐圧子を5mNの力で5秒間、組成物層に圧着し、パターンを転写させた。
その後、水を除去して、ガラス基板を乾燥した。
続いて、圧子を組成物層から離脱した。
組成物層における圧子の圧着離脱部分の形状を観察した。
ガラス基板部分まで圧子形状が反映されているものを○、ガラス基板に残渣が見られるもの又は圧子形状が反映されていないものを×とした。
その結果を表2に示す。
(Indenter pattern shape evaluation 1)
A 2-inch square glass substrate (# 1737; manufactured by Corning) was sequentially washed with a neutral detergent, water and alcohol and then dried. On the glass substrate, the above composition was spin-coated so that the film thickness after drying was the film thickness shown in the film thickness column of Table 1.
After coating the composition, it was pre-baked on a direct hot plate at the temperature shown in Table 1 for 90 seconds to form a composition layer.
In the state where the surface of the obtained glass substrate was immersed in water, it was installed in a dynamic ultra-micro hardness tester (DUH-W201; manufactured by Shimadzu Corporation), and the temperature of water was kept at 70 ° C. The cone indenter was pressed against the composition layer with a force of 5 mN for 5 seconds to transfer the pattern.
Then, water was removed and the glass substrate was dried.
Subsequently, the indenter was detached from the composition layer.
The shape of the pressure-bonded part of the indenter in the composition layer was observed.
The case where the shape of the indenter was reflected up to the glass substrate portion was evaluated as “◯”, and the case where a residue was observed on the glass substrate or the case where the shape of the indenter was not reflected was evaluated as “x”.
The results are shown in Table 2.

(鉛筆硬度1及び2)
2インチ角のガラス基板(#1737;コーニング社製)を、中性洗剤、水およびアルコールで順次洗浄してから乾燥した。このガラス基板上に、上記の組成物を乾燥後の膜厚が表1の膜厚欄に示す膜厚となるようにスピンコートした。
組成物塗布後は、ダイレクトホットプレート上にて、表1のベーク欄に示す温度で90秒間プリベークし、組成物層を形成した。
水を、表1の水浸漬温度欄に示す温度に保った状態で、得られたガラス基板上の組成物層の鉛筆硬度1を測定した。
その後、水を除去し、乾燥した後、鉛筆硬度2を測定した。
これらの結果を表2に示す。
(Pencil hardness 1 and 2)
A 2-inch square glass substrate (# 1737; manufactured by Corning) was sequentially washed with a neutral detergent, water and alcohol and then dried. On the glass substrate, the above composition was spin-coated so that the film thickness after drying was the film thickness shown in the film thickness column of Table 1.
After application of the composition, it was pre-baked on a direct hot plate at the temperature shown in Table 1 for 90 seconds to form a composition layer.
With the water kept at the temperature shown in the water immersion temperature column of Table 1, the pencil hardness 1 of the composition layer on the obtained glass substrate was measured.
Then, after removing water and drying, pencil hardness 2 was measured.
These results are shown in Table 2.

Figure 2011121182
Figure 2011121182

(モールドパターンの形状評価2)
まず、この評価に用いるモールドを形成した。
エチルエーテル化されたポリ(p−ビニルフェノール)樹脂の合成
ポリ(p−ビニルフェノール)〔リンカーM(丸善石油化学製);重量平均分子量4900〕400gをアセトン2リットル中に溶解した。その後、炭酸カリウム250g及び沃化エチル84gを加えて、10時間加熱還流した。反応混合物を濾過し、得られた濾液を水10リットル中に注いだ。得られた沈澱物に酢酸エチル2リットルを加えて溶解し、得られた溶液を、5%蓚酸水1リットルを用いて洗浄した。洗液が中性を示すまで有機層を水で洗浄し、溶媒を減圧下に留去した。濃縮残りを1リットルのアセトンに溶解し、水10リットル中に注いだ。沈澱物を濾過、乾燥して部分的にエチルエーテル化されたポリ(p−ビニルフェノール)を得た。
1H−NMRにより求めたエチルエーテル化率は、16モル%であった。
エチルエーテル化されたポリ(p−ビニルフェノール)樹脂の合成により得られた部分的にエチルエーテル化されたポリ(p−ビニルフェノール)13.5部、ヘキサメチロールメラミンヘキサメチルエーテル1.0部及びN−ヒドロキシスクシンイミドプロピルスルホン酸エステル3.0部をジエチレングリコールジメチルエーテル48部に溶解した。この溶液を、孔径0.1μmのテフロン(登録商標)製フィルタで濾過して、樹脂組成物を調製した。
この樹脂組成物を、常法により洗浄したガラスウエハにスピンコーターを用いて2.0μm厚に塗布した。
次いで、ガラスウエハをホットプレート上にて100℃で1分プリベークした。
プリベーク後、塗膜に加速電圧50KeVで走査電子線をパターン照射した。
照射後、ガラスウエハをホットプレート上にて90℃で1分加熱し、潜像を形成した。
これをテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの2.38重量%水溶液で1分間現像し、0.50μm及び1.00μmのラインパターンをガラスウエハ上に形成した。0.50μm又は1.00μmのラインパターンを得た部分をそれぞれカットし、後に使用するモールドとした。
(Mold pattern shape evaluation 2)
First, a mold used for this evaluation was formed.
Synthesis of ethyl etherified poly (p-vinylphenol) resin 400 g of poly (p-vinylphenol) [Linker M (manufactured by Maruzen Petrochemical); weight average molecular weight 4900] was dissolved in 2 liters of acetone. Thereafter, 250 g of potassium carbonate and 84 g of ethyl iodide were added, and the mixture was heated to reflux for 10 hours. The reaction mixture was filtered and the resulting filtrate was poured into 10 liters of water. The resulting precipitate was dissolved by adding 2 liters of ethyl acetate, and the resulting solution was washed with 1 liter of 5% oxalic acid water. The organic layer was washed with water until the washing solution became neutral, and the solvent was distilled off under reduced pressure. The concentrated residue was dissolved in 1 liter of acetone and poured into 10 liters of water. The precipitate was filtered and dried to obtain partially ethyl etherified poly (p-vinylphenol).
The ethyl etherification rate determined by 1 H-NMR was 16 mol%.
13.5 parts of partially ethyl etherified poly (p-vinylphenol) obtained by synthesis of ethyl etherified poly (p-vinylphenol) resin, 1.0 part of hexamethylol melamine hexamethyl ether and 3.0 parts of N-hydroxysuccinimidopropyl sulfonic acid ester was dissolved in 48 parts of diethylene glycol dimethyl ether. This solution was filtered through a Teflon (registered trademark) filter having a pore diameter of 0.1 μm to prepare a resin composition.
This resin composition was applied to a glass wafer washed by a conventional method to a thickness of 2.0 μm using a spin coater.
Next, the glass wafer was pre-baked on a hot plate at 100 ° C. for 1 minute.
After pre-baking, the coating film was irradiated with a scanning electron beam at an acceleration voltage of 50 KeV.
After irradiation, the glass wafer was heated on a hot plate at 90 ° C. for 1 minute to form a latent image.
This was developed with a 2.38 wt% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide for 1 minute to form line patterns of 0.50 μm and 1.00 μm on the glass wafer. The portions where the line patterns of 0.50 μm or 1.00 μm were obtained were cut to obtain molds to be used later.

2インチ角のガラス基板(#1737;コーニング社製)を、中性洗剤、水およびアルコールで順次洗浄してから乾燥した。このガラス基板上に、上記組成物を乾燥後の膜厚が表1の膜厚欄に示す膜厚となるようにスピンコートした。
組成物塗布後、ダイレクトホットプレート上にて、表1のベーク欄に示す温度で90秒間プリベークし、組成物層を形成した。
得られたガラス基板に、70℃の水に浸漬した状態で、先に作成したモールドを圧着し、モールドパターンを転写させた。
次いで、モールドを圧着したまま、水を除去して、乾燥した。
続いて、モールドを組成物層から離脱することにより、0.50μm又は1.00μmの抜きパターンを形成した。
0.50μm又は1.00μmの抜きパターンを走査型電子顕微鏡で観察した。
モールドの形状が良好に反映されたパターンが形成できたものを○、モールド形状が反映できていないもの、パターンにひびが入っているものを×として判断した。
その結果を表3に示す。
A 2-inch square glass substrate (# 1737; manufactured by Corning) was sequentially washed with a neutral detergent, water and alcohol and then dried. On the glass substrate, the composition was spin-coated so that the film thickness after drying was the film thickness shown in the film thickness column of Table 1.
After coating the composition, it was pre-baked on a direct hot plate at the temperature shown in Table 1 for 90 seconds to form a composition layer.
In the state immersed in the water of 70 degreeC to the obtained glass substrate, the mold created previously was crimped | bonded and the mold pattern was transcribe | transferred.
Subsequently, water was removed and the mold was dried while the mold was pressed.
Subsequently, by removing the mold from the composition layer, a 0.50 μm or 1.00 μm extraction pattern was formed.
A punched pattern of 0.50 μm or 1.00 μm was observed with a scanning electron microscope.
A case where a pattern in which the shape of the mold was satisfactorily reflected was formed was judged as ◯, a case where the mold shape was not reflected, and a case where the pattern was cracked was judged as x.
The results are shown in Table 3.

Figure 2011121182
Figure 2011121182

本発明によれば、光学素子(マイクロレンズアレイ、光導波路、光スイッチング、フレネルゾーンプレート、バイナリー光学素子、ブレーズ光学素子、フォトニクス結晶など)、反射防止フィルタ、バイオチップ、マイクロリアクターチップ、記録メディア、ディスプレイ材料、触媒担持体等、優れた形状の微細パターンを意図する成形体に対して、広く適用することが可能となる。   According to the present invention, an optical element (microlens array, optical waveguide, optical switching, Fresnel zone plate, binary optical element, blaze optical element, photonics crystal, etc.), antireflection filter, biochip, microreactor chip, recording medium, The present invention can be widely applied to compacts intended for fine patterns with excellent shapes, such as display materials and catalyst carriers.

Claims (5)

(1)樹脂及び溶剤を含む組成物を基板上に塗布する工程、
(2)基板上に塗布した層から溶剤を除去して組成物層を形成する工程、
(3)組成物層を水に浸漬しながら、組成物層にモールドのパターン面を圧着して、モールドのパターンを転写する工程、
(4)モールドのパターンが転写された組成物層を乾燥する工程、及び、
(5)得られた組成物層をモールドから離脱させる工程を含むパターン形成方法。
(1) The process of apply | coating the composition containing resin and a solvent on a board | substrate,
(2) a step of removing the solvent from the layer applied on the substrate to form a composition layer;
(3) a step of transferring the pattern of the mold by pressing the pattern surface of the mold onto the composition layer while immersing the composition layer in water;
(4) drying the composition layer to which the pattern of the mold has been transferred, and
(5) A pattern forming method including a step of releasing the obtained composition layer from the mold.
水の温度が、20℃〜90℃である請求項1記載のパターン形成方法。   The pattern forming method according to claim 1, wherein the temperature of the water is 20 ° C. to 90 ° C. 樹脂が、水酸基を有する樹脂である請求項1又は2記載のパターン形成方法。   The pattern forming method according to claim 1, wherein the resin is a resin having a hydroxyl group. 樹脂が、式(I)で表される構造単位を有する樹脂である請求項1〜3のいずれか記載のパターン形成方法。
Figure 2011121182
[式(I)中、
は、水素原子、ハロゲン原子又はハロゲン原子を有してもよいC1-6アルキル基を表す。
は、ハロゲン原子、水酸基、C1-6アルキル基、C1-6アルコキシ基、C2-4アシル基、C2-4アシルオキシ基、C1-6アルコキシカルボニル基又はC1-6ヒドロキシアルキル基を表す。
mは0〜4の整数を表す。mが2以上の整数である場合、複数のRは同一の種類の基であっても異なる種類の基であってもよい。]
The pattern forming method according to claim 1, wherein the resin is a resin having a structural unit represented by the formula (I).
Figure 2011121182
[In the formula (I),
R 1 represents a hydrogen atom, a halogen atom or a C 1-6 alkyl group which may have a halogen atom.
R 2 represents a halogen atom, a hydroxyl group, a C 1-6 alkyl group, a C 1-6 alkoxy group, a C 2-4 acyl group, a C 2-4 acyloxy group, a C 1-6 alkoxycarbonyl group, or a C 1-6 hydroxy group. Represents an alkyl group.
m represents an integer of 0 to 4. When m is an integer of 2 or more, the plurality of R 2 may be the same type of group or different types of groups. ]
樹脂が、さらに式(II)で表される構造単位を有する樹脂である請求項1〜4のいずれかに記載のパターン形成方法。
Figure 2011121182
[式(II)中、
は、水素原子、ハロゲン原子又はハロゲン原子を有していてもよいC1-6アルキル基を表す。
は、ハロゲン原子、水酸基、C1-6アルキル基、C1-6アルコキシ基、C2-4アシル基、C2-4アシルオキシ基、C1-6アルコキシカルボニル基又はC1-6ヒドロキシアルキル基を表す。
nは0〜4の整数を表す。nが2以上の整数である場合、複数のRは同一の種類の基であっても異なる種類の基であってもよい。
及びRはそれぞれ独立に、水素原子又はC1-12炭化水素基を表す。
は、単結合又は置換基を有していてもよいC1-17飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる−CH−は−O−で置き換わっていてもよい。
は、C1-12脂肪族炭化水素基、C3-18飽和環状炭化水素基又はC6-18芳香族炭化水素基を表し、該脂肪族炭化水素基、飽和環状炭化水素基及び芳香族炭化水素基に含まれる水素原子は、C1-6アルコキシ基又はフェニルオキシ基で置換されていてもよい。]
The pattern forming method according to claim 1, wherein the resin is a resin further having a structural unit represented by the formula (II).
Figure 2011121182
[In the formula (II),
R 3 represents a hydrogen atom, a halogen atom or a C 1-6 alkyl group which may have a halogen atom.
R 4 represents a halogen atom, a hydroxyl group, a C 1-6 alkyl group, a C 1-6 alkoxy group, a C 2-4 acyl group, a C 2-4 acyloxy group, a C 1-6 alkoxycarbonyl group, or a C 1-6 hydroxy group. Represents an alkyl group.
n represents an integer of 0 to 4. When n is an integer of 2 or more, the plurality of R 4 may be the same type of group or different types of groups.
R 5 and R 6 each independently represents a hydrogen atom or a C 1-12 hydrocarbon group.
A 1 represents a C 1-17 saturated hydrocarbon group which may have a single bond or a substituent, and —CH 2 — contained in the saturated hydrocarbon group may be replaced by —O—.
R 7 represents a C 1-12 aliphatic hydrocarbon group, a C 3-18 saturated cyclic hydrocarbon group or a C 6-18 aromatic hydrocarbon group, and the aliphatic hydrocarbon group, saturated cyclic hydrocarbon group and aromatic The hydrogen atom contained in the group hydrocarbon group may be substituted with a C 1-6 alkoxy group or a phenyloxy group. ]
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016027963A (en) * 2015-11-09 2016-02-25 国立研究開発法人産業技術総合研究所 Immersion imprint method

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