JP2013149989A - パターン転写方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、凹凸パターンが形成された微細構造体層を有するスタンパを被転写基板上の光硬化性樹脂材料に押し付け、前記光硬化性樹脂材料を硬化させることで、前記光硬化性樹脂材料に前記スタンパの凹凸パターンを転写するパターン転写方法において、前記スタンパの微細構造体層として、前記光硬化性樹脂材料の硬化機構とは異なる硬化機構を有するシルセスキオキサン誘導体を主成分とする樹脂組成物の重合体を用いて、前記光硬化性樹脂材料に前記スタンパの凹凸パターンを転写することを特徴とする。
【選択図】なし
Description
以下では、微細パターン転写用スタンパについて説明した後に、このスタンパを使用したパターン転写方法について説明する。
図1(a)に示すように、本実施形態に係る微細パターン転写用スタンパ3は、支持基材1上に微細構造体層2を有している。ここで微細構造とは、ナノメートルからマイクロメートルのオーダで形成された構造のことを指す。
また、支持基材1は、微細構造体層2との間に緩衝層(図示省略)と呼ばれる柔軟な樹脂層を有していてもよい。そして、微細構造体層2と緩衝層との接着力を強化するために、緩衝層の表面にはカップリング処理が施されていてもよい。
図1(b)に示す支持基材1は、第1のハード層1a、第1のソフト層1b、第2のハード層1c及び第2のソフト層1dをこの順番で備えている。そして、第1のソフト層1b及び第2のソフト層1dの弾性率が、第1のハード層1a及び第2のハード層1cの弾性率よりも小さくなっている。ちなみに、微細構造体層2は、第2のソフト層1dの表面に形成されている。これらの第1のソフト層1b及び第2のソフト層1d、並びに第1のハード層1a及び第2のハード層1cのそれぞれは、前記した弾性率の関係を満足するように、前記した材料から選択して構成することができる。
なお、本発明における支持基材1は、ハード層とソフト層の順序や組み合わせ、微細構造体層2が配置される層に区別を設けることなく、層数や順序、構成は特に限定されない。
ここでの他の硬化性樹脂としては、シルセスキオキサン誘導体が有する重合性官能基と同機構で硬化する樹脂モノマが望ましい。
この光硬化重合開始剤としては、前記樹脂組成物に含まれるシルセスキオキサン誘導体や、他の硬化性樹脂の重合性官能基に合わせて適宜選択される。特に、カチオン重合開始剤は酸素阻害による硬化不良を防ぐ点において望ましい。
カチオン重合開始剤としては、求電子試薬であり、カチオン発生源を持っているもので、有機成分を熱又は光により硬化させるものであれば特に制限はなく、公知のカチオン重合開始剤を用いることができる。特に、紫外線により硬化を開始させるカチオン重合性触媒は、室温での凹凸パターン形成が可能となり、より高精度なマスタモールドからのレプリカ形成が可能となるので望ましい。
また、紫外線により硬化を開始するカチオン重合触媒の具体的な例としては、IRGACURE261(チバガイギー社製)、オプトマーSP−150(旭電化工業社製)、オプトマーSP−151旭電化工業社製)、オプトマーSP−152(旭電化工業社製)、オプトマーSP−170(旭電化工業社製)、オプトマーSP−171(旭電化工業社製)、オプトマーSP−172(旭電化工業社製)、UVE−1014(ゼネラルエレクトロニクス社製)、CD−1012(サートマー社製)、サンエイドSI−60L(三新化学工業社製)、サンエイドSI−80L(三新化学工業社製)、サンエイドSI−100L(三新化学工業社製)、サンエイドSI−110(三新化学工業社製)、サンエイドSI−180(三新化学工業社製)、CI−2064(日本曹達社製)、CI−2639(日本曹達社製)、CI−2624(日本曹達社製)、CI−2481(日本曹達社製)、Uvacure 1590(ダイセルUCB社製)、Uvacure 1591(ダイセルUCB社製)、RHODORSIL Photo InItiator 2074(ローヌ・プーラン社製)、UVI−6990(ユニオンカーバイド社製)、BBI−103(ミドリ化学社製)、MPI−103(ミドリ化学社製)、TPS−103(ミドリ化学社製)、MDS−103(ミドリ化学社製)、DTS−103(ミドリ化学社製)、DTS−103(ミドリ化学社製)、NAT−103(ミドリ化学社製)、NDS−103(ミドリ化学社製)、CYRAURE UVI6990(ユニオンカ−バイト日本社製)等が挙げられる。これら重合開始剤は単独で適用することも可能であるが、2種以上を組み合わせて使用することもできる。このほか公知の重合促進剤及び増感剤等と組み合わせて適用することもできる。
しかしながら、製造工程により意図せず混入する反応性官能基を有しない溶剤成分は樹脂組成物に含まれていても本発明の効果を阻害するものではない。また、樹脂組成物には、本発明の課題を阻害しない範囲で、支持基材1と樹脂組成物との密着力を強化するための界面活性剤が含まれていてもよい。また、必要に応じ重合禁止剤等の添加剤を加えてもよい。
次に、この微細パターン転写用スタンパ3を使用した微細パターンの転写方法について説明する。図3は、微細パターン転写用スタンパの微細パターンを被転写体に転写する様子を示す模式図である。
この転写方法では、図3に示すように、被転写基板7上に硬化性樹脂材料6を設けた被転写体5が使用される。
このように離型処理を必要とせずに、連続転写性を向上させることができる微細パターン転写用スタンパ3は、微細構造体の製造時におけるランニングコストを低減することができる。
(実施例1)
はじめに、複数個のオキセタニル基を有するシルセスキオキサン誘導体OX−SQ SI−20(東亞合成社製)1部と、カチオン重合開始剤としてのアデカオプトマーSP−172(旭電化工業社製)0.06部を調合して微細構造体層の光硬化性樹脂組成物を調製した。
実施例1と同様の方法で微細構造体層を有する微細パターン転写用スタンパを作製した。この際、8個のエポキシ基を有するシルセスキオキサン誘導体Q−4OG(東亞合成製)1部と、カチオン重合開始剤としてのアデカオプトマーSP−172(旭電化工業社製)0.06部を調合し、微細構造体層の光硬化性樹脂組成物を作製した。この光硬化性樹脂組成物を用い、実施例1と同様の方法により微細パターン転写用スタンパを作製し、そして連続転写を行って、AFMにより評価した。50回連続転写後における微細構造体パターンの高さ方向の最大寸法誤差が3%であり離型処理無しで、微細パターン転写用スタンパによる高精度連続転写が可能であった。
実施例1と同様の方法で微細構造体層を有する微細パターン転写用スタンパを作製した。この際、カチオン重合性のエポキシ基を3個有するシルセスキオキサン誘導体Tris[(epoxypropoxypropyl) dimethylsilyloxy]-POSS(ALDRICH)1部と光カチオン重合開始剤であるアデカオプトマーSP−172(旭電化工業社製)0.06部を調合し光硬化性樹脂組成物とした。この光硬化性樹脂組成物を用い、実施例1と同様の方法により樹脂スタンパを作製し、そして連続転写を行い、AFMにより評価した。50回連続転写後における微細構造体パターンの高さ方向の最大寸法誤差が3%であり離型処理無しで、微細パターン転写用スタンパによる高精度連続転写が可能であった。
実施例1と同様の方法で微細構造体層を有する微細パターン転写用スタンパを作製した。この際、光カチオン重合性のエポキシ基を8個有するシルセスキオキサン誘導体90部、同じ光カチオン重合性のエポキシ基を2個有するポリジメチルシロキサン10部、及び光カチオン重合開始剤であるアデカオプトマーSP−172(旭電化工業社製)6部を調合し光硬化性樹脂組成物とした。この光硬化性樹脂組成物を用い、実施例1と同様の方法により微細パターン転写用スタンパを作製し、そして連続転写を行い、AFMにより評価した。50回連続転写後における微細構造体パターンの高さ方向の最大寸法誤差が3%であり離型処理無しで、微細パターン転写用スタンパによる高精度連続転写が可能であった。
実施例1と同様の方法で微細構造体層を有する微細パターン転写用スタンパを作製した。この際、光カチオン重合性のエポキシ基を8個有するシルセスキオキサン誘導体90部、同じ光カチオン重合性のエポキシ基を2個有するビスフェノールA型エポキシ樹脂であるエピコート828(ジャパンエポキシレジン社製)10部、及び光カチオン重合開始剤であるアデカオプトマーSP−172(旭電化工業社製)6部を調合し、光硬化性樹脂組成物とした。この光硬化性樹脂組成物を用い、実施例1と同様の方法により微細パターン転写用スタンパを作製し、そして連続転写を行い、AMFにより評価した。50回連続転写後における微細構造体パターンの高さ方向の最大寸法誤差が3%であり、離型処理無しで、微細パターン転写用スタンパによる高精度連続転写が可能であった。
複数個のオキセタニル基を有するシルセスキオキサン誘導体OX−SQ SI−20(東亞合成社製)1部と、カチオン重合開始剤としてのアデカオプトマーSP−172(旭電化工業社製)0.06部を調合し、微細構造体層の光硬化性樹脂組成物を作製した。また、支持基材として、表面にKBM403(信越シリコーン社製)によりカップリング処理した20mm×20mm、厚さ0.7mmの支持基材を準備した。OPTOOL DSX(ダイキン工業社製)により離型処理された表面に180nmΦ、ピッチ180nm、高さ200nmのホールパターンが形成された石英製マスタモールド上に、微細構造体層となる樹脂組成物を滴下し、スピンコート後、紫外線を照射して硬化させ微細構造体層を形成した。
複数個のオキセタニル基を有するシルセスキオキサン誘導体OX−SQ SI−20(東亞合成社製)1部と、カチオン重合開始剤としてのアデカオプトマーSP−172(旭電化工業社製)0.06部を調合し、微細構造体層の光硬化性樹脂組成物を作製した。また、支持基材として、表面にKBM403(信越シリコーン社製)によりカップリング処理した20mm×20mm、厚さ0.7mmの支持基材を準備した。OPTOOL DSX(ダイキン工業社製)により離型処理された表面に180nmΦ、ピッチ180nm、高さ200nmのホールパターンが形成された石英製マスタモールド上に、微細構造体層となる樹脂組成物を滴下し、スピンコート後、紫外線を照射して硬化させ微細構造体層を形成した。
複数個のオキセタニル基を有するシルセスキオキサン誘導体OX−SQ SI−20(東亞合成社製)1部とカチオン重合開始剤として、アデカオプトマーSP−172(旭電化工業社製)0.06部を調合し、微細構造体層の光硬化性樹脂組成物を作製した。また、支持基材として、表面にKBM403(信越シリコーン社製)によりカップリング処理した20mm×20mm、厚さ0.7mmの支持基材を準備した。OPTOOL DSX(ダイキン工業社製)により離型処理された表面に180nmΦ、ピッチ180nm、高さ200nmのホールパターンが形成された石英製マスタモールド上に、微細構造体層となる樹脂組成物を滴下し、スピンコート後、紫外線を照射して硬化させ微細構造体層を形成した。
実施例1と同様の方法で微細構造体層を有する微細パターン転写用スタンパを作製した。この際、ラジカル重合性のアクリレート基を8個有するシルセスキオキサン誘導体1部と光ラジカル重合開始剤であるDAROCURE1173(チバ社製)0.03部を光硬化性樹脂組成物とした。実施例1と同様な方法で連続転写性の評価を試みたが、微細パターン転写用スタンパを被転写体から剥離することができず微細構造体を転写することができなかった。
実施例1と同様の方法で微細構造体層を有する微細パターン転写用スタンパを作製した。その際、2官能性のポリジメチルシロキサンとカチオン重合開始剤としての光カチオン重合開始剤であるアデカオプトマーSP−172(旭電化工業社製)を調合し、パターン層の光硬化性樹脂組成物とした。実施例1と同様な方法で連続転写性の評価を試みたところ、連続転写20回目の被転写体では微細構造体の転写が確認できなかった。同時に、20回連続転写後スタンパの微細構造体層のパターン破断が観察された。また、転写10回目の被転写体ではパターン高さが転写1回目の非転写体と比較し10〜20%増加しており、精度のよく転写を行うことができなかった。
実施例1と同様の方法で微細構造体層を有する微細パターン転写用スタンパを作製した。この際、光カチオン重合性のエポキシ基を8個有するシルセスキオキサン誘導体75部、同じ光カチオン重合性のエポキシ基を2個有するポリジメチルシロキサン25部、及び光カチオン重合開始剤であるアデカオプトマーSP−172(旭電化工業社製)6部を調合し、光硬化性樹脂組成物とした。実施例1と同様な方法で連続転写性の評価を試みたところ、連続転写20回目の被転写体では微細構造体の転写が確認できなかった。同時に、20回連続転写後スタンパの微細構造体層のパターン座屈が観察された。また、転写10回目の被転写体ではパターン高さが転写1回目の非転写体と比較し10〜20%増加しており、精度のよく転写を行うことができなかった。さらに、広範囲において転写不良が確認され、連続転写10回程度で微細構造体層は破壊されている。
実施例1と同様の方法で微細構造体層を有する微細パターン転写用スタンパを作製した。この際、光カチオン重合性のエポキシ基を8個有するシルセスキオキサン誘導体75部、同じ光カチオン重合性のエポキシ基を2個有するビスフェノールA型エポキシ樹脂であるエピコート828(ジャパンエポキシレジン社製)25部、及び光カチオン重合開始剤であるアデカオプトマーSP−172(旭電化工業社製)6部を調合し光硬化性樹脂組成物とした。実施例1と同様な方法で連続転写性の評価を試みたところ、連続転写20回目の被転写体では微細構造体の転写が確認できなかった。同時に、20回連続転写後スタンパの微細構造体層のパターン座屈が観察された。
1a 第1のハード層
1b 第1のソフト層
1c 第2のハード層
1d 第2のソフト層
1e ソフト層
2 微細構造体層
2a 樹脂組成物
3 微細パターン転写用スタンパ
4a 微細パターン
5 被転写体
6 硬化性樹脂材料
7 被転写基板
Claims (8)
- 凹凸パターンが形成された微細構造体層を有するスタンパを被転写基板上の光硬化性樹脂材料に押し付け、前記光硬化性樹脂材料を硬化させることで、前記光硬化性樹脂材料に前記スタンパの凹凸パターンを転写するパターン転写方法において、
前記スタンパの微細構造体層として、前記光硬化性樹脂材料の硬化機構とは異なる硬化機構を有するシルセスキオキサン誘導体を主成分とする樹脂組成物の重合体を用いて、前記光硬化性樹脂材料に前記スタンパの凹凸パターンを転写することを特徴とするパターン転写方法。 - 請求項1に記載のパターン転写方法において、
前記シルセスキオキサン誘導体が光カチオン重合性であり、前記光硬化性樹脂材料が光ラジカル重合性であることを特徴とするパターン転写方法。 - 請求項2に記載のパターン転写方法において、
前記光硬化性樹脂材料がアクリレート系モノマを主成分とする光ラジカル重合性の樹脂組成物であることを特徴とするパターン転写方法。 - 請求項1に記載のパターン転写方法において、
前記シルセスキオキサン誘導体が光ラジカル重合性であり、前記光硬化性樹脂材料が光カチオン重合性であることを特徴とするパターン転写方法。 - 請求項1に記載のパターン転写方法において、
前記スタンパに離型処理が施されていないことを特徴とするパターン転写方法。 - 請求項1に記載のパターン転写方法において、
前記微細構造体層が複数の重合性官能基を有するシルセスキオキサン誘導体を主成分とする樹脂組成物の重合体であることを特徴とするパターン転写方法。 - 請求項1に記載のパターン転写方法において、
前記シルセスキオキサン誘導体を主成分とする樹脂組成物は、前記シルセスキオキサン誘導体を80質量%以上含有することを特徴とするパターン転写方法。 - 請求項7に記載のパターン転写方法において、
前記シルセスキオキサン誘導体を主成分とする樹脂組成物が、前記シルセスキオキサン誘導体の他に前記シルセスキオキサン誘導体が有する重合性官能基と同機構で硬化する樹脂モノマを含むことを特徴とするパターン転写方法。
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