JP2016096291A - Curable composition for imprint, and method for manufacturing resist laminate by use thereof - Google Patents

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井上 裕史
Yasushi Inoue
裕史 井上
佐藤 誠
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: a curable composition for imprint, which includes a polymerizable monomer hard to permeate a polydimethylsiloxane mold; and a method for manufacturing a resist laminate by use of such a composition.SOLUTION: A curable composition for imprint comprises: a polymerizable monomer of which the polarization term (dP) in Hansen parameters (HSP) is 4.0 or more, or the molecular size is equal to or larger than a PDMS micropore size of 0.70 nm. The polymerizable monomer is hard to permeate PDMS. Use of the curable composition including polymerizable components made of the polymerizable monomers enables the suppression of the permeation into PDMS mold.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、インプリント用硬化性組成物、及び該組成物を用いたレジスト積層体の製造方法に関する。   The present invention relates to a curable composition for imprints and a method for producing a resist laminate using the composition.

近年、半導体集積回路は、微細加工により微細化された高精度なものが生産されている。微細加工は、高精度の半導体集積回路の他にも、液晶パネル等の反射防止層形成、偏光フィルム・有機ELパネル・LED(Light emitting diode)基板における光取り出し効率向上等の光学・照明用途、自動車用窓ガラスの撥水加工、立体的な細胞培養技術等のバイオテクノロジー、二次電池、太陽電池、燃料電池等のエネルギー開発等において、必要な技術である。このような微細加工の方法の一つとして、ナノインプリント技術が利用されている。   In recent years, high-precision semiconductor integrated circuits that have been miniaturized by microfabrication have been produced. In addition to high-precision semiconductor integrated circuits, microfabrication is used for optical / illumination applications such as the formation of antireflection layers such as liquid crystal panels, and the improvement of light extraction efficiency in polarizing films, organic EL panels, and LED (Light emitting diode) substrates. This is a necessary technology for water repellent processing of automotive window glass, biotechnology such as three-dimensional cell culture technology, and energy development of secondary batteries, solar cells, fuel cells and the like. As one of such fine processing methods, nanoimprint technology is used.

ナノインプリント技術とは、基板上に形成したいパターンに対応するパターンの凹凸を有するモールドを、基板表面に形成された塗膜上に型押しし、塗膜を硬化させた後、分離(離型)することにより、所望のパターンを該基板表面に転写する工程を含んでおり、低コストで量産化が可能な微細加工技術として期待されている。   With nanoimprint technology, a mold having pattern irregularities corresponding to the pattern to be formed on the substrate is embossed on the coating film formed on the substrate surface, and the coating film is cured and then separated (released). Thus, the method includes a step of transferring a desired pattern onto the surface of the substrate, and is expected as a fine processing technique that can be mass-produced at low cost.

このナノインプリント技術は、基板表面に形成する塗膜材の特性により二種類に大別される。1つは、塗膜材として熱可塑性樹脂を用い、それをガラス転移温度以上に加熱して塑性変形させ、モールドを押し付けた後、冷却して塗膜材を硬化させることによりパターンを転写する熱インプリント法である。   This nanoimprint technology is roughly classified into two types depending on the characteristics of the coating material formed on the substrate surface. The first is to use a thermoplastic resin as the coating material, heat it to a temperature above the glass transition temperature, plastically deform it, press the mold, and then cool it down to cure the coating material to transfer the pattern. Imprint method.

もう1つは、モールド、または基板の少なくとも一方が透明であるものを使用し、塗膜材として液状の光硬化性組成物を用い、モールドを押し付けて塗膜と接触させ、次いでモールド、または基板を介して光を照射して該塗膜材を硬化させることによりパターンを転写する光インプリント法である。   The other uses at least one of a mold and a substrate, uses a liquid photocurable composition as a coating material, presses the mold into contact with the coating, and then molds or the substrate Is a photoimprinting method in which a pattern is transferred by irradiating light through a film to cure the coating material.

熱ナノインプリント法は、加熱・冷却の熱サイクルがあるため、スループットが低く、温度による寸法変化、パターン精度の低下という問題点がある。これに対して、光インプリント法は、熱サイクルがないため、スループットに優れ、温度による寸法変化等が小さい。そのため、光インプリント法は、ナノインプリント技術において広く利用されるようになっており、該方法に好適に用いられるインプリント用光硬化性組成物の開発が進められている。   The thermal nanoimprint method has a problem that it has a low throughput, a dimensional change due to temperature, and a decrease in pattern accuracy because of a thermal cycle of heating and cooling. On the other hand, the optical imprint method is excellent in throughput because there is no thermal cycle, and the dimensional change due to temperature is small. For this reason, the photoimprint method is widely used in nanoimprint technology, and development of a photocurable composition for imprints suitably used for the method is underway.

インプリントに用いられるモールドとしては、石英ガラスやシリコン基板に電子線描画により作製されたマスターモールドを複製したレプリカモールドが一般的に使用されている。これは、マスターモールド(原版)は非常に高価であるため、破損等のリスクを最小限にとどめるためである。   As a mold used for imprinting, a replica mold obtained by replicating a master mold produced by electron beam drawing on a quartz glass or a silicon substrate is generally used. This is because the master mold (original) is very expensive and minimizes the risk of breakage and the like.

光インプリント法は、インプリント時の圧力環境により減圧方式と常圧方式の二種類に分けられる。減圧方式は、チャンバー内を減圧にして空気を抜き、減圧下でモールドを押し付け、パターン転写する方式である(図1参照)。レプリカモールドには、ポリエチレンテレフタレート(PET)や環状ポリオレフィン樹脂(COP)等の樹脂フィルムモールドが多く用いられる。一方、常圧方式は、空気中でモールドを押し付け、パターン転写する方式である(図2参照)。レプリカモールドには、シリコーン系樹脂、例えば、ポリジメチルシロキサン(PDMS)モールドを用いることが必須である。常圧方式(図3参照)は、空気中でインプリントを行うために、インプリントの際に必ずモールド内に空気が入り込むことになる。PDMSは、ガス透過性が通常のプラスチックの10〜100倍と非常に高いため、モールドを通して入り込んだ空気を抜くことが可能である(図3a、b参照)。そのために、空気中でもパターン欠陥がなく、パターン転写を行うことができる(図3c参照)。   The optical imprint method is classified into two types, a decompression method and a normal pressure method, depending on the pressure environment during imprinting. The decompression method is a method in which the inside of the chamber is decompressed to release air, the mold is pressed under reduced pressure, and the pattern is transferred (see FIG. 1). For the replica mold, a resin film mold such as polyethylene terephthalate (PET) or cyclic polyolefin resin (COP) is often used. On the other hand, the normal pressure method is a method in which a mold is pressed in air to transfer a pattern (see FIG. 2). For the replica mold, it is essential to use a silicone resin, for example, a polydimethylsiloxane (PDMS) mold. In the normal pressure method (see FIG. 3), since imprinting is performed in air, air always enters the mold during imprinting. PDMS has an extremely high gas permeability of 10 to 100 times that of ordinary plastics, so that air that has entered through the mold can be removed (see FIGS. 3a and b). Therefore, there is no pattern defect even in the air, and pattern transfer can be performed (see FIG. 3c).

PDMSはシロキサン鎖がメチル基を外側にした螺旋構造を有するため、その細孔を空気が容易に通り抜けることが可能である。そのため、空気中で塗膜へのモールド押し当てが実施可能であるが、一方で、光照射時には塗膜へ酸素が容易に供給されるため、ラジカル重合系のインプリント用硬化性組成物を使用した場合は重合阻害が発生する。よって、PSMSモールドを大気下で使用する際は、重合阻害を受けないカチオン重合系のインプリント用光硬化性組成物を使用するのが好ましい。ラジカル重合系のインプリント用光硬化性組成物を用いる場合は、窒素下、アルゴン下、また真空下等の酸素が存在しない雰囲気で制御すれば、問題なく硬化できる。PDMSモールドのインプリント時の使用方法は、石英等、他のレプリカモールドと同様であり、また、公知のインプリント用硬化性組成物を用いてインプリントの実施が可能である(例えば、特許文献1参照)。   PDMS has a helical structure in which the siloxane chain has a methyl group outside, so that air can easily pass through the pores. Therefore, it is possible to carry out mold pressing on the coating film in the air, but on the other hand, oxygen is easily supplied to the coating during light irradiation, so a radical polymerization type curable composition for imprints is used. In this case, polymerization inhibition occurs. Therefore, when the PSMS mold is used in the air, it is preferable to use a photopolymerizable composition for imprinting of a cationic polymerization system that does not undergo polymerization inhibition. When using a photopolymerizable composition for imprinting based on radical polymerization, it can be cured without problems if it is controlled in an atmosphere free of oxygen, such as under nitrogen, argon or vacuum. The usage method of the PDMS mold at the time of imprinting is the same as that of other replica molds such as quartz, and imprinting can be performed using a known curable composition for imprinting (for example, Patent Documents). 1).

特開2013−189537号公報JP 2013-189537 A

通常、PDMSモールドは繰り返し使用されている。その際、インプリント用硬化性組成物、及び該組成物の硬化体の付着物が付着して劣化する場合があった。これら付着物は、洗浄等により低減・除去すればよいが、本発明者等の検討によれば、これら付着物以外にもPDMSモールドを劣化させる要因があることがわかった。つまり、インプリント用硬化性組成物の付着物であれば顕微鏡等で確認できるが、本発明者等の検討によれば、PDMSモールドをインプリント用硬化性組成物からなる塗膜と接触させた際、PDMSの細孔にインプリント用硬化性組成物が浸透することにより、ガス透過性の低下、及びモールドの膨潤が発生し、これによりモールドパターンの寸法変化、欠陥の発生、離型性の低下が起こることが分かった。そのため、PDMSモールドを使用する場合、モールドの繰返し使用回数の増加による劣化を抑制する点から、PDMSに浸透しにくいインプリント用硬化性組成物が必要であることが分かった。   Usually, the PDMS mold is used repeatedly. In that case, the curable composition for imprints and the deposit of the cured body of the composition sometimes adhered and deteriorated. These deposits may be reduced or removed by washing or the like. However, according to the study by the present inventors, it has been found that there are factors other than these deposits that degrade the PDMS mold. That is, if it is a deposit | attachment of the curable composition for imprints, it can confirm with a microscope etc., but according to examination of the present inventors, the PDMS mold was made to contact with the coating film which consists of a curable composition for imprints. At this time, when the curable composition for imprints penetrates into the pores of PDMS, the gas permeability is lowered and the mold is swelled. As a result, the dimensional change of the mold pattern, the occurrence of defects, the release property It was found that a decrease occurred. Therefore, when using a PDMS mold, it turned out that the curable composition for imprint which does not penetrate | penetrate PDMS from the point which suppresses the deterioration by the increase in the number of times of repeated use of a mold is required.

したがって、本発明の目的は、PDMSモールドへ浸み込みにくい重合性単量体からなるインプリント用硬化性組成物、及び該組成物を用いたレジスト積層体の製造方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a curable composition for imprints composed of a polymerizable monomer that hardly penetrates into a PDMS mold, and a method for producing a resist laminate using the composition.

本発明者等は、上記課題を解決するため、鋭意検討を行った。そして、PDMSに浸透し、ガス透過性等を低下させる原因物質が、重合性単量体成分であることを突き止めた(塗膜剤とする際に使用する有機溶媒等は、PDMSモールドの繰り返し使用時に、その性能を低下させないことが分かった。)。そして、PDMSモールドへ浸み込みにくい重合性単量体について検討を行った結果、重合性単量体のハンセン溶解度パラメータ(HSP)における分極項(dP)が特定の値以上となるか、分子サイズが特定の大きさ以上となる重合性単量体からなる重合性成分を含むインプリント用硬化性組成物とすることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have conducted intensive studies. And it was found that the causative substance that penetrates into PDMS and decreases gas permeability etc. is a polymerizable monomer component (the organic solvent used for the coating agent is used repeatedly in PDMS molds) Sometimes it has been found that it does not degrade its performance.) As a result of examining the polymerizable monomer that is difficult to penetrate into the PDMS mold, the polarization term (dP) in the Hansen solubility parameter (HSP) of the polymerizable monomer exceeds a specific value, or the molecular size It has been found that the above-mentioned problems can be solved by using a curable composition for imprints containing a polymerizable component comprising a polymerizable monomer having a specific size or more, and the present invention has been completed.

すなわち、第一の本発明は、ポリジメチルシロキサンからなるモールドを使用してインプリントを行う際に用いるインプリント用硬化性組成物であって、下記(1)及び(2)の少なくとも1つの要件を満足する重合性単量体からなる重合性成分を含むことを特徴とするインプリント用硬化性組成物である。
(1)ハンセン溶解度パラメータ(HSP)の分極項(dP)が4.0以上。
(2)分子サイズが0.70nm以上。
That is, the first aspect of the present invention is a curable composition for imprints used when imprinting is performed using a mold made of polydimethylsiloxane, and includes at least one of the following requirements (1) and (2): A curable composition for imprints comprising a polymerizable component composed of a polymerizable monomer satisfying the above.
(1) The polarization term (dP) of the Hansen solubility parameter (HSP) is 4.0 or more.
(2) The molecular size is 0.70 nm or more.

また、第二の本発明は、前記のインプリント用硬化性組成物を含む塗膜剤を基板上に塗布し、該組成物からなる塗膜を形成する塗膜形成工程、酸素の存在下、パターンが形成されたポリジメチルシロキサンからなるモールドのパターン形成面と前記塗膜とを接触させ、その状態で光を照射して塗膜を硬化させる硬化工程、及び該モールドを硬化した塗膜から分離して、該モールドのパターン形成面に形成されているパターンに対応するパターンを基板上に形成するパターン転写工程を含むことを特徴とする、ベース基板上にパターンが形成されたレジスト積層体の製造方法である。   Further, the second aspect of the present invention is a coating film forming step for applying a coating agent containing the curable composition for imprints on a substrate and forming a coating film comprising the composition, in the presence of oxygen, A pattern forming surface of a mold made of polydimethylsiloxane on which a pattern is formed and the coating film are brought into contact with each other, and in this state, the coating film is cured by irradiating light, and the mold is separated from the cured coating film And a pattern transfer step of forming a pattern corresponding to the pattern formed on the pattern forming surface of the mold on the substrate, to produce a resist laminate in which the pattern is formed on the base substrate. Is the method.

さらには、第三の本発明は、前記の方法によりレジスト積層体を製造した後、該レジスト積層体に形成したパターンをマスクとして、該レジスト積層体のパターンを形成した面とエッチングガスとを接触させてエッチングすることを特徴とする、パターンが形成された基板の製造方法である。   Furthermore, in the third aspect of the present invention, after the resist laminate is manufactured by the above method, the pattern formation surface of the resist laminate is contacted with the etching gas using the pattern formed on the resist laminate as a mask. And a method of manufacturing a substrate on which a pattern is formed.

PDMSモールドを用いるインプリント法において、本発明のインプリント用硬化性組成物を使用することにより、重合性単量体のPDMSへの浸み込みが抑制され、パターン欠陥の防止、およびPDMSモールドの繰返し使用回数を大きく伸ばすことが可能となる。   In the imprint method using a PDMS mold, by using the curable composition for imprints of the present invention, penetration of the polymerizable monomer into PDMS is suppressed, and pattern defects can be prevented. It is possible to greatly increase the number of repeated uses.

減圧方式インプリントのフロー図Decompression method imprint flowchart 常圧方式インプリントのフロー図Normal pressure imprint flow diagram 常圧方式での充填のイメージ図Image of filling with normal pressure method

本発明はPDMSモールドへ浸み込みにくい重合性単量体からなるインプリント用硬化性組成物、及び該組成物を用いたレジスト積層体の製造方法に関する。
以下、順を追って説明する。まず、インプリント用硬化性組成物について説明する。
The present invention relates to a curable composition for imprints composed of a polymerizable monomer that hardly penetrates into a PDMS mold, and a method for producing a resist laminate using the composition.
In the following, description will be given in order. First, the curable composition for imprints is described.

(インプリント用硬化性組成物)
本発明におけるインプリント用硬化性組成物は、特定の要件(上記(1)あるいは(2)の何れかの要件、又は(1)及び(2)の両方の要件)を満足する重合性単量体からなる重合性成分を含むことを特徴とする。つまり、インプリント用硬化性組成物に含まれる重合性成分は、その全量が(1)及び(2)の少なくとも1つの要件を満足する重合性単量体から構成される。(1)及び(2)の少なくとも1つの要件を満足する重合性単量体は、1種からなってもよいし、複数種類からなってもよい。
(Curable composition for imprint)
The curable composition for imprints in the present invention is a polymerizable monomer satisfying specific requirements (the above requirements (1) or (2) or the requirements of both (1) and (2)). It comprises a polymerizable component comprising a body. That is, the polymerizable component contained in the curable composition for imprints is composed of a polymerizable monomer whose total amount satisfies at least one of the requirements (1) and (2). The polymerizable monomer satisfying at least one of the requirements (1) and (2) may be composed of one kind or plural kinds.

(重合性成分)
本発明において、重合性成分は、インプリント用硬化性組成物の主成分に該当するものであり、上記の通り、(1)及び(2)の少なくとも1つの要件を満足する重合性単量体からなる。
(Polymerizable component)
In the present invention, the polymerizable component corresponds to the main component of the curable composition for imprints, and as described above, the polymerizable monomer satisfying at least one of the requirements (1) and (2) Consists of.

上記(1)、及び(2)の何れか1つの要件を満足する重合性単量体は、光重合に使用される公知のラジカル重合性基、またはカチオン重合性基を有する重合性単量体を使用することができる。ラジカル重合性基としては、メタクリル基、アクリル基が好ましく、カチオン重合性基のとしては、エポキシ基(オキシラン基)、オキセタン基が好ましい。また、1分子中に1つの重合性基を有する単官能重合性単量体であってもよいし、1分子中に2つ以上の重合性基を有する多官能重合性単量体であってもよい。さらには、これら単官能重合性単量体、及び多官能重合性単量体を組み合わせて使用することもできる。また、ラジカル重合性基を有する重合性単量体とカチオン重合性基を有する重合性単量体を組み合わせて使用することもできる。   The polymerizable monomer satisfying any one of the requirements (1) and (2) is a polymerizable monomer having a known radical polymerizable group or cationic polymerizable group used for photopolymerization. Can be used. The radical polymerizable group is preferably a methacryl group or an acrylic group, and the cationic polymerizable group is preferably an epoxy group (oxirane group) or an oxetane group. Further, it may be a monofunctional polymerizable monomer having one polymerizable group in one molecule, or a polyfunctional polymerizable monomer having two or more polymerizable groups in one molecule. Also good. Furthermore, these monofunctional polymerizable monomers and polyfunctional polymerizable monomers can also be used in combination. A polymerizable monomer having a radical polymerizable group and a polymerizable monomer having a cationic polymerizable group can also be used in combination.

本発明において、重合性成分を構成する重合性単量体は、以下の(1)及び(2)の少なくとも1つの要件を満足しなければならない。
(1)ハンセン溶解度パラメータ(HSP)の分極項(dP)が4.0以上。
(2)分子サイズが0.70nm以上。
In the present invention, the polymerizable monomer constituting the polymerizable component must satisfy at least one of the following requirements (1) and (2).
(1) The polarization term (dP) of the Hansen solubility parameter (HSP) is 4.0 or more.
(2) The molecular size is 0.70 nm or more.

なお、重合性単量体のハンセン溶解度パラメータ(HSP)は、ある物質がある物質にどのくらい溶けるのかを示す溶解性の指標で、溶解性を多次元のベクトルで表し、そのベクトルが似ているもの同士は溶解性が高いと判断される。このベクトルは[分散項(dD)、極性項(dP)、水素結合項(dH)]で表される。ハンセン溶解度パラメータを算出する場合には、HSPソフトに構造式を入力し、計算することで求められる。具体的には、チャールズハンセンらによって開発されたソフトフェア(ソフト名:Hansen Solubility Parameter in Practice(HSPiP)Version 4.1.03)で求めることができる。   The Hansen Solubility Parameter (HSP) of a polymerizable monomer is a solubility index that indicates how much a certain substance is soluble in a certain substance. The solubility is expressed as a multidimensional vector, and the vectors are similar. It is judged that the mutual solubility is high. This vector is represented by [dispersion term (dD), polarity term (dP), hydrogen bond term (dH)]. When calculating the Hansen solubility parameter, the structural formula is input to the HSP software and calculated. Specifically, it can be obtained by software developed by Charles Hansen et al. (Software name: Hansen Solubility Parameter in Practice (HSPIP) Version 4.1.03).

また、本発明における分子サイズは、重合性単量体の構造式をソフトウェア(ソフト名:Chem Bio 3D Ultra Version12.0)に入力し、AM1法にて構造最適化を行った後、MOPACの出力ファイル記載のMOLECULAR DIMENSIONSにおける、最長の原子間長さ方向に対して垂直な面内において最長となる原子間長さを採用している。MOLECULAR DIMENSIONSでは、その他、分子内において最長となる原子間長さ、及び、分子内において最長となる原子間長さの長さ方向、あるいは本発明で採用した分子サイズ(原子間長さ)の長さ方向に対して垂直方向の最長となる原子間長さが示される。本発明において、最長の原子間長さ方向に対して垂直な面内において最長となる原子間長さを「分子サイズ」として採用したのは、重合性単量体の分子が通過することができる最も小さな円の直径に相当するからである。   The molecular size in the present invention is determined by inputting the structural formula of the polymerizable monomer into the software (software name: Chem Bio 3D Ultra Version 12.0), optimizing the structure with the AM1 method, and then outputting the MOPAC. In the MOLECULAR DIMENSIONS described in the file, the longest interatomic length in a plane perpendicular to the longest interatomic length direction is employed. In MOLECULAR DIMENSIONS, the longest interatomic length in the molecule, the length direction of the longest interatomic length in the molecule, or the length of the molecular size (interatomic length) employed in the present invention. The interatomic length that is the longest in the direction perpendicular to the vertical direction is shown. In the present invention, the longest interatomic length in the plane perpendicular to the longest interatomic length direction is adopted as the “molecular size” because the molecules of the polymerizable monomer can pass through. This is because it corresponds to the diameter of the smallest circle.

インプリント用硬化性組成物に使用する重合性単量体としては、下記(1)〜(2)の少なくとも1つの要件を満足する重合性単量体のみから構成されていればよく、1種、または2種以上含んでも構わない。   The polymerizable monomer used in the curable composition for imprints may be composed of only a polymerizable monomer that satisfies at least one of the following requirements (1) to (2). Or two or more of them may be included.

(1)の要件を満足する重合性単量体
本発明者等の検討によれば、実施例で詳細に説明したPDMSモールドへの浸み込み試験において、ハンセン溶解度パラメータ(HSP)の分極項(dP)が4.0以上、好ましくは6.0以上となる重合性単量体が、PDMSへの浸み込み難くなるとの知見を得た。このことは、PDMSは、(dD、dP、dH)=(12.3、0.3、0.4)であるが、このうち、分極項(dP)との差がPDMSへの浸み込みと相関性が高く、PDMSへの浸み込みは、重合性単量体の極性に最も影響されると考えられる。重合性単量体のハンセン溶解度パラメータ(HSP)の分極項(dP)の上限値は、特に制限されるものではないが、インプリントのし易さ、硬化性等を考慮すると、20.0以下である。
Polymerizable monomer satisfying the requirement of (1) According to the study by the present inventors, in the penetration test into the PDMS mold described in detail in the examples, the polarization term of the Hansen solubility parameter (HSP) ( It has been found that a polymerizable monomer having a dP) of 4.0 or more, preferably 6.0 or more is difficult to penetrate into PDMS. This is because PDMS is (dD, dP, dH) = (12.3, 0.3, 0.4), and of these, the difference from the polarization term (dP) is the penetration of PDMS. It is considered that the penetration into PDMS is most influenced by the polarity of the polymerizable monomer. The upper limit value of the polarization term (dP) of the Hansen solubility parameter (HSP) of the polymerizable monomer is not particularly limited, but it is 20.0 or less in consideration of easiness of imprinting, curability and the like. It is.

(1)の要件を満足する重合性単量体を具体的に例示すれば、メトキシ-トリエチレングルコールアクリレート(dP=5.9)、テトラエチレングリコールジアクリレート(dP=6.1)、トリプロピレングリコールジアクリレート(dP=6.5)、フェノキシエチルアクリレート(dP=5.4)、フェノキシジエチレングリコールアクリレート(dP=5.5)、2−ヒドロキシエチルアクリレート(dP=13.2)、2−ヒドロキシ−3−アクリロイルオキシプロピルメタクリレート(dP=6.7)、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート(dP=6.9)、(3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)ベンゼン(dP=5.1)、(3−エチル−3−ヒドロキシメチル)オキセタン(dP=7.9)、(3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)シクロヘキサン(dP=4.1)、ビス{(3−エチル−3−オキセタニルメトキシメチル)フェニル}メタン(dP=5.4)、ビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル(dP=6.0)、ビニルシクロヘキセンジオキサイド(dP=7.3)、ビシクロヘキセンジオキサイド(dP=5.9)、エポキシシクロヘキシルメチルエポキシシクロヘキサンカルボキシレート(dP=7.3)などが挙げられる。これらの中でも、成形性、硬化性等を考慮すると、フェノキシエチルアクリレート(dP=5.4)、フェノキシジエチレングリコールアクリレート(dP=5.5)、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート(dP=6.9)を使用することが好ましい。これら重合性単量体は、1種で使用することもできるし、複数種類のものを使用することもできる。   Specific examples of the polymerizable monomer satisfying the requirement (1) include methoxy-triethylene glycol acrylate (dP = 5.9), tetraethylene glycol diacrylate (dP = 6.1), tri Propylene glycol diacrylate (dP = 6.5), phenoxyethyl acrylate (dP = 5.4), phenoxydiethylene glycol acrylate (dP = 5.5), 2-hydroxyethyl acrylate (dP = 13.2), 2-hydroxy -3-acryloyloxypropyl methacrylate (dP = 6.7), 2-hydroxy-3-phenoxypropyl acrylate (dP = 6.9), (3-ethyl-3-oxetanylmethoxy) benzene (dP = 5.1) , (3-ethyl-3-hydroxymethyl) oxetane (dP = 7.9), (3 -Ethyl-3-oxetanylmethoxy) cyclohexane (dP = 4.1), bis {(3-ethyl-3-oxetanylmethoxymethyl) phenyl} methane (dP = 5.4), bis (3-ethyl-3-oxetanyl) Methyl) ether (dP = 6.0), vinylcyclohexene dioxide (dP = 7.3), bicyclohexene dioxide (dP = 5.9), epoxycyclohexylmethylepoxycyclohexanecarboxylate (dP = 7.3), etc. Is mentioned. Among these, considering moldability, curability and the like, phenoxyethyl acrylate (dP = 5.4), phenoxydiethylene glycol acrylate (dP = 5.5), 2-hydroxy-3-phenoxypropyl acrylate (dP = 6. It is preferable to use 9). These polymerizable monomers can be used alone or in a plurality of types.

(2)の要件を満足する重合性単量体
本発明者等の検討によれば、実施例で詳細に説明したPDMSモールドへの浸み込み試験において、分子サイズが0.70nm以上の重合性単量体が、PDMSへ浸み込み難くなるとの知見を得た。PDMSはシロキサン鎖が螺旋構造を取り、その細孔径は0.70nm程度であることから、これより大きい重合性単量体は細孔へ浸み込み難いと考えられる。つまり、分岐構造、および大きく剛直な構造を有する重合性単量体はサイズが大きく、PDMSへ浸み込み難く、一方、直鎖状の構造を有する重合性単量体はPDMSへ浸み込み易いと考えられる。分子サイズの上限値は、特に制限されるものではないが、インプリントのし易さ、硬化性等を考慮すると、5.0nm以下である。
Polymerizable monomer satisfying the requirement of (2) According to the study by the present inventors, the polymerizability having a molecular size of 0.70 nm or more in the penetration test into the PDMS mold described in detail in the examples. It was found that the monomer is less likely to penetrate PDMS. In PDMS, since the siloxane chain has a helical structure and the pore diameter is about 0.70 nm, it is considered that polymerizable monomers larger than this do not easily penetrate into the pores. That is, the polymerizable monomer having a branched structure and a large and rigid structure is large in size and difficult to penetrate into PDMS, while the polymerizable monomer having a linear structure is likely to penetrate into PDMS. it is conceivable that. The upper limit value of the molecular size is not particularly limited, but is 5.0 nm or less in consideration of easiness of imprinting, curability and the like.

(2)の要件を満足する重合性単量体を具体的に例示すれば、2−(ο−フェニルフェノキシ)エチルアクリレート(分子サイズ0.92nm)、9,9−ビス[4−(2−アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン(分子サイズ1.08nm)、トリメチロルプロパントリアクリレート(分子サイズ0.81nm)、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(分子サイズ1.20nm)などが挙げられる。これらの中でも、成形性、硬化性等を考慮すると、2−(ο−フェニルフェノキシ)エチルアクリレート(分子サイズ0.92nm)、トリメチロルプロパントリアクリレート(分子サイズ0.81nm)を使用することが好ましい。これら重合性単量体は、1種で使用することもできるし、複数種類のものを使用することもできる。   Specific examples of the polymerizable monomer that satisfies the requirement (2) include 2- (ο-phenylphenoxy) ethyl acrylate (molecular size: 0.92 nm), 9,9-bis [4- (2- Acryloyloxyethoxy) phenyl] fluorene (molecular size 1.08 nm), trimethylolpropane triacrylate (molecular size 0.81 nm), dipentaerythritol hexaacrylate (molecular size 1.20 nm), and the like. Among these, in consideration of moldability, curability and the like, it is preferable to use 2- (ο-phenylphenoxy) ethyl acrylate (molecular size: 0.92 nm) or trimethylolpropane triacrylate (molecular size: 0.81 nm). . These polymerizable monomers can be used alone or in a plurality of types.

(1)(2)の両方の要件を満足する重合性単量体
両方の要件を満足する重合性単量体としては、上記の通り、具体的には、エトキシ化ビスフェノールAジアクリレート(dP=5.7,分子サイズ1.03nm)、1,3−ビス(3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)ベンゼン(dP=6.3,分子サイズ0.75nm)、1,4−ビス(3−エチル−3−オキセタニルメトキシメチル)ベンゼン(dP=5.9,分子サイズ0.82nm)、2,2‘−ビス(3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)ビフェニル(dP=5.8,分子サイズ0.94nm)、ビス(エポキシメチルシクロへキシルメチルアジペート(dP=6.9,分子サイズ0.85nm)などが挙げられる。
(1) Polymerizable monomer satisfying both requirements of (2) As described above, the polymerizable monomer satisfying both requirements is specifically ethoxylated bisphenol A diacrylate (dP = 5.7, molecular size 1.03 nm), 1,3-bis (3-ethyl-3-oxetanylmethoxy) benzene (dP = 6.3, molecular size 0.75 nm), 1,4-bis (3-ethyl) -3-Oxetanylmethoxymethyl) benzene (dP = 5.9, molecular size 0.82 nm), 2,2′-bis (3-ethyl-3-oxetanylmethoxy) biphenyl (dP = 5.8, molecular size 0. 94 nm), bis (epoxymethylcyclohexylmethyl adipate (dP = 6.9, molecular size 0.85 nm), and the like.

好適な重合性単量体の組み合わせ
上記重合性単量体は、単独で使用して重合性成分を構成することもできるが、硬化性が優れた硬化体を得るには、上記(1)、及び(2)の少なくとも1つの要件を満足する重合性単量体を組み合わせて使用することが好ましい。例えば、重合性成分を100質量%としたとき、(1)の要件のみを満足する重合性単量体を0〜30質量%、(2)の要件のみを満足する重合性単量体を0〜40質量%、(1)及び(2)の要件の両方を満足する重合性単量体を40〜100質量%とすることが好ましい。
A combination of suitable polymerizable monomers The polymerizable monomer can be used alone to constitute a polymerizable component, but in order to obtain a cured product having excellent curability, the above (1), It is preferable to use a combination of polymerizable monomers that satisfy at least one of the requirements (2) and (2). For example, when the polymerizable component is 100% by mass, 0 to 30% by mass of the polymerizable monomer that satisfies only the requirement (1), and 0% of the polymerizable monomer that satisfies only the requirement (2). It is preferable to make 40-100 mass% the polymerizable monomer which satisfies both the requirements of -40 mass% and (1) and (2).

本発明のインプリント用硬化性組成物は、上記重合性成分を必須とし、その他、重合開始剤等の添加剤を配合することできる。重合開始剤としては、光重合開始剤を使用することが好ましい。次に、光重合開始剤について説明する。
(光重合開始剤)
本発明において、光重合性開始剤は、特に制限されるものではなく、ラジカル重合開始剤、またはカチオン重合開始剤等を用いることができる。
In the curable composition for imprints of the present invention, the polymerizable component is essential, and other additives such as a polymerization initiator can be blended. As the polymerization initiator, it is preferable to use a photopolymerization initiator. Next, the photopolymerization initiator will be described.
(Photopolymerization initiator)
In the present invention, the photopolymerizable initiator is not particularly limited, and a radical polymerization initiator, a cationic polymerization initiator, or the like can be used.

本発明において、ラジカル重合性基を有する重合性単量体に使用する光ラジカル重合開始剤は、特に制限されるものではなく、ラジカル重合性基を有する重合性単量体を光重合できるものであれば、いかなる光重合開始剤も使用できる。   In the present invention, the radical photopolymerization initiator used for the polymerizable monomer having a radical polymerizable group is not particularly limited, and is capable of photopolymerizing a polymerizable monomer having a radical polymerizable group. Any photopolymerization initiator can be used if present.

(光ラジカル重合開始剤)
光ラジカル重合開始剤としては、具体的に、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−1−{4−[4−(2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオニル)ベンジル]フェニル}−2−メチル−プロパン−1−オン、ベンゾイルギ酸メチル、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタン−1−オン、2−ジメチルアミノ−2−(4−メチルベンジル)−1−(4−モリフォリン−4−イル−フェニル)ブタン−1−オン等のアセトフェノン誘導体;
2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、2,6−ジメトキシベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、2,6−ジクロロベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、2,4,6−トリメチルベンゾイルフェニルホスフィン酸メチル、2−メチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、ピバロイルフェニルホスフィン酸イソプロピル、ビス−(2,6−ジクロロベンゾイル)フェニルホスフィンオキサイド、ビス−(2,6−ジクロロベンゾイル)−2,5−ジメチルフェニルホスフィンオキサイド、ビス−(2,6−ジクロロベンゾイル)−4−プロピルフェニルホスフィンオキサイド、ビス−(2,6−ジクロロベンゾイル)−1−ナフチルホスフィンオキサイド、ビス−(2,6−ジメトキシベンゾイル)フェニルホスフィンオキサイド、ビス−(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルホスフィンオキサイド、ビス−(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,5−ジメチルフェニルホスフィンオキサイド、ビス−(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキサイド、ビス−(2,5,6−トリメチルベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルホスフィンオキサイド等のアシルホスフィンオキサイド誘導体;
1,2−オクタンジオン,1−[4−(フェニルチオ)−,2−(O−ベンゾイルオキシム)]、エタノン,1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−,1−(O−アセチルオキシム)等のO−アシルオキシム誘導体;
ジアセチル、アセチルベンゾイル、ベンジル、2,3−ペンタジオン、2,3−オクタジオン、4,4’−ジメトキシベンジル、4,4’−オキシベンジル、カンファーキノン、9,10−フェナントレンキノン、アセナフテンキノン等のα−ジケトン;
ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインプロピルエーテル等のベンゾインアルキルエーテル;2,4−ジエトキシチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2−メチルチオキサントン等のチオキサントン誘導体;
ベンゾフェノン、p,p’−ジメチルアミノベンゾフェノン、p,p’−メトキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン誘導体;ビス(η5−2,4−シクロペンタジエン−1−イル)−ビス(2,6−ジフルオロ−3−(1H−ピロール−1−イル)−フェニル)チタニウム等のチタノセン誘導体が好適に使用される。これら光ラジカル重合開始剤は、1種あるいは2種以上を混合して使用してもよい。本発明においては、アセトフェノン誘導体、アシルホスフィンオキサイド誘導体、O−アシルオキシム誘導体、α−ジケトンを使用することが好ましい。
(Photo radical polymerization initiator)
Specific examples of the radical photopolymerization initiator include 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethane-1-one, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, and 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropane-1. -One, 1- [4- (2-hydroxyethoxy) phenyl] -2-hydroxy-2-methyl-1-propan-1-one, 2-hydroxy-1- {4- [4- (2-hydroxy- 2-methylpropionyl) benzyl] phenyl} -2-methyl-propan-1-one, methyl benzoylformate, 2-methyl-1- [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one, 2 -Benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butan-1-one, 2-dimethylamino-2- (4-methylbenzyl)- - (4-Moriforin-4-yl - butylphenyl) acetophenone derivative of butan-1-one and the like;
2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, 2,6-dimethoxybenzoyldiphenylphosphine oxide, 2,6-dichlorobenzoyldiphenylphosphine oxide, methyl 2,4,6-trimethylbenzoylphenylphosphinate, 2-methylbenzoyldiphenyl Phosphine oxide, isopropyl pivaloylphenylphosphinate, bis- (2,6-dichlorobenzoyl) phenylphosphine oxide, bis- (2,6-dichlorobenzoyl) -2,5-dimethylphenylphosphine oxide, bis- (2, 6-dichlorobenzoyl) -4-propylphenylphosphine oxide, bis- (2,6-dichlorobenzoyl) -1-naphthylphosphine oxide, bis- (2,6-dimethoxybenzoyl) fe Ruphosphine oxide, bis- (2,6-dimethoxybenzoyl) -2,4,4-trimethylpentylphosphine oxide, bis- (2,6-dimethoxybenzoyl) -2,5-dimethylphenylphosphine oxide, bis- (2 , 4,6-trimethylbenzoyl) phenylphosphine oxide, acylphosphine oxide derivatives such as bis- (2,5,6-trimethylbenzoyl) -2,4,4-trimethylpentylphosphine oxide;
1,2-octanedione, 1- [4- (phenylthio)-, 2- (O-benzoyloxime)], ethanone, 1- [9-ethyl-6- (2-methylbenzoyl) -9H-carbazole-3 -Yl]-, 1- (O-acetyloxime) and other O-acyloxime derivatives;
Such as diacetyl, acetylbenzoyl, benzyl, 2,3-pentadione, 2,3-octadione, 4,4′-dimethoxybenzyl, 4,4′-oxybenzyl, camphorquinone, 9,10-phenanthrenequinone, acenaphthenequinone, etc. α-diketone;
Benzoin alkyl ethers such as benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether and benzoin propyl ether; thioxanthone derivatives such as 2,4-diethoxythioxanthone, 2-chlorothioxanthone and 2-methylthioxanthone;
Benzophenone derivatives such as benzophenone, p, p'-dimethylaminobenzophenone, p, p'-methoxybenzophenone; bis (η5-2,4-cyclopentadien-1-yl) -bis (2,6-difluoro-3- ( Titanocene derivatives such as 1H-pyrrol-1-yl) -phenyl) titanium are preferably used. These radical photopolymerization initiators may be used alone or in combination of two or more. In the present invention, it is preferable to use an acetophenone derivative, an acylphosphine oxide derivative, an O-acyloxime derivative, or an α-diketone.

また、α−ジケトンを用いる場合には、第3級アミン化合物と組み合わせて用いることが好ましい。α−ジケトンと組み合わせて用いることのできる第3級アミン化合物としては、N,N−ジメチルアニリン、N,N−ジエチルアニリン、N,N−ジ−n−ブチルアニリン、N,N−ジベンジルアニリン、N,N−ジメチル−p−トルイジン、N,N−ジエチル−p−トルイジン、N,N−ジメチル−m−トルイジン、p−ブロモ−N,N−ジメチルアニリン、m−クロロ−N,N−ジメチルアニリン、p−ジメチルアミノベンズアルデヒド、p−ジメチルアミノアセトフェノン、p−ジメチルアミノ安息香酸、p−ジメチルアミノ安息香酸エチル、p−ジメチルアミノ安息香酸アミル、N,N−ジメチルアントラニル酸メチル、N,N−ジ(ヒドロキシエチル)アニリン、N,N−ジ(ヒドロキシエチル)−p−トルイジン、p−(ジメチルアミノ)フェネチルアルコール、p−(ジメチルアミノ)スチルベン、5−(ジメチルアミノ)−m−キシレン、4−(ジメチルアミノ)ピリジン、N,N−ジメチル−1−ナフチルアミン、N,N−ジメチル−2−ナフチルアミン、トリブチルアミン、トリプロピルアミン、トリエチルアミン、N−メチルジエタノールアミン、N−エチルジエタノールアミン、N−プロピルジエタノールアミン、N−ブチルジエタノールアミン、N,N−ジメチルヘキシルアミン、N,N−ジメチルドデシルアミン、N,N−ジメチルステアリルアミン、2−(ジメチルアミノ)エチルメタクリレート、2−ジ(エチルアミノ)エチルメタクリレート等が挙げられる。   When α-diketone is used, it is preferably used in combination with a tertiary amine compound. Tertiary amine compounds that can be used in combination with α-diketone include N, N-dimethylaniline, N, N-diethylaniline, N, N-di-n-butylaniline, N, N-dibenzylaniline. N, N-dimethyl-p-toluidine, N, N-diethyl-p-toluidine, N, N-dimethyl-m-toluidine, p-bromo-N, N-dimethylaniline, m-chloro-N, N- Dimethylaniline, p-dimethylaminobenzaldehyde, p-dimethylaminoacetophenone, p-dimethylaminobenzoic acid, ethyl p-dimethylaminobenzoate, amyl p-dimethylaminobenzoate, methyl N, N-dimethylanthranylate, N, N -Di (hydroxyethyl) aniline, N, N-di (hydroxyethyl) -p-toluidine, p- (dimethylamino) phene Alcohol, p- (dimethylamino) stilbene, 5- (dimethylamino) -m-xylene, 4- (dimethylamino) pyridine, N, N-dimethyl-1-naphthylamine, N, N-dimethyl-2-naphthylamine, Tributylamine, tripropylamine, triethylamine, N-methyldiethanolamine, N-ethyldiethanolamine, N-propyldiethanolamine, N-butyldiethanolamine, N, N-dimethylhexylamine, N, N-dimethyldodecylamine, N, N-dimethyl Examples include stearylamine, 2- (dimethylamino) ethyl methacrylate, 2-di (ethylamino) ethyl methacrylate and the like.

本発明において、上記光ラジカル重合開始剤の使用量は、前記ラジカル重合性基を有する重合性単量体100質量部当たり、0.1〜10質量部であることが好ましく、0.1〜5質量部であることがより好ましい。   In this invention, it is preferable that the usage-amount of the said radical photopolymerization initiator is 0.1-10 mass parts per 100 mass parts of polymerizable monomers which have the said radical polymerizable group, 0.1-5 More preferably, it is part by mass.

(光カチオン重合開始剤)
本発明において、カチオン重合性基を有する重合性単量体に使用する光カチオン重合開始剤に用いる光酸発生剤は、特に制限されるものではなく、紫外線等の照射により直接ブレンステッド酸、あるいはルイス酸を発生しうる化合物であれば、公知の化合物が何ら制限なく用いられる。このような光酸発生剤としては、ジアリールヨードニウム塩系化合物、スルホニウム塩系化合物、スルホン酸エステル化合物等が挙げられる。中でも、ジアリールヨードニウム塩系光酸発生剤が、重合活性が高く、優れている。
(Photocationic polymerization initiator)
In the present invention, the photoacid generator used for the photocationic polymerization initiator used for the polymerizable monomer having a cationically polymerizable group is not particularly limited, and is directly Bronsted acid by irradiation with ultraviolet rays or the like, or Any known compound can be used without any limitation as long as it is a compound capable of generating a Lewis acid. Examples of such a photoacid generator include diaryl iodonium salt compounds, sulfonium salt compounds, sulfonate ester compounds, and the like. Among these, diaryliodonium salt photoacid generators are excellent because of high polymerization activity.

光酸発生剤を、具体的に例示すれば、ジアリールヨードニウム塩化合物としては、ジフェニルヨードニウム、ビス(p−クロロフェニル)ヨードニウム、ジトリルヨードニウム、ビス(p−t−ブチルフェニル)ヨードニウム、p−イソプロピルフェニル−p−メチルフェニルヨードニウム、ビス(m−ニトロフェニル)ヨードニウム、p−t−ブチルフェニルフェニルヨードニウム、p−メトキシフェニルフェニルヨードニウム、ビス(p−メトキシフェニル)ヨードニウム、p−オクチルオキシフェニルフェニルヨードニウム、p−フェノキシフェニルフェニルヨードニウム等のクロライド、ブロマイド、p−トルエンスルホナート、トリフルオロメタンスルホナート、テトラフルオロボレート、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、テトラキスペンタフルオロフェニルガレート、ヘキサフルオロホスフェート、ヘキサフルオロアルセナート、ヘキサフルオロアンチモネート等が挙げられる。スルホニウム塩化合物としては、ジメチルフェナシルスルホニウム、ジメチルベンジルスルホニウム、ジメチル−4−ヒドロキシフェニルスルホニウム、ジメチル−4−ヒドロキシナフチルスルホニウム、ジメチル−4,7−ジヒドロキシナフチルスルホニウム、ジメチル−4,8−ジヒドロキシナフチルスルホニウム、トリフェニルスルホニウム、p−トリルジフェニルスルホニウム、p−t−ブチルフェニルジフェニルスルホニウム、ジフェニル−4−フェニルチオフェニルスルホニウム等のクロライド、ブロマイド、p−トルエンスルホナート、トリフルオロメタンスルホナート、テトラフルオロボレート、テトラキスペンタフルオロフェニルボレート、テトラキスペンタフルオロフェニルガレート、ヘキサフルオロホスフェート、ヘキサフルオロアルセナート、ヘキサフルオロアンチモネートが挙げられる。スルホン酸エステル化合物としては、ベンゾイントシレート、α−メチロールベンゾイントシレート、o−ニトロベンジル−p−トルエンスルホナート、p−ニトロベンジル−9,10−ジエトキシアントラセン−2−スルホナート等が挙げられる。上記光酸発生剤は、1種または2種以上を混合して用いてもよい。本発明において、上記光カチオン重合開始剤の使用量は、カチオン重合性基を有する重合性単量体100質量部当たり、0.1〜10質量部であることが好ましく、0.1〜5質量部であることがより好ましい。   Specific examples of the photoacid generator include diphenyliodonium salt compounds such as diphenyliodonium, bis (p-chlorophenyl) iodonium, ditolyliodonium, bis (pt-butylphenyl) iodonium, p-isopropylphenyl. -P-methylphenyliodonium, bis (m-nitrophenyl) iodonium, pt-butylphenylphenyliodonium, p-methoxyphenylphenyliodonium, bis (p-methoxyphenyl) iodonium, p-octyloxyphenylphenyliodonium, p -Chloride such as phenoxyphenyl phenyl iodonium, bromide, p-toluenesulfonate, trifluoromethanesulfonate, tetrafluoroborate, tetrakis (pentafluorophenyl) Rate, tetrakispentafluorophenyl gallate, hexafluorophosphate, hexafluoroarsenate, hexafluoroantimonate and the like. Examples of the sulfonium salt compounds include dimethylphenacylsulfonium, dimethylbenzylsulfonium, dimethyl-4-hydroxyphenylsulfonium, dimethyl-4-hydroxynaphthylsulfonium, dimethyl-4,7-dihydroxynaphthylsulfonium, dimethyl-4,8-dihydroxynaphthylsulfonium. , Triphenylsulfonium, p-tolyldiphenylsulfonium, pt-butylphenyldiphenylsulfonium, diphenyl-4-phenylthiophenylsulfonium chloride, bromide, p-toluenesulfonate, trifluoromethanesulfonate, tetrafluoroborate, tetrakis Pentafluorophenyl borate, tetrakis pentafluorophenyl gallate, hexafluorophosphate, f Sa fluoro arsenate include hexafluoroantimonate. Examples of the sulfonate compound include benzoin tosylate, α-methylol benzoin tosylate, o-nitrobenzyl-p-toluenesulfonate, p-nitrobenzyl-9,10-diethoxyanthracene-2-sulfonate, and the like. You may use the said photo-acid generator 1 type or in mixture of 2 or more types. In this invention, it is preferable that the usage-amount of the said photocationic polymerization initiator is 0.1-10 mass parts per 100 mass parts of polymerizable monomers which have a cation polymeric group, 0.1-5 masses More preferably, it is a part.

(その他の添加成分)
本発明のインプリント用光硬化性組成物には、本発明の効果を阻害しない範囲でその他の公知の添加剤を加えることが出来る。具体的には、増感剤、界面活性剤、重合禁止剤等を添加することができる。
(Other additive components)
Other known additives can be added to the photocurable composition for imprints of the present invention as long as the effects of the present invention are not impaired. Specifically, a sensitizer, a surfactant, a polymerization inhibitor and the like can be added.

(増感剤)
本発明のインプリント用硬化性組成物には、光重合開始剤の感度を向上させる目的で、増感剤を配合することができる。増感剤としては、以下に列挙する化合物類に属しており、且つ350〜450nmの波長領域に吸収波長を有するものが挙げられる。例えば、特開2006−282875号公報に記載されている増感剤を使用することができる。具体的に例示すれば、多核芳香族化合物類、キサンテン類、シアニン類、メロシアニン類、チアジン類、アクリジン類、アントラキノン類、クマリン類等が挙げられる。その中でも、9−メチルアントラセン、7,12−ジメチルベンゾ[a]アントラセン等の多核芳香族化合物類、7−ジエチルアミノ−4−メチルクマリン等のクマリン類等が好適に使用できる。上記増感剤は、1種または2種以上を混合して用いてもよい。
(Sensitizer)
For the purpose of improving the sensitivity of the photopolymerization initiator, a sensitizer can be blended in the curable composition for imprints of the present invention. Examples of the sensitizer include those belonging to the compounds listed below and having an absorption wavelength in a wavelength region of 350 to 450 nm. For example, a sensitizer described in JP-A-2006-282875 can be used. Specific examples include polynuclear aromatic compounds, xanthenes, cyanines, merocyanines, thiazines, acridines, anthraquinones, coumarins and the like. Among these, polynuclear aromatic compounds such as 9-methylanthracene and 7,12-dimethylbenzo [a] anthracene, and coumarins such as 7-diethylamino-4-methylcoumarin can be preferably used. The above sensitizers may be used alone or in combination of two or more.

本発明において、上記増感剤の使用量は、前記重合性単量体100質量部当たり、0.1〜10質量部であることが好ましく、0.1〜5質量部であることがより好ましい。   In the present invention, the amount of the sensitizer used is preferably 0.1 to 10 parts by mass and more preferably 0.1 to 5 parts by mass per 100 parts by mass of the polymerizable monomer. .

(界面活性剤)
界面活性剤は、塗膜の均一性を向上させるために配合される。界面活性剤としては、フッ素含有界面活性剤、シリコーン含有界面活性剤、脂肪族系界面活性剤が使用できる。中でも、インプリント用光硬化性組成物がシリコンウエハ等の基板へ塗布されるものの場合、はじきを生ずることなく、組成物を均一に塗布しやすい点から、脂肪族系界面活性剤を使用することがより好ましい。例えば、特開2014−57016号公報に記載されている界面活性剤を使用することができる。界面活性剤の具体的な例としては、高級アルキル硫酸の金属塩類、脂肪族カルボン酸の金属塩類、高級アルキルエーテル硫酸エステルの金属塩類、スルホコハク酸ジエステルの金属塩類、高級アルコールエチレンオキサイド付加物のリン酸エステル塩類、4級アンモニウム塩類、アルキルジメチルアミンオキシド類、アルキルカルボキシベタイン類、アルキルスルホベタイン類、アミドアミノ酸塩類、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル類、ポリオキシエチレントリベンジルフェニルエーテル類、脂肪酸ポリオキシエチレンエステル類、ポリオキシエチレンソルビタンエステル類等を挙げることができる。その中でも、ポリオキシエチレンラウリルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル類等を使用することが好ましい。界面活性剤は、それぞれ単独で使用できるだけでなく、必要に応じて、複数の種類を組み合わせて併用することもできる。
(Surfactant)
Surfactant is mix | blended in order to improve the uniformity of a coating film. As the surfactant, a fluorine-containing surfactant, a silicone-containing surfactant, and an aliphatic surfactant can be used. In particular, in the case where the photocurable composition for imprinting is applied to a substrate such as a silicon wafer, an aliphatic surfactant should be used from the viewpoint that the composition can be uniformly applied without causing repelling. Is more preferable. For example, a surfactant described in JP 2014-57016 A can be used. Specific examples of surfactants include metal salts of higher alkyl sulfates, metal salts of aliphatic carboxylic acids, metal salts of higher alkyl ether sulfates, metal salts of sulfosuccinic acid diesters, phosphorus of higher alcohol ethylene oxide adducts. Acid ester salts, quaternary ammonium salts, alkyldimethylamine oxides, alkylcarboxybetaines, alkylsulfobetaines, amide amino acid salts, polyoxyalkylene alkyl ethers, polyoxyethylene distyrenated phenyl ethers, polyoxyethylene alkyl Examples include phenyl ethers, polyoxyethylene tribenzylphenyl ethers, fatty acid polyoxyethylene esters, polyoxyethylene sorbitan esters, and the like. Among these, it is preferable to use polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene alkyl phenyl ethers such as polyoxyalkylene alkyl ethers, polyoxyethylene lauryl phenyl ether, and the like. Surfactants can be used not only independently but also in combination of a plurality of types as required.

界面活性剤を配合する場合には、前記重合性単量体100質量部当たり、0.0001〜1質量部、好ましくは、0.001〜0.1質量部の割合で添加することができる。   When a surfactant is blended, it can be added at a ratio of 0.0001 to 1 part by mass, preferably 0.001 to 0.1 part by mass, per 100 parts by mass of the polymerizable monomer.

(重合禁止剤)
重合禁止剤は、保存中に重合しないように安定化させるために配合される。重合禁止剤の例としては、公知のものを挙げることができ、例えば、最も代表的なものは、ハイドロキノンモノメチルエーテル、ハイドロキノン、ジブチルヒドロキシトルエン等を挙げることができる。重合禁止剤を配合する場合には、前記重合性単量体100質量部当たり、0.01〜1.0質量部、好ましくは、0.1〜0.5質量部の割合で配合することができる。
(Polymerization inhibitor)
The polymerization inhibitor is blended for stabilization so as not to polymerize during storage. Examples of the polymerization inhibitor include known ones. For example, the most typical ones include hydroquinone monomethyl ether, hydroquinone, dibutylhydroxytoluene and the like. When blending a polymerization inhibitor, it may be blended at a ratio of 0.01 to 1.0 part by weight, preferably 0.1 to 0.5 part by weight per 100 parts by weight of the polymerizable monomer. it can.

(上記以外の成分)
また、他の添加成分として、レプリカモールド(パターン面)からの離型性を向上し、基板上に再現性に優れた形状のパターンを形成できることから、ハイパーブランチポリマーのような球状微粒子を添加することもできる。この場合、直径は1〜10nm、分子量10,000〜100,000の球状ハイパーブランチポリマーを配合することが好ましい。配合量は、前記重合性単量体100質量部当たり、0.1〜10質量部であることが好ましい。
(Ingredients other than the above)
In addition, spherical fine particles such as hyperbranched polymers are added as other additive components because they can improve the releasability from the replica mold (pattern surface) and form a pattern with excellent reproducibility on the substrate. You can also. In this case, it is preferable to blend a spherical hyperbranched polymer having a diameter of 1 to 10 nm and a molecular weight of 10,000 to 100,000. It is preferable that a compounding quantity is 0.1-10 mass parts per 100 mass parts of said polymerizable monomers.

(有機溶媒の添加:塗膜剤)
本発明のインプリント用硬化性組成物は、塗膜の形成を容易にするため、有機溶媒と混合して塗膜剤として使用することもできる。本発明においては、インプリント用硬化性組成物からなる塗膜を基板上に形成するが、本発明のインプリント用硬化性組成物は高粘度であるため、基板への塗布性や塗膜均一性を考慮すると、有機溶媒で希釈して塗膜剤とすることが好ましい。ただし、有機溶媒は必須の成分ではなく、インプリント用硬化性組成物のみで塗膜を形成できる場合には、有機溶媒を混合する必要はない。
(Addition of organic solvent: coating agent)
The curable composition for imprints of the present invention can be mixed with an organic solvent and used as a coating agent in order to facilitate the formation of a coating film. In the present invention, a coating film made of the curable composition for imprints is formed on the substrate. However, since the curable composition for imprints of the present invention has a high viscosity, the coating property to the substrate and the coating film uniformity Considering the properties, it is preferable to dilute with an organic solvent to obtain a coating agent. However, the organic solvent is not an essential component, and it is not necessary to mix the organic solvent when the coating film can be formed only with the curable composition for imprints.

(有機溶媒)
有機溶媒を混合する場合、使用される有機溶媒としては、本発明のインプリント用硬化性組成物が溶解する有機溶媒であれば、何ら制限なく使用できる。例えば、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、トルエン、クロロホルム、酢酸エチル、メチルエチルケトン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、シクロヘキサノン、エチレングリコール、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、3−メトキシプロピオン酸メチル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、乳酸エチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、酢酸ブチル、2−ヘプタノン、メチルイソブチルケトン、ジアセトンアルコール、t−ブチルアルコール、ポリエチレングリコール、その他のアルコール類を挙げることができる。
(Organic solvent)
When the organic solvent is mixed, the organic solvent to be used can be used without any limitation as long as it is an organic solvent in which the curable composition for imprints of the present invention is dissolved. For example, acetonitrile, tetrahydrofuran, toluene, chloroform, ethyl acetate, methyl ethyl ketone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, cyclohexanone, ethylene glycol, ethylene glycol monoisopropyl ether, propylene glycol, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol Monomethyl ether acetate, methyl 3-methoxypropionate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethyl lactate, ethyl 3-ethoxypropionate, butyl acetate, 2-heptanone, methyl isobutyl ketone, diacetone alcohol, t-butyl alcohol, polyethylene glycol And other alcohols.

有機溶媒を使用する場合、使用量は特に制限されず、目的の塗膜の厚みに応じて、適宜選択される。中でも、有機溶媒およびインプリント用硬化性組成物の合計量を100質量%とすると、該溶媒の濃度が10〜99質量%となる範囲とすることが好ましい。   When an organic solvent is used, the amount used is not particularly limited, and is appropriately selected according to the thickness of the target coating film. Among these, when the total amount of the organic solvent and the curable composition for imprints is 100% by mass, the concentration of the solvent is preferably in the range of 10 to 99% by mass.

(インプリント用硬化性組成物・塗膜剤の製造方法)
本発明のインプリント用硬化性組成物は、前記重合性成分を必須成分とし、必要に応じて、光重合開始剤、その他の成分を混合することにより製造できる。塗膜剤とする場合には、さらに有機溶媒を混合すればよい。これら成分の添加順序は特に制限されるものではないが、先ず、重合性成分、及び必要に応じて配合される有機溶媒を十分に混合して均一な状態とした後、その他の成分を混合するのが好ましい。
(Method for producing curable composition for imprint / coating agent)
The curable composition for imprints of the present invention can be produced by using the polymerizable component as an essential component and, if necessary, mixing a photopolymerization initiator and other components. What is necessary is just to mix an organic solvent further when setting it as a coating agent. The order of addition of these components is not particularly limited, but first, the polymerizable component and the organic solvent to be blended as necessary are sufficiently mixed to obtain a uniform state, and then the other components are mixed. Is preferred.

(インプリント用硬化性組成物・塗膜剤を用いたパターンの形成方法)
本発明のインプリント用硬化性組成物を用いたパターン形成方法について説明する。本発明のパターン形成方法は、塗膜形成工程、硬化工程、及びパターン転写工程を含む。これら工程について説明する。
(Pattern formation method using curable composition for imprint / coating agent)
The pattern formation method using the curable composition for imprints of the present invention will be described. The pattern forming method of the present invention includes a coating film forming step, a curing step, and a pattern transfer step. These steps will be described.

(塗膜形成工程)
前記方法により調製したインプリント用硬化性組成物、又は必要に応じて有機溶剤を混合した塗膜剤(インプリント用硬化性組成物を含む塗膜剤)を、基板上に塗布する。該基板は、特に制限されるものではなく、シリコン基板、炭化ケイ素基板、第13族元素の窒化物単結晶基板、サファイア基板等が挙げられる。
(Coating film formation process)
The curable composition for imprints prepared by the above method, or a coating agent mixed with an organic solvent as necessary (a coating agent containing a curable composition for imprints) is applied onto a substrate. The substrate is not particularly limited, and examples thereof include a silicon substrate, a silicon carbide substrate, a group 13 element nitride single crystal substrate, and a sapphire substrate.

先ず、インプリント用硬化性組成物を含む塗膜剤(インプリント用硬化性組成物のみの場合もある)を基板上に公知の方法に従って塗布することにより、塗膜を形成する。なお、基板は、本発明のインプリント用硬化性組成物よりなる硬化膜との密着性をより改善するために、表面処理を施すこともできる。   First, a coating film is formed by apply | coating the coating agent containing the curable composition for imprints (it may be only the curable composition for imprints) on a board | substrate according to a well-known method. In addition, in order to improve the adhesiveness with the cured film which consists of a curable composition for imprints of this invention, a board | substrate can also be surface-treated.

基板上に、スピンコート法、ディッピング法、ディスペンス法、インクジェット法、スプレーコート法のような公知の方法にて、本発明のインプリント用硬化性組成物を塗布することにより、塗膜を形成することができる。塗膜の厚みは、特に制限されるものではなく、使用するモールドのパターンに応じた最適膜厚を適宜決定すればよい。   A coating film is formed on a substrate by applying the curable composition for imprints of the present invention by a known method such as a spin coating method, a dipping method, a dispensing method, an ink jet method, or a spray coating method. be able to. The thickness of the coating film is not particularly limited, and an optimum film thickness corresponding to the mold pattern to be used may be appropriately determined.

インプリントでは、パターンが形成されたモールドの反転したパターンが得られる。インプリント用硬化性組成物が重合硬化してなる硬化膜のパターンとしては、円錐台形状、円柱形状が一般的である。したがって、モールドは、円錐台形状、または円柱形状の反転パターンを有するモールドを使用し、インプリントを実施する。すなわち、モールドのパターンとしては、凹型の円錐台形状、または円柱形状のパターンである。このようなモールドは様々なパターンのものが市販されている。   In imprinting, an inverted pattern of a mold on which a pattern is formed is obtained. As a pattern of a cured film formed by polymerizing and curing a curable composition for imprints, a truncated cone shape and a cylindrical shape are generally used. Therefore, imprinting is performed using a mold having a frustoconical or cylindrical inverted pattern. That is, the mold pattern is a concave frustoconical or cylindrical pattern. Such molds are commercially available in various patterns.

また、塗膜形成後に、必要に応じてプリベーク工程を加えてもよい。プリベーク温度は、塗膜が乾燥する温度であれば、特に制限されないが、通常は、40℃〜150℃の範囲から選択できる。揮発による重合性単量体の組成変化が起こる場合もあるため、乾燥温度は100℃以下が好ましい。   Moreover, you may add a prebaking process as needed after coating-film formation. The pre-baking temperature is not particularly limited as long as it is a temperature at which the coating film is dried, but can be usually selected from a range of 40 ° C to 150 ° C. Since the composition of the polymerizable monomer may change due to volatilization, the drying temperature is preferably 100 ° C. or lower.

(硬化工程)
次に、所望のパターンが形成されているモールドのパターン形成面を、前記塗膜と接触させる。本発明のインプリント用硬化性組成物は、PDMSモールドを押し付ける際に、圧力は特に必要なく、PDMSモールドの自重だけで簡単に空気を抜きながら、モールド凹部に充填することができる。圧力をかける場合には、0.01〜1MPaの低圧が好ましい。PDMSモールドは柔軟性の高いシリコーン樹脂であるため、圧力をかけすぎると、PDMSモールド自体の変形が起こり、転写パターンに狂いが生じる可能性がある。
(Curing process)
Next, the pattern forming surface of the mold on which a desired pattern is formed is brought into contact with the coating film. When the PDMS mold is pressed, the curable composition for imprints of the present invention does not require pressure, and can be filled into the mold recess while simply venting air by the weight of the PDMS mold. When pressure is applied, a low pressure of 0.01 to 1 MPa is preferable. Since the PDMS mold is a highly flexible silicone resin, if too much pressure is applied, the PDMS mold itself may be deformed and the transfer pattern may be distorted.

その後、PDMSモールドのパターン面と塗膜とを接触させた状態のまま、光を照射し、塗膜を硬化させる。照射する光は、波長が500nm以下で、光の照射時間は、0.1〜300秒の範囲から選択される。塗膜の厚み等にもよるが、通常、1〜60秒である。   Then, light is irradiated and the coating film is cured while the pattern surface of the PDMS mold and the coating film are in contact with each other. The light to be irradiated has a wavelength of 500 nm or less, and the light irradiation time is selected from the range of 0.1 to 300 seconds. Although it depends on the thickness of the coating film, etc., it is usually 1 to 60 seconds.

光重合時の雰囲気を大気下で実施する場合は、酸素による重合阻害の影響を受けないカチオン重合反応系のインプリント用硬化性組成物を用いることが好ましい。ラジカル重合反応による光硬化の場合には、酸素による重合阻害の少ない雰囲気下での光重合が好ましい。例えば、窒素ガス雰囲気下、不活性ガス雰囲気下、フッ素系ガス雰囲気下、真空雰囲気下等が好ましい。   When carrying out the atmosphere at the time of photopolymerization under air | atmosphere, it is preferable to use the curable composition for imprints of the cationic polymerization reaction system which is not influenced by the superposition | polymerization inhibition by oxygen. In the case of photocuring by radical polymerization reaction, photopolymerization in an atmosphere with little polymerization inhibition by oxygen is preferable. For example, a nitrogen gas atmosphere, an inert gas atmosphere, a fluorine gas atmosphere, a vacuum atmosphere, or the like is preferable.

(パターン転写工程)
光照射(光重合)した後、硬化した塗膜からPDMSモールドを分離(離型)することにより、該PDMSモールドのパターン形成面に形成されているパターンに対応するパターンを基板上に形成することができる。基板上に硬化膜よりなるパターンが形成されたものをレジスト積層体とする。
(Pattern transfer process)
After light irradiation (photopolymerization), the PDMS mold is separated (released) from the cured coating film, thereby forming a pattern corresponding to the pattern formed on the pattern forming surface of the PDMS mold on the substrate. Can do. A resist laminate is formed by forming a pattern of a cured film on a substrate.

(基板の加工方法)
本発明のインプリント用光硬化性組成物から得られる硬化膜は、サファイア基板を表面加工する際のマスクとして用いることができる。サファイア基板のエッチングには主に塩素系ガスが用いられ、反応性イオンエッチングに用いられる公知のガスを使用することができる。具体的には、塩素、三塩化ホウ素、四塩化炭素を挙げることができ、必要に応じて、酸素ガス、フッ素系ガス、アルゴンガス等を混合して使用することもできる。以下にLEDのPSS加工方法、具体的にはレジスト積層サファイア基板から円錐形状の凹凸パターンを形成するサファイア基板をドライエッチングにて加工する方法について説明する。
(Board processing method)
The cured film obtained from the photocurable composition for imprints of the present invention can be used as a mask when the surface of a sapphire substrate is processed. Chlorine gas is mainly used for etching the sapphire substrate, and a known gas used for reactive ion etching can be used. Specific examples include chlorine, boron trichloride, and carbon tetrachloride. If necessary, oxygen gas, fluorine-based gas, argon gas, and the like can be mixed and used. The LED PSS processing method, specifically, a method of processing a sapphire substrate that forms a conical uneven pattern from a resist laminated sapphire substrate by dry etching will be described.

まず、レジスト積層体の硬化膜の肉薄部分(残膜)をドライエッチングにより除去し、サファイア基板表面を出した後、さらにドライエッチングを行い、硬化膜すべてを除去させることにより、円錐形状の凹凸パターンを有するサファイア基板を作製する。また、残膜が0.2μm以下の薄い場合は、残膜を除去する工程を実施せずに、残膜の除去とドライエッチングを一度に行うことも可能である。   First, the thin part (residual film) of the cured film of the resist laminate is removed by dry etching, and after exposing the surface of the sapphire substrate, further dry etching is performed to remove all the cured film, thereby forming a conical uneven pattern. A sapphire substrate having the above is manufactured. Further, when the remaining film is as thin as 0.2 μm or less, it is possible to perform the removal of the remaining film and dry etching at a time without performing the process of removing the remaining film.

ドライエッチングの具体的な条件として、アンテナ電力は100〜800Wの任意の電力を選択することができる。ただし、硬化膜の炭化等の変質防止や、サファイア基板のエッチング速度を高めることを考慮すると、200〜500Wが望ましい。   As specific conditions for dry etching, an antenna power of 100 to 800 W can be selected. However, considering the prevention of alteration such as carbonization of the cured film and increasing the etching rate of the sapphire substrate, 200 to 500 W is desirable.

また、バイアス電力は100〜500Wの任意の電力が選択することができる。同様に、硬化膜の炭化等の変質防止や、サファイア基板のエッチング速度を高めることを考慮すると、200〜300Wが望ましい。   Also, any power of 100 to 500 W can be selected as the bias power. Similarly, 200 to 300 W is desirable in consideration of preventing alteration such as carbonization of the cured film and increasing the etching rate of the sapphire substrate.

エッチングガスの流量としては、全ガス流量を50〜150sccmに設定するのが通常である。実際にエッチングを行う塩素系ガスや、希釈を目的とするアルゴン等のガスの割合は任意に設定することができる。   As the flow rate of the etching gas, the total gas flow rate is usually set to 50 to 150 sccm. The ratio of a chlorine-based gas that actually performs etching and a gas such as argon for dilution can be arbitrarily set.

ドライエッチング時間は、硬化膜を完全にドライエッチングにより除去できるまで行う必要がある。通常は、硬化膜が完全に除去される時間(ジャストエッチタイム)より2〜3割長めのエッチング時間を設定する。実際のエッチング時間は、硬化膜が形成する円錐の高さによって異なるが、通常は10〜40分である。   The dry etching time needs to be performed until the cured film can be completely removed by dry etching. Usually, an etching time that is 20 to 30% longer than the time during which the cured film is completely removed (just etch time) is set. The actual etching time varies depending on the height of the cone formed by the cured film, but is usually 10 to 40 minutes.

以上の方法により、基板に円錐形状の凹凸パターンを形成することができる。   By the above method, a conical uneven pattern can be formed on the substrate.

以下、本発明を実施例、および比較例を掲げて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
(インプリント用硬化性組成物の調製)
重合性単量体、光重合開始剤、その他添加剤から構成される組成物を表1に示す割合にて調製した。
(インプリント用硬化性組成物の塗膜形成:塗膜形成工程)
2インチのサファイア基板(片面鏡面仕上げ、厚さ430μm、面方位c面)上に、4500rpm、20秒の条件にてスピンコートし、インプリント用組成物を塗布した。なお、溶媒をインプリント用硬化性組成物に加え、塗膜厚が0.9〜1.0μmに収まるように溶媒量を調整した。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples.
(Preparation of curable composition for imprint)
A composition composed of a polymerizable monomer, a photopolymerization initiator, and other additives was prepared at the ratio shown in Table 1.
(Coating formation of curable composition for imprint: coating forming process)
On a 2-inch sapphire substrate (single-sided mirror finish, thickness 430 μm, surface orientation c-plane), spin coating was performed at 4500 rpm for 20 seconds to apply the imprinting composition. In addition, the solvent was added to the curable composition for imprints, and the amount of solvent was adjusted so that the coating film thickness might be settled in 0.9-1.0 micrometer.

(硬化工程〜パターン転写工程:光インプリント レジスト積層体の製造)
円錐台形状のホールパターンを形成したPDMSモールド(総研化学(株)製、フレフィーモ PDMS HOP80−1700/1700、凹型円錐台形状パターン、上部直径D1=1.5μm、下部直径D2=2.1μm、高さH=1.7μm、側面と底面のなす角度θ=80°)、及びナノインプリント装置(SCIVAX(株)製、X−300H)を使用した。上記のようにして得られたインプリント用光硬化性組成物の塗膜を有するサファイア基板に、窒素雰囲気下、荷重なしの条件で該PDMSモールドを接触させ、UV照射(波長365nm、20mW/cm2)を4分行い、該塗膜を硬化させると共にPDMSモールドのパターンに対応した硬化膜からなるパターンを転写した(PDMSモールドを離型した。レジスト積層体の製造。)。
(Curing process-pattern transfer process: manufacture of photoimprint resist laminate)
PDMS mold having a frustoconical hole pattern (manufactured by Soken Chemical Co., Ltd., Freffimo PDMS HOP80-1700 / 1700, concave frustoconical pattern, upper diameter D1 = 1.5 μm, lower diameter D2 = 2.1 μm, high H = 1.7 μm, angle between side and bottom surface θ = 80 °, and a nanoimprint apparatus (SC-IVAX, X-300H) were used. The PDMS mold is brought into contact with the sapphire substrate having the coating film of the photocurable composition for imprints obtained as described above in a nitrogen atmosphere under no load, and UV irradiation (wavelength 365 nm, 20 mW / cm 2). ) Was carried out for 4 minutes, and the coating film was cured and a pattern made of a cured film corresponding to the pattern of the PDMS mold was transferred (the PDMS mold was released. Production of a resist laminate).

(PDMSモールドへのインプリント用硬化性組成物の浸み込み評価)
インプリント前後のPDMSモールドの重量差から、インプリント用硬化性組成物の浸み込み量を評価した。
(Evaluation of penetration of curable composition for imprint into PDMS mold)
The amount of penetration of the curable composition for imprinting was evaluated from the weight difference between the PDMS molds before and after imprinting.

(使用した化合物とその略称)
(重合性成分:重合性単量体)
(1)の要件のみを満足する重合性単量体
AMP−10G;フェノキシエチル(メタ)アクリレート(新中村化学工業(株)製)。
A−200;テトラエチレングリコールジアクリレート(新中村化学工業(株)製)。
APG−200;トリプロピレングリコールジアクリレート(新中村化学工業(株)製)。
HEA;2−ヒドロキシエチルアクリレート(東京化成工業(株)製)。
OXT−101;3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン(東亞合成(株)製)。
(Used compounds and their abbreviations)
(Polymerizable component: polymerizable monomer)
Polymerizable monomer AMP-10G satisfying only the requirement (1); Phenoxyethyl (meth) acrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.).
A-200; Tetraethylene glycol diacrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.).
APG-200; tripropylene glycol diacrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.).
HEA; 2-hydroxyethyl acrylate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.).
OXT-101; 3-ethyl-3-hydroxymethyloxetane (manufactured by Toagosei Co., Ltd.).

(2)の要件のみを満足する重合性単量体
A−LEN−10;2−(ο−フェニルフェノキシ)エチルアクリレート(新中村化学工業(株)製)。
A−TMPT;トリメチロールプロパントリアクリレート(新中村化学工業(株)製)。
Polymerizable monomer A-LEN-10 satisfying only the requirement (2); 2- (ο-phenylphenoxy) ethyl acrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.).
A-TMPT; trimethylolpropane triacrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.).

(1)及び(2)の両方の要件を満足する重合性単量体
ABE−300;エトキシ化ビスフェノールAジアクリレート(新中村化学工業(株)製)。
OXT−121;キシリレンビスオキセタン(東亞合成(株)製)。
OXT−221;3−エチル−3{[(3−エチルオキセタン−3−イル)メトキシ]メチル}オキセタン(東亞合成(株)製)。
Polymerizable monomer ABE-300 satisfying both requirements of (1) and (2); ethoxylated bisphenol A diacrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.).
OXT-121; xylylene bisoxetane (manufactured by Toagosei Co., Ltd.).
OXT-221; 3-ethyl-3 {[(3-ethyloxetane-3-yl) methoxy] methyl} oxetane (manufactured by Toagosei Co., Ltd.).

(1)及び(2)の両方の要件を満足しない重合性単量体
IB−XA;イソボロニルアクリレート(新中村化学工業(株)製)。
A−NOD−N;1,9−ノナンジオールジアクリレート(新中村化学工業(株)製)。
A−DCP;トリシクロデカンジメタノールジアクリレート(新中村化学工業(株)製)。
OXT−212;2−エチルヘキシルオキセタン(東亞合成(株)製)。
Polymerizable monomer IB-XA not satisfying both requirements of (1) and (2); Isoboronyl acrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.).
A-NOD-N; 1,9-nonanediol diacrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.).
A-DCP; tricyclodecane dimethanol diacrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.).
OXT-212; 2-ethylhexyloxetane (manufactured by Toagosei Co., Ltd.).

(重合開始剤)
OXE02;エタノン,1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−,1−(O−アセチルオキシム)(チバ・ジャパン(株)製)。
IDPI;4−イソプロピル−4’−メチルジフェニルヨードニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート(東京化成工業(株)製)。
(Polymerization initiator)
OXE02; ethanone, 1- [9-ethyl-6- (2-methylbenzoyl) -9H-carbazol-3-yl]-, 1- (O-acetyloxime) (manufactured by Ciba Japan Co., Ltd.).
IDPI; 4-isopropyl-4′-methyldiphenyliodonium tetrakis (pentafluorophenyl) borate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.).

(重合禁止剤)
HQME;ハイドロキノンモノメチルエーテル(和光純薬工業(株)製)。
BHT;ジブチルヒドロキシトルエン(和光純薬工業(株)製)。
(Polymerization inhibitor)
HQME; hydroquinone monomethyl ether (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.).
BHT; dibutylhydroxytoluene (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.).

(増感剤)
9MA;9−メチルアントラセン(東京化成工業(株)製)。
(Sensitizer)
9MA; 9-methylanthracene (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.).

(有機溶媒)
DAA:ジアセトンアルコール(和光純薬工業(株)製)。
(Organic solvent)
DAA: diacetone alcohol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.).

実施例1
表1に示すように、重合性単量体として、AMP−10G 10.0g、光重合開始剤として、OXE02 0.1g、重合禁止剤として、HQME 0.015g、BHT 0.002gを均一に混合し、インプリント用硬化性組成物〔1〕を得た。これにDAA 7.0gを加え、孔径0.2μmのシリンジフィルターにてろ過した後、スピンコートにてサファイア基板に塗膜を形成した。その後、あらかじめ重量を測定したPDMSモールドを用いて光インプリントを実施し、レジスト積層サファイア基板を得た。光インプリント後、PDMSモールドの重量を測定し、光インプリント前後の重量差よりインプリント用硬化性組成物の浸み込み量の評価を行った。評価結果は表1に示した。
Example 1
As shown in Table 1, 10.0 g of AMP-10G as a polymerizable monomer, 0.1 g of OXE02 as a photopolymerization initiator, and 0.015 g of HQME and 0.002 g of BHT as a polymerization inhibitor are uniformly mixed. Thus, a curable composition for imprint [1] was obtained. DAA 7.0g was added to this, and it filtered with the syringe filter with the hole diameter of 0.2 micrometer, Then, the coating film was formed in the sapphire substrate by spin coating. Then, the optical imprint was implemented using the PDMS mold which measured the weight beforehand, and the resist lamination sapphire substrate was obtained. After photoimprinting, the weight of the PDMS mold was measured, and the amount of penetration of the curable composition for imprinting was evaluated from the weight difference before and after photoimprinting. The evaluation results are shown in Table 1.

実施例2〜10、比較例1〜4
表1に示す割合にて実施例1に示す手順と同様に操作し、PDMSモールドへのインプリント用硬化性組成物の浸み込み評価を行った。なお、DAAの添加量はスピンコート後の塗膜が0.9〜1.0μmに収まるように調整した。評価結果は表1に示した。
Examples 2-10, Comparative Examples 1-4
In the same manner as the procedure shown in Example 1 at the ratio shown in Table 1, the penetration evaluation of the curable composition for imprint into the PDMS mold was performed. In addition, the addition amount of DAA was adjusted so that the coating film after spin coating might be settled in 0.9-1.0 micrometer. The evaluation results are shown in Table 1.

Figure 2016096291
Figure 2016096291

表1より、(1)の要件のみを満足する重合性単量体(実施例1〜5)、(2)の要件のみを満足する重合性単量体(実施例6〜7)、(1)及び(2)の両方の要件を満足する重合性単量体(実施例8〜10)について、(1)及び(2)の両方の要件を満足しない重合性単量体(比較例1〜4)と比較し、PDMSモールドへの浸み込みが小さいとの知見を得た。   From Table 1, polymerizable monomers satisfying only the requirement (1) (Examples 1 to 5), polymerizable monomers satisfying only the requirement (2) (Examples 6 to 7), (1 ) And a polymerizable monomer that satisfies both requirements (Examples 8 to 10) (Examples 8 to 10) and does not satisfy both the requirements (1) and (2) (Comparative Examples 1 and 2) Compared with 4), the knowledge that the penetration into the PDMS mold was small was obtained.

この知見を基に、表2に示す配合割合のインプリント用硬化性組成物を製造した。   Based on this knowledge, a curable composition for imprints having a blending ratio shown in Table 2 was produced.

実施例11
表2に示すように、重合性単量体として、AMP−10G 4.7g、A−LEN−10 4.8g、A−TMPT 0.5g、光重合開始剤として、OXE02 0.1g、重合禁止剤として、HQME 0.015g、BHT 0.002gを均一に混合し、インプリント用硬化性組成物〔15〕を得た。これにDAA 12.0gを加え、孔径0.2μmのシリンジフィルターにてろ過した後、スピンコートにてサファイア基板に塗膜を形成した。その後、あらかじめ重量を測定したPDMSモールドを用いて光インプリントを実施し、レジスト積層サファイア基板を得た。光インプリント後、PDMSモールドの重量を測定し、光インプリント前後の重量差よりインプリント用硬化性組成物の浸み込み量の評価を行った。評価結果は表2に示した。
Example 11
As shown in Table 2, 4.7 g of AMP-10G, 4.8 g of A-LEN-10, 0.5 g of A-TMPT as a polymerizable monomer, 0.1 g of OXE02 as a photopolymerization initiator, inhibition of polymerization As an agent, 0.015 g of HQME and 0.002 g of BHT were uniformly mixed to obtain a curable composition for imprint [15]. DAA 12.0g was added to this, and it filtered with the syringe filter with the hole diameter of 0.2 micrometer, Then, the coating film was formed in the sapphire substrate by spin coating. Then, the optical imprint was implemented using the PDMS mold which measured the weight beforehand, and the resist lamination sapphire substrate was obtained. After photoimprinting, the weight of the PDMS mold was measured, and the amount of penetration of the curable composition for imprinting was evaluated from the weight difference before and after photoimprinting. The evaluation results are shown in Table 2.

実施例12〜17、比較例5〜11
表2に示す割合にて実施例1に示す手順と同様に操作し、PDMSモールドへのインプリント用硬化性組成物の浸み込み評価を行った。なお、DAAの添加量はスピンコート後の塗膜が0.9〜1.0μmに収まるように調整した。評価結果は表1に示した。
Examples 12-17, Comparative Examples 5-11
In the same manner as the procedure shown in Example 1 at the ratio shown in Table 2, the penetration evaluation of the curable composition for imprint into the PDMS mold was performed. In addition, the addition amount of DAA was adjusted so that the coating film after spin coating might be settled in 0.9-1.0 micrometer. The evaluation results are shown in Table 1.

Figure 2016096291
Figure 2016096291

表2より、(1)の要件のみを満足する重合性単量体、(2)の要件のみを満足する重合性単量体、(1)及び(2)の両方の要件を満足する重合性単量体の3つの重合性単量体のみからなるインプリント用硬化性組成物(実施例11〜17)は、PDMSモールドへの浸み込みが小さい。一方、(1)及び(2)の両方の要件を満足しない重合性単量体を含むインプリント用硬化性組成物(比較例5〜11)は該重合性単量体の割合が低い場合においてもPDMSモールドへの浸み込みが大きくなるとの知見を得た。   From Table 2, a polymerizable monomer that satisfies only the requirement (1), a polymerizable monomer that satisfies only the requirement (2), and a polymerization property that satisfies both the requirements (1) and (2) The curable compositions for imprints (Examples 11 to 17) composed of only three polymerizable monomers are small in penetration into the PDMS mold. On the other hand, the curable composition for imprints (Comparative Examples 5 to 11) containing a polymerizable monomer that does not satisfy the requirements of both (1) and (2) is used when the proportion of the polymerizable monomer is low. Also gained knowledge that the penetration into the PDMS mold would increase.

31 基板
32 インプリント用硬化性組成物
33 PDMSモールド
31 Substrate 32 Curable composition for imprint 33 PDMS mold

Claims (3)

ポリジメチルシロキサンからなるモールドを使用してインプリントを行う際に用いるインプリント用硬化性組成物であって、下記(1)及び(2)の少なくとも1つの要件を満足する重合性単量体からなる重合性成分を含むことを特徴とするインプリント用硬化性組成物。
(1)ハンセン溶解度パラメータ(HSP)の分極項(dP)が4.0以上。
(2)分子サイズが0.70nm以上。
A curable composition for imprints used when imprinting is performed using a mold made of polydimethylsiloxane, which is a polymerizable monomer that satisfies at least one of the following requirements (1) and (2) A curable composition for imprints, comprising a polymerizable component.
(1) The polarization term (dP) of the Hansen solubility parameter (HSP) is 4.0 or more.
(2) The molecular size is 0.70 nm or more.
請求項1に記載のインプリント用硬化性組成物を含む塗膜剤を基板上に塗布し、該組成物からなる塗膜を形成する塗膜形成工程、
酸素の存在下、パターンが形成されたポリジメチルシロキサンからなるモールドのパターン形成面と前記塗膜とを接触させ、その状態で光を照射して塗膜を硬化させる硬化工程、及び
該モールドを硬化した塗膜から分離して、該モールドのパターン形成面に形成されているパターンに対応するパターンを基板上に形成するパターン転写工程
を含むことを特徴とする、ベース基板上にパターンが形成されたレジスト積層体の製造方法。
A coating film forming step of applying a coating agent containing the curable composition for imprints according to claim 1 on a substrate and forming a coating film comprising the composition,
In the presence of oxygen, a pattern forming surface of a mold made of polydimethylsiloxane having a pattern formed thereon is brought into contact with the coating film, and in this state, the coating film is cured by irradiating light, and the mold is cured. A pattern is formed on the base substrate, comprising a pattern transfer step of forming a pattern corresponding to the pattern formed on the pattern forming surface of the mold on the substrate. A method for producing a resist laminate.
請求項2に記載の方法によりレジスト積層体を製造した後、該レジスト積層体に形成したパターンをマスクとして、該レジスト積層体のパターンを形成した面とエッチングガスとを接触させてエッチングすることを特徴とする、パターンが形成された基板の製造方法。   After the resist laminate is manufactured by the method according to claim 2, etching is performed by bringing the surface of the resist laminate formed with the etching gas into contact with the pattern formed on the resist laminate as a mask. A method for manufacturing a substrate on which a pattern is formed.
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