JP2018046182A - Method for manufacturing structure - Google Patents

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綾太 小島
Ayata Kojima
綾太 小島
敏雄 関谷
Toshio Sekiya
敏雄 関谷
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Soken Kagaku KK
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Soken Kagaku KK
Soken Chemical and Engineering Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a structure, which can suppress deformation of the shape of a convex-concave pattern when removing a remaining film present in a concave portion of the convex-concave pattern of a resin layer.SOLUTION: A method for manufacturing a structure is provided according to the present invention, which comprises: a transferred layer formation step of forming a transferred layer by applying a photo-curable resin composition onto a base material; a convex-concave pattern formation step of forming a resin layer having a convex-concave pattern by exposing the transferred layer to activation energy rays with a mold pressed against the transferred layer to cure the transferred layer; and an ashing step of ashing the resin layer to remove a remaining film present in a concave portion of the convex-concave pattern in the resin layer. The photo-curable resin composition comprises a photopolymerizable monomer; the monomer is 0.95 or more in average C/H ratio.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、構造体の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a structure.

特許文献1には、光インプリント用のレジストで形成されたレジスト層に対してモールドを押し付けて凹凸パターンを形成し、凹凸パターンの凹部に位置する残膜をアッシングによって除去する工程が開示されている。   Patent Document 1 discloses a step of forming a concavo-convex pattern by pressing a mold against a resist layer formed of a resist for optical imprinting, and removing a residual film located in a concave portion of the concavo-convex pattern by ashing. Yes.

特開2016−54317JP2016-54317A

レジスト層の凹凸パターンは、その後のパターニング工程で利用されるが、残膜除去のためのアッシング工程でパターン形状がくずれてしまい、その後のパターニングの精度が低下する場合があるという問題がある。   The concavo-convex pattern of the resist layer is used in a subsequent patterning process, but there is a problem in that the pattern shape may be lost in the ashing process for removing the remaining film, and the accuracy of subsequent patterning may be reduced.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、樹脂層の凹凸パターンの凹部に存在する残膜を除去する際の凹凸パターンの形状の崩れを抑制することができる、構造体の製造方法を提供するものである。   This invention is made in view of such a situation, and manufacture of the structure which can suppress the collapse of the shape of an uneven | corrugated pattern at the time of removing the residual film which exists in the recessed part of the uneven | corrugated pattern of a resin layer. A method is provided.

本発明によれば、光硬化性樹脂組成物を基材上に塗布して被転写層を形成する被転写層形成工程と、被転写層にモールドを押し付けた状態で前記被転写層に活性エネルギー線を照射して前記被転写層を硬化させることによって凹凸パターンを有する樹脂層を形成する凹凸パターン形成工程と、前記樹脂層に対してアッシングを行って、前記樹脂層のうち前記凹凸パターンの凹部に存在する残膜を除去するアッシング工程を備え、前記光硬化性樹脂組成物は、光重合性のモノマーを含有し、前記モノマーの平均C/H比が0.95以上である、構造体の製造方法が提供される。   According to the present invention, a transfer layer forming step of forming a transfer layer by applying a photocurable resin composition onto a substrate, and an active energy applied to the transfer layer in a state where a mold is pressed against the transfer layer. A concavo-convex pattern forming step of forming a resin layer having a concavo-convex pattern by irradiating a line to cure the transferred layer, and performing ashing on the resin layer, and the concave portion of the concavo-convex pattern in the resin layer The photocurable resin composition contains a photopolymerizable monomer, and the monomer has an average C / H ratio of 0.95 or more. A manufacturing method is provided.

本発明者は、鋭意検討を行ったところ、被転写層を形成するための光硬化性樹脂組成物に含まれるモノマーの平均C/H比を0.95以上にすることによって、残膜除去アッシングの際の凹凸パターンの形状の崩れを大幅に抑制することができることを見出し、本発明の完成に到った。   As a result of intensive studies, the inventor has made a residual film removal ashing by setting the average C / H ratio of the monomer contained in the photocurable resin composition for forming the transfer layer to 0.95 or more. It was found that the deformation of the concavo-convex pattern at the time can be greatly suppressed, and the present invention has been completed.

以下、本発明の種々の実施形態を例示する。以下に示す実施形態は、互いに組み合わせ可能である。
好ましくは、前記アッシング工程の後に前記樹脂層を覆い且つ前記凹部を充填するように無機材料層を形成する無機材料層形成工程と、前記無機材料層のうち前記樹脂層上に存在する余剰部分を除去する余剰部分除去工程と、前記余剰部分除去工程の後に前記樹脂層を除去する樹脂層除去工程を備える。 好ましくは、前記平均C/H比が1.00以上である。 好ましくは、前記モノマーは、芳香環を含む。 好ましくは、前記モノマーは、複数の芳香環を含む。 好ましくは、前記複数の芳香環の何れか2つが直接結合されている。 好ましくは、前記複数の芳香環の何れか2つが1つの介在原子を介して結合されている。 好ましくは、前記モノマーは、(メタ)アクリレートモノマーである。 好ましくは、前記アッシングは、ガスプラズマアッシングである。 好ましくは、前記凹凸パターンは、ラインアンドスペース形状、ピラー形状、又はホール形状である。
Hereinafter, various embodiments of the present invention will be exemplified. The embodiments described below can be combined with each other.
Preferably, an inorganic material layer forming step of forming an inorganic material layer so as to cover the resin layer and fill the concave portion after the ashing step, and an extra portion present on the resin layer of the inorganic material layer A surplus part removing process to be removed and a resin layer removing process to remove the resin layer after the surplus part removing process are provided. Preferably, the average C / H ratio is 1.00 or more. Preferably, the monomer includes an aromatic ring. Preferably, the monomer includes a plurality of aromatic rings. Preferably, any two of the plurality of aromatic rings are directly bonded. Preferably, any two of the plurality of aromatic rings are bonded via one intervening atom. Preferably, the monomer is a (meth) acrylate monomer. Preferably, the ashing is gas plasma ashing. Preferably, the concavo-convex pattern has a line and space shape, a pillar shape, or a hole shape.

(a)〜(g)は、本発明の一実施形態の構造体の製造方法を示す断面図である。(A)-(g) is sectional drawing which shows the manufacturing method of the structure of one Embodiment of this invention.

以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴事項について独立して発明が成立する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Various characteristic items shown in the following embodiments can be combined with each other. In addition, the invention is independently established for each feature.

本発明の一実施形態の構造体の製造方法は、被転写層形成工程と、凹凸パターン形成工程と、アッシング工程と、無機材料層形成工程と、余剰部分除去工程と、樹脂層除去工程を備える。
以下、各工程について詳細に説明する。
A structure manufacturing method according to an embodiment of the present invention includes a transferred layer forming step, a concavo-convex pattern forming step, an ashing step, an inorganic material layer forming step, a surplus portion removing step, and a resin layer removing step. .
Hereinafter, each step will be described in detail.

(1)被転写層形成工程
この工程では、図1(a)に示すように、光硬化性樹脂組成物を基材1上に塗布して被転写層2を形成する。
(1) Transferred Layer Forming Step In this step, as shown in FIG. 1A, a photocurable resin composition is applied onto the substrate 1 to form the transferred layer 2.

基材1の材質は、特に限定されないが、樹脂基材、石英基材、サファイア基材などの透明基材であることが好ましく、可撓性の観点から樹脂基材であることが好ましく、剛性の観点からは石英基材、サファイア基材であることが好ましい。樹脂基材を構成する樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリイミド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、環状ポリオレフィンおよびポリエチレンナフタレートからなる群から選ばれる1種からなるものである。   The material of the substrate 1 is not particularly limited, but is preferably a transparent substrate such as a resin substrate, a quartz substrate, or a sapphire substrate, and is preferably a resin substrate from the viewpoint of flexibility. From this point of view, a quartz substrate or a sapphire substrate is preferable. Examples of the resin constituting the resin base material include one selected from the group consisting of polyethylene terephthalate, polycarbonate, polyester, polyolefin, polyimide, polysulfone, polyethersulfone, cyclic polyolefin, and polyethylene naphthalate.

光硬化性樹脂組成物は、光重合性のモノマーと、光重合開始剤を含有し、活性エネルギー線の照射によって硬化する性質を有する。   The photocurable resin composition contains a photopolymerizable monomer and a photopolymerization initiator, and has a property of being cured by irradiation with active energy rays.

上記モノマーは、平均C/H比が0.95以上である。C/H比とは、モノマーに含まれる炭素原子数を水素原子数で割った値である。光硬化性樹脂組成物が1種類のモノマーを含む場合、そのモノマーのC/H比が平均C/H比である。一方、光硬化性樹脂組成物が複数種類のモノマーを含む場合、平均C/H比は、各モノマーのC/H比を質量比で平均した値である。例えば、光硬化性樹脂組成物がC/H比が1.1のモノマー1とC/H比が0.95のモノマー2を質量比3:7で含む場合、平均C/H比は、0.3×1.1+0.7×0.95=0.995となる。   The monomer has an average C / H ratio of 0.95 or more. The C / H ratio is a value obtained by dividing the number of carbon atoms contained in the monomer by the number of hydrogen atoms. When the photocurable resin composition contains one type of monomer, the C / H ratio of the monomer is an average C / H ratio. On the other hand, when a photocurable resin composition contains multiple types of monomer, average C / H ratio is the value which averaged C / H ratio of each monomer by mass ratio. For example, when the photocurable resin composition contains monomer 1 having a C / H ratio of 1.1 and monomer 2 having a C / H ratio of 0.95 in a mass ratio of 3: 7, the average C / H ratio is 0. .3 × 1.1 + 0.7 × 0.95 = 0.993

平均C/H比は、この光硬化性樹脂組成物を用いて形成された樹脂層4(図1(c)に図示)の耐アッシング性の尺度となる値であり、平均C/H比が大きいほど、樹脂層4の耐アッシング性が高くなり、樹脂層4に対してアッシングを行っても樹脂層4の凹凸パターン5の形状の崩れが起こりにくくなり、寸法精度に優れた構造体8(図1(g)に図示)を製造しやすくなる。平均C/H比の上限は、特に規定されないが、例えば、1.8である。平均C/H比は、具体的には例えば、0.95、1.00、1.05、1.10、1.15、1.20、1.25、1.30、1.35、1.40、1.45、1.50、1.55、1.60、1.65、1.70、1.75、1.80であり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。   The average C / H ratio is a value that serves as a measure of ashing resistance of the resin layer 4 (shown in FIG. 1C) formed using this photocurable resin composition, and the average C / H ratio is The larger the size, the higher the ashing resistance of the resin layer 4, and even when ashing is performed on the resin layer 4, the shape of the uneven pattern 5 of the resin layer 4 is less likely to collapse, and the structure 8 ( It becomes easy to manufacture FIG. 1 (g). The upper limit of the average C / H ratio is not particularly specified, but is 1.8, for example. Specifically, the average C / H ratio is, for example, 0.95, 1.00, 1.05, 1.10, 1.15, 1.20, 1.25, 1.30, 1.35, 1 .40, 1.45, 1.50, 1.55, 1.60, 1.65, 1.70, 1.75, 1.80, the range between any two of the numerical values illustrated here It may be within.

光硬化性樹脂組成物が複数種類のモノマーを含む場合、少なくとも1種のモノマーのC/H比が0.95以上であればよく、全種類のモノマーのC/H比が0.95以上であることが好ましい。光硬化性樹脂組成物に含まれるモノマー中の、C/H比が0.95以上であるモノマーの質量比は、0.5以上であることが好ましく、0.8以上であることがさらに好ましく、1であることがさらに好ましい。この質量比は、具体的には例えば、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1であり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。   When the photocurable resin composition includes a plurality of types of monomers, the C / H ratio of at least one monomer may be 0.95 or more, and the C / H ratio of all types of monomers is 0.95 or more. Preferably there is. The mass ratio of the monomer having a C / H ratio of 0.95 or more in the monomer contained in the photocurable resin composition is preferably 0.5 or more, and more preferably 0.8 or more. 1 is more preferable. Specifically, this mass ratio is, for example, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, or 1 and within a range between any two of the numerical values exemplified here. There may be.

C/H比が0.95以上であるモノマーとしては、芳香環を含むものが好ましく、複数の芳香環を含むものがさらに好ましく、4つ以上の芳香環を含むものがさらに好ましい。芳香環内の各炭素原子には1又は0の水素原子が結合されるので、モノマーに含まれる芳香環の数が増えるほど、C/H比が大きくなりやすいからである。芳香環は、単環であっても多環であってもよい。芳香環は、炭化水素であっても、ヘテロ原子を含んでいてもよい。芳香環を構成する原子数は、5〜14が好ましく、6がさらに好ましい。芳香環は、ベンゼン環であることが好ましい。芳香環に含まれる炭素原子に結合する水素原子は、無置換であるか、又は酸素原子、炭素原子、若しくは窒素原子に置換されていることが好ましい。各芳香環の置換数は、3以下が好ましく、1又は2が好ましい。   As the monomer having a C / H ratio of 0.95 or more, those containing an aromatic ring are preferred, those containing a plurality of aromatic rings are more preferred, and those containing four or more aromatic rings are more preferred. This is because 1 or 0 hydrogen atoms are bonded to each carbon atom in the aromatic ring, so that the C / H ratio tends to increase as the number of aromatic rings contained in the monomer increases. The aromatic ring may be monocyclic or polycyclic. The aromatic ring may be a hydrocarbon or may contain a hetero atom. 5-14 are preferable and, as for the number of atoms which comprise an aromatic ring, 6 is more preferable. The aromatic ring is preferably a benzene ring. The hydrogen atom bonded to the carbon atom contained in the aromatic ring is preferably unsubstituted or substituted with an oxygen atom, a carbon atom, or a nitrogen atom. The number of substitution of each aromatic ring is preferably 3 or less, and preferably 1 or 2.

また、モノマーに複数の芳香環が含まれる場合、そのうちの何れか2つは、直接結合されているか、1つの介在原子を介して結合されていることが好ましい。このような場合に、C/H比が大きくなりやすいからである。介在原子としては、酸素原子、炭素原子、窒素原子などが挙げられる。また、C/H比が0.95以上であるモノマーは、(メタ)アクリレートモノマーであることが好ましい。(メタ)アクリレートモノマーは、単官能であっても多官能であってもよい。なお、本明細書において、(メタ)アクリレートはメタクリレートおよび/またはアクリレートを意味する。C/H比が0.95以上であるモノマーとしては、メタクリル酸1-ピレニルメチル、o-フェニルフェノールEOアクリレート、m−フェノキシベンジルアクリレート、ベンジルアクリレートが例示される。   In addition, when the monomer includes a plurality of aromatic rings, any two of them are preferably bonded directly or via one intervening atom. This is because the C / H ratio tends to increase in such a case. Examples of the intervening atom include an oxygen atom, a carbon atom, and a nitrogen atom. Moreover, it is preferable that the monomer whose C / H ratio is 0.95 or more is a (meth) acrylate monomer. The (meth) acrylate monomer may be monofunctional or polyfunctional. In the present specification, (meth) acrylate means methacrylate and / or acrylate. Examples of the monomer having a C / H ratio of 0.95 or more include 1-pyrenylmethyl methacrylate, o-phenylphenol EO acrylate, m-phenoxybenzyl acrylate, and benzyl acrylate.

光重合開始剤は、モノマーの重合を促進するために添加される成分であり、前記モノマー100質量部に対して0.1質量部以上含有されることが好ましい。光重合開始剤の含有量の上限は、特に規定されないが、例えば前記モノマー100質量部に対して20質量部である。   A photoinitiator is a component added in order to accelerate | stimulate superposition | polymerization of a monomer, and it is preferable to contain 0.1 mass part or more with respect to 100 mass parts of said monomers. Although the upper limit of content of a photoinitiator is not prescribed | regulated in particular, For example, it is 20 mass parts with respect to 100 mass parts of said monomers.

光硬化性樹脂組成物は、溶剤、重合禁止剤、連鎖移動剤、酸化防止剤、光増感剤、充填剤、レベリング剤等の成分を光硬化性樹脂組成物の性質に影響を与えない範囲で含んでいてもよい。   The photocurable resin composition is a range in which components such as a solvent, a polymerization inhibitor, a chain transfer agent, an antioxidant, a photosensitizer, a filler, and a leveling agent do not affect the properties of the photocurable resin composition. May be included.

光硬化性樹脂組成物は、上記成分を公知の方法で混合することにより製造することができる。光硬化性樹脂組成物は、スピンコート、スプレーコート、バーコート、ディップコート、ダイコートおよびスリットコート等の方法で基材1上に塗布して被転写層2を形成することが可能である。   A photocurable resin composition can be manufactured by mixing the said component by a well-known method. The photocurable resin composition can be applied onto the substrate 1 by a method such as spin coating, spray coating, bar coating, dip coating, die coating, and slit coating to form the transferred layer 2.

(2)凹凸パターン形成工程
この工程では、図1(a)〜図1(c)に示すように、被転写層2にモールド3を押し付けた状態で被転写層2に活性エネルギー線Eを照射して被転写層2を硬化させることによって凹凸パターン5を有する樹脂層4を形成する。「活性エネルギー線」は、UV光、可視光、電子線などの、光硬化性樹脂組成物を硬化可能なエネルギー線の総称である。
(2) Irregular pattern forming step In this step, as shown in FIGS. 1A to 1C, the transfer layer 2 is irradiated with active energy rays E while the mold 3 is pressed against the transfer layer 2. Then, the transferred layer 2 is cured to form the resin layer 4 having the uneven pattern 5. “Active energy rays” is a general term for energy rays that can cure a photocurable resin composition, such as UV light, visible light, and electron beams.

モールド3には、凹凸パターン5の反転パターン5rが形成されている。パターン5,5rは、一定の周期で繰り返す凹凸状の微細形状パターンであることが好ましい。パターン5,5rの周期は、50nm〜20μmであることが好ましく、100nm〜10μmであることがさらに好ましい。この周期は、具体的には例えば、50nm、100nm、200nm、500nm、1μm、2μm、5μm、10μm、20μmであり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。パターン5,5rの高さは、10nm〜500μmであることが好ましく、30nm〜10μmであることがさらに好ましい。この高さは、具体的には例えば、10nm、30nm、50nm、100nm、200nm、500nm、1μm、2μm、5μm、10μm、20μm、50μm、100μm、200μm、500μmであり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。   A reverse pattern 5 r of the concave / convex pattern 5 is formed on the mold 3. The patterns 5 and 5r are preferably concavo-convex fine shape patterns that repeat at a constant period. The period of the patterns 5 and 5r is preferably 50 nm to 20 μm, and more preferably 100 nm to 10 μm. Specifically, this period is, for example, 50 nm, 100 nm, 200 nm, 500 nm, 1 μm, 2 μm, 5 μm, 10 μm, or 20 μm, and may be within a range between any two of the numerical values exemplified here. The height of the patterns 5 and 5r is preferably 10 nm to 500 μm, and more preferably 30 nm to 10 μm. Specifically, this height is, for example, 10 nm, 30 nm, 50 nm, 100 nm, 200 nm, 500 nm, 1 μm, 2 μm, 5 μm, 10 μm, 20 μm, 50 μm, 100 μm, 200 μm, or 500 μm. Or within a range between the two.

パターン5,5rの具体的な形状としては、ラインアンドスペース形状、ピラー形状、又はホール形状が挙げられる。モールド3の種類は特に限定されないが、例えば、樹脂製モールド、ニッケル製モールドなどが利用可能である。モールド3を被転写層2に押し付ける圧力は、反転パターン5rの形状を被転写層2に転写可能な圧力であればよい。被転写層2へ照射する活性エネルギー線Eは、被転写層2が十分に硬化する程度の積算光量で照射すればよく、積算光量は、例えば100〜10000mJ/cmである。活性エネルギー線Eの照射によって、被転写層2が硬化されて、凹凸パターン5を有する樹脂層4が形成される。本実施形態では、基材1側から活性エネルギー線Eの照射を行っているが、モールド3側から活性エネルギー線Eの照射を行ってもよい。 Specific shapes of the patterns 5 and 5r include a line and space shape, a pillar shape, and a hole shape. The type of the mold 3 is not particularly limited. For example, a resin mold, a nickel mold, or the like can be used. The pressure for pressing the mold 3 against the transferred layer 2 may be any pressure that can transfer the shape of the reversal pattern 5 r to the transferred layer 2. The active energy ray E applied to the transferred layer 2 may be irradiated with an integrated light amount sufficient to sufficiently cure the transferred layer 2, and the integrated light amount is, for example, 100 to 10,000 mJ / cm 2 . By being irradiated with the active energy ray E, the transferred layer 2 is cured, and the resin layer 4 having the concavo-convex pattern 5 is formed. In this embodiment, the active energy ray E is irradiated from the base material 1 side, but the active energy ray E may be irradiated from the mold 3 side.

活性エネルギー線Eの照射の後、図1(c)に示すように、モールド3を取り外す。この状態では、図1(c)に示すように、樹脂層4の凹凸パターン5の凹部5aには残膜7が残っている。残膜7が残った状態で図1(e)に示す無機材料層6を形成すると、無機材料層6が基材1から剥離されやすくなるので、残膜7は確実に除去する必要がある。残膜7の除去は、ウェットエッチングなどによっても行うことができるが、ウェットエッチングでは、凹凸パターン5の形状の崩れが発生しやすいので、本実施形態では、次に述べるアッシングを行っている。   After irradiation with the active energy ray E, the mold 3 is removed as shown in FIG. In this state, as shown in FIG. 1C, the remaining film 7 remains in the recess 5 a of the uneven pattern 5 of the resin layer 4. If the inorganic material layer 6 shown in FIG. 1E is formed with the remaining film 7 remaining, the inorganic material layer 6 is likely to be peeled off from the substrate 1, so that the remaining film 7 needs to be reliably removed. Although the remaining film 7 can be removed by wet etching or the like, since the shape of the concavo-convex pattern 5 is likely to be lost in wet etching, ashing described below is performed in this embodiment.

(3)アッシング工程
この工程では、図1(c)〜図1(d)に示すように、樹脂層4に対してアッシングを行って、樹脂層4のうち凹凸パターン5の凹部5aに存在する残膜7を除去する。
(3) Ashing Step In this step, as shown in FIGS. 1C to 1D, ashing is performed on the resin layer 4 so that the resin layer 4 is present in the concave portion 5a of the concave-convex pattern 5. The remaining film 7 is removed.

残膜7を除去するためのアッシングの際に、凹凸パターン5の凸部5bの側面が浸食されることによって凹凸パターン5の形状が崩れやすいが、本実施形態では、平均C/H比が0.95以上であるモノマーを含む光硬化性樹脂組成物を用いることによって、凹凸パターン5の形状の崩れを最小限にしている。残膜7の除去は、基材1が露出されるように行うことが好ましい。   During ashing for removing the remaining film 7, the shape of the concavo-convex pattern 5 is liable to be eroded by erosion of the side surface of the convex portion 5b of the concavo-convex pattern 5, but in this embodiment, the average C / H ratio is 0. By using the photocurable resin composition containing a monomer that is .95 or more, the shape of the concavo-convex pattern 5 is minimized. The removal of the remaining film 7 is preferably performed so that the substrate 1 is exposed.

アッシングは、ガスプラズマアッシングであることが好ましく、酸素ガスプラズマアッシングであることがさらに好ましい。   The ashing is preferably gas plasma ashing, and more preferably oxygen gas plasma ashing.

アッシングの時間は、残膜7の厚さとアッシングレートから求まる必要処理時間だけ行えばいいが、残膜7をより確実に除去すべく、上記の必要処理時間よりも5〜15秒長くアッシングを行うことが好ましい。   The ashing time may be the required processing time determined from the thickness of the remaining film 7 and the ashing rate, but ashing is performed for 5 to 15 seconds longer than the above required processing time in order to remove the remaining film 7 more reliably. It is preferable.

ここまでの工程によって、図1(d)に示すように、凹凸パターン5を有する樹脂層4が基材1上に設けられた構造体が得られる。この構造体は、例えば、親水性部材、撥水性部材などとしてそのまま利用することが可能である。一方、この構造体に対して、以下に示す工程を行って反転パターン5rを有する無機材料層6が基材1上に設けられた構造体8(図1(g)に図示)を得るために利用することも可能である。また、以下に示す工程の代わりに、凹凸パターン5を有する樹脂層4をマスクとして基材1のエッチングを行った後に樹脂層4を除去して構造体を作製することも可能である。   Through the steps so far, as shown in FIG. 1D, a structure in which the resin layer 4 having the uneven pattern 5 is provided on the substrate 1 is obtained. This structure can be used as it is, for example, as a hydrophilic member or a water repellent member. On the other hand, in order to obtain the structure 8 (illustrated in FIG. 1G) in which the inorganic material layer 6 having the reversal pattern 5r is provided on the substrate 1 by performing the following steps on the structure. It can also be used. Instead of the steps shown below, it is also possible to fabricate the structure by removing the resin layer 4 after etching the base material 1 using the resin layer 4 having the uneven pattern 5 as a mask.

(4)無機材料層形成工程
この工程では、図1(d)〜図1(e)に示すように、上記のアッシング工程の後に樹脂層4を覆い且つ凹部5aを充填するように無機材料層6を形成する。
(4) Inorganic material layer forming step In this step, as shown in FIGS. 1D to 1E, the inorganic material layer is formed so as to cover the resin layer 4 and fill the recess 5a after the ashing step. 6 is formed.

無機材料層6を構成する無機材料の種類は、特に限定されないが、例えば、金属、酸化物などが挙げられる。金属としては、Al,Ag,Au,Ni等が挙げられる。酸化物としては、SiO,Al、ITO等が挙げられる。無機材料層6は、蒸着、スパッタリング、イオンプレーティングなどの方法で形成することができる。なお、上記した無機材料から選択される任意の材料を任意回数用いて、複数材料による積層を構成してもよい。 Although the kind of inorganic material which comprises the inorganic material layer 6 is not specifically limited, For example, a metal, an oxide, etc. are mentioned. Examples of the metal include Al, Ag, Au, and Ni. Examples of the oxide include SiO 2 , Al 2 O 3 , ITO, and the like. The inorganic material layer 6 can be formed by a method such as vapor deposition, sputtering, or ion plating. Note that an arbitrary material selected from the inorganic materials described above may be used an arbitrary number of times to form a stack of a plurality of materials.

(5)余剰部分除去工程
この工程では、図1(e)〜図1(f)に示すように、無機材料層6のうち樹脂層4上に存在する余剰部分6aを除去する。
(5) Excess part removal process In this process, as shown to FIG.1 (e)-FIG.1 (f), the excess part 6a which exists on the resin layer 4 among the inorganic material layers 6 is removed.

この工程は、布などの研磨部材を用いて余剰部分6aを擦って余剰部分6aを物理的に除去することによって行ってもよく、化学機械研磨(CMP)によって行ってもよい。   This step may be performed by rubbing the excess portion 6a using a polishing member such as a cloth to physically remove the excess portion 6a, or by chemical mechanical polishing (CMP).

余剰部分6aを除去することによって、無機材料層6には、樹脂層4の凹凸パターン5の反転パターン5rが形成される。   By removing the surplus portion 6 a, an inverted pattern 5 r of the concave / convex pattern 5 of the resin layer 4 is formed in the inorganic material layer 6.

(6)樹脂層除去工程
この工程では、図1(f)〜図1(g)に示すように、上記の余剰部分除去工程の後に樹脂層4を除去する。
(6) Resin layer removal process In this process, as shown in Drawing 1 (f)-Drawing 1 (g), resin layer 4 is removed after the above-mentioned excessive part removal process.

樹脂層4の除去は、アッシングによって行ってもよく、それ以外の方法(例:ウェットエッチング)によって行ってもよい。アッシングは、ガスプラズマアッシングであることが好ましく、酸素ガスプラズマアッシングであることがさらに好ましい。   The removal of the resin layer 4 may be performed by ashing, or may be performed by other methods (eg, wet etching). The ashing is preferably gas plasma ashing, and more preferably oxygen gas plasma ashing.

図1(g)に示すように、樹脂層4の除去によって、反転パターン5rを有する無機材料層6が基材1上に形成された構造体8が得られる。   As shown in FIG. 1G, by removing the resin layer 4, a structure 8 in which an inorganic material layer 6 having a reversal pattern 5r is formed on the substrate 1 is obtained.

本実施形態では、インプリント技術によって凹凸パターン5を有する樹脂層4を形成しているので、大面積の構造体8を形成することが容易である。また、光硬化性樹脂組成物に含まれるモノマーの平均C/H比が0.95以上であるので、アッシング工程において樹脂層4の凹凸パターン5の形状の崩れが抑制されるために、高い寸法精度でパターニングされた無機材料層6を有する構造体8が得られる。   In this embodiment, since the resin layer 4 having the concavo-convex pattern 5 is formed by the imprint technique, it is easy to form the structure 8 having a large area. In addition, since the average C / H ratio of the monomers contained in the photocurable resin composition is 0.95 or more, the shape of the concavo-convex pattern 5 of the resin layer 4 is prevented from being deformed in the ashing process, so that the high dimension A structure 8 having the inorganic material layer 6 patterned with accuracy is obtained.

ここで、無機材料層6又は構造体8の用途を以下に例示する。   Here, the use of the inorganic material layer 6 or the structure 8 is illustrated below.

反転パターン5rがラインアンドスペース形状であり、無機材料がSiOである場合、無機材料層6は、例えば、超親水表面、送液用の流路、光導波路などとして利用可能である。 Reverse pattern 5r is a line-and-space shape, when the inorganic material is SiO 2, the inorganic material layer 6 is, for example, super-hydrophilic surface, the flow path for the liquid feed can be utilized as an optical waveguide.

反転パターン5rがラインアンドスペース形状であり、無機材料がAl,Ag,Au,誘電体である場合、構造体8は、例えば、偏光板やOLEDの用途において利用可能である。   When the reversal pattern 5r has a line-and-space shape and the inorganic material is Al, Ag, Au, or a dielectric, the structure 8 can be used in applications such as a polarizing plate and an OLED.

反転パターン5rがラインアンドスペース形状であり、無機材料がITO等の導電性無機化合物である場合、無機材料層6は、例えば、透明電極、透明配線として利用可能である。   When the inversion pattern 5r has a line and space shape and the inorganic material is a conductive inorganic compound such as ITO, the inorganic material layer 6 can be used as, for example, a transparent electrode or a transparent wiring.

反転パターン5rがピラー形状であり、無機材料がAu又はその他の金属である場合、無機材料層6は、接合バンプや配線として利用可能であり、構造体8は磁気ストレージとして利用可能である。   When the inversion pattern 5r has a pillar shape and the inorganic material is Au or other metal, the inorganic material layer 6 can be used as a bonding bump or a wiring, and the structure 8 can be used as a magnetic storage.

反転パターン5rがホール形状であり、無機材料がNiである場合、構造体8は金型として利用可能である。   When the reversal pattern 5r has a hole shape and the inorganic material is Ni, the structure 8 can be used as a mold.

反転パターン5rがピラー形状であり、無機材料がTiOである場合、無機材料層6は、光触媒表面として利用可能である。 When the reversal pattern 5r has a pillar shape and the inorganic material is TiO 2 , the inorganic material layer 6 can be used as a photocatalytic surface.

(サンプル作製)
表1の実施例・比較例に示す質量比でモノマー及び光重合開始剤を配合して光硬化性樹脂組成物を作製した。表1中のモノマーA〜Tの詳細は、表2の通りである。
実施例1では、得られた光硬化性樹脂組成物をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)にて重量固形分10%になるように希釈した後、サファイア基板上にスピンコート(4000rpm)して未硬化の樹脂層を得た。その他の実施例・比較例では、得られた光硬化性樹脂組成物を易接着処理PETからなる基材上にピペッタにて100μL滴下し、Roll to Plate方式のナノインプリント装置にて易接着処理をしていないPETでラミネートすることによって未硬化の樹脂層を形成した。
次に、高圧水銀ランプにて3000mJ/cm照射して未硬化の樹脂層を硬化させ、ラインアンドスペース形状を有するパターンを形成後、易接着処理をしていないPETを剥離した。
以上の工程によって、実施例・比較例のサンプルを作製した。
(Sample preparation)
A monomer and a photopolymerization initiator were blended at a mass ratio shown in the Examples and Comparative Examples in Table 1 to prepare a photocurable resin composition. Details of the monomers A to T in Table 1 are as shown in Table 2.
In Example 1, the obtained photocurable resin composition was diluted with propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) to a weight solid content of 10%, and then spin-coated (4000 rpm) on a sapphire substrate. A cured resin layer was obtained. In other examples and comparative examples, 100 μL of the obtained photocurable resin composition was dropped onto a base material made of easy-adhesion-treated PET with a pipetter and subjected to easy-adhesion treatment using a roll-to-plate nanoimprint apparatus. An uncured resin layer was formed by laminating with uncoated PET.
Next, 3000 mJ / cm 2 was irradiated with a high-pressure mercury lamp to cure the uncured resin layer, and after forming a pattern having a line and space shape, the PET that was not subjected to the easy adhesion treatment was peeled off.
Samples of Examples and Comparative Examples were produced through the above steps.

(アッシング処理前の樹脂層厚)
次に、Filmetrics社製のF20 膜厚測定システムを用い、基材をPET又はサファイア、樹脂成分を屈折率1.45〜1.60の間に設定して、アッシング処理前のサンプルの樹脂層厚を測定した。測定結果を表1に示す。
(Resin layer thickness before ashing)
Next, using the F20 film thickness measurement system manufactured by Filmetrics, the base material is set to PET or sapphire, the resin component is set to a refractive index of 1.45 to 1.60, and the resin layer thickness of the sample before ashing treatment Was measured. The measurement results are shown in Table 1.

(アッシング処理)
SAMCOプラブマドライクリーナー(サムコ製 PC−300)を用いて、圧力10Pa、酸素流量12sccm、電極出力250W、処理時間60秒でRIEモードにて、サンプルのアッシング処理を行った。
(Ashing process)
Using a SAMCO Plabma Dry Cleaner (Samco PC-300), the sample was ashed in RIE mode at a pressure of 10 Pa, an oxygen flow rate of 12 sccm, an electrode output of 250 W, and a processing time of 60 seconds.

(アッシング処理後の樹脂層厚)
次に、上記の「アッシング処理前の樹脂層厚」と同様の条件で、アッシング処理後のサンプルの樹脂層厚を測定した。測定結果を表1に示す。また、次式に従って、アッシングレートを算出した。
アッシングレート={(アッシング処理前の樹脂層厚)−(アッシング処理後の樹脂層厚)}/アッシング処理時間
(Thickness of resin layer after ashing)
Next, the resin layer thickness of the sample after the ashing treatment was measured under the same conditions as the “resin layer thickness before the ashing treatment”. The measurement results are shown in Table 1. Further, the ashing rate was calculated according to the following formula.
Ashing rate = {(resin layer thickness before ashing treatment) − (resin layer thickness after ashing treatment)} / ashing treatment time

(考察)
表1に示すように、平均C/H比が0.95以上である全ての実施例では、アッシングレートが2.0nm/秒以下という低い値であった。一方、平均C/H比が0.95未満である全ての比較例では、アッシングレートが2.2nm/秒以上という高い値であった。アッシングレートが大きいと、上述の「(3)アッシング工程」において、凹凸パターンの凹部に存在する残膜を除去するためのアッシングの際に、凹凸パターンの凸部の側面が浸食されることによって凹凸パターンの形状が崩れやすいために、アッシングレートが大きいほど、凹凸パターンの凸部の形状が崩れやすい。また、アッシングレートが大きいほど、アッシングされた面の表面粗さが大きくなって凹凸パターンの凸部の形状が崩れやすくなる。このため、全ての実施例においてアッシングレートが低かったという表1の結果は、全ての実施例において、アッシング工程での凹凸パターンの凸部の形状が崩れにくいということを示している。
(Discussion)
As shown in Table 1, in all examples where the average C / H ratio was 0.95 or more, the ashing rate was a low value of 2.0 nm / second or less. On the other hand, in all the comparative examples having an average C / H ratio of less than 0.95, the ashing rate was a high value of 2.2 nm / second or more. When the ashing rate is high, the side surface of the convex portion of the concave / convex pattern is eroded during ashing for removing the remaining film present in the concave portion of the concave / convex pattern in the above-mentioned “(3) ashing step”. Since the shape of the pattern tends to collapse, the larger the ashing rate, the more easily the shape of the convex portion of the concave-convex pattern collapses. Further, as the ashing rate is increased, the surface roughness of the ashed surface is increased and the shape of the convex portion of the concavo-convex pattern is likely to be broken. For this reason, the result of Table 1 that the ashing rate was low in all the examples indicates that the shape of the convex part of the concavo-convex pattern in the ashing process is difficult to collapse in all the examples.

以上の結果から、平均C/H比が0.95以上であるモノマーを含む光硬化性樹脂組成物を用いることによってアッシング工程での凹凸パターンの形状の崩れを防ぐことができることが実証された。   From the above results, it was demonstrated that the use of a photocurable resin composition containing a monomer having an average C / H ratio of 0.95 or more can prevent the shape of the concavo-convex pattern from being deformed in the ashing process.

1 :基材
2 :被転写層
3 :モールド
4 :樹脂層
5 :凹凸パターン
5a :凹凸パターンの凹部
5b :凹凸パターンの凸部
5r :凹凸パターンの反転パターン
6 :無機材料層
6a :無機材料層の余剰部分
7 :残膜
8 :構造体
E :活性エネルギー線
1: Base material 2: Transfer target layer 3: Mold 4: Resin layer 5: Concave and convex pattern 5 a: Concave and convex pattern concave part 5 b: Concave and convex pattern convex part 5 r: Concave and convex pattern inversion pattern 6: Inorganic material layer 6 a: Inorganic material layer Excess part 7: Residual film 8: Structure E: Active energy ray

Claims (10)

光硬化性樹脂組成物を基材上に塗布して被転写層を形成する被転写層形成工程と、
被転写層にモールドを押し付けた状態で前記被転写層に活性エネルギー線を照射して前記被転写層を硬化させることによって凹凸パターンを有する樹脂層を形成する凹凸パターン形成工程と、
前記樹脂層に対してアッシングを行って、前記樹脂層のうち前記凹凸パターンの凹部に存在する残膜を除去するアッシング工程を備え、
前記光硬化性樹脂組成物は、光重合性のモノマーを含有し、
前記モノマーの平均C/H比が0.95以上である、構造体の製造方法。
A transferred layer forming step of forming a transferred layer by applying a photocurable resin composition on a substrate;
A concavo-convex pattern forming step of forming a resin layer having a concavo-convex pattern by irradiating the transferred layer with active energy rays in a state where a mold is pressed against the transferred layer, and curing the transferred layer;
Ashing the resin layer, and comprising an ashing step of removing a residual film present in the concave portion of the concavo-convex pattern in the resin layer,
The photocurable resin composition contains a photopolymerizable monomer,
The manufacturing method of a structure whose average C / H ratio of the said monomer is 0.95 or more.
前記アッシング工程の後に前記樹脂層を覆い且つ前記凹部を充填するように無機材料層を形成する無機材料層形成工程と、
前記無機材料層のうち前記樹脂層上に存在する余剰部分を除去する余剰部分除去工程と、
前記余剰部分除去工程の後に前記樹脂層を除去する樹脂層除去工程を備える、請求項1に記載の構造体の製造方法。
An inorganic material layer forming step of forming an inorganic material layer so as to cover the resin layer and fill the concave portion after the ashing step;
A surplus part removing step of removing a surplus part existing on the resin layer in the inorganic material layer;
The manufacturing method of the structure of Claim 1 provided with the resin layer removal process of removing the said resin layer after the said excessive part removal process.
前記平均C/H比が1.00以上である、請求項1又は請求項2に記載の構造体の製造方法。   The manufacturing method of the structure according to claim 1 or 2, wherein the average C / H ratio is 1.00 or more. 前記モノマーは、芳香環を含む、請求項1〜請求項3の何れか1つに記載の構造体の製造方法。   The method for producing a structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the monomer includes an aromatic ring. 前記モノマーは、複数の芳香環を含む、請求項1〜請求項4の何れか1つに記載の構造体の製造方法。   The method for producing a structure according to any one of claims 1 to 4, wherein the monomer includes a plurality of aromatic rings. 前記複数の芳香環の何れか2つが直接結合されている、請求項5に記載の構造体の製造方法。   The method for producing a structure according to claim 5, wherein any two of the plurality of aromatic rings are directly bonded. 前記複数の芳香環の何れか2つが1つの介在原子を介して結合されている、請求項5又は請求項6に記載の構造体の製造方法。   The method for producing a structure according to claim 5 or 6, wherein any two of the plurality of aromatic rings are bonded via one intervening atom. 前記モノマーは、(メタ)アクリレートモノマーである、請求項1〜請求項7の何れか1つに記載の構造体の製造方法。   The method for producing a structure according to any one of claims 1 to 7, wherein the monomer is a (meth) acrylate monomer. 前記アッシングは、ガスプラズマアッシングである、請求項1〜請求項8の何れか1つに記載の構造体の製造方法。   The method of manufacturing a structure according to any one of claims 1 to 8, wherein the ashing is gas plasma ashing. 前記凹凸パターンは、ラインアンドスペース形状、ピラー形状、又はホール形状である、請求項1〜請求項9の何れか1つに記載の構造体の製造方法。   The said uneven | corrugated pattern is a manufacturing method of the structure as described in any one of Claims 1-9 which is a line and space shape, a pillar shape, or a hole shape.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2024106268A1 (en) * 2022-11-18 2024-05-23 キヤノン株式会社 Curable composition, film formation method, pattern formation method, and article production method

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