JP2020203979A - Photocurable composition - Google Patents

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Abstract

To provide a photocurable composition which has a highly precise fine pattern and is excellent in etching resistance.SOLUTION: The photocurable composition contains the following components (A), (B), (C) and (D): (A) a compound represented by formula (a) and having a molecular weight of 200 or less; (B) a compound represented by formula (b); (C) a polyfunctional cationically curable compound having a number average molecular weight of 400 or more; and (D) a photocationic polymerization initiator. The content of the component (A) is 20-50 wt.% of the total content of the component (A), the component (B) and the component (C). The weight ratio (A/B) of the content of the component (A) to the content of the component (B) is 35/65-70/30.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、光硬化性組成物、及びそれを用いた光学デバイスの製造方法に関する。 The present invention relates to a photocurable composition and a method for producing an optical device using the photocurable composition.

インプリント法は、光硬化性組成物の塗膜を基板上に設け、前記塗膜に微細パターンを備えたモールドを押圧して微細パターンを転写し、その後、光照射により塗膜を硬化させることで、微細パターンを有する硬化物を得、得られた硬化物をマスクとして利用して基板をドライエッチングすることにより基板上に微細パターンを作製する方法である。 In the imprint method, a coating film of a photocurable composition is provided on a substrate, a mold having a fine pattern is pressed on the coating film to transfer the fine pattern, and then the coating film is cured by light irradiation. This is a method of producing a fine pattern on a substrate by obtaining a cured product having a fine pattern and dry-etching the substrate using the obtained cured product as a mask.

そして、ナノインプリント法によって、高精度の光学デバイスを歩留まり良く、低コストで製造するためには、モールドを繰り返し使用することができ、且つモールドの使用回数を重ねてもマスクを精度良く形成できることが求められる。 Then, in order to manufacture a high-precision optical device with good yield and low cost by the nanoimprint method, it is required that the mold can be used repeatedly and the mask can be formed accurately even if the mold is used many times. Be done.

しかし、モールドとしてシリコーンモールドを使用した場合には、光硬化性組成物中の低分子量成分がシリコーンモールドに浸潤しやすく、光硬化性組成物がシリコーンモールドに浸潤すると、得られる硬化物の厚みが薄化して、パターンが設計より小さくなる。このようにして得られたパターン精度が低い硬化物をエッチングマスクとして使用すると、基板上に精度良くパターンを形成することが困難となることが問題であった(例えば、非特許文献1)。 However, when a silicone mold is used as the mold, the low molecular weight component in the photocurable composition easily infiltrates the silicone mold, and when the photocurable composition infiltrates the silicone mold, the thickness of the obtained cured product increases. It is thinned and the pattern is smaller than designed. When a cured product having a low pattern accuracy thus obtained is used as an etching mask, there is a problem that it becomes difficult to form a pattern on a substrate with high accuracy (for example, Non-Patent Document 1).

Microelectronic Engineering 98(2012)275-278Microelectronic Engineering 98 (2012) 275-278

光硬化性組成物がシリコーンモールドに浸潤することで、得られる硬化物のパターン精度が低下するのを防止する方法として、モールドへの浸潤を見越して、光硬化性組成物の塗膜を設計より厚めに形成することが考えられる。しかし、モールドへの浸潤し易さは、モールドの使用回数等により変化し、繰り返し使用の初期には顕著に浸潤するが、その後飽和に達すると浸潤し難くなる。そのため、塗膜の厚みをその都度適切に微調整するのは極めて困難であり、作業性が著しく低下することが問題であった。 As a method of preventing the pattern accuracy of the obtained cured product from being lowered due to the infiltration of the photocurable composition into the silicone mold, the coating film of the photocurable composition was designed in anticipation of infiltration into the mold. It is possible to form it thicker. However, the ease of infiltration into the mold changes depending on the number of times the mold is used, and the infiltration is remarkable at the initial stage of repeated use, but it becomes difficult to infiltrate when saturation is reached thereafter. Therefore, it is extremely difficult to appropriately fine-tune the thickness of the coating film each time, and there is a problem that workability is significantly reduced.

更に、硬化物のパターンをより微細化するためには、光硬化性組成物に低分子量成分をある程度配合することが必要であるが、低分子量成分はシリコーンモールドへ浸潤し易いため、より一層、得られる硬化物のパターン精度が低下し易いことがわかった。また、光硬化性組成物を硬化させても、低分子量成分の一部は十分に架橋すること無く残存するため、得られる硬化物のエッチング耐性が低下することもわかった。 Further, in order to make the pattern of the cured product finer, it is necessary to add a low molecular weight component to some extent in the photocurable composition, but since the low molecular weight component easily infiltrates into the silicone mold, it is even more It was found that the pattern accuracy of the obtained cured product tends to decrease. It was also found that even when the photocurable composition was cured, some of the low molecular weight components remained without being sufficiently crosslinked, so that the etching resistance of the obtained cured product was lowered.

従って、本発明の目的は、シリコーンモールドをインプリントすることにより、シリコーンモールドの既使用回数にかかわらず、高精度の微細パターンを有し、エッチング耐性に優れた硬化物を、簡便且つ歩留まり良く形成することができる光硬化性組成物を提供することにある。
本発明の他の目的は、エッチングマスクを、精度良く、且つ低コストで形成することができる光硬化性組成物を提供することにある。
本発明の他の目的は、前記光硬化性組成物により形成された微細パターンを有する硬化物をエッチングマスク(以下、単に「マスク」と称する場合がある)として使用して基板をエッチングすることを特徴とする光学デバイスの製造方法を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to imprint a silicone mold to form a cured product having a highly accurate fine pattern and excellent etching resistance regardless of the number of times the silicone mold has been used, easily and with good yield. To provide a photocurable composition that can be made.
Another object of the present invention is to provide a photocurable composition capable of forming an etching mask with high accuracy and at low cost.
Another object of the present invention is to etch a substrate by using a cured product having a fine pattern formed by the photocurable composition as an etching mask (hereinafter, may be simply referred to as "mask"). It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a characteristic optical device.

本発明者等は上記課題を解決するため鋭意検討した結果、
1.下記成分(A)は低分子量のカチオン硬化性化合物であるがエッチング耐性が高く、さらに下記成分(B)と共に用いることによりシリコーンモールドに浸潤し難くなるため、これを含有する光硬化性組成物は、シリコーンモールドへの浸潤が抑制され、シリコーンモールドの既使用回数にかかわらず、高精度の微細パターンを簡便に且つ歩留まり良く形成することができること、
2.下記成分(B)はシリコーンモールドに浸潤し難く、硬化の際には成分(B)中の1級水酸基が連鎖移動反応を示すため、これを含有する光硬化性組成物は、カチオン重合反応を促進させ、未反応モノマーが残存するのを抑制する効果が得られ、得られる硬化物のパターン精度とエッチング耐性が高められること、
3.下記成分(A)、(B)と共に、高分子量のカチオン硬化性化合物(C)及び光カチオン重合開始剤(D)を含有する光硬化性化合物は、シリコーンモールドへ浸潤し難く、硬化性に優れ、インプリント法により、高精度の微細パターンを有し、エッチング耐性に優れ硬化物を製造できること、
を見いだした。本発明はこれらの知見に基づいて完成させたものである。
As a result of diligent studies by the present inventors to solve the above problems,
1. 1. Although the following component (A) is a low molecular weight cationic curable compound, it has high etching resistance, and when used together with the following component (B), it is difficult to infiltrate into a silicone mold. Therefore, a photocurable composition containing this is used. Infiltration into the silicone mold is suppressed, and a high-precision fine pattern can be easily and yielded well regardless of the number of times the silicone mold has been used.
2. 2. The following component (B) is difficult to infiltrate into the silicone mold, and the primary hydroxyl group in the component (B) exhibits a chain transfer reaction during curing. Therefore, a photocurable composition containing this undergoes a cationic polymerization reaction. The effect of accelerating and suppressing the residual unreacted monomer is obtained, and the pattern accuracy and etching resistance of the obtained cured product are enhanced.
3. 3. A photocurable compound containing a high-molecular-weight cationically curable compound (C) and a photocationic polymerization initiator (D) together with the following components (A) and (B) is difficult to infiltrate into a silicone mold and has excellent curability. By the imprint method, it has a high-precision fine pattern, has excellent etching resistance, and can produce a cured product.
I found it. The present invention has been completed based on these findings.

すなわち、本発明は、下記成分(A)、成分(B)、成分(C)、及び成分(D)を含み、
成分(A)の含有量が、成分(A)、成分(B)、及び成分(C)の合計含有量の20〜50重量%であり、
成分(A)と成分(B)の含有量の重量比(A/B)が35/65〜70/30である光硬化性組成物を提供する。
成分(A):下記式(a)で表され、分子量が200以下である化合物

Figure 2020203979
(式中、環Zは、−NH−基を含む複素環式芳香族化合物の構造式から、前記−NH−基の水素原子を除いた構造を示す)
成分(B):下記式(b)で表される化合物
Figure 2020203979
(式中、Lは単結合、2価の炭化水素基、又は2個以上の炭化水素基が連結基を介して結合してなる2価の基を示し、R1はCH2OH基、又はカチオン重合性基を示す)
成分(C):数平均分子量(GPCによる、ポリスチレン換算)が400以上の多官能カチオン硬化性化合物(成分(B)に含まれる化合物を除く)
成分(D):光カチオン重合開始剤 That is, the present invention includes the following components (A), component (B), component (C), and component (D).
The content of the component (A) is 20 to 50% by weight of the total content of the component (A), the component (B), and the component (C).
Provided is a photocurable composition in which the weight ratio (A / B) of the content of the component (A) to the component (B) is 35/65 to 70/30.
Component (A): A compound represented by the following formula (a) and having a molecular weight of 200 or less.
Figure 2020203979
(In the formula, ring Z indicates a structure obtained by removing the hydrogen atom of the -NH- group from the structural formula of the heterocyclic aromatic compound containing a -NH- group).
Component (B): Compound represented by the following formula (b)
Figure 2020203979
(In the formula, L represents a single bond, a divalent hydrocarbon group, or a divalent group formed by bonding two or more hydrocarbon groups via a linking group, and R 1 is a CH 2 OH group or a CH 2 OH group. Shows cationically polymerizable groups)
Component (C): Polyfunctional cationic curable compound having a number average molecular weight (in terms of polystyrene by GPC) of 400 or more (excluding the compound contained in the component (B))
Component (D): Photocationic polymerization initiator

本発明は、また、成分(A)が下記式(a’)で表される化合物である前記光硬化性組成物を提供する。

Figure 2020203979
The present invention also provides the photocurable composition in which the component (A) is a compound represented by the following formula (a').
Figure 2020203979

本発明は、また、成分(C)が、官能基当量が100〜400g/eqの多官能カチオン硬化性化合物である前記光硬化性組成物を提供する。 The present invention also provides the photocurable composition in which the component (C) is a polyfunctional cationic curable compound having a functional group equivalent of 100 to 400 g / eq.

本発明は、また、成分(A)と成分(C)の含有量の重量比(A/C)が45/55〜25/75である前記光硬化性組成物を提供する。 The present invention also provides the photocurable composition in which the weight ratio (A / C) of the content of the component (A) to the content of the component (C) is 45/55 to 25/75.

本発明は、また、成分(A)の含有量と、成分(B)と成分(C)の合計含有量の重量比[A/(B+C)]が25/75〜45/55である前記光硬化性組成物を提供する。 The present invention also relates to the above-mentioned light in which the weight ratio [A / (B + C)] of the content of the component (A) to the total content of the component (B) and the component (C) is 25/75 to 45/55. A curable composition is provided.

本発明は、また、成分(A)、成分(B)、及び成分(C)の合計100重量部に対して、成分(D)を1〜10重量部含有する前記光硬化性組成物を提供する。 The present invention also provides the photocurable composition containing 1 to 10 parts by weight of the component (D) with respect to a total of 100 parts by weight of the component (A), the component (B), and the component (C). To do.

本発明は、また、成分(A)、成分(B)、及び成分(C)の合計100重量部に対して、表面調整剤を0.1〜5重量部含有する前記光硬化性組成物を提供する。 The present invention also comprises the photocurable composition containing 0.1 to 5 parts by weight of a surface conditioner with respect to a total of 100 parts by weight of the component (A), the component (B), and the component (C). provide.

本発明は、また、さらに、沸点が100℃〜210℃(760mmHg)である溶剤を含む前記光硬化性組成物を提供する。 The present invention also provides the photocurable composition comprising a solvent having a boiling point of 100 ° C. to 210 ° C. (760 mmHg).

本発明は、また、インプリント用である前記光硬化性組成物を提供する。 The present invention also provides the photocurable composition for imprinting.

本発明は、また、エッチングマスク形成用である前記光硬化性組成物を提供する。 The present invention also provides the photocurable composition for forming an etching mask.

本発明は、また、前記光硬化性組成物の塗膜にインプリント加工を施してパターン形状を有する硬化物を形成し、前記硬化物をマスクとして使用して基板をエッチングする工程を経て光学デバイスを得る、光学デバイスの製造方法を提供する。 In the present invention, the coating film of the photocurable composition is imprinted to form a cured product having a pattern shape, and the cured product is used as a mask to etch a substrate to perform an optical device. Provided is a method for manufacturing an optical device.

本発明の光硬化性組成物は上記構成を有するため、シリコーンモールドへ浸潤し難い性質を有する。そのため、本発明の光硬化性組成物を使用すれば、シリコーンモールドの使用回数により、塗膜の厚みを変更せずとも、一定の厚みを有する硬化物を安定して形成することができる。
従って、本発明の光硬化性組成物を使用すれば、シリコーンモールドの繰り返し使用が可能であり、シリコーンモールドを繰り返し使用しても、作業性は低下せず、高精度の微細パターンを有する硬化物を歩留まり良く製造することができる。そのため、コストの削減や環境負荷の低減に資する。
また、本発明の光硬化性組成物は硬化性に優れ、得られる硬化物は優れたエッチング耐性を有する。
さらに、本発明の光硬化性組成物は、低分子量の成分(A)を特定の割合で含有するため、前記の通り優れたエッチング耐性を備えつつ、硬化物のパターンの更なる微細化を実現することができる。
Since the photocurable composition of the present invention has the above-mentioned structure, it has a property of being difficult to infiltrate into the silicone mold. Therefore, if the photocurable composition of the present invention is used, a cured product having a certain thickness can be stably formed depending on the number of times the silicone mold is used, without changing the thickness of the coating film.
Therefore, if the photocurable composition of the present invention is used, the silicone mold can be used repeatedly, and even if the silicone mold is used repeatedly, the workability is not deteriorated and the cured product has a highly accurate fine pattern. Can be manufactured with good yield. Therefore, it contributes to cost reduction and reduction of environmental load.
Further, the photocurable composition of the present invention has excellent curability, and the obtained cured product has excellent etching resistance.
Further, since the photocurable composition of the present invention contains the low molecular weight component (A) in a specific ratio, it has excellent etching resistance as described above, and further refines the pattern of the cured product. can do.

本発明の光硬化性組成物は上記特性を有するので、これをインプリント加工して得られた微細パターンを有する硬化物をマスクとして利用して、基板(例えば、サファイア基板等)表面をエッチングすれば、高精度の微細パターンが表面に形成された基板(例えば、PSS(Patterned Sapphire Substrate)等)を製造することができる。
そして、上記微細パターンが表面に形成された基板を使用すれば、光取り出し効率に優れ、高輝度、長寿命、低消費電力、低発熱性等の特性を有するフラットパネルディスプレイを製造することができる。
Since the photocurable composition of the present invention has the above-mentioned characteristics, the surface of a substrate (for example, a sapphire substrate) is etched by using a cured product having a fine pattern obtained by imprinting the same as a mask. For example, it is possible to manufacture a substrate (for example, PSS (Patterned Sapphire Substrate)) on which a high-precision fine pattern is formed on the surface.
By using a substrate on which the fine pattern is formed on the surface, it is possible to manufacture a flat panel display having excellent light extraction efficiency, high brightness, long life, low power consumption, low heat generation, and the like. ..

[光硬化性組成物]
本発明の光硬化性組成物は、下記成分(A)、成分(B)、成分(C)、及び成分(D)を含む。
成分(A):式(a)で表され、分子量が200以下である化合物
成分(B):式(b)で表される化合物
成分(C):数平均分子量(GPCによる、ポリスチレン換算)が400以上の多官能カチオン硬化性化合物(成分(B)に含まれる化合物を除く)
成分(D):光カチオン重合開始剤
[Photocurable composition]
The photocurable composition of the present invention contains the following components (A), component (B), component (C), and component (D).
Component (A): Compound component represented by the formula (a) and having a molecular weight of 200 or less Component (B): Compound component represented by the formula (b) (C): Number average molecular weight (in terms of polystyrene by GPC) More than 400 polyfunctional cationic curable compounds (excluding compounds contained in component (B))
Component (D): Photocationic polymerization initiator

[成分(A)]
本発明の成分(A)は、下記式(a)で表される化合物(=カチオン硬化性化合物)である。

Figure 2020203979
[Component (A)]
The component (A) of the present invention is a compound (= cationic curable compound) represented by the following formula (a).
Figure 2020203979

上記式(a)で表される化合物の分子量は200以下(例えば、90〜200)であり、よりシリコーンモールドへ浸潤し難い点において、好ましくは120〜200、より好ましくは140〜200、特に好ましくは160〜200、最も好ましくは180〜200である。 The molecular weight of the compound represented by the above formula (a) is 200 or less (for example, 90 to 200), and is preferably 120 to 200, more preferably 140 to 200, and particularly preferably 140 to 200 in that it is more difficult to infiltrate into the silicone mold. Is 160-200, most preferably 180-200.

式(a)中、環Zは、−NH−基を含む複素環式芳香族化合物の構造式から、前記−NH−基の水素原子を除いた構造を示す。 In the formula (a), the ring Z represents a structure obtained by removing the hydrogen atom of the -NH- group from the structural formula of the heterocyclic aromatic compound containing the -NH- group.

前記−NH−基を含む複素環式芳香族化合物としては、例えば、下記式(z-1)〜(z-7)で表される化合物が挙げられる。下記式で表される化合物は置換基(例えば、C1-5アルキル基等)を有していてもよい。

Figure 2020203979
Examples of the heterocyclic aromatic compound containing the -NH- group include compounds represented by the following formulas (z-1) to (z-7). The compound represented by the following formula may have a substituent (for example, C 1-5 alkyl group, etc.).
Figure 2020203979

前記−NH−基を含む複素環式芳香族化合物としては、なかでも、よりシリコーンモールドへ浸潤し難い点において、上記式(z-4)〜(z-7)で表される化合物が好ましく、特に好ましくは上記式(z-7)で表される化合物である。 As the heterocyclic aromatic compound containing a -NH- group, the compounds represented by the above formulas (z-4) to (z-7) are preferable in that they are more difficult to infiltrate into the silicone mold. A compound represented by the above formula (z-7) is particularly preferable.

従って、成分(A)としては、シリコーンモールドへ浸潤し難い点において、下記式(a’)で表される化合物がとりわけ好ましい。

Figure 2020203979
Therefore, as the component (A), the compound represented by the following formula (a') is particularly preferable in that it is difficult to infiltrate into the silicone mold.
Figure 2020203979

本発明の光硬化性組成物は、低分子量の成分(A)を含有するため、モールドの微細パターンを精度良く転写することができる。また、成分(A)は低分子量であるが、本発明の光硬化性組成物では、後述の成分(B)と共に存在するため、シリコーンモールドへの浸潤が抑制される。更に、成分(A)は複素環式芳香族炭化水素骨格を有する。そのため、得られる硬化物のエッチング耐性を高めることができる。 Since the photocurable composition of the present invention contains the low molecular weight component (A), the fine pattern of the mold can be transferred with high accuracy. Further, although the component (A) has a low molecular weight, in the photocurable composition of the present invention, since it is present together with the component (B) described later, infiltration into the silicone mold is suppressed. Furthermore, component (A) has a heterocyclic aromatic hydrocarbon skeleton. Therefore, the etching resistance of the obtained cured product can be increased.

[成分(B)]
本発明の成分(B)は、下記式(b)で表される、1級水酸基を少なくとも1つ含有する化合物である。

Figure 2020203979
[Component (B)]
The component (B) of the present invention is a compound containing at least one primary hydroxyl group represented by the following formula (b).
Figure 2020203979

式(b)中、R1はCH2OH基、又はカチオン重合性基を示す。前記カチオン重合性基には、ビニルエーテル基、エポキシ基、及びオキセタニル基が含まれる。 In formula (b), R 1 represents a CH 2 OH group or a cationically polymerizable group. The cationically polymerizable group includes a vinyl ether group, an epoxy group, and an oxetanyl group.

式(b)中、Lは単結合、2価の炭化水素基、又は2個以上の炭化水素基が単結合若しくは連結基を介して結合してなる2価の基を示す。 In the formula (b), L represents a single bond, a divalent hydrocarbon group, or a divalent group formed by bonding two or more hydrocarbon groups via a single bond or a linking group.

前記炭化水素基には、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基が含まれる。 The hydrocarbon group includes an aliphatic hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, and an aromatic hydrocarbon group.

脂肪族炭化水素基としては、炭素数1〜20(=C1-20)の脂肪族炭化水素基が好ましく、例えば、メチレン、メチルメチレン、ジメチルメチレン、エチレン、プロピレン、トリメチレン基等の炭素数1〜10(好ましくは1〜5、特に好ましくは1〜3)程度のアルキレン基;ビニレン、1−メチルビニレン、プロペニレン、1−ブテニレン、2−ブテニレン、1−ペンテニレン、2−ペンテニレン基等の炭素数2〜10(好ましくは2〜5、特に好ましくは2〜3)程度のアルケニレン基等が挙げられる。 As the aliphatic hydrocarbon group, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms (= C 1-20 ) is preferable, and for example, methylene, methylmethylene, dimethylmethylene, ethylene, propylene, trimethylene group and the like have 1 carbon number. Alkylene groups of about 10 (preferably 1 to 5, particularly preferably 1 to 3); carbon numbers of vinylene, 1-methylvinylene, propenylene, 1-butenylene, 2-butenylene, 1-pentenylene, 2-pentenylene group and the like. Examples thereof include an alkenylene group of about 2 to 10 (preferably 2 to 5, particularly preferably 2 to 3).

脂環式炭化水素基としては、1,2−シクロペンチレン、1,3−シクロペンチレン、シクロペンチリデン、1,2−シクロヘキシレン、1,3−シクロヘキシレン、1,4−シクロヘキシレン、シクロヘキシリデン基等の炭素数3〜18のシクロアルキレン基(シクロアルキリデン基を含む)等が挙げられる。 Examples of the alicyclic hydrocarbon group include 1,2-cyclopentylene, 1,3-cyclopentylene, cyclopentylidene, 1,2-cyclohexylene, 1,3-cyclohexylene, and 1,4-cyclohexylene. Examples thereof include a cycloalkylene group having 3 to 18 carbon atoms (including a cycloalkylidene group) such as a cyclohexylidene group.

芳香族炭化水素基としては、C6-14(特に、C6-10)芳香族炭化水素基が好ましく、例えば、フェニレン、ナフチレン、フルオレン基等を挙げることができる。 As the aromatic hydrocarbon group, a C 6-14 (particularly C 6-10 ) aromatic hydrocarbon group is preferable, and examples thereof include phenylene, naphthylene, and fluorene groups.

前記連結基としては、例えば、カルボニル基(−CO−)、エーテル結合(−O−)、チオエーテル結合(−S−)、及びエステル結合(−COO−)等が挙げられる。 Examples of the linking group include a carbonyl group (-CO-), an ether bond (-O-), a thioether bond (-S-), an ester bond (-COO-) and the like.

上記式(b)で表される化合物としては、なかでも、環状構造を有することがエッチング耐性を高める効果が得られる点において好ましく、R1が環状構造を有するカチオン重合性基(例えば、エポキシ基又はオキセタニル基)である場合は、Lは単結合又は脂肪族炭化水素基であることが好ましい。一方、R1がCH2OH基又は環状構造を有するカチオン重合性基(例えば、ビニルエーテル基)である場合は、Lは脂環式炭化水素基又は芳香族炭化水素基を含む基(或いは、脂環又は芳香環を含む基)であることが好ましい。 Among the compounds represented by the above formula (b), having a cyclic structure is preferable in that an effect of enhancing etching resistance can be obtained, and R 1 is a cationically polymerizable group having a cyclic structure (for example, an epoxy group). Or, in the case of an oxetanyl group), L is preferably a single bond or an aliphatic hydrocarbon group. On the other hand, when R 1 is a CH 2 OH group or a cationically polymerizable group having a cyclic structure (for example, a vinyl ether group), L is a group containing an alicyclic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group (or a fat). A group containing a ring or an aromatic ring) is preferable.

本発明においては、成分(B)として、少なくとも、1分子中に1級水酸基(=CH2OH基)とカチオン重合性基とを備える化合物(b-1)を含有することが好ましく、特に、硬化性を向上し、得られる硬化物のエッチング耐性を高める効果が得られる点で、1分子中に1級水酸基(=CH2OH基)とカチオン重合性基とを備える化合物(b-1)と、1分子中に2個の1級水酸基(=CH2OH基)を備える化合物(b-2)とを含有することが好ましい。 In the present invention, the component (B) preferably contains at least a compound (b-1) having a primary hydroxyl group (= CH 2 OH group) and a cationically polymerizable group in one molecule, and in particular, particularly. A compound (b-1) having a primary hydroxyl group (= CH 2 OH group) and a cationically polymerizable group in one molecule in that it has the effect of improving curability and enhancing the etching resistance of the obtained cured product. And a compound (b-2) having two primary hydroxyl groups (= CH 2 OH groups) in one molecule are preferably contained.

成分(B)が化合物(b-1)と化合物(b-2)とを含有する場合、これらの含有比(b-1/b-2;重量比)は、例えば15/85〜80/20、得られる硬化物のエッチング耐性を高める効果が得られる点で、特に好ましくは55/45〜80/20、最も好ましくは60/40〜80/20である。 When the component (B) contains the compound (b-1) and the compound (b-2), the content ratio (b-1 / b-2; weight ratio) of these is, for example, 15 / 85-80 / 20. It is particularly preferably 55/45 to 80/20, and most preferably 60/40 to 80/20 in that the effect of increasing the etching resistance of the obtained cured product can be obtained.

上記式(b)で表される化合物の分子量は、例えば100〜500、好ましくは150〜450である。 The molecular weight of the compound represented by the above formula (b) is, for example, 100 to 500, preferably 150 to 450.

式(b)で表される化合物のなかでも特に、化合物(b-1)の分子量は、例えば100〜500、好ましくは100〜450、特に好ましくは100〜400、最も好ましくは100〜300である。また、化合物(b-2)の分子量は、例えば300を超え、500以下、好ましくは350〜500、特に好ましくは380〜500、最も好ましくは400〜480である。 Among the compounds represented by the formula (b), the molecular weight of the compound (b-1) is, for example, 100 to 500, preferably 100 to 450, particularly preferably 100 to 400, and most preferably 100 to 300. .. The molecular weight of compound (b-2) is, for example, more than 300 and 500 or less, preferably 350 to 500, particularly preferably 380 to 500, and most preferably 400 to 480.

成分(B)は1級水酸基を有するため、シリコーンモールドに浸潤し難い。また、硬化の際には成分(B)中の1級水酸基が連鎖移動反応を示す。そのため、成分(B)を含有する本発明の光硬化性組成物は、カチオン重合反応の進行が促進されて、未反応モノマーが残存するのが抑制されることで、エッチング耐性に優れる硬化物を形成することができる。 Since the component (B) has a primary hydroxyl group, it is difficult to infiltrate into the silicone mold. Further, at the time of curing, the primary hydroxyl group in the component (B) shows a chain transfer reaction. Therefore, the photocurable composition of the present invention containing the component (B) promotes the progress of the cationic polymerization reaction and suppresses the remaining unreacted monomers, so that the cured product has excellent etching resistance. Can be formed.

[成分(C)]
本発明の成分(C)は、数平均分子量(GPCによる、ポリスチレン換算)が400以上の多官能カチオン硬化性化合物である。尚、成分(B)に含まれる化合物は、成分(C)に含まれない。
[Component (C)]
The component (C) of the present invention is a polyfunctional cationic curable compound having a number average molecular weight (in terms of polystyrene by GPC) of 400 or more. The compound contained in the component (B) is not contained in the component (C).

成分(C)の数平均分子量は400以上であり、例えば400〜10000、好ましくは400〜7000である。成分(C)の数平均分子量が上記範囲を下回ると、シリコーンモールドへの浸潤を防止することが困難となり、成分(C)がシリコーンモールドへ浸潤することで塗膜の厚みが薄化するので、得られる硬化物の形状精度が低下する傾向がある。また、得られる硬化物の耐エッチング性も低下する傾向がある。一方、成分(C)の数平均分子量が上記範囲を上回ると、モールドの微細パターンを精度良く転写することが困難となる傾向がある。 The number average molecular weight of the component (C) is 400 or more, for example, 400 to 10000, preferably 400 to 7000. If the number average molecular weight of the component (C) is less than the above range, it becomes difficult to prevent the infiltration into the silicone mold, and the infiltration of the component (C) into the silicone mold reduces the thickness of the coating film. The shape accuracy of the obtained cured product tends to decrease. In addition, the etching resistance of the obtained cured product tends to decrease. On the other hand, if the number average molecular weight of the component (C) exceeds the above range, it tends to be difficult to transfer the fine pattern of the mold with high accuracy.

前記成分(C)の官能基当量は、例えば100〜400g/eq、好ましくは150〜300g/eqである。 The functional group equivalent of the component (C) is, for example, 100 to 400 g / eq, preferably 150 to 300 g / eq.

本発明においては、成分(C)として、少なくとも、数平均分子量が400〜1000(特に、400〜850)の化合物(c-1)を含有することが、得られる硬化物の形状精度とエッチング耐性を高める効果が得られる点で好ましく、特に、シリコーンモールドへの浸潤し易さを抑制する効果も得られる点で、数平均分子量が400〜1000(特に、400〜850)の化合物(c-1)と、数平均分子量が1500以上(特に好ましくは1500〜7000、最も好ましくは1800〜5000、とりわけ好ましくは1800〜4500)の化合物(c-2)とを含有することが好ましい。 In the present invention, containing at least a compound (c-1) having a number average molecular weight of 400 to 1000 (particularly 400 to 850) as the component (C) provides shape accuracy and etching resistance of the obtained cured product. A compound (c-1) having a number average molecular weight of 400 to 1000 (particularly 400 to 850) is preferable because it has an effect of increasing the amount of the compound (particularly, 400 to 850), and particularly has an effect of suppressing the ease of infiltration into the silicone mold. ) And the compound (c-2) having a number average molecular weight of 1500 or more (particularly preferably 1500 to 7000, most preferably 1800 to 5000, and particularly preferably 1800 to 4500).

成分(C)が化合物(c-1)と化合物(c-2)とを含有する場合、これらの含有比(c-1/c-2;重量比)は、例えば80/20〜30/70、得られる硬化物のエッチング耐性を高める効果が得られる点で、特に好ましくは80/20〜40/60、最も好ましくは80/20〜50/50である。 When the component (C) contains the compound (c-1) and the compound (c-2), the content ratio (c-1 / c-2; weight ratio) of these is, for example, 80/20 to 30/70. It is particularly preferably 80/20 to 40/60, and most preferably 80/20 to 50/50 in that the effect of increasing the etching resistance of the obtained cured product can be obtained.

前記カチオン重合性基としては、例えば、エポキシ基、ビニルエーテル基、オキセタニル基等を挙げることができる。本発明の成分(C)は前記カチオン重合性基の1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて含有することができる。本発明においては、なかでも、カチオン重合性基としてエポキシ基又はオキセタニル基を含有する化合物が架橋性に優れる点で好ましい。 Examples of the cationically polymerizable group include an epoxy group, a vinyl ether group, an oxetanyl group and the like. The component (C) of the present invention may contain one of the cationically polymerizable groups alone or in combination of two or more. In the present invention, a compound containing an epoxy group or an oxetanyl group as a cationically polymerizable group is particularly preferable because it has excellent crosslinkability.

本発明の成分(C)としては、なかでも、得られる硬化物のエッチング耐性を高める効果が得られる点で、エポキシ化合物及び/又はオキセタン化合物を含有することが好ましく、少なくともエポキシ化合物を含有することが特に好ましく、エポキシ化合物とオキセタン化合物とを含有することが最も好ましい。 The component (C) of the present invention preferably contains an epoxy compound and / or an oxetane compound, and at least contains an epoxy compound, in that the effect of enhancing the etching resistance of the obtained cured product can be obtained. Is particularly preferable, and it is most preferable to contain an epoxy compound and an oxetane compound.

成分(C)がエポキシ化合物とオキセタン化合物とを含有する場合、これらの含有比(前者/後者;重量比)は、例えば70/30〜30/70、得られる硬化物のエッチング耐性を高める効果が得られる点で、特に好ましくは70/30〜50/50、最も好ましくは65/35〜55/45である。 When the component (C) contains an epoxy compound and an oxetane compound, their content ratios (former / latter; weight ratio) are, for example, 70/30 to 30/70, and have the effect of increasing the etching resistance of the obtained cured product. In terms of the obtained points, it is particularly preferably 70/30 to 50/50, and most preferably 65/35 to 55/45.

前記エポキシ化合物としては、分子内に1以上のエポキシ基(オキシラン環)を有する公知乃至慣用の化合物を使用することができ、特に限定されない。エポキシ化合物には、例えば、脂環式エポキシ化合物、芳香族エポキシ化合物、脂肪族エポキシ化合物等が含まれる。 As the epoxy compound, a known or commonly used compound having one or more epoxy groups (oxylan rings) in the molecule can be used, and is not particularly limited. Epoxy compounds include, for example, alicyclic epoxy compounds, aromatic epoxy compounds, aliphatic epoxy compounds and the like.

前記脂環式エポキシ化合物としては、分子内に1個以上の脂環と1個以上のエポキシ基とを有する公知乃至慣用の化合物が挙げられ、特に限定されないが、例えば、以下の化合物等が挙げられる。
(1)分子内に脂環を構成する隣接する2つの炭素原子と酸素原子とで構成されるエポキシ基(本明細書においては、「脂環エポキシ基」と称する場合がある。脂環エポキシ基には、例えば、シクロヘキセンオキシド基等が含まれる)を有する化合物
(2)脂環にエポキシ基が直接単結合で結合している化合物
(3)分子内に脂環及びグリシジルエーテル基を有する化合物(グリシジルエーテル型エポキシ化合物)
Examples of the alicyclic epoxy compound include known and commonly used compounds having one or more alicyclics and one or more epoxy groups in the molecule, and are not particularly limited, and examples thereof include the following compounds. Be done.
(1) An epoxy group composed of two adjacent carbon atoms and oxygen atoms constituting an alicyclic in the molecule (in the present specification, it may be referred to as an "alicyclic epoxy group". An alicyclic epoxy group. (Contains, for example, a cyclohexene oxide group, etc.) (2) A compound in which an epoxy group is directly bonded to an alicyclic with a single bond (3) A compound having an alicyclic and a glycidyl ether group in the molecule ( Glycidyl ether type epoxy compound)

上記(1)分子内に脂環エポキシ基を有する化合物としては、例えば、下記式(c1)、(c2)で表される化合物が挙げられる。尚、式中のn1〜n6は、それぞれ1〜30の整数を示す。

Figure 2020203979
Examples of the compound having an alicyclic epoxy group in the molecule (1) include compounds represented by the following formulas (c1) and (c2). In addition, n 1 to n 6 in the formula represent integers of 1 to 30, respectively.
Figure 2020203979

上述の(2)脂環にエポキシ基が直接単結合で結合している化合物としては、例えば、下記式(c3)で表される化合物等が挙げられる。

Figure 2020203979
Examples of the compound in which the epoxy group is directly bonded to the alicyclic (2) by a single bond include a compound represented by the following formula (c3).
Figure 2020203979

式(c3)中、R'は、p価のアルコールの構造式からp個の水酸基(−OH)を除いた基(p価の有機基)であり、p、n7はそれぞれ自然数を表す。p価のアルコール[R'(OH)p]としては、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)−1−ブタノール等の多価アルコール(炭素数1〜15の多価アルコール等)等が挙げられる。pは1〜6が好ましく、n7は1〜30が好ましい。pが2以上の場合、それぞれの[ ]内(外側の角括弧内)の基におけるn7は同一でもよく異なっていてもよい。上記式(ii)で表される化合物としては、具体的には、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)−1−ブタノールの1,2−エポキシ−4−(2−オキシラニル)シクロヘキサン付加物[例えば、商品名「EHPE3150」((株)ダイセル製)等]等が挙げられる。 In the formula (c3), R'is a group (p-valent organic group) obtained by removing p hydroxyl groups (-OH) from the structural formula of the p-valent alcohol, and p and n 7 each represent a natural number. Examples of the p-valent alcohol [R'(OH) p ] include polyhydric alcohols such as 2,2-bis (hydroxymethyl) -1-butanol (polyhydric alcohols having 1 to 15 carbon atoms, etc.). p is preferably 1 to 6, and n 7 is preferably 1 to 30. When p is 2 or more, n 7 in each group in [] (inside the outer square brackets) may be the same or different. Specific examples of the compound represented by the above formula (ii) include 1,2-epoxy-4- (2-oxylanyl) cyclohexane adducts of 2,2-bis (hydroxymethyl) -1-butanol [for example. , Product name "EHPE3150" (manufactured by Daicel Corporation), etc.] and the like.

上述の(3)分子内に脂環及びグリシジルエーテル基を有する化合物としては、例えば水素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂、水素化ビスフェノールF型エポキシ樹脂、水素化ビフェノール型エポキシ樹脂、水素化フェノールノボラック型エポキシ樹脂、水素化クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等が挙げられる。 Examples of the compound having an alicyclic ring and a glycidyl ether group in the molecule (3) described above include a hydride bisphenol A type epoxy resin, a hydride bisphenol F type epoxy resin, a hydride biphenol type epoxy resin, and a hydride phenol novolac type epoxy. Examples thereof include resins and hydride cresol novolac type epoxy resins.

前記芳香族エポキシ化合物としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等が挙げられる。 Examples of the aromatic epoxy compound include bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, biphenol type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin and the like.

前記脂肪族エポキシ化合物としては、例えば、q価の環状構造を有しないアルコール(qは自然数である)のグリシジルエーテル;一価又は多価カルボン酸[例えば、酢酸、プロピオン酸、酪酸、ステアリン酸、アジピン酸、セバシン酸、マレイン酸、イタコン酸等]のグリシジルエステル;エポキシ化亜麻仁油、エポキシ化大豆油、エポキシ化ひまし油等の二重結合を有する油脂のエポキシ化物;エポキシ化ポリブタジエン等のポリオレフィン(ポリアルカジエンを含む)のエポキシ化物等が挙げられる。 Examples of the aliphatic epoxy compound include glycidyl ethers of alcohols having no q-valent cyclic structure (q is a natural number); monovalent or polyvalent carboxylic acids [eg, acetic acid, propionic acid, butyric acid, stearic acid, etc. Glycidyl ester of adipic acid, sebacic acid, maleic acid, itaconic acid, etc.; epoxidized products of fats and oils having double bonds such as epoxidized flaxseed oil, epoxidized soybean oil, epoxidized castor oil; Examples thereof include epoxidized compounds (including alkadiene).

前記オキセタン化合物としては、例えば、下記式(c4)、(c5)で表される化合物等の、環状構造(特に、芳香環)を備えたオキセタン化合物が好ましい。下記式中、nは1〜3の数であり、n’は1〜3の数である。

Figure 2020203979
As the oxetane compound, for example, an oxetane compound having a cyclic structure (particularly an aromatic ring) such as a compound represented by the following formulas (c4) and (c5) is preferable. In the following formula, n is a number from 1 to 3 and n'is a number from 1 to 3.
Figure 2020203979

[成分(D)]
本発明の成分(D)は光カチオン重合開始剤である。光カチオン重合開始剤は、光の照射によってカチオン種を発生してカチオン硬化性化合物の硬化反応を開始させる光カチオン重合開始剤である。光カチオン重合開始剤は、光を吸収するカチオン部と酸の発生源となるアニオン部からなる。
[Component (D)]
The component (D) of the present invention is a photocationic polymerization initiator. The photocationic polymerization initiator is a photocationic polymerization initiator that generates cation species by irradiation with light and initiates a curing reaction of a cationically curable compound. The photocationic polymerization initiator consists of a cation part that absorbs light and an anion part that is a source of acid.

本発明の光カチオン重合開始剤としては、例えば、ジアゾニウム塩系化合物、ヨードニウム塩系化合物、スルホニウム塩系化合物、ホスホニウム塩系化合物、セレニウム塩系化合物、オキソニウム塩系化合物、アンモニウム塩系化合物、臭素塩系化合物等を挙げることができる。これらは1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。 Examples of the photocationic polymerization initiator of the present invention include diazonium salt compounds, iodonium salt compounds, sulfonium salt compounds, phosphonium salt compounds, selenium salt compounds, oxonium salt compounds, ammonium salt compounds, and bromine salts. System compounds and the like can be mentioned. These can be used alone or in combination of two or more.

本発明においては、なかでも、スルホニウム塩系化合物を使用することが、硬化性に優れた硬化物を形成することができる点で好ましい。スルホニウム塩系化合物のカチオン部としては、例えば、[4−(4−ビフェニリルチオ)フェニル]−4−ビフェニリルフェニルスルホニウム、(4−ヒドロキシフェニル)メチルベンジルスルホニウムイオン、トリフェニルスルホニウムイオン、ジフェニル[4−(フェニルチオ)フェニル]スルホニウムイオン、トリ−p−トリルスルホニウムイオン等のアリールスルホニウムイオン(特に、トリアリールスルホニウムイオン)を挙げることができる。 In the present invention, it is particularly preferable to use a sulfonium salt-based compound in that a cured product having excellent curability can be formed. Examples of the cation portion of the sulfonium salt-based compound include [4- (4-biphenylylthio) phenyl] -4-biphenylylphenylsulfonium, (4-hydroxyphenyl) methylbenzylsulfonium ion, triphenylsulfonium ion, and diphenyl [ Examples thereof include aryl sulfonium ions (particularly triaryl sulfonium ions) such as 4- (phenylthio) phenyl] sulfonium ion and tri-p-tolyl sulfonium ion.

光カチオン重合開始剤のアニオン部としては、例えば、BF4 -、[(C65sB(C654-s-(s:0〜3の整数)、PF6 -、[(Rf)tPF6-t-(Rf:水素原子の80%以上がフッ素原子で置換されたアルキル基、t:1〜5の整数)、AsF6 -、SbF6 -、SbF5(OH)-等を挙げることができる。 The anionic portion of the cationic photopolymerization initiator, for example, BF 4 -, [(C 6 H 5) s B (C 6 F 5) 4-s] - (s: 0~3 integer), PF 6 - , [(Rf) t PF 6 -t] - (Rf: alkyl group in which at least 80% are substituted with fluorine atoms of the hydrogen atom, t: 1 to 5 integer), AsF 6 -, SbF 6 -, SbF 5 (OH) -, and the like can be given.

本発明の光カチオン重合開始剤としては、例えば、[4−(4−ビフェニリルチオ)フェニル]−4−ビフェニリルフェニルスルホニウム トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート、(4−ヒドロキシフェニル)メチルベンジルスルホニウム テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、4−(4−ビフェニリルチオ)フェニル−4−ビフェニリルフェニルスルホニウム テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、ジフェニル[4−(フェニルチオ)フェニル]スルホニウム トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート、ジフェニル[4−(フェニルチオ)フェニル]スルホニウム テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、ジフェニル[4−(フェニルチオ)フェニル]スルホニウム ヘキサフルオロホスフェート、商品名「サイラキュアUVI−6970」、「サイラキュアUVI−6974」、「サイラキュアUVI−6990」、「サイラキュアUVI−950」(以上、米国ユニオンカーバイド社製)、「イルガキュア250」、「イルガキュア290」、「イルガキュア261」、「イルガキュア264」(以上、BASF社製)、「CG−24−61」(チバ・ジャパン社製)、「SP−150」、「SP−151」、「SP−170」、「オプトマーSP−171」(以上、(株)ADEKA製)、「DAICAT II」((株)ダイセル製)、「UVAC1590」、「UVAC1591」(以上、ダイセル・サイテック(株)製)、「CI−2064」、「CI−2639」、「CI−2624」、「CI−2481」、「CI−2734」、「CI−2855」、「CI−2823」、「CI−2758」、「CIT−1682」(以上、日本曹達(株)製)、「PI−2074」(ローディア社製、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート トリルクミルヨードニウム塩)、「FFC509」(3M社製)、「BBI−102」、「BBI−101」、「BBI−103」、「MPI−103」、「TPS−103」、「MDS−103」、「DTS−103」、「NAT−103」、「NDS−103」(以上、ミドリ化学(株)製)、「CD−1010」、「CD−1011」、「CD−1012」(以上、米国、Sartomer社製)、「CPI−100P」、「CPI−101A」(以上、サンアプロ(株)製)等の市販品を使用できる。 Examples of the photocationic polymerization initiator of the present invention include [4- (4-biphenylylthio) phenyl] -4-biphenylylphenylsulfonium tris (pentafluoroethyl) trifluorophosphate and (4-hydroxyphenyl) methylbenzyl. Sulfonium tetrakis (pentafluorophenyl) borate, 4- (4-biphenylylthio) phenyl-4-biphenylylphenyl sulfonium tetrakis (pentafluorophenyl) borate, diphenyl [4- (phenylthio) phenyl] sulfonium tris (pentafluoroethyl) Trifluorophosphate, diphenyl [4- (phenylthio) phenyl] sulfonium tetrakis (pentafluorophenyl) borate, diphenyl [4- (phenylthio) phenyl] sulfonium hexafluorophosphate, trade names "Cyracure UVI-6970", "Cyracure UVI-6974" , "Cyracure UVI-6990", "Cyracure UVI-950" (above, manufactured by Union Carbide, USA), "Irgacure 250", "Irgacure 290", "Irgacure 261", "Irgacure 264" (above, manufactured by BASF). ), "CG-24-61" (manufactured by Ciba Japan), "SP-150", "SP-151", "SP-170", "Optomer SP-171" (all manufactured by ADEKA Co., Ltd.) , "DAICAT II" (manufactured by Daicel Co., Ltd.), "UVAC1590", "UVAC1591" (all manufactured by Daicel Cytec Co., Ltd.), "CI-2064", "CI-2339", "CI-2624", "CI-2481", "CI-2734", "CI-2855", "CI-2823", "CI-2758", "CIT-1682" (all manufactured by Nippon Soda Co., Ltd.), "PI-2074" (Rodia, Tetrax (pentafluorophenyl) borate trilcumyl iodonium salt), "FFC509" (3M), "BBI-102", "BBI-101", "BBI-103", "MPI-" 103 "," TPS-103 "," MDS-103 "," DTS-103 "," NAT-103 "," NDS-103 "(all manufactured by Midori Chemical Co., Ltd.)," CD-1010 "," "CD-1011", "CD-1012" (above, manufactured by Sartomer, USA), "CPI-100P", "CPI-101A" (above, Sun) Commercially available products such as Appro Co., Ltd. can be used.

成分(D)の含有量(2種以上を含有する場合はその総量)は、光硬化性組成物に含まれる成分(A)、成分(B)、及び成分(C)の合計100重量部に対して、例えば1〜10重量部、好ましくは2〜8重量部、特に好ましくは3〜7重量部である。 The content of the component (D) (the total amount when two or more kinds are contained) is 100 parts by weight in total of the component (A), the component (B), and the component (C) contained in the photocurable composition. On the other hand, for example, it is 1 to 10 parts by weight, preferably 2 to 8 parts by weight, and particularly preferably 3 to 7 parts by weight.

[その他の成分]
本発明の光硬化性組成物は上記成分以外にも必要に応じて他の成分を含有していても良い。他の成分としては、例えば、溶剤、表面調整剤(=レベリング剤)、光増感剤(例えば、チオキサントン化合物等)、消泡剤、カップリング剤(例えば、シランカップリング剤等)、界面活性剤、無機充填剤、難燃剤、紫外線吸収剤、イオン吸着体、蛍光体、離型剤、顔料分散剤、分散助剤等の慣用の添加剤を挙げることができる。これらは1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
[Other ingredients]
The photocurable composition of the present invention may contain other components in addition to the above components, if necessary. Other components include, for example, a solvent, a surface conditioner (= leveling agent), a photosensitizer (for example, a thioxanthone compound), a defoaming agent, a coupling agent (for example, a silane coupling agent), and a surfactant. Examples thereof include conventional additives such as agents, inorganic fillers, flame retardants, ultraviolet absorbers, ion adsorbents, phosphors, mold release agents, pigment dispersants, and dispersion aids. These can be used alone or in combination of two or more.

(表面調整剤)
本発明の光硬化性組成物は、表面調整剤を含有することが、スピンコート法等により塗膜を形成する際に、優れた表面平滑性を有する塗膜を形成することができる点で好ましい。
(Surface conditioner)
It is preferable that the photocurable composition of the present invention contains a surface conditioner because a coating film having excellent surface smoothness can be formed when a coating film is formed by a spin coating method or the like. ..

表面調整剤には、シリコーン系表面調整剤(例えば、ポリエーテル変性ポリシロキサン、ポリエステル変性ポリシロキサン、アラルキル変性ポリシロキサン等)、炭化水素系表面調整剤[例えば、ポリ(メタ)アクリレート、ポリエーテル変性ポリ(メタ)アクリレート、フッ素変性ポリ(メタ)アクリレート等(何れも、ホモポリマー、及びコポリマーを含む)]が含まれる。これらは1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。 Surface conditioners include silicone-based surface conditioners (for example, polyether-modified polysiloxane, polyester-modified polysiloxane, aralkyl-modified polysiloxane, etc.), hydrocarbon-based surface conditioners [for example, poly (meth) acrylate, polyether-modified). Poly (meth) acrylate, fluorine-modified poly (meth) acrylate, etc. (all include homopolymers and copolymers)] are included. These can be used alone or in combination of two or more.

表面調整剤の分子量は、例えば3000以上、好ましくは4000〜150000、更に好ましくは5000〜100000、特に好ましくは7000〜100000、最も好ましくは10000〜50000である。前記範囲の分子量を有する表面調整剤を使用すると、エッジビードの発生を低く制御することができ、得られる塗膜の表面平滑性を向上することができる点で好ましい。 The molecular weight of the surface conditioner is, for example, 3000 or more, preferably 4000 to 150,000, more preferably 5000 to 10000, particularly preferably 70000 to 100,000, and most preferably 1000 to 50000. It is preferable to use a surface conditioner having a molecular weight in the above range in that the generation of edge beads can be controlled to be low and the surface smoothness of the obtained coating film can be improved.

表面調整剤としては、例えば、商品名「BYK−UV3510」、「BYK−350」、「BYK−352]、「BYK−354」(以上、ビックケミー・ジャパン(株)製)等の市販品を好適に使用することができる。 As the surface conditioner, for example, commercially available products such as trade names "BYK-UV3510", "BYK-350", "BYK-352], and "BYK-354" (all manufactured by Big Chemie Japan Co., Ltd.) are suitable. Can be used for.

表面調整剤の含有量(2種以上を含有する場合はその総量)は、光硬化性組成物に含まれる成分(A)、成分(B)、及び成分(C)の合計100重量部に対して、例えば0.1〜5重量部、好ましくは0.5〜3重量部である。 The content of the surface conditioner (the total amount when two or more kinds are contained) is based on 100 parts by weight of the total of the component (A), the component (B), and the component (C) contained in the photocurable composition. For example, it is 0.1 to 5 parts by weight, preferably 0.5 to 3 parts by weight.

(溶剤)
本発明の光硬化性組成物は溶剤を含有してもよい。前記溶剤としては、例えば、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、3−メトキシブチルアセテ−ト、1−メトキシ−2−プロピルアセテート等のエステル類;エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテル等のエーテル類;3−メトキシブタノール、1−メトキシ−2−プロパノール等のアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、クメン、メシチレン等の芳香族炭化水素等を挙げることができる。これらは1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
(solvent)
The photocurable composition of the present invention may contain a solvent. Examples of the solvent include ethyl acetate, propyl acetate, isopropyl acetate, butyl acetate, methyl lactate, ethyl lactate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, 3-. Esters such as methoxybutyl acetate and 1-methoxy-2-propyl acetate; ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol Ethers such as monoethyl ether; alcohols such as 3-methoxybutanol and 1-methoxy-2-propanol; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl butyl ketone and cyclohexanone; benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, cumene and mesityrene Aromatic hydrocarbons such as, etc. can be mentioned. These can be used alone or in combination of two or more.

溶剤としては、なかでも、沸点(760mmHgにおける)が、例えば100〜210℃、好ましくは120〜200℃、特に好ましくは130〜180℃、最も好ましくは130〜160℃である溶剤を使用することが、塗布性の点で好ましい。 As the solvent, a solvent having a boiling point (at 760 mmHg) of, for example, 100 to 210 ° C., preferably 120 to 200 ° C., particularly preferably 130 to 180 ° C., and most preferably 130 to 160 ° C. can be used. , Preferable in terms of coatability.

溶剤(好ましくは、沸点が上記範囲である溶剤)の含有量(2種以上を含有する場合はその総量)は、光硬化性組成物に含まれる不揮発分の濃度が3〜90重量%(好ましくは5〜80重量%)となる範囲内であることが好ましく、溶剤を添加することにより、本発明の光硬化性組成物の粘度[25℃、せん断速度20(1/s)における]を、例えば0.1〜500mPa・s程度(好ましくは1〜200mPa・s)に調整することが、塗布性を向上することができる点で好ましい。 The content of the solvent (preferably the solvent having the boiling point in the above range) (preferably the total amount when two or more kinds are contained) is such that the concentration of the non-volatile component contained in the photocurable composition is 3 to 90% by weight (preferably). Is preferably in the range of 5 to 80% by weight), and by adding a solvent, the viscosity [at 25 ° C., shear rate of 20 (1 / s)] of the photocurable composition of the present invention can be increased. For example, adjusting to about 0.1 to 500 mPa · s (preferably 1 to 200 mPa · s) is preferable in that the coatability can be improved.

また、沸点が上記範囲を外れる溶剤の含有量(2種以上を含有する場合はその総量)は、塗布性を向上することができる点で、沸点が上記範囲である溶剤の含有量(2種以上を含有する場合はその総量)の80重量%以下であることが好ましく、より好ましくは70重量%以下、更に好ましくは60重量%以下、更に好ましくは50重量%以下、更に好ましくは40重量%以下、更に好ましくは30重量%以下、更に好ましくは20重量%以下、特に好ましくは10重量%以下、最も好ましくは5重量%以下、とりわけ好ましくは1重量%以下である。 Further, the content of the solvent whose boiling point is outside the above range (the total amount when two or more kinds are contained) can improve the coatability, and the content of the solvent whose boiling point is within the above range (two kinds). When the above is contained, it is preferably 80% by weight or less, more preferably 70% by weight or less, still more preferably 60% by weight or less, still more preferably 50% by weight or less, still more preferably 40% by weight. Below, it is more preferably 30% by weight or less, further preferably 20% by weight or less, particularly preferably 10% by weight or less, most preferably 5% by weight or less, and particularly preferably 1% by weight or less.

[光硬化性組成物]
本発明の光硬化性組成物は、例えば、上記成分を所定の割合で撹拌・混合して、必要に応じて真空下で脱泡することにより調製することができる。
[Photocurable composition]
The photocurable composition of the present invention can be prepared, for example, by stirring and mixing the above components at a predetermined ratio and, if necessary, defoaming under vacuum.

成分(A)の含有量は、成分(A)、(B)、(C)の合計含有量(100重量%)に対して、例えば15〜60重量%、好ましくは20〜50重量%、特に好ましくは25〜45重量%である。成分(A)の含有量が過剰となると、塗膜内において成分(A)が結晶化して析出し易くなる傾向がある。 The content of the component (A) is, for example, 15 to 60% by weight, preferably 20 to 50% by weight, particularly, with respect to the total content (100% by weight) of the components (A), (B) and (C). It is preferably 25 to 45% by weight. If the content of the component (A) is excessive, the component (A) tends to crystallize and easily precipitate in the coating film.

成分(B)の含有量は、成分(A)、(B)、(C)の合計含有量(100重量%)に対して、例えば15〜50重量%、好ましくは20〜45重量%、特に好ましくは20〜40重量%である。 The content of the component (B) is, for example, 15 to 50% by weight, preferably 20 to 45% by weight, particularly, with respect to the total content (100% by weight) of the components (A), (B) and (C). It is preferably 20 to 40% by weight.

成分(C)の含有量は、成分(A)、(B)、(C)の合計含有量(100重量%)に対して、例えば10〜60重量%、好ましくは20〜50重量%、特に好ましくは20〜35重量%である。 The content of the component (C) is, for example, 10 to 60% by weight, preferably 20 to 50% by weight, particularly, based on the total content (100% by weight) of the components (A), (B) and (C). It is preferably 20 to 35% by weight.

また、成分(C)としてエポキシ化合物を含有することが、得られる硬化物のエッチング耐性を高め、パターン部分の強靱性を向上する効果が得られる点で好ましく、前記エポキシ化合物の含有量は、成分(A)、(B)、(C)の合計含有量(100重量%)に対して、例えば5〜60重量%、好ましくは5〜50重量%、特に好ましくは5〜30重量%である。 Further, it is preferable to contain an epoxy compound as the component (C) in that the effect of increasing the etching resistance of the obtained cured product and improving the toughness of the pattern portion can be obtained, and the content of the epoxy compound is the component. It is, for example, 5 to 60% by weight, preferably 5 to 50% by weight, and particularly preferably 5 to 30% by weight, based on the total content (100% by weight) of (A), (B), and (C).

また、成分(C)としてオキセタン化合物を含有することが、得られる硬化物のエッチング耐性を高める効果が得られる点で好ましく、前記オキセタン化合物の含有量は、成分(A)、(B)、(C)の合計含有量(100重量%)に対して、例えば1〜30重量%、好ましくは5〜25重量%、特に好ましくは10〜20重量%である。 Further, it is preferable to contain the oxetane compound as the component (C) in that the effect of increasing the etching resistance of the obtained cured product can be obtained, and the content of the oxetane compound is the components (A), (B), ( With respect to the total content (100% by weight) of C), for example, it is 1 to 30% by weight, preferably 5 to 25% by weight, and particularly preferably 10 to 20% by weight.

本発明の光硬化性組成物における、成分(A)と成分(B)の含有量の重量比(A/B)は、例えば35/65〜70/30、好ましくは40/60〜60/40、特に好ましくは50/50〜60/40である。 In the photocurable composition of the present invention, the weight ratio (A / B) of the content of the component (A) to the component (B) is, for example, 35/65 to 70/30, preferably 40/60 to 60/40. , Particularly preferably 50/50 to 60/40.

本発明の光硬化性組成物における、成分(A)と成分(C)の含有量の重量比(A/C)は、例えば45/55〜25/75、好ましくは45/55〜30/70である。 The weight ratio (A / C) of the content of the component (A) to the component (C) in the photocurable composition of the present invention is, for example, 45/55 to 25/75, preferably 45/55 to 30/70. Is.

本発明の光硬化性組成物における、成分(B)と成分(C)の含有量の重量比(B/C)は、例えば30/70〜70/30、好ましくは35/65〜60/40、特に好ましくは50/50〜60/40である。 The weight ratio (B / C) of the content of the component (B) to the component (C) in the photocurable composition of the present invention is, for example, 30/70 to 70/30, preferably 35/65 to 60/40. , Particularly preferably 50/50 to 60/40.

本発明の光硬化性組成物における、成分(A)の含有量と、成分(B)と成分(C)の合計含有量の重量比[A/(B+C)]は、例えば25/75〜45/55、好ましくは35/65〜45/55である。 The weight ratio [A / (B + C)] of the content of the component (A) to the total content of the component (B) and the component (C) in the photocurable composition of the present invention is, for example, 25/75 to 45. / 55, preferably 35 / 65-45 / 55.

本発明の光硬化性組成物は上記構成を有するため、硬化性に優れ、光照射により速やかに硬化物を形成することができる。 Since the photocurable composition of the present invention has the above-mentioned structure, it is excellent in curability and can quickly form a cured product by light irradiation.

前記光照射に使用する光(活性エネルギー線)としては、光硬化性組成物の重合反応を進行させる光であればよく、赤外線、可視光線、紫外線、X線、電子線、α線、β線、γ線等の何れを使用することもできる。なかでも、取り扱い性に優れる点で、紫外線が好ましい。紫外線の照射には、例えば、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、キセノンランプ、カーボンアーク、メタルハライドランプ、太陽光、LEDランプ、UV−LED、レーザー等を使用することができる。 The light (active energy ray) used for the light irradiation may be any light that promotes the polymerization reaction of the photocurable composition, and is infrared rays, visible rays, ultraviolet rays, X rays, electron beams, α rays, and β rays. , Γ-ray, etc. can be used. Of these, ultraviolet rays are preferable because they are easy to handle. For the irradiation of ultraviolet rays, for example, a high-pressure mercury lamp, an ultra-high pressure mercury lamp, a xenon lamp, a carbon arc, a metal halide lamp, sunlight, an LED lamp, a UV-LED, a laser, or the like can be used.

紫外線を照射して膜厚1μmの薄膜を形成する場合の光照射条件は、積算光量が50〜4000mJ/cm2程度である。 When a thin film having a film thickness of 1 μm is formed by irradiating with ultraviolet rays, the integrated light amount is about 50 to 4000 mJ / cm 2 .

また、本発明の光硬化性組成物は上記構成を有するため、シリコーンモールドへの浸潤が抑制される。そのため、本発明の光硬化性組成物をインプリント加工に付して得られる硬化物は、シリコーンモールドの既使用回数に係わらず、高精度のパターン形状を有する。 Further, since the photocurable composition of the present invention has the above-mentioned structure, infiltration into the silicone mold is suppressed. Therefore, the cured product obtained by subjecting the photocurable composition of the present invention to imprint processing has a highly accurate pattern shape regardless of the number of times the silicone mold has been used.

更に、本発明の光硬化性組成物は上記構成を有するため、得られる硬化物はエッチング耐性に優れ、エッチングレート(Er:nm/分)は、シリコン基板のエッチングレート(Es:nm/分)の例えば1.45以上(好ましくは1.5以上、特に好ましくは1.6以上)である。すなわち、エッチング選択比(Er/Es)は、例えば1.45以上(好ましくは1.5以上、特に好ましくは1.6以上)である。 Further, since the photocurable composition of the present invention has the above-mentioned structure, the obtained cured product has excellent etching resistance, and the etching rate (Er: nm / min) is the etching rate (Es: nm / min) of the silicon substrate. For example, 1.45 or more (preferably 1.5 or more, particularly preferably 1.6 or more). That is, the etching selectivity (Er / Es) is, for example, 1.45 or more (preferably 1.5 or more, particularly preferably 1.6 or more).

[光学デバイスの製造方法]
本発明の光学デバイスの製造方法は、上記光硬化性組成物の塗膜にインプリント加工を施してパターン形状を有する硬化物を形成し、前記硬化物をマスクとして使用して基板をエッチングする工程を経て光学デバイスを得ることを特徴とする。
[Manufacturing method of optical device]
The method for manufacturing an optical device of the present invention is a step of imprinting a coating film of the photocurable composition to form a cured product having a pattern shape, and etching the substrate using the cured product as a mask. It is characterized in that an optical device is obtained through the above.

パターン形状を有する硬化物の形成は、より詳細には、基板の表面に上記光硬化性組成物を塗布して塗膜を形成し、形成された塗膜にインプリント加工を施すことにより行われる。 More specifically, the formation of a cured product having a pattern shape is performed by applying the above-mentioned photocurable composition to the surface of a substrate to form a coating film, and then imprinting the formed coating film. ..

前記基板としては、例えば、シリコン基板、サファイア基板、セラミックス基板、アルミナ基板、リン化ガリウム基板、ヒ化ガリウム基板、リン化インジウム基板、チッ化ガリウム基板等の無機材料基板を使用することができる。 As the substrate, for example, an inorganic material substrate such as a silicon substrate, a sapphire substrate, a ceramics substrate, an alumina substrate, a gallium phosphide substrate, a gallium arsenide substrate, an indium phosphide substrate, or a gallium phosphide substrate can be used.

光硬化性組成物を基板表面に塗布する方法としては、例えば、スピンコート法、スクリーン印刷法、カーテンコート法、スプレー法等を挙げることができる。 Examples of the method of applying the photocurable composition to the surface of the substrate include a spin coating method, a screen printing method, a curtain coating method, a spray method and the like.

塗膜の厚みは、例えば0.1〜20μm、好ましくは0.2〜4μmである。 The thickness of the coating film is, for example, 0.1 to 20 μm, preferably 0.2 to 4 μm.

本発明では、上記光硬化性組成物がシリコーンモールドに浸潤し難い特性を有するため、モールドとしてシリコーンモールドを使用した場合には、シリコーンモールドの使用回数にかかわらず、一定の厚みの塗膜をインプリント加工に付すことで、高精度のパターン形状を有する硬化物を効率良く製造することができる。 In the present invention, since the photocurable composition has a property of being difficult to infiltrate into the silicone mold, when the silicone mold is used as the mold, a coating film having a certain thickness is applied regardless of the number of times the silicone mold is used. By subjecting to printing processing, a cured product having a highly accurate pattern shape can be efficiently produced.

インプリント加工とは、パターンが形成されたモールドを塗膜に接触させて該パターンを塗膜に転写し、その後、パターンが転写された塗膜を硬化して、パターン形状を有する硬化物を形成する方法である。 In the imprint process, the mold on which the pattern is formed is brought into contact with the coating film to transfer the pattern to the coating film, and then the coating film to which the pattern is transferred is cured to form a cured product having a pattern shape. How to do it.

モールドを塗膜に接触させる際の押圧力としては、例えば100〜1000Pa程度である。モールドを塗膜に接触させる時間は、例えば1〜100秒程度である。 The pressing force when the mold is brought into contact with the coating film is, for example, about 100 to 1000 Pa. The time for bringing the mold into contact with the coating film is, for example, about 1 to 100 seconds.

モールドが転写された塗膜は、光照射を施すことで硬化させることができる。光照射条件としては、上記光硬化性組成物の硬化の場合と同様である。光照射後は、更にポストキュア(例えば、50〜180℃で、30秒〜3時間程度加熱)を施してもよい。 The coating film to which the mold is transferred can be cured by irradiating with light. The light irradiation conditions are the same as in the case of curing the photocurable composition. After the light irradiation, post-cure (for example, heating at 50 to 180 ° C. for about 30 seconds to 3 hours) may be further performed.

塗膜の硬化後は、離型することにより、高精度のパターン形状を有する硬化物が得られる。本発明では、このようにして得られた硬化物を、基板をエッチングする際のマスクとして利用する。 After the coating film is cured, a cured product having a highly accurate pattern shape can be obtained by releasing the mold. In the present invention, the cured product thus obtained is used as a mask when etching the substrate.

前記基板をエッチングする方法としては、ドライエッチング法、ウェットエッチング法等を挙げることができる。本発明においては、なかでもドライエッチング法を採用することが好ましく、特に、反応性イオンエッチング(RIE:Reactive Ion Etching)を採用することが、高精度の微細加工を可能とする点で好ましい。 Examples of the method for etching the substrate include a dry etching method and a wet etching method. In the present invention, it is particularly preferable to use a dry etching method, and in particular, it is preferable to use reactive ion etching (RIE) because it enables highly accurate microfabrication.

基板のエッチング後は、マスクとして使用された前記硬化物は、周知慣用の方法で基板の表面から除去される。 After etching the substrate, the cured product used as a mask is removed from the surface of the substrate by a well-known and conventional method.

本発明では、上記の高精度のパターン形状を有し、且つエッチング耐性に優れる硬化物をマスクとして使用して基板をエッチングするため、高精度の微細パターンが表面に形成された基板を歩留まり良く製造することができる。 In the present invention, since the substrate is etched using the cured product having the above-mentioned high-precision pattern shape and excellent etching resistance as a mask, a substrate having a high-precision fine pattern formed on the surface can be manufactured with good yield. can do.

[光学デバイス]
本発明の光学デバイスは上記微細パターン基板を構成単位として含む構造体であり、例えば、光導波路、導光板、回折格子、センサ素子、発光素子、マイクロレンズアレイ等が含まれる。
[Optical device]
The optical device of the present invention is a structure including the fine pattern substrate as a constituent unit, and includes, for example, an optical waveguide, a light guide plate, a diffraction grating, a sensor element, a light emitting element, a microlens array, and the like.

本発明の光学デバイスを使用すれば、光取り出し効率に優れ、高輝度、長寿命、低消費電力、低発熱性等の特性を有するフラットパネルディスプレイ(例えば、携帯電話などのモバイル機器や、液晶テレビ等に使用されるディスプレイ)が得られる。 When the optical device of the present invention is used, a flat panel display having excellent light extraction efficiency, high brightness, long life, low power consumption, low heat generation, etc. (for example, a mobile device such as a mobile phone or an LCD TV) Etc.) can be obtained.

以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。また、以下の重量平均分子量はGPCによる、ポリスチレン換算の値である。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples. The following weight average molecular weights are polystyrene-equivalent values by GPC.

実施例1〜4、比較例1〜4
表に示す配合組成(単位:重量部)に従って各成分をフラスコ内に仕込み、室温下、撹拌・混合することにより均一な組成物を得た。得られた組成物について、以下の方法で評価した。
Examples 1 to 4, Comparative Examples 1 to 4
Each component was charged into a flask according to the compounding composition (unit: parts by weight) shown in the table, and a uniform composition was obtained by stirring and mixing at room temperature. The obtained composition was evaluated by the following method.

[塗布性]
組成物をスピンコーターを用いてシリコンウェハ上に塗布し、23℃、50%RHの環境下で1時間放置して塗膜(膜厚:1μm)を得た。得られた塗膜について目視で観察し、下記基準により塗布性を評価した。
評価基準
○:塗膜のはじき、凝集・析出物なし
×:塗膜のはじき、凝集・析出物あり
[Applicability]
The composition was applied onto a silicon wafer using a spin coater and left to stand in an environment of 23 ° C. and 50% RH for 1 hour to obtain a coating film (film thickness: 1 μm). The obtained coating film was visually observed and the coatability was evaluated according to the following criteria.
Evaluation Criteria ○: No repelling, agglomeration / precipitate of coating film ×: Repelling of coating film, agglomeration / deposit

[硬化性]
[塗布性]の評価と同様の方法で得られた塗膜(膜厚:1μm)に、紫外線照射装置(UVもしくはUV−LED照射装置)を用いて500mJ/cm2の積算光量の紫外線を照射して塗膜を硬化させて薄膜を形成した。得られた薄膜の硬化性を下記基準で評価した。
評価基準
○:べたつきなし。指触の跡が残らない。
×:べたつきあり。指触の跡が残る。
[Curability]
The coating film (thin film: 1 μm) obtained by the same method as the evaluation of [coatability] is irradiated with ultraviolet rays having an integrated light amount of 500 mJ / cm 2 using an ultraviolet irradiation device (UV or UV-LED irradiation device). The coating film was cured to form a thin film. The curability of the obtained thin film was evaluated according to the following criteria.
Evaluation criteria ○: No stickiness. No trace of touch is left.
×: There is stickiness. Traces of finger touch remain.

[インプリント転写繰り返し時のパターン形状変化]
[塗布性]の評価と同様の方法で得られた塗膜(膜厚:1μm)に、シリコンモールド(パターンの高さ:2.0μm、パターンの直径:1.0μm、パターンのピッチ幅:2.0μm)を押し当てつつ、[硬化性]の評価と同条件で紫外線を照射して塗膜を硬化させて硬化物を得た。
シリコーンモールドを離型後の硬化物について、三次元光学プロファイラーシステム(New View3600、Zygo社)を使ってパターンの高さを測定した。任意の2箇所から5パターンずつ測定し、計10箇所の測定値を平均した。同一のモールドを用いて繰り返しインプリント転写を行い、1回目の硬化物のパターン高さと10回目の硬化物のパターン高さを比較して、下記基準によりパターン形状の変化の大きさを評価した。
評価基準
○:(1回目のパターン高さ/10回目のパターン高さ)の比が0.90以上〜1.05以下
×:(1回目のパターン高さ/10回目のパターン高さ)の比が0.90未満
[Change in pattern shape when imprint transfer is repeated]
A silicon mold (pattern height: 2.0 μm, pattern diameter: 1.0 μm, pattern pitch width: 2) was applied to a coating film (thickness: 1 μm) obtained by the same method as in the evaluation of [coatability]. While pressing 0.0 μm), the coating film was cured by irradiating with ultraviolet rays under the same conditions as the evaluation of [curability] to obtain a cured product.
The height of the pattern of the cured product after the silicone mold was released was measured using a three-dimensional optical profiler system (New View3600, Zygo). 5 patterns were measured from 2 arbitrary points, and the measured values at 10 points in total were averaged. Imprint transfer was repeated using the same mold, the pattern height of the first cured product was compared with the pattern height of the tenth cured product, and the magnitude of the change in the pattern shape was evaluated according to the following criteria.
Evaluation Criteria ○: The ratio of (1st pattern height / 10th pattern height) is 0.90 or more to 1.05 or less ×: (1st pattern height / 10th pattern height) ratio Is less than 0.90

[ドライエッチング耐性の評価]
[塗布性]の評価と同様の方法で得られた塗膜(膜厚:1μm)に、紫外線(1000mJ/cm2)を照射して塗膜を硬化させて、硬化物付きシリコンウェハを得た。
得られた硬化物付きシリコンウェハを150℃で10分間加熱した後、硬化物の一部をポリイミドテープでマスクした。
ICP型RIE装置を用いて、硬化物の非マスク面のエッチングを10分間行った。
エッチング後、マスクに使用したポリイミドテープを剥がし、エッチングされていない面(=マスク面)と、エッチングされた面(=非マスク面)の厚みの差を段差計(商品名「T−4000」、(株)小坂研究所社製)を用いて測定して、硬化物の1分あたりのエッチングレートを算出した。
シリコンウェハについても同様にポリイミドテープでマスクし、エッチングすることにより、シリコンウェハのエッチングレートを求め、下記式からエッチング選択比を算出してドライエッチング耐性を評価した。
エッチング選択比=Es/Er
(式中、Esはシリコンウェハのエッチングレートであり、Erは組成物の硬化物のエッチングレートである)
[Evaluation of dry etching resistance]
The coating film (film thickness: 1 μm) obtained by the same method as the evaluation of [coatability] was irradiated with ultraviolet rays (1000 mJ / cm 2 ) to cure the coating film, thereby obtaining a silicon wafer with a cured product. ..
The obtained silicon wafer with a cured product was heated at 150 ° C. for 10 minutes, and then a part of the cured product was masked with a polyimide tape.
The non-masked surface of the cured product was etched for 10 minutes using an ICP type RIE apparatus.
After etching, the polyimide tape used for the mask is peeled off, and the difference in thickness between the unetched surface (= mask surface) and the etched surface (= non-mask surface) is measured by a profilometer (trade name "T-4000"). The etching rate per minute of the cured product was calculated by measuring using (manufactured by Kosaka Laboratory Co., Ltd.).
Similarly, the silicon wafer was masked with a polyimide tape and etched to obtain the etching rate of the silicon wafer, and the etching selectivity was calculated from the following formula to evaluate the dry etching resistance.
Etching selectivity = Es / Er
(In the formula, Es is the etching rate of the silicon wafer and Er is the etching rate of the cured product of the composition.)

上記結果を下記表にまとめて示す。

Figure 2020203979
The above results are summarized in the table below.
Figure 2020203979

尚、実施例及び比較例で使用した化合物は、以下の通りである。
成分(A)
N−VCz:9−ビニルカルバゾール、分子量:193、商品名「HRM−C01」、(株)日触ファインテクノケミカル製
成分(B)
CHMVE:4−(ヒドロキシメチル)シクロへキシルメチルビニルエーテル、分子量:170、商品名「CHMVE」、日本カーバイド工業(株)製
OXT−101:3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン、分子量:116、商品名「アロンオキセタン OXT−101」、東亞合成(株)製
BPEF:9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシフェニル)]フルオレン、分子量:438、商品名「BPEF」、大阪ガスケミカル(株)製
成分(C)
GT401:エポキシ化ブタンテトラカルボン酸テトラキス−(3−シクロヘキセニルメチル)修飾イプシロン−カプロラクトン、平均分子量:788、官能基当量220g/eq、商品名「エポリード GT401」、(株)ダイセル製
OXBP:4,4’−ビス[3−エチル−(3−オキセタニル)メトキシメチル]ビフェニル、平均分子量:411、官能基当量205g/eq、商品名「ETERNACOLL OXBP」、宇部興産(株)製
NC−3000H:ビフェノール型エポキシ樹脂、数平均分子量:2300、官能基当量290g/eq、商品名「NC−3000H」、日本化薬(株)製
N−890:変性ノボラック型エポキシ樹脂、数平均分子量:2000、官能基当量210g/eq、商品名「EPICLON N−890」、DIC(株)製
PB3600:エポキシ化ポリブタジエン、数平均分子量:5900、官能基当量193g/eq、商品名「エポリード PB3600」、(株)ダイセル製
PB4700:エポキシ化ポリブタジエン、数平均分子量:5900、官能基当量165g/eq、商品名「エポリード PB4700」、(株)ダイセル製
成分(D)
Irg290:光酸発生剤、商品名「Irgacure PAG290」、BASFジャパン(株)製
CPI−310FG:光酸発生剤、商品名「CPI−310FG」、サンアプロ(株)製
表面調整剤
BYK350:アクリル系共重合物、分子量:約20000、商品名「BYK−350」、ビックケミー・ジャパン(株)製
溶剤
MMPGAC:1−メトキシ−2−プロピルアセテート、沸点145.8℃
The compounds used in Examples and Comparative Examples are as follows.
Ingredient (A)
N-VCz: 9-vinylcarbazole, molecular weight: 193, trade name "HRM-C01", manufactured by Nippon Shokubai Fine Techno Chemical Co., Ltd.
Ingredient (B)
CHMVE: 4- (hydroxymethyl) cyclohexylmethyl vinyl ether, molecular weight: 170, trade name "CHMVE", OXT-101: 3-ethyl-3-hydroxymethyloxetane manufactured by Nippon Carbide Industries, Ltd., molecular weight: 116, product Name "Aron Oxetane OXT-101", BPEF manufactured by Toa Synthetic Co., Ltd .: 9,9-bis [4- (2-hydroxyethoxyphenyl)] fluorene, molecular weight: 438, trade name "BPEF", Osaka Gas Chemical Co., Ltd. ) Made
Ingredient (C)
GT401: Epoxy butane tetracarboxylic acid tetrakis- (3-cyclohexenylmethyl) modified epsilon-caprolactone, average molecular weight: 788, functional group equivalent 220 g / eq, trade name "Epolide GT401", OXBP manufactured by Daicel Co., Ltd .: 4, 4'-bis [3-ethyl- (3-oxetanyl) methoxymethyl] biphenyl, average molecular weight: 411, functional group equivalent 205 g / eq, trade name "ETERNACOLL OXBP", NC-3000H manufactured by Ube Kosan Co., Ltd .: biphenol type Epoxy resin, number average molecular weight: 2300, functional group equivalent 290 g / eq, trade name "NC-3000H", Nippon Kayaku Co., Ltd. N-890: modified novolac type epoxy resin, number average molecular weight: 2000, functional group equivalent 210 g / eq, trade name "EPICLON N-890", PB3600 manufactured by DIC Co., Ltd .: epoxidized polybutadiene, number average molecular weight: 5900, functional group equivalent 193 g / eq, trade name "Epolide PB3600", PB4700 manufactured by Daicel Co., Ltd. : Epoxy polybutadiene, number average molecular weight: 5900, functional group equivalent 165 g / eq, trade name "Epolide PB4700", manufactured by Daicel Co., Ltd.
Ingredient (D)
Irg290: Photoacid generator, trade name "Irgacure PAG290", BASF Japan Ltd. CPI-310FG: Photoacid generator, trade name "CPI-310FG", manufactured by Sun Appro Co., Ltd.
Surface conditioner BYK350: Acrylic copolymer, molecular weight: about 20000, trade name "BYK-350", manufactured by Big Chemie Japan Co., Ltd.
Solvent MMPGAC: 1-methoxy-2-propyl acetate, boiling point 145.8 ° C.

Claims (11)

下記成分(A)、成分(B)、成分(C)、及び成分(D)を含み、
成分(A)の含有量が、成分(A)、成分(B)、及び成分(C)の合計含有量の20〜50重量%であり、
成分(A)と成分(B)の含有量の重量比(A/B)が35/65〜70/30である光硬化性組成物。
成分(A):下記式(a)で表され、分子量が200以下である化合物
Figure 2020203979
(式中、環Zは、−NH−基を含む複素環式芳香族化合物の構造式から、前記−NH−基の水素原子を除いた構造を示す)
成分(B):下記式(b)で表される化合物
Figure 2020203979
(式中、Lは単結合、2価の炭化水素基、又は2個以上の炭化水素基が連結基を介して結合してなる2価の基を示し、R1はCH2OH基、又はカチオン重合性基を示す)
成分(C):数平均分子量(GPCによる、ポリスチレン換算)が400以上の多官能カチオン硬化性化合物(成分(B)に含まれる化合物を除く)
成分(D):光カチオン重合開始剤
Including the following component (A), component (B), component (C), and component (D)
The content of the component (A) is 20 to 50% by weight of the total content of the component (A), the component (B), and the component (C).
A photocurable composition in which the weight ratio (A / B) of the content of the component (A) to the component (B) is 35/65 to 70/30.
Component (A): A compound represented by the following formula (a) and having a molecular weight of 200 or less.
Figure 2020203979
(In the formula, ring Z indicates a structure obtained by removing the hydrogen atom of the -NH- group from the structural formula of the heterocyclic aromatic compound containing a -NH- group).
Component (B): Compound represented by the following formula (b)
Figure 2020203979
(In the formula, L represents a single bond, a divalent hydrocarbon group, or a divalent group formed by bonding two or more hydrocarbon groups via a linking group, and R 1 is a CH 2 OH group or a CH 2 OH group. Shows cationically polymerizable groups)
Component (C): Polyfunctional cationic curable compound having a number average molecular weight (in terms of polystyrene by GPC) of 400 or more (excluding compounds contained in component (B))
Component (D): Photocationic polymerization initiator
成分(A)が、下記式(a’)で表される化合物である、請求項1に記載の光硬化性組成物。
Figure 2020203979
The photocurable composition according to claim 1, wherein the component (A) is a compound represented by the following formula (a').
Figure 2020203979
成分(C)が、官能基当量が100〜400g/eqの多官能カチオン硬化性化合物である、請求項1又は2に記載の光硬化性組成物。 The photocurable composition according to claim 1 or 2, wherein the component (C) is a polyfunctional cationic curable compound having a functional group equivalent of 100 to 400 g / eq. 成分(A)と成分(C)の含有量の重量比(A/C)が45/55〜25/75である、請求項1〜3の何れか1項に記載の光硬化性組成物。 The photocurable composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the weight ratio (A / C) of the content of the component (A) to the component (C) is 45/55 to 25/75. 成分(A)の含有量と、成分(B)と成分(C)の合計含有量の重量比[A/(B+C)]が25/75〜45/55である、請求項1〜4の何れか1項に記載の光硬化性組成物。 Any of claims 1 to 4, wherein the weight ratio [A / (B + C)] of the content of the component (A) to the total content of the component (B) and the component (C) is 25/75 to 45/55. The photocurable composition according to item 1. 成分(A)、成分(B)、及び成分(C)の合計100重量部に対して、成分(D)を1〜10重量部含有する、請求項1〜5の何れか1項に記載の光硬化性組成物。 The invention according to any one of claims 1 to 5, wherein 1 to 10 parts by weight of the component (D) is contained with respect to 100 parts by weight of the total of the component (A), the component (B), and the component (C). Photocurable composition. 成分(A)、成分(B)、及び成分(C)の合計100重量部に対して、表面調整剤を0.1〜5重量部含有する、請求項1〜6の何れか1項に記載の光硬化性組成物。 The invention according to any one of claims 1 to 6, wherein the surface conditioner is contained in an amount of 0.1 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the total of the component (A), the component (B), and the component (C). Photocurable composition. さらに、沸点が100℃〜210℃(760mmHg)である溶剤を含む、請求項1〜7の何れか1項に記載の光硬化性組成物。 The photocurable composition according to any one of claims 1 to 7, further comprising a solvent having a boiling point of 100 ° C. to 210 ° C. (760 mmHg). インプリント用である、請求項1〜8の何れか1項に記載の光硬化性組成物。 The photocurable composition according to any one of claims 1 to 8, which is for imprinting. エッチングマスク形成用である、請求項1〜9の何れか1項に記載の光硬化性組成物。 The photocurable composition according to any one of claims 1 to 9, which is used for forming an etching mask. 請求項1〜10の何れか1項に記載の光硬化性組成物の塗膜にインプリント加工を施してパターン形状を有する硬化物を形成し、前記硬化物をマスクとして使用して基板をエッチングする工程を経て光学デバイスを得る、光学デバイスの製造方法。 The coating film of the photocurable composition according to any one of claims 1 to 10 is imprinted to form a cured product having a pattern shape, and the cured product is used as a mask to etch a substrate. A method of manufacturing an optical device, which obtains an optical device through the process of etching.
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