JP5065101B2 - パターン形成方法 - Google Patents
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本発明のパターン形成方法は、減圧下や真空下ではなく、大気圧環境下で行うものである。したがって、周囲の領域から実質的に密閉された密閉空間内で行う必要がなく、高価な装置を使わずに容易にパターン欠陥が皆無又は皆無に近い良好なパターンを形成することができる。
(組成物の調製)
<組成物A>
光重合性基を有する化合物としてN−ビニルピロリドンを35重量部、エポキシアクリレート(商品名:エポキシエステル80MFA、共栄社化学(株)製)を40重量部、及びペンタエリスリトールテトラアクリレートを20重量部と、光重合開始剤として2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルフォリノプロパン−1−オン(商品名:イルガキュア907、チバ・ジャパン(株)製)を5重量部配合し、室温で撹拌混合して、組成物Aを調製した。25℃における組成物Aの粘度は85mPa・s、表面張力は32mN/mであった。表1に組成等を示す。なお、表面張力及び静的接触角はファースト・テン・オングストロームズ(First Ten Ångstroms)社製の自動表面接触角計「FTÅ125」を、粘度はTOKIMEC社製のB型粘度計を用いて測定した。
<組成物B>
光重合性基を有する化合物としてN−ビニルピロリドンを30重量部、トリプロピレングリコールジアクリレートを10重量部、エポキシエステル80MFAを60重量部配合し、室温で攪拌混合して組成物Bを調製した。25℃における組成物Bの粘度は180mPa・s、表面張力は31mN/mであった。表1に組成等を示す。
<組成物C>
光重合性基を有する化合物としてエポキシエステル80MFAを50重量部、ビスフェノールA構造を有するジアクリレート(商品名:ブレンマーADBE−300、日油(株)製)を30重量部、及びペンタエリスリトールテトラアクリレートを15重量部と、光重合開始剤としてイルガキュア907を5重量部配合し、イルガキュア907が溶解するまで室温で攪拌して組成物Cを調製した。25℃における組成物Cの粘度は550mPa・s、表面張力は34mN/mであった。表1に組成等を示す。
<組成物D>
光重合性基を有する化合物としてトリフルオロメチルメタクリレート重合体(重量平均分子量2000)を35重量部、トリフルオロメチルメタクリレートを45重量部、ヘキサンジオールジアクリレートを10重量部、及びジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを5重量部と、光重合開始剤として2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニル-プロパン-1-オン(商品名:ダロキュア1173、チバ・ジャパン(株)製)を5重量部配合し、室温で攪拌して組成物Dを調製した。25℃における組成物Dの粘度は600mPa・s、表面張力は22mN/mであった。
図3の断面図(図3(a))及び拡大平面図(図3(b))に示す、最大直径80μm、最大深さ10μmの連続したマイクロレンズ様の凹型形状を有する石英モールドを、純水で洗浄後、UVオゾンクリーナーで30分間処理した。これを1H,1H,2H,2H−パーフルオロデシルトリメトキシシランの1重量%ハイドロフルオロエーテル(C4F9OCH3)溶液に浸漬し、引き上げた後、室温、常圧で一昼夜放置し乾燥させた。これをハイドロフルオロエーテルに浸漬して余分な1H,1H,2H,2H−パーフルオロデシルトリメトキシシランを除き、表面に離型処理を施した石英モールドを得た。
図1に示す工程でパターン形成を行った。具体的にはまず10cm×10cmのPETフィルム基板上に、第1の組成物として組成物Aをバーコーターで塗布した。次に、表面に離型処理を施した石英モールドの中央付近に、第2の組成物として組成物Aを0.1ml滴下した。離型処理を施した石英製モールド(平坦部分)に対する組成物Aの静的接触角は53度であった。
このモールド上に、組成物Aの層を形成したPETフィルムを、大気圧環境下で、組成物Aの両層が互いに接触するように押しつけた。この状態で均一な圧力で0.3MPaまで加圧してモールドを密着させ、加圧状態で30秒間保持してパターン内へ組成物Aを充分に充填させた後、超高圧水銀ランプを使用して石英モールド側から露光し組成物Aの光硬化を行った。露光量は100mJ/cm2であった。光硬化後に石英モールドを注意深く離型し、石英モールドの形状が転写されたパターンを得た。得られたパターンを走査型電子顕微鏡(SEM)で観察すると、得られたパターン内には気泡欠陥が見られず、モールドの形状を忠実に転写していた。結果を表2に示す。
石英製モールドの中央付近に、第2の組成物として組成物Aの替わりに組成物Bを0.1ml滴下した以外は実施例1と同様の方法でパターン転写を行った。得られたパターンをSEMで観察すると、得られたパターン内には気泡欠陥が見られず、モールドの形状を忠実に転写していた。結果を表2に示す。
図2に示す工程でパターン形成を行った。具体的には、まず、実施例1と同様に表面に離型処理を施した石英製モールド上に第1の組成物として組成物Aをディスペンサー塗布した。後述のPETフィルム基板に対する組成物Aの静的接触角は48度であった。次に、10cm×10cmのPETフィルム基板上に第2の組成物として組成物Bを0.1ml滴下した。この基板上に、組成物Aの層を形成したモールドを、大気圧環境下で、組成物Aと組成物Bの両層が互いに接触するように押しつけた。この状態で均一な圧力で0.3MPaまで加圧してモールドを密着させ、加圧状態で30秒間保持してパターン内へ組成物Aと組成物Bの混合物を充分に充填させた後、超高圧水銀ランプを用いて石英モールド側から露光し樹脂の光硬化を行った。露光量は100mJ/cm2であった。光硬化後に石英モールドを注意深く離型し、石英モールドの形状が転写されたパターンを得た。得られたパターンをSEMで観察すると、得られたパターン内には気泡欠陥が見られず、モールドの形状を忠実に転写していた。結果を表3に示す。
表面に離型処理を施さない石英製モールドを用いたこと以外は、実施例1と同様の方法でパターン転写を行った。得られたパターンをSEMで観察すると、得られたパターン内には気泡欠陥が見られず、モールドの形状を忠実に転写していた。しかしモールドに離型処理を行わず、組成物Aのモールドに対する静的接触角が40度未満であったことから実施例1と比較すると硬化物の離型性が若干低下した。結果を表2に示す。
第1の組成物及び第2の組成物として組成物Cを用いたこと以外は、実施例1と同様の方法でパターン転写を行った。得られたパターンをSEMで観察すると、得られたパターン内には気泡欠陥は見られなかった。しかし組成物Cの粘度が500mPa・sを超えていたことから実施例1と比較すると転写性が若干低下した。結果を表2に示す。
第1の組成物及び第2の組成物として組成物Dを用いたこと以外は、実施例3と同様の方法でパターン転写を行った。得られたパターンをSEMで観察すると、得られたパターン内には気泡欠陥は見られなかった。しかし組成物Dの粘度が500mPa・sを超えていたことから、実施例1と比較すると転写性が若干低下した。結果を表3に示す。
図3の石英製モールドの替わりに、ライン幅1μm、凹部の深さ1μm、開口部の幅1μmのラインアンドスペースパターンを有する石英製モールドを用いたこと以外は、実施例1と同様の方法でパターン転写を行った。得られたパターンをSEMで観察すると、得られたパターン内には気泡欠陥が見られず、モールドの形状を忠実に転写していた。結果を表2に示す。
離型処理を施した石英製モールドの表面に組成物Aで層を形成しなかったこと以外は実施例1と同様の方法でパターン転写を行った。モールドの表面に組成物Aで層を形成しなかったため、得られたパターンをSEMで観察するとパターン内には多くの気泡欠陥が見られ、良好なパターンを形成することができなかった。結果を表2に示す。
PET基板表面に組成物Bで層を形成しなかったこと以外は実施例3と同じ方法でパターン転写を行った。PET基板表面に組成物Bで層を形成しなかったため、得られたパターンをSEMで観察するとパターン内には多くの気泡欠陥が見られ、良好なパターンを形成することができなかった。結果を表3に示す。
PET基板表面に組成物Dで層を形成しなかったこと以外は実施例6と同じ方法でパターン転写を行った。表面張力が25℃で25mN/m未満で、粘度が25℃で500mPa・s以上であり泡欠陥が比較的生じにくい組成物Dを用いたが、PET基板表面に組成物Dで層を形成しなかったため、得られたパターンをSEMで観察するとパターン内には気泡欠陥が見られ、良好なパターンを形成することができなかった。しかし欠陥の度合いは比較例1よりも少なかった。結果を表3に示す。
2 第1の組成物層
3 モールド
4 第2の組成物層
5 光硬化性組成物層
6 光硬化層
Claims (1)
- 少なくとも一方が活性光に対して実質的に透明である、基板及び凹凸のパターンが形成されたモールドを用いて、大気圧環境下で光インプリントリソグラフィによりパターンを形成する方法であって、
前記基板又は前記モールドのいずれか一方の部材に第1の光重合性基を有する化合物及び光重合開始剤を含有する液状の第1の組成物からなる第1の組成物層を形成すると共に、他方の部材の前記第1の組成物層に対向する領域の少なくとも一部に前記第1の光重合性基を有する化合物と同一又は異なる第2の光重合性基を有する化合物を含有する液状の第2の組成物からなる第2の組成物層を形成する工程と、
前記基板及び前記モールドで前記第1の組成物層及び前記第2の組成物層を両層が互いに接触するように挟み込み一体化して光硬化性組成物層とする工程と、
前記基板及び前記モールドで挟み込まれた状態のままの前記光硬化性組成物層を前記活性光で露光して光硬化層とする工程と、
この光硬化層から前記モールドを離型する工程とを有し、
前記第1の組成物及び前記第2の組成物は、それぞれ粘度が25℃で500mPa・s以下、表面張力が25℃で25mN/m以上であり、前記第2の組成物層を形成する前記基板又は前記モールドに対する前記第1の組成物の静的接触角が40度以上であることを特徴とするパターン形成方法。
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