JP5362186B2 - Resin composition for nanoimprint - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ナノインプリント加工により微細なパターンを高い精度で形成するのに適した樹脂組成物、これを用いて微細構造物を製造する方法、及びこの方法で製造される微細構造物に関する。 The present invention relates to a resin composition suitable for forming a fine pattern with high accuracy by nanoimprint processing, a method for producing a fine structure using the resin composition, and a fine structure produced by this method.
1μm未満の範囲に到るまでの解像度が必要な電子部品の小型化は、実質上フォトリソグラフィ技法により達成されてきた。高解像度化は、露光波長が短いArFと及びその液浸技術の進展で達しされつつあるが、32nm辺りからは、用いる樹脂のサイズに近づいてきており、ラインエッジラフネス等の問題が顕在化してきている。さらに、解像度、壁面傾斜および縦横比(高さ対解像度比)に対するますます高い要求に応えるため、マスク、マスクアライナおよびステッパなどのフォトリソグラフィ用装置のコストが急増している。特に最新のステッパは極めて高価格であるため、マイクロチップ製造全体のコストを押しあげる結果となっている。また、電子線およびX線などの短い波長の放射線を使用して精細化を図る検討も行われているが、生産性の観点から多くの問題点を残している。 Miniaturization of electronic components that require resolution down to the range of less than 1 μm has been achieved substantially by photolithography techniques. Higher resolution is being achieved by the development of ArF with a short exposure wavelength and its immersion technology, but from around 32 nm, the size of the resin used is approaching, and problems such as line edge roughness have become apparent. ing. In addition, the cost of photolithographic equipment such as masks, mask aligners and steppers is rapidly increasing to meet the increasing demands for resolution, wall tilt and aspect ratio (height to resolution ratio). In particular, the latest steppers are extremely expensive, which increases the overall cost of microchip manufacturing. In addition, studies have been made to refine the radiation using short-wavelength radiation such as electron beams and X-rays, but many problems remain from the viewpoint of productivity.
また、一般に、液晶ディスプレイには、優れた視野角や輝度を得るため、導光版、プリズムシート、偏光板、反射防止フィルム等からなる複数の機能性フィルムが用いられている。これらの機能性フィルムは、所望の機能を発揮するためには精度良く計算された微細パターンの再現が不可欠であるため、近年、表面に微細な凹凸を作成したフィルム開発が精力的に成されている。 In general, a liquid crystal display uses a plurality of functional films including a light guide plate, a prism sheet, a polarizing plate, an antireflection film and the like in order to obtain an excellent viewing angle and luminance. Since these functional films require the reproduction of fine patterns calculated with high precision in order to perform the desired functions, in recent years, vigorous development of films with fine irregularities on the surface has been made. Yes.
フィルムに微細な凹凸パターンを形成する方法として、米国特許第5,772,905号には、基板(ウェハ)の全表面に付着させた熱可塑性樹脂からなるレジストに、レリーフを有する剛性スタンプを用いて熱可塑性変形を施すナノインプリント方法が開示されている。この方法では、熱スタンピング用レジストとして、熱可塑性樹脂(ポリメタクリル酸メチル、PMMA)が用いられているが、全ウェハ表面に亘り約100nmの厚さの通常の変動幅が存在するため、剛性スタンプを用いて6、8および12インチウェハを1工程で構造化することは極めて困難である。そのため、パターン形勢法としてより複雑な「ステップアンドリピート」法の採用が考えられる。しかしながら、この方法はすでに構造化された隣接する領域を再加熱するため、製造工程上不向きである。また、熱可塑性樹脂を素材として用いると、熱による膨張、収縮が起こり、設計通りのフィルムを得る事が難しいという問題があった。 As a method for forming a fine uneven pattern on a film, US Pat. No. 5,772,905 uses a rigid stamp having a relief on a resist made of a thermoplastic resin attached to the entire surface of a substrate (wafer). A nanoimprint method for performing thermoplastic deformation is disclosed. In this method, a thermoplastic resin (polymethyl methacrylate, PMMA) is used as a resist for thermal stamping. However, since there is a normal fluctuation width of about 100 nm across the entire wafer surface, a rigid stamp is used. It is very difficult to structure 6, 8 and 12 inch wafers in a single step. For this reason, a more complicated “step and repeat” method may be adopted as the pattern form method. However, this method is not suitable for the manufacturing process because it reheats adjacent regions that are already structured. Further, when a thermoplastic resin is used as a material, there is a problem that expansion and contraction due to heat occur and it is difficult to obtain a film as designed.
国際公開WO99/22849号には、上記と異なるアプローチをとる微細構造化の方法が開示されている。具体的には、所望の微細構造を有する柔軟なポリジメチルシロキサンのスタンプを平らな無機基板上に置き、毛管現象を利用して微細構造中にTEOS溶液を浸透させた後、構造物から溶媒(TEOS溶液)を除去することにより、目的の多孔性SiO2構造物を形成する方法である。こうして得られる多孔体は、主にバイオミメティクスの分野(歯および骨用の複合材料)に使用されている。しかし、この方法によっては、半導体や液晶分野に求められる程度に極めて微細なパターンを精度よく製造することは困難である。 International Publication No. WO99 / 22849 discloses a microstructuring method that takes an approach different from the above. Specifically, a flexible polydimethylsiloxane stamp having a desired microstructure is placed on a flat inorganic substrate, a TEOS solution is infiltrated into the microstructure using capillary action, and then the solvent ( This is a method of forming a target porous SiO 2 structure by removing the TEOS solution. The porous bodies thus obtained are mainly used in the field of biomimetics (composite materials for teeth and bones). However, according to this method, it is difficult to accurately produce a very fine pattern as required in the semiconductor and liquid crystal fields.
米国特許第5,900,160号、米国特許第5,925,259号および米国特許第5,817,242号には、スタンプをUV硬化性レジスト(自己組織化単膜、たとえばアルキルシロキサン)で濡らし、次いで平滑な基板上にプレスする方法が開示されている。この方法は、従来のスタンププロセスと同様に、スタンプを基板表面から上昇させると、構造化されたレジスト材料が残る方法である。使用したレジスト材料は、基板に対して良好な濡れを示すが、回路パターン形成後に基板から剥離しにくく、エッチング耐性が十分でないという問題があった。しかも、構造物の寸法(解像度)は1μmの領域にあり、半導体や液晶などの分野で求められているナノメートルオーダーの微細なパターンを精度よく製造することは困難であった。 In US Pat. No. 5,900,160, US Pat. No. 5,925,259 and US Pat. No. 5,817,242, stamps are made of UV curable resists (self-assembled monolayers such as alkylsiloxanes). A method of wetting and then pressing onto a smooth substrate is disclosed. Similar to the conventional stamp process, this method is a method in which a structured resist material remains when the stamp is lifted from the substrate surface. Although the used resist material shows good wetting with respect to the substrate, there is a problem that it is difficult to peel off from the substrate after the circuit pattern is formed and the etching resistance is not sufficient. Moreover, the size (resolution) of the structure is in the region of 1 μm, and it has been difficult to accurately produce a fine pattern of nanometer order that is required in the fields of semiconductors and liquid crystals.
本発明の目的は、微細なパターンを高い精度で効率よく安定して形成することができるナノインプリント用樹脂組成物及びその硬化物を提供することにある。 The objective of this invention is providing the resin composition for nanoimprint which can form a fine pattern efficiently and stably with high precision, and its hardened | cured material.
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討した結果、特定の官能基を有する樹脂を含む樹脂組成物によれば、ナノインプリント加工を施すことにより微細なパターンを効率よく形成することができること、このような樹脂組成物を用いたナノインプリント加工により微細構造物を大量に生産でき、経済的に極めて有利であることを見出し、本発明を完成した。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the inventors of the present invention can efficiently form a fine pattern by performing nanoimprint processing according to a resin composition containing a resin having a specific functional group. The present inventors have found that a fine structure can be produced in large quantities by nanoimprint processing using such a resin composition, which is extremely advantageous economically, and the present invention has been completed.
すなわち、本発明は、側鎖にラジカル反応性基と酸基とを有する樹脂(A)を含むナノインプリント用樹脂組成物であって、前記樹脂(A)が、(メタ)アクリル酸エステル(i-1)と酸基及び不飽和基を有する化合物(i-2)との共重合体である酸基含有(メタ)アクリル樹脂(i)と、ラジカル重合性基及びエポキシ基を有する化合物(ii)との反応生成物であり、前記樹脂(A)の重量平均分子量が2000〜15000、二重結合当量が400〜1500であり、前記ラジカル重合性基及びエポキシ基を有する化合物(ii)が、下記式で表される脂環式エポキシ基含有不飽和化合物であるナノインプリント用樹脂組成物を提供する。また、前記樹脂(A)の酸価は20〜150mgKOH/gであってもよい。
本発明の樹脂組成物は、さらに、硬化性モノマー(B)及び重合開始剤(C)を含んでいてもよい。本発明の樹脂組成物は、また、ナノスケール粒子(D)として、酸化物類、硫化物類、セレン化物類、テルル化物類、ハロゲン化物類、炭化物類、ヒ化物類、アンチモン化物類、窒化物類、リン化物類、炭酸塩類、カルボン酸塩類、リン酸塩類、硫酸塩類、ケイ酸塩類、チタン酸塩類、ジルコン酸塩類、アルミン酸塩類、スズ酸塩類、鉛酸塩類およびこれらの混合酸化物からなる群から選択される少なくとも一つを素材とするナノスケール粒子を含んでいてもよい。 The resin composition of the present invention may further contain a curable monomer (B) and a polymerization initiator (C). The resin composition of the present invention also has oxides, sulfides, selenides, tellurides, halides, carbides, arsenides, antimonides, nitriding as nanoscale particles (D). Products, phosphides, carbonates, carboxylates, phosphates, sulfates, silicates, titanates, zirconates, aluminates, stannates, lead salts and mixed oxides thereof Nanoscale particles made of at least one selected from the group consisting of may be included.
また、本発明は、上記本発明の樹脂組成物にナノインプリント加工を施して微細構造物を得る微細構造物の製造方法を提供する。本発明の方法は、例えば、(1)上記本発明の樹脂組成物を支持体上に塗布して被膜を形成する工程、(2)前記被膜にナノスタンパを用いてパターンを転写する工程、及び(3)パターンが転写された被膜を硬化させて微細構造物を得る工程を含んでいる。 Moreover, this invention provides the manufacturing method of the fine structure which gives a fine structure by giving the nanoimprint process to the resin composition of the said invention. The method of the present invention includes, for example, (1) a step of coating the resin composition of the present invention on a support to form a coating, (2) a step of transferring a pattern to the coating using a nano stamper, and ( 3) It includes a step of curing the film to which the pattern has been transferred to obtain a fine structure.
前記工程(2)において、シリコーン、ガラス、及びシリカガラスから選択される少なくとも一つを素材とするナノスタンパを用いてもよい。また、前記工程(2)及び(3)が、被膜にナノスタンパを、0.1〜10MPaの圧力で、5〜300秒間のプレスしてパターンを転写すると同時に、加熱又UV照射を施して被膜を硬化させて微細構造物を得る工程であってもよい。本発明の製造方法は、さらに、(4)硬化後の被膜に、CHF3及び/又はO2プラズマを用いてエッチングを施す工程を含んでいてもよい。 In the step (2), a nano stamper made of at least one selected from silicone, glass, and silica glass may be used. In the steps (2) and (3), the nanostamper is applied to the coating film at a pressure of 0.1 to 10 MPa for 5 to 300 seconds to transfer the pattern, and at the same time, heating or UV irradiation is applied to form the coating film. It may be a step of obtaining a fine structure by curing. The production method of the present invention may further include (4) a step of etching the cured film using CHF 3 and / or O 2 plasma.
本発明は、上記本発明の製造方法で得られる微細構造物を提供する。本発明における微細構造物としては、例えば、半導体材料、回折型集光フィルム、偏光フィルム、光導波路、又はホログラム等が挙げられる。
また、本願明細書においては、側鎖にラジカル反応性基と酸基とを有する樹脂(A)を含むナノインプリント用樹脂組成物についても説明する。前記ナノインプリント用樹脂組成物においては、前記側鎖にラジカル反応性基と酸基とを有する樹脂(A)は、酸基含有(メタ)アクリル樹脂(i)と、ラジカル重合性基及びエポキシ基を有する化合物(ii)との反応生成物であってもよい。
The present invention provides a fine structure obtained by the production method of the present invention. Examples of the fine structure in the present invention include a semiconductor material, a diffractive condensing film, a polarizing film, an optical waveguide, or a hologram.
Moreover, in this specification, the resin composition for nanoimprints containing resin (A) which has a radical reactive group and an acid group in a side chain is also demonstrated. In the nanoimprint resin composition, the resin (A) having a radical reactive group and an acid group in the side chain includes an acid group-containing (meth) acrylic resin (i), a radical polymerizable group, and an epoxy group. It may be a reaction product with compound (ii).
本願明細書中、「ナノインプリント」とは、支持体上に設けた被膜にナノスタンパをプレスしてパターンを転写する通常のナノインプリント(狭義のナノインプリント)のほか、ナノスタンパの代わりに微細パターンが形成された金型を用い、当該金型上に樹脂組成物を流し込み、その上に支持体を重ね、最上面からプレスする方法を用いた金型による微細パターン転写技術(広義のナノインプリント)をも含む意味に用いる。 In this specification, “nanoimprint” means not only a normal nanoimprint (nanoimprint in a narrow sense) that transfers a pattern by pressing a nanostamper on a coating provided on a support, but also a gold in which a fine pattern is formed instead of a nanostamper. Using a mold, a resin composition is poured onto the mold, a support is placed on the mold, and a fine pattern transfer technique (in a broad sense, nanoimprint) using a mold using a method of pressing from the top surface is used. .
本発明によれば、硬化収縮しにくい樹脂組成物を用いるため、ナノインプリント加工により、ナノメートルオーダーの微細パターンを有する微細構造物を高い精度で効率よく製造することができる。このような樹脂組成物にナノインプリント加工を施す方法は、微細構造物の大量生産に好適であり、半導体材料や光導波路、ホログラムなどの微細構造物を経済的に効率よく製造することができる。 According to the present invention, since a resin composition that hardly cures and shrinks is used, a fine structure having a fine pattern of nanometer order can be efficiently manufactured with high accuracy by nanoimprint processing. The method of performing nanoimprint processing on such a resin composition is suitable for mass production of fine structures, and can produce fine structures such as semiconductor materials, optical waveguides, and holograms economically and efficiently.
本発明のナノインプリント用樹脂組成物は、側鎖にラジカル反応性基と酸基とを有する樹脂を含むことを特徴としている。このような樹脂を用いることにより、硬化収縮が抑制され、微細なパターン形成を精度よく行うことができる。 The resin composition for nanoimprinting of the present invention is characterized by containing a resin having a radical reactive group and an acid group in the side chain. By using such a resin, curing shrinkage is suppressed, and a fine pattern can be formed with high accuracy.
本発明における側鎖にラジカル反応性基と酸基とを有する樹脂としては、例えば、ノボラック系樹脂、アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂等の樹脂を主鎖とし、その側鎖にラジカル反応性基と酸基とが導入された樹脂等が挙げられる。このような樹脂は、公知の方法で製造することができる。本発明において、ラジカル反応性基とは、不飽和基(二重結合等)等のラジカル反応性を有する官能基であって、公知のものから適宜選択して用いることができ、例えば(メタ)アクリロイル基、ビニル基等が挙げられ、特に(メタ)アクリロイル基が好ましく用いられる。本発明における酸基としては、例えば、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基などが挙げられ、特にカルボキシル基が好ましく用いられる。 As the resin having a radical reactive group and an acid group in the side chain in the present invention, for example, a resin such as a novolac resin, an acrylic resin, and a polyurethane resin is used as the main chain, and the radical reactive group is included in the side chain. Examples thereof include a resin into which an acid group has been introduced. Such a resin can be produced by a known method. In the present invention, the radical reactive group is a functional group having radical reactivity such as an unsaturated group (double bond or the like), and can be appropriately selected from known ones. Examples include an acryloyl group and a vinyl group, and a (meth) acryloyl group is particularly preferably used. Examples of the acid group in the present invention include a carboxyl group, a sulfonic acid group, and a phosphoric acid group, and a carboxyl group is particularly preferably used.
代表的な側鎖にラジカル反応性基と酸基とを有する樹脂(A)として、酸基含有(メタ)アクリル樹脂(i)と、ラジカル重合性基及びエポキシ基を有する化合物(ii)との反応生成物が挙げられる。より詳細には、側鎖に酸基を有する(メタ)アクリル樹脂に、その側鎖の一部の酸基を介して、ラジカル重合性基及びエポキシ基を有する化合物が付加された変性樹脂である。 As a resin (A) having a radical reactive group and an acid group in a representative side chain, an acid group-containing (meth) acrylic resin (i) and a compound (ii) having a radical polymerizable group and an epoxy group Reaction products are mentioned. More specifically, it is a modified resin in which a compound having a radical polymerizable group and an epoxy group is added to a (meth) acrylic resin having an acid group in the side chain via a part of the acid group in the side chain. .
酸基含有(メタ)アクリル樹脂(i)としては、側鎖に酸基を有する(メタ)アクリル樹脂であれば特に限定されないが、例えば(メタ)アクリル酸エステル(i-1)と、酸基と不飽和基を有する化合物(i-2)との共重合体等が挙げられる。 The acid group-containing (meth) acrylic resin (i) is not particularly limited as long as it is a (meth) acrylic resin having an acid group in the side chain. For example, (meth) acrylic acid ester (i-1) and acid group And a copolymer of the compound (i-2) having an unsaturated group.
(メタ)アクリル酸エステル(i-1)には、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレートなどの(メタ)アクリル酸アルキルエステル類;2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、カプロカクトン変性2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートなどの水酸基を有する(メタ)アクリル酸エステル類;メトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、エトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、イソオクチルオキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレートなどの(メタ)アクリレート類等が含まれる。また、アクリル系シラン化合物としては、例えば、γ−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、アクリロキシエトキシプロピルトリメトキシシラン、アクリロキシエトキシプロピルトリエトキシシラン、アクリロキシジエトキシプロピルトリメトキシシラン、アクリロキシジエトキシプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。 Examples of (meth) acrylic acid ester (i-1) include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, pentyl (meth) acrylate, and hexyl (meth). (Meth) acrylic acid alkyl esters such as acrylates; having hydroxyl groups such as 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, hydroxypropyl (meth) acrylate, hydroxybutyl (meth) acrylate, caprocactone modified 2-hydroxyethyl (meth) acrylate (Meth) acrylic acid esters; methoxydiethylene glycol (meth) acrylate, ethoxydiethylene glycol (meth) acrylate, isooctyloxydiethylene glycol (meth) acrylate, phenoxytrie Glycol (meth) acrylate, methoxy triethylene glycol (meth) acrylate, (meth) acrylates such as methoxy polyethylene glycol (meth) acrylate. Examples of the acrylic silane compound include γ-acryloxypropyltrimethoxysilane, γ-acryloxypropyltriethoxysilane, γ-acryloxypropylmethyldimethoxysilane, γ-acryloxypropylmethyldiethoxysilane, and acryloxy. Examples include ethoxypropyltrimethoxysilane, acryloxyethoxypropyltriethoxysilane, acryloxydiethoxypropyltrimethoxysilane, and acryloxydiethoxypropyltriethoxysilane.
酸基と不飽和基を有する化合物(i−2)には、例えば、(メタ)アクリル酸、ビニルフェノール、変性不飽和カルボン酸等が含まれる。変性不飽和カルボン酸とは、不飽和基(二重結合)と末端カルボキシル基の間が鎖延長された構造を有する化合物を意味しており、例えば、β−カルボキシエチル(メタ)アクリレートなどの(メタ)アクリロイルアルキルカルボン酸、2−アクリロイルオキシエチルコハク酸、2−アクリロイルオキシエチルフタル酸、2−アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタル酸などの(メタ)アクリロイルオキシアルキルカルボン酸などのアルキル変性不飽和カルボン酸;ラクトン変性不飽和カルボン酸等のエステル結合を有する変性不飽和カルボン酸;エーテル結合を有する変性不飽和カルボン酸等が挙げられる。 Examples of the compound (i-2) having an acid group and an unsaturated group include (meth) acrylic acid, vinylphenol, and modified unsaturated carboxylic acid. The modified unsaturated carboxylic acid means a compound having a structure in which a chain is extended between an unsaturated group (double bond) and a terminal carboxyl group. For example, β-carboxyethyl (meth) acrylate ( Alkyl-modified unsaturated carboxylic acids such as (meth) acryloyloxyalkylcarboxylic acid such as (meth) acryloylalkylcarboxylic acid, 2-acryloyloxyethylsuccinic acid, 2-acryloyloxyethylphthalic acid, 2-acryloyloxyethylhexahydrophthalic acid A modified unsaturated carboxylic acid having an ester bond such as a lactone-modified unsaturated carboxylic acid; a modified unsaturated carboxylic acid having an ether bond;
なかでも、ラクトン変性不飽和カルボン酸等のエステル結合を有する変性不飽和カルボン酸、エーテル結合を有する変性不飽和カルボン酸が好ましく用いられる。また、酸基を有する変性(メタ)アクリル系化合物も好ましく用いられ、特に酸基を有するラクトン変性(メタ)アクリル系化合物、酸基及びエーテル結合を有する変性(メタ)アクリル系化合物等が好ましい。 Of these, a modified unsaturated carboxylic acid having an ester bond such as a lactone-modified unsaturated carboxylic acid and a modified unsaturated carboxylic acid having an ether bond are preferably used. Further, a modified (meth) acrylic compound having an acid group is also preferably used, and a lactone-modified (meth) acrylic compound having an acid group, a modified (meth) acrylic compound having an acid group and an ether bond, and the like are particularly preferable.
酸基を有するラクトン変性(メタ)アクリル系化合物には、例えば、(メタ)アクリル酸をラクトン変性させた化合物、及び末端水酸基を酸無水物で酸変性させたラクトン変性物等が含まれる。これらのラクトン変性不飽和カルボン酸の代表的な例として、前者には下記式(a)で表される化合物等を、後者には下記式(b)で表される化合物等を例示できる。
(式中、R1は水素原子又はメチル基を示し、Ra及びRbはそれぞれ水素原子、メチル基、又はエチル基を示し、Rcは炭素数1〜10の2価の脂肪族炭化水素、炭素数1〜6の2価の脂環式炭化水素基、p−キシレン、又はフェニレンを示し、mは4〜8の整数、nは1〜10の整数を示す)
Examples of the lactone-modified (meth) acrylic compound having an acid group include a compound in which (meth) acrylic acid is lactone-modified, a lactone-modified product in which a terminal hydroxyl group is acid-modified with an acid anhydride, and the like. As typical examples of these lactone-modified unsaturated carboxylic acids, the former can be exemplified by the compounds represented by the following formula (a), and the latter can be exemplified by the compounds represented by the following formula (b).
(In the formula, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R a and R b each represent a hydrogen atom, a methyl group, or an ethyl group, and R c represents a divalent aliphatic hydrocarbon having 1 to 10 carbon atoms. And a divalent alicyclic hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, p-xylene, or phenylene, m is an integer of 4 to 8, and n is an integer of 1 to 10)
酸基及びエーテル結合を有する変性(メタ)アクリル系化合物としては、例えば、下記式(c)
(式中、R1は、水素原子又はメチル基を示し、Ra及びRbは、同一又は異なって、水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、及びブチル基を示し、Rcは、炭素数1〜10の2価の炭化水素基、炭素数1〜6の2価の脂環式炭化水素基、炭素数6〜20の2価の芳香族性炭化水素基を示し、m及びnは1〜10の整数を示す)
で表される化合物等を例示できる。
Examples of the modified (meth) acrylic compound having an acid group and an ether bond include the following formula (c)
(In the formula, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R a and R b are the same or different and represent a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and a butyl group, and R c is A divalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, a divalent alicyclic hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, and a divalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, m and n Represents an integer of 1 to 10)
The compound etc. which are represented by these can be illustrated.
これらの酸基と不飽和基を有する化合物(i-2)は、マレイン酸等のカルボン酸等の酸基を分子中に2個以上含んでいてもよい。酸基と不飽和基を有する化合物(i-2)は、単独で又は2種以上組み合わせて用いることができる。 The compound (i-2) having an acid group and an unsaturated group may contain two or more acid groups such as carboxylic acid such as maleic acid in the molecule. The compound (i-2) having an acid group and an unsaturated group can be used alone or in combination of two or more.
酸基含有(メタ)アクリル樹脂(i)は、(メタ)アクリル酸エステル(i-1)と、酸基と不飽和基を有する化合物(i-2)とを、慣用の方法で重合させて得ることができる。重合に際しては、他の重合性成分を添加しても良い。他の重合性成分としては、例えばラジカル重合性化合物等が好ましく用いられる。ラジカル重合性化合物としては、例えば、スチレン、メチルスチレン、ヒドロキシスチレン等が挙げられ、特にヒドロキシスチレン等が好適である。好ましい態様としては、(メタ)アクリル酸エステル(i-1)と、酸基と不飽和基を有する化合物(i-2)と、ラジカル重合性を有する化合物とを重合させて得られる酸基含有(メタ)アクリル樹脂(i)が挙げられる。 The acid group-containing (meth) acrylic resin (i) is obtained by polymerizing a (meth) acrylic acid ester (i-1) and a compound (i-2) having an acid group and an unsaturated group by a conventional method. Can be obtained. In the polymerization, other polymerizable components may be added. As the other polymerizable component, for example, a radical polymerizable compound is preferably used. Examples of the radical polymerizable compound include styrene, methylstyrene, hydroxystyrene, and the like, and hydroxystyrene is particularly preferable. As a preferred embodiment, an acid group-containing product obtained by polymerizing a (meth) acrylic acid ester (i-1), a compound (i-2) having an acid group and an unsaturated group, and a compound having radical polymerizability (Meth) acrylic resin (i) is mentioned.
ラジカル重合性基及びエポキシ基を有する化合物(ii)としては、分子内に少なくとも一つのラジカル重合性基とエポキシ基とを有する化合物であれば特に限定されないが、例えば、ラジカル重合性基として(メタ)アクリロイル基等の不飽和基を有する化合物が好ましく用いられる。このようなラジカル重合性基及びエポキシ基を有する化合物(ii)としては、例えば、グリシジル(メタ)アクリレート、βーメチルグリシジルメタクリレート、エポキシ化イソプレニル(メタ)アクリレート、アリルグリシジルエーテル等の脂肪族炭化水素基含有(メタ)アクリレートなどの脂肪族系エポキシ基含有不飽和化合物;及び下記式に例示される脂環式エポキシ基含有不飽和化合物等が挙げられる。 The compound (ii) having a radical polymerizable group and an epoxy group is not particularly limited as long as it is a compound having at least one radical polymerizable group and an epoxy group in the molecule. ) A compound having an unsaturated group such as an acryloyl group is preferably used. Examples of such a compound (ii) having a radical polymerizable group and an epoxy group include aliphatic hydrocarbons such as glycidyl (meth) acrylate, β-methylglycidyl methacrylate, epoxidized isoprenyl (meth) acrylate, and allyl glycidyl ether. Aliphatic epoxy group-containing unsaturated compounds such as group-containing (meth) acrylates; and alicyclic epoxy group-containing unsaturated compounds exemplified by the following formulas.
(式中、R1は水素原子又はメチル基を示し、R2は炭素数1〜10のアルキレン基を示し、R3は炭素数1〜10の炭化水素基を示し、kは0又は1〜10の整数を示す)
(Wherein R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 2 represents an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, R 3 represents a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and k represents 0 or 1 to 1) (Indicates an integer of 10)
本発明における側鎖にラジカル反応性基と酸基とを有する樹脂(A)は、例えば、酸基含有(メタ)アクリル樹脂(i)と、ラジカル重合性基及びエポキシ基を有する化合物(ii)とを原料として、酸基にエポキシ基を導入する反応として公知の方法を用いて得ることができる。 The resin (A) having a radical reactive group and an acid group in the side chain in the present invention includes, for example, an acid group-containing (meth) acrylic resin (i), a compound having a radical polymerizable group and an epoxy group (ii) Can be obtained by using a known method as a reaction for introducing an epoxy group into an acid group.
側鎖にラジカル反応性基と酸基とを有する樹脂(A)の重量平均分子量は、例えば2000〜50000程度、好ましくは2000〜15000程度である。前記重量平均分子量が2000未満のときは、硬化収縮の抑制効果が得られにくく、50000を越えると樹脂組成物の粘度上昇が著しく均一な被膜が形成しにくいなど取扱性に劣り好ましくない。 The weight average molecular weight of the resin (A) having a radical reactive group and an acid group in the side chain is, for example, about 2000 to 50000, preferably about 2000 to 15000. When the weight average molecular weight is less than 2000, it is difficult to obtain an effect of suppressing curing shrinkage, and when it exceeds 50,000, the viscosity of the resin composition is remarkably increased and it is difficult to form a uniform film.
本発明における樹脂の側鎖に有するラジカル反応性基及び酸基の量は、慣用の方法で測定することができる。具体的には、樹脂の側鎖にあるラジカル反応性基は、樹脂の二重結合当量として、酸基は、樹脂の酸価として、それぞれ定量することが可能である。本発明における樹脂の二重結合当量は、例えば400〜2000程度、好ましくは500〜1500程度である。前記二重結合当量が400未満では硬化時の収縮率が高くなりやすく、2000を越えると硬化後の塗膜強度が低下しやすく好ましくない。また、樹脂の酸価は、例えば20〜150mgKOH/g程度、好ましくは20〜120mgKOH/g程度である。前記酸価が20mgKOH/g未満では、樹脂組成物の被積層体(基板等)との密着性が低下しやすく、120KOH/gを越える場合は耐水性に劣る傾向にあり好ましくない。 The amount of radical reactive groups and acid groups in the side chain of the resin in the present invention can be measured by a conventional method. Specifically, the radical reactive group in the side chain of the resin can be quantified as the double bond equivalent of the resin, and the acid group can be quantified as the acid value of the resin. The double bond equivalent of the resin in the present invention is, for example, about 400 to 2000, preferably about 500 to 1500. If the double bond equivalent is less than 400, the shrinkage rate at the time of curing tends to be high, and if it exceeds 2000, the strength of the coating film after curing tends to decrease, which is not preferable. Moreover, the acid value of resin is about 20-150 mgKOH / g, for example, Preferably it is about 20-120 mgKOH / g. If the acid value is less than 20 mgKOH / g, the adhesion of the resin composition to the laminate (substrate or the like) tends to be lowered, and if it exceeds 120 KOH / g, the water resistance tends to be inferior.
本発明の樹脂組成物は、さらに硬化性モノマー(B)、重合開始剤(C)、光増感剤、ナノスケール粒子(D)等の他の成分を含んでいてもよい。 The resin composition of the present invention may further contain other components such as a curable monomer (B), a polymerization initiator (C), a photosensitizer, and nanoscale particles (D).
硬化性モノマー(B)は、光硬化性の促進及び組成物の粘度を低下する目的で利用され、例えば、2−ヒドロキシエチルアクリレート,2−ヒドロキシプロピルアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリウレタンジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、トリメチロールプロパンエチレンオキサイド変性トリアクリレート、トリメチロールプロパンプロピレンオキサイド変性トリアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート及び上記アクリレートに対応する各メタクリレート類、多塩基酸とヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートとのモノ−、ジ−、トリ−又はそれ以上のポリエステルなどが例示できる。これらの硬化性モノマーは単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。 The curable monomer (B) is used for the purpose of promoting photocurability and reducing the viscosity of the composition. For example, 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, diethylene glycol diacrylate, triethylene glycol diacrylate, Polyethylene glycol diacrylate, polyurethane diacrylate, trimethylolpropane triacrylate, pentaerythritol triacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, trimethylolpropane ethylene oxide modified triacrylate, trimethylolpropane propylene oxide modified triacrylate, dipentaerythritol pentaacrylate, di Pentaerythritol hexaacrylate and each methacrylate corresponding to the above acrylate DOO acids, mono- and polybasic acids with hydroxyalkyl (meth) acrylate -, di -, tri - like or more polyester can be exemplified. These curable monomers can be used alone or in combination of two or more.
硬化性モノマー(B)の含有量は、特に限定されないが、樹脂組成物全体に対して、例えば60〜95重量%程度である。 Although content of a curable monomer (B) is not specifically limited, For example, it is about 60 to 95 weight% with respect to the whole resin composition.
重合開始剤(C)としては、光又は熱重合開始剤として公知慣用のものを用いることができる。代表的な光重合開始剤としては、例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテルなどのベンゾイン・ベンゾインアルキルエーテル類;アセトフェノン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2,2−ジエトキシ−2−フェニルアセトフェノン、1,1−ジクロロアセトフェノン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノ−プロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタン−1−オンなどのアセトフェノン類;2−メチルアントラキノン、2−エチルアントラキノン、2−ターシャリーブチルアントラキノン、1−クロロアントラキノン、2−アミルアントラキノンなどのアントラキノン類;2,4−ジメチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2,4−イソプロピルチオキサントンなどのチオキサントン類;アセトフェノンジメチルケタール、ベンジルジメチルケタールなどのケタール類;ベンゾフェノンなどのベンゾフェノン類;キサントン類;1,7−ビス(9−アクリジニル)ヘプタンなどが挙げられる。これらの重合開始剤は単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。 As the polymerization initiator (C), those known and commonly used as light or thermal polymerization initiators can be used. Typical photopolymerization initiators include, for example, benzoin / benzoin alkyl ethers such as benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, and benzoin isopropyl ether; acetophenone, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, 2,2 -Diethoxy-2-phenylacetophenone, 1,1-dichloroacetophenone, 2-methyl-1- [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholino-propan-1-one, 2-benzyl-2-dimethylamino-1 Acetophenones such as-(4-morpholinophenyl) -butan-1-one; 2-methylanthraquinone, 2-ethylanthraquinone, 2-tertiarybutylanthraquinone, 1-chloroanthraquinone, 2-amylanthraquinone and the like Traquinones; thioxanthones such as 2,4-dimethylthioxanthone, 2,4-diethylthioxanthone, 2-chlorothioxanthone, and 2,4-isopropylthioxanthone; ketals such as acetophenone dimethyl ketal and benzyldimethyl ketal; benzophenones such as benzophenone Xanthones; 1,7-bis (9-acridinyl) heptane and the like. These polymerization initiators can be used alone or in combination of two or more.
代表的な熱重合開始剤としては、例えば、ジアシルペルオキシド類、ペルオキシジカーボネート類、アルキルペルエステル類、ジアルキルペルオキシド類、ペルケタール類、ケトンペルオキシド類およびアルキルヒドロペルオキシドの形態の有機過酸化物である。これらの熱重合開始剤の具体例としては、例えば、ジベンゾイルペルオキシド、過安息香酸t−ブチルおよびアゾビスイソブチロニトリル等が挙げられる。 Typical thermal polymerization initiators are, for example, organic peroxides in the form of diacyl peroxides, peroxydicarbonates, alkyl peresters, dialkyl peroxides, perketals, ketone peroxides and alkyl hydroperoxides. Specific examples of these thermal polymerization initiators include dibenzoyl peroxide, t-butyl perbenzoate, and azobisisobutyronitrile.
重合開始剤(C)の市販品には、例えば光重合開始剤として、Ciba社から入手可能なIrgacure(登録商標)184(1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン)、Irgacure(登録商標)500(1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ベンゾフェノン)、およびIrgacure(登録商標)タイプのその他の光重合開始剤;Darocur(登録商標)1173、1116、1398、1174および1020(Merck社から入手可能)等が挙げられる。 Commercially available polymerization initiators (C) include, for example, Irgacure (registered trademark) 184 (1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone) and Irgacure (registered trademark) 500 (1-hydroxy) available from Ciba as photopolymerization initiators. Cyclohexyl phenyl ketone, benzophenone), and other photoinitiators of the Irgacure® type; Darocur® 1173, 1116, 1398, 1174 and 1020 (available from Merck).
重合開始剤(C)の含有量は、特に限定されないが、樹脂組成物全体に対して、例えば0.1〜20重量%程度である。 Although content of a polymerization initiator (C) is not specifically limited, For example, it is about 0.1-20 weight% with respect to the whole resin composition.
光増感剤は、光重合開始剤と組み合わせて用いることが好ましい。光増感剤っとしては、光増感剤として公知慣用のものを利用でき、例えば、N,N−ジメチルアミノ安息香酸エチルエステル、N,N−ジメチルアミノ安息香酸イソアミルエステル、ペンチル−4−ジメチルアミノベンゾエート、トリエチルアミン、トリエタノールアミンなどの三級アミン類などが挙げられる。これらの光増感剤は1種あるいは2種以上と組み合わせて用いることができる。 The photosensitizer is preferably used in combination with a photopolymerization initiator. As the photosensitizer, those commonly used as photosensitizers can be used. For example, N, N-dimethylaminobenzoic acid ethyl ester, N, N-dimethylaminobenzoic acid isoamyl ester, pentyl-4-dimethyl is used. And tertiary amines such as aminobenzoate, triethylamine, and triethanolamine. These photosensitizers can be used alone or in combination of two or more.
光増感剤の含有量は、特に限定されないが、樹脂組成物全体に対して、例えば0.1〜5重量%程度である。 Although content of a photosensitizer is not specifically limited, For example, it is about 0.1 to 5 weight% with respect to the whole resin composition.
ナノスケール粒子(D)は、硬化物の屈折率を向上する目的で、必要に応じて添加される。特にナノスケール粒子(D)を含む樹脂組成物によれば、高い屈折率を有する回折型集光フィルムを製造することができる。このようなナノスケール粒子(D)は、有機粒子、無機粒子のいずれであっても良い。このようなナノスケール粒子としては、例えば、非重合性シラン、重合性シラン及び重合性シランの重縮合物等が挙げられる。前記非重合性シランには、下記式(I)
Si(X)4 (I)
(式中、Xは、水素原子、ハロゲン原子、加水分解性基又はヒドロキシル基を示す。但し、4個のXは同一であってもよく異なっていてもよい)
で表される化合物等が含まれる。前記重合性シランには、下記式(II)
(R36)a(R37)bSi(X)(4−a−b) (II)
(式中、R36は非加水分解性基であり、R37は官能基を有する有機基であり、Xは加水分解性基又はヒドロキシル基を示し、a及びbは0、1、2、3のいずれかを示す。但し、合計(a+b)は1、2、3の何れかであり、a個のR36、b個のR37、4個のXは、それぞれ同一であってもよく異なっていてもよい)
で表される化合物が含まれる。前記重合性シランの重縮合物は、同一又は異なる重合性シランからなる単独重合体及び共重合体のいずれであっても良い。
The nanoscale particles (D) are added as necessary for the purpose of improving the refractive index of the cured product. In particular, according to the resin composition containing nanoscale particles (D), a diffractive condensing film having a high refractive index can be produced. Such nanoscale particles (D) may be either organic particles or inorganic particles. Examples of such nanoscale particles include non-polymerizable silanes, polymerizable silanes, and polycondensates of polymerizable silanes. The non-polymerizable silane includes the following formula (I)
Si (X) 4 (I)
(In the formula, X represents a hydrogen atom, a halogen atom, a hydrolyzable group or a hydroxyl group. However, four Xs may be the same or different.)
The compound etc. which are represented by these are included. The polymerizable silane includes the following formula (II)
(R 36 ) a (R 37 ) b Si (X) (4-ab) (II)
(In the formula, R 36 is a non-hydrolyzable group, R 37 is an organic group having a functional group, X represents a hydrolyzable group or a hydroxyl group, and a and b are 0, 1, 2, 3) However, the sum (a + b) is either 1, 2, or 3, and a R 36 , b R 37 , and 4 X may be the same or different. May be)
The compound represented by these is included. The polymerized silane polycondensate may be either a homopolymer or a copolymer made of the same or different polymerizable silanes.
Xにおけるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。Xにおける加水分解性基としては、例えば、水素原子、メトキシ、エトキシ、n−プロポキシ、イソプロポキシおよびブトキシなどのC1〜C6アルコキシなどのアルコキシル基;フェノキシなどのC6〜C10アリールオキシなどのアリールオキシ基;アセトキシ及びプロピオニルオキシなどのアシルオキシ;アセチルなどのC2〜C7アルキルカルボニルなどのアルキルカルボニル基等が挙げられる。Xにおける加水分解性基は、ハロゲン原子、アルコキシなどの慣用の置換基を一又は複数有していてもよい。 Examples of the halogen atom in X include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom. Examples of the hydrolyzable group for X include a hydrogen atom, an alkoxyl group such as C 1 -C 6 alkoxy such as methoxy, ethoxy, n-propoxy, isopropoxy and butoxy; a C 6 -C 10 aryloxy such as phenoxy, etc. An aryloxy group such as acetoxy and propionyloxy; an alkylcarbonyl group such as C 2 -C 7 alkylcarbonyl such as acetyl; and the like. The hydrolyzable group in X may have one or more conventional substituents such as a halogen atom and alkoxy.
R36における非加水分解性基としては、例えば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチルおよびtert−ブチル、ペンチル、ヘキシルなどのC1〜C6アルキルなどのアルキル;シクロヘキシルなどのシクロアルキル;ビニル、1−プロペニル、2−プロペニルおよびブテニルなどのC2〜C6アルケニルなどのアルケニル;アセチレニルおよびプロパギルなどのC2〜C6アルキニルなどのアルキニル;フェニルおよびナフチルなどのC6〜C10アリールなどのアリール等が挙げられる。R36における非加水分解性基は、ハロゲン原子、アルコキシなどの慣用の置換基を一又は複数有していてもよい。 Non-hydrolyzable groups for R 36 include, for example, alkyl such as C 1 -C 6 alkyl such as methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl and tert-butyl, pentyl, hexyl, cyclohexyl, etc. Cycloalkyl; alkenyl such as C 2 -C 6 alkenyl such as vinyl, 1-propenyl, 2-propenyl and butenyl; alkynyl such as C 2 -C 6 alkynyl such as acetylenyl and propargyl; C 6 such as phenyl and naphthyl; aryl such as such as C 10 aryl and the like. The non-hydrolyzable group for R 36 may have one or more conventional substituents such as a halogen atom and alkoxy.
R37の有機基が有する官能基としては、例えば、アクリロイルオキシ、メタクリロイルオキシ、エポキシ、オキセタニル、ヒドロキシル、エーテル、アミノ、モノアルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アミド、カルボキシル、メルカプト、チオエーテル、ビニル、シアノ、ハロゲン、アルデヒド、アルキルカルボニル、スルホおよびリン酸基である。これらの官能基は、酸素または硫黄原子または−NH−基によって割り込まれていてもよい、アルキレン、アルケニレンまたはアリーレン橋かけ基を介してケイ素原子に結合されることが好ましい。前記橋かけ基は、たとえば上記のアルキル、アルケニルまたはアリール基から誘導される。R37の橋かけ基は、好ましくは1〜18特に1〜8個の炭素原子を含む。 Examples of the functional group of the organic group represented by R 37 include acryloyloxy, methacryloyloxy, epoxy, oxetanyl, hydroxyl, ether, amino, monoalkylamino, dialkylamino, amide, carboxyl, mercapto, thioether, vinyl, cyano, halogen Aldehyde, alkylcarbonyl, sulfo and phosphate groups. These functional groups are preferably bonded to the silicon atom via an alkylene, alkenylene or arylene bridging group which may be interrupted by an oxygen or sulfur atom or a —NH— group. The bridging group is derived from, for example, the above alkyl, alkenyl or aryl groups. The bridging group of R 37 preferably contains 1-18, in particular 1-8 carbon atoms.
式(II)中、aは好ましくは0,1、2のいずれかの値を有し、bは好ましくは1または2の値を有し、(a+b)の合計は好ましくは1または2の値を有する。 In formula (II), a preferably has a value of 0, 1, or 2, b preferably has a value of 1 or 2, and the sum of (a + b) is preferably a value of 1 or 2. Have
式(I)で表される非重合性シランのなかでも、Xが加水分解性基である化合物が好ましく、特に好ましくは、トラエトキシシラン(TEOS)およびテトラメトキシシランなどのテトラアルコキシシラン類等である。 Of the non-polymerizable silanes represented by the formula (I), compounds in which X is a hydrolyzable group are preferable, and tetraalkoxysilanes such as traethoxysilane (TEOS) and tetramethoxysilane are particularly preferable. is there.
式(II)で表される重合性シランのなかでも、3−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランなどの反応性の高い不飽和基(二重結合)を有するシラン類;3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン(GPTS)や3−グリシジルオキシプロピルトリエトキシシランなどのエポキシシラン類等が好ましい。これらの不飽和基を有するシラン類及びエポキシシラン類は、分子内の不飽和基やエポキシ基を介して、樹脂(A)や硬化性モノマー(B)等との重付加または重合反応を進行させることにより、硬化後の樹脂が形成する網状構造中にナノスケール粒子を固定化することができるという点で有利である。 Among polymerizable silanes represented by the formula (II), silanes having highly reactive unsaturated groups (double bonds) such as 3- (meth) acryloyloxypropyltrimethoxysilane; 3-glycidyloxypropyl Epoxysilanes such as trimethoxysilane (GPTS) and 3-glycidyloxypropyltriethoxysilane are preferred. These unsaturated groups-containing silanes and epoxy silanes advance a polyaddition or polymerization reaction with the resin (A), the curable monomer (B), etc. via the unsaturated group or epoxy group in the molecule. This is advantageous in that the nanoscale particles can be fixed in the network structure formed by the cured resin.
重合性シランの重縮合物は、上記に例示の重合性シランが重縮合反応して得られる化合物であり、必要に応じて加水分解反応等が進行したものであってもよい。前記加水分解反応および重縮合反応は、必要に応じてHCl、HNO3またはNH3などの酸性又は塩基性の縮合触媒の存在下、ゾルゲル法などの公知の方法に従って行うことができる。 The polycondensate of the polymerizable silane is a compound obtained by polycondensation reaction of the above-described polymerizable silane, and may be one in which a hydrolysis reaction or the like proceeds as necessary. The hydrolysis reaction and polycondensation reaction can be performed according to a known method such as a sol-gel method in the presence of an acidic or basic condensation catalyst such as HCl, HNO 3 or NH 3 as necessary.
ナノスケール無機粒子としては、酸化物類、硫化物類、セレン化物類、テルル化物類、ハロゲン化物類、炭化物類、ヒ化物類、アンチモン化物類、窒化物類、リン化物類、炭酸塩類、カルボン酸塩類、リン酸塩類、硫酸塩類、ケイ酸塩類、チタン酸塩類、ジルコン酸塩類、アルミン酸塩類、スズ酸塩類、鉛酸塩類およびこれらの混合酸化物からなる群から選択される少なくとも一つを素材とするナノスケール粒子等が挙げられる。 Nanoscale inorganic particles include oxides, sulfides, selenides, tellurides, halides, carbides, arsenides, antimonides, nitrides, phosphides, carbonates, carboxyls At least one selected from the group consisting of acid salts, phosphates, sulfates, silicates, titanates, zirconates, aluminates, stannates, lead salts and mixed oxides thereof Examples include nanoscale particles as a raw material.
具体的なナノスケール無機粒子としては、公知のものから適宜選択することができ、例えば国際公開第96/31572号パンフレット等に開示のものを利用できる。具体的なナノスケール無機粒子としては、例えば、CaO、ZnO、CdO、SiO2、TiO2、ZrO2、CeO2、SnO2、PbO、Al2O3、In2O3およびLa2O3などの酸化物類;CdSおよびZnSなどの硫化物類;GaSe、CdSeまたはZnSeなどのセレン化物類;ZnTeまたはCdTeなどのテルル化物類;NaCl、KCl、BaC12、AgCl、AgBr、AgI、CuCl、CuBr、CdI2またはPbI2などのハロゲン化物類;CeC2などの炭化物類;AlAs、GaAsまたはCeAsなどのヒ化物類;InSbなどのアンチモン化物類;BN、AlN、Si3N4またはTi3N4などの窒化物類;GaP、InP、Zn3P2またはCd3P2などのリン化物類;Na2CO3、K2CO3、CaCO3、SrCO3およびBaCO3などの炭酸塩類;カルボン酸塩類、たとえばCH3COONaおよびPb(CH3COO)4などの酢酸塩類;リン酸塩類;硫酸塩類;ケイ酸塩類;チタン酸塩類;ジルコン酸塩類;アルミン酸塩類;スズ酸塩類;鉛酸塩類、およびその組成が好ましくは低熱膨張係数を有する通常のガラスの組成、たとえばSiO2、TiO2,ZrO2およびAl2O3の二成分、三成分または四成分の組合せに一致する、対応する混合酸化物類等を素材とする粒子が挙げられる。 Specific nanoscale inorganic particles can be appropriately selected from known ones, and those disclosed in, for example, WO 96/31572 can be used. Specific nanoscale inorganic particles, for example, CaO, ZnO, CdO, SiO 2, TiO 2, ZrO 2, CeO 2, SnO 2, PbO, etc. Al 2 O 3, In 2 O 3 and La 2 O 3 sulfides such as CdS and ZnS;; oxides of GaSe, selenides such as CdSe or ZnSe; ZnTe or tellurides such as CdTe; NaCl, KCl, BaC1 2 , AgCl, AgBr, AgI, CuCl, CuBr Halides such as CdI 2 or PbI 2 ; Carbides such as CeC 2 ; Arsenides such as AlAs, GaAs or CeAs; Antimonides such as InSb; BN, AlN, Si 3 N 4 or Ti 3 N 4 Nitrides such as GaP, InP, Zn 3 P 2 or Cd 3 P 2 Carbonates such as Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 , CaCO 3 , SrCO 3 and BaCO 3 ; carboxylates such as acetates such as CH 3 COONa and Pb (CH 3 COO) 4 ; phosphoric acid Salts; Sulfates; Silicates; Titanates; Zirconates; Aluminates; Stinates; Leadates, and conventional glass compositions whose composition preferably has a low coefficient of thermal expansion, such as SiO 2 , Examples thereof include particles made of a corresponding mixed oxide or the like corresponding to a combination of two, three or four components of TiO 2 , ZrO 2 and Al 2 O 3 .
上記以外のナノスケール無機粒子の素材としては、BaTiO3またはPbTiO3などのペロフスカイト構造を有する混合酸化物類もまた適している。さらに、たとえば粒状のポリメチルシロキサン類、メタクリロイルで官能化された酸化物粒子類およびメチルリン酸の塩などの、有機物で改変された無機粒子類も使用し得る。 As materials for nanoscale inorganic particles other than the above, mixed oxides having a perovskite structure such as BaTiO 3 or PbTiO 3 are also suitable. In addition, organically modified inorganic particles such as granular polymethylsiloxanes, methacryloyl functionalized oxide particles and methylphosphoric acid salts may also be used.
これらのナノスケール粒子は、例えば国際公開第96/31572号に記載されている火炎加水分解法や、火炎熱分解法、プラズマ法等の公知の方法で製造することができる。好ましいナノスケール粒子としては、安定化されたコロイド状無機粒子のナノ分散ゾル類等を用いることができ、市販品としては、BAYER社製のシリカゾル、Goldschmidt社製のSnO2ゾル類、MERCK社製のTiO2ゾル類、Nissan Chemicals社製のSiO2、ZrO2、A12O3およびSb2O3ゾルまたはDEGUSSA社製のAerosil分散物類などの市販品が入手可能である。 These nanoscale particles can be produced by a known method such as a flame hydrolysis method, a flame pyrolysis method, or a plasma method described in, for example, International Publication No. 96/31572. As preferred nanoscale particles, nano colloidal sols of stabilized colloidal inorganic particles can be used, and commercially available products include silica sols manufactured by BAYER, SnO 2 sols manufactured by Goldschmidt, and manufactured by MERCK. Commercially available products such as TiO 2 sols from Nissan Chemicals, SiO 2 , ZrO 2 , A1 2 O 3 and Sb 2 O 3 sols from Nissan Chemicals or Aerosil dispersions from DEGUSSA are available.
ナノスケール粒子は、表面の改質によりこれらの粘度挙動を変化させることができる。粒子の表面改質は、公知の表面改質剤を用いて行うことができる。このような表面改質剤としては、例えば、ナノスケール粒子の表面に存在する官能基と共有結合や錯形成等の相互作用が可能な化合物や、重合体マトリックスと相互作用可能な化合物を用いることができる。このような表面改質剤としては、例えば、分子内にカルボキシル基、(第1級、第2級、第3級)アミノ基、4級アンモニウム基、カルボニル基等の官能基を有する化合物等を用いることができる。このような表面改質剤としては、通常、標準温度および圧力条件下で液体であり、分子内の炭素数が例えば15以下、好ましくは10以下、特に好ましくは8以下の低分子有機化合物で構成される。前記低分子有機化合物の分子量は、例えば500以下、好ましくは350以下、特に200以下ある。 Nanoscale particles can change their viscosity behavior by surface modification. The surface modification of the particles can be performed using a known surface modifier. As such a surface modifier, for example, a compound capable of interacting with a functional group present on the surface of the nanoscale particle such as a covalent bond or complex formation, or a compound capable of interacting with a polymer matrix is used. Can do. Examples of such surface modifiers include compounds having a functional group such as a carboxyl group, (primary, secondary, or tertiary) amino group, quaternary ammonium group, or carbonyl group in the molecule. Can be used. Such a surface modifier is usually a liquid under standard temperature and pressure conditions, and is composed of a low molecular organic compound having a carbon number in the molecule of, for example, 15 or less, preferably 10 or less, particularly preferably 8 or less. Is done. The molecular weight of the low molecular weight organic compound is, for example, 500 or less, preferably 350 or less, particularly 200 or less.
好ましい表面改質剤としては、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、クエン酸、アジピン酸、コハク酸、グルタル酸、シュウ酸、マレイン酸およびフマル酸などの炭素数1〜12の飽和または不飽和モノおよびポリカルボン酸類(好ましくは、モノカルボン酸類);及びこれらのエステル類(好ましくはメタクリル酸メチル等のC1〜C4アルキルエステル類);アセチルアセトン、2,4−ヘキサンジオン、3,5−ヘプタンジオン、アセト酢酸およびC1〜C4アルキルアセト酢酸類などのβ−ジカルボニル化合物等が挙げられる。 Preferred surface modifiers include, for example, formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, pentanoic acid, hexanoic acid, acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, citric acid, adipic acid, succinic acid, glutaric acid, oxalic acid, malein acid and saturated or unsaturated mono- and polycarboxylic acids having 1 to 12 carbon atoms such as fumaric acid (preferably monocarboxylic acids); and C 1 -C 4 alkyl esters of these esters (preferably such as methyl methacrylate s); acetylacetone, 2,4-hexanedione, 3,5-heptane-dione, beta-dicarbonyl compounds such as acetoacetic acid and C 1 -C 4 alkyl acetoacetate such like.
ナノスケール粒子の粒径は、通常1〜200nm程度、好ましくは2〜50nm、特に2〜20nm程度である。 The particle size of the nanoscale particles is usually about 1 to 200 nm, preferably 2 to 50 nm, particularly about 2 to 20 nm.
ナノスケール粒子の含有量は、樹脂組成物全体に対して、例えば0.1〜50体積%、好ましくは0.1〜30体積%、特に0.1〜20体積%である。なお、本発明においては、ナノスケール粒子は必ずしも用いなくてもよい。 Content of a nanoscale particle is 0.1-50 volume% with respect to the whole resin composition, Preferably it is 0.1-30 volume%, Especially 0.1-20 volume%. In the present invention, nanoscale particles are not necessarily used.
本発明の樹脂組成物は、上記以外の樹脂、オリゴマー、モノマー等の他の成分を含んでいても良い。 The resin composition of the present invention may contain other components such as resins, oligomers and monomers other than those described above.
このような他の成分としては、(ポリ)アクリル酸、(ポリ)メタクリル酸、(ポリ)アクリレート類、(ポリ)メタクリレート類、(ポリ)アクリルアミド類、(ポリ)メタクリルアミド類、(ポリ)カルバミド類、(ポリ)オレフィン類、(ポリ)スチレン、(ポリ)アミド類、(ポリ)イミド類、(ポリ)ビニル化合物、(ポリ)エステル類、(ポリ)アリレート類、(ポリ)カーボネート類、(ポリ)エーテル類、(ポリ)エーテルケトン類、(ポリ)スルホン類、(ポリ)エポキシド類、フッ素重合体類、オルガノ(ポリ)シロキサン類、(ポリ)シロキサン類およびヘテロ(ポリ)シロキサン類等の分子内に一以上の重合性官能基を有するモノマー、オリゴマー、重合体等が挙げられる。 Such other components include (poly) acrylic acid, (poly) methacrylic acid, (poly) acrylates, (poly) methacrylates, (poly) acrylamides, (poly) methacrylamides, (poly) carbamide , (Poly) olefins, (poly) styrene, (poly) amides, (poly) imides, (poly) vinyl compounds, (poly) esters, (poly) arylates, (poly) carbonates, ( Such as poly) ethers, (poly) etherketones, (poly) sulfones, (poly) epoxides, fluoropolymers, organo (poly) siloxanes, (poly) siloxanes and hetero (poly) siloxanes Monomers, oligomers, polymers and the like having one or more polymerizable functional groups in the molecule are exemplified.
他の成分としては、さらに、(ポリ)塩化ビニル、(ポリ)ビニルアルコール、(ポリ)ビニルブチラール、対応する共重合体類、たとえばポリ(エチレン−酢酸ビニル)、ポリエチレンテレフタレート、ポリオキシメチレン、ポリエチレンオキシド、ポリフェニレンオキシド等が挙げられる。 Other components include (poly) vinyl chloride, (poly) vinyl alcohol, (poly) vinyl butyral, corresponding copolymers such as poly (ethylene-vinyl acetate), polyethylene terephthalate, polyoxymethylene, poly Examples thereof include ethylene oxide and polyphenylene oxide.
本発明の樹脂組成物は、さらに、下記式(III)
R38(X1)3Si (III)
(式中、R38は部分的にフッ素化またはペルフルオロ化されたC2〜C20−アルキルであり、
X1はC1〜C3−アルコキシ、メチル、エチルまたは塩素である)
のフルオロシランを含んでいてもよい。前記フルオロシランを用いることにより、ナノインプリント工程において、ナノスタンパに対する樹脂組成物の剥離性を改善することができる。特にナノスタンパとして、ガラススタンプまたはシリカガラススタンプを用いる場合には、前記フルオロシランを含む樹脂組成物が好ましく用いられる。
The resin composition of the present invention further comprises the following formula (III)
R 38 (X 1 ) 3 Si (III)
Wherein R 38 is a partially fluorinated or perfluorinated C 2 -C 20 -alkyl;
X 1 is C 1 -C 3 -alkoxy, methyl, ethyl or chlorine)
The fluorosilane may be contained. By using the fluorosilane, it is possible to improve the peelability of the resin composition with respect to the nano stamper in the nanoimprint process. In particular, when a glass stamp or a silica glass stamp is used as the nano stamper, the resin composition containing the fluorosilane is preferably used.
R38における部分的にフッ素化されたアルキルとは、少なくとも1個の水素原子がフッ素原子により置き換えられたアルキル基を意味する。好ましい基R38は、CF3CH2CH2、C2F5CH2CH2、C4F9CH2CH2、n−C6F13CH2CH2、n−C8F17CH2CH2、n−C10F21CH2CH2およびi−C3F7O−(CH2)3である。 The partially fluorinated alkyl at R 38, means an alkyl group in which at least one hydrogen atom is replaced by fluorine atoms. Preferred groups R 38 are CF 3 CH 2 CH 2 , C 2 F 5 CH 2 CH 2 , C 4 F 9 CH 2 CH 2 , n-C 6 F 13 CH 2 CH 2 , n-C 8 F 17 CH 2. CH 2, n-C 10 F 21 CH 2 CH 2 and i-C 3 F 7 O- ( CH 2) 3.
式(III)で表されるフルオロシランの市販品としては、トリデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロオクチル−1−トリエトキシシラン、CF3CH2CH2SiCl2CH3、CF3CH2CH2SiCl(CH3)2、CF3CH2CH2Si(CH3)(OCH3)2、i−C3F7O−(CH2)3SiCl2CH3、n−C6F13CH2CH2SiCl2CH3およびn−C6F13CH2CH2SiCl(CH3)2である。 Commercially available fluorosilanes represented by formula (III) include tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrooctyl-1-triethoxysilane, CF 3 CH 2 CH 2 SiCl 2 CH 3 , and CF 3. CH 2 CH 2 SiCl (CH 3 ) 2, CF 3 CH 2 CH 2 Si (CH 3) (OCH 3) 2, i-C 3 F 7 O- (CH 2) 3 SiCl 2 CH 3, n-C 6 F 13 CH 2 CH 2 SiCl 2 CH 3 and n-C 6 F 13 CH 2 CH 2 SiCl (CH 3) 2.
式(III)で表されるフルオロシランは、樹脂組成物全体に対して、例えば0〜3重量%、好ましくは0.05〜3重量%、より好ましくは0.1〜2.5重量%、特に0.2〜2重量%程度で用いられる。 The fluorosilane represented by the formula (III) is, for example, 0 to 3% by weight, preferably 0.05 to 3% by weight, more preferably 0.1 to 2.5% by weight, based on the entire resin composition. Particularly, it is used at about 0.2 to 2% by weight.
本発明の微細構造物の製造方法は、上記本発明のナノインプリント用光硬化性樹脂組成物にナノインプリント加工を施して微細構造物を得ることを特徴としている。本発明の方法は、より詳細には、
(1)上記本発明の樹脂組成物からなる被膜を支持体上に形成する工程、
(2)前記被膜にナノスタンパを用いてパターンを転写する工程、及び
(3)パターンが転写された被膜を硬化させて微細構造物を得る工程
を含んでいる。
The method for producing a fine structure of the present invention is characterized in that the above-mentioned photocurable resin composition for nanoimprint of the present invention is subjected to nanoimprint processing to obtain a fine structure. The method of the present invention more particularly,
(1) A step of forming a film comprising the resin composition of the present invention on a support,
(2) a step of transferring a pattern to the coating using a nano stamper; and (3) a step of curing the coating with the transferred pattern to obtain a fine structure.
工程(1)において、樹脂組成物を塗布する支持体としては、たとえばガラス、シリカガラス、フィルム、プラスチックまたはシリコンウエハ等を用いることができる。これらの支持体は、表面に接着促進被膜が形成されていてもよい。前記接着促進被膜は、支持体に対して樹脂組成物の十分なぬれを確保する有機重合体で形成することができる。このような接着促進被膜を形成する有機重合体としては、例えばノボラック類、スチレン類、(ポリ)ヒドロキシスチレン類および/または(メタ)アクリレート類を含有する芳香族化合物含有重合体または共重合体等が挙げられる。接着促進被膜は、上記有機重合体を含むよう液をスピンコーティングなどの公知の方法で支持体上に塗布することにより形成できる。 In the step (1), as the support to which the resin composition is applied, for example, glass, silica glass, film, plastic, silicon wafer or the like can be used. These supports may have an adhesion promoting coating formed on the surface. The adhesion promoting coating can be formed of an organic polymer that ensures sufficient wetting of the resin composition with respect to the support. Examples of the organic polymer for forming such an adhesion promoting film include aromatic compounds-containing polymers or copolymers containing novolaks, styrenes, (poly) hydroxystyrenes and / or (meth) acrylates, and the like. Is mentioned. The adhesion promoting film can be formed by applying a liquid on the support by a known method such as spin coating so as to contain the organic polymer.
ナノインプリント用樹脂組成物はそれ自体で、あるいは有機溶媒の溶液として塗布することができる。前記有機溶媒としては、組成物を希釈することによりペースト化し、容易に塗布工程を可能とし、次いで乾燥させて造膜し、接触露光を可能とするために用いられる。このような有機溶媒としては、具体的には、メチルエチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類;トルエン、キシレン、テトラメチルベンゼンなどの芳香族炭化水素類;セロソルブ、メチルセロソルブ、カルビトール、メチルカルビトール、ブチルカルビトール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテルなどのグリコールエーテル類;酢酸エチル、酢酸ブチル、セロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、カルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどの酢酸エステル類;エタノール、プロパノール、エチレングリコール、プロピレングリコールなどのアルコール類;オクタン、デカンなどの脂肪族炭化水素;石油エーテル、石油ナフサ、水添石油ナフサ、ソルベントナフサなどの石油系溶剤等が挙げられ、これらを単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。 The resin composition for nanoimprinting can be applied by itself or as a solution in an organic solvent. The organic solvent is used to make a paste by diluting the composition, enabling an easy coating process, then drying to form a film, and enabling contact exposure. Specific examples of such organic solvents include ketones such as methyl ethyl ketone and cyclohexanone; aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, and tetramethylbenzene; cellosolve, methyl cellosolve, carbitol, methylcarbitol, and butylcarbyl. Toluene, propylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, triethylene glycol monoethyl ether and other glycol ethers; ethyl acetate, butyl acetate, cellosolve acetate, butyl cellosolve acetate, carbitol acetate, butylcarby Acetic esters such as tall acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate; ethanol, propanol, ethylene glycol Examples include alcohols such as coal and propylene glycol; aliphatic hydrocarbons such as octane and decane; petroleum solvents such as petroleum ether, petroleum naphtha, hydrogenated petroleum naphtha, and solvent naphtha. These may be used alone or in combination of two or more. Can be used in combination.
工程(1)において、ナノインプリント用樹脂組成物からなる被膜は、樹脂組成物を支持体上に、たとえばスピンコーティング、スリットコーティング、スプレーコーティング、またはローラーコーティングなどの公知の方法で塗布することにより形成できる。被膜(塗布時の樹脂組成物)の粘度は、好ましくは80mPa・s〜10Pa・s、好ましくは100mPa・s〜5Pa・s、特に好ましくは200mPa・s〜1000mPa・s程度である。上記方法(狭義のナノインプリント)で形成されるナノインプリント用樹脂組成物の被膜(硬化前の被膜)の厚みは、例えば0.01〜1μm、好ましくは0.01〜0.5μm程度である。 In the step (1), a film composed of the resin composition for nanoimprinting can be formed by applying the resin composition onto a support by a known method such as spin coating, slit coating, spray coating, or roller coating. . The viscosity of the coating (resin composition at the time of application) is preferably about 80 mPa · s to 10 Pa · s, preferably about 100 mPa · s to 5 Pa · s, and particularly preferably about 200 mPa · s to 1000 mPa · s. The thickness of the film of the resin composition for nanoimprint (film before curing) formed by the above method (narrowly defined nanoimprint) is, for example, about 0.01 to 1 μm, preferably about 0.01 to 0.5 μm.
また、工程(1)において、ナノインプリント用樹脂組成物からなる被膜は、上記以外の方法として、金型上に樹脂組成物を流し込み、その上に支持体を重ね、最上面からプレスする方法で形成することも可能である。このような方法は、特に回折型集光フィルムの製造に用いられる場合がある。上記方法(広義のナノインプリント)で形成されるナノインプリント用樹脂組成物の被膜(硬化前の被膜)の厚みは、例えば0.1μm〜10mm、好ましくは 1μm〜1mm程度である。 Further, in the step (1), the film made of the resin composition for nanoimprinting is formed by a method other than the above, in which the resin composition is poured onto a mold, a support is overlaid thereon, and pressed from the top surface. It is also possible to do. Such a method may be used particularly for the production of a diffractive condensing film. The thickness of the film (the film before curing) of the resin composition for nanoimprint formed by the above method (nanoimprint in a broad sense) is, for example, about 0.1 μm to 10 mm, preferably about 1 μm to 1 mm.
工程(2)に用いるナノスタンパは、表面に凹凸からなる転写パターンが形成されたナノインプリント用転写スタンプであって、シリコーン、ガラス、及びシリカガラス等を素材とするスタンパを用いることができる。なかでも、シリコーンゴムスタンパによれば、前記式(III)のフルオロシランを添加しない樹脂組成物を用いた場合にも、パターン転写後の樹脂離れが良好である点で有利である。また、本発明におけるナノスタンパとして、微細パターンが形成された金型を用いることも可能である。 The nano stamper used in the step (2) is a nano imprint transfer stamp having a transfer pattern formed of irregularities on the surface, and a stamper made of silicone, glass, silica glass, or the like can be used. Among these, the silicone rubber stamper is advantageous in that the resin separation after pattern transfer is good even when a resin composition not containing the fluorosilane of the formula (III) is used. Moreover, it is also possible to use the metal mold | die in which the fine pattern was formed as a nano stamper in this invention.
工程(2)におけるパターンの転写は、被膜上に置いたナノスタンパを、約0.1〜100MPaの圧力下で、例えば5〜300秒、好ましくは20〜100秒、特に30〜60秒程度プレスする。パターン転写後の被膜の厚みは、狭義のナノインプリントで形成された被膜では、例えば0.01〜1μm、好ましくは0.01〜0.5μm程度であり、広義のナノインプリントで形成された被膜では、、例えば0.1μm〜10mm、好ましくは 1μm〜1mm程度である。 In the transfer of the pattern in the step (2), the nano stamper placed on the film is pressed under a pressure of about 0.1 to 100 MPa, for example, for 5 to 300 seconds, preferably 20 to 100 seconds, particularly about 30 to 60 seconds. . The thickness of the film after pattern transfer is, for example, about 0.01 to 1 μm, preferably about 0.01 to 0.5 μm, in the film formed by nanoimprint in a narrow sense, and in the film formed by nanoimprint in a broad sense, For example, it is about 0.1 μm to 10 mm, preferably about 1 μm to 1 mm.
工程(3)において、硬化処理は、ナノスタンパが被膜上に静置させた状態で行っても良く、ナノスタンパを除去した後に行っても良い。好ましくは、工程(2)及び(3)として、被膜にナノスタンパを、0.1〜10MPaの圧力で、5〜300秒間プレスしてパターンを転写すると同時に、加熱又はUV照射を施して被膜を硬化させて微細構造物を得る工程が設けられる。硬化処理後の硬化被膜の厚みは、狭義のナノインプリントで形成された被膜では、例えば0.01〜1μm、好ましくは0.01〜0.5μm程度であり、広義のナノインプリントで形成された被膜では、、例えば0.1μm〜10mm、好ましくは 1μm〜1mm程度である。 In the step (3), the curing treatment may be performed in a state where the nano stamper is allowed to stand on the film, or may be performed after the nano stamper is removed. Preferably, as steps (2) and (3), the nanostamper is pressed on the coating at a pressure of 0.1 to 10 MPa for 5 to 300 seconds to transfer the pattern, and at the same time, the coating is cured by heating or UV irradiation. And a step of obtaining a fine structure is provided. The thickness of the cured film after the curing treatment is, for example, about 0.01 to 1 μm, preferably about 0.01 to 0.5 μm, in the film formed by the nanoimprint in a narrow sense, and in the film formed by the nanoimprint in a broad sense, For example, the thickness is about 0.1 μm to 10 mm, preferably about 1 μm to 1 mm.
被膜の硬化処理方法としては、加熱による熱硬化処理、UV照射によるUV硬化処理のでいずれを用いてもよく、両者を併用しても良い。UV硬化には、通常、UV透過性を有するナノスタンパが用いられる。熱硬化の条件としては、例えば、約80〜150℃程度の温度で、約1〜10分間加熱する条件等が挙げられる。UV硬化の条件としては、例えば、約5〜20分間程度UVを照射する条件等が挙げられる。 As a method for curing the coating, either a thermal curing process by heating or a UV curing process by UV irradiation may be used, or both may be used in combination. For UV curing, a nano stamper having UV transparency is usually used. Examples of the thermosetting condition include a condition of heating at about 80 to 150 ° C. for about 1 to 10 minutes. Examples of the UV curing conditions include conditions for irradiating UV for about 5 to 20 minutes.
硬化処理により被膜を硬化させた後、必要に応じてナノスタンパを取り除いて、インプリントされた微細構造を得る。 After the coating is cured by a curing process, the nano stamper is removed as necessary to obtain an imprinted microstructure.
こうして得られる微細構造物は、走査電子顕微鏡を用いて調査すると、標的基板上にインプリントされた微細構造だけでなく、30nm未満の厚さを有する被膜の構造化されていない残留層が残っていることがわかる。 次のマイクロエレクトロニクス中への使用では、急峻な壁面傾斜および高い縦横比(アスペクト比)を達成するために、残留層を取り除く必要が有る。このため、さらに工程(4)として、硬化被膜にエッチングを施す工程を設けることが好ましい。 When the microstructure thus obtained is investigated using a scanning electron microscope, not only the microstructure imprinted on the target substrate, but also an unstructured residual layer of a coating having a thickness of less than 30 nm remains. I understand that. For subsequent use in microelectronics, it is necessary to remove the residual layer in order to achieve a steep wall slope and a high aspect ratio (aspect ratio). For this reason, it is preferable to provide the process of etching a cured film as process (4) further.
工程(4)において、硬化被膜のエッチングは、例えば酸素プラズマ又はCHF3/O2ガス混合物によりエッチングすることができる。 In the step (4), the cured film can be etched by, for example, oxygen plasma or a CHF 3 / O 2 gas mixture.
エッチングの後、レジストコーティングを、たとえば水酸化テトラメチルアンモニウムなどの従来の溶媒により除去することができる。 After etching, the resist coating can be removed with a conventional solvent such as tetramethylammonium hydroxide.
さらに微細構造物の種類に応じて適宜の処理を施すことにより、所望の物性を付与することができる。 Furthermore, desired physical properties can be imparted by performing appropriate treatment according to the type of the fine structure.
本発明の方法によれば、ナノインプリント技術による大量生産が可能であり、しかも硬化収縮が抑制され、微細なパターンを有する微細構造物を効率よく製造することができる。こうして得られた微細構造物は、例えば、半導体材料、回折型集光フィルム、偏光フィルム、光導波路、又はホログラムとして極めて有用である。 According to the method of the present invention, mass production by the nanoimprint technique is possible, and further, shrinkage due to curing is suppressed, and a fine structure having a fine pattern can be efficiently produced. The fine structure thus obtained is extremely useful as, for example, a semiconductor material, a diffractive condensing film, a polarizing film, an optical waveguide, or a hologram.
以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、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。なお、実施例6は、参考例として記載するものとする。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited to these examples. In addition, Example 6 shall be described as a reference example.
製造例1
側鎖にラジカル反応性基と酸基とを有する樹脂を含む樹脂溶液(A−1)
攪拌機、温度計、還流冷却管、滴下ロート及び窒素導入管を備えた2Lセパラブルフラスコに、プロピレングリコールモノメチルエーテル(ダイセル化学工業社製MMPG)250gを導入し、110℃に昇温後、アロニックスM5300(東亞合成社製)152g、メタクリル酸109g、メチルメタクリレート78g、MMPG230g及びt−ブチルパーオキシ2ーエチルヘキサノエート(日本油脂社製、商品名「パーブチルO」)37.3gを共に3時間かけて滴下した。滴下後3時間熟成してカルボキシル基を有する幹ポリマーを合成した。次に、上記幹ポリマー溶液に、3,4−エポキシシクロヘキシルメチルアクリレート(ダイセル化学工業社製、商品名「サイクロマーA200」)231g、トリフェニルホスフィン2.3g、メチルハイドロキノン1.0g加えて、100℃で10時間反応させた。反応は、空気/窒素の混合雰囲気下で行った。これにより、酸価50KOH−mg/g、二重結合当量(不飽和基1mol 当りの樹脂重量)450、重量平均分子量9,200の硬化製樹脂溶液(A−1)を得た。
Production Example 1
Resin solution containing a resin having a radical reactive group and an acid group in the side chain (A-1)
Stirrer, thermometer, reflux condenser, a 2L separable flask equipped with a dropping funnel and a nitrogen inlet tube, propylene glycol monomethyl ether (manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd. MMPG) introducing 250 g, after raising the temperature to 110 ° C., Aronix M5300 (manufactured by Toagosei Co., Ltd.) 152 g, methacrylic acid 109 g, methyl methacrylate 78 g, MMPG 230 g and t-butylperoxy 2-ethylhexanoate (Nippon Yushi Co., Ltd., trade name “Perbutyl O”) 37.3 g together for 3 hours It was dripped over. It was synthesized trunk polymer having a carboxyl Shi Le group was aged 3 hours after dropping. Next, 231 g of 3,4-epoxycyclohexylmethyl acrylate (manufactured by Daicel Chemical Industries, trade name “Cyclomer A200”), 2.3 g of triphenylphosphine, and 1.0 g of methylhydroquinone are added to the trunk polymer solution. The reaction was carried out at 0 ° C. for 10 hours. The reaction was carried out under a mixed atmosphere of air / nitrogen. As a result, a cured resin solution (A-1) having an acid value of 50 KOH-mg / g, a double bond equivalent (resin weight per 1 mol of unsaturated groups) of 450, and a weight average molecular weight of 9,200 was obtained.
製造例2
側鎖にラジカル反応性基と酸基とを有する樹脂を含む樹脂溶液(A−2)
攪拌機、温度計、還流冷却管、滴下ロート及び窒素導入管を備えた2Lセパラブルフラスコに、プロピレングリコールモノメチルエーテル(ダイセル化学工業社製 MMPG)300gを導入し、110℃に昇温後、メタクリル酸151g、メチルメタクリレート110 g、MMPG200g及びt−ブチルパーオキシ2ーエチルヘキサノエート(日本油脂社製パーブチルO)28.7gを共に3時間かけて滴下した。滴下後4時間熟成してカルボキシル基を有する幹ポリマーを合成した。次に、上記幹ポリマー溶液に、3,4−エポキシシクロヘキシルメチルアクリレート(ダイセル化学工業社製、商品名「サイクロマーA200」)239g、トリフェニルホスフィン2.4g、メチルハイドロキノン1.0g加えて、100℃で10時間反応させた。反応は、空気/窒素の混合雰囲気下で行った。これにより、酸価50KOH−mg/g、二重結合当量(不飽和基1mol 当りの樹脂重量)381、重量平均分子量8,700の硬化製樹脂溶液(A−2)を得た。
Production Example 2
Resin solution containing a resin having a radical reactive group and an acid group in the side chain (A-2)
Stirrer, thermometer, reflux condenser, a 2L separable flask equipped with a dropping funnel and a nitrogen inlet tube, propylene glycol monomethyl ether (manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd. MMPG) introducing 300 g, after raising the temperature to 110 ° C., methacrylic 151 g of acid, 110 g of methyl methacrylate, 200 g of MMPG, and 28.7 g of t-butyl peroxy 2-ethylhexanoate (Perbutyl O manufactured by NOF Corporation) were added dropwise over 3 hours. It was synthesized trunk polymer having a carboxyl Shi Le group and aged 4 hours after dropping. Next, 239 g of 3,4-epoxycyclohexylmethyl acrylate (manufactured by Daicel Chemical Industries, trade name “Cyclomer A200”), 2.4 g of triphenylphosphine, and 1.0 g of methylhydroquinone are added to the above-mentioned trunk polymer solution. The reaction was carried out at 0 ° C. for 10 hours. The reaction was carried out under a mixed atmosphere of air / nitrogen. As a result, a cured resin solution (A-2) having an acid value of 50 KOH-mg / g, a double bond equivalent (resin weight per 1 mol of unsaturated groups) 381, and a weight average molecular weight of 8,700 was obtained.
製造例3
ナノスケール粒子分散液(D−1)
236.1g(1モル)のアクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン(GPTS)を、26g(1.5モル)の水と共に24時間還流した。形成されたメタノールを回転蒸発器により70℃で取り除いた。
345gの水酸化テトラヘキシルアンモニウムで改変したシリカゾル(SiO2コロイド、直径約5nm、濃度約30重量%イソプロパノール溶液、シリカゾル1g当たり2.4mgの水酸化テトラヘキシルアンモニウム溶液(濃度40重量%水溶液)で改変された)を攪拌しながら、こうして調製されたGPTS縮合物に加える。次いでイソプロパノールを回転蒸発器中で除去する。
約300mPa・sの粘度を有するナノインプリント用組成物が得られるまで、イソプロポキシエタノールで希釈することにより、ナノスケール粒子分散液(D−1)ゾルを得た。
Production Example 3
Nanoscale particle dispersion (D-1)
236.1g accession Li acryloyloxy propyl trimethoxysilane (1 mol) (GPTS), and refluxed for 24 hours with water 26 g (1.5 mol). The formed methanol was removed at 70 ° C. by a rotary evaporator.
Modified with 345 g of tetrahexylammonium hydroxide modified silica sol (SiO 2 colloid, diameter of about 5 nm, concentration of about 30 wt% isopropanol solution, 2.4 mg of tetrahexyl ammonium hydroxide solution (concentration of 40 wt% aqueous solution) per gram of silica sol) Is added to the GPTS condensate thus prepared with stirring. The isopropanol is then removed in a rotary evaporator.
A nanoscale particle dispersion (D-1) sol was obtained by diluting with isopropoxyethanol until a nanoimprinting composition having a viscosity of about 300 mPa · s was obtained.
製造例4
ナノスケール粒子分散液(D−2)
製造例3のシリカゾルの代わりに酸化ジルコニウム(ZrO2 平均粒径20nm、濃度約5重量%メチルエチルケトン分散液 北村化学産業社製)に変更して調整したナノスケール粒子分散液(D−2)を得た。
Production Example 4
Nanoscale particle dispersion (D-2)
A nanoscale particle dispersion (D-2) prepared by changing to zirconium oxide (ZrO 2 average particle diameter 20 nm, concentration of about 5 wt% methyl ethyl ketone dispersion manufactured by Kitamura Chemical Industry Co., Ltd.) instead of the silica sol of Production Example 3 was obtained. It was.
実施例1〜6、比較例1
半導体材料の製造
表1に記載されている種類及び量の樹脂(A)、硬化性モノマー(B)、重合開始剤(C)及びナノスケール粒子(D)をスピンコーター中で混合して、ナノインプリント用樹脂組成物を調製した。表1中の各成分の具体的な化合物を以下に示す。
樹脂
A−1、A−2:それぞれ製造例1及び2で用いた樹脂
モノマー
B−1:トリメチロールプロパントリアクリレート(共栄社製)
B−2:テトラエチレングリコールジアクリレート(共栄社製)
B−3:N−メチルピロリドン(和光純薬社製)
開始剤
C−1:Irgacure651(Chiba社製)
溶剤
:プロピレングリコールメチルエーテルアセテート(ダイセル化学工業社製)
ナノ粒子
D−1、D−2:それぞれ製造例3及び4に用いた粒子
Examples 1-6, Comparative Example 1
Manufacture of semiconductor material Nanoimprint by mixing resin (A), curable monomer (B), polymerization initiator (C) and nanoscale particles (D) of the types and amounts described in Table 1 in a spin coater A resin composition was prepared. Specific compounds of each component in Table 1 are shown below.
Resin A-1, A-2: resin monomer was used in each Production Example 1 and 2 B-1: trimethyl Chi triacrylate (manufactured by Kyoeisha)
B-2: Tetraethylene glycol diacrylate (manufactured by Kyoeisha)
B-3: N-methylpyrrolidone (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
Initiator C-1: Irgacure 651 (manufactured by Chiba)
Solvent: Propylene glycol methyl ether acetate (manufactured by Daicel Chemical Industries)
Nanoparticles D-1, D-2: Particles used in Production Examples 3 and 4, respectively
得られたナノインプリント用樹脂組成物を、ヘキサメチルジシラザンで前処理した4インチシリコンウェハに、3000〜6000回転、60秒の条件でスピンコーティングして、厚み0.5μmの被膜を形成した。併せて、樹脂組成物を塗布した被膜の表面の状態について後述する方法で「塗布性」を評価した。なお、溶剤を含む樹脂組成物を用いた実施例1〜3及び6については、被膜形成後に、溶媒を除去するため、約95℃で5分間加熱する乾燥処理を施した。乾燥後の被膜の層厚は約500nmであった。 The obtained nanoimprinting resin composition was spin-coated on a 4-inch silicon wafer pretreated with hexamethyldisilazane under the conditions of 3000 to 6000 rpm for 60 seconds to form a film having a thickness of 0.5 μm. In addition, “applicability” was evaluated by the method described later for the state of the surface of the film coated with the resin composition. In addition, about Examples 1-3 and 6 using the resin composition containing a solvent, in order to remove a solvent after film formation, the drying process heated at about 95 degreeC for 5 minutes was given. The layer thickness of the coating after drying was about 500 nm.
インプリンティング装置はコンピュータで制御された試験器(明昌機工社製、商品名「NM−0401モデル」)であり、これは装荷、緩和速度、加熱温度等をプログラムすることで規定された圧力を特定の時間維持することが可能である。各実施例及び比較例として表1に記載の条件の下、200nmのライン&スペースのパターンを有するナノスタンパを用いてナノインプリントを行った。 The imprinting device is a computer-controlled tester (manufactured by Myeongchang Kiko Co., Ltd., trade name “NM-0401 model”), which specifies the specified pressure by programming the loading, relaxation rate, heating temperature, etc. It is possible to maintain the time. Under the conditions described in Table 1 as Examples and Comparative Examples, nanoimprinting was performed using a nanostamper having a 200 nm line and space pattern.
次いで、ナノスタンパと被膜を接触させた状態で、付属の高圧水銀燈を用いてUV放射線の照射により硬化処理を施すことにより微細パターンを有する硬化物を得た。併せて、後述する方法でナノスタンパに対する樹脂組成物の「剥離性」を評価した。また、得られた硬化物について後述する方法で「硬化収縮」を評価した。 Next, a cured product having a fine pattern was obtained by applying a curing treatment by irradiation of UV radiation using the attached high-pressure mercury lamp while the nanostamper and the coating film were in contact with each other. In addition, the “peelability” of the resin composition with respect to the nano stamper was evaluated by the method described later. Moreover, "curing shrinkage" was evaluated by the method mentioned later about the obtained hardened material.
その後、残存膜に対し、酸素を用いてプラズマエッチングを施し、次いで、CHF3/O2(25:10)でドライエッチングする事により、シリコンウエハに所望の回路パターンが形成された半導体材料を作製した。併せて、得られた半導体材料について後述する方法で「パターン形状」を評価した。 Thereafter, the remaining film is subjected to plasma etching using oxygen, and then dry-etched with CHF 3 / O 2 (25:10), thereby producing a semiconductor material in which a desired circuit pattern is formed on the silicon wafer. did. In addition, the “pattern shape” of the obtained semiconductor material was evaluated by the method described later.
(評価方法1)
塗布性
実施例1〜6、比較例1において、樹脂組成物をシリコンウエハ上にスピンコーティングした後、表面の状態を観察し、均一な塗膜形成の有無を観察し、下記の基準で評価した。
○:均一な塗膜が得られた。
×:スピンコート後塗膜のはじきが観察された。
(Evaluation method 1)
Coating properties In Examples 1 to 6 and Comparative Example 1, after the resin composition was spin-coated on a silicon wafer, the surface condition was observed, the presence or absence of uniform coating film formation was observed, and the following criteria were evaluated. .
○: A uniform coating film was obtained.
X: The repelling of the coating film was observed after spin coating.
剥離性
実施例1〜6、比較例1において、UV照射により硬化させた後、硬化後の樹脂組成物からナノスタンパを剥離したときの剥離性を下記の基準により評価した。
○:インプリントスタンプに力を加えることにより容易に剥離できた。
×:容易に剥離することができなかった。
Peelability In Examples 1 to 6 and Comparative Example 1, after curing by UV irradiation, the peelability when the nanostamper was peeled from the cured resin composition was evaluated according to the following criteria.
○: It was easily peeled off by applying force to the imprint stamp.
X: It could not be easily peeled off.
硬化収縮
実施例1〜6及び比較例1におけるパターンを転写する工程において、ナノスタンパを取り除いた後、形成されたパターンについて走査顕微鏡を用いてその外観を目視観察し、パターンエッジの状況、及びエッジの矩形の観点で、下記の基準により評価した。
○:パターンエッジ及びパターン端が矩形を保っていた。
△:パターンエッジ及びパターン端が婉曲していた。
×:両端のパターン面が収縮し、はがれが生じていた。
Curing shrinkage In the process of transferring the patterns in Examples 1 to 6 and Comparative Example 1, after removing the nano stamper, the appearance of the formed pattern was visually observed using a scanning microscope, and the state of the pattern edge and the edge Evaluation was made according to the following criteria from the viewpoint of a rectangle.
A: The pattern edge and the pattern end were kept rectangular.
Δ: Pattern edge and pattern edge were bent.
X: The pattern surface of both ends contracted and peeling occurred.
パターン形状
実施例1〜6及び比較例1において、ドライエッチング後、シリコンウエハ上に形成されたパターンを以下の基準で評価した。
○:シリコンウエハ上にパターン転写ができた。
×:シリコンウエハ上にパターン転写ができなかった。
Pattern Shape In Examples 1 to 6 and Comparative Example 1, the pattern formed on the silicon wafer after dry etching was evaluated according to the following criteria.
○: A pattern was transferred onto the silicon wafer.
X: Pattern transfer could not be performed on the silicon wafer.
表1から実施例1〜6は、比較例1に比べ、塗布性が優れ、且つドライエッチング耐性に優れるため微細構造物として良好なパターン形状を付与することができる。 Since Examples 1-6 from Table 1 are excellent in applicability | paintability compared with the comparative example 1, and are excellent in dry etching tolerance, a favorable pattern shape can be provided as a fine structure.
実施例7〜12、比較例2
回折型集光フィルムの製造
表2に記載されている種類及び量の樹脂(A)、硬化性モノマー(B)、重合開始剤(C)及びナノスケール粒子(D)を混合して、ナノインプリント用樹脂組成物を調製した。表2中、各成分は表1と同様である。
Examples 7-12, Comparative Example 2
Manufacture of diffraction type condensing film For type of nanoimprint, mixing resin (A), curable monomer (B), polymerization initiator (C) and nanoscale particles (D) of the types and amounts described in Table 2 A resin composition was prepared. In Table 2, each component is the same as Table 1.
ナノスタンパとして、回折型集光フィルム金型(材質Ni−P、山形形状のピッチ幅5μm、高さ5.7μm、頂角45度、格子パターンサイズ縦2cm、横1cmの東芝機械(株)製小型金型)を用い、この回折型集光フィルム金型の上に樹脂組成物を垂らした。ここで、溶剤を含む樹脂組成物を用いた実施例7〜9及び12については、被膜形成後に、溶媒を除去するため、約95℃で5分間加熱する乾燥処理(プレベイク)を施した。こうして形成された被膜上に、支持体としてのPETフィルム(東洋紡(株)製、商品名「A4300」、膜厚75μm)を重ねあわせ、更にその上からローラーを走らせ平坦化した後、露光を行うことで樹脂組成物を硬化させた。硬化条件は、超高圧水銀ランプ(ウシオ電機(株)製、型式USH−3502MA、照度16mW/cm2)を用い、積算露光量1J/cm2で露光を行った。硬化終了後、金型から回折型集光フィルムを剥がし、これをサンプルとした。併せて、後述する方法で金型に対する樹脂組成物の「離型性」を評価した。 As a nano stamper, a diffraction-type condensing film mold (material Ni-P, chevron-shaped pitch width 5 μm, height 5.7 μm, apex angle 45 degrees, lattice pattern size 2 cm long, 1 cm wide, manufactured by Toshiba Machine Co., Ltd.) The resin composition was hung on the diffraction type condensing film mold. Here, about Examples 7-9 and 12 using the resin composition containing a solvent, in order to remove a solvent after film formation, the drying process (prebaking) heated at about 95 degreeC for 5 minute (s) was performed. A PET film (trade name “A4300”, manufactured by Toyobo Co., Ltd., film thickness: 75 μm) as a support is overlaid on the coating formed in this way, and further, a roller is run from above to planarize, and then exposure is performed. The resin composition was hardened by this. As the curing conditions, an ultra-high pressure mercury lamp (USH-3502MA, Ushio Electric Co., Ltd., model USH-3502MA, illuminance 16 mW / cm 2 ) was used, and exposure was performed with an integrated exposure amount of 1 J / cm 2 . After completion of curing, the diffractive condensing film was peeled off from the mold, and this was used as a sample. In addition, the “release property” of the resin composition relative to the mold was evaluated by the method described later.
上記のようにして得られた実施例6〜12および比較例2の回折型集光フィルムサンプルについて、後述の方法で、転写性、支持体との密着性、及び屈折率を評価し、その結果を表2にまとめて示した。 About the diffraction type condensing film samples of Examples 6 to 12 and Comparative Example 2 obtained as described above, the transferability, the adhesion to the support, and the refractive index were evaluated by the methods described later. Are summarized in Table 2.
(評価方法2) (Evaluation method 2)
離型性
離型性は、金型から回折型集光フィルムを剥がした時の状態を確認することで評価した。評価基準は以下のとおりである。
○・・・良好
△・・・若干張り付く
×・・・張り付く
Release property The release property was evaluated by confirming the state when the diffractive condensing film was peeled from the mold. The evaluation criteria are as follows.
○ ・ ・ ・ Good △ ・ ・ ・ Slightly sticky × ・ ・ ・ Stuck
転写性
転写性は、金属顕微鏡にて各回折型集光フィルムサンプルの山形形状の頂角を確認することで評価した。評価基準は以下のとおりである。
○・・・良好(頂角45度)
△・・・転写不十分(頂角40〜44度)
×・・・転写不可
表2に示すとおり、比較例2のサンプルの頂角は、金型の頂角(45度)と比較して狭くなっていることが確認された。
Transferability Transferability was evaluated by confirming the apex angle of the chevron shape of each diffraction-type condensing film sample with a metal microscope. The evaluation criteria are as follows.
○ ・ ・ ・ Good (vertical angle 45 degrees)
Δ: Insufficient transfer (vertical angle 40-44 degrees)
X ... transfer impossible As shown in Table 2, it was confirmed that the apex angle of the sample of Comparative Example 2 was narrower than the apex angle (45 degrees) of the mold.
支持体との密着性
JIS K5400に準拠し、支持基材フィルム(PETフィルム)と樹脂組成物の密着性を評価した。すなわち、各回折型集光フィルムサンプルに、カミソリで基材フィルムに達する傷を2mmの間隔で縦横それぞれ11本入れて100個のます目を作り、セロハンテープ(幅25mm、ニチバン社製)をレンズ部に密着させて急激に剥がした後、剥がされたレンズ部のます目の数で評価した。評価基準は以下のとおりである。
○・・・90/100以上残留
△・・・60/100以上残留
×・・・60/100未満残留
Adhesiveness with support In accordance with JIS K5400, the adhesiveness between the support base film (PET film) and the resin composition was evaluated. That is, in each diffraction type condensing film sample, scratches that reach the base film with a razor are placed 11 by 20 mm vertically and horizontally to make 100 squares, and cellophane tape (25 mm wide, manufactured by Nichiban Co., Ltd.) is used as the lens. After making it adhere to the part and peeling off rapidly, it evaluated by the number of eyes of the peeled lens part. The evaluation criteria are as follows.
○ ... 90/100 or more remaining Δ ... 60/100 or more remaining × ... less than 60/100 remaining
屈折率
硬化性組成物のUV硬化物を作成し、アッペの屈折率計を用いて各硬化物の屈折率を測定した。
Refractive index A UV cured product of the curable composition was prepared, and the refractive index of each cured product was measured using an appe refractometer.
表2に示されるように、樹脂(A)を含む樹脂組成物を用いた実施例7〜12は、硬化収縮が少なく、転写性に優れることがわかった。また、ナノ粒子を入れた系は屈折率も高く回折型集光フィルムとしては有効であることが判った。 As shown in Table 2, it was found that Examples 7 to 12 using the resin composition containing the resin (A) had little curing shrinkage and excellent transferability. In addition, it was found that the system containing nanoparticles has a high refractive index and is effective as a diffraction type condensing film.
本発明のナノインプリント用樹脂組成物は、微細構造物を高い精度で大量にしかも経済的に製造できるため、半導体材料、回折型集光フィルム、偏光フィルム、光導波路、及びホログラムなどの精密機械部品等の分野で極めて有用である。 Since the resin composition for nanoimprinting of the present invention can produce fine structures in large quantities with high accuracy and economically, precision mechanical parts such as semiconductor materials, diffractive condensing films, polarizing films, optical waveguides, holograms, etc. It is extremely useful in the field of
Claims (11)
前記樹脂(A)が、(メタ)アクリル酸エステル(i-1)と酸基及び不飽和基を有する化合物(i-2)との共重合体である酸基含有(メタ)アクリル樹脂(i)と、ラジカル重合性基及びエポキシ基を有する化合物(ii)との反応生成物であり、
前記樹脂(A)の重量平均分子量が2000〜15000、二重結合当量が400〜1500であり、
前記ラジカル重合性基及びエポキシ基を有する化合物(ii)が、下記式で表される脂環式エポキシ基含有不飽和化合物であるナノインプリント用樹脂組成物。
The acid group-containing (meth) acrylic resin (i) in which the resin (A) is a copolymer of a (meth) acrylic acid ester (i-1) and a compound (i-2) having an acid group and an unsaturated group ) And a compound (ii) having a radical polymerizable group and an epoxy group ,
The resin (A) has a weight average molecular weight of 2000 to 15000 and a double bond equivalent of 400 to 1500,
The resin composition for nanoimprinting, wherein the compound (ii) having the radical polymerizable group and the epoxy group is an alicyclic epoxy group-containing unsaturated compound represented by the following formula .
(2)前記被膜にナノスタンパをプレスしてパターンを転写する工程、及び
(3)パターンが転写された被膜を硬化させて微細構造物を得る工程
を含む請求項6記載の微細構造物の製造方法。 (1) The process of forming the film which consists of a resin composition in any one of Claims 1-4 on a support body,
The method for producing a fine structure according to claim 6 , comprising: (2) a step of transferring a pattern by pressing a nano stamper on the film; and (3) a step of curing the film to which the pattern is transferred to obtain a fine structure. .
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