JP5458975B2 - Manufacturing method of mold for nanoimprint - Google Patents
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Description
本発明は、被加工物に所望の線、模様等の図形(以下、本発明ではパターンとも言う)を転写形成するナノインプリント用モールドの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a nanoimprint mold for transferring and forming a desired line, pattern or the like (hereinafter also referred to as a pattern in the present invention) on a workpiece.
微細加工技術として、近年ナノインプリント技術に注目が集まっている。ナノインプリント技術は、基材の表面に微細な凹凸構造を形成した型部材を用い、凹凸構造を被加工物に転写することで微細構造を等倍転写するパターン形成技術である(特許文献1)。
上記のナノインプリント技術の一つの方法として、光インプリント法が知られている。この光インプリント法では、例えば、基板表面に被加工物として光硬化性の樹脂層を形成し、この樹脂層に所望の凹凸構造を有するモールド(型部材)を押し当てる。そして、この状態でモールド側から樹脂層に光を照射して樹脂層を硬化させ、その後、モールドを樹脂層から引き離す。これにより、モールドが有する凹凸が反転した凹凸構造(凹凸パターン)を被加工物である樹脂層に形成することができる(特許文献2)。このような光インプリントは、従来のフォトリソグラフィ技術では形成が困難なナノメートルオーダーの微細パターンの形成が可能であり、次世代リソグラフィ技術として有望視されている。
In recent years, attention has been focused on nanoimprint technology as a microfabrication technology. The nanoimprint technology is a pattern formation technology that uses a mold member having a fine concavo-convex structure formed on the surface of a substrate and transfers the concavo-convex structure to a workpiece to transfer the fine structure at the same magnification (Patent Document 1).
As one method of the nanoimprint technique, an optical imprint method is known. In this optical imprint method, for example, a photocurable resin layer is formed as a workpiece on the substrate surface, and a mold (mold member) having a desired uneven structure is pressed against the resin layer. In this state, the resin layer is irradiated with light from the mold side to cure the resin layer, and then the mold is separated from the resin layer. As a result, a concavo-convex structure (concave / convex pattern) in which the concavo-convex portion of the mold is inverted can be formed on the resin layer that is a workpiece (Patent Document 2). Such optical imprints are capable of forming nanometer-order fine patterns that are difficult to form with conventional photolithography techniques, and are promising as next-generation lithography techniques.
この光インプリント法では、モールドを押し当てることで余剰となった樹脂が、モールドと樹脂とが接触している領域よりも外側にはみ出し、モールドの側面に付着する。この側面に付着した光硬化性樹脂は、光照射時にモールドより外側を通過する光によって、凹凸構造(凹凸パターン)を形成すべき部位の樹脂層と同時に硬化する。このとき光の照射を制御せずに硬化を生じさせると、モールドを離型する際に樹脂層に不均一な力が作用し、モールドや被加工物に損傷を与えるという問題があった。
また、モールドが有する微細な凹凸構造を、被加工物上の複数箇所へ形成する際には、ステップアンドリピート方式でパターン形成を行う場合がある。従来のモールドを用いた場合、凹凸構造が形成されているパターン領域より外側を通過する光により、凹凸構造を形成すべき部位より外側の樹脂層も露光され、一度のパターン形成で硬化する領域はモールドのパターン領域よりも大きくなる。一方、光硬化性樹脂層が露光され硬化してしまうと、その箇所にはパターン形成が行えない。このため、隣接するパターンが形成された領域間の境界幅を大きく設定せざるを得ないという問題があった。
In this optical imprinting method, the resin surplus by pressing the mold protrudes outside the region where the mold and the resin are in contact and adheres to the side surface of the mold. The photocurable resin adhering to the side surface is cured simultaneously with the resin layer at a site where a concavo-convex structure (concave / convex pattern) is to be formed by light passing outside the mold during light irradiation. At this time, if curing is caused without controlling the light irradiation, there is a problem that when the mold is released, a non-uniform force acts on the resin layer and damages the mold and the workpiece.
Moreover, when forming the fine concavo-convex structure which a mold has in several places on a to-be-processed object, pattern formation may be performed by a step and repeat system. When a conventional mold is used, the resin layer outside the portion where the concavo-convex structure is to be formed is exposed by light passing outside the pattern region where the concavo-convex structure is formed, and the region that is cured by one pattern formation is It becomes larger than the pattern area of the mold. On the other hand, if the photocurable resin layer is exposed and cured, pattern formation cannot be performed at that location. For this reason, there has been a problem that the boundary width between regions where adjacent patterns are formed must be set large.
さらに、モールドを樹脂層から離型する際に樹脂層が異物として付着し、次の加工領域に欠陥を生じるという問題もあった。
このような問題を解消するために、パターン領域ではない部位(非パターン領域)に遮光部材を設けたモールドが提案されている(特許文献3)。この特許文献3では、モールドの一態様として、微細凹凸構造を有する加工面と裏面との間に第3の表面を有する凸構造を有した、いわゆるメサ構造のモールドであって、第3の表面と、加工面と第3の表面との境界である側面とに遮光部材が配設されているモールドが開示されている。
Further, when the mold is released from the resin layer, the resin layer adheres as a foreign matter, and there is a problem that a defect is generated in the next processing region.
In order to solve such a problem, a mold in which a light shielding member is provided in a portion (non-pattern region) that is not a pattern region has been proposed (Patent Document 3). In Patent Document 3, as one aspect of a mold, a mold having a so-called mesa structure having a convex structure having a third surface between a processed surface and a back surface having a fine concavo-convex structure, the third surface And a mold in which a light shielding member is disposed on a side surface that is a boundary between a processed surface and a third surface.
しかし、上記のようなメサ構造を有するモールドの製造では、以下のような問題があった。すなわち、微細な凹凸構造を有する加工面を形成した後に遮光部材を設ける場合、遮光部材の形成工程で真空成膜やレジスト剥離、あるいは研磨が必要であり、加工面の微細な凹凸構造に損傷が生じるという問題があった。また、第3の表面(凸構造の存在しない部位)に遮光部材を設けるために、マスクを用いた成膜工程が必要となり、工程が煩雑になるという問題もあった。一方、メサ構造の基材の加工面を除いた他の面に先に遮光部材を形成し、その後、加工面に微細な凹凸構造を形成する場合、凹凸構造の形成工程で遮光部材に損傷が生じ、遮光部材による遮光が不完全なものになるという問題があった。
本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたものであり、被加工物の意図しない部位への露光を確実に抑制できるナノインプリント用モールドを簡便に製造するための製造方法を提供することを目的とする。
However, the production of a mold having the above mesa structure has the following problems. That is, when a light shielding member is provided after forming a processed surface having a fine concavo-convex structure, vacuum film formation, resist stripping, or polishing is required in the light shielding member forming process, and the fine concavo-convex structure on the processed surface is damaged. There was a problem that occurred. In addition, in order to provide the light shielding member on the third surface (the portion where the convex structure does not exist), a film forming process using a mask is required, and there is a problem that the process becomes complicated. On the other hand, when the light shielding member is formed on the other surface of the substrate having the mesa structure first, and then a fine uneven structure is formed on the processed surface, the light shielding member is damaged in the formation process of the uneven structure. There arises a problem that the light shielding by the light shielding member is incomplete.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a manufacturing method for easily manufacturing a nanoimprint mold capable of reliably suppressing exposure to an unintended portion of a workpiece. Objective.
このような目的を達成するために、本発明は、基部と該基部の一方の面から突出する凸構造部とを有する基材と、該基材の前記凸構造部が突出している側の面を被覆する樹脂層と、前記凸構造部上の前記樹脂層に位置する凹部と、前記基部上に位置する樹脂層を被覆する遮光膜と、を備えるナノインプリント用モールドの製造方法において、基部と該基部の一方の面から突出する凸構造部とを有する基材の前記凸構造部が突出している側の面に、濡れ性変化樹脂材料塗布液を塗布して被覆し、その後、乾燥処理を施して、表面の水接触角が90°以上、かつ、硬度が400以上である樹脂層を形成する乾燥工程と、前記基部上に位置する前記樹脂層に光を照射して、該照射部位の樹脂層の表面の水接触角を10°以下とする濡れ性変化工程と、前記樹脂層上に遮光膜形成用組成液を塗布して、乾燥、硬化することにより、前記基部上に位置する前記樹脂層上に遮光膜を形成する遮光膜形成工程と、前記凸構造部上に位置する前記樹脂層とマスターモールドとを圧着し、その後、離間することにより、前記樹脂層に凹部を形成する凹部形成工程と、を有するような構成とした。 In order to achieve such an object, the present invention provides a base material having a base portion and a convex structure portion projecting from one surface of the base portion, and a surface on the side where the convex structure portion of the base material projects. In a method for producing a mold for nanoimprint, comprising: a resin layer that covers the resin layer; a concave portion that is located in the resin layer on the convex structure portion; and a light-shielding film that covers the resin layer located on the base portion. A base material having a convex structure portion projecting from one surface of the base portion is coated with a wettability changing resin material coating solution on the surface on which the convex structure portion projects, and then dried. A drying step of forming a resin layer having a surface water contact angle of 90 ° or more and a hardness of 400 or more, and irradiating the resin layer located on the base with light, to form a resin at the irradiated site A wettability changing step in which the water contact angle of the surface of the layer is 10 ° or less; A light shielding film forming step of forming a light shielding film on the resin layer located on the base by applying a composition liquid for forming a light shielding film on the resin layer, and drying and curing; A step of forming a recess in the resin layer by press-bonding the resin layer located at the center and the master mold and then separating the master mold.
また、基部と該基部の一方の面から突出する凸構造部とを有する基材と、該基材の前記凸構造部が突出している側の面を被覆する樹脂層と、前記凸構造部上の前記樹脂層に位置する凹部と、前記基部上に位置する樹脂層を被覆する遮光膜と、を備えるナノインプリント用モールドの製造方法において、基部と該基部の一方の面から突出する凸構造部とを有する基材の前記凸構造部が突出している側の面に、濡れ性変化樹脂材料塗布液を塗布して被覆し、前記凸構造部上に位置する濡れ性変化樹脂材料層とマスターモールドとを圧着し、その後、離間することにより、前記濡れ性変化樹脂材料層に凹部を形成する凹部形成工程と、前記濡れ性変化樹脂材料層に乾燥処理を施して、表面の水接触角が90°以上、かつ、硬度が400以上である樹脂層とする乾燥工程と、前記基部上に位置する前記樹脂層に光を照射して、該照射部位の樹脂層の表面の水接触角を10°以下とする濡れ性変化工程と、前記樹脂層上に遮光膜形成用組成液を塗布して、乾燥、硬化することにより、前記基部上に位置する前記樹脂層上に遮光膜を形成する遮光膜形成工程と、を有するような構成とした。 A base having a base and a convex structure protruding from one surface of the base; a resin layer covering the surface of the base on which the convex structure protrudes; and In the method for manufacturing a mold for nanoimprint, comprising: a concave portion located in the resin layer; and a light shielding film covering the resin layer located on the base portion, and a convex structure portion projecting from one surface of the base portion. A wettability changing resin material coating solution is applied and coated on a surface of the substrate having the protruding structure portion protruding thereon, and the wettability changing resin material layer and the master mold are located on the protruding structure portion. Are pressed, and then separated to form a recess in the wettability changing resin material layer, and the wettability changing resin material layer is subjected to a drying treatment so that the water contact angle on the surface is 90 °. Above, and the tree whose hardness is 400 or more A drying step for forming a layer, a wettability changing step for irradiating the resin layer located on the base with light so that a water contact angle on the surface of the resin layer at the irradiated portion is 10 ° or less, and the resin layer And a light-shielding film forming step of forming a light-shielding film on the resin layer located on the base by applying a composition for forming a light-shielding film thereon and drying and curing.
本発明の他の態様として、前記凹部形成工程に前記乾燥工程を組み入れて、凸構造部上に位置する濡れ性変化樹脂材料層とマスターモールドとを圧着した状態で濡れ性変化樹脂材料層に乾燥処理を施し、その後、マスターモールドと樹脂層とを離間して、凹部を有し、表面の水接触角が90°以上、かつ、硬度が400以上である樹脂層を形成するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記濡れ性変化工程において、前記基部上に位置する前記樹脂層とともに前記凸構造部の側面に位置する前記樹脂層にも光を照射して、該照射部位の樹脂層の表面の水接触角を10°以下とし、前記遮光膜形成工程において、前記基部上に位置する前記樹脂層上ととともに前記凸構造部の側面に位置する前記樹脂層上にも遮光膜を形成するような構成とした。
As another aspect of the present invention, the drying step is incorporated into the recess forming step, and the wettability changing resin material layer positioned on the convex structure portion and the master mold are pressure-bonded and dried to the wettability changing resin material layer. After the treatment, the master mold and the resin layer are separated from each other to form a resin layer having a recess, a surface water contact angle of 90 ° or more, and a hardness of 400 or more. .
As another aspect of the present invention, in the wettability changing step, the resin layer located on the side surface of the convex structure portion is irradiated with light together with the resin layer located on the base portion, and the resin at the irradiated portion is irradiated. The water contact angle on the surface of the layer is 10 ° or less, and in the light shielding film forming step, a light shielding film is formed on the resin layer located on the side surface of the convex structure portion as well as on the resin layer located on the base portion. It was set as the structure which forms.
本発明の他の態様として、前記濡れ性変化樹脂材料塗布液は、少なくともオルガノポリシロキサンと光触媒とを含有するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記遮光膜形成用組成液は、遮光材として炭素、酸化チタン、酸化銅、酸化鉄の少なくとも1種を含有するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記樹脂層上への遮光膜形成用組成液の塗布は、スピンコート法、スプレーコート法、および、ディップコート法のいずれかにより行うような構成とした。
As another aspect of the present invention, the wettability changing resin material coating solution is configured to contain at least an organopolysiloxane and a photocatalyst.
As another aspect of the present invention, the light shielding film forming composition liquid is configured to contain at least one of carbon, titanium oxide, copper oxide, and iron oxide as a light shielding material.
As another embodiment of the present invention, the composition for forming a light shielding film on the resin layer is applied by any one of a spin coating method, a spray coating method, and a dip coating method.
本発明によれば、塗布した濡れ性変化樹脂材料塗布液に乾燥処理を施して形成した樹脂層の表面の水接触角が90°以上であり、その後、遮光膜を形成する部位の樹脂層に光を照射して水接触角を10°以下とするので、樹脂層に塗布された遮光膜形成用組成液に親水性のバラツキがあっても、遮光膜形成用組成液は水接触角が90°以上の部位には塗着せずに、水接触角が10°以下の部位のみに塗着され、遮光膜が形成できるので、工程が簡便である。また、遮光膜を形成した後にマスターモールドを用いた圧着で樹脂層に凹部を形成するので、あるいは、マスターモールドを用いた圧着で凹部を形成した後の遮光膜の形成ではエッチング工程、真空成膜工程、レジスト剥離工程、あるいは研磨工程がないので、遮光膜や凸構造部の微細な凹凸構造の損傷を防止することができ、さらに、乾燥処理を施し形成した樹脂層の硬度が400以上であるため、耐久性の高いナノインプリント用モールドを作製することができる。 According to the present invention, the water contact angle of the surface of the resin layer formed by subjecting the applied wettability changing resin material coating solution to a drying treatment is 90 ° or more, and then the resin layer at the site where the light shielding film is formed. Since the water contact angle is set to 10 ° or less by irradiating light, the light shielding film forming composition liquid has a water contact angle of 90 even if there is hydrophilic variation in the light shielding film forming composition liquid applied to the resin layer. Since the light-shielding film can be formed by applying only to the portion having a water contact angle of 10 ° or less without applying to the portion having an angle of ≧ °, the process is simple. Moreover, after forming the light shielding film, a recess is formed in the resin layer by pressure bonding using a master mold, or in the formation of the light shielding film after the depression is formed by pressure bonding using a master mold, an etching process or vacuum film formation is performed. Since there is no process, resist stripping process, or polishing process, damage to the light-shielding film and the fine concavo-convex structure of the convex structure portion can be prevented, and the hardness of the resin layer formed by drying is 400 or more. Therefore, a highly durable nanoimprint mold can be produced.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
まず、本発明のナノインプリント用モールドの製造方法により製造されるナノインプリント用モールドの一例を、図1を参照して説明する。
図1に示されるナノインプリント用モールド11は、メサ構造のナノインプリント用モールドであり、透明な基材12と、この基材12の一方の表面12aを被覆する樹脂層15と、樹脂層15に設けられている凹部16と遮光膜17とを備えている。基材12は、基部13と、この基部13の一方の面から突出した凸構造部14とを有するとともに、パターン領域Xと、このパターン領域Xの周囲に位置する非パターン領域Yとに画定されている。そして、凹部16は、凸構造部14上に位置する樹脂層15に設けられているとともに、パターン領域Xに位置している。また、遮光膜17は、基材12の一方の表面12aを被覆する樹脂層15のうち、基部13上と凸構造部14の側面14aとに位置する樹脂層15に設けられているとともに、非パターン領域Yに位置している。非パターン領域Yに位置している遮光膜17は、基材12の裏面12bから非パターン領域Yに照射された光を遮蔽して、被加工物の意図しない部位への露光を抑制するための部材である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, an example of a nanoimprint mold produced by the method for producing a nanoimprint mold of the present invention will be described with reference to FIG.
A
次に、本発明のナノインプリント用モールドの製造方法について説明する。
図2および図3は、本発明のナノインプリント用モールドの製造方法の一実施形態を説明するための工程図であり、上述のナノインプリント用モールド11を例としたものである。
本発明では、乾燥工程にて、基部13の一方の面から突出する凸構造部14を有する基材12の凸構造部14が突出している側の面12aに、濡れ性変化樹脂材料塗布液を塗布して被覆し、その後、乾燥処理を施して、表面の水接触角が90°以上、好ましくは95°以上であり、かつ、硬度が400以上、好ましくは600以上である樹脂層15を形成する(図2(A))。使用する基材12は、ナノインプリント時に被加工物を硬化させるための照射光を透過可能な基材である。このような基材12の材料としては、例えば、石英ガラス、珪酸系ガラス、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、アクリルガラス等、あるいは、これらの任意の積層材を用いることができる。また、基材12の厚みは被加工物の材質、凸構造部14の高さ、基材の強度、取り扱い適性等を考慮して設定することができ、例えば、300μm〜10mm程度の範囲で適宜設定することができる。
本発明にて使用する濡れ性変化樹脂材料塗布液は、少なくともオルガノポリシロキサンと光触媒とを含有するものであり、詳細については後述する。
Next, the manufacturing method of the nanoimprint mold of the present invention will be described.
2 and 3 are process diagrams for explaining an embodiment of the method for producing a nanoimprint mold of the present invention, and takes the above-described
In the present invention, in the drying process, the wettability changing resin material coating liquid is applied to the
The wettability changing resin material coating solution used in the present invention contains at least organopolysiloxane and a photocatalyst, and details will be described later.
塗布した濡れ性変化樹脂材料塗布液に対する乾燥処理は、塗布液から溶剤を除去して硬度が400以上の樹脂層15が得られる条件であれば特に制限はなく、例えば、温度を20〜200℃の範囲で適宜設定することができる。このような乾燥処理を施して形成した樹脂層15の表面の水接触角が90°未満であると、後述する遮光膜形成工程において、使用する遮光膜形成用組成液の親水性のバラツキにより、遮光膜17の存在が不要である上記のパターン領域Xの樹脂層15上にも遮光膜17が形成されることがあり好ましくない。また、乾燥処理を施して形成した樹脂層15の硬度が400未満であると、作製したモールド11の耐久性が不十分となることがあり好ましくない。また、樹脂層15の厚みは、後工程で形成する凹部16の深さ、形状等を考慮して設定することができ、例えば、0.01〜10μm程度の範囲で設定することができる。
尚、本発明では、水接触角は、マイクロシリンジから水滴を滴下して30秒後に接触角測定器(協和界面科学(株)製 CA−Z型)を用いて測定する。また、硬度は、マイクロビッカーズ硬度計((株)島津製作所製 HMV−FAシリーズ)を用いて測定する。
The drying treatment for the applied wettability changing resin material coating liquid is not particularly limited as long as the solvent is removed from the coating liquid and the
In the present invention, the water contact angle is measured using a contact angle measuring device (CA-Z type manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.) 30 seconds after dropping a water droplet from a microsyringe. The hardness is measured using a micro Vickers hardness tester (HMV-FA series, manufactured by Shimadzu Corporation).
次に、濡れ性変化工程にて、基部13上と凸構造部14の側面14aに位置する樹脂層15に光を照射して、表面の水接触角が10°以下の樹脂層15aとする(図2(B))。ここで照射する光は、樹脂層15に含有されている光触媒の励起波長域内の光を少なくとも含むものであり、例えば、VUV(真空紫外線)、紫外線、可視光線、赤外線等を使用することができる。また、基部13上と凸構造部14の側面14aに位置する樹脂層15のみへの光照射は、例えば、凸構造部14に対応した遮光部を有するマスクを介し照射する方法、ステッパーのブレードを調整して所望部位に照射する方法、スポットライトによる照射方法等により行うことができる。
光を照射した樹脂層の表面の水接触角が10°を超えると、後述する遮光膜形成工程において、使用する遮光膜形成用組成液の親水性のバラツキにより、形成する遮光膜17の厚みが不十分となったり欠陥が生じたりするおそれがあり好ましくない。
尚、本実施形態では、基部13上と凸構造部14の側面14aに位置する樹脂層15に光を照射するが、本発明は基部13上に位置する樹脂層15に光を照射することが必須であり、凸構造部14の側面14aに位置する樹脂層15への光照射は任意である。
Next, in the wettability changing step, the
When the water contact angle of the surface of the resin layer irradiated with light exceeds 10 °, the thickness of the
In this embodiment, the
次に、遮光膜形成工程にて、樹脂層15および樹脂層15a上に遮光膜形成用組成液を塗布する。塗布された遮光膜形成用組成液は、水接触角が90°以上である樹脂層15には塗着されず、上記の濡れ性変化工程で水接触角が10°以下となった樹脂層15a上のみに塗着される。その後、乾燥、硬化することにより、樹脂層15a上に遮光膜17を形成する(図2(C))。本発明で使用する遮光膜形成用組成液は、遮光材として炭素、酸化チタン、酸化銅、酸化鉄の少なくとも1種とバインダーを含有する水系分散液である。遮光膜形成用組成液における遮光材の含有量は、固形分中に5〜50重量%、好ましくは25〜45重量%の範囲とすることができる。遮光材の含有量が5重量%未満であると、遮光膜17が十分な遮光性(例えば、波長が200〜400nm程度の紫外線に対して光学濃度(OD)が2以上、好ましくは3以上の遮光性)を具備しないものとなることがあり、また、50重量%を超えると、遮光膜17の耐久性が低下することがあり好ましくない。また、遮光膜形成用組成液に用いるバインダーとしては、例えば、ポリ(メタ)アクリル酸系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリビニルブチラール系樹脂、セルロース系樹脂、ポリスチレン/ポリブタジエン共重合樹脂、ポリウレタン系樹脂、アルキド樹脂、アクリル系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、エポキシエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、エポキシアクリレート系樹脂、ウレタンアクリレート系樹脂、ポリエステルアクリレート系樹脂、ポリエーテルアクリレート系樹脂、フェノール系樹脂、メラミン系樹脂、尿素系樹脂、ジアリルフタレート系樹脂等を挙げることができる。また、樹脂層15および樹脂層15a上への遮光膜形成用組成液の塗布は、例えば、スピンコート法、スプレーコート法、ディップコート法等の公知の塗布方法により行うことができる。このように形成する遮光膜17の厚みは、遮光性、耐久性等を考慮して設定することができ、例えば、0.5〜50μm程度の範囲で設定することができる。
Next, in the light shielding film forming step, a light shielding film forming composition liquid is applied on the
このように、本発明では、遮光膜形成用組成液を塗布して、上記の濡れ性変化工程で水接触角が10°以下となった樹脂層上のみに塗着するので、基部13と凸構造部14の側面14aのように、面方向が異なるような表面にも容易に遮光膜17を形成することができ、工程が簡易である。一方、例えば、スパッタリング法等の真空成膜法による成膜では、面方向が異なる表面への成膜が難しく、基部13と凸構造部14の側面14aのように、面方向が異なるような表面への遮光膜の形成では、マスクの使用や、遮光材の付着方向の制御等が必要であり、工程が煩雑なものとなる。
Thus, in the present invention, since the light shielding film forming composition liquid is applied and applied only on the resin layer having a water contact angle of 10 ° or less in the above-described wettability changing step, The
次いで、凹部形成工程にて、凸構造部14上に位置する樹脂層15とマスターモールド21とを圧着し(図3(A))、その後、離間して(図3(B))、樹脂層15に凹部16を形成する。これによりナノインプリント用モールド11が得られる。使用するマスターモールド21には特に制限はなく、ナノインプリントによって形成するパターン形状に対応した形状の凸部22を備えている。マスターモールド21の材質は、ガラス、石英、金属等の無機材料からなるものであってよく、また、樹脂材料からなるものであってもよい。
Next, in the concave portion forming step, the
ここで、本発明にて使用する濡れ性変化樹脂材料塗布液について説明する。
濡れ性変化樹脂材料塗布液は、上記のように、少なくとも光触媒とオルガノポリシロキサンとを含有するものである。
濡れ性変化樹脂材料塗布液に使用する光触媒としては、照射された光を吸収したときに、周囲の有機物の化学構造に変化を及ぼすものであり、例えば、光半導体として知られている酸化チタン(TiO2)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO2)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO3)、酸化タングステン(WO3)、酸化ビスマス(Bi2O3)、酸化鉄(Fe2O3)等のような金属酸化物を挙げることができ、これらの1種、あるいは2種以上の組み合わせで使用することができる。
このような光触媒のなかで、本発明では特に酸化チタンが、バンドギャップエネルギーが高く、化学的に安定で毒性もなく、入手も容易であることから好適に使用することができる。酸化チタンには、アナターゼ型とルチル型があり、本発明ではいずれも使用することができるが、アナターゼ型の酸化チタンが好ましい。このアナターゼ型の酸化チタンは励起波長が380nm以下にあり、また、粒径が小さいものの方が光触媒反応が効率的に起るので好ましく、例えば、平均粒径が50nm以下、より好ましくは20nm以下のものが好適である。このようなアナターゼ型の酸化チタンとしては、例えば、塩酸解膠型のアナターゼ型チタニアゾル(石原産業(株)製 STS−02(平均粒径7nm))、硝酸解膠型のアナターゼ型チタニアゾル(日産化学(株)製 TA−15(平均粒径12nm))等を挙げることができる。
Here, the wettability changing resin material coating solution used in the present invention will be described.
As described above, the wettability changing resin material coating solution contains at least a photocatalyst and an organopolysiloxane.
The photocatalyst used in the wettability changing resin material coating solution changes the chemical structure of the surrounding organic matter when it absorbs the irradiated light. For example, titanium oxide known as an optical semiconductor ( TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), tin oxide (SnO 2 ), strontium titanate (SrTiO 3 ), tungsten oxide (WO 3 ), bismuth oxide (Bi 2 O 3 ), iron oxide (Fe 2 O 3 ), etc. The metal oxides can be used, and these can be used alone or in combination of two or more.
Among such photocatalysts, titanium oxide can be preferably used in the present invention because it has a high band gap energy, is chemically stable, has no toxicity, and is easily available. Titanium oxide includes anatase type and rutile type, and both can be used in the present invention, but anatase type titanium oxide is preferable. This anatase-type titanium oxide has an excitation wavelength of 380 nm or less, and preferably has a smaller particle size because the photocatalytic reaction occurs efficiently. For example, the average particle size is 50 nm or less, more preferably 20 nm or less. Those are preferred. Examples of such anatase type titanium oxide include hydrochloric acid peptizer type anatase type titania sol (STS-02 (average particle size: 7 nm) manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.), nitrate peptizer type anatase type titania sol (Nissan Chemical). TA-15 (average particle size: 12 nm)) manufactured by Co., Ltd.
濡れ性変化樹脂材料塗布液における固形分中の光触媒の含有量は5〜60重量%、好ましくは20〜60重量%の範囲で設定することができる。光触媒の含有量が5重量%未満であると、濡れ性変化が不十分となったり、濡れ性変化に要する時間が長くなり、60重量%を超えると、塗布した濡れ性変化樹脂材料塗布液に乾燥処理を施して形成した樹脂層15の機械的強度が不十分となり好ましくない。
また、濡れ性変化樹脂材料塗布液に使用するオルガノポリシロキサンは、光触媒により濡れ性が変化するとともに、光触媒の作用により劣化、分解し難い主鎖を有するものであり、例えば、(1)ゾルゲル反応等によりクロロまたはアルコキシシラン等を加水分解、重縮合して大きな強度を発揮するオルガノポリシロキサン、(2)撥水性や撥油性に優れた反応性シリコーンを架橋したオルガノポリシロキサン等を挙げることができる。
The content of the photocatalyst in the solid content in the wettability changing resin material coating solution can be set in the range of 5 to 60% by weight, preferably 20 to 60% by weight. When the content of the photocatalyst is less than 5% by weight, the wettability change becomes insufficient, or the time required for the wettability change becomes long. When the content exceeds 60% by weight, the applied wettability change resin material coating solution is applied. The mechanical strength of the
In addition, the organopolysiloxane used in the wettability-changing resin material coating liquid has a main chain whose wettability is changed by the photocatalyst and hardly deteriorated or decomposed by the action of the photocatalyst. For example, (1) Sol-gel reaction Examples include organopolysiloxanes that exhibit high strength by hydrolyzing and polycondensing chloro or alkoxysilanes, etc., and (2) organopolysiloxanes crosslinked with reactive silicones that are excellent in water and oil repellency. .
上記の(1)の場合、一般式 YnSiX(4-n)
(ここで、Yはアルキル基、フルオロアルキル基、ビニル基、アミノ基、フェニル基まはたエポキシ基を示し、Xはアルコキシル基、アセチル基またはハロゲンを示す。nは0〜3までの整数である。)
で示される珪素化合物の1種または2種以上の加水分解縮合物もしくは共加水分解縮合物であるオルガノポリシロキサンであることが好ましい。尚、Yで示される基の炭素数は1〜20の範囲内であることが好ましく、また、Xで示されるアルコキシル基は、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基であることが好ましい。
In the case of (1) above, the general formula Y n SiX (4-n)
(Where Y represents an alkyl group, a fluoroalkyl group, a vinyl group, an amino group, a phenyl group or an epoxy group, X represents an alkoxyl group, an acetyl group or a halogen. N is an integer from 0 to 3. is there.)
It is preferable that it is the organopolysiloxane which is a 1 type, or 2 or more types of hydrolysis condensate or cohydrolysis condensate of the silicon compound shown by these. In addition, it is preferable that carbon number of the group shown by Y exists in the range of 1-20, and it is preferable that the alkoxyl group shown by X is a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, and a butoxy group.
具体的には、メチルトリクロルシラン、メチルトリブロムシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、メチルトリt−ブトキシシラン;エチルトリクロルシラン、エチルトリブロムシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリt−ブトキシシラン;n−プロピルトリクロルシラン、n−プロピルトリブロムシラン、n−プロピルトリメトキシシラン、n−プロピルトリエトキシシラン、n−プロピルトリイソプロポキシシラン、n−プロピルトリt−ブトキシシラン;n−ヘキシルトリクロルシラン、n−ヘキシルトリブロムシラン、n−ヘキシルトリメトキシシラン、n−ヘキシルトリエトキシシラン、n−ヘキシルトリイソプロポキシシラン、n−ヘキシルトリt−ブトキシシラン;n−デシルトリクロルシラン、n−デシルトリブロムシラン、n−デシルトリメトキシシラン、n−デシルトリエトキシシラン、n−デシルトリイソプロポキシシラン、n−デシルトリt−ブトキシシラン;n−オクタデシルトリクロルシラン、n−オクタデシルトリブロムシラン、n−オクタデシルトリメトキシシラン、n−オクタデシルトリエトキシシラン、n−オクタデシルトリイソプロポキシシラン、n−オクタデシルトリt−ブトキシシラン;フェニルトリクロルシラン、フェニルトリブロムシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリイソプロポキシシラン、フェニルトリt−ブトキシシラン;テトラクロルシラン、テトラブロムシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラブトキシシラン、ジメトキシジエトキシシラン;ジメチルジクロルシラン、ジメチルジブロムシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン;ジフェニルジクロルシラン、ジフェニルジブロムシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン;フェニルメチルジクロルシラン、フェニルメチルジブロムシラン、フェニルメチルジメトキシシラン、フェニルメチルジエトキシシラン;トリクロルヒドロシラン、トリブロムヒドロシラン、トリメトキシヒドロシラン、トリエトキシヒドロシラン、トリイソプロポキシヒドロシラン、トリt−ブトキシヒドロシラン;ビニルトリクロルシラン、ビニルトリブロムシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリt−ブトキシシラン;トリフルオロプロピルトリクロルシラン、トリフルオロプロピルトリブロムシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、トリフルオロプロピルトリエトキシシラン、トリフルオロプロピルトリイソプロポキシシラン、トリフルオロプロピルトリt−ブトキシシラン;γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリイソプロポキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリt−ブトキシシラン;γ−メタアクリロキシプロピルメチルジメトキシラン、γ−メタアクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタアクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタアクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタアクリロキシプロピルトリイソプロポキシシラン、γ−メタアクリロキシプロピルトリt−ブトキシシラン;γ−アミノプロピルメチルジメトキシラン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリイソプロポキシシラン、γ−アミノプロピルトリt−ブトキシシラン;γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリイソプロポキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリt−ブトキシシラン;β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシラン;および、これらの部分加水分解物;および、これらの混合物を使用することができる。 Specifically, methyltrichlorosilane, methyltribromosilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltriisopropoxysilane, methyltri-t-butoxysilane; ethyltrichlorosilane, ethyltribromosilane, ethyltrimethoxysilane, Ethyltriethoxysilane, ethyltriisopropoxysilane, ethyltri-t-butoxysilane; n-propyltrichlorosilane, n-propyltribromosilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, n-propyltriisopropoxy Silane, n-propyltri-t-butoxysilane; n-hexyltrichlorosilane, n-hexyltribromosilane, n-hexyltrimethoxysilane, n-hexyltriethoxysilane, n-hex Lutriisopropoxysilane, n-hexyltri-t-butoxysilane; n-decyltrichlorosilane, n-decyltribromosilane, n-decyltrimethoxysilane, n-decyltriethoxysilane, n-decyltriisopropoxysilane, n- Decyltri-t-butoxysilane; n-octadecyltrichlorosilane, n-octadecyltribromosilane, n-octadecyltrimethoxysilane, n-octadecyltriethoxysilane, n-octadecyltriisopropoxysilane, n-octadecyltrit-butoxysilane; Phenyltrichlorosilane, phenyltribromosilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, phenyltriisopropoxysilane, phenyltri-t-butoxysilane; tetrachlorosilane Tetrabromosilane, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrabutoxysilane, dimethoxydiethoxysilane; dimethyldichlorosilane, dimethyldibromosilane, dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane; diphenyldichlorosilane, diphenyldibromosilane, Diphenyldimethoxysilane, diphenyldiethoxysilane; phenylmethyldichlorosilane, phenylmethyldibromosilane, phenylmethyldimethoxysilane, phenylmethyldiethoxysilane; trichlorohydrosilane, tribromohydrosilane, trimethoxyhydrosilane, triethoxyhydrosilane, triisopropoxy Hydrosilane, tri-t-butoxyhydrosilane; vinyltrichlorosilane, vinyltribromosilane, vinyltri Methoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltriisopropoxysilane, vinyltrit-butoxysilane; trifluoropropyltrichlorosilane, trifluoropropyltribromosilane, trifluoropropyltrimethoxysilane, trifluoropropyltriethoxysilane, trifluoropropyl Triisopropoxysilane, trifluoropropyltri-t-butoxysilane; γ-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxy Propyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropyltriisopropoxysilane, γ-glycidoxypropyltri-t-butoxysilane; γ-methacryloxypropylmethyldimeth Silane, γ-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, γ-methacryloxypropyltriethoxysilane, γ-methacryloxypropyltriisopropoxysilane, γ-methacryloxypropyl Tri-t-butoxysilane; γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, γ-aminopropylmethyldiethoxysilane, γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, γ-aminopropyltriisopropoxysilane, γ- Aminopropyltri-t-butoxysilane; γ-mercaptopropylmethyldimethoxylane, γ-mercaptopropylmethyldiethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltriethoxysila , Γ-mercaptopropyltriisopropoxysilane, γ-mercaptopropyltri-t-butoxysilane; β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxylane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltriethoxylane And partial hydrolysates thereof; and mixtures thereof.
また、特にフルオロアルキル基を含有するポリシロキサンを好ましく用いることができ、具体的には、下記のフルオロアルキルシランの1種または2種以上の加水分解縮合物、共加水分解縮合物が挙げられ、一般にフッ素系シランカップリング剤として知られたものを使用することができる。
CF3(CF2)3CH2CH2Si(OCH3)3;
CF3(CF2)5CH2CH2Si(OCH3)3;
CF3(CF2)7CH2CH2Si(OCH3)3;
CF3(CF2)9CH2CH2Si(OCH3)3;
(CF3)CF(CF2)4CH2CH2Si(OCH3)3;
(CF3)CF(CF2)6CH2CH2Si(OCH3)3;
(CF3)CF(CF2)8CH2CH2Si(OCH3)3;
CF3(C6H4)C2H4Si(OCH3)3;
CF3(CF2)3(C6H4)C2H4Si(OCH3)3;
CF3(CF2)5(C6H4)C2H4Si(OCH3)3;
CF3(CF2)7(C6H4)C2H4Si(OCH3)3;
CF3(CF2)3CH2CH2SiCH3(OCH3)2;
CF3(CF2)5CH2CH2SiCH3(OCH3)2;
CF3(CF2)7CH2CH2SiCH3(OCH3)2;
CF3(CF2)9CH2CH2SiCH3(OCH3)2;
(CF3)CF(CF2)4CH2CH2SiCH3(OCH3)2;
(CF3)CF(CF2)6CH2CH2SiCH3(OCH3)2;
(CF3)CF(CF2)8CH2CH2SiCH3(OCH3)2;
CF3(C6H4)C2H4SiCH3(OCH3)2;
CF3(CF2)3(C6H4)C2H4SiCH3(OCH3)2;
CF3(CF2)5(C6H4)C2H4SiCH3(OCH3)2;
CF3(CF2)7(C6H4)C2H4SiCH3(OCH3)2;
CF3(CF2)3CH2CH2Si(OCH2CH3)3;
CF3(CF2)5CH2CH2Si(OCH2CH3)3;
CF3(CF2)7CH2CH2Si(OCH2CH3)3;
CF3(CF2)9CH2CH2Si(OCH2CH3)3;および
CF3(CF2)7SO2N(C2H5)C2H4CH2Si(OCH3)3。
また、上記の(2)の反応性シリコーンとしては、下記のような一般式で表される骨格を有する化合物を挙げることができる。
In particular, a polysiloxane containing a fluoroalkyl group can be preferably used, and specific examples thereof include one or two or more hydrolytic condensates and cohydrolytic condensates of the following fluoroalkylsilanes: In general, those known as fluorine-based silane coupling agents can be used.
CF 3 (CF 2) 3 CH 2
CF 3 (CF 2) 5 CH 2
CF 3 (CF 2) 7 CH 2
CF 3 (CF 2) 9 CH 2
(CF 3 ) CF (CF 2 ) 4 CH 2 CH 2 Si (OCH 3 ) 3 ;
(CF 3 ) CF (CF 2 ) 6 CH 2 CH 2 Si (OCH 3 ) 3 ;
(CF 3 ) CF (CF 2 ) 8 CH 2 CH 2 Si (OCH 3 ) 3 ;
CF 3 (C 6 H 4) C 2 H 4 Si (OCH 3) 3;
CF 3 (CF 2) 3 ( C 6 H 4) C 2 H 4 Si (OCH 3) 3;
CF 3 (CF 2) 5 ( C 6 H 4) C 2 H 4 Si (OCH 3) 3;
CF 3 (CF 2) 7 ( C 6 H 4) C 2 H 4 Si (OCH 3) 3;
CF 3 (CF 2) 3 CH 2
CF 3 (CF 2) 5 CH 2
CF 3 (CF 2) 7 CH 2
CF 3 (CF 2) 9 CH 2
(CF 3 ) CF (CF 2 ) 4 CH 2 CH 2 SiCH 3 (OCH 3 ) 2 ;
(CF 3 ) CF (CF 2 ) 6 CH 2 CH 2 SiCH 3 (OCH 3 ) 2 ;
(CF 3 ) CF (CF 2 ) 8 CH 2 CH 2 SiCH 3 (OCH 3 ) 2 ;
CF 3 (C 6 H 4) C 2 H 4 SiCH 3 (OCH 3) 2;
CF 3 (CF 2) 3 ( C 6 H 4) C 2 H 4 SiCH 3 (OCH 3) 2;
CF 3 (CF 2) 5 ( C 6 H 4) C 2 H 4 SiCH 3 (OCH 3) 2;
CF 3 (CF 2) 7 ( C 6 H 4) C 2 H 4 SiCH 3 (OCH 3) 2;
CF 3 (CF 2) 3 CH 2
CF 3 (CF 2) 5 CH 2
CF 3 (CF 2) 7 CH 2
CF 3 (CF 2) 9 CH 2
CF 3 (CF 2) 7 SO 2 N (C 2 H 5) C 2 H 4
In addition, examples of the reactive silicone (2) include compounds having a skeleton represented by the following general formula.
また、上記のオルガノポリシロキサンとともに、ジメチルポリシロキサンのような架橋反応を生じない安定なオルガノシリコーン化合物を混合してもよい。
また、濡れ性変化樹脂材料塗布液には、さらに界面活性剤を含有させることができる。具体的には、日光ケミカルズ(株)製 NIKKOL BL、BC、BO、BBの各シリーズ等の炭化水素系、デュポン社製 ZONYL FSN、FSO、旭硝子(株)製 サーフロンS−141,145、大日本インキ化学工業(株)製 メガファックF−141,144、ネオス(株)製 フタージェントF−200、F−251、ダイキン工業(株)製 ユ二ダインDS−401、402、スリーエム(株)製 フロラードFC−170、176等のフッ素系あるいはシリコーン系の非イオン界面活性剤を挙げることができ、また、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、両性界面活性剤を用いることもできる。
Moreover, you may mix the stable organosilicone compound which does not produce a crosslinking reaction like dimethylpolysiloxane with said organopolysiloxane.
The wettability changing resin material coating liquid may further contain a surfactant. Specifically, hydrocarbons such as NIKKOL BL, BC, BO, BB series manufactured by Nikko Chemicals Co., Ltd., ZONYL FSN, FSO manufactured by DuPont, Surflon S-141, 145 manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., Dainippon Megafac F-141, 144 manufactured by Ink Chemical Industry Co., Ltd., Fientent F-200, F-251 manufactured by Neos Co., Ltd. Yunidyne DS-401, 402 manufactured by Daikin Industries, Ltd., manufactured by 3M Co., Ltd. Fluorine-based or silicone-based nonionic surfactants such as Fluorard FC-170 and 176 can be mentioned, and cationic surfactants, anionic surfactants and amphoteric surfactants can also be used.
また、濡れ性変化樹脂材料塗布液には、上記の界面活性剤の他にも、ポリビニルアルコール、不飽和ポリエステル、アクリル樹脂、ポリエチレン、ジアリルフタレート、エチレンプロピレンジエンモノマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン、メラミン樹脂、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリイミド、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリエステル、ポリブタジエン、ポリベンズイミダゾール、ポリアクリルニトリル、エピクロルヒドリン、ポリサルファイド、ポリイソプレン等のオリゴマー、ポリマー等を含有させることができる。 In addition to the above-mentioned surfactant, the wettability changing resin material coating solution includes polyvinyl alcohol, unsaturated polyester, acrylic resin, polyethylene, diallyl phthalate, ethylene propylene diene monomer, epoxy resin, phenol resin, polyurethane, Melamine resin, polycarbonate, polyvinyl chloride, polyamide, polyimide, styrene butadiene rubber, chloroprene rubber, polypropylene, polybutylene, polystyrene, polyvinyl acetate, polyester, polybutadiene, polybenzimidazole, polyacrylonitrile, epichlorohydrin, polysulfide, polyisoprene, etc. An oligomer, a polymer, etc. can be contained.
このような濡れ性変化樹脂材料塗布液は、上述した成分を必要に応じて他の添加物とともに溶剤中に分散して調製することができる。使用する溶剤としては、エタノール、イソプロパノール等のアルコール系の有機溶剤が好ましい。塗布はスピンコート法、スプレーコート法、ディップコート法等の公知の塗布方法により行うことができる。
次に、本発明のナノインプリント用モールドの製造方法の他の実施形態を上述のナノインプリント用モールド11と同様の構造のナノインプリント用モールド31を例とし、図4および図5を参照しながら説明する。
本発明では、凹部形成工程にて、基部33の一方の面から突出する凸構造部34を有する基材32の凸構造部34が突出している側の面32aに、濡れ性変化樹脂材料塗布液を塗布して被覆し濡れ性変化樹脂材料層35′を形成する(図4(A))。使用する基材32は、上述の実施形態で説明した基材12と同様とすることができる。また、濡れ性変化樹脂材料塗布液も、上述の実施形態で説明した濡れ性変化樹脂材料塗布液を使用することができ、濡れ性変化樹脂材料層35′の厚みは、形成する凹部36の深さ、形状等を考慮して設定することができ、例えば、0.01〜10μm程度の範囲で設定することができる。次いで、凸構造部34上に位置する濡れ性変化樹脂材料層35′とマスターモールド41とを圧着し(図4(B))、その後、離間して、濡れ性変化樹脂材料層35′に凹部36を形成する。使用するマスターモールド41は、上述の実施形態で説明したマスターモールド21と同様とすることができる。
Such a wettability changing resin material coating liquid can be prepared by dispersing the above-described components in a solvent together with other additives as required. As the solvent to be used, alcohol-based organic solvents such as ethanol and isopropanol are preferable. The coating can be performed by a known coating method such as spin coating, spray coating, or dip coating.
Next, another embodiment of the method for producing a nanoimprint mold of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5, taking as an example a
In the present invention, in the recess forming step, the wettability changing resin material coating liquid is applied to the
次いで、乾燥工程にて、凹部36が形成された濡れ性変化樹脂材料層35′に乾燥処理を施して、表面の水接触角が90°以上、好ましくは95°以上であり、かつ、硬度が400以上、好ましくは600以上である樹脂層35を形成する(図4(C))。この乾燥処理は、濡れ性変化樹脂材料層35′から溶剤を除去して硬度が400以上の樹脂層35が得られる条件であれば特に制限はなく、例えば、温度を20〜200℃の範囲で適宜設定することができる。このような乾燥処理を施して形成した樹脂層35の表面の水接触角が90°未満であると、後述する遮光膜形成工程において、使用する遮光膜形成用組成液の親水性のバラツキにより、遮光膜37の存在が不要である上記のパターン領域Xの樹脂層35上にも遮光膜37が形成されることがあり好ましくない。また、乾燥処理を施して形成した樹脂層35の硬度が400未満であると、作製したモールド31の耐久性が不十分となることがあり好ましくない。
尚、本発明では、上記の乾燥工程を凹部形成工程に組み入れてもよい。すなわち、図4(B)に示されるように、凸構造部34上に位置する濡れ性変化樹脂材料層35′とマスターモールド41とを圧着した状態で濡れ性変化樹脂材料層35′に乾燥処理を施して樹脂層35を形成し、その後、マスターモールド41と樹脂層35とを離間してもよい。
Next, in the drying step, the wettability-changing
In the present invention, the drying process may be incorporated into the recess forming process. That is, as shown in FIG. 4B, the wettability changing
次に、濡れ性変化工程にて、基部33上と凸構造部34の側面34aに位置する樹脂層35に光を照射して、表面の水接触角が10°以下の樹脂層35aとする(図5(A))。ここで照射する光は、樹脂層35に含有されている光触媒の励起波長域内の光を少なくとも含むものであり、例えば、VUV(真空紫外線)、紫外線が使用できる。また、可視光線、赤外線等を含んでもよい。基部33上と凸構造部34の側面34aに位置する樹脂層35のみへの光照射は、上述の実施形態における基部13上と凸構造部14の側面14aに位置する樹脂層15のみへの光照射と同様とすることができる。
光を照射した樹脂層の表面の水接触角が10°を超えると、後述する遮光膜形成工程において、使用する遮光膜形成用組成液の親水性のバラツキにより、形成する遮光膜37の厚みが不十分となったり欠陥が生じたりするおそれがあり好ましくない。
尚、この実施形態では、基部33上と凸構造部34の側面34aに位置する樹脂層35に光を照射するが、本発明は基部33上に位置する樹脂層35に光を照射することが必須であり、凸構造部34の側面34aに位置する樹脂層35への光照射は任意である。
Next, in the wettability changing step, the
When the water contact angle of the surface of the resin layer irradiated with light exceeds 10 °, the thickness of the
In this embodiment, the
次に、遮光膜形成工程にて、樹脂層35および樹脂層35a上に遮光膜形成用組成液を塗布する。塗布された遮光膜形成用組成液は、水接触角が90°以上である樹脂層35には塗着されず、上記の濡れ性変化工程で水接触角が10°以下となった樹脂層35a上のみに塗着される。その後、乾燥、硬化することにより、樹脂層35a上に遮光膜37を形成する(図5(B))。これによりナノインプリント用モールド31が得られる。使用する遮光膜形成用組成液、および、遮光膜形成用組成液の塗布は、上述の実施形態と同様とすることができる。ここで、例えば、スパッタリング法等の真空成膜法による成膜では、面方向が異なる表面への成膜が難しく、基部33と凸構造部34の側面34aのように、面方向が異なるような表面への遮光膜の形成では、マスクの使用や、遮光材の付着方向の制御等が必要であり、工程が煩雑なものとなる。これに対して、本発明では、遮光膜形成用組成液を塗布して、上記の濡れ性変化工程で水接触角が10°以下となった樹脂層上のみに塗着するので、基部33と凸構造部34の側面34aのように、面方向が異なるような表面にも容易に遮光膜37を形成することができ、工程が簡易である。
Next, in the light shielding film forming step, a light shielding film forming composition liquid is applied onto the
このような本発明によれば、塗布した濡れ性変化樹脂材料塗布液に乾燥処理を施し形成した樹脂層15,35の表面の水接触角が90°以上であり、その後、遮光膜17,37を形成する部位の樹脂層15,35に光を照射して、表面の水接触角が10°以下の樹脂層15a,35aとするので、樹脂層に塗布された遮光膜形成用組成液の親水性にバラツキがあっても、遮光膜形成用組成液は水接触角が90°以上である部位(樹脂層15,35)には塗着せずに、水接触角が10°以下の部位(樹脂層15a,35a)のみに塗着され、遮光膜が形成できるので、工程が簡易なものとなる。また、遮光膜17を形成した後にマスターモールド21を用いた圧着で樹脂層15に凹部16を形成するので、あるいは、マスターモールド41を用いた圧着で濡れ性変化樹脂材料層35′に凹部36を形成した後の遮光膜37の形成ではエッチング工程、真空成膜工程、レジスト剥離工程、あるいは研磨工程がないので、凹部16,36や遮光膜17,37の損傷を防止することができ、さらに、乾燥処理を施し形成した樹脂層の硬度が400以上であるため、耐久性の高いナノインプリント用モールドを作製することができる。
According to the present invention, the water contact angle of the surface of the resin layers 15 and 35 formed by drying the applied wettability changing resin material coating solution is 90 ° or more, and then the
ここで、本発明のナノインプリント用モールドの製造方法により製造されるナノインプリント用モールド11を用いたインプリント装置によるナノインプリントでのパターン形成の一例を、図6を参照して説明する。
図6に示されるように、基板52の表面に被加工物として配設された樹脂層53に、ナノインプリント用モールド11の凸構造部14(パターン領域X)を所定の深さまで押し込む。そして、この状態で照明光学系(図示せず)からナノインプリント用モールド11の基材12の裏面12bに紫外線を照射し、ナノインプリント用モールド11を透過した紫外線により樹脂層53を硬化させる。このとき、非パターン領域Yに照射された紫外線は遮光膜17により遮蔽され、これにより、樹脂層53の意図しない部位への露光が確実に抑制される。また、ナノインプリント用モールド11は、乾燥処理を施して形成した樹脂層15の硬度が400以上であり、一方、被加工物である樹脂層53は樹脂層15に比べると脆弱である。したがって、ナノインプリント用モールド11は良好な耐久性を有している。
Here, an example of pattern formation in nanoimprinting by an imprinting apparatus using the
As shown in FIG. 6, the convex structure portion 14 (pattern region X) of the
その後、ナノインプリント用モールド11を樹脂層53から離型することにより、ナノインプリント用モールド11が有する凹部16が反転した凹凸構造が被加工物である樹脂層53に転写形成される。
上述の実施形態は例示であり、本発明はこれに限定されるものではない。
Thereafter, the
The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention is not limited to this.
次に、より具体的な実施例を示して本発明を更に詳細に説明する。
[実施例1]
厚み6.35mmの石英ガラス(65mm角)をナノインプリント用モールド用基材として準備した。
Next, the present invention will be described in more detail by showing more specific examples.
[Example 1]
Quartz glass (65 mm square) with a thickness of 6.35 mm was prepared as a base material for a mold for nanoimprinting.
<乾燥工程>
まず、上記の基材の一方の面に市販のレジストを塗布し、所望のマスクを介して露光し現像して、基材の中央部に位置する35mm角の領域(パターン領域)にエッチングレジストを形成した。次いで、このエッチングレジストをマスクとして基材をハーフエッチングして、厚み6.335mmの基部と、この基部から突出した高さ15μmの凸構造部を形成した。その後、エッチングレジストを除去し、メサ構造の基材を得た。
<Drying process>
First, a commercially available resist is applied to one surface of the base material, exposed and developed through a desired mask, and an etching resist is applied to a 35 mm square region (pattern region) located at the center of the base material. Formed. Next, the base material was half-etched using this etching resist as a mask to form a base portion having a thickness of 6.335 mm and a convex structure portion having a height of 15 μm protruding from the base portion. Thereafter, the etching resist was removed to obtain a mesa base material.
次に、上記の基材の凸構造部が突出している側の面に、下記組成の濡れ性変化樹脂材料塗布液をスピンコート法により塗布して被覆し、その後、乾燥処理(150℃、10分間)を施して樹脂層(厚み1μm)を形成した。
(濡れ性変化樹脂材料塗布液の組成)
・無定形シリカ … 50重量部
(JSR(株)製 グラスカHPC7002)
・濡れ性変化成分 … 10重量部
(JSR(株)製 グラスカHPC402H)
・光触媒 … 20重量部
(日産化学(株)製 TA−15(平均粒径12nm))
・溶媒成分(トルエン) … 20重量部
このように形成した樹脂層の表面の水接触角は90°、樹脂層の硬度は610であった。尚、水接触角は、マイクロシリンジから水滴を滴下して30秒後に接触角測定器(協和界面科学(株)製 CA−Z型)を用いて測定した。また、硬度はマイクロビッカーズ硬度計((株)島津製作所製 HMV−FAシリーズ)を用いて測定した。以下の実施例、比較例においても同様である。
Next, a wettability changing resin material coating liquid having the following composition is applied and coated on the surface of the base material on which the convex structure portion protrudes by spin coating, followed by drying treatment (150 ° C., 10 ° C. Minutes) to form a resin layer (thickness 1 μm).
(Composition of wettability changing resin material coating solution)
・ Amorphous silica: 50 parts by weight
(Glaska HPC7002 manufactured by JSR Corporation)
・ Wettability changing component: 10 parts by weight
(Glaska HPC402H manufactured by JSR Corporation)
・ Photocatalyst: 20 parts by weight
(TA-15 manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. (
-Solvent component (toluene) 20 parts by weight The water contact angle of the surface of the resin layer thus formed was 90 °, and the hardness of the resin layer was 610. In addition, the water contact angle was measured using a contact angle measuring device (CA-Z type manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.) 30 seconds after dropping water droplets from the microsyringe. Further, the hardness was measured using a micro Vickers hardness tester (HMV-FA series, manufactured by Shimadzu Corporation). The same applies to the following examples and comparative examples.
<濡れ性変化工程>
次に、上記のように形成した樹脂層のうち、基材の基部上と凸構造部の側面に位置する樹脂層に光を照射した。この光照射は、凸構造部に対応した遮光部(35mm角)を有するマスクを介し、平行光(波長が172nmの真空紫外線)を200mJ/cm2照射することにより行った。これにより、照射部位の表面の水接触角は10°となった。
<Wettability change process>
Next, light was irradiated to the resin layer located on the base part of a base material and the side surface of a convex structure part among the resin layers formed as mentioned above. This light irradiation was performed by irradiating 200 mJ / cm 2 of parallel light (vacuum ultraviolet light having a wavelength of 172 nm) through a mask having a light shielding portion (35 mm square) corresponding to the convex structure portion. As a result, the water contact angle on the surface of the irradiated region was 10 °.
<遮光膜形成工程>
次に、樹脂層上に下記組成の遮光膜形成用組成液をスピンコート法で塗布し、乾燥、硬化(230℃、30分間)することにより、上記の濡れ性変化工程で表面の水接触角が10°となった樹脂層上に遮光膜(厚み1μm)を形成した。
(遮光膜形成用組成液の組成)
・カーボンブラック … 61重量部
・感光性樹脂組成物 … 39重量部
・メトキシブチルアセテート … 300重量部
<Light shielding film forming step>
Next, by applying a light-shielding film-forming composition liquid having the following composition on the resin layer by spin coating, drying and curing (230 ° C., 30 minutes), the surface water contact angle in the wettability changing step described above A light-shielding film (thickness 1 μm) was formed on the resin layer having an angle of 10 °.
(Composition of composition liquid for light shielding film formation)
Carbon black: 61 parts by weight Photopolymer composition: 39 parts by weight Methoxybutyl acetate: 300 parts by weight
上記の感光性樹脂組成物は、下記組成を有するものである。
(感光性樹脂組成物の組成)
・アクリル樹脂 … 32重量部
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート … 42重量部
・エピコート180S70(三菱油化シェル(株)製) … 18重量部
・Irg.907(チバスペシャリティケミカルズ(株)製)
… 8重量部
Said photosensitive resin composition has the following composition.
(Composition of photosensitive resin composition)
• Acrylic resin: 32 parts by weight • Dipentaerythritol hexaacrylate: 42 parts by weight • Epicoat 180S70 (manufactured by Mitsubishi Yuka Shell Co., Ltd.): 18 parts by weight • Irg. 907 (manufactured by Ciba Specialty Chemicals)
... 8 parts by weight
<凹部形成工程>
石英ガラスを加工して、30mm角の領域に直径100nmの円柱形状の凸部がピッチ200nmで格子配置されたマスターモールドを作製し、このマスターモールドを、凸構造部上に位置する樹脂層に圧着し、その後、離間して、樹脂層に凹部(深さ200nm、直径100nm)を形成した。これにより、ナノインプリント用モールドを得た。
<Recess formation process>
A quartz mold is processed to produce a master mold in which cylindrical convex portions having a diameter of 100 nm are arranged in a 30 mm square region at a pitch of 200 nm, and this master mold is pressure-bonded to a resin layer located on the convex structure portion. Then, it was separated and a recess (depth 200 nm, diameter 100 nm) was formed in the resin layer. Thereby, a mold for nanoimprinting was obtained.
<評 価>
このように作製したナノインプリント用モールド100個について、凹部および遮光膜を顕微鏡を用いて観察した結果、損傷は発生していなかった。また、遮光膜の光学濃度(OD)を下記の条件で測定した結果、2以上であることを確認した。
(光学濃度の測定)
JISB9622:2000(ISO13656:2000)の反射光学濃度測定に基づく光学系で測定を行う。サカタインクスエンジニアリング(株)製2405型マイクロデンシトメーターを使用し、光吸収部10ヶ所の測定を行い、その平均値を光学濃度とした。
<Evaluation>
As a result of observing the recesses and the light-shielding film with a microscope for 100 nanoimprint molds thus produced, no damage occurred. Moreover, as a result of measuring the optical density (OD) of the light shielding film under the following conditions, it was confirmed that it was 2 or more.
(Measurement of optical density)
Measurement is performed with an optical system based on the reflection optical density measurement of JIS B9622: 2000 (ISO 13656: 2000). Using a 2405 type microdensitometer manufactured by Sakata Inx Engineering Co., Ltd., 10 light absorption parts were measured, and the average value was taken as the optical density.
また、厚み625μmの石英ウエハ上に光硬化性樹脂(東洋合成工業(株)製 PAK−01)を塗布して被加工物とし、石英ウエハが当接するようにインプリント装置の基板ステージに載置した。次いで、光硬化性樹脂層に上記のモールドを押し込み、この状態でインプリント装置の照明光学系から平行光(ピーク波長が365nmの紫外線)を100mJ/cm2照射した。これにより、光硬化性樹脂層を硬化させ、その後、モールドを引き離してパターンを形成した。このように形成されたパターンについて、欠陥率を下記のように測定した。その結果、欠陥率は0.02であり、良好なインプリント転写が行われたことが確認された。
(欠陥率の測定)
光学顕微鏡でパターン領域内を5箇所観察し、一つの観察箇所(1.0mm×1.0mm)内で、樹脂層の剥がれや、パターン欠損が確認できた面積の割合を測定した。したがって、この欠陥率が大きい程、欠陥が多いことを意味し、本発明では、欠陥率が0.1未満を実用レベルと判定する。
In addition, a photocurable resin (PAK-01 manufactured by Toyo Gosei Co., Ltd.) is applied onto a 625 μm thick quartz wafer to form a workpiece, and placed on the substrate stage of the imprint apparatus so that the quartz wafer comes into contact therewith. did. Next, the mold was pushed into the photocurable resin layer, and in this state, parallel light (ultraviolet light having a peak wavelength of 365 nm) was irradiated from the illumination optical system of the imprint apparatus at 100 mJ / cm 2 . Thereby, the photocurable resin layer was cured, and then the pattern was formed by separating the mold. About the pattern formed in this way, the defect rate was measured as follows. As a result, the defect rate was 0.02, and it was confirmed that good imprint transfer was performed.
(Defect rate measurement)
The inside of the pattern region was observed with an optical microscope at five locations, and the ratio of the area where the peeling of the resin layer and the pattern defect could be confirmed was measured within one observation location (1.0 mm × 1.0 mm). Therefore, it means that there are many defects, so that this defect rate is large, and in this invention, it determines with a defect rate being less than 0.1 as a practical use level.
[実施例2]
厚み6.35mmの石英ガラス(65mm角)をナノインプリント用モールド用基材として準備した。
<凹部形成工程>
まず、上記の基材を使用し、実施例1と同様にして、メサ構造の基材を得た。
次に、上記の基材の凸構造部が突出している側の面に、実施例1と同じ組成の濡れ性変化樹脂材料塗布液をスピンコート法により塗布して被覆し、その後、加熱処理(40℃、2分間)を施して溶剤を除去して濡れ性変化樹脂材料層を形成した。
次に、実施例1で使用したのと同じマスターモールドを、凸構造部上に位置する濡れ性変化樹脂材料層に圧着し、その後、離間して、濡れ性変化樹脂材料層に凹部(深さ200nm、直径100nm)を形成した。
[Example 2]
Quartz glass (65 mm square) with a thickness of 6.35 mm was prepared as a base material for a mold for nanoimprinting.
<Recess formation process>
First, the above-mentioned base material was used and a base material having a mesa structure was obtained in the same manner as in Example 1.
Next, a wettability changing resin material coating solution having the same composition as that of Example 1 is applied and coated on the surface of the base material from which the convex structure portion projects, and then heat treatment ( (40 ° C., 2 minutes) to remove the solvent to form a wettability changing resin material layer.
Next, the same master mold as used in Example 1 is pressure-bonded to the wettability changing resin material layer located on the convex structure portion, and then separated from the wettability changing resin material layer to form a recess (depth). 200 nm, diameter 100 nm).
<乾燥工程>
上記のように凹部が形成された濡れ性変化樹脂材料層に乾燥処理(150℃、10分間)を施して樹脂層(厚み1μm)を形成した。
このように形成した樹脂層の表面の水接触角は95°、樹脂層の硬度は、610であった。
<Drying process>
The wettability changing resin material layer in which the recesses were formed as described above was subjected to a drying treatment (150 ° C., 10 minutes) to form a resin layer (thickness 1 μm).
The water contact angle on the surface of the resin layer thus formed was 95 °, and the hardness of the resin layer was 610.
<濡れ性変化工程>
次に、上記のように形成した樹脂層のうち、基材の基部上と凸構造部の側面に位置する樹脂層に、照射量を150mJ/cm2照射とした他は、実施例1と同様にして光照射を行った。これにより、照射部位の表面の水接触角は8°となった。
<Wettability change process>
Next, in the resin layer formed as described above, the resin layer located on the base portion of the base material and the side surface of the convex structure portion is irradiated with a dose of 150 mJ / cm 2 , and the same as in Example 1. Then, light irradiation was performed. As a result, the water contact angle on the surface of the irradiated region was 8 °.
<遮光膜形成工程>
次に、樹脂層上に実施例1と同じ組成の遮光膜形成用組成液をスピンコート法で塗布し、乾燥、硬化(230℃、30分間)することにより、上記の濡れ性変化工程で表面の水接触角が8°となった樹脂層上に遮光膜(厚み1μm)を形成した。これにより、ナノインプリント用モールドを得た。
<Light shielding film forming step>
Next, a light-shielding film forming composition liquid having the same composition as in Example 1 is applied onto the resin layer by spin coating, and dried and cured (230 ° C., 30 minutes). A light-shielding film (thickness 1 μm) was formed on the resin layer having a water contact angle of 8 °. Thereby, a mold for nanoimprinting was obtained.
<評 価>
このように作製したナノインプリント用モールド100個について、凹部および遮光膜を顕微鏡を用いて観察した結果、損傷は発生していなかった。また、遮光膜の光学濃度(OD)を実施例1と同様にして測定した結果、2以上であることを確認した。
また、実施例1と同様にしてパターン形成を行い、欠陥率を測定した結果、0.03であり、良好なインプリント転写が行われたことが確認された。
<Evaluation>
As a result of observing the recesses and the light-shielding film with a microscope for 100 nanoimprint molds thus produced, no damage occurred. Moreover, as a result of measuring the optical density (OD) of the light shielding film in the same manner as in Example 1, it was confirmed that it was 2 or more.
Further, pattern formation was performed in the same manner as in Example 1, and the defect rate was measured. As a result, it was 0.03, and it was confirmed that good imprint transfer was performed.
[実施例3]
厚み6.35mmの石英ガラス(65mm角)をナノインプリント用モールド用基材として準備した。
<凹部形成工程・乾燥工程>
まず、上記の基材を使用し、実施例1と同様にして、メサ構造の基材を得た。
次に、上記の基材の凸構造部が突出している側の面に、実施例1と同じ組成の濡れ性変化樹脂材料塗布液をスピンコート法により塗布して被覆し、その後、加熱処理(40℃、2分間)を施して溶剤を除去して濡れ性変化樹脂材料層を形成した。
次に、実施例1で使用したのと同じマスターモールドを、凸構造部上に位置する濡れ性変化樹脂材料層に圧着し、その状態で、濡れ性変化樹脂材料層に乾燥処理(150℃、10分間)を施して樹脂層を形成した。その後、マスターモールドと樹脂層とを離間して、樹脂層に凹部(深さ200nm、直径100nm)を形成した。
このように形成した樹脂層(厚み1μm)の表面の水接触角は90°、樹脂層の硬度は、610であった。
[Example 3]
Quartz glass (65 mm square) with a thickness of 6.35 mm was prepared as a base material for a mold for nanoimprinting.
<Recess formation process / drying process>
First, the above-mentioned base material was used and a base material having a mesa structure was obtained in the same manner as in Example 1.
Next, a wettability changing resin material coating solution having the same composition as that of Example 1 is applied and coated on the surface of the base material from which the convex structure portion projects, and then heat treatment ( (40 ° C., 2 minutes) to remove the solvent to form a wettability changing resin material layer.
Next, the same master mold as used in Example 1 was pressure-bonded to the wettability changing resin material layer located on the convex structure portion, and in that state, the wettability changing resin material layer was dried (150 ° C., For 10 minutes) to form a resin layer. Thereafter, the master mold and the resin layer were separated from each other, and a recess (depth 200 nm, diameter 100 nm) was formed in the resin layer.
The water contact angle on the surface of the resin layer (thickness 1 μm) thus formed was 90 °, and the hardness of the resin layer was 610.
<濡れ性変化工程>
次に、上記のように形成した樹脂層のうち、基材の基部上と凸構造部の側面に位置する樹脂層に、実施例1と同様にして光照射を行った。これにより、照射部位の表面の水接触角は10°となった。
<Wettability change process>
Next, among the resin layers formed as described above, light irradiation was performed on the resin layers located on the base portion of the base material and on the side surfaces of the convex structure portion in the same manner as in Example 1. As a result, the water contact angle on the surface of the irradiated region was 10 °.
<遮光膜形成工程>
次に、樹脂層上に実施例1と同じ組成の遮光膜形成用組成液をスピンコート法で塗布し、乾燥、硬化(230℃、30分間)することにより、上記の濡れ性変化工程で表面の水接触角が10°となった樹脂層上に遮光膜(厚み1μm)を形成した。これにより、ナノインプリント用モールドを得た。
<Light shielding film forming step>
Next, a light-shielding film forming composition liquid having the same composition as in Example 1 is applied onto the resin layer by spin coating, and dried and cured (230 ° C., 30 minutes). A light-shielding film (thickness 1 μm) was formed on the resin layer having a water contact angle of 10 °. Thereby, a mold for nanoimprinting was obtained.
<評 価>
このように作製したナノインプリント用モールド100個について、凹部および遮光膜を顕微鏡を用いて観察した結果、損傷は発生していなかった。また、遮光膜の光学濃度(OD)を実施例1と同様にして測定した結果、2以上であることを確認した。
また、実施例1と同様にしてパターン形成を行い、欠陥率を測定した結果、0.02であり、良好なインプリント転写が行われたことが確認された。
<Evaluation>
As a result of observing the recesses and the light-shielding film with a microscope for 100 nanoimprint molds thus produced, no damage occurred. Moreover, as a result of measuring the optical density (OD) of the light shielding film in the same manner as in Example 1, it was confirmed that it was 2 or more.
Further, pattern formation was performed in the same manner as in Example 1, and the defect rate was measured. As a result, it was 0.02, and it was confirmed that good imprint transfer was performed.
[比較例1]
実施例1の<乾燥工程>において、乾燥処理の条件を100℃、1分間とし、樹脂層の表面の水接触角を70°、硬度を220とした他は、実施例1と同様にして、ナノインプリント用モールドを作製した。
<評 価>
このように作製したナノインプリント用モールド100個について、凹部および遮光膜を顕微鏡を用いて観察した結果、マスターモールドを用いて凹部を形成した樹脂層の領域(パターン領域)にも遮光膜が痕跡程度に形成されており、実用に供し得ないものであった。
[Comparative Example 1]
In the <Drying Step> of Example 1, the conditions for the drying treatment were 100 ° C. for 1 minute, the water contact angle on the surface of the resin layer was 70 °, and the hardness was 220. A mold for nanoimprinting was produced.
<Evaluation>
As a result of observing the recesses and the light-shielding film with a microscope with respect to 100 nanoimprint molds thus produced, the light-shielding film was also traced in the resin layer region (pattern region) where the recesses were formed using the master mold. It was formed and could not be put to practical use.
[比較例2]
実施例1の<濡れ性変化工程>において、照射量を110mJ/cm2照射とし、光照射部位の樹脂層の表面の水接触角を20°とした他は、実施例1と同様にして、ナノインプリント用モールドを作製した。
<評 価>
このように作製したナノインプリント用モールド100個について、凹部および遮光膜を顕微鏡を用いて観察した結果、損傷は発生していなかった。しかし、遮光膜の光学濃度(OD)を実施例1と同様にして測定した結果、2未満の箇所が存在し、遮光膜の厚みにバラツキが存在した。
[Comparative Example 2]
In the <Wettability changing step> of Example 1, the irradiation amount was 110 mJ / cm 2 irradiation, and the water contact angle on the surface of the resin layer at the light irradiation site was 20 °, as in Example 1, A mold for nanoimprinting was produced.
<Evaluation>
As a result of observing the recesses and the light-shielding film with a microscope for 100 nanoimprint molds thus produced, no damage occurred. However, as a result of measuring the optical density (OD) of the light-shielding film in the same manner as in Example 1, there were locations less than 2 and there was variation in the thickness of the light-shielding film.
[比較例3]
厚み6.35mmの石英ガラス(65mm角)をナノインプリント用モールド用基材として準備した。
上記の基材の一方の面にスパッタリング法によりクロム薄膜(厚み50nm)を成膜し、その後、このクロム薄膜上に市販のレジストを塗布した。
次いで、市販の電子線描画装置内のステージ上に、基材の裏面がステージと対向するように基材を配置し、レジストに電子線を照射して、所望のパターン潜像を形成した。
次に、レジストを現像してレジスト層を形成し、このレジスト層をマスクとしてドライエッチングによりクロム薄膜に開口(直径100nmの円形開口がピッチ200nmで格子配置されたパターン)を形成して、遮光性エッチングマスクとした。次いで、この遮光性エッチングマスクを介して異方性エッチングによって基材に凹部を形成した。形成した凹部は深さ200nm、直径100nmであった。この凹部が形成されたパターン領域は、基材の中央に位置する30mm角の領域であった。
[Comparative Example 3]
Quartz glass (65 mm square) with a thickness of 6.35 mm was prepared as a base material for a mold for nanoimprinting.
A chromium thin film (thickness: 50 nm) was formed on one surface of the substrate by sputtering, and then a commercially available resist was applied on the chromium thin film.
Next, the base material was placed on a stage in a commercially available electron beam drawing apparatus so that the back surface of the base material faces the stage, and the resist was irradiated with an electron beam to form a desired pattern latent image.
Next, the resist is developed to form a resist layer, and the resist layer is used as a mask to form openings (patterns in which circular openings with a diameter of 100 nm are arranged in a grid with a pitch of 200 nm) in a chromium thin film by dry etching. An etching mask was obtained. Next, a recess was formed in the base material by anisotropic etching through this light-shielding etching mask. The formed recess had a depth of 200 nm and a diameter of 100 nm. The pattern area in which the recess was formed was a 30 mm square area located in the center of the substrate.
次に、エッチング液として硝酸第二セリウムアンモニウムを用いて、遮光性エッチングマスクをエッチングして除去した。
次に、凹部を形成した基材面に市販のレジストを塗布し、所望のマスクを介して露光し現像して、上記の35mm角のパターン領域にエッチングレジストを形成した。次いで、このエッチングレジストをマスクとして基材をエッチングして、厚み6.335mmの基部と、この基部から突出した高さ15μmの凸構造部を形成した。
次いで、上記のエッチングレジストを被覆するように基材上に真空蒸着法によりシリコン薄膜(厚み50nm)を形成して遮光膜とした。その後、レジスト剥離液を用いてエッチングレジストを剥離するとともに、エッチングレジスト上の遮光膜も除去した。これにより、凸構造部の側面、および基部のみに遮光膜が残り、図1に示されるようなメサ構造のナノインプリント用モールドを得た。
Next, the light-shielding etching mask was removed by etching using ceric ammonium nitrate as an etchant.
Next, a commercially available resist was applied to the surface of the base material on which the recesses were formed, exposed through a desired mask, and developed to form an etching resist in the 35 mm square pattern region. Next, the base material was etched using the etching resist as a mask to form a base portion having a thickness of 6.335 mm and a convex structure portion having a height of 15 μm protruding from the base portion.
Next, a silicon thin film (thickness: 50 nm) was formed on the substrate by vacuum deposition so as to cover the etching resist, thereby forming a light shielding film. Thereafter, the etching resist was stripped using a resist stripping solution, and the light shielding film on the etching resist was also removed. Thereby, the light shielding film remained only on the side surface and the base portion of the convex structure portion, and a mesa structure mold for nanoimprinting as shown in FIG. 1 was obtained.
<評 価>
このように作製したナノインプリント用モールド100個について、凹部および遮光膜を顕微鏡を用いて観察した結果、30個のモールドにおいて凹部の損傷が発生し、特に35mm角のパターン領域の端部に多く損傷が発生していた。
<Evaluation>
As a result of observing the recesses and the light-shielding film using a microscope for 100 nanoimprint molds thus produced, damage to the recesses occurred in 30 molds, and in particular, there was a lot of damage at the edges of the pattern area of 35 mm square. It has occurred.
ナノインプリント技術を用いた微細加工に利用可能である。 It can be used for microfabrication using nanoimprint technology.
11,31…ナノインプリント用モールド
12,32…基材
13,33…基部
14,44…凸構造部
14a,34a…凸構造部の側面
15,35…樹脂層
15a,35a…濡れ性を変化させた樹脂層
35′…濡れ性変化樹脂材料層
16,36…凹部
17,37…遮光膜
21,41…マスターモールド
DESCRIPTION OF
Claims (7)
基部と該基部の一方の面から突出する凸構造部とを有する基材の前記凸構造部が突出している側の面に、濡れ性変化樹脂材料塗布液を塗布して被覆し、その後、乾燥処理を施して、表面の水接触角が90°以上、かつ、硬度が400以上である樹脂層を形成する乾燥工程と、
前記基部上に位置する前記樹脂層に光を照射して、該照射部位の樹脂層の表面の水接触角を10°以下とする濡れ性変化工程と、
前記樹脂層上に遮光膜形成用組成液を塗布して、乾燥、硬化することにより、前記基部上に位置する前記樹脂層上に遮光膜を形成する遮光膜形成工程と、
前記凸構造部上に位置する前記樹脂層とマスターモールドとを圧着し、その後、離間することにより、前記樹脂層に凹部を形成する凹部形成工程と、を有することを特徴としたナノインプリント用モールドの製造方法。 A base having a base and a convex structure protruding from one surface of the base; a resin layer covering a surface of the base from which the convex structure protrudes; and the base on the convex structure In a method for producing a mold for nanoimprint, comprising: a recess located in a resin layer; and a light-shielding film covering a resin layer located on the base.
A base material having a base and a convex structure protruding from one surface of the base is coated with a wettability-changing resin material coating solution on the surface of the base on which the convex structure protrudes, and then dried. Applying a treatment to form a resin layer having a surface water contact angle of 90 ° or more and a hardness of 400 or more;
A wettability changing step of irradiating the resin layer located on the base with light so that the water contact angle of the surface of the resin layer at the irradiated site is 10 ° or less;
A light-shielding film forming step of forming a light-shielding film on the resin layer located on the base by applying a composition liquid for forming a light-shielding film on the resin layer, and drying and curing;
A recess forming step of forming a recess in the resin layer by pressure-bonding the resin layer located on the projecting structure and the master mold, and then separating the master mold, and a mold for nanoimprint, Production method.
基部と該基部の一方の面から突出する凸構造部とを有する基材の前記凸構造部が突出している側の面に、濡れ性変化樹脂材料塗布液を塗布して被覆し、前記凸構造部上に位置する濡れ性変化樹脂材料層とマスターモールドとを圧着し、その後、離間することにより、前記濡れ性変化樹脂材料層に凹部を形成する凹部形成工程と、
前記濡れ性変化樹脂材料層に乾燥処理を施して、表面の水接触角が90°以上、かつ、硬度が400以上である樹脂層とする乾燥工程と、
前記基部上に位置する前記樹脂層に光を照射して、該照射部位の樹脂層の表面の水接触角を10°以下とする濡れ性変化工程と、
前記樹脂層上に遮光膜形成用組成液を塗布して、乾燥、硬化することにより、前記基部上に位置する前記樹脂層上に遮光膜を形成する遮光膜形成工程と、を有することを特徴としたナノインプリント用モールドの製造方法。 A base having a base and a convex structure protruding from one surface of the base; a resin layer covering a surface of the base from which the convex structure protrudes; and the base on the convex structure In a method for producing a mold for nanoimprint, comprising: a recess located in a resin layer; and a light-shielding film covering a resin layer located on the base.
A base material having a base and a convex structure projecting from one surface of the base is coated with a wettability-changing resin material coating solution on the surface of the base on which the convex structure projects. A recess forming step of forming a recess in the wettability changing resin material layer by pressing the wettability changing resin material layer and the master mold located on the part, and then separating the master mold;
A drying process in which the wettability changing resin material layer is subjected to a drying treatment to form a resin layer having a surface water contact angle of 90 ° or more and a hardness of 400 or more;
A wettability changing step of irradiating the resin layer located on the base with light so that the water contact angle of the surface of the resin layer at the irradiated site is 10 ° or less;
A light-shielding film forming step of forming a light-shielding film on the resin layer located on the base by applying a composition liquid for forming a light-shielding film on the resin layer, and drying and curing. The manufacturing method of the mold for nanoimprint made.
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