JP5619939B2 - Pattern transfer method - Google Patents
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Description
本発明は、被転写体に押し付けてその表面に微細パターンを転写するパターン転写方法に関する。 The present invention relates to a pattern transfer method in which a fine pattern is transferred onto a surface of a transfer target by being pressed against the transfer target.
従来、半導体デバイス等で必要とされる微細パターンを加工する技術として、フォトリソグラフィ技術が多く用いられてきた。しかし、パターンの微細化が進み、要求される加工寸法が露光に用いられる光の波長程度まで小さくなるとフォトリソグラフィ技術での対応が困難となってきた。そのため、これに代わり、荷電粒子線装置の一種である電子線描画装置が用いられるようになった。 Conventionally, a photolithography technique has been often used as a technique for processing a fine pattern required for a semiconductor device or the like. However, as the pattern becomes finer and the required processing dimensions become as small as the wavelength of light used for exposure, it is difficult to cope with the photolithography technique. Therefore, instead of this, an electron beam drawing apparatus, which is a kind of charged particle beam apparatus, has come to be used.
この電子線を用いたパターン形成は、i線、エキシマレーザ等の光源を用いたパターン形成における一括露光方法と異なり、マスクパターンを直接描画する方法をとる。よって、描画するパターンが多いほど露光(描画)時間が増加し、パターン完成までに時間がかかるという欠点があり、半導体集積回路の集積度が高まるにつれて、パターン形成に必要な時間が増大して、スループットが低下することが懸念される。 Unlike the batch exposure method in pattern formation using a light source such as i-line or excimer laser, the pattern formation using the electron beam employs a method of directly drawing a mask pattern. Therefore, the exposure (drawing) time increases as the pattern to be drawn increases, and it takes time to complete the pattern. As the degree of integration of the semiconductor integrated circuit increases, the time required for pattern formation increases. There is a concern that the throughput will decrease.
そこで、電子線描画装置の高速化を図るために各種形状のマスクを組み合わせて、それらに一括して電子ビームを照射することで複雑な形状の電子ビームを形成する、一括図形照射法の開発が進められている。しかしながら、パターンの微細化が進む一方で、電子線描画装置の大型化や、マスク位置の高精度制御等、装置コストが高くなるという欠点があった。 Therefore, in order to increase the speed of the electron beam lithography system, development of a collective figure irradiation method that combines various shapes of masks and forms an electron beam with a complex shape by irradiating them with an electron beam in a lump. It is being advanced. However, while miniaturization of patterns has progressed, there has been a drawback that the cost of the apparatus becomes high, such as an increase in the size of the electron beam drawing apparatus and high-precision control of the mask position.
これに対し、高精度なパターン形成を低コストで行うための技術として、ナノインプリント技術が知られている。このナノインプリント技術は、形成しようとするパターンの凹凸に対応する凹凸(表面形状)が形成されたスタンパを、例えば所定の基板上に樹脂層を形成して得られる被転写体に型押しするものであり、微細パターンを被転写体の樹脂層に形成することができる。そして、このナノインプリント技術は、大容量記録媒体における記録ビットのパターンの形成や、半導体集積回路のパターンの形成への応用が検討されている。 On the other hand, a nanoimprint technique is known as a technique for performing highly accurate pattern formation at a low cost. In this nanoimprint technology, a stamper on which unevenness (surface shape) corresponding to the unevenness of a pattern to be formed is impressed on a transfer object obtained by forming a resin layer on a predetermined substrate, for example. Yes, a fine pattern can be formed on the resin layer of the transfer object. This nanoimprint technology is being studied for application to the formation of recording bit patterns on large-capacity recording media and the formation of semiconductor integrated circuit patterns.
現在、従来ナノインプリント技術に用いられてきた石英等のハードなスタンパは、転写の際、被転写基板の反りや突起に追従できず、広範囲で転写不良領域が発生する問題があった。転写不良領域を低減させるために、基板の反りと突起の両方を吸収することが必要である。そのため、基板の反りと突起の両方に追従する、柔軟な樹脂スタンパが検討されている(非特許文献1)。さらに、基材と微細構造体層の間に緩衝層と呼ばれる柔軟な樹脂層を有する多層型の樹脂スタンパの報告例もある(非特許文献2)。また、ナノインプリント技術において、被転写体と微細構造体層の剥離は、転写精度に大きく影響を与えるため、両者の離型性が非常に重要となる。従来、ナノインプリントに用いられてきた石英等のスタンパは、表面をフッ素系の離系剤により処理することで離型性を付与している(特許文献1)。現在、ソフトスタンパの表面に対しても同様な離型処理を施し、転写に用いている。 At present, hard stampers such as quartz that have been used in the conventional nanoimprint technology cannot follow the warp and protrusions of the substrate to be transferred during transfer, and there is a problem that a defective transfer region occurs in a wide range. In order to reduce the defective transfer area, it is necessary to absorb both the warp and the protrusion of the substrate. Therefore, a flexible resin stamper that follows both the warp and the protrusion of the substrate has been studied (Non-Patent Document 1). Furthermore, there is a report example of a multilayer type resin stamper having a flexible resin layer called a buffer layer between a base material and a fine structure layer (Non-patent Document 2). Further, in the nanoimprint technology, the separation between the transfer object and the fine structure layer greatly affects the transfer accuracy, and therefore the releasability of both is very important. Conventionally, a stamper such as quartz used for nanoimprint imparts releasability by treating the surface with a fluorine-based release agent (Patent Document 1). Currently, the same mold release treatment is applied to the surface of the soft stamper and used for transfer.
しかしながら、従来の前記したスタンパでは、塗布した離型剤の厚さムラによりパターンの精度が低下しやすいことや、繰り返し転写するにつれて離型層が劣化し、転写不良を生じるという課題がある。 However, the above-described conventional stamper has problems that the pattern accuracy is likely to be lowered due to the uneven thickness of the applied release agent, and that the release layer deteriorates with repeated transfer, resulting in a transfer failure.
そこで、本発明の課題は、樹脂スタンパの連続転写性を向上させ、高精度で連続転写が可能な微細構造体層を有する微細パターン転写用スタンパを使用したパターン転写方法を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a pattern transfer method using a fine pattern transfer stamper having a fine structure layer capable of improving the continuous transfer property of a resin stamper and capable of continuous transfer with high accuracy.
前記課題を解決する本発明は、凹凸パターンが形成された微細構造体層を有するスタンパを被転写基板上の光硬化性樹脂材料に押し付け、前記光硬化性樹脂材料を硬化させることで、前記光硬化性樹脂材料に前記スタンパの凹凸パターンを転写するパターン転写方法において、前記スタンパの微細構造体層として、前記光硬化性樹脂材料の硬化機構とは異なる硬化機構を有するシルセスキオキサン誘導体を主成分とする樹脂組成物の重合体を用いて、前記光硬化性樹脂材料に前記スタンパの凹凸パターンを転写することを特徴とする。 The present invention for solving the above-described problems is directed to pressing the stamper having a microstructure layer formed with a concavo-convex pattern against a photocurable resin material on a substrate to be transferred, thereby curing the photocurable resin material. In the pattern transfer method for transferring the uneven pattern of the stamper to a curable resin material, a silsesquioxane derivative having a curing mechanism different from the curing mechanism of the photocurable resin material is mainly used as the microstructure layer of the stamper. Using the polymer of the resin composition as a component, the uneven pattern of the stamper is transferred to the photocurable resin material.
本発明によれば、樹脂スタンパの連続転写性を向上させ、高精度で連続転写が可能な微細構造体層を有する微細パターン転写用スタンパを使用したパターン転写方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the pattern transfer method using the stamper for fine pattern transfer which has the fine structure layer which improves the continuous transfer property of a resin stamper and can perform continuous transfer with high precision can be provided.
次に、本発明の実施形態について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図1(a)は、本発明の実施形態の微細パターン転写用スタンパを示す模式図、図1(b)は、図1(a)の微細パターン転写用スタンパにおける支持基材の部分拡大図、図1(c)は、図1(b)の支持基材の変形例を示す図である。
以下では、微細パターン転写用スタンパについて説明した後に、このスタンパを使用したパターン転写方法について説明する。
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. FIG. 1A is a schematic diagram showing a fine pattern transfer stamper according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a partially enlarged view of a support substrate in the fine pattern transfer stamper of FIG. FIG.1 (c) is a figure which shows the modification of the support base material of FIG.1 (b).
Hereinafter, after describing the stamper for fine pattern transfer, a pattern transfer method using this stamper will be described.
(微細パターン転写用スタンパ)
図1(a)に示すように、本実施形態に係る微細パターン転写用スタンパ3は、支持基材1上に微細構造体層2を有している。ここで微細構造とは、ナノメートルからマイクロメートルのオーダで形成された構造のことを指す。
(Fine pattern transfer stamper)
As shown in FIG. 1A, the fine
支持基材1としては、微細構造体層2を保持する機能を有するものであれば材質、サイズ、作製方法は特に限定されない。支持基材1の材料としては、例えば、シリコンウエハ、各種金属材料、ガラス、石英、セラミック、樹脂等、強度と加工性を有するものであればよい。具体的には、Si、SiC、SiN、多結晶Si、Ni、Cr、Cu、及びこれらを1種以上含むものが例示される。特に、石英やガラスは透明性が高く、微細構造体層2や、この微細構造体層2と支持基材1との間に配置されてもよい緩衝層(図示省略)が光硬化性材料の場合、樹脂に光が効率的に照射されるため好ましい。
The
また、樹脂の具体例としては、例えば、フェノール樹脂(PF)、ユリア樹脂(UF)、メラミン樹脂(MF)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、不飽和ポリエステル樹脂(UP)、アルキド樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂(EP)、ポリイミド樹脂(PI)、ポリウレタン(PUR)、ポリカーボネート(PC)、ポリスチレン(PS)、アクリル樹脂(PMMA)、ポリアミド樹脂(PA)、ABS樹脂、AS樹脂、AAS樹脂、ポリビニルアルコール、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリアリレート樹脂、酢酸セルロース、ポリプロピレン、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリフェニレンオキシド、シクロオレフィンポリマ、ポリ乳酸、シリコーン樹脂、ジアリルフタレート樹脂等が挙げられる。これらのいずれかを単独で用いても、異なる樹脂を複数混合して用いてもよい。また、無機フィラーや有機フィラー等の充填剤を含んでいてもよい。
また、支持基材1は、微細構造体層2との間に緩衝層(図示省略)と呼ばれる柔軟な樹脂層を有していてもよい。そして、微細構造体層2と緩衝層との接着力を強化するために、緩衝層の表面にはカップリング処理が施されていてもよい。
Specific examples of the resin include, for example, phenol resin (PF), urea resin (UF), melamine resin (MF), polyethylene terephthalate (PET), unsaturated polyester resin (UP), alkyd resin, vinyl ester resin, Epoxy resin (EP), polyimide resin (PI), polyurethane (PUR), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), acrylic resin (PMMA), polyamide resin (PA), ABS resin, AS resin, AAS resin, polyvinyl alcohol , Polyethylene (PE), polypropylene (PP), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyarylate resin, cellulose acetate, polypropylene, polyethylene naphthalate (PEN), polybutylene terephthalate (PBT), polyphenylene sulfide PPS), polyphenylene oxide, cycloolefin polymer, polylactic acid, silicone resin, diallyl phthalate resin and the like. Any of these may be used alone, or a plurality of different resins may be mixed and used. Moreover, fillers, such as an inorganic filler and an organic filler, may be included.
Further, the
支持基材1は、単一の材料からなるものであっても、又は複数の材料からなるものであってもよい。
図1(b)に示す支持基材1は、第1のハード層1a、第1のソフト層1b、第2のハード層1c及び第2のソフト層1dをこの順番で備えている。そして、第1のソフト層1b及び第2のソフト層1dの弾性率が、第1のハード層1a及び第2のハード層1cの弾性率よりも小さくなっている。ちなみに、微細構造体層2は、第2のソフト層1dの表面に形成されている。これらの第1のソフト層1b及び第2のソフト層1d、並びに第1のハード層1a及び第2のハード層1cのそれぞれは、前記した弾性率の関係を満足するように、前記した材料から選択して構成することができる。
The
The
また、支持基材1は、弾性率の異なる2種以上の層から構成された、他の形態であってもよく、図1(c)に示す支持基材1は、第1のハード層1a、ソフト層1e及び第2のハード層1cをこの順番に備え、ソフト層1eの弾性率が第1のハード層1a及び第2のハード層1cの弾性率よりも小さくなっている。
なお、本発明における支持基材1は、ハード層とソフト層の順序や組み合わせ、微細構造体層2が配置される層に区別を設けることなく、層数や順序、構成は特に限定されない。
Moreover, the
In addition, the
前記微細構造体層2は、複数の重合性官能基を有するシルセスキオキサン誘導体を主成分として含む樹脂組成物の重合体(硬化物)で形成されている。樹脂組成物中のシルセスキオキサン誘導体の含有率としては、80質量%以上が望ましい。
The
シルセスキオキサン誘導体(モノマ)の重合性官能基は、3個以上を有するものが望ましい。 The polymerizable functional group of the silsesquioxane derivative (monomer) preferably has three or more.
重合性官能基としては、ビニル基、エポキシ基、オキセタニル基、ビニルエーテル基及び(メタ)アクリル基から選ばれる少なくとも1種であることが望ましい。 The polymerizable functional group is preferably at least one selected from a vinyl group, an epoxy group, an oxetanyl group, a vinyl ether group, and a (meth) acryl group.
このようなシルセスキオキサン誘導体は、本発明の微細パターン転写用スタンパを使用した後記する転写方法で選ばれる硬化性樹脂材料の硬化機構と、シルセスキオキサン誘導体の硬化機構とが異なるものが望ましい。具体的には、転写用の硬化性樹脂材料がラジカル重合性のものである場合には、光カチオン重合性のシルセスキオキサン誘導体が望ましく、逆に転写用の硬化性樹脂材料が光カチオン重合性であれば、光ラジカル重合性のシルセスキオキサン誘導体が望ましい。 Such a silsesquioxane derivative is different in the curing mechanism of the curable resin material selected by the transfer method described later using the fine pattern transfer stamper of the present invention and the curing mechanism of the silsesquioxane derivative. desirable. Specifically, when the curable resin material for transfer is radically polymerizable, a photocationically polymerizable silsesquioxane derivative is desirable, and conversely, the curable resin material for transfer is photocationically polymerized. If it is, the photopolymerizable silsesquioxane derivative is desirable.
前記微細構造体層2を形成する樹脂組成物は、前記した主成分としてのシルセスキオキサン誘導体以外に、他の硬化性樹脂を含むものであってもよい。
ここでの他の硬化性樹脂としては、シルセスキオキサン誘導体が有する重合性官能基と同機構で硬化する樹脂モノマが望ましい。
The resin composition forming the
As the other curable resin here, a resin monomer that is cured by the same mechanism as the polymerizable functional group of the silsesquioxane derivative is desirable.
エポキシ基を有する他の硬化性樹脂としては、例えば、ビスフェノールA系エポキシ樹脂、水添ビスフェノールA系エポキシ樹脂、ビスフェノールF系エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、脂肪族環式エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、2官能アルコールエーテル型エポキシ樹脂等が挙げられる。 Other curable resins having an epoxy group include, for example, bisphenol A type epoxy resins, hydrogenated bisphenol A type epoxy resins, bisphenol F type epoxy resins, novolac type epoxy resins, aliphatic cyclic epoxy resins, and naphthalene type epoxy resins. Biphenyl type epoxy resin, bifunctional alcohol ether type epoxy resin, and the like.
オキセタニル基を有する他の硬化性樹脂としては、例えば、3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン、1,4−ビス[(3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)メチル]ベンゼン、3−エチル−3−(フェノキシメチル)オキセタン、ジ[1−エチル(3−オキセタニル)]メチルエーテル、3−エチル−3−(2−エチルヘキシロキシメチル)オキセタン、3−エチル−3−{[3−(トリエトキシシリル)プロポキシ]メチル}オキセタン、オキセタニルシルセスキオキサン、フェノールノボラックオキセタン等が挙げられる。 Examples of other curable resins having an oxetanyl group include 3-ethyl-3-hydroxymethyloxetane, 1,4-bis [(3-ethyl-3-oxetanylmethoxy) methyl] benzene, 3-ethyl-3- (Phenoxymethyl) oxetane, di [1-ethyl (3-oxetanyl)] methyl ether, 3-ethyl-3- (2-ethylhexyloxymethyl) oxetane, 3-ethyl-3-{[3- (triethoxysilyl) ) Propoxy] methyl} oxetane, oxetanylsilsesquioxane, phenol novolac oxetane and the like.
ビニルエーテル基を有する他の硬化性樹脂としては、例えば、エチレングリコールジビニルエーテル、ジエチレングリコールジビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、テトラエチレングリコールジビニルエーテル、ブタンジオールジビニルエーテル、ヘキサンジオールジビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、イソフタル酸ジ(4−ビニロキシ)ブチル、グルタル酸ジ(4−ビニロキシ)ブチル、コハク酸ジ(4−ビニロキシ)ブチルトリメチロールプロパントリビニルエーテル、2−ヒドロキシエチルビニルエーテル、ヒドロキシブチルビニルエーテル、ヒドロキシヘキシールビニルエーテル等が挙げられる。 Examples of other curable resins having a vinyl ether group include ethylene glycol divinyl ether, diethylene glycol divinyl ether, triethylene glycol divinyl ether, tetraethylene glycol divinyl ether, butanediol divinyl ether, hexanediol divinyl ether, and cyclohexanedimethanol divinyl ether. , Di (4-vinyloxy) butyl isophthalate, di (4-vinyloxy) butyl glutarate, di (4-vinyloxy) butyl trimethylolpropane trivinyl ether, 2-hydroxyethyl vinyl ether, hydroxybutyl vinyl ether, hydroxyhexyl vinyl ether Etc.
以上、エポキシ基、オキセタニル基、ビニルエーテル基のいずれかの官能基を有する有機成分を例示したが、本発明はこれに限定されない。分子鎖中にエポキシ基、オキセタニル基、ビニルエーテル基等の重合性官能基を有するものであれば基本的に本発明に用いることができる。 As mentioned above, although the organic component which has any functional group of an epoxy group, an oxetanyl group, and a vinyl ether group was illustrated, this invention is not limited to this. Any polymer having a polymerizable functional group such as an epoxy group, oxetanyl group, or vinyl ether group in the molecular chain can be basically used in the present invention.
また、前記微細構造体層2を形成する樹脂組成物は、更に光硬化重合開始剤を含むことが望ましい。
この光硬化重合開始剤としては、前記樹脂組成物に含まれるシルセスキオキサン誘導体や、他の硬化性樹脂の重合性官能基に合わせて適宜選択される。特に、カチオン重合開始剤は酸素阻害による硬化不良を防ぐ点において望ましい。
カチオン重合開始剤としては、求電子試薬であり、カチオン発生源を持っているもので、有機成分を熱又は光により硬化させるものであれば特に制限はなく、公知のカチオン重合開始剤を用いることができる。特に、紫外線により硬化を開始させるカチオン重合性触媒は、室温での凹凸パターン形成が可能となり、より高精度なマスタモールドからのレプリカ形成が可能となるので望ましい。
Moreover, it is desirable that the resin composition forming the
The photocuring polymerization initiator is appropriately selected according to the silsesquioxane derivative contained in the resin composition or the polymerizable functional group of another curable resin. In particular, the cationic polymerization initiator is desirable in terms of preventing poor curing due to oxygen inhibition.
The cationic polymerization initiator is not particularly limited as long as it is an electrophile and has a cation generation source and can cure organic components by heat or light, and a known cationic polymerization initiator should be used. Can do. In particular, a cationically polymerizable catalyst that initiates curing with ultraviolet rays is desirable because it allows formation of a concavo-convex pattern at room temperature and allows for more accurate replica formation from a master mold.
カチオン重合性触媒としては、例えば、鉄−アレン錯体化合物、芳香族ジアゾニウム塩、芳香族ヨードニウム塩、芳香族スルホニウム塩、ピリジニウム塩、アルミニウム錯体/シリルエーテルや、プロトン酸、ルイス酸等が挙げられる。
また、紫外線により硬化を開始するカチオン重合触媒の具体的な例としては、IRGACURE261(チバガイギー社製)、オプトマーSP−150(旭電化工業社製)、オプトマーSP−151旭電化工業社製)、オプトマーSP−152(旭電化工業社製)、オプトマーSP−170(旭電化工業社製)、オプトマーSP−171(旭電化工業社製)、オプトマーSP−172(旭電化工業社製)、UVE−1014(ゼネラルエレクトロニクス社製)、CD−1012(サートマー社製)、サンエイドSI−60L(三新化学工業社製)、サンエイドSI−80L(三新化学工業社製)、サンエイドSI−100L(三新化学工業社製)、サンエイドSI−110(三新化学工業社製)、サンエイドSI−180(三新化学工業社製)、CI−2064(日本曹達社製)、CI−2639(日本曹達社製)、CI−2624(日本曹達社製)、CI−2481(日本曹達社製)、Uvacure 1590(ダイセルUCB社製)、Uvacure 1591(ダイセルUCB社製)、RHODORSIL Photo InItiator 2074(ローヌ・プーラン社製)、UVI−6990(ユニオンカーバイド社製)、BBI−103(ミドリ化学社製)、MPI−103(ミドリ化学社製)、TPS−103(ミドリ化学社製)、MDS−103(ミドリ化学社製)、DTS−103(ミドリ化学社製)、DTS−103(ミドリ化学社製)、NAT−103(ミドリ化学社製)、NDS−103(ミドリ化学社製)、CYRAURE UVI6990(ユニオンカ−バイト日本社製)等が挙げられる。これら重合開始剤は単独で適用することも可能であるが、2種以上を組み合わせて使用することもできる。このほか公知の重合促進剤及び増感剤等と組み合わせて適用することもできる。
Examples of the cationic polymerizable catalyst include iron-allene complex compounds, aromatic diazonium salts, aromatic iodonium salts, aromatic sulfonium salts, pyridinium salts, aluminum complexes / silyl ethers, protonic acids, Lewis acids, and the like.
In addition, specific examples of the cationic polymerization catalyst that starts curing by ultraviolet rays include IRGACURE261 (Ciba Geigy), Optmer SP-150 (Asahi Denka Kogyo), Optomer SP-151 (Asahi Denka Kogyo), Optomer SP-152 (Asahi Denka Kogyo), Optomer SP-170 (Asahi Denka Kogyo), Optomer SP-171 (Asahi Denka Kogyo), Optomer SP-172 (Asahi Denka Kogyo), UVE-1014 (Manufactured by General Electronics Co., Ltd.), CD-1012 (manufactured by Sartomer), Sun-Aid SI-60L (manufactured by Sanshin Chemical Industry Co., Ltd.), Sun-Aid SI-80L (manufactured by Sanshin Chemical Industry Co., Ltd.), Sun-Aid SI-100L (manufactured by Sanshin Chemical) Industrial Co., Ltd.), Sun-Aid SI-110 (manufactured by Sanshin Chemical Industry Co., Ltd.), Sun-Aid SI-180 (manufactured by Sanshin Chemical Industrial Co., Ltd.), CI-2064 (manufactured by Nippon Soda Co., Ltd.), CI-2639 (manufactured by Nippon Soda Co., Ltd.) , CI-2624 (Nippon Soda Co., Ltd.), CI-2481 (Nippon Soda Co., Ltd.), Uvacure 159 0 (manufactured by Daicel UCB), Uvacure 1591 (manufactured by Daicel UCB), RHODORSIL Photo InItiator 2074 (manufactured by Rhone-Poulenc), UVI-6990 (manufactured by Union Carbide), BBI-103 (manufactured by Midori Chemical), MPI -103 (Midori Chemical Co., Ltd.), TPS-103 (Midori Chemical Co., Ltd.), MDS-103 (Midori Chemical Co., Ltd.), DTS-103 (Midori Chemical Co., Ltd.), DTS-103 (Midori Chemical Co., Ltd.), NAT -103 (manufactured by Midori Chemical Co., Ltd.), NDS-103 (manufactured by Midori Chemical Co., Ltd.), CYRAURE UVI6990 (manufactured by Union Carbide Japan Co., Ltd.) and the like. These polymerization initiators can be applied alone, but can also be used in combination of two or more. In addition, it can also be applied in combination with known polymerization accelerators and sensitizers.
このような樹脂組成物は、光硬化重合開始剤を除く成分の全てが重合性官能基を有する樹脂であることが望ましい。
しかしながら、製造工程により意図せず混入する反応性官能基を有しない溶剤成分は樹脂組成物に含まれていても本発明の効果を阻害するものではない。また、樹脂組成物には、本発明の課題を阻害しない範囲で、支持基材1と樹脂組成物との密着力を強化するための界面活性剤が含まれていてもよい。また、必要に応じ重合禁止剤等の添加剤を加えてもよい。
Such a resin composition is desirably a resin in which all of the components except the photo-curing polymerization initiator have a polymerizable functional group.
However, even if a solvent component that does not have a reactive functional group that is unintentionally mixed in by the production process is contained in the resin composition, the effect of the present invention is not inhibited. In addition, the resin composition may contain a surfactant for enhancing the adhesion between the
以上のような、微細パターン転写用スタンパ3においては、支持基材1及び微細構造体層2は、光透過性(例えば、紫外光透過性)となるように形成することが望ましい。このような微細パターン転写用スタンパ3によれば、後記する被転写体の硬化性樹脂材料6(図3参照)に光硬化性樹脂を使用することができる。つまり、この微細パターン転写用スタンパ3は、光ナノプリント用のレプリカモールドとして使用可能となる。
In the fine
次に、本実施形態に係る微細パターン転写用スタンパ3の製造方法について説明する。ここで参照する図2(a)から(c)は、微細パターン転写用スタンパの製造方法を模式的に示す工程説明図である。
Next, a method for manufacturing the fine
先ずこの製造方法では、図2(a)に示すように、微細パターン4aが形成されたマスタモールド4が準備される。その一方で、支持基材1上に、前記シルセスキオキサン誘導体を主成分とする樹脂組成物2aが塗布される。
First, in this manufacturing method, as shown in FIG. 2A, a
次に、図2(b)に示すように、樹脂組成物2a上に、微細パターン4aが形成されたマスタモールド4が押し付けられる。そして、マスタモールド4を押し付けた状態で、樹脂組成物2aを硬化させることによってマスタモールド4の微細パターン4aが樹脂組成物2aに転写される。ちなみに、この樹脂組成物2aの硬化は、光照射及び加熱並びにこれらの組合せにより行われればよい。
Next, as shown in FIG.2 (b), the
そして、図2(c)に示すように、硬化した樹脂組成物2a(図2(b)参照)からマスタモールド4が剥離されることによって、支持基材1上に微細構造体層2が形成された、本実施形態に係る微細パターン転写用スタンパ3が得られる。
And as shown in FIG.2 (c), the
(パターン転写方法)
次に、この微細パターン転写用スタンパ3を使用した微細パターンの転写方法について説明する。図3は、微細パターン転写用スタンパの微細パターンを被転写体に転写する様子を示す模式図である。
この転写方法では、図3に示すように、被転写基板7上に硬化性樹脂材料6を設けた被転写体5が使用される。
(Pattern transfer method)
Next, a fine pattern transfer method using the fine
In this transfer method, as shown in FIG. 3, a transfer body 5 in which a curable resin material 6 is provided on a transfer substrate 7 is used.
被転写基板7としては、特に制限はなく、微細パターンを転写して得られる微細構造体の用途に応じて適宜に設定することでき、具体的には、例えば、シリコンウエハ、各種金属材料、ガラス、石英、セラミック、樹脂等が挙げられる。 There is no restriction | limiting in particular as the to-be-transferred substrate 7, According to the use of the fine structure obtained by transferring a fine pattern, it can set suitably, for example, a silicon wafer, various metal materials, glass, for example , Quartz, ceramic, resin and the like.
硬化性樹脂材料6としては、例えば、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等が挙げられる。なお、硬化性樹脂材料6として、光硬化性樹脂及び熱硬化性樹脂の少なくともいずれかを使用する場合には、前記したように、前記した樹脂組成物の主成分であるシルセスキオキサン誘導体の硬化機構と異なる硬化機構を有する光硬化性樹脂及び熱硬化性樹脂が望ましい。 Examples of the curable resin material 6 include a photocurable resin, a thermosetting resin, and a thermoplastic resin. In addition, when using at least any one of a photocurable resin and a thermosetting resin as the curable resin material 6, as described above, the silsesquioxane derivative that is the main component of the resin composition described above is used. A photocurable resin and a thermosetting resin having a curing mechanism different from the curing mechanism are desirable.
この転写方法は、被転写体5の硬化性樹脂材料6に微細パターン転写用スタンパ3が型押しされることで、硬化性樹脂材料6に微細パターン4aが転写されて微細構造体が得られる。なお、前記したように、微細パターン転写用スタンパ3の支持基材1及び微細構造体層2を、波長365nm以上の光が透過可能となるように形成することで、硬化性樹脂材料6として光硬化性樹脂を使用することができる。
In this transfer method, the fine
以上のような、本実施形態に係る微細パターン転写用スタンパ3によれば、シルセスキオキサン誘導体を主成分とする樹脂組成物の重合体(硬化物)で形成された微細構造体層2を支持基材1上に有しているので、被転写体5に対して、離型処理を必要とせず、高精度で連続転写が可能となる。この際、被転写体5の硬化性樹脂材料6の硬化機構と異なる硬化機構を有するシルセスキオキサン誘導体で微細構造体層2を形成することで、微細パターン転写用スタンパ3は更に離型性に優れる。
このように離型処理を必要とせずに、連続転写性を向上させることができる微細パターン転写用スタンパ3は、微細構造体の製造時におけるランニングコストを低減することができる。
According to the fine
As described above, the fine
次に、実施例を示しながら本発明をさらに具体的に説明する。以下の説明において使用する「部」及び「%」は特に示さない限りすべて質量基準である。
(実施例1)
はじめに、複数個のオキセタニル基を有するシルセスキオキサン誘導体OX−SQ SI−20(東亞合成社製)1部と、カチオン重合開始剤としてのアデカオプトマーSP−172(旭電化工業社製)0.06部を調合して微細構造体層の光硬化性樹脂組成物を調製した。
Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples. Unless otherwise indicated, “part” and “%” used in the following description are based on mass.
Example 1
First, 1 part of a silsesquioxane derivative OX-SQ SI-20 (manufactured by Toagosei Co., Ltd.) having a plurality of oxetanyl groups and Adekaoptomer SP-172 (manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.) 0 as a cationic polymerization initiator 0.06 part was prepared and the photocurable resin composition of the microstructure layer was prepared.
次に、支持基材として、表面にKBM403(信越シリコーン社製)によりカップリング処理した20mm×20mm、厚さ0.7mmの支持基材を準備した。この支持基材のカップリング処理表面に、微細構造体層となる樹脂組成物を滴下した。次に、OPTOOL DSX(ダイキン工業社製)により離型処理された表面に180nmΦ、ピッチ180nm、高さ200nmのホールパターンが形成された石英製のマスタモールドを光硬化性樹脂組成物に押し付けた状態で、365nm波長の紫外線を120秒間照射した。次に、硬化した光硬化性樹脂組成物より、マスタモールドを剥離し、微細構造体層を形成して、本発明の微細パターン転写用スタンパを作製した。この微細パターン転写用スタンパを用いて連続転写を行った。被転写基板にはガラス基板を、被転写体にはアクリレート系モノマを主成分とする光ラジカル重合性の樹脂組成物を使用した。50回転写後の微細構造体層のパターン形状を原子間力顕微鏡(ビーコ社製)により測定し、転写前の微細構造体層のパターンとの誤差を評価した。高さ方向の最大寸法誤差が3%程度であり、離型処理無しで、微細パターン転写用スタンパによる高精度連続転写が可能であった。 Next, as a supporting substrate, a supporting substrate having a surface of 20 mm × 20 mm and a thickness of 0.7 mm was prepared by coupling with KBM403 (manufactured by Shin-Etsu Silicone). A resin composition to be a fine structure layer was dropped onto the coupling-treated surface of the support substrate. Next, a quartz master mold in which a hole pattern of 180 nmφ, pitch 180 nm, and height 200 nm is formed on the surface subjected to mold release treatment by OPTOOL DSX (manufactured by Daikin Industries) is pressed against the photocurable resin composition. Then, ultraviolet rays with a wavelength of 365 nm were irradiated for 120 seconds. Next, the master mold was peeled from the cured photocurable resin composition to form a fine structure layer, and a stamper for fine pattern transfer of the present invention was produced. Continuous transfer was performed using this fine pattern transfer stamper. A glass substrate was used as the transfer substrate, and a photo-radically polymerizable resin composition containing an acrylate monomer as a main component was used as the transfer substrate. The pattern shape of the fine structure layer after the 50th transfer was measured with an atomic force microscope (manufactured by Beco), and an error from the pattern of the fine structure layer before the transfer was evaluated. The maximum dimensional error in the height direction is about 3%, and high-precision continuous transfer using a fine pattern transfer stamper was possible without a release process.
(実施例2)
実施例1と同様の方法で微細構造体層を有する微細パターン転写用スタンパを作製した。この際、8個のエポキシ基を有するシルセスキオキサン誘導体Q−4OG(東亞合成製)1部と、カチオン重合開始剤としてのアデカオプトマーSP−172(旭電化工業社製)0.06部を調合し、微細構造体層の光硬化性樹脂組成物を作製した。この光硬化性樹脂組成物を用い、実施例1と同様の方法により微細パターン転写用スタンパを作製し、そして連続転写を行って、AFMにより評価した。50回連続転写後における微細構造体パターンの高さ方向の最大寸法誤差が3%であり離型処理無しで、微細パターン転写用スタンパによる高精度連続転写が可能であった。
(Example 2)
A fine pattern transfer stamper having a fine structure layer was produced in the same manner as in Example 1. At this time, 1 part of silsesquioxane derivative Q-4OG (manufactured by Toagosei Co., Ltd.) having 8 epoxy groups and 0.06 part of Adekaoptomer SP-172 (manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.) as a cationic polymerization initiator Was prepared to prepare a photocurable resin composition having a fine structure layer. Using this photo-curable resin composition, a fine pattern transfer stamper was prepared in the same manner as in Example 1, and continuous transfer was performed and evaluated by AFM. The maximum dimension error in the height direction of the fine structure pattern after 50 times of continuous transfer was 3%, and high-precision continuous transfer with a fine pattern transfer stamper was possible without a mold release process.
(実施例3)
実施例1と同様の方法で微細構造体層を有する微細パターン転写用スタンパを作製した。この際、カチオン重合性のエポキシ基を3個有するシルセスキオキサン誘導体Tris[(epoxypropoxypropyl) dimethylsilyloxy]-POSS(ALDRICH)1部と光カチオン重合開始剤であるアデカオプトマーSP−172(旭電化工業社製)0.06部を調合し光硬化性樹脂組成物とした。この光硬化性樹脂組成物を用い、実施例1と同様の方法により樹脂スタンパを作製し、そして連続転写を行い、AFMにより評価した。50回連続転写後における微細構造体パターンの高さ方向の最大寸法誤差が3%であり離型処理無しで、微細パターン転写用スタンパによる高精度連続転写が可能であった。
Example 3
A fine pattern transfer stamper having a fine structure layer was produced in the same manner as in Example 1. At this time, 1 part of a silsesquioxane derivative Tris [(epoxypropoxypropyl) dimethylsilyloxy] -POSS (ALDRICH) having three cationically polymerizable epoxy groups and a photocation polymerization initiator, Adekaoptomer SP-172 (Asahi Denka Kogyo) 0.06 part (made by company) was prepared and it was set as the photocurable resin composition. Using this photo-curable resin composition, a resin stamper was produced by the same method as in Example 1, and continuous transfer was performed and evaluated by AFM. The maximum dimension error in the height direction of the fine structure pattern after 50 times of continuous transfer was 3%, and high-precision continuous transfer with a fine pattern transfer stamper was possible without a mold release process.
(実施例4)
実施例1と同様の方法で微細構造体層を有する微細パターン転写用スタンパを作製した。この際、光カチオン重合性のエポキシ基を8個有するシルセスキオキサン誘導体90部、同じ光カチオン重合性のエポキシ基を2個有するポリジメチルシロキサン10部、及び光カチオン重合開始剤であるアデカオプトマーSP−172(旭電化工業社製)6部を調合し光硬化性樹脂組成物とした。この光硬化性樹脂組成物を用い、実施例1と同様の方法により微細パターン転写用スタンパを作製し、そして連続転写を行い、AFMにより評価した。50回連続転写後における微細構造体パターンの高さ方向の最大寸法誤差が3%であり離型処理無しで、微細パターン転写用スタンパによる高精度連続転写が可能であった。
Example 4
A fine pattern transfer stamper having a fine structure layer was produced in the same manner as in Example 1. At this time, 90 parts of a silsesquioxane derivative having 8 photocationically polymerizable epoxy groups, 10 parts of polydimethylsiloxane having 2 photocationically polymerizable epoxy groups, and adekatop which is a photocationic polymerization initiator 6 parts of Mer SP-172 (manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.) was blended to prepare a photocurable resin composition. Using this photo-curable resin composition, a fine pattern transfer stamper was prepared in the same manner as in Example 1, and was continuously transferred and evaluated by AFM. The maximum dimension error in the height direction of the fine structure pattern after 50 times of continuous transfer was 3%, and high-precision continuous transfer with a fine pattern transfer stamper was possible without a mold release process.
(実施例5)
実施例1と同様の方法で微細構造体層を有する微細パターン転写用スタンパを作製した。この際、光カチオン重合性のエポキシ基を8個有するシルセスキオキサン誘導体90部、同じ光カチオン重合性のエポキシ基を2個有するビスフェノールA型エポキシ樹脂であるエピコート828(ジャパンエポキシレジン社製)10部、及び光カチオン重合開始剤であるアデカオプトマーSP−172(旭電化工業社製)6部を調合し、光硬化性樹脂組成物とした。この光硬化性樹脂組成物を用い、実施例1と同様の方法により微細パターン転写用スタンパを作製し、そして連続転写を行い、AMFにより評価した。50回連続転写後における微細構造体パターンの高さ方向の最大寸法誤差が3%であり、離型処理無しで、微細パターン転写用スタンパによる高精度連続転写が可能であった。
(Example 5)
A fine pattern transfer stamper having a fine structure layer was produced in the same manner as in Example 1. In this case, 90 parts of a silsesquioxane derivative having 8 photocationically polymerizable epoxy groups and Epicoat 828 (produced by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.) which is a bisphenol A type epoxy resin having 2 photocationically polymerizable epoxy groups. 10 parts and 6 parts of Adekaoptomer SP-172 (manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.) which is a photocationic polymerization initiator were prepared to obtain a photocurable resin composition. Using this photo-curable resin composition, a fine pattern transfer stamper was prepared in the same manner as in Example 1, and was continuously transferred and evaluated by AMF. The maximum dimensional error in the height direction of the fine structure pattern after 50 times of continuous transfer was 3%, and high-precision continuous transfer with a fine pattern transfer stamper was possible without a release process.
(実施例6)
複数個のオキセタニル基を有するシルセスキオキサン誘導体OX−SQ SI−20(東亞合成社製)1部と、カチオン重合開始剤としてのアデカオプトマーSP−172(旭電化工業社製)0.06部を調合し、微細構造体層の光硬化性樹脂組成物を作製した。また、支持基材として、表面にKBM403(信越シリコーン社製)によりカップリング処理した20mm×20mm、厚さ0.7mmの支持基材を準備した。OPTOOL DSX(ダイキン工業社製)により離型処理された表面に180nmΦ、ピッチ180nm、高さ200nmのホールパターンが形成された石英製マスタモールド上に、微細構造体層となる樹脂組成物を滴下し、スピンコート後、紫外線を照射して硬化させ微細構造体層を形成した。
(Example 6)
1 part of silsesquioxane derivative OX-SQ SI-20 (manufactured by Toagosei Co., Ltd.) having a plurality of oxetanyl groups and Adekaoptomer SP-172 (manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.) 0.06 as a cationic polymerization initiator The part was prepared and the photocurable resin composition of the microstructure layer was produced. Further, as a support base material, a support base material having a surface of 20 mm × 20 mm and a thickness of 0.7 mm was prepared by coupling with KBM403 (manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.). A resin composition that becomes a fine structure layer is dropped on a quartz master mold having a hole pattern of 180 nmφ, 180 nm pitch, and 200 nm height formed on the surface that has been released by OPTOOL DSX (manufactured by Daikin Industries). Then, after spin coating, it was cured by irradiation with ultraviolet rays to form a fine structure layer.
次に、第一支持層(第2のハード層)となるカップリング処理した高弾性支持基材を押し付けた後、紫外線を照射して硬化させ、第一支持層を形成した。微細構造体層に用いた樹脂とは異なる弾性率を有する樹脂であり、第二支持層(ソフト層)となる低弾性エポキシ樹脂を滴下し、スピンコート後、紫外線を照射して硬化させ第二支持層を形成した。第三支持層(第1のハード層)となるカップリング処理した高弾性支持基材を押し付けた後、紫外線を照射して硬化させ第三支持層を形成し、第一支持層、第二支持層、及び第三支持層からなる支持基材を形成した。 Next, after the highly elastic support base material subjected to the coupling treatment to be the first support layer (second hard layer) was pressed, it was cured by irradiation with ultraviolet rays to form the first support layer. A resin having an elastic modulus different from that of the resin used for the microstructure layer, a low-elastic epoxy resin serving as a second support layer (soft layer) is dropped, and after spin coating, cured by irradiation with ultraviolet rays. A support layer was formed. After pressing the high-elasticity support substrate that has been subjected to the coupling treatment to be the third support layer (first hard layer), it is cured by irradiation with ultraviolet rays to form the third support layer, and the first support layer and the second support layer. A support substrate composed of a layer and a third support layer was formed.
次に、硬化した光硬化性樹脂組成物からなる微細構造体層、第一支持層、第二支持層、及び第三支持層をマスタモールドから剥離し、本発明の微細パターン転写用スタンパを作製した。作製した微細パターン転写用スタンパを用いて連続転写を行った。被転写基板にはガラス基板を、被転写体にはアクリレート系モノマを主成分とする光ラジカル重合性の樹脂組成物を使用した。50回転写後の微細構造体層のパターン形状を原子間力顕微鏡(ビーコ社製)により測定し、転写前の微細構造体層のパターンとの誤差を評価した。高さ方向の最大寸法誤差が3%程度であり離型処理無しで、微細パターン転写用スタンパによる高精度連続転写が可能であった。 Next, the fine structure layer, the first support layer, the second support layer, and the third support layer made of the cured photocurable resin composition are peeled off from the master mold, and the stamper for transferring a micropattern of the present invention is produced. did. Continuous transfer was performed using the produced fine pattern transfer stamper. A glass substrate was used as the transfer substrate, and a photo-radically polymerizable resin composition containing an acrylate monomer as a main component was used as the transfer substrate. The pattern shape of the fine structure layer after the 50th transfer was measured with an atomic force microscope (manufactured by Beco), and an error from the pattern of the fine structure layer before the transfer was evaluated. The maximum dimensional error in the height direction is about 3%, and high-precision continuous transfer using a fine pattern transfer stamper was possible without a mold release process.
(実施例7)
複数個のオキセタニル基を有するシルセスキオキサン誘導体OX−SQ SI−20(東亞合成社製)1部と、カチオン重合開始剤としてのアデカオプトマーSP−172(旭電化工業社製)0.06部を調合し、微細構造体層の光硬化性樹脂組成物を作製した。また、支持基材として、表面にKBM403(信越シリコーン社製)によりカップリング処理した20mm×20mm、厚さ0.7mmの支持基材を準備した。OPTOOL DSX(ダイキン工業社製)により離型処理された表面に180nmΦ、ピッチ180nm、高さ200nmのホールパターンが形成された石英製マスタモールド上に、微細構造体層となる樹脂組成物を滴下し、スピンコート後、紫外線を照射して硬化させ微細構造体層を形成した。
(Example 7)
1 part of silsesquioxane derivative OX-SQ SI-20 (manufactured by Toagosei Co., Ltd.) having a plurality of oxetanyl groups and Adekaoptomer SP-172 (manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.) 0.06 as a cationic polymerization initiator The part was prepared and the photocurable resin composition of the microstructure layer was produced. Further, as a support base material, a support base material having a surface of 20 mm × 20 mm and a thickness of 0.7 mm was prepared by coupling with KBM403 (manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.). A resin composition that becomes a fine structure layer is dropped on a quartz master mold having a hole pattern of 180 nmφ, 180 nm pitch, and 200 nm height formed on the surface that has been released by OPTOOL DSX (manufactured by Daikin Industries). Then, after spin coating, it was cured by irradiation with ultraviolet rays to form a fine structure layer.
次に、微細構造体層に用いた樹脂とは異なる弾性率を有する樹脂であり、第一支持層(第2のソフト層)となる低弾性エポキシ樹脂を滴下し、スピンコート後、紫外線を照射して硬化させ第一支持層を形成させた。第二支持層(第2のハード層)となるカップリング処理した高弾性支持基材を押し付けた後、紫外線を照射して硬化させ、第二支持層を形成した。次に、第三支持層(第1のソフト層)となる不飽和ポリエステル樹脂を滴下し、スピンコート後、紫外線を照射して硬化させ第三支持層を形成した。次に、第四支持層(第1のハード層)となるカップリング処理した高弾性支持基材を押し付けた後、紫外線を照射して硬化させ第四支持層を形成した。 Next, a resin having an elastic modulus different from that of the resin used for the fine structure layer is dropped, and a low-elastic epoxy resin to be a first support layer (second soft layer) is dropped and irradiated with ultraviolet rays after spin coating. And cured to form a first support layer. A highly elastic support base material subjected to coupling treatment to be the second support layer (second hard layer) was pressed, and then cured by irradiation with ultraviolet rays to form a second support layer. Next, an unsaturated polyester resin to be a third support layer (first soft layer) was dropped, and after spin coating, it was cured by irradiation with ultraviolet rays to form a third support layer. Next, a high-elasticity support base material subjected to a coupling process to be a fourth support layer (first hard layer) was pressed and then cured by irradiation with ultraviolet rays to form a fourth support layer.
硬化した光硬化性樹脂組成物からなる微細構造体層、第一支持層、第二支持層、第三支持層、及び第四支持層を、マスタモールドから剥離し、本発明の微細パターン転写用スタンパを作製した。作製した微細パターン転写用スタンパを用いて連続転写を行った。被転写基板にはガラス基板を、被転写体にはアクリレート系モノマを主成分とする光ラジカル重合性の樹脂組成物を使用した。50回転写後の微細構造体層のパターン形状を原子間力顕微鏡(ビーコ社製)により測定し、転写前の微細構造体層のパターンとの誤差を評価した。高さ方向の最大寸法誤差が2%程度であり離型処理無しで、微細パターン転写用スタンパによる高精度連続転写が可能であった。 The fine structure layer, the first support layer, the second support layer, the third support layer, and the fourth support layer made of the cured photocurable resin composition are peeled off from the master mold, and the fine pattern transfer of the present invention is performed. A stamper was produced. Continuous transfer was performed using the produced fine pattern transfer stamper. A glass substrate was used as the transfer substrate, and a photo-radically polymerizable resin composition containing an acrylate monomer as a main component was used as the transfer substrate. The pattern shape of the fine structure layer after the 50th transfer was measured with an atomic force microscope (manufactured by Beco), and an error from the pattern of the fine structure layer before the transfer was evaluated. The maximum dimensional error in the height direction is about 2%, and high-precision continuous transfer with a fine pattern transfer stamper was possible without a release process.
(実施例8)
複数個のオキセタニル基を有するシルセスキオキサン誘導体OX−SQ SI−20(東亞合成社製)1部とカチオン重合開始剤として、アデカオプトマーSP−172(旭電化工業社製)0.06部を調合し、微細構造体層の光硬化性樹脂組成物を作製した。また、支持基材として、表面にKBM403(信越シリコーン社製)によりカップリング処理した20mm×20mm、厚さ0.7mmの支持基材を準備した。OPTOOL DSX(ダイキン工業社製)により離型処理された表面に180nmΦ、ピッチ180nm、高さ200nmのホールパターンが形成された石英製マスタモールド上に、微細構造体層となる樹脂組成物を滴下し、スピンコート後、紫外線を照射して硬化させ微細構造体層を形成した。
(Example 8)
1 part of silsesquioxane derivative OX-SQ SI-20 (manufactured by Toagosei Co., Ltd.) having a plurality of oxetanyl groups and 0.06 part of Adekaoptomer SP-172 (manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.) as a cationic polymerization initiator Was prepared to prepare a photocurable resin composition having a fine structure layer. Further, as a support base material, a support base material having a surface of 20 mm × 20 mm and a thickness of 0.7 mm was prepared by coupling with KBM403 (manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.). A resin composition that becomes a fine structure layer is dropped on a quartz master mold having a hole pattern of 180 nmφ, 180 nm pitch, and 200 nm height formed on the surface that has been released by OPTOOL DSX (manufactured by Daikin Industries). Then, after spin coating, it was cured by irradiation with ultraviolet rays to form a fine structure layer.
次に、微細構造体層に用いた樹脂とは異なる弾性率を有する樹脂であり、第一支持層(ソフト層)となる低弾性エポキシ樹脂を滴下し、第二支持層(ハード層)となるカップリング処理した高弾性支持基材を押し付けた後、紫外線を照射して硬化させ、第一支持層、第二支持層からなる支持基材を形成した。 Next, a resin having an elastic modulus different from that of the resin used for the microstructure layer is dropped, and a low-elasticity epoxy resin that becomes the first support layer (soft layer) is dropped to become the second support layer (hard layer). After pressing the high-elasticity support substrate subjected to the coupling treatment, it was cured by irradiation with ultraviolet rays to form a support substrate composed of a first support layer and a second support layer.
次に、硬化した光硬化性樹脂組成物からなる第一支持層、第二支持層、及び微細構造体層をマスタモールドから剥離し、本発明の微細パターン転写用スタンパ作製した。作製した微細パターン転写用スタンパを用いて連続転写を行った。被転写基板にはガラス基板を、被転写体にはアクリレート系モノマを主成分とする光ラジカル重合性の樹脂組成物を使用した。50回転写後の微細構造体層のパターン形状を原子間力顕微鏡(ビーコ社製)により測定し、転写前の微細構造体層のパターンとの誤差を評価した。高さ方向の最大寸法誤差が3%程度であり離型処理無しで、微細パターン転写用スタンパによる高精度連続転写が可能であった。 Next, the first support layer, the second support layer, and the fine structure layer made of the cured photo-curable resin composition were peeled from the master mold, and a fine pattern transfer stamper of the present invention was produced. Continuous transfer was performed using the produced fine pattern transfer stamper. A glass substrate was used as the transfer substrate, and a photo-radically polymerizable resin composition containing an acrylate monomer as a main component was used as the transfer substrate. The pattern shape of the fine structure layer after the 50th transfer was measured with an atomic force microscope (manufactured by Beco), and an error from the pattern of the fine structure layer before the transfer was evaluated. The maximum dimensional error in the height direction is about 3%, and high-precision continuous transfer using a fine pattern transfer stamper was possible without a mold release process.
(比較例1)
実施例1と同様の方法で微細構造体層を有する微細パターン転写用スタンパを作製した。この際、ラジカル重合性のアクリレート基を8個有するシルセスキオキサン誘導体1部と光ラジカル重合開始剤であるDAROCURE1173(チバ社製)0.03部を光硬化性樹脂組成物とした。実施例1と同様な方法で連続転写性の評価を試みたが、微細パターン転写用スタンパを被転写体から剥離することができず微細構造体を転写することができなかった。
(Comparative Example 1)
A fine pattern transfer stamper having a fine structure layer was produced in the same manner as in Example 1. At this time, 1 part of a silsesquioxane derivative having 8 radical polymerizable acrylate groups and 0.03 part of DAROCURE 1173 (manufactured by Ciba) as a radical photopolymerization initiator were used as a photocurable resin composition. Although continuous transferability was evaluated in the same manner as in Example 1, the fine pattern transfer stamper could not be peeled off from the transfer target, and the fine structure could not be transferred.
(比較例2)
実施例1と同様の方法で微細構造体層を有する微細パターン転写用スタンパを作製した。その際、2官能性のポリジメチルシロキサンとカチオン重合開始剤としての光カチオン重合開始剤であるアデカオプトマーSP−172(旭電化工業社製)を調合し、パターン層の光硬化性樹脂組成物とした。実施例1と同様な方法で連続転写性の評価を試みたところ、連続転写20回目の被転写体では微細構造体の転写が確認できなかった。同時に、20回連続転写後スタンパの微細構造体層のパターン破断が観察された。また、転写10回目の被転写体ではパターン高さが転写1回目の非転写体と比較し10〜20%増加しており、精度のよく転写を行うことができなかった。
(Comparative Example 2)
A fine pattern transfer stamper having a fine structure layer was produced in the same manner as in Example 1. At that time, bifunctional polydimethylsiloxane and adekatopomer SP-172 (manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.) which is a photocationic polymerization initiator as a cationic polymerization initiator were prepared, and a photocurable resin composition for the pattern layer was prepared. It was. When an attempt was made to evaluate the continuous transferability by the same method as in Example 1, the transfer of the fine structure could not be confirmed on the transferred object at the 20th continuous transfer. At the same time, pattern breakage of the fine structure layer of the stamper was observed after 20 consecutive transfers. Further, the pattern height of the transferred object at the 10th transfer increased by 10 to 20% compared to the non-transferred object at the first transfer, and transfer could not be performed with high accuracy.
(比較例3)
実施例1と同様の方法で微細構造体層を有する微細パターン転写用スタンパを作製した。この際、光カチオン重合性のエポキシ基を8個有するシルセスキオキサン誘導体75部、同じ光カチオン重合性のエポキシ基を2個有するポリジメチルシロキサン25部、及び光カチオン重合開始剤であるアデカオプトマーSP−172(旭電化工業社製)6部を調合し、光硬化性樹脂組成物とした。実施例1と同様な方法で連続転写性の評価を試みたところ、連続転写20回目の被転写体では微細構造体の転写が確認できなかった。同時に、20回連続転写後スタンパの微細構造体層のパターン座屈が観察された。また、転写10回目の被転写体ではパターン高さが転写1回目の非転写体と比較し10〜20%増加しており、精度のよく転写を行うことができなかった。さらに、広範囲において転写不良が確認され、連続転写10回程度で微細構造体層は破壊されている。
(Comparative Example 3)
A fine pattern transfer stamper having a fine structure layer was produced in the same manner as in Example 1. At this time, 75 parts of a silsesquioxane derivative having 8 photocationically polymerizable epoxy groups, 25 parts of polydimethylsiloxane having 2 photocationically polymerizable epoxy groups, and adekatop as a photocationic polymerization initiator 6 parts of Mer SP-172 (manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.) was blended to prepare a photocurable resin composition. When an attempt was made to evaluate the continuous transferability by the same method as in Example 1, the transfer of the fine structure could not be confirmed on the transferred object at the 20th continuous transfer. At the same time, pattern buckling of the microstructure layer of the stamper was observed after 20 consecutive transfers. Further, the pattern height of the transferred object at the 10th transfer increased by 10 to 20% compared to the non-transferred object at the first transfer, and transfer could not be performed with high accuracy. Further, transfer defects are confirmed in a wide range, and the fine structure layer is destroyed after about 10 continuous transfers.
(比較例4)
実施例1と同様の方法で微細構造体層を有する微細パターン転写用スタンパを作製した。この際、光カチオン重合性のエポキシ基を8個有するシルセスキオキサン誘導体75部、同じ光カチオン重合性のエポキシ基を2個有するビスフェノールA型エポキシ樹脂であるエピコート828(ジャパンエポキシレジン社製)25部、及び光カチオン重合開始剤であるアデカオプトマーSP−172(旭電化工業社製)6部を調合し光硬化性樹脂組成物とした。実施例1と同様な方法で連続転写性の評価を試みたところ、連続転写20回目の被転写体では微細構造体の転写が確認できなかった。同時に、20回連続転写後スタンパの微細構造体層のパターン座屈が観察された。
(Comparative Example 4)
A fine pattern transfer stamper having a fine structure layer was produced in the same manner as in Example 1. At this time, 75 parts of a silsesquioxane derivative having 8 photocationically polymerizable epoxy groups and Epicoat 828 (produced by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.), which is a bisphenol A type epoxy resin having 2 photocationically polymerizable epoxy groups. 25 parts and 6 parts of Adekaoptomer SP-172 (manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.) which is a photocationic polymerization initiator were prepared to obtain a photocurable resin composition. When an attempt was made to evaluate the continuous transferability by the same method as in Example 1, the transfer of the fine structure could not be confirmed on the transferred object at the 20th continuous transfer. At the same time, pattern buckling of the microstructure layer of the stamper was observed after 20 consecutive transfers.
1 支持基材
1a 第1のハード層
1b 第1のソフト層
1c 第2のハード層
1d 第2のソフト層
1e ソフト層
2 微細構造体層
2a 樹脂組成物
3 微細パターン転写用スタンパ
4a 微細パターン
5 被転写体
6 硬化性樹脂材料
7 被転写基板
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記スタンパの微細構造体層として、前記光硬化性樹脂材料の硬化機構とは異なる硬化機構を有するシルセスキオキサン誘導体を主成分とする樹脂組成物の重合体を用いて、前記光硬化性樹脂材料に前記スタンパの凹凸パターンを転写することを特徴とするパターン転写方法。 By pressing a stamper having a fine structure layer on which a concavo-convex pattern is formed against a photocurable resin material on a transfer substrate and curing the photocurable resin material, the concavo-convex shape of the stamper is applied to the photocurable resin material. In a pattern transfer method for transferring a pattern,
As the fine structure layer of the stamper, a polymer of a resin composition mainly composed of a silsesquioxane derivative having a curing mechanism different from the curing mechanism of the photocurable resin material is used, and the photocurable resin is used. A pattern transfer method, wherein the uneven pattern of the stamper is transferred to a material.
前記シルセスキオキサン誘導体が光カチオン重合性であり、前記光硬化性樹脂材料が光ラジカル重合性であることを特徴とするパターン転写方法。 The pattern transfer method according to claim 1,
The pattern transfer method, wherein the silsesquioxane derivative is photocationically polymerizable and the photocurable resin material is photoradical polymerizable.
前記光硬化性樹脂材料がアクリレート系モノマを主成分とする光ラジカル重合性の樹脂組成物であることを特徴とするパターン転写方法。 The pattern transfer method according to claim 2,
A pattern transfer method, wherein the photo-curable resin material is a photo-radical polymerizable resin composition containing an acrylate monomer as a main component.
前記シルセスキオキサン誘導体が光ラジカル重合性であり、前記光硬化性樹脂材料が光カチオン重合性であることを特徴とするパターン転写方法。 The pattern transfer method according to claim 1,
The pattern transfer method, wherein the silsesquioxane derivative is photoradical polymerizable and the photocurable resin material is photocationic polymerizable.
前記スタンパに離型処理が施されていないことを特徴とするパターン転写方法。 The pattern transfer method according to claim 1,
A pattern transfer method, wherein the stamper is not subjected to a mold release process.
前記微細構造体層が複数の重合性官能基を有するシルセスキオキサン誘導体を主成分とする樹脂組成物の重合体であることを特徴とするパターン転写方法。 The pattern transfer method according to claim 1,
The pattern transfer method, wherein the fine structure layer is a polymer of a resin composition containing a silsesquioxane derivative having a plurality of polymerizable functional groups as a main component.
前記シルセスキオキサン誘導体を主成分とする樹脂組成物は、前記シルセスキオキサン誘導体を80質量%以上含有することを特徴とするパターン転写方法。 The pattern transfer method according to claim 1,
The pattern transfer method, wherein the resin composition containing the silsesquioxane derivative as a main component contains the silsesquioxane derivative in an amount of 80% by mass or more.
前記シルセスキオキサン誘導体を主成分とする樹脂組成物が、前記シルセスキオキサン誘導体の他に前記シルセスキオキサン誘導体が有する重合性官能基と同機構で硬化する樹脂モノマを含むことを特徴とするパターン転写方法。 The pattern transfer method according to claim 7,
The resin composition containing the silsesquioxane derivative as a main component includes a resin monomer that cures in the same mechanism as the polymerizable functional group of the silsesquioxane derivative in addition to the silsesquioxane derivative. Pattern transfer method.
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