JP5887871B2 - Film forming material and pattern forming method - Google Patents
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Description
本発明は、被膜形成材料、及び被膜形成材料を用いたパターン形成方法に関する。 The present invention relates to a film forming material and a pattern forming method using the film forming material.
近年、安価で高い量産性を有する微細加工技術として、インプリント法が注目を集めている。インプリント法は、基板上に形成した被膜形成材料(レジスト材料等)にスタンプの要領でパターンを形成するものであり、従来の光露光装置を用いる露光技術と異なり、パターンの解像性が露光波長に依存しない。そのため、パターンドメディア、フォトニッククリスタル、LSI(Large Scale Integration)、MEMS(Micro Electro Mechanical System)等の微細加工技術として、幅広い分野への応用が期待されている。 In recent years, the imprint method has attracted attention as a fine processing technique that is inexpensive and has high mass productivity. The imprint method forms a pattern on a film-forming material (resist material, etc.) formed on a substrate in the manner of a stamp. Unlike exposure techniques that use conventional optical exposure equipment, the pattern resolution is exposed. Independent of wavelength. Therefore, application to a wide range of fields is expected as a fine processing technology such as patterned media, photonic crystal, LSI (Large Scale Integration), and MEMS (Micro Electro Mechanical System).
インプリント法には、例えば、熱可塑性の被膜形成材料を用い、基板上の被膜形成材料を加熱により軟化させ、予め所定の凹凸パターンが微細加工された型(モールド)を押し当て、その凹部に被膜形成材料を充填する熱インプリント法が知られている。このほか、熱硬化性の被膜形成材料を用い、基板上の軟性の被膜形成材料にモールドを押し当て、その凹部に充填された被膜形成材料を加熱により硬化させる熱インプリント法も知られている。また、光硬化性の被膜形成材料を用い、モールドを基板上の軟性の被膜形成材料に押し当て、その凹部に充填された被膜形成材料を光照射により硬化させる光インプリント法が知られている。 In the imprint method, for example, a thermoplastic film-forming material is used, and the film-forming material on the substrate is softened by heating, and a mold (mold) in which a predetermined uneven pattern is finely processed is pressed in advance, and the recess is pressed. A thermal imprint method for filling a film forming material is known. In addition, a thermal imprint method is also known in which a thermosetting film forming material is used, a mold is pressed against a soft film forming material on a substrate, and the film forming material filled in the recess is cured by heating. . Also known is a photoimprinting method in which a photocurable film-forming material is used, a mold is pressed against a soft film-forming material on a substrate, and the film-forming material filled in the concave portion is cured by light irradiation. .
上記のようにインプリント法では、基板上の被膜形成材料にモールドが押し当てられ、基板上には、そのモールドの凹凸パターンの反転パターンが転写された被膜が形成される。転写後、モールドは被膜から引き離される(離型)。 As described above, in the imprint method, a mold is pressed against a film forming material on a substrate, and a film on which a reverse pattern of the concave / convex pattern of the mold is transferred is formed on the substrate. After the transfer, the mold is separated from the coating (mold release).
しかし、離型の際には、被膜の一部がモールドに付着して剥がれてしまうことが起こり得る。このようなモールドへの付着による被膜の剥がれが生じると、被膜に形成されるパターンの解像性が損なわれてしまう。また、用いるモールドの材質や被膜形成材料によっては、モールドに付着した被膜を除去することが容易でない場合があり、その除去の仕方によっては、モールド側の凹凸パターンを欠損させてしまうことも起こり得る。モールドに被膜が付着したままであったり、モールドの凹凸パターンが欠損していたりすると、そのモールドを用いた次のインプリント時に、高解像なパターニングを行うことが難しくなる。 However, at the time of mold release, a part of the film may adhere to the mold and peel off. When the film peels off due to adhesion to the mold, the resolution of the pattern formed on the film is impaired. In addition, depending on the mold material and film forming material used, it may not be easy to remove the film attached to the mold, and depending on the method of removal, the uneven pattern on the mold side may be lost. . If the film remains attached to the mold or the uneven pattern of the mold is missing, it becomes difficult to perform high-resolution patterning at the next imprint using the mold.
本発明の一観点によれば、炭素−炭素不飽和結合を有する化合物を含む成分と、前記化合物の重合反応を開始させる重合開始剤とを含み、前記化合物として、炭素−炭素不飽和結合と、アルコキシ基が結合しないケイ素原子とを有する所定化学構造のケイ素化合物を含む被膜形成材料が提供される。 According to one aspect of the present invention, it includes a component containing a compound having a carbon-carbon unsaturated bond, and a polymerization initiator for initiating a polymerization reaction of the compound, and as the compound, a carbon-carbon unsaturated bond, There is provided a film forming material comprising a silicon compound having a predetermined chemical structure having a silicon atom to which an alkoxy group is not bonded.
また、本発明の一観点によれば、基板上に被膜形成材料を形成する工程と、形成された前記被膜形成材料に、凹凸パターンを有するモールドを押し当て、前記凹凸パターンの反転パターンを形成する工程と、前記反転パターンが形成された前記被膜形成材料を用い、前記反転パターンを有する被膜を形成する工程と、形成された前記被膜から前記モールドを引き離す工程とを含み、前記基板上に形成される前記被膜形成材料は、炭素−炭素不飽和結合を有する化合物を含む成分と、前記化合物の重合反応を開始させる重合開始剤とを含み、前記化合物として、炭素−炭素不飽和結合と、アルコキシ基が結合しないケイ素原子とを有する所定化学構造のケイ素化合物を含むパターン形成方法が提供される。 According to another aspect of the present invention, a film forming material is formed on a substrate, and a mold having a concavo-convex pattern is pressed against the formed film forming material to form an inverted pattern of the concavo-convex pattern. A step of forming a film having the reversal pattern using the film forming material on which the reversal pattern is formed, and a step of separating the mold from the formed film. The film forming material includes a component containing a compound having a carbon-carbon unsaturated bond, and a polymerization initiator for initiating a polymerization reaction of the compound, and the compound includes a carbon-carbon unsaturated bond, an alkoxy group There is provided a pattern forming method comprising a silicon compound having a predetermined chemical structure having a silicon atom to which is not bonded.
開示の技術によれば、離型時のモールドへの被膜の付着を抑えることが可能になり、基板上に形成するパターンの解像性の低下、モールドに形成されているパターンの欠損の発生を抑えて、高解像なパターニングを行うことが可能になる。 According to the disclosed technology, it becomes possible to suppress adhesion of a film to a mold at the time of mold release, thereby reducing the resolution of a pattern formed on a substrate and generating a pattern defect formed on the mold. Therefore, high-resolution patterning can be performed.
図1及び図2はインプリント法の説明図である。
インプリント法では、まず、所定のステージ10にセットした基板1上に、被膜形成材料2が塗布等の方法で設けられる(図1,図2(A))。そして、基板1上の被膜形成材料2に、その被膜形成材料2が軟性を示す状態で、所定の凹凸パターン3aを設けたモールド3を押し当て、被膜形成材料2にモールド3の凹凸パターン3aの反転パターン3bを転写する(図1,図2(B))。その後、熱や光のエネルギー(便宜上、図2(C)に矢印で図示)を利用して被膜形成材料2を硬化させることで、モールド3の凹凸パターン3aの反転パターン3bが形成された被膜2aが基板1上に形成される(図1,図2(C))。被膜2aの形成後、モールド3は、基板1上の被膜2aから引き離される(離型)(図1,図2(D))。
1 and 2 are explanatory diagrams of the imprint method.
In the imprint method, first, a
尚、ここで図示した凹凸パターン3a及び反転パターン3bは、単なる例であって、図示した形態に限定されるものではない。
基板1上に形成された被膜2aは、モールド3の反転パターン3bが転写された永久膜として使用したり、或いは、基板1に対してエッチング等の加工を行う際のマスクとして使用したりすることができる。
In addition, the uneven |
The
インプリント法に用いるモールド3には、例えばナノメートルオーダの微細な凹凸パターン3aを設けることができる。インプリント法では、このようなモールド3の凹凸パターン3aを、被膜形成材料2(被膜2a)に転写することができる。
The
被膜形成材料2には、形成する被膜2aの用途(永久膜、マスク等)に応じて、様々な材料を用いることができる。被膜形成材料2には、熱可塑性、熱硬化性、光硬化性の材料等を用いることができる。
Various materials can be used for the
例えば、被膜形成材料2が熱可塑性であれば、基板1上に設けた被膜形成材料2を加熱により軟化させ、そこにモールド3を押し当て、その凹部に被膜形成材料2を充填させた後、冷却して硬化させる。被膜形成材料2が熱硬化性であれば、基板1上に設けた軟性の被膜形成材料2にモールド3を押し当て、その凹部に充填された被膜形成材料2を加熱により硬化させる。これらの方法は、熱インプリント法と呼ばれる。
For example, if the
また、被膜形成材料2が光硬化性であれば、基板1上に設けた軟性の被膜形成材料2にモールド3を押し当て、その凹部に充填された被膜形成材料2を、紫外線等の光を照射することによって硬化させる。この方法は、光インプリント法と呼ばれる。
Further, if the
上記のようなインプリント法のうち、熱インプリント法は、被膜形成材料2の選択肢が広く、また、大面積への一括転写が可能なことから、比較的汎用性が高い。但し、熱インプリント法では、被膜形成材料2の加熱、冷却を行うため、スループットが比較的低くなる場合がある。また、被膜形成材料2の温度変化による収縮のために、パターン精度が比較的低くなる場合がある。
Among the imprint methods as described above, the thermal imprint method is relatively versatile because the
一方、光インプリント法は、被膜形成材料2へのモールド3の押し当て後、光照射によってパターンの形成を行うため、スループットが比較的高く、また、被膜形成材料2の収縮を抑えて、比較的高いパターン精度を確保することができる。但し、光インプリント法では、例えば、モールド3を押し当てた被膜形成材料2に、モールド3を透過させて光を照射し、被膜形成材料2を硬化させる。その場合、モールド3は、光を透過する材料で作製されていることを要する。このような光透過性の観点から、モールド3には石英を用いることができるが、石英は放熱性が比較的低いために、エッチング等で微細な凹凸パターン3aを形成することが必ずしも容易でなく、モールド3の作製費用が比較的高額になる場合がある。
On the other hand, in the optical imprint method, since the pattern is formed by light irradiation after the
インプリント法では、被膜形成材料2にモールド3を押し当ててその凹凸パターン3aを転写した被膜2aを形成した後、離型時に、形成された被膜2aの一部がモールド3に付着してしまう場合がある。このようなモールド3への付着による被膜2aの剥がれが生じると、被膜2aに形成されるパターンの解像性が損なわれてしまう。更に、モールド3に付着した被膜2aを除去することが難しい場合もある。モールド3に付着した被膜2aは、被膜形成材料2が硬化されたものであり、溶剤等に溶解し難くなっているためである。モールド3に付着した被膜2aを無理に除去しようとすると、モールド3の凹凸パターン3aが欠損することも懸念される。モールド3に被膜2aが付着したままであったり、モールド3の凹凸パターン3aが欠損していたりすると、そのモールド3を用いた次のインプリント時に、高解像なパターニングを行うことが難しくなる。
In the imprint method, after the
このようなモールド3への被膜2aの付着については、いくつかの対策が提案されている。
まず第1の方法として、基板1と被膜2a(或いは被膜形成材料2)との密着性を向上させ、モールド3への被膜2aの付着を抑制する方法が挙げられる。一般的な半導体装置製造分野においても、被膜の基板密着性を向上させるため、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)等のシランカップリング剤による基板表面処理が行われる場合がある。この技術をインプリント法にも利用し、被膜2aを形成する基板1の表面に対し、同様のシランカップリング剤による表面処理を行う方法である。
Several countermeasures have been proposed for the adhesion of the
First, as a first method, there is a method of improving adhesion between the
また、第2の方法として、被膜2aからのモールド3の離型性を高め、モールド3への被膜2aの付着を抑制する方法が挙げられる。これは、予めモールド3の凹凸パターン3a側の表面に対し、シランカップリング剤やシラン系ガス等で表面処理を行い、モールド3への被膜2aの付着を抑制する方法である。
Further, as a second method, there is a method of improving the mold releasability of the
これら第1の方法及び第2の方法では、これらの方法を用いなかった場合に比べ、モールド3への被膜2aの付着を低減することはできる。しかし、これらの方法では、モールド3への被膜2aの付着を十分に抑制することができない場合がある。更に、これらの方法では、基板1やモールド3に対する表面処理の工数が増加してしまう。モールド3に対して表面処理を行うものでは、その表面処理の効果が、モールド3の使用回数の増加に伴って低下してしまう場合がある。
In the first method and the second method, adhesion of the
また、第3の方法として、レプリカモールドと呼ばれる複製モールドを作成する方法が提案されている。これは、高価な石英モールド(真モールド)から複製モールドを樹脂材料等で作製し、その複製モールドを使用してインプリントを行い、真モールドの使用頻度を下げることで、真モールドの欠損の発生を抑制する方法である。しかし、この第3の方法では、真モールドの使用頻度を下げることはできるものの、真モールドからレプリカモールドを作製する手順が通常のインプリント法と同じであることから、根本的な解決法とはならない。 As a third method, a method of creating a replica mold called a replica mold has been proposed. This is because a replica mold is made from an expensive quartz mold (true mold) with a resin material, imprinted using the replica mold, and the use of the true mold is reduced. It is a method of suppressing the above. However, in this third method, although the use frequency of the true mold can be reduced, the procedure for producing the replica mold from the true mold is the same as the normal imprint method. Don't be.
そこで、ここでは被膜形成材料2として、例えば次のような成分を含む材料を用いる。即ち、被膜形成材料2は、分子中に炭素−炭素不飽和結合を有する化合物を含む成分と、その化合物の重合反応を開始させる重合開始剤とを含む。ここで、被膜形成材料2は、成分中の炭素−炭素不飽和結合を有する化合物として、炭素−炭素不飽和結合のほか、ケイ素原子を有するケイ素化合物を含む。
Therefore, here, as the
このような被膜形成材料2において、重合開始剤は、例えば紫外線等の光の照射によって、成分中の炭素−炭素不飽和結合を有する化合物(モノマ)の重合反応を開始させる。重合反応が開始すると、成分中の化合物は、主に炭素−炭素不飽和結合部で次々と重合していき、高分子量化される。この被膜形成材料2をインプリント法に用いたときには、軟性の被膜形成材料2にモールド3を押し当て、例えば光の照射によって、その成分中の化合物を重合、高分子量化することで、硬化された被膜2a(ポリマ)が得られる。それにより、モールド3の凹凸パターン3aが転写された被膜2aが形成される。
In such a film-forming
被膜形成材料2は、上記のように、その成分中、炭素−炭素不飽和結合を有する化合物として、ケイ素化合物を含む。被膜形成材料2の成分中に、このようなケイ素化合物が含まれることで、形成されるポリマ(被膜2a)中には、ケイ素化合物が含まれるようになる。被膜2a中にケイ素化合物が含まれることで、凹凸パターン3aの転写後の離型時に、ケイ素化合物が含まれない場合に比べて、モールド3への被膜2aの付着が抑制されるようになる。
As described above, the
被膜形成材料2に含めるケイ素化合物としては、例えば、アルコキシ基が結合しないケイ素原子を有するケイ素化合物が用いられる。アルコキシ基が結合するケイ素原子を有するケイ素化合物を用いた場合には、炭素−炭素不飽和結合部のほかに、そのアルコキシ基の部分も重合の反応点となるため、反応制御が難しくなり、また、保存安定性の低下を招く可能性が生じる。このような観点から、被膜形成材料2に、アルコキシ基が結合しないケイ素原子を有するケイ素化合物を用いる。この点の詳細については後述する。
As the silicon compound included in the
尚、被膜形成材料2の重合開始剤には、上記のような紫外線等の光の照射によって重合反応を開始させるもののほか、電子線の照射によって重合反応を開始させるものを用いてもよい。また、このような光、電子線といったエネルギービームのほか、熱によって重合反応を開始させるものを用いることも可能である。
The polymerization initiator for the
このように、所定のケイ素化合物を含む被膜形成材料2を用いることで、ケイ素化合物を含む被膜2aを形成できるようにし、それによって被膜2aからのモールド3の離型性を高め、モールド3への被膜2aの付着を抑制する。即ち、被膜形成材料2自体、被膜2a自体に、モールド3の離型性を高める成分を含める。そのため、例えば、基板1に被膜2aを密着させるための表面処理を行ったり、モールド3に被膜2aの密着を抑えるための表面処理を行ったりする工程を省略することも可能になる。また、モールド3の使用回数が増加しても、安定して高いモールド3の離型性を維持することが可能になる。また、上記のレプリカモールドのような部材を用意することも要しない。
Thus, by using the
モールド3への被膜2aの付着を抑制することができるため、そのモールド3を使用して繰り返し高解像なパターニングを行うことが可能になり、また、付着した被膜2aを除去する際に生じ得たモールド3の凹凸パターン3aの欠損を抑制することも可能になる。上記のような所定のケイ素化合物を含む被膜形成材料2を用いることで、基板1上に形成するパターンの解像性の低下、モールド3に形成されている凹凸パターン3aの欠損の発生を抑えて、高解像なパターニングを行うことが可能になる。
Since the adhesion of the
尚、上記のような被膜形成材料2を用いると共に、基板1に対し被膜2を密着させるための表面処理を行ったり、モールド3に対し被膜2の密着を抑えるための表面処理を行ったりしてもよい。
In addition, while using the
図3は表面処理の説明図である。図3において、(A)は基板の表面処理を説明する図、(B)はモールドの表面処理を説明する図である。
例えば、被膜形成材料2から形成される被膜2と基板1との密着性を高めるため、被膜形成材料2を形成する前に、図3(A)のように、基板1の表面に対し、HMDS等で表面処理層1cを形成する処理を行っておく。また、被膜2aからのモールド3の離型性を高めるため、被膜形成材料2に押し当てる前に、図3(B)のように、モールド3の凹凸パターン3a側の表面に対し、トリメチルシリルジメチルアミド(TMSDMA)等で表面処理層3cを形成する処理を行っておく。
FIG. 3 is an explanatory diagram of the surface treatment. 3A is a diagram for explaining the surface treatment of the substrate, and FIG. 3B is a diagram for explaining the surface treatment of the mold.
For example, in order to improve the adhesion between the
これら基板1に対する表面処理、及びモールド3に対する表面処理は、いずれか一方のみを行うようにしても、いずれとも行うようにしてもよい。基板1やモールド3に対し、予めこのような表面処理を行っておけば、基板1からの被膜2aの剥がれ(パターン剥がれ、パターン欠損)や、モールド3への被膜2aの付着(モールド付着)を、一層効果的に抑制することが可能になる。
Either one or both of the surface treatment for the
以下、上記のような構成を有する被膜形成材料、及びそのような被膜形成材料を用いたインプリント法によるパターン形成方法について、より詳細に説明する。
まず、被膜形成材料の一例について説明する。
Hereinafter, the film forming material having the above-described configuration and the pattern forming method using the imprint method using such a film forming material will be described in more detail.
First, an example of the film forming material will be described.
被膜形成材料は、第1成分として、炭素−炭素不飽和結合と、アルコキシ基が結合しないケイ素原子とを有するケイ素化合物を含む。このようなケイ素化合物として、例えば、次式(1)で表されるケイ素化合物を用いることができる。 The film-forming material contains, as a first component, a silicon compound having a carbon-carbon unsaturated bond and a silicon atom to which no alkoxy group is bonded. As such a silicon compound, for example, a silicon compound represented by the following formula (1) can be used.
式(1)において、sは0〜5の整数であり、Q1〜Q3は、少なくとも1つが次式(2)で表される化学構造を有する。 In the formula (1), s is an integer of 0 to 5, and at least one of Q 1 to Q 3 has a chemical structure represented by the following formula (2).
Q1〜Q3のうち、式(2)で表される化学構造でないものは、炭素数1〜5のアルキル基である。
また、第1成分として含まれるケイ素化合物としては、例えば、次式(3)で表されるケイ素化合物を用いることもできる。
Among Q 1 to Q 3 , those not having the chemical structure represented by the formula (2) are alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms.
Moreover, as a silicon compound contained as a 1st component, the silicon compound represented by following formula (3) can also be used, for example.
式(3)において、nは0〜5の整数であり、R1〜R3は、少なくとも1つが式(4)で表される化学構造を有する。 In the formula (3), n is an integer of 0 to 5, and R1 to R3 have a chemical structure represented by at least one of the formula (4).
R1〜R3のうち、式(4)で表される化学構造でないものは、炭素数1〜5のアルキル基である。
上記の式(1),(2)で表されるケイ素化合物、又は上記の式(3),(4)で表されるケイ素化合物は、被膜形成材料の第1成分として、1種単独で用いても、複数種を組み合わせて用いてもよい。被膜形成材料に第1成分として含まれるケイ素化合物の分子量は、ポリスチレン換算で100〜30000の範囲であることが好ましく、100〜10000の範囲であることがより好ましい。ケイ素化合物の分子量が100より小さいと、硬化後に十分な被膜特性(機械的強度等)が得られない可能性があり、また分子量が30000より大きいと、粘度が高くなることで塗布性が低下する可能性があるためである。
Among R1 to R3, those not having the chemical structure represented by the formula (4) are alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms.
The silicon compounds represented by the above formulas (1) and (2) or the silicon compounds represented by the above formulas (3) and (4) are used alone as the first component of the film forming material. Alternatively, a plurality of types may be used in combination. The molecular weight of the silicon compound contained as the first component in the film-forming material is preferably in the range of 100 to 30000, more preferably in the range of 100 to 10000 in terms of polystyrene. If the molecular weight of the silicon compound is less than 100, sufficient film properties (such as mechanical strength) may not be obtained after curing, and if the molecular weight is greater than 30000, the viscosity increases and the coatability decreases. This is because there is a possibility.
また、被膜形成材料は、第2成分として、被膜形成材料に含まれる化合物(上記のようなケイ素化合物を含む)の重合を開始させ、被膜形成材料中の化合物の重合、高分子量化等、物性変化を与える重合開始剤を含む。この重合開始剤には、重合開始作用を示すものであれば、その種類は限定されず、様々な種類のものを用いることができる。例えば、可視光、遠紫外光、近紫外光、深紫外光といった光の照射によって重合を開始する重合開始剤や、電子線の照射によって重合を開始する重合開始剤を用いることができる。また、重合開始剤は、カチオン重合開始剤、ラジカル重合開始剤のいずれでもよい。 In addition, the film-forming material, as a second component, initiates the polymerization of the compound (including the silicon compound as described above) contained in the film-forming material, thereby polymerizing the compound in the film-forming material, increasing the molecular weight, etc. It contains a polymerization initiator that gives changes. The type of the polymerization initiator is not limited as long as it exhibits a polymerization initiating action, and various types can be used. For example, a polymerization initiator that starts polymerization by irradiation with light such as visible light, far ultraviolet light, near ultraviolet light, or deep ultraviolet light, or a polymerization initiator that starts polymerization by irradiation with an electron beam can be used. The polymerization initiator may be either a cationic polymerization initiator or a radical polymerization initiator.
カチオン重合開始剤としては、例えば、ビス(4−ターシャリブチル)ヨードニウムヘキサフルオロホスファート、ビス(4−ターシャリブチル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホンナート、2−(3,4−ジメトキシスチリル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−1,3,5−トリアジン、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアルセナート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、2−[2−(フラン−2−イル)ビニル]−4,6−ビス(トリクロロメチル)−1,3,5−トリアジン、4−イソプロピル−4’−メチルジフェニルヨードニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート、2−(4−メトキシフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−1,3,5−トリアジン、2−[2−(5−メチルフラン−2−イル)ビニル]−4,6−ビス(トリクロロメチル)−1,3,5−トリアジン、トリフェニルスルホニウムテトラフルオロボラート、トリ−p−トリルスルホニウムヘキサフルオロホスファート、トリ−p−トリルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート等が挙げられる。 Examples of the cationic polymerization initiator include bis (4-tert-butyl) iodonium hexafluorophosphate, bis (4-tert-butyl) iodonium trifluoromethanesulfonate, 2- (3,4-dimethoxystyryl) -4, 6-bis (trichloromethyl) -1,3,5-triazine, diphenyliodonium hexafluoroarsenate, diphenyliodonium hexafluorophosphate, diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, 2- [2- (furan-2-yl) vinyl]- 4,6-bis (trichloromethyl) -1,3,5-triazine, 4-isopropyl-4′-methyldiphenyliodonium tetrakis (pentafluorophenyl) borate, 2- (4-methoxyphenyl) -4,6-bis ( Lichloromethyl) -1,3,5-triazine, 2- [2- (5-methylfuran-2-yl) vinyl] -4,6-bis (trichloromethyl) -1,3,5-triazine, triphenylsulfonium Examples thereof include tetrafluoroborate, tri-p-tolylsulfonium hexafluorophosphate, tri-p-tolylsulfonium trifluoromethanesulfonate, and the like.
ラジカル重合剤としては、例えば、アセトフェノン、p−アニシル、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾフェノン、2−ベンゾイル安息香酸、4−ベンゾイル安息香酸、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’−ジクロロベンゾフェノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、2,4−エチルチオシサテン−9−オン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、ジフェニル(2,4,6−トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキサイド、2−エチルアントラキノン、1−ヒドロキシクロロフェニルフェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオフェノン、2−イソニトロソプロピオフェノン、2−ベンゾイル安息香酸メチル、2−メチル−4’−(メチルチオ)−2−モルホリノプロピオフェノン、2−フェニル−2−(p−トルエンスルホニルオキシ)アセトフェノン等が挙げられる。 Examples of the radical polymerization agent include acetophenone, p-anisyl, benzyl, benzoin, benzoin ethyl ether, benzoin isobutyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoin methyl ether, benzophenone, 2-benzoylbenzoic acid, 4-benzoylbenzoic acid, 4, 4′-bis (diethylamino) benzophenone, 4,4′-bis (dimethylamino) benzophenone, 4,4′-dichlorobenzophenone, 2,2-diethoxyacetophenone, 2,4-ethylthiocisatin-9-one, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, diphenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl) phosphine oxide, 2-ethylanthraquinone, 1-hydroxychlorophenyl phenyl ketone, 2-hydroxy-2 -Methylpropiophenone, 2-isonitrosopropiophenone, methyl 2-benzoylbenzoate, 2-methyl-4 '-(methylthio) -2-morpholinopropiophenone, 2-phenyl-2- (p-toluenesulfonyl) And oxy) acetophenone.
カチオン重合開始剤、ラジカル重合開始剤としては、上記のものに限らず、他の市販のものを適宜使用することができる。また、複数種のカチオン重合開始剤を組み合わせて使用したり、複数種のラジカル重合開始剤を組み合わせて使用したりすることもできる。 The cationic polymerization initiator and radical polymerization initiator are not limited to those described above, and other commercially available ones can be used as appropriate. Further, a plurality of types of cationic polymerization initiators can be used in combination, or a plurality of types of radical polymerization initiators can be used in combination.
尚、被膜形成材料から形成される被膜を永久膜として使用する場合には、重合開始剤として、塩素を含まないラジカル重合開始剤が好適である。これは、形成される被膜に、将来的に塩素に起因する腐食等が発生するのを防止するためである。 In addition, when using the film formed from a film formation material as a permanent film, the radical polymerization initiator which does not contain chlorine is suitable as a polymerization initiator. This is to prevent future corrosion caused by chlorine on the formed film.
重合開始剤の含有量は、被膜形成材料の化合物成分(上記のケイ素化合物、及び後述するモノマ成分)、及び後述する溶媒以外のその他の成分(含まれる場合)に対して、0.1重量部〜15重量部とすることができる。好ましくは0.2重量部〜10重量部とし、より好ましくは0.5重量部〜8重量部とする。含有量が0.1重量部より少ない場合には、被膜形成材料の硬化速度、被膜強度が十分に得られない可能性があり、15重量部より多い場合には、被膜形成材料の保存中の成分析出や塗布性低下の可能性があるためである。 The content of the polymerization initiator is 0.1 parts by weight with respect to the compound component of the film forming material (the above silicon compound and the monomer component described later) and other components (if included) other than the solvent described below. It can be set to -15 weight part. Preferably it is 0.2 weight part-10 weight part, More preferably, it is 0.5 weight part-8 weight part. When the content is less than 0.1 parts by weight, there is a possibility that the curing rate and film strength of the film-forming material cannot be sufficiently obtained. When the content is more than 15 parts by weight, the film-forming material is being stored. This is because there is a possibility of component precipitation and decrease in coatability.
また、被膜形成材料は、第3成分として、炭素−炭素不飽和結合を有し且つケイ素原子を含まないモノマ成分を含む。モノマの、炭素−炭素不飽和結合を含む官能基の種類は、特に限定されるものではない。例えば、アクリル基、メタクリル基を含むモノマを用いることができる。第3成分のモノマとしては、単官能又は二官能以上のアクリル、メタクリル酸エステルを好適に用いることができる。 The film-forming material contains a monomer component having a carbon-carbon unsaturated bond and not containing a silicon atom as the third component. The kind of the functional group containing a carbon-carbon unsaturated bond in the monomer is not particularly limited. For example, a monomer containing an acrylic group or a methacryl group can be used. As the monomer of the third component, monofunctional or bifunctional or higher acrylic and methacrylic acid esters can be suitably used.
第3成分のモノマとしては、例えば、フェノキシグリコール(メタ)アクリレート、フェノキシエチレングリコール(メタ)アクリレート、2−フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ベヘニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、1−アダマンチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、オクトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、エトキシ化ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、1,10−デカンジオールジ(メタ)アクリレート、シクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、エトキシ化−2−メチル−1,3−プロパンジオールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロ−1,6−ヘキシルジ(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−アクリロイキシプロピル(メタ)アクリレート、エチレンジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化エトキシ化ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、トリシクロ[5.2.1.0(2,6)]デカンジメタノール(メタ)アクリレート、エトキシ化イソシアヌル酸トリ(メタ)アクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、プロポキシ化ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、1,4−シクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレート、1,4−ベンゼンジメタノールジ(メタ)アクリレート、水素化ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、1,3−アダマンタンジオールジ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、グリセリンモノ(メタ)アクリレート等が挙げられる。尚、(メタ)アクリレートは、メタクリレートを表す。 As the monomer of the third component, for example, phenoxy glycol (meth) acrylate, phenoxyethylene glycol (meth) acrylate, 2-phenoxyethyl (meth) acrylate, phenoxypolyethylene glycol (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate, methoxytriethylene glycol (meth) acrylate, methoxypolyethylene glycol (meth) acrylate, behenyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, 1-adamantyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate , Tridecyl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, octoxypolyethylene glycol (meth) acrylate, 2-hydroxy-3-phenoxy Propyl (meth) acrylate, isostearyl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, ethoxylated bisphenol A di (meth) acrylate, propoxylated bisphenol A di (meth) acrylate, 1,10 -Decanediol di (meth) acrylate, cyclodecane dimethanol di (meth) acrylate, ethoxylated-2-methyl-1,3-propanediol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, 1,4-butane Diol di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoro-1,6-hexyl di (meth) acrylate, 2-hydroxy-3 -Acrylo Xylpropyl (meth) acrylate, ethylene di (meth) acrylate, propoxylated ethoxylated bisphenol A di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, 1,9-nonanediol di (meth) acrylate, dipropylene Glycol di (meth) acrylate, tripropylene glycol di (meth) acrylate, polypropylene glycol di (meth) acrylate, ethylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, tetraethylene glycol di (meth) acrylate, Tricyclodecane dimethanol di (meth) acrylate, tricyclo [5.2.1.0 (2,6)] decandimethanol (meth) acrylate, ethoxylated isocyanuric acid tri (meth) Acrylate, ethoxylated trimethylolpropane tri (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, propoxylated trimethylolpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, ethoxylated pentaerythritol tetra (meth) acrylate , Ditrimethylolpropane tetra (meth) acrylate, propoxylated pentaerythritol tetra (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, dicyclopentenyl ( (Meth) acrylate, 1,4-cyclohexanedimethanol di (meth) acrylate, 1,4-benzenedimethanol Di (meth) acrylate, hydrogenated bisphenol A di (meth) acrylate, 1,3-adamantane diol di (meth) acrylate, glycerin di (meth) acrylate, glycerin mono (meth) acrylate. In addition, (meth) acrylate represents a methacrylate.
第3成分のモノマとしては、上記のものに限らず、他の市販のものを適宜使用することができる。また、複数種のモノマを組み合わせて使用することもできる。
また、被膜形成材料は、第4成分として、上記の第1〜第3成分(ケイ素化合物、重合開始剤及びモノマ成分)、及び後述するその他の成分(含まれる場合)といった他成分を溶解する溶媒を含む。溶媒は、第1〜第3成分や後述するその他の成分が常温で固体であって、それらを混合した際にその混合物に固形分があって溶液状にならない場合に、固形分を溶解し、塗布膜を形成できるようにするものである。また、混合物が溶液状であっても、粘度が高く、目的の膜厚に塗布が難しい場合にも、希釈する目的で溶媒を用いることができる。
The monomer of the third component is not limited to the above, and other commercially available products can be used as appropriate. In addition, a plurality of types of monomers can be used in combination.
The film-forming material is a solvent that dissolves other components such as the above-described first to third components (silicon compound, polymerization initiator and monomer component) and other components described later (if included) as the fourth component. including. When the solvent is solid at room temperature when the first to third components and other components described below are mixed, and the mixture has a solid content and does not become a solution, the solid content is dissolved. A coating film can be formed. Even if the mixture is in the form of a solution, a solvent can be used for the purpose of dilution even when the viscosity is high and it is difficult to apply the target film thickness.
第4成分の溶媒は、上記の第1〜第3成分や後述するその他の成分を十分に溶解できるものであれば、特に限定されないが、沸点が70℃〜200℃程度であるものが、取扱い及び安全性の観点から好ましい。具体的には、電子材料に汎用されている溶剤が好ましく、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン、乳酸エチル、メチルアミルケトン、メチル−3−メトキシプロピオネート、エチル−3−エトキシプロピオネート、n−ブチルエーテル、酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコール等が挙げられる。これらは単独で使用しても複数種を組み合わせて使用してもよい。 The solvent of the fourth component is not particularly limited as long as it can sufficiently dissolve the above first to third components and other components described later, but those having a boiling point of about 70 ° C to 200 ° C are handled. And from the viewpoint of safety. Specifically, solvents that are widely used for electronic materials are preferable, and methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, γ-butyrolactone, cyclohexanone, 2-heptanone, ethyl lactate, methyl amyl ketone, methyl-3-methoxy Examples include propionate, ethyl-3-ethoxypropionate, n-butyl ether, ethyl acetate, butyl acetate, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
また、被膜形成材料には、上記の第1〜第4成分のほか、その他の成分として、塗布性向上を目的に界面活性剤、感度向上を目的に光増感剤、保存安定性向上を目的に重合禁止剤等の添加剤を含有させることもできる。添加剤は、必要に応じて被膜形成材料に添加することができ、その目的に応じて様々な種類のものを使用することができる。添加剤は、単一種のものを使用しても、複数種のものを組み合わせて使用してもよい。 In addition to the above-mentioned first to fourth components, the film-forming material includes a surfactant for the purpose of improving coatability, a photosensitizer for the purpose of improving sensitivity, and an improvement in storage stability. An additive such as a polymerization inhibitor can also be contained in the mixture. Additives can be added to the film-forming material as necessary, and various types can be used depending on the purpose. The additive may be a single type or a combination of multiple types.
続いて、上記のような成分を有する被膜形成材料を用いたインプリント法によるパターン形成方法の一例について説明する。
インプリント法によるパターン形成では、まず基板上に被膜形成材料を、ディップコート法、スプレー法、スピンコート法等の塗布法を用いて塗布する。膜厚の均一さの観点からは、スピンコート法が好ましい。
Then, an example of the pattern formation method by the imprint method using the film forming material which has the above components is demonstrated.
In pattern formation by the imprint method, first, a film forming material is applied onto a substrate using a coating method such as a dip coating method, a spray method, or a spin coating method. From the viewpoint of film thickness uniformity, the spin coating method is preferable.
塗布する被膜形成材料の膜厚は、被膜形成材料から形成する被膜の用途によって選択することができる。例えば、膜厚0.05μm〜10μmの範囲で被膜形成材料を塗布する。被膜形成材料の膜厚が0.05μmよりも薄い場合は、被膜形成材料(塗布膜)から溶媒が蒸発してピンホールが発生したとき、そのピンホールが、形成されるパターンの解像性に影響を与える可能性があるためである。また、上記のような成分構成の被膜形成材料では、10μmよりも厚く被膜形成材料を塗布することが容易でない場合があるが、粘度調整や塗布を複数回繰り返す等の方法を用いる等、可能であれば10μmよりも厚く被膜形成材料を塗布してもよい。 The film thickness of the film forming material to be applied can be selected depending on the application of the film formed from the film forming material. For example, the film forming material is applied in a thickness range of 0.05 μm to 10 μm. When the film forming material is thinner than 0.05 μm, when the solvent evaporates from the film forming material (coating film) and pinholes are generated, the pinholes have the resolution of the pattern to be formed. This is because there is a possibility of influence. In addition, in the film forming material having the above-described component structure, it may not be easy to apply the film forming material thicker than 10 μm, but it is possible to use a method such as viscosity adjustment or repeating the application a plurality of times. If present, the film-forming material may be applied thicker than 10 μm.
基板上に被膜形成材料を塗布した後は、ベーキングを行うようにしてもよい。塗布した被膜形成材料に溶媒(第4成分)が含まれている場合には、このようなベーキングを行うことが好ましい。その場合、ベーキング温度は、被膜形成材料に含まれる溶媒の種類に基づいて設定することができる。ベーキング温度は、溶媒の沸点以上に設定することが好ましく、溶媒の種類にもよるが、50℃〜180℃、好ましくは70℃〜140℃に設定する。ベーキング時間は、特に限定されないが、10秒〜180秒、好ましくは30秒〜90秒に設定する。 After the film forming material is applied on the substrate, baking may be performed. When the applied film forming material contains a solvent (fourth component), it is preferable to perform such baking. In this case, the baking temperature can be set based on the type of solvent contained in the film forming material. The baking temperature is preferably set to be equal to or higher than the boiling point of the solvent, and is set to 50 ° C. to 180 ° C., preferably 70 ° C. to 140 ° C., depending on the type of the solvent. The baking time is not particularly limited, but is set to 10 seconds to 180 seconds, preferably 30 seconds to 90 seconds.
上記のようにして基板上に被膜形成材料を形成した後は、例えばその被膜形成材料が光硬化型の成分構成とされている場合であれば、軟性を示す被膜形成材料にモールドを押し当て、その状態で紫外線等の光を照射し、被膜形成材料を硬化させる。また、基板上に形成した被膜形成材料が電子線硬化型の成分構成とされている場合であれば、軟性を示す被膜形成材料にモールドを押し当て、その状態で電子線を照射し、被膜形成材料を硬化させる。光や電子線は、例えば、モールドを透過させて被膜形成材料に照射する。この場合、モールドは、光や電子線が透過する材料を用いて形成される。 After forming the film-forming material on the substrate as described above, for example, if the film-forming material has a photocurable component structure, the mold is pressed against the film-forming material exhibiting flexibility, In this state, light such as ultraviolet rays is irradiated to cure the film forming material. Also, if the film-forming material formed on the substrate has an electron beam curable component structure, the mold is pressed against the soft film-forming material, and the electron beam is irradiated in that state to form the film. Harden the material. For example, light or an electron beam passes through a mold and irradiates the film forming material. In this case, the mold is formed using a material that transmits light and an electron beam.
被膜形成材料は、光や電子線が照射されることで、重合開始剤(第2成分)により、上記の第1成分の化合物及び第3成分の化合物の重合反応が開始される。ここで、第1成分は、炭素−炭素不飽和結合と、アルコキシ基が結合しないケイ素原子とを有するケイ素化合物であり、第3成分は、炭素−炭素不飽和結合を有し且つケイ素原子を含まない化合物(モノマ)である。重合反応では、炭素−炭素不飽和結合を有する第1成分の化合物及び第3成分の化合物を含んだ被膜形成材料中の、第1成分と第3成分の化合物間の重合、第1成分の化合物間の重合、第3成分の化合物間の重合等が進行し得る。このような重合反応が進行することで、モールドが押し当てられた被膜形成材料が硬化され、基板上に、モールドの凹凸パターンが転写された被膜が形成される。 When the film-forming material is irradiated with light or an electron beam, the polymerization reaction of the first component compound and the third component compound is started by the polymerization initiator (second component). Here, the first component is a silicon compound having a carbon-carbon unsaturated bond and a silicon atom to which no alkoxy group is bonded, and the third component has a carbon-carbon unsaturated bond and contains a silicon atom. There are no compounds (monomers). In the polymerization reaction, polymerization between the first component and the third component in the film-forming material containing the first component compound and the third component compound having a carbon-carbon unsaturated bond, the first component compound Polymerization in between, polymerization between compounds of the third component, etc. may proceed. As the polymerization reaction proceeds, the film-forming material pressed against the mold is cured, and a film on which the uneven pattern of the mold is transferred is formed on the substrate.
尚、このように被膜形成材料の第1成分には、アルコキシ基が結合しないケイ素原子を有するケイ素化合物が用いられる。これに対し、アルコキシ基が結合するケイ素原子を有するケイ素化合物を用いた場合には、例えば次式(5)に示すような重合反応が進行し易くなる。 As described above, a silicon compound having a silicon atom to which no alkoxy group is bonded is used as the first component of the film forming material. On the other hand, when a silicon compound having a silicon atom to which an alkoxy group is bonded is used, for example, a polymerization reaction as shown in the following formula (5) easily proceeds.
ケイ素原子にアルコキシ基が結合した式(5)のようなアルコキシシランは、そのアルコキシ基の部分で容易に加水分解してシロキサン結合を作り、高分子のシロキサンポリマになる。アルコキシ基が結合するケイ素原子を有するケイ素化合物を用いると、炭素−炭素不飽和結合部のほかに、そのアルコキシ基の部分も重合の反応点となるため、反応制御が難しくなり、また、保存安定性の低下を招く可能性が生じる。このような観点から、被膜形成材料の第1成分のケイ素化合物として、アルコキシ基が結合しないケイ素原子を有するケイ素化合物を用いる。 An alkoxysilane such as the formula (5) in which an alkoxy group is bonded to a silicon atom is easily hydrolyzed at the alkoxy group portion to form a siloxane bond to become a high molecular siloxane polymer. When a silicon compound having a silicon atom to which an alkoxy group is bonded is used, in addition to the carbon-carbon unsaturated bond portion, the alkoxy group portion also serves as a polymerization reaction point, making the reaction control difficult and storage stability. The possibility of incurring a decline in sex occurs. From such a point of view, a silicon compound having a silicon atom to which no alkoxy group is bonded is used as the first component silicon compound of the film forming material.
モールドの凹凸パターンが転写された被膜の形成後は、被膜からモールドが引き離される(離型)。被膜形成材料には、所定のケイ素化合物(第1成分)が含まれており、被膜形成材料から形成される被膜に、そのようなケイ素化合物が含まれることで、モールドを被膜の付着を抑えて引き離すことが可能になっている。 After the formation of the film on which the concave / convex pattern of the mold is transferred, the mold is separated from the film (release). The film-forming material contains a predetermined silicon compound (first component), and the film formed from the film-forming material contains such a silicon compound, thereby preventing the mold from adhering to the film. It can be pulled apart.
以下、被膜形成材料、及びそれを用いたインプリント法によるパターン形成方法を、実施例を挙げて、更に具体的に説明する。
〔実施例1〕
<光インプリント用被膜形成材料の調製>
被膜形成材料として、光インプリント用の被膜形成材料、及びその比較材料を調整した。表1に、評価に用いた光インプリント用被膜形成材料A〜D、及び被膜形成材料(比較材料)E〜Hの組成(成分)を示す。尚、表1の数値は、含有される各成分の重量部を表している。
Hereinafter, the film forming material and the pattern forming method using the imprint method using the same will be described more specifically with reference to examples.
[Example 1]
<Preparation of film forming material for photoimprint>
As a film forming material, a film forming material for optical imprinting and a comparative material thereof were prepared. Table 1 shows the compositions (components) of the film-forming materials A to D for optical imprint and the film-forming materials (comparative materials) E to H used for the evaluation. In addition, the numerical value of Table 1 represents the weight part of each component contained.
表1において、第1成分の化合物aは、次式(6)で表されるケイ素化合物である。 In Table 1, the compound a as the first component is a silicon compound represented by the following formula (6).
また、表1において、第1成分の化合物bは、次式(7)で表されるケイ素化合物である。尚、nは0〜5の整数である。 In Table 1, the first component compound b is a silicon compound represented by the following formula (7). In addition, n is an integer of 0-5.
被膜形成材料A〜D及び比較材料E〜Hとして、表1に示す各化合物を、表1に示す各重量部で混合し、0.5μmのメンブランフィルタで濾過して、それぞれの組成物を調整した。 As film-forming materials A to D and comparative materials E to H, each compound shown in Table 1 is mixed in each part by weight shown in Table 1, and filtered through a 0.5 μm membrane filter to prepare each composition. did.
<基板上への被膜形成材料の形成>
まず、基板となる6インチウエハに、HMDSをスピンコーティングした後、110℃のホットプレートで2分間ベーキングを行い、被膜の密着性を高めるための表面処理を行った。次いで、各被膜形成材料A〜D及び比較材料E〜Hを、表面処理後の基板上に、スピンコーティングによって膜厚3μmで形成(成膜)した。第4成分の溶媒であるポリエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)を含む被膜形成材料D及び比較材料Hについては、塗布後に110℃のホットプレートで1分間ベーキングを行った。
<Formation of film forming material on substrate>
First, HMDS was spin-coated on a 6-inch wafer serving as a substrate, and then baked on a hot plate at 110 ° C. for 2 minutes to perform surface treatment for improving the adhesion of the coating. Next, each of the film forming materials A to D and the comparative materials E to H were formed (film formation) with a film thickness of 3 μm on the substrate after the surface treatment by spin coating. For the film-forming material D and the comparative material H containing polyethylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) as the fourth component solvent, baking was performed for 1 minute on a 110 ° C. hot plate after coating.
<モールドの離型処理>
1μm、2μm、3μm、5μmのライン・アンド・スペース(L&S)の凹凸パターンを形成した石英製モールドを用意し、まずエタノールで凹凸パターン側の表面を洗浄し、90℃のホットプレートで1分間ベーキングを行った後、放冷した。次いで、そのモールドを、TMSDMAの飽和雰囲気中に1時間放置し、110℃のホットプレートで1分間ベーキングを行い、モールドの表面処理(離型処理(撥水処理))とした。
<Mold release processing>
Prepare a quartz mold with a 1 μm, 2 μm, 3 μm, and 5 μm line-and-space (L & S) concavo-convex pattern, first wash the surface of the concavo-convex pattern side with ethanol, and bake on a hot plate at 90 ° C. for 1 minute. And then left to cool. Next, the mold was left in a saturated atmosphere of TMSDMA for 1 hour, and baked on a hot plate at 110 ° C. for 1 minute to obtain a mold surface treatment (mold release treatment (water repellent treatment)).
凹凸パターンが形成されていないモールドを用いて同じ処理を行い、本離型処理によるモールドの撥水性の向上を事前に確認した。
<インプリント>
離型処理を行ったモールド、並びに被膜形成材料A〜D及び比較材料E〜Hを形成した基板(6インチウエハ)を、所定のインプリント装置にそれぞれセットした。そして、−25kPa以下に減圧しながら、各被膜形成材料A〜D及び比較材料E〜Hに、圧力500Nでモールドを押し付け、波長375±5nmのLED(Light Emitting Diode)ランプで1分間露光した。この露光により、各被膜形成材料A〜D及び比較材料E〜Hを硬化した。露光後、加圧を止めてモールドを上方に引き離し、モールドに形成したL&Sパターンが転写され、各被膜形成材料A〜D及び比較材料E〜Hから形成された被膜を得た。
The same treatment was performed using a mold having no uneven pattern, and the improvement of the water repellency of the mold by this mold release treatment was confirmed in advance.
<Imprint>
The mold subjected to the mold release treatment and the substrate (6 inch wafer) on which the film forming materials A to D and the comparative materials E to H were formed were set in a predetermined imprint apparatus. Then, while reducing the pressure to -25 kPa or less, the mold was pressed against each of the film forming materials A to D and the comparative materials E to H at a pressure of 500 N, and exposed for 1 minute with an LED (Light Emitting Diode) lamp having a wavelength of 375 ± 5 nm. By this exposure, each film forming material A to D and comparative materials E to H were cured. After the exposure, pressurization was stopped and the mold was pulled upward, and the L & S pattern formed on the mold was transferred to obtain films formed from the respective film forming materials A to D and comparative materials E to H.
〔実施例2〕
<パターン欠損及びモールド付着の評価>
上記の実施例1で得た基板上の被膜に形成されたパターンの剥がれ(パターン欠損)、用いたモールドの表面への被膜の付着(モールド付着)を、光学顕微鏡で観察した。結果を表2に示す。
[Example 2]
<Evaluation of pattern defect and mold adhesion>
The peeling of the pattern formed on the film on the substrate obtained in Example 1 (pattern defect) and the adhesion of the film to the surface of the mold used (mold adhesion) were observed with an optical microscope. The results are shown in Table 2.
尚、表2の「離型処理」の欄には、上記の離型処理を行ったモールドを用いた場合を「あり」、上記の離型処理を行っていないモールドを用いた場合を「なし」と表している。また、表2の「パターン欠損」の欄には、パターン欠損が認められなかった場合を「OK」と表し、パターン欠損が認められた場合は、パターン欠損が認められたL&Sパターンを表示している。例えば、「1−5μmL&S」は、1μm、2μm、3μm、5μmの各L&Sパターンでパターン欠損が認められたことを表している。また、表2の「モールド付着」の欄には、モールド付着が認められなかった場合を「OK」、モールド付着が認められた場合を「NG」と表している。 In the column of “Release treatment” in Table 2, “Yes” indicates the case where the mold subjected to the above release treatment is used, and “None” indicates the case where the mold not subjected to the above release treatment is used. ". In the “pattern defect” column of Table 2, “OK” is displayed when no pattern defect is observed, and the L & S pattern with the pattern defect is displayed when a pattern defect is recognized. Yes. For example, “1-5 μmL & S” represents that a pattern defect was observed in each L & S pattern of 1 μm, 2 μm, 3 μm, and 5 μm. Further, in the column of “Mold Adhesion” in Table 2, “OK” indicates that mold adhesion is not recognized, and “NG” indicates that mold adhesion is recognized.
第1成分を含む被膜形成材料A〜Dを用いた場合には、モールドの離型処理の有無に関わらず、パターン欠損は確認されなかった。また、第1成分を含む被膜形成材料A〜Dを用いた場合には、モールド付着も確認されなかった。 When the film forming materials A to D containing the first component were used, no pattern defect was confirmed regardless of the presence or absence of mold release treatment. Further, when the film forming materials A to D containing the first component were used, mold adhesion was not confirmed.
一方、第1成分を含まない比較材料E〜Hを用いた場合でも、離型処理を行ったモールドを用いた場合には、パターン欠損及びモールド付着は確認されなかった。これに対し、第1成分を含まない比較材料E〜Hを用いた場合で、モールドの離型処理を行っていない場合には、比較材料E〜Hのいずれにおいてもパターン欠損とモールド付着が確認された。パターン欠損は、パターン幅が大きい方が起き易く、5μmのL&Sパターンは、比較材料E〜Hのいずれの組成でもパターン欠損が認められた。 On the other hand, even when the comparative materials E to H not containing the first component were used, pattern defects and mold adhesion were not confirmed when the mold subjected to the release treatment was used. On the other hand, when the comparative materials E to H not containing the first component are used and the mold release process is not performed, pattern defect and mold adhesion are confirmed in any of the comparative materials E to H. It was done. The pattern defect tends to occur when the pattern width is large, and the pattern defect was observed in the L & S pattern of 5 μm in any composition of the comparative materials E to H.
<離型処理の評価>
被膜形成材料A及び比較材料Eについて、繰り返し連続してインプリントを行った場合のモールド付着の評価を行った。結果を表3に示す。
<Evaluation of mold release treatment>
For the film forming material A and the comparative material E, evaluation of mold adhesion was performed when imprinting was repeated continuously. The results are shown in Table 3.
尚、表3の「離型処理」の欄には、上記の離型処理を行ったモールドを用いた場合を「あり」、上記の離型処理を行っていないモールドを用いた場合を「なし」と表している。また、表3の「プリント回数」の欄に示した「1回」、「5回」、「10回」は、連続して行ったインプリントの回数を表し、それぞれの回で、モールド付着が認められなかった場合を「OK」と表し、モールド付着が認められた場合を「NG」と表している。 In the column of “Release treatment” in Table 3, “Yes” indicates the case where the mold subjected to the above release treatment is used, and “None” indicates the case where the mold not subjected to the above release treatment is used. ". In addition, “1”, “5”, and “10” shown in the “Number of prints” column of Table 3 indicate the number of imprints that were continuously performed. The case where it is not recognized is expressed as “OK”, and the case where the mold adhesion is recognized is expressed as “NG”.
第1成分を含む被膜形成材料Aを用いた場合には、モールドに離型処理を行っていると、10回連続でインプリントを行っても、モールド付着は認められなかった。また、モールドに離型処理を行っていなくても、5回連続でインプリントを行ってモールド付着が認められなかった。 When the film-forming material A containing the first component was used, mold release was not recognized even when imprinting was carried out 10 times continuously when the mold was subjected to a mold release treatment. Moreover, even if the mold was not subjected to mold release treatment, imprinting was performed five times in succession, and mold adhesion was not recognized.
これに対し、第1成分を含まない被膜形成材料Eを用いた場合には、モールドに離型処理を行っていると、1回のインプリントであればモールド付着を抑えることができるが、5回、10回のインプリントでは、モールド付着が認められた。離型処理を行っていない場合は、1回目のインプリントで既にモールド付着が認められた。 On the other hand, when the film forming material E that does not contain the first component is used, if the mold is subjected to the mold release process, the adhesion of the mold can be suppressed if the imprint is performed once. In the 10th and 10th imprints, mold adhesion was observed. When the mold release treatment was not performed, mold adhesion was already recognized by the first imprint.
離型処理によって、モールドへの被膜の付着を抑制する効果は得られるが、繰り返し連続してインプリントを行う場合には、その効果に限度がある。被膜形成材料自体にモールドの離型性を向上させる成分、即ち上記の第1成分を含有させることで、同じモールドを繰り返し使用してインプリントを行っても、モールドへの被膜の付着を効果的に抑制し、高解像なパターニングを行うことができる。 Although the effect of suppressing the adhesion of the film to the mold is obtained by the mold release treatment, there is a limit to the effect when imprinting is repeated continuously. By including a component that improves the mold releasability of the film forming material itself, that is, the above-mentioned first component, it is possible to effectively adhere the film to the mold even when imprinting is performed repeatedly using the same mold. And high-resolution patterning can be performed.
以上、被膜形成材料、及びインプリント法によるパターン形成方法の実施例について説明したが、被膜形成材料の組成、及びそれを用いたパターン形成方法は、この例に限定されるものではない。 As mentioned above, although the Example of the film formation material and the pattern formation method by the imprint method were described, the composition of a film formation material and the pattern formation method using the same are not limited to this example.
以上説明した実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。
(付記1) 炭素−炭素不飽和結合を有する化合物を含む成分と、
前記化合物の重合反応を開始させる重合開始剤と
を含み、
前記化合物として、炭素−炭素不飽和結合と、アルコキシ基が結合しないケイ素原子とを有するケイ素化合物を含む
ことを特徴とする被膜形成材料。
Regarding the embodiment described above, the following additional notes are further disclosed.
(Additional remark 1) The component containing the compound which has a carbon-carbon unsaturated bond,
A polymerization initiator for initiating a polymerization reaction of the compound,
A film-forming material comprising a silicon compound having a carbon-carbon unsaturated bond and a silicon atom to which no alkoxy group is bonded as the compound.
(付記2) 前記ケイ素化合物は、式(8) (Supplementary Note 2) The silicon compound has the formula (8)
〔式中、sは0〜5の整数であり、Q1〜Q3は、少なくとも1つが式(9)のQで表される構造を有し、式(9)のQで表される構造でない場合は、炭素数1〜5のアルキル基である。 [Wherein, s is an integer of 0 to 5, and Q 1 to Q 3 each have a structure represented by Q in the formula (9), and a structure represented by Q in the formula (9). Otherwise, it is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
(式中、tは0〜5の整数である。)〕で表されるケイ素化合物である
ことを特徴とする付記1に記載の被膜形成材料。
(付記3) 前記ケイ素化合物は、式(10)
(Wherein t is an integer of 0 to 5)]. The film forming material according to
(Supplementary Note 3) The silicon compound has the formula (10)
(式中、nは0〜5の整数であり、R1〜R3は、少なくとも1つが式(11)のRで表される構造を有し、式(11)のRで表される構造でない場合は、炭素数1〜5のアルキル基である。 (In the formula, n is an integer of 0 to 5, and R1 to R3 each have at least one structure represented by R in formula (11) and not a structure represented by R in formula (11). Is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
)で表されるケイ素化合物である
ことを特徴とする付記1に記載の被膜形成材料。
(付記4) 前記化合物として、ケイ素原子を含まず、且つ、炭素−炭素不飽和結合を有するモノマを含むことを特徴とする付記1乃至3のいずれかに記載の被膜形成材料。
The film forming material according to
(Additional remark 4) The film forming material in any one of
(付記5) 前記化合物及び前記重合開始剤が溶解する溶媒を更に含むことを特徴とする付記1乃至4のいずれかに記載の被膜形成材料。
(付記6) 前記重合開始剤は、エネルギービームの照射によって前記化合物の重合反応を開始させることを特徴とする付記1乃至5のいずれかに記載の被膜形成材料。
(Additional remark 5) The film forming material in any one of
(Additional remark 6) The said polymerization initiator starts the polymerization reaction of the said compound by irradiation of an energy beam, The film formation material in any one of
(付記7) 前記エネルギービームは、光又は電子線であることを特徴とする付記6に記載の被膜形成材料。
(付記8) 基板上に被膜形成材料を形成する工程と、
形成された前記被膜形成材料に、凹凸パターンを有するモールドを押し当て、前記凹凸パターンの反転パターンを形成する工程と、
前記反転パターンが形成された前記被膜形成材料を用い、前記反転パターンを有する被膜を形成する工程と、
形成された前記被膜から前記モールドを引き離す工程と
を含み、
前記基板上に形成される前記被膜形成材料は、
炭素−炭素不飽和結合を有する化合物を含む成分と、
前記化合物の重合反応を開始させる重合開始剤と
を含み、
前記化合物として、炭素−炭素不飽和結合と、アルコキシ基が結合しないケイ素原子とを有するケイ素化合物を含む
ことを特徴とするパターン形成方法。
(Additional remark 7) The said energy beam is light or an electron beam, The film formation material of Additional remark 6 characterized by the above-mentioned.
(Appendix 8) Forming a film forming material on a substrate;
A step of pressing a mold having a concavo-convex pattern against the formed film-forming material to form a reverse pattern of the concavo-convex pattern;
Using the film forming material on which the reverse pattern is formed, forming a film having the reverse pattern;
Separating the mold from the formed coating,
The film forming material formed on the substrate is:
A component comprising a compound having a carbon-carbon unsaturated bond;
A polymerization initiator for initiating a polymerization reaction of the compound,
The pattern formation method characterized by including the silicon compound which has a carbon-carbon unsaturated bond and the silicon atom to which an alkoxy group does not couple | bond as said compound.
(付記9) 前記重合開始剤は、エネルギービームの照射によって前記化合物の重合反応を開始させ、
前記重合反応によって前記被膜が形成される
ことを特徴とする付記8に記載のパターン形成方法。
(Additional remark 9) The said polymerization initiator starts the polymerization reaction of the said compound by irradiation of an energy beam,
The pattern forming method according to appendix 8, wherein the film is formed by the polymerization reaction.
(付記10) 前記モールドは、前記エネルギービームを透過する材料を用いて形成され、
前記エネルギービームを照射する際には、前記反転パターンが形成された前記被膜形成材料に前記モールドを通して前記エネルギービームを照射する
ことを特徴とする付記9に記載のパターン形成方法。
(Appendix 10) The mold is formed using a material that transmits the energy beam,
The pattern forming method according to appendix 9, wherein when the energy beam is irradiated, the film forming material on which the reverse pattern is formed is irradiated with the energy beam through the mold.
(付記11) 前記基板上に前記被膜形成材料を形成する工程前に、前記基板に、前記被膜を密着させるための表面処理を行う工程を含むことを特徴とする付記8乃至10のいずれかに記載のパターン形成方法。 (Additional remark 11) Before the process of forming the said film formation material on the said board | substrate, the process of performing the surface treatment for making the said film adhere to the said board | substrate is included in any one of Additional remark 8 thru | or 10 characterized by the above-mentioned. The pattern formation method as described.
(付記12) 前記被膜形成材料に前記モールドを押し当て前記反転パターンを形成する工程前に、前記モールドに、前記被膜の密着を抑えるための表面処理を行う工程を含むことを特徴とする付記8乃至11のいずれかに記載のパターン形成方法。 (Supplementary note 12) Supplementary note 8 includes a step of performing a surface treatment for suppressing adhesion of the coating to the mold before the step of pressing the mold against the coating-forming material to form the reverse pattern. The pattern formation method in any one of thru | or 11.
1 基板
1c 表面処理層
2 被膜形成材料
2a 被膜
3 モールド
3a 凹凸パターン
3b 反転パターン
3c 表面処理層
10 ステージ
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記化合物の重合反応を開始させる重合開始剤と
を含み、
前記化合物として、炭素−炭素不飽和結合と、アルコキシ基が結合しないケイ素原子とを有するケイ素化合物を含み、
前記ケイ素化合物は、式(1)
ことを特徴とする被膜形成材料。 A component comprising a compound having a carbon-carbon unsaturated bond;
A polymerization initiator for initiating a polymerization reaction of the compound,
As the compound, carbon - see containing carbon unsaturated bonds, a silicon compound having a silicon atom alkoxy group is not bound,
The silicon compound has the formula (1)
前記化合物の重合反応を開始させる重合開始剤と
を含み、
前記化合物として、炭素−炭素不飽和結合と、アルコキシ基が結合しないケイ素原子とを有するケイ素化合物を含み、
前記ケイ素化合物は、式(3)
ことを特徴とする被膜形成材料。 A component comprising a compound having a carbon-carbon unsaturated bond;
A polymerization initiator for initiating a polymerization reaction of the compound,
As the compound, carbon - see containing carbon unsaturated bonds, a silicon compound having a silicon atom alkoxy group is not bound,
The silicon compound has the formula (3)
形成された前記被膜形成材料に、凹凸パターンを有するモールドを押し当て、前記凹凸パターンの反転パターンを形成する工程と、
前記反転パターンが形成された前記被膜形成材料を用い、前記反転パターンを有する被膜を形成する工程と、
形成された前記被膜から前記モールドを引き離す工程と
を含み、
前記基板上に形成される前記被膜形成材料は、
炭素−炭素不飽和結合を有する化合物を含む成分と、
前記化合物の重合反応を開始させる重合開始剤と
を含み、
前記化合物として、炭素−炭素不飽和結合と、アルコキシ基が結合しないケイ素原子とを有するケイ素化合物を含み、
前記ケイ素化合物は、式(4)
ことを特徴とするパターン形成方法。 Forming a film forming material on the substrate;
A step of pressing a mold having a concavo-convex pattern against the formed film-forming material to form a reverse pattern of the concavo-convex pattern;
Using the film forming material on which the reverse pattern is formed, forming a film having the reverse pattern;
Separating the mold from the formed coating,
The film forming material formed on the substrate is:
A component comprising a compound having a carbon-carbon unsaturated bond;
A polymerization initiator for initiating a polymerization reaction of the compound,
As the compound, carbon - see containing carbon unsaturated bonds, a silicon compound having a silicon atom alkoxy group is not bound,
The silicon compound has the formula (4)
形成された前記被膜形成材料に、凹凸パターンを有するモールドを押し当て、前記凹凸パターンの反転パターンを形成する工程と、
前記反転パターンが形成された前記被膜形成材料を用い、前記反転パターンを有する被膜を形成する工程と、
形成された前記被膜から前記モールドを引き離す工程と
を含み、
前記基板上に形成される前記被膜形成材料は、
炭素−炭素不飽和結合を有する化合物を含む成分と、
前記化合物の重合反応を開始させる重合開始剤と
を含み、
前記化合物として、炭素−炭素不飽和結合と、アルコキシ基が結合しないケイ素原子とを有するケイ素化合物を含み、
前記ケイ素化合物は、式(6)
ことを特徴とするパターン形成方法。
Forming a film forming material on the substrate;
A step of pressing a mold having a concavo-convex pattern against the formed film-forming material to form a reverse pattern of the concavo-convex pattern;
Using the film forming material on which the reverse pattern is formed, forming a film having the reverse pattern;
Separating the mold from the formed coating,
The film forming material formed on the substrate is:
A component comprising a compound having a carbon-carbon unsaturated bond;
A polymerization initiator for initiating a polymerization reaction of the compound,
As the compound, carbon - see containing carbon unsaturated bonds, a silicon compound having a silicon atom alkoxy group is not bound,
The silicon compound has the formula (6)
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