JP6047049B2 - 組成物、硬化物、積層体、下層膜の製造方法、パターン形成方法、パターンおよび半導体レジストの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、組成物、組成物を硬化してなる硬化物および積層体に関する。また、前記組成物を用いた、下層膜の製造方法、パターン形成方法および該パターン形成方法によって形成されるパターンに関する。さらに、前記パターン形成方法を用いた半導体レジストの製造方法に関する。
インプリント法は、光ディスク製作ではよく知られているエンボス技術を発展させ、凹凸のパターンを形成した金型原器（一般的にモールド、スタンパ、テンプレートと呼ばれる）を、レジストにプレスして力学的に変形させて微細パターンを精密に転写する技術である。モールドを一度作製すれば、ナノ構造等の微細構造が簡単に繰り返して成型できるため経済的であるとともに、有害な廃棄・排出物が少ないナノ加工技術であるため、近年、さまざまな分野への応用が期待されている。
インプリント法として、被加工材料として熱可塑性樹脂を用いる熱インプリント法（例えば、非特許文献１参照）と、硬化性組成物を用いるインプリント法（例えば、非特許文献２参照）が提案されている。熱インプリント法は、ガラス転移温度以上に加熱した高分子樹脂にモールドをプレスした後、ガラス転移温度以下に冷却してからモールドを離型することで微細構造を基板上の樹脂に転写するものである。この方法は、極めて簡便であり、多様な樹脂材料やガラス材料にも応用可能である。
一方、インプリント法は、光透過性モールドや光透過性基板を通して光照射して硬化性組成物を光硬化させた後、モールドを剥離することで微細パターンを光硬化物に転写するものである。この方法は、室温でのインプリントが可能になるため、半導体集積回路の作製などの超微細パターンの精密加工分野に応用できる。最近では、この両者の長所を組み合わせたナノキャスティング法や３次元積層構造を作製するリバーサルインプリント法などの新しい展開も報告されている。
このようなインプリント法においては、以下のような応用が提案されている。
第一の応用は、成型した形状（パターン）そのものが機能を持ち、ナノテクノロジーの要素部品、または構造部材として利用するものである。例としては、各種のマイクロ・ナノ光学要素や高密度の記録媒体、光学フィルム、フラットパネルディスプレイにおける構造部材などが挙げられる。
第二の応用は、マイクロ構造とナノ構造との同時一体成型や、簡単な層間位置合わせにより積層構造を構築し、これをμ−ＴＡＳ（Micro - Total Analysis System）やバイオチップの作製に利用するものである。
第三の応用は、形成されたパターンをマスクとし、エッチング等の方法により基板を加工する用途に利用するものである。かかる技術では高精度な位置合わせと高集積化とにより、従来のリソグラフィ技術に代わって高密度半導体集積回路の作製や、液晶ディスプレイのトランジスタへの作製、パターンドメディアと呼ばれる次世代ハードディスクの磁性体加工等に利用できる。これらの応用に関するインプリント法の実用化への取り組みが近年活発化している。
ここで、インプリント法の活発化に伴い、基板とインプリント用硬化性組成物の間の密着性が問題視されるようになってきた。すなわち、インプリント法は、基板の表面にインプリント用硬化性組成物を塗布し、その表面にモールドを接触させた状態で光照射してインプリント用硬化性組成物を硬化させた後、モールドを剥離するが、このモールドを剥離する工程で、インプリント層）が基板から剥れてモールドに付着してしまう場合がある。これは、基板とインプリント層との密着性が、モールドとインプリント層との密着性よりも低いことが原因と考えられる。かかる問題を解決するための、基板とインプリント層との密着性を向上させるインプリント用下層膜形成組成物が検討されている（特許文献１、特許文献２）。
特許第５０８４７２８号（特表２００９−５０３１３９号公報） 特表２０１１−５０８６８０号公報
S.Chou et al.:Appl.Phys.Lett.Vol.67,3114(1995) M.Colbun et al,:Proc.SPIE,Vol. 3676,379 (1999)
上記特許文献１および２について、本願発明者が検討したところ、これらの文献に記載の技術を採用すると、基板とインプリント層の密着性は改善されるが、下層膜の面内における膜厚が不均一であったり、下層膜の欠陥密度が大きい場合があることが分かった。このような不均一性や欠陥が下層膜に多いと、その上に設けるインプリント層が均一でなくなり、パターンに欠陥が生じやすくなる。
本願発明はかかる課題を解決するものであって、基板とインプリント層の密着性に優れ、かつ、膜厚の面内均一性に優れ、かつ、欠陥密度の小さい下層膜を提供できる組成物を提供することを目的とする。
上記課題のもと、本願発明者が鋭意検討を行った結果、組成物に、２種類の溶剤を配合し、そのうち１種類は沸点の高い溶剤を用いることとした。重合性化合物を含む組成物を硬化して膜を形成する場合、いわゆる２段階加熱（２段階ベーク）を行う方法が知られている。かかる方法では、組成物を一部硬化させる第一の加熱、および、組成物をさらに硬化させる第二の加熱を含む。ここで、第一の加熱の際に、沸点の高い溶剤が層状の組成物に残存することで固形分中の重合性化合物の硬化性官能基の運動性が高まる。すなわち、一般的に、硬化反応はゆっくり進行するが、層状の組成物中における重合性化合物の運動性を高めることによって、重合性化合物同士の衝突頻度が向上し、層状の組成物中での硬化反応を早く進行させることができる。このため、膜シュリンクや樹脂の凝集による膜の表面荒れを抑制できる。結果として、得られる下層膜の膜厚の面内均一性および欠陥密度が改善されることを見出し、本願発明を完成させるに至った。
具体的には、以下の手段＜１＞により、好ましくは、＜２＞〜＜１５＞により上記課題は解決された。
＜１＞重合性化合物、第一の溶剤、および第二の溶剤を含む組成物であって、第一の溶剤の１気圧における沸点が、１６０℃以上であり、第二の溶剤の１気圧における沸点が、１６０℃未満であり、前記組成物における、重合性化合物の含有量が１質量％未満である組成物。
＜２＞前記組成物中の固形分の合計量が１質量％未満である、＜１＞に記載の組成物。
＜３＞前記第一の溶剤の含有量が前記組成物の１〜５０質量％であり、前記第二の溶剤の含有量が前記組成物の５０〜９９質量％である、＜１＞または＜２＞に記載の組成物。
＜４＞前記第一の溶剤の１気圧における沸点と、前記第二の溶剤の１気圧における沸点との差が、２０〜６０℃である、＜１＞〜＜３＞のいずれかに記載の組成物。
＜５＞前記重合性化合物が、（メタ）アクリレート化合物である、＜１＞〜＜４＞のいずれかに記載の組成物。
＜６＞重合性化合物、第一の溶剤、および第二の溶剤を含む組成物であって、前記組成物が、基板上に適用した後に加熱を行なうことで膜を形成するための組成物であり、前記第一の溶剤の１気圧における沸点が前記加熱温度以上であり、前記組成物に含まれる溶剤中の、前記第一の溶剤の量が１〜５０質量％である、組成物。
＜７＞前記第二の溶剤の１気圧における沸点が、前記加熱温度未満である、＜７＞に記載の組成物。
＜８＞前記組成物が、前記請求項１〜６のいずれか１項に記載の組成物である、＜６＞または＜７＞に記載の組成物。
＜９＞インプリント用下層膜形成組成物である、＜１＞〜＜８＞のいずれかに記載の組成物。
＜１０＞＜１＞〜＜９＞のいずれかに記載の組成物を硬化してなる硬化物。
＜１１＞＜１＞〜＜９＞のいずれかに記載の組成物を硬化してなる下層膜と、基板とを有することを特徴とする積層体。
＜１２＞基板上に＜１＞〜＜９＞のいずれかに記載の組成物を適用する工程、
第一の加熱により前記組成物の一部を硬化する工程、
前記第一の加熱工程の後に、前記組成物を、前記第一の溶剤の１気圧における沸点より高い温度で第二の加熱を行う工程を含む、下層膜の製造方法。
＜１３＞基板上に＜１＞〜＜９＞のいずれかに記載の組成物を適用する工程、
加熱により前記組成物を硬化する工程、
前記硬化後に前記第一の溶剤の１気圧における沸点より高い温度で第二の加熱を行う工程、
前記第二の加熱後に前記下層膜表面にインプリント用硬化性組成物を適用する工程、
前記下層膜を形成した基板と、微細パターンを有するモールドとの間に前記インプリント用硬化性組成物を挟んだ状態で光照射し、前記インプリント用硬化性組成物を硬化する工程、
およびモールドを剥離する工程、を含むことを特徴とするパターン形成方法。
＜１４＞＜１３＞のいずれかに記載のパターン形成方法により形成されたパターン。
＜１５＞＜１３＞または＜１４＞のいずれかに記載のパターン形成方法を含む半導体レジストの製造方法。
本発明によれば、基板とインプリント層の密着性に優れ、かつ、膜厚の面内均一性に優れ、かつ、欠陥密度の小さい下層膜を提供できる組成物を提供可能になった。
インプリント用硬化性組成物をエッチングによる基板の加工に用いる場合の製造プロセスの一例を示す。
以下において、本発明の内容について詳細に説明する。なお、本願明細書において「〜」とはその前後に記載される数値を下限値および上限値として含む意味で使用される。
本明細書中において、"（メタ）アクリレート"はアクリレートおよびメタクリレートを表し、"（メタ）アクリル"はアクリルおよびメタクリルを表し、"（メタ）アクリロイル"はアクリロイルおよびメタクリロイルを表す。本明細書中において、"官能基"は重合反応に関与する基をいう。
また、本発明でいう"インプリント"は、好ましくは、１ｎｍ〜１０ｍｍのサイズのパターン転写をいい、より好ましくは、およそ１０ｎｍ〜１００μｍのサイズ（ナノインプリント）のパターン転写をいう。
＜組成物＞
本発明の組成物は、重合性化合物、第一の溶剤、および第二の溶剤を含む組成物であって、第一の溶剤の１気圧における沸点が、１６０℃以上であり、第二の溶剤の１気圧における沸点が、１６０℃未満であり、前記組成物における、重合性化合物の含有量が１質量％未満であることを特徴とする。
また、本発明の組成物は、重合性化合物、第一の溶剤、および第二の溶剤を含む組成物であって、前記組成物が、基板上に適用した後に加熱を行なうことで膜を形成するための組成物であり、前記第一の溶剤の１気圧における沸点が前記加熱温度以上であり、前記組成物に含まれる溶剤中の、前記第一の溶剤の量が１〜５０質量％であることを特徴とする。
本発明の組成物を基板上に適用し、第一の加熱により一部硬化させた後、第二の加熱を行ってさらに硬化させて膜を形成する場合に特に好ましく用いられる。また、本発明の組成物は、硬化して硬化物として用いることができる。また、本発明の組成物を硬化してなる下層膜と基板を有する積層体は、エッチングレジスト基板として好ましく用いられる。
前記第一の加熱の加熱温度は、通常、１６０℃未満の温度で行われる。本発明の組成物中に含まれる第一の溶剤の１気圧における沸点は、通常、第一の加熱における加熱温度以上であるため、第一の加熱後も組成物からなる層内に第一の溶剤が存在する。このため、層内における重合性化合物の硬化性官能基の運動性が高まり、層内での硬化反応を迅速に進行させることができ、層の厚さの面内均一性が確保され、欠陥密度を低下させることができる。従って、本発明の組成物は、基板上に塗布した後に加熱を行うことで下層膜を形成するための組成物であり、インプリント用下層膜形成組成物（以下、単に、「本発明の組成物」ということがある）として好ましく利用できる。もちろん、インプリント用下層膜形成組成物以外の用途に用いることを排除するものではない。例えば、インプリント以外の硬化性組成物からなる層と基板の密着性を向上させるための下層膜形成組成物としても広く用いることができる。
以下、本発明の組成物中に含まれる各成分について説明する。
＜＜重合性化合物＞＞
本発明の組成物は、重合性化合物を含み、重合性化合物の含有量は、通常、本発明の組成物の１質量％未満の割合で含まれる。本発明で用いる重合性化合物の種類は本発明の趣旨を逸脱しない限り特に定めるものではなく、広く公知の化合物を採用できる。
重合性化合物とは、分子内に重合性基を有するモノマー、オリゴマーおよび／またはポリマーであり、好ましくはポリマーである。
本発明で用いることができる重合性化合物としては、エチレン性不飽和結合含有基を有する化合物、エポキシ基を有する化合物、ビニルエーテル基を有する化合物等を挙げることができる。
前記エチレン性不飽和結合含有基を有する化合物としては具体的に、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、Ｎ−ビニルピロリジノン、２−アクリロイロキシエチルフタレート、２−アクリロイロキシ２−ヒドロキシエチルフタレート、２−アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタレート、２−アクリロイロキシプロピルフタレート、２−エチル−２−ブチルプロパンジオールアクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシルカルビトール（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、アクリル酸ダイマー、ベンジル（メタ）アクリレート、１−または２−ナフチル（メタ）アクリレート、ブトキシエチル（メタ）アクリレート、セチル（メタ）アクリレート、エチレンオキシド変性（以下「ＥＯ」という。）クレゾール（メタ）アクリレート、ジプロピレングリコール（メタ）アクリレート、エトキシ化フェニル（メタ）アクリレート、イソオクチル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、ジシクロペンタニル（メタ）アクリレート、ジシクロペンタニルオキシエチル（メタ）アクリレート、イソミリスチル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、メトキシジプロピレングリコール（メタ）アクリレート、メトキシトリプロピレングリコール（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、メトキシトリエチレングリコール（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールベンゾエート(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、パラクミルフェノキシエチレングリコール(メタ)アクリレート、エピクロロヒドリン（以下「ECH」という）変性フェノキシアクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシヘキサエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシテトラエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、ＥＯ変性コハク酸(メタ)アクリレート、トリブロモフェニル(メタ)アクリレート、ＥＯ変性トリブロモフェニル(メタ)アクリレート、トリドデシル(メタ)アクリレート、ｐ−イソプロペニルフェノール、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルカプロラクタム、ジエチレングリコールモノエチルエーテル（メタ）アクリレート、ジメチロールジシクロペンタンジ（メタ）アクリレート、ジ（メタ）アクリル化イソシアヌレート、１，３−ブ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、ＥＯ変性１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ＥＣＨ変性１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、アリロキシポリエチレングリコールアクリレート、１，９−ノナンジオールジ（メタ）アクリレート、ＥＯ変性ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレート、ＰＯ変性ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレート、変性ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレート、ＥＯ変性ビスフェノールＦジ（メタ）アクリレート、ＥＣＨ変性ヘキサヒドロフタル酸ジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ（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、ＥＯ変性ネオペンチルグリコールジアクリレート、プロピレンオキシド（以後「ＰＯ」という。）変性ネオペンチルグリコールジアクリレート、カプロラクトン変性ヒドロキシピバリン酸エステルネオペンチルグリコール、ステアリン酸変性ペンタエリスリトールジ（メタ）アクリレート、ＥＣＨ変性フタル酸ジ（メタ）アクリレート、ポリ（エチレングリコール−テトラメチレングリコール）ジ（メタ）アクリレート、ポリ（プロピレングリコール−テトラメチレングリコール）ジ（メタ）アクリレート、ポリエステル（ジ）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、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ＥＣＨ変性プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、シリコーンジ（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、ジメチロールトリシクロデカンジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコール変性トリメチロールプロパンジ（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、ＥＯ変性トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリグリセロールジ（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、ジビニルエチレン尿素、ジビニルプロピレン尿素、ｏ−，ｍ−，ｐ−キシリレンジ（メタ）アクリレート、１，３−アダマンタンジアクリレート、ノルボルナンジメタノールジ（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、ＥＣＨ変性グリセロールトリ（メタ）アクリレート、ＥＯ変性グリセロールトリ（メタ）アクリレート、ＰＯ変性グリセロールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ＥＯ変性リン酸トリアクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、カプロラクトン変性トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ＥＯ変性トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ＰＯ変性トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、トリス（アクリロキシエチル）イソシアヌレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヒドロキシペンタ（メタ）アクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールポリ（メタ）アクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールトリ（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、ペンタエリスリトールエトキシテトラ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート等が挙げられる。
前記エポキシ基を有する化合物としては、例えばビスフェノールＡジグリシジルエーテル、ビスフェノールＦジグリシジルエーテル、ビスフェノールＳジグリシジルエーテル、臭素化ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、臭素化ビスフェノールＦジグリシジルエーテル、臭素化ビスフェノールＳジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールＦジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールＳジグリシジルエーテル、１,４−ブタンジオールジグリシジルエーテル、１,６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル類、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリンなどの脂肪族多価アルコールに１種または２種以上のアルキレンオキサイドを付加することにより得られるポリエーテルポリオールのポリグリシジルエーテル類、脂肪族長鎖二塩基酸のジグリシジルエステル類、脂肪族高級アルコールのモノグリシジルエーテル類、フェノール、クレゾール、ブチルフェノールまたはこれらにアルキレンオキサイドを付加して得られるポリエーテルアルコールのモノグリシジルエーテル類、高級脂肪酸のグリシジルエステル類などを例示することができる。
前記ビニルエーテル基を有する化合物としては、例えば２−エチルヘキシルビニルエーテル、ブタンジオール−１，４−ジビニルエーテル、ジエチレングリコールモノビニルエーテル、ジエチレングリコールモノビニルエーテル、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、１，２−プロパンジオールジビニルエーテル、１，３−プロパンジオールジビニルエーテル、１，３−ブタンジオールジビニルエーテル、１，４−ブタンジオールジビニルエーテル、テトラメチレングリコールジビニルエーテル、ネオペンチルグリコールジビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテル、トリメチロールエタントリビニルエーテル、ヘキサンジオ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、ペンタエリスリトールジビニルエーテル、ペンタエリスリトールトリビニルエーテル、ペンタエリスリトールテトラビニルエーテル、ソルビトールテトラビニルエーテル、ソルビトールペンタビニルエーテル、エチレングリコールジエチレンビニルエーテル、トリエチレングリコールジエチレンビニルエーテル、エチレングリコールジプロピレンビニルエーテル、トリエチレングリコールジエチレンビニルエーテル、トリメチロールプロパントリエチレンビニルエーテル、トリメチロールプロパンジエチレンビニルエーテル、ペンタエリスリトールジエチレンビニルエーテル、ペンタエリスリトールトリエチレンビニルエーテル、ペンタエリスリトールテトラエチレンビニルエーテル、１，１，１−トリス〔４−（２−ビニロキシエトキシ）フェニル〕エタン、ビスフェノールＡジビニロキシエチルエーテル等が挙げられる。
好ましい一例は、エチレン性不飽和基（Ｐ）と親水性基（Ｑ）を有するポリ（メタ）アクリレート化合物である。
エチレン性不飽和基（Ｐ）としては、（メタ）アクリロイルオキシ基、（メタ）アクリロイルアミノ基、マレイミド基、アリル基、ビニル基が挙げられる。
親水性基（Ｑ）としては、アルコール性水酸基、カルボキシル基、フェノール性水酸基、エーテル基（好ましくはポリオキシアルキレン基）、アミノ基、アミド基、イミド基、ウレイド基、ウレタン基、シアノ基、スルホンアミド基、ラクトン基、シクロカーボネート基などが挙げられる。親水性基がウレタン基である場合、ウレタン基に隣接する基が酸素原子、例えば、−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−ＮＨ−として樹脂中に存在することが好ましい。
ポリ（メタ）アクリレート化合物（アクリル樹脂）は、エチレン性不飽和基（Ｐ）を含む繰り返し単位を２０〜１００モル％の割合で含むことが好ましい。アクリル樹脂は、親水性基（Ｑ）を含む繰り返し単位を２０〜１００モル％の割合で含むことが好ましい。
エチレン性不飽和基（Ｐ）と親水性基（Ｑ）は、同一の繰り返し単位に含まれていてもよいし、別々の繰り返し単位に含まれていてもよい。
さらに、ポリ（メタ）アクリレート化合物（アクリル樹脂）は、エチレン性不飽和基（Ｐ）および親水性基（Ｑ）の両方を含まない、他の繰り返し単位を含んでいてもよい。アクリル樹脂中における他の繰り返し単位の割合は、５０モル％以下であることが好ましい。
ポリ（メタ）アクリレート化合物（アクリル樹脂）は、下記一般式（Ｉ）で表される繰り返し単位および／または一般式（ＩＩ）で表される繰り返し単位を含むことが好ましい。
Figure 0006047049
 （一般式（Ｉ）および（ＩＩ）において、Ｒ1およびＲ2は、それぞれ、水素原子、メチル基、または、ヒドロキシメチル基を表し、Ｌ1は、３価の連結基を表し、Ｌ2aは、単結合または２価の連結基を表し、Ｌ2bは、単結合、２価の連結基、または３価の連結基を表し、Ｐは、エチレン性不飽和基を表し、Ｑは親水性基を表し、ｎは１または２である。）
Ｒ1およびＲ2は、各々独立に、水素原子、メチル基、ヒドロキシメチル基を表し、水素原子、メチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。
Ｌ1は、３価の連結基を表し、脂肪族基、脂環族基、芳香族基、またはこれらを組み合わせた３価の基であり、エステル結合、エーテル結合、スルフィド結合、および窒素原子を含んでいても良い。３価の連結基の炭素数は１〜９が好ましい。
Ｌ2aは、単結合または２価の連結基を表す。２価の連結基は、アルキレン基、シクロアルキレン基、アリーレン基、またはこれらを組み合わせた２価の基であり、エステル結合、エーテル結合、およびスルフィド結合を含んでいてもよい。２価の連結基の炭素数は１〜８が好ましい。
Ｌ2bは、単結合、２価の連結基、または３価の連結基を表す。Ｌ2bが表す２価の連結基としては、Ｌ2aが表す２価の連結基と同義であり、好ましい範囲も同様である。Ｌ2bが表す３価の連結基としては、Ｌ1が表す３価の連結基と同義であり、好ましい範囲も同様である。
Ｐは、エチレン性不飽和基を表し、上記例示したエチレン性不飽和基と同義であり、好ましいエチレン性不飽和基も同様である。
Ｑは、親水性基を表し、上記例示した親水性基と同義であり、好ましい親水性基も同様である。
ｎは１または２であり、１が好ましい。
尚、Ｌ1、Ｌ2aおよびＬ2bは、エチレン性不飽和基、親水性基を含まない。
ポリ（メタ）アクリレート化合物（アクリル樹脂）は、さらに、下記一般式（ＩＩＩ）および／または一般式（ＩＶ）で表される繰り返し単位を有していてもよい。
Figure 0006047049
 （一般式（ＩＩＩ）および（ＩＶ）において、Ｒ3およびＲ4は、それぞれ、水素原子、メチル基、または、ヒドロキシメチル基を表し、Ｌ3およびＬ4は、それぞれ、単結合または２価の連結基を表し、Ｑは親水性基を表し、Ｒ5は、炭素数１〜１２の脂肪族基、炭素数３〜１２の脂環族基、または炭素数６〜１２の芳香族基を表す。）
Ｒ3およびＲ4は、それぞれ、水素原子、メチル基、ヒドロキシメチル基を表し、水素原子、メチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。
Ｌ3およびＬ4は、それぞれ、単結合または２価の連結基を表す。２価の連結基としては、式（Ｉ）中のＬ2aが表す２価の連結基と同義であり、好ましい範囲も同様である。
Ｑは親水性基を表し、上記例示した親水性基と同義であり、好ましい親水性基も同様である。
Ｒ5は、炭素数１〜１２の脂肪族基、脂環族基、芳香族基を表す。
炭素数１〜１２の脂肪族基としては、例えば、炭素数１〜１２のアルキル基（例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、へプチル基、オクチル基、２−エチルへキシル基、３，３，５−トリメチルヘキシル基、イソオクチル基、ノニル基、イソノニル基、デシル基、イソデシル基、ウンデシル基、ドデシル基などが挙げられる。
炭素数３〜１２の脂環族基としては、炭素数３〜１２のシクロアルキル基（例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、イソボルニル基、アダマンチル基、トリシクロデカニル基）などが挙げられる。
炭素数６〜１２の芳香族基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基などが挙げられる。中でも、フェニル基、ナフチル基が好ましい。
脂肪族基、脂環族基および芳香族基は、置換基を有していてもよい。
以下、本発明で用いられるアクリル樹脂の具体例を以下に示す。なお、下記具体例中、ｘは０〜５０ｍｏｌ％を表し、ｙは、０〜５０ｍｏｌ％を表し、ｚは２０〜１００ｍｏｌ％を表す。
Figure 0006047049
また、本発明で用いる重合性化合物の他の一例としては、主鎖が芳香環を含むものを用いることもできる。かかる重合性化合物としては、主鎖が芳香環とアルキレン基からなり、主鎖がベンゼン環とメチレン基が交互に結合した構造であるものを例示できる。かかる重合性化合物においても、側鎖に反応性基を有することが好ましく、側鎖に（メタ）アクリロイル基を有することがより好ましく、側鎖にアクリロイル基を有することがより好ましい。
主鎖が芳香環を含む重合性化合物は、下記一般式（Ａ）で表される構成単位を主成分とするポリマーが好ましく、下記一般式（Ａ）で表される構成単位が９０モル％以上を占めるポリマーであることがより好ましい。
一般式（Ａ）
Figure 0006047049
 （一般式（Ａ）において、Ｒはアルキル基であり、Ｌ1およびＬ2は、それぞれ、２価の連結基であり、Ｐは重合性基である。ｎは０〜３の整数である。）
Ｒは炭素数１〜５のアルキル基であることが好ましく、メチル基であることがより好ましい。
Ｌ1は、アルキレン基であることが好ましく、炭素数１〜３のアルキレン基であることがより好ましく、−ＣＨ2−であることがより好ましい。
Ｌ2は、−ＣＨ2−、−Ｏ−、−ＣＨＲ（Ｒは置換基）−、およびこれらの２以上の組み合わせからなる２価の連結基であることが好ましい。ＲはＯＨ基が好ましい。
Ｐは、（メタ）アクリロイル基が好ましく、アクリロイル基がより好ましい。
ｎは０〜２の整数であることが好ましく、０または１であることがより好ましい。
本発明で用いる重合性化合物の他の一例としては、エポキシポリ（メタ）アクリレート化合物が挙げられる。
その他、重合性化合物としては、例えば、特表２００９−５０３１３９号公報の段落番号００４０〜００５６に記載のものが挙げられ、この内容は本願明細書に組み込まれる。
上述した重合性化合物の中でも、基板との吸着性が高い官能基を有するものが好ましい。基板との吸着性が高い官能基としては、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、シランカップリング基などが好ましく、水酸基またはカルボキシル基が特に好ましい。
重合性化合物の分子量は、通常１０００以上であり、低分子化合物でもポリマーでもよいが、ポリマーが好ましい。より好ましくは、重合性化合物の分子量は、３０００以上であり、さらに好ましくは７５００以上である。重合性化合物の分子量の上限は、好ましくは２０００００以下であり、より好ましくは１０００００以下であり、さらに好ましくは５００００以下である。このような分子量とすることにより、重合性化合物の揮発を抑制することができる。
本発明で用いる重合性化合物の含有量は、組成物の全成分中１質量％未満であり、０．５質量％未満が好ましく、０．２質量％未満がより好ましい。下限値については特に制限はないが、０．０１質量％以上である。
本発明で用いる重合性化合物は１種ないし２種以上を混合して用いてもよい。
＜＜第一の溶剤＞＞
本発明で用いる第一の溶剤は、１気圧における沸点が１６０℃以上であることおよび／または１気圧における沸点が前記第一の加熱温度以上であることを特徴とする。第一の溶剤の１気圧における沸点は、１６０℃以上であり、１６５℃以上であることが好ましく、１７０℃以上であることがより好ましい。上限については特に制限はないが、２５０℃以下である。
第一の溶剤の種類としては、１気圧における沸点が、１６０℃以上であり、且つ本発明の組成物を溶解可能な溶剤であればいずれも用いることができ、好ましくは、３−エトキシプロピオン酸エチル（沸点１７０℃）、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル（沸点１７６℃）、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート（沸点１６０℃）、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート（沸点２１３℃）、３−メトキシブチルエーテルアセテート（沸点１７１℃）、ジエチレングリコールジエチエルエーテル（沸点１８９℃）、ジエチレングリコールジメチルエーテル（沸点１６２℃）、プロピレングリコールジアセテート（沸点１９０℃）、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート（沸点２２０℃）、ジプロピレングリコールジメチルエーテル（沸点１７５℃）、１，３−ブチレングリコールジアセテート（沸点２３２℃）、乳酸ブチル（沸点１８５℃）などが挙げられる。これらの中でも、エチレングリコールモノノルマルブチルエーテル、乳酸ブチルが好ましい。
第一の溶剤は、１種類のみ用いてもよいし、２種以上の溶剤を混合して使用してもよい。
本発明における第一の溶剤の含有量としては、本発明の組成物に対し、１〜５０質量％であり、２〜４０質量％であることが好ましく、３〜３０質量％であることがより好ましく、５〜２０質量％であることがさらに好ましい。
第一の溶剤の含有量を１質量％以上とすることで、第一の加熱後の第一の溶剤残存量が十分となり、膜厚の面内均一性および欠陥密度がより効果的に改善される。一方、第一の溶剤の含有量を５０質量％以下とすることで、本発明の組成物の回転塗布時の溶剤揮発が生じにくくなることによる基板周縁部に対する中央部の膜厚減少（半径方向に膜厚が一様でない）をより効果的に抑制することができる。
＜＜第二の溶剤＞＞
本発明で用いる第二の溶剤は、１気圧における沸点が１６０℃未満の溶剤であることおよび／または前記第一の加熱における加熱温度未満であることを特徴とする。すなわち、第一の溶剤の１気圧における沸点よりも低い。第二の溶剤の１気圧における沸点は、通常、１６０℃未満であり、１５５℃以下であることが好ましく、１５０℃以下であることがより好ましい。下限については特に制限はないが、通常、８０℃以上である。
第一の溶剤の１気圧における沸点と、第二の溶剤の１気圧における沸点との差としては、２０〜６０℃であることが好ましく、２５〜５５℃であることがより好ましく、３０〜５０℃であることがさらに好ましい。沸点の差を２０℃以上とすることで、第一の加熱後の第一の溶剤残存量が十分となり、膜厚の面内均一性および欠陥密度がより効果的に改善され、６０℃以下とすることで、本発明の組成物の回転塗布時の溶剤揮発が生じにくくなることによる基板周縁部に中央部の膜厚減少（半径方向に膜厚が一様でない）をより効果的に抑制することができる。
第二の溶剤の種類としては、本発明の組成物を溶解可能な溶剤であればいずれも用いることができ、好ましくはプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（沸点１４６℃）、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート(沸点１５８℃)、プロピレングリコールメチル−ｎ−ブチルエーテル（沸点１５５℃）、プロピレングリコールメチル−ｎ−プロピルエーテル（沸点１３１℃）、プロピレングリコールモノメチルエーテル（沸点１２０℃）、アニソール（沸点１５４℃）などが挙げられる。これらの中でも、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モノメチルエーテルが好ましい。
第二の溶剤は、１種類のみ用いてもよいし、２種以上の溶剤を混合して使用してもよい。
本発明における第二の溶剤の含有量としては、本発明の組成物に対し、５０〜９９質量％であり、６０〜９８質量％であることが好ましく、７０〜９７質量％であることがより好ましく、８０〜９５質量％であることがさらに好ましい。
第一の溶剤と第二の溶剤の含有比率としては、質量比（第一の溶剤：第二の溶剤）で１〜５０：９９〜５０が好ましく、２〜４０：９８〜６０がより好ましく、２〜４０：９８〜６０がさらに好ましく、５〜２０：９５〜８０がよりさらに好ましい。
質量比を上記範囲内とすることで膜厚の面内均一性および欠陥密度が改善される。
＜＜その他の成分＞＞
本発明の組成物は、他の成分として、架橋剤、酸または酸発生剤、重合禁止剤、界面活性剤を含有していても良い。これらの成分の配合量は、組成物の溶剤（第一の溶剤および第二の溶剤）を除く全成分に対し、５０質量％以下が好ましく、３０質量％以下がより好ましく、１０質量％以下がさらに好ましく、実質的に含まないことが特に好ましい。ここで実質的に含まないとは、例えば、重合性化合物の合成の際の反応剤、触媒、重合禁止剤等の添加剤、反応副生成分に由来する不純物等のみであり、組成物に対して積極的に添加しないことをいう。具体的には、５質量％以下とすることができる。
特に、本発明では溶剤以外の低分子成分（例えば、分子量が１０００未満の成分）を実質的に含まない方が好ましい。このような構成とすることにより、ベーク時にかかる低分子成分の昇華を抑制でき、本発明の効果がより効果的に発揮される。
（架橋剤）
架橋剤としては、エポキシ化合物、オキセタン化合物、メチロール化合物、メチロールエーテル化合物、ビニルエーテル化合物などのカチオン重合性化合物が好ましい。
エポキシ化合物としては、共栄社化学（株）製エポライト、ナガセケムテックス（株）製デナコールＥＸ、日本化薬（株）製ＥＯＣＮ、 ＥＰＰＮ、ＮＣ、ＢＲＥＮ、ＧＡＮ、ＧＯＴ、ＡＫ、ＲＥ等シリーズ、ジャパンエポキシレジン（株）製エピコート、ＤＩＣ（株）製エピクロン、日産化学工業（株）製テピックなどのシリーズが挙げられる。これらのうち２種類以上を組み合わせて用いてもよい。
オキセタン化合物としては、宇部興産（株）製エタナコールＯＸＢＰ、ＯＸＴＰ、ＯＸＩＰＡ、東亞合成（株）製アロンオキセタンＯＸＴ−１２１、ＯＸＴ−２２１が挙げられる。
ビニルエーテル化合物としては、ＡｌｌｉｅｄＳｉｇｎａｌ社製ＶＥｃｔｏｍｅｒシリーズが挙げられる
メチロール化合物、メチロールエーテル化合物としては、ウレア樹脂、グリコウリル樹脂、メラミン樹脂、グアナミン樹脂、フェノール樹脂が挙げられ、具体的には、三和ケミカル社製ニカラックＭＸ−２７０、ＭＸ−２８０、ＭＸ−２９０、ＭＷ−３９０、ＢＸ−４０００、サイテックインダストリーズ社製サイメル３０１、３０３ＵＬＦ、３５０、１１２３などが挙げられる。
（酸または酸発生剤）
前記架橋剤を含有する場合は、酸、熱または光酸発生剤が好ましく用いられる。本発明の組成物に用いることができる酸としては、ｐ−トルエンスルホン酸、パーフルオロブタンスルホン酸などが挙げられる。熱酸発生剤としては、イソプロピル−ｐ−トルエンスルホネート、シクロヘキシル−ｐ−トルエンスルホネート、芳香族スルホニウム塩化合物である三新化学工業製サンエイドＳＩシリーズなどが挙げられる。
本発明で使用される光酸発生剤としては、スルホニウム塩化合物、ヨードニウム塩化合物、オキシムスルホネート化合物などが好ましく、ローデア製 ＰＩ２０７４、ＢＡＳＦ社製ＩＲＧＡＣＵＲＥ２５０、ＢＡＳＦ社製ＩＲＧＡＣＵＲＥ ＰＡＧ１０３、１０８、１２１、２０３などが挙げられる。
（重合禁止剤）
重合禁止剤を本発明の組成物に含有させることが、保存安定性の観点で好ましい。本発明に用いることができる重合禁止剤としては、ハイドロキノン、ｐ−メトキシフェノール、ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、ピロガロール、ｔｅｒｔ−ブチルカテコール、ベンゾキノン、４，４'−チオビス（３−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、２，２'−メチレンビス（４−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、Ｎ−ニトロソフェニルヒドロキシアミン第一セリウム塩、フェノチアジン、フェノキサジン、４−メトキシナフトール、２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−１−オキシルフリーラジカル、２，２，６，６−テトラメチルピペリジン、４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−１−オキシルフリーラジカル、ニトロベンゼン、ジメチルアニリン等が挙げられる。これらのなかでも、フェノチアジン、４−メトキシナフトール、２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−１−オキシルフリーラジカル、２，２，６，６−テトラメチルピペリジン、４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−１−オキシルフリーラジカルが、無酸素下でも効果を発現する点で好ましい。
本発明で用いる重合禁止剤は１種ないし２種以上を混合して用いてもよい。
（界面活性剤）
界面活性剤を本発明の組成物に含有させてもよい。前記界面活性剤は、ノニオン性界面活性剤が好ましく、フッ素系、Ｓｉ系、またはフッ素・Ｓｉ系であることが好ましい。ここで、"フッ素・Ｓｉ系"とは、フッ素系およびＳｉ系の両方の要件を併せ持つものをいう。このような界面活性剤を用いることによって、塗布均一性を改善でき、スピンコーターやスリットスキャンコーターを用いた塗布において、良好な塗膜が得られる。
本発明で用いることのできるノニオン性界面活性剤は、商品名フロラード（住友スリーエム）、メガフアック（ＤＩＣ）、サーフロン （ＡＧＣセイミケミカル）、ユニダイン（ダイキン工業）、フタージェント（ネオス）、エフトップ（三菱マテリアル電子化成）、ポリフロー（共栄社化学）、ＫＰ（信越化学工業）、トロイゾル（トロイケミカル）、ＰｏｌｙＦｏｘ （ＯＭＮＯＶＡ）、Ｃａｐｓｔｏｎｅ（ＤｕＰｏｎｔ）等の各シリーズが挙げられる。
本発明で用いる界面活性剤は１種ないし２種以上を混合して用いてもよい。
本発明の組成物は、上述の各成分を混合して調製することができる。また、前記各成分を混合した後、例えば、孔径０．００３μｍ〜５．０μｍのフィルターで濾過することが好ましい。濾過は、多段階で行ってもよいし、複数回繰り返してもよい。濾過に使用するフィルターの材質は、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、フッソ樹脂、ナイロン樹脂などが使用できるが特に限定されるものではない。
本発明の組成物は、組成物中の固形分の合計量が、１質量％未満であることが好ましく、０．０１質量％１質量％未満であることがより好ましく、０．１質量％以上１質量％未満であることがより好ましい。
固形分の合計量を１質量％未満とすることで本発明の効果がより効果的に発揮される。
＜インプリント用硬化性組成物＞
本発明の組成物と一緒に用いられるインプリント用硬化性組成物は、通常、重合性化合物および重合開始剤を含有する。
＜＜重合性化合物＞＞
本発明に用いるインプリント用硬化性組成物に用いられる重合性化合物の種類は本発明の趣旨を逸脱しない限り特に定めるものではないが、例えば、エチレン性不飽和結合含有基を１〜６個有する重合性不飽和単量体；エポキシ化合物、オキセタン化合物；ビニルエーテル化合物；スチレン誘導体；プロペニルエーテルまたはブテニルエーテル等を挙げることができる。インプリント用硬化性組成物は本発明の組成物が有する重合性基と重合可能な重合性基を有していることが好ましい。これらの中でも、（メタ）アクリレートが好ましい。これらの具体例としては、特開２０１１−２３１３０８号公報の段落番号００２０〜００９８に記載のものが挙げられ、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
重合性化合物としては、脂環炭化水素基および／または芳香族基を有する重合性化合物を含有していることが好ましく、さらに、脂環炭化水素基および／または芳香族基を有する重合性化合物とシリコン原子および／またはフッ素を含有する重合性化合物とを含むことが好ましい。さらに、本発明におけるインプリント用硬化性組成物に含まれる全重合性成分のうち、脂環炭化水素基および／または芳香族基を有する重合性化合物の合計が、全重合性化合物の、３０〜１００質量％であることが好ましく、より好ましくは５０〜１００質量％、さらに好ましくは７０〜１００質量％である。
さらに好ましい様態として重合性化合物として芳香族基を含有する（メタ）アクリレート重合性化合物が、全重合性成分の５０〜１００質量％であることが好ましく、７０〜１００質量％であることがより好ましく、９０〜１００質量％であることが特に好ましい。
特に好ましい様態としては、下記重合性化合物（１）が、全重合性成分の０〜８０質量％であり（より好ましくは、２０〜７０質量％）、下記重合性化合物（２）が、全重合性成分の２０〜１００質量％であり（より好ましくは、５０〜１００質量％）、下記重合性化合物（３）が、全重合性成分の０〜１０質量％であり（より好ましくは、０．１〜６質量％）である場合である。
（１）芳香族基（好ましくはフェニル基、ナフチル基、さらに好ましくはナフチル基）と（メタ）アクリレート基を１つ有する重合性化合物
（２）芳香族基（好ましくはフェニル基、ナフチル基、さらに好ましくはフェニル基）を含有し、（メタ）アクリレート基を２つ有する重合性化合物
（３）フッ素原子とシリコン原子のうち少なくとも一方と（メタ）アクリレート基を有する重合性化合物
さらに、インプリント用硬化性組成物において２５℃における粘度が５ｍＰａ・ｓ未満の重合性化合物の含有量が全重合性化合物に対して５０質量％以下であることが好ましく、３０質量％以下であることがより好ましく、１０質量％以下がさらに好ましい。上記範囲に設定することでインクジェット吐出時の安定性が向上し、インプリント転写において欠陥が低減できる。
＜＜重合開始剤＞＞
本発明で用いるインプリント用硬化性組成物には、光重合開始剤が含まれる。本発明に用いられる光重合開始剤は、光照射により上述の重合性化合物を重合する活性種を発生する化合物であればいずれのものでも用いることができる。光重合開始剤としては、ラジカル重合開始剤、カチオン重合開始剤が好ましく、ラジカル重合開始剤がより好ましい。また、本発明において、光重合開始剤は複数種を併用してもよい。
本発明で使用されるラジカル光重合開始剤としては、例えば、市販されている開始剤を用いることができる。これらの例としては、例えば、特開２００８−１０５４１４号公報の段落番号００９１に記載のものを好ましく採用することができる。この中でもアセトフェノン系化合物、アシルホスフィンオキサイド系化合物、オキシムエステル系化合物が硬化感度、吸収特性の観点から好ましい。
なお、本発明において「光」には、紫外、近紫外、遠紫外、可視、赤外等の領域の波長の光や、電磁波だけでなく、放射線も含まれる。前記放射線には、例えばマイクロ波、電子線、ＥＵＶ、Ｘ線が含まれる。また２４８ｎｍエキシマレーザー、１９３ｎｍエキシマレーザー、１７２ｎｍエキシマレーザーなどのレーザー光も用いることができる。これらの光は、光学フィルターを通したモノクロ光（単一波長光）を用いてもよいし、複数の波長の異なる光(複合光)でもよい。
本発明に用いられる光重合開始剤の含有量は、溶剤を除く全組成物中、例えば、０．０１〜１５質量％であり、好ましくは０．１〜１２質量％であり、さらに好ましくは０．２〜７質量％である。２種類以上の光重合開始剤を用いる場合は、その合計量が前記範囲となる。
光重合開始剤の含有量が０．０１質量％以上であると、感度(速硬化性)、解像性、ラインエッジラフネス性、塗膜強度が向上する傾向にあり好ましい。一方、光重合開始剤の含有量を１５質量％以下とすると、光透過性、着色性、取り扱い性などが向上する傾向にあり、好ましい。
＜＜界面活性剤＞＞
本発明で用いるインプリント用硬化性組成物には、界面活性剤を含有することが好ましい。本発明に用いられる界面活性剤としては、前掲の本発明の組成物として記載した界面活性剤と同様のものが挙げられる。本発明に用いられる界面活性剤の含有量は、全組成物中、例えば、０．００１〜５質量％であり、好ましくは０．００２〜４質量％であり、さらに好ましくは、０．００５〜３質量％である。二種類以上の界面活性剤を用いる場合は、その合計量が前記範囲となる。界面活性剤が組成物中０．００１〜５質量％の範囲にあると、塗布の均一性の効果が良好であり、界面活性剤の過多によるモールド転写特性の悪化を招きにくい。
前記界面活性剤としては、非イオン性界面活性剤が好ましく、フッ素系界面活性剤、Ｓｉ系界面活性剤およびフッ素・Ｓｉ系界面活性剤の少なくとも一種を含むことが好ましく、フッ素系界面活性剤とＳｉ系界面活性剤との両方または、フッ素・Ｓｉ系界面活性剤を含むことがより好ましく、フッ素・Ｓｉ系界面活性剤を含むことが最も好ましい。尚、前記フッ素系界面活性剤およびＳｉ系界面活性剤としては、非イオン性の界面活性剤が好ましい。
ここで、"フッ素・Ｓｉ系界面活性剤"とは、フッ素系界面活性剤およびＳｉ系界面活性剤の両方の要件を併せ持つものをいう。
このような界面活性剤を用いることによって、半導体素子製造用のシリコンウエハや、液晶素子製造用のガラス角基板、クロム膜、モリブデン膜、モリブデン合金膜、タンタル膜、タンタル合金膜、窒化珪素膜、アモルファスシリコン膜、酸化錫をドープした酸化インジウム（ＩＴＯ）膜や酸化錫膜などの、各種の膜が形成される基板上に塗布したときに起こるストリエーションや、鱗状の模様（レジスト膜の乾燥むら）などの塗布不良の問題を解決するが可能となる。特に、本発明の組成物は、前記界面活性剤を添加することにより、塗布均一性を大幅に改良でき、スピンコーターやスリットスキャンコーターを用いた塗布において、基板サイズに依らず良好な塗布適性が得られる。
本発明で用いることのできる界面活性剤の例としては、特開２００８−１０５４１４号公報の段落番号００９７の記載を参酌でき、かかる内容は本願明細書に組み込まれる。市販品も利用でき、例えば、ＰＦ−６３６（オムノバ製）が例示される。
＜＜非重合性化合物＞＞
本発明で用いるインプリント用硬化性組成物は、末端に少なくとも１つ水酸基を有するかまたは水酸基がエーテル化されたポリアルキレングリコール構造を有し、フッ素原子およびシリコン原子を実質的に含有しない非重合性化合物を含んでいてもよい。
非重合性化合物の含有量は溶剤を除く全組成物中０．１〜２０質量％が好ましく、０．２〜１０質量％がより好ましく、０．５〜５質量％がさらに好ましく、０．５〜３質量％がさらに好ましい。
＜＜酸化防止剤＞＞
さらに、本発明で用いるインプリント用硬化性組成物には、公知の酸化防止剤を含有することが好ましい。本発明に用いられる酸化防止剤の含有量は、重合性化合物に対し、例えば、０．０１〜１０質量％であり、好ましくは０．２〜５質量％である。二種類以上の酸化防止剤を用いる場合は、その合計量が前記範囲となる。
前記酸化防止剤は、熱や光照射による退色およびオゾン、活性酸素、ＮＯx、ＳＯx（Ｘは整数）などの各種の酸化性ガスによる退色を抑制するものである。特に本発明では、酸化防止剤を添加することにより、硬化膜の着色を防止や、分解による膜厚減少を低減できるという利点がある。このような酸化防止剤としては、ヒドラジド類、ヒンダードアミン系酸化防止剤、含窒素複素環メルカプト系化合物、チオエーテル系酸化防止剤、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、アスコルビン酸類、硫酸亜鉛、チオシアン酸塩類、チオ尿素誘導体、糖類、亜硝酸塩、亜硫酸塩、チオ硫酸塩、ヒドロキシルアミン誘導体などを挙げることができる。この中でも、特にヒンダードフェノール系酸化防止剤、チオエーテル系酸化防止剤が硬化膜の着色、膜厚減少の観点で好ましい。
前記酸化防止剤の市販品としては、商品名Ｉｒｇａｎｏｘ１０１０、１０３５、１０７６、１２２２（以上、チバガイギー（株）製）、商品名 Ａｎｔｉｇｅｎｅ Ｐ、３Ｃ、ＦＲ、スミライザーＳ、スミライザーＧＡ８０（住友化学工業（株）製）、商品名アデカスタブＡＯ７０、ＡＯ８０、ＡＯ５０３（（株）ＡＤＥＫＡ製）等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、混合して用いてもよい。
＜＜重合禁止剤＞＞
さらに、本発明で用いるインプリント用硬化性組成物には、重合禁止剤を含有することが好ましい。重合禁止剤を含めることにより、経時での粘度変化、異物発生およびパターン形成性劣化を抑制できる傾向にある。重合禁止剤の含有量としては、全重合性化合物に対し、０．００１〜１質量％であり、より好ましくは０．００５〜０．５質量％、さらに好ましくは０．００８〜０．０５質量％である、重合禁止剤を適切な量配合することで高い硬化感度を維持しつつ経時による粘度変化が抑制できる。重合禁止剤は用いる重合性化合物にあらかじめ含まれていても良いし、インプリント用硬化性組成物にさらに追加してもよい。
本発明に用いうる好ましい重合禁止剤としては、特開２０１２−０９４８２１号公報の段落番号０１２５の記載を参酌でき、かかる内容は本願明細書に組み込まれる。
＜＜溶剤＞＞
本発明で用いるインプリント用硬化性組成物には、種々の必要に応じて、溶剤を用いることができる。好ましい溶剤としては常圧における沸点が８０〜２００℃の溶剤である。溶剤の種類としては組成物を溶解可能な溶剤であればいずれも用いることができるが、好ましくはエステル構造、ケトン構造、水酸基、エーテル構造のいずれか１つ以上を有する溶剤である。具体的に、好ましい溶剤としてはプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、２−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、乳酸エチルから選ばれる単独あるいは混合溶剤であり、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを含有する溶剤が塗布均一性の観点で最も好ましい。
本発明で用いるインプリント用硬化性組成物中における前記溶剤の含有量は、溶剤を除く成分の粘度、塗布性、目的とする膜厚によって最適に調整されるが、塗布性改善の観点から、全組成物中９９質量％以下の範囲で添加することができる。本発明で用いるインプリント用硬化性組成物をインクジェット法で基板上に適用する場合、溶剤は、実質的に含まない（例えば、３質量％以下）ことが好ましい。一方、膜厚５００ｎｍ以下のパターンをスピン塗布などの方法で形成する際には、２０〜９９質量％の範囲で含めてもよく、４０〜９９質量％が好ましく、７０〜９８質量％が特に好ましい。
＜＜ポリマー成分＞＞
本発明で用いるインプリント用硬化性組成物では、架橋密度をさらに高める目的で、前記多官能の他の重合性化合物よりもさらに分子量の大きい多官能オリゴマーを、本発明の目的を達成する範囲で配合することもできる。光ラジカル重合性を有する多官能オリゴマーとしてはポリエステルアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエーテルアクリレート、エポキシアクリレート等の各種アクリレートオリゴマーが挙げられる。オリゴマー成分の添加量としては組成物の溶剤を除く成分に対し、０〜３０質量％が好ましく、より好ましくは０〜２０質量％、さらに好ましくは０〜１０質量％、最も好ましくは０〜５質量％である。
本発明で用いるインプリント用硬化性組成物はドライエッチング耐性、インプリント適性、硬化性等の改良を観点からも、さらにポリマー成分を含有していてもよい。前記ポリマー成分としては側鎖に重合性官能基を有するポリマーが好ましい。前記ポリマー成分の重量平均分子量としては、重合性化合物との相溶性の観点から、２０００〜１０００００が好ましく、５０００〜５００００がさらに好ましい。ポリマー成分の添加量としては組成物の溶剤を除く成分に対し、０〜３０質量％が好ましく、より好ましくは０〜２０質量％、さらに好ましくは０〜１０質量％、最も好ましくは２質量％以下である。本発明で用いるインプリント用硬化性組成物において溶剤を除く成分中、分子量２０００以上の化合物の含有量が３０質量％以下であると、パターン形成性が向上することからは、該成分は、少ない方が好ましく、界面活性剤や微量の添加剤を除き、樹脂成分を実質的に含まないことが好ましい。
本発明で用いるインプリント用硬化性組成物には前記成分の他に必要に応じて離型剤、シランカップリング剤、紫外線吸収剤、光安定剤、老化防止剤、可塑剤、接着促進剤、熱重合開始剤、着色剤、エラストマー粒子、光酸増殖剤、光塩基発生剤、塩基性化合物、流動調整剤、消泡剤、分散剤等を添加してもよい。
本発明で用いるインプリント用硬化性組成物は、上述の各成分を混合して調整することができる。硬化性組成物の混合・溶解は、通常、０℃〜１００℃の範囲で行われる。また、前記各成分を混合した後、例えば、孔径０．００３μｍ〜５．０μｍのフィルターで濾過することが好ましい。濾過は、多段階で行ってもよいし、多数回繰り返してもよい。また、濾過した液を再濾過することもできる。濾過に使用するフィルターの材質は、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、フッソ樹脂、ナイロン樹脂などのものが使用できるが特に限定されるものではない。
本発明で用いるインプリント用硬化性組成物は溶剤を除く全成分の混合液の粘度が１００ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましく、より好ましくは１〜７０ｍＰａ・ｓ、さらに好ましくは２〜５０ｍＰａ・ｓ、最も好ましくは３〜３０ｍＰａ・ｓである。
本発明で用いるインプリント用硬化性組成物は、製造後にガロン瓶やコート瓶などの容器にボトリングし、輸送、保管されるが、この場合に、劣化を防ぐ目的で、容器内を不活性なチッソ、またはアルゴンなどで置換しておいてもよい。また、輸送、保管に際しては、常温でもよいが、変質を防ぐため、−２０℃から０℃の範囲に温度制御してもよい。勿論、反応が進行しないレベルで遮光することが好ましい。
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などに用いられる永久膜（構造部材用のレジスト）や電子材料の基板加工に用いられるレジストにおいては、製品の動作を阻害しないようにするため、レジスト中の金属あるいは有機物のイオン性不純物の混入を極力避けることが望ましい。このため、本発明のインプリント用硬化性組成物中における金属または有機物のイオン性不純物の濃度としては、１ｐｐｍ以下、好ましくは１００ｐｐｂ以下、さらに好ましくは１０ｐｐｂ以下にすることが好ましい。
＜製膜方法＞
本発明の下層膜の製造方法は、基板上に本発明の組成物を適用する工程、加熱により前記組成物を硬化する工程、前記硬化後に前記第一の溶剤の１気圧における沸点より高い温度で第二の加熱を行う工程、前記第二の加熱後に前記下層膜表面にインプリント用硬化性組成物を適用する工程、前記下層膜を形成した基板と、微細パターンを有するモールドとの間に前記インプリント用硬化性組成物を挟んだ状態で光照射し、前記インプリント用硬化性組成物を硬化する工程、およびモールドを剥離する工程を含むことを特徴とする。
本発明の組成物は基板上に適用して下層膜を形成する。基板上に適用する方法としては、例えば、ディップコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート法、エクストルージョンコート法、スピンコート方法、スリットスキャン法、あるいはインクジェット法などにより基板上に塗膜あるいは液滴を適用することができる。膜厚均一性の観点から塗布が好ましく、より好ましくはスピンコート法である。その後、加熱により組成物の一部を硬化する（第一の加熱）。好ましい加熱温度は第一の溶剤の１気圧における沸点以下の温度であり、第一の溶剤の１気圧における沸点よりも５℃以上低いことが好ましい。具体的には８０〜１８０℃で加熱することが好ましい。第一の加熱後、第一の溶剤の１気圧における沸点より高い温度で第二の加熱を行って硬化し、第一の溶剤を揮発させる。硬化する際の第二の加熱の温度は、第一の溶剤の１気圧における沸点よりも１０℃以上高いことが好ましい。具体的には、２００℃〜２５０℃（好ましくは２００℃〜２３０℃）の温度で加熱硬化を行う。第二の加熱は、第一の溶剤を除去するとともに、第一の加熱での硬化が不充分であった場合に熱硬化反応を充分に進行させる効果がある。このように、第一の加熱後に更に高温で第二の加熱を行う（多段ベーク）ことで膜中に残存する第一の溶剤を除去することができ、後の工程（インプリント用硬化性組成物塗布液の下層膜上への適用）の際、硬化性組成物への前記第一の溶剤の混入を抑制できるため好ましい。
＜基板＞
本発明の組成物を塗布するための基板（基材または支持体）は、種々の用途によって選択可能であり、例えば、石英、ガラス、光学フィルム、セラミック材料、蒸着膜、磁性膜、反射膜、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅなどの金属基板、紙、ＳＯＣ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｃａｒｂｏｎ）、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）、ポリエステルフイルム、ポリカーボネートフィルム、ポリイミドフィルム等のポリマー基板、ＴＦＴアレイ基板、ＰＤＰの電極板、ガラスや透明プラスチック基板、ＩＴＯや金属などの導電性基板、絶縁性基板、シリコン、窒化シリコン、ポリシリコン、酸化シリコン、アモルファスシリコンなどの半導体作製基板など特に制約されない。本発明では、特に、表面エネルギーの小さい（例えば、４０〜６０ｍＪ／ｍ2程度）の基板を用いたときにも、適切な下層膜を形成できる。しかしながら、エッチング用途に用いる場合、後述するとおり、半導体作製基板が好ましい。
本発明の基板、下層膜およびインプリント用硬化性組成物によって形成されたパターンからなる積層体は、エッチングレジストとして使用することができる。この場合の基板として、ＳＯＣ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｃａｒｂｏｎ）、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）、ＳｉＯ2や窒化シリコン等の薄膜が形成された基板（シリコンウエハ）が例示される。
基板エッチングは、複数を同時に行っても良い。また、本発明の基板、下層膜およびインプリント用硬化性組成物によって形成されたパターンからなる積層体は、そのままあるいは凹部の残膜、下層膜を除去した状態で永久膜としてデバイスや構造体として利用した際にも、環境変化や応力を加えても膜剥がれが発生しにくく、有用である。
本発明では特に、表面に極性基を有する基板を好ましく採用できる。表面に極性基を有する基板を用いることにより、組成物との密着性がより向上する傾向にある。極性基としては、水酸基、カルボキシル基、シラノール基などが例示される。特に好ましくは、シリコン基板および石英基板である。
基板の形状も特に限定されるものではなく、板状でもよいし、ロール状でもよい。また、後述のように前記基板としては、モールドとの組み合わせ等に応じて、光透過性、または、非光透過性のものを選択することができる。
＜パターン形成方法＞
本発明のパターン形成方法は、基板上に本発明の組成物を適用する工程、加熱（第一の加熱）により前記組成物を硬化する工程、前記下層膜表面にインプリント用硬化性組成物を適用する工程、
前記下層膜を形成した基板と、微細パターンを有するモールドとの間に前記インプリント用硬化性組成物を挟んだ状態で光照射し、前記インプリント用硬化性組成物を硬化する工程、およびモールドを剥離する工程、を含むことを特徴とする。ここで、前記下層膜組成物を硬化する工程は、一度の硬化（第一の加熱）のみでもよいが、本発明では、前記加熱により前記組成物を硬化する工程と、前記下層膜表面にインプリント用硬化性組成物を適用する工程との間に、前記第一の溶剤の１気圧における沸点より高い温度で第二の加熱を行う工程を含むことが好ましい。すなわち、第一の加熱で下層膜形成組成物の一部が硬化され、第二の加熱でさらに下層膜形成組成物の硬化を進行させることが好ましい。下層膜の形成までの工程は、上述した下層膜の製造方法の発明と同様であり、好ましい範囲も同様である。
本発明の組成物の厚さは、適用時（例えば、塗布膜厚）で１〜１０ｎｍであることが好ましく、２〜７ｎｍであることがより好ましい。硬化後の膜厚としては、１〜１０ｎｍであることが好ましく、２〜７ｎｍであることがより好ましい。
図１は、インプリント用硬化性組成物を用いて、基板をエッチングする製造プロセスの一例を示す概略図であって、１は基板を、２は下層膜を、３はインプリント用硬化性組成物を、４はモールドをそれぞれ示している。図１では、基板１の表面に、組成物を適用し（２）、表面にインプリント用硬化性組成物３を適用し（３）、その表面にモールドを適用している（４）。そして、光を照射した後、モールドを剥離する（５）。そして、インプリント用硬化性組成物によって形成されたパターンにそって、エッチングを行い（６）、インプリント用硬化性組成物３および下層膜２を剥離し、要求されるパターンを有する基板を形成する（７）。ここで、基板１とインプリント用硬化性組成物３の密着性が悪いと正確なモールド４のパターンが反映されないため、密着性は重要である。
具体的には、本発明におけるパターン形成方法は、基板上に本発明の組成物を適用して下層膜を形成する工程および下層膜表面にインプリント用硬化性組成物を適用する工程を含み、さらに、基板上に本発明の組成物を適用した後、熱または光照射によって、該組成物の一部を硬化し（第一の加熱）、その表面にインプリント用硬化性組成物を適用することを含む。通常は、インプリント用硬化性組成物と下層膜を、基板と微細パターンを有するモールドの間に挟んだ状態で光照射し、インプリント用硬化性組成物を硬化する工程、および、モールドを剥離する工程を含む。以下、これらの詳細について述べる。
本発明の組成物およびインプリント用硬化性組成物を、それぞれ、基板上または下層膜上に適用する方法としては、一般によく知られた適用方法を採用できる。
本発明の適用方法としては、例えば、ディップコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート法、エクストルージョンコート法、スピンコート方法、スリットスキャン法、あるいはインクジェット法などにより基板上または下層膜上に塗膜あるいは液滴を適用することができる。本発明では、インクジェットホウで適用することが好ましい一例として例示される。また、本発明で用いるインプリント用硬化性組成物からなるパターン形成層の膜厚は、使用する用途によって異なるが、０．０３μｍ〜３０μｍ程度である。また、インプリント用硬化性組成物を、多重塗布により塗布してもよい。インクジェット法などにより下層膜上に液滴を設置する方法において、液滴の量は１ｐｌ〜２０ｐｌ程度が好ましく、液滴を間隔をあけて下層膜上に配置することが好ましい。
次いで、本発明のパターン形成方法においては、パターン形成層にパターンを転写するために、パターン形成層表面にモールドを押接する。これにより、モールドの押圧表面にあらかじめ形成された微細なパターンをパターン形成層に転写することができる。
また、パターンを有するモールドにインプリント用硬化性組成物を塗布し、下層膜を押接してもよい。
本発明で用いることのできるモールド材について説明する。インプリント用硬化性組成物を用いた光ナノインプリントリソグラフィは、モールド材および／または基板の少なくとも一方に、光透過性の材料を選択する。本発明に適用されるインプリントリソグラフィでは、基板の上にインプリント用硬化性組成物を塗布してパターン形成層を形成し、この表面に光透過性のモールドを押接し、モールドの裏面から光を照射し、前記パターン形成層を硬化させる。また、光透過性基板上にインプリント用硬化性組成物を塗布し、モールドを押し当て、基板の裏面から光を照射し、インプリント用硬化性組成物を硬化させることもできる。
前記光照射は、モールドを付着させた状態で行ってもよいし、モールド剥離後に行ってもよいが、本発明では、モールドを密着させた状態で行うのが好ましい。
本発明で用いることのできるモールドは、転写されるべきパターンを有するモールドが使われる。前記モールド上のパターンは、例えば、フォトリソグラフィや電子線描画法等によって、所望する加工精度に応じてパターンが形成できるが、本発明では、モールドパターン形成方法は特に制限されない。また、本発明のパターン形成方法によって形成したパターンをモールドとして用いることもできる。
本発明において用いられる光透過性モールド材は、特に限定されないが、所定の強度、耐久性を有するものであればよい。具体的には、ガラス、石英、ＰＭＭＡ、ポリカーボネート樹脂などの光透明性樹脂、透明金属蒸着膜、ポリジメチルシロキサンなどの柔軟膜、光硬化膜、金属膜等が例示される。
本発明において光透過性の基板を用いた場合に使われる非光透過型モールド材としては、特に限定されないが、所定の強度を有するものであればよい。具体的には、セラミック材料、蒸着膜、磁性膜、反射膜、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅなどの金属基板、ＳｉＣ、シリコン、窒化シリコン、ポリシリコン、酸化シリコン、アモルファスシリコンなどの基板などが例示され、特に制約されない。また、モールドの形状も特に制約されるものではなく、板状モールド、ロール状モールドのどちらでもよい。ロール状モールドは、特に転写の連続生産性が必要な場合に適用される。
本発明のパターン形成方法で用いられるモールドは、インプリント用硬化性組成物とモールド表面との剥離性を向上させるために離型処理を行ったものを用いてもよい。このようなモールドとしては、シリコン系やフッソ系などのシランカップリング剤による処理を行ったもの、例えば、ダイキン工業（株）製のオプツールＤＳＸや、住友スリーエム（株）製のＮｏｖｅｃ ＥＧＣ−１７２０等、市販の離型剤も好適に用いることができる。
インプリント用硬化性組成物を用いてインプリントリソグラフィを行う場合、本発明のパターン形成方法では、通常、モールド圧力を１０気圧以下で行うのが好ましい。モールド圧力を１０気圧以下とすることにより、モールドや基板が変形しにくくパターン精度が向上する傾向にある。また、加圧が低いため装置を縮小できる傾向にある点からも好ましい。モールド圧力は、モールド凸部のインプリント用硬化性組成物の残膜が少なくなる範囲で、モールド転写の均一性が確保できる領域を選択することが好ましい。
本発明のパターン形成方法中、前記パターン形成層に光を照射する工程における光照射の照射量は、硬化に必要な照射量よりも十分大きければよい。硬化に必要な照射量は、インプリント用硬化性組成物の不飽和結合の消費量や硬化膜のタッキネスを調べて適宜決定される。
また、本発明に適用されるインプリントリソグラフィにおいては、光照射の際の基板温度は、通常、室温で行われるが、反応性を高めるために加熱をしながら光照射してもよい。光照射の前段階として、真空状態にしておくと、気泡混入防止、酸素混入による反応性低下の抑制、モールドとインプリント用硬化性組成物との密着性向上に効果があるため、真空状態で光照射してもよい。また、本発明のパターン形成方法中、光照射時における好ましい真空度は、１０-1Ｐａから常圧の範囲である。
本発明のインプリント用硬化性組成物を硬化させるために用いられる光は特に限定されず、例えば、高エネルギー電離放射線、近紫外、遠紫外、可視、赤外等の領域の波長の光または放射線が挙げられる。高エネルギー電離放射線源としては、例えば、コッククロフト型加速器、ハンデグラーフ型加速器、リニヤーアクセレーター、ベータトロン、サイクロトロン等の加速器によって加速された電子線が工業的に最も便利且つ経済的に使用されるが、その他に放射性同位元素や原子炉等から放射されるγ線、Ｘ線、α線、中性子線、陽子線等の放射線も使用できる。紫外線源としては、例えば、紫外線螢光灯、低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、キセノン灯、炭素アーク灯、太陽灯等が挙げられる。放射線には、例えばマイクロ波、ＥＵＶが含まれる。また、ＬＥＤ、半導体レーザー光、あるいは２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー光や１９３ｎｍＡｒＦエキシマレーザーなどの半導体の微細加工で用いられているレーザー光も本発明に好適に用いることができる。これらの光は、モノクロ光を用いてもよいし、複数の波長の異なる光(ミックス光)でもよい。
露光に際しては、露光照度を１ｍＷ／ｃｍ2〜５０ｍＷ／ｃｍ2の範囲にすることが望ましい。１ｍＷ／ｃｍ2以上とすることにより、露光時間を短縮することができるため生産性が向上し、５０ｍＷ／ｃｍ2以下とすることにより、副反応が生じることによる永久膜の特性の劣化を抑止できる傾向にあり好ましい。露光量は５ｍＪ／ｃｍ2〜１０００ｍＪ／ｃｍ2の範囲にすることが望ましい。５ｍＪ／ｃｍ2未満では、露光マージンが狭くなり、光硬化が不十分となりモールドへの未反応物の付着などの問題が発生しやすくなる。一方、１０００ｍＪ／ｃｍ2を超えると組成物の分解による永久膜の劣化の恐れが生じる。
さらに、露光に際しては、酸素によるラジカル重合の阻害を防ぐため、チッソやアルゴンなどの不活性ガスを流して、酸素濃度を１００ｍｇ／Ｌ未満に制御してもよい。
本発明のパターン形成方法においては、光照射によりパターン形成層（インプリント用硬化性組成物からなる層）を硬化させた後、必要に応じて硬化させたパターンに熱を加えてさらに硬化させる工程を含んでいてもよい。光照射後に本発明の組成物を加熱硬化させる熱としては、１５０〜２８０℃が好ましく、２００〜２５０℃がより好ましい。また、熱を付与する時間としては、５〜６０分間が好ましく、１５〜４５分間がさらに好ましい。
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜、変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例に限定されるものではない。
＜下層膜の形成＞
下記に示した重合性化合物を、それぞれ、下記表に示した第一の溶剤および第二の溶剤で希釈して、さらに添加剤を添加し、重合性化合物の固形分が０．１質量％となるように調製した。これを０．１μｍのＰＴＦＥフィルターでろ過して組成物を得た。
８インチシリコンウェハ上に製膜したＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）膜（表面エネルギー５５ｍＪ／ｍ2）上に、組成物をスピンコートし、下記表に記載の温度でホットプレート上で１分間加熱した。さらに、下記表に記載の温度でホットプレート上で５分間加熱することで、組成物を硬化させて下層膜を形成した。硬化後の下層膜の膜厚は３ｎｍであった。
表中の略号は、以下のとおりである。
重合性化合物
Ａ１：新中村化学工業社製ＮＫオリゴＥＡ−７４４０／ＰＧＭＡｃ（カルボン酸無水物変性エポキシアクリレート）
Ａ２：新中村化学工業社製ＮＫオリゴＥＡ−７１２０／ＰＧＭＡｃ（クレゾールノボラック型エポキシアクリレート）
Ａ４：新中村化学工業社製ＮＫエステルＣＢＸ−１Ｎ（多官能アクリレートモノマー）
第一の溶剤
Ｓ４：プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、沸点１６０℃
Ｓ５：エチレングリコールモノノルマルブチルエーテル、沸点１７０℃
Ｓ６：乳酸ブチル、沸点１８５℃
Ｓ７：ジエチレングリコールモノメチルエーテル、沸点１９４℃
Ｓ８：γ−ブチロラクトン、沸点２０４℃
Ｓ９：プロピレンカーボネート、沸点２４０℃
第二の溶剤
Ｓ１：プロピレングリコールモノメチルエーテル、沸点１２０℃
Ｓ２：プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、沸点１４６℃
Ｓ３：アニソール、沸点１５４℃
添加剤
Ｃ１：三和ケミカル社製ニカラックＭＷ−１００ＬＭ（架橋剤）
Ｃ２：ＯＭＮＯＶＡ社製ＰＦ−６３２０（界面活性剤）
Ｃ３：和光純薬製Ｖ−６０１（重合開始剤）
＜＜重合性化合物Ａ３の合成＞＞
東京化成工業製グリシジルメタクリレートをＰＧＭＥＡに溶解し、固形分濃度１５質量％の溶液４５０ｇを調製した。この溶液に和光純薬製重合開始剤Ｖ−６０１を１ｍｏｌ％加え、これを窒素雰囲気下、６時間かけて、１００℃に加熱したＰＧＭＥＡ５０ｇに滴下した。滴下終了後、反応液を２時間撹拌した。反応終了後、反応液を室温まで冷却し、メタノール５Ｌに晶析、析出した白色粉体を濾取し、目的物である化合物Ａ３を回収した。
ＧＰＣ測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は７２００であり、分散度は１．５であった。
＜インプリント用硬化性組成物の調製＞
下記表に示す重合性化合物、光重合開始剤および添加剤を混合し、さらに重合禁止剤として４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−１−オキシルフリーラジカル（東京化成社製）を単量体に対して２００ｐｐｍ（０．０２質量％）となるように加えて調製した。これを０．１μｍのＰＴＦＥ製フィルターでろ過し、インプリント用硬化性組成物Ｖ１を調製した。なお、表は、重量比で示した。
Figure 0006047049
Figure 0006047049
＜中心−周縁膜厚差（面内均一性）＞
各例において得られた下層膜のウエハ中心部とウエハ周縁部（中心部からの距離＝８ｃｍ）の膜厚を観察し、中心部と周縁部との膜厚差の絶対値を比較した。
Ａ：０．１ｎｍ未満
Ｂ：０．１ｎｍ以上０．２ｎｍ未満
Ｃ：０．２ｎｍ以上０．３ｎｍ未満
Ｄ：０．３ｎｍ以上０．４ｎｍ未満
Ｅ：０．４ｎｍ以上
＜欠陥評価＞
各例において得られた下層膜を、走査型電子顕微鏡（日立ハイテク社製Ｓ−４８００） を用いて１０万倍の倍率で１ミクロン四方を観察し、表面荒れがみられる領域の総数をカウントした。
Ａ：１ミクロン角当たり０個
Ｂ：１ミクロン角当たり１〜２個
Ｃ：１ミクロン角当たり３〜５個
Ｄ：１ミクロン角当たり５〜１０個
Ｅ：１ミクロン角当たり１０個以上
＜接着力評価＞
８インチシリコンウエハ上に製膜したＳＯＧ表面、および、６インチ石英ウエハ表面に、それぞれ、上記組成物をスピンコートし、下記表に記載の温度でホットプレート上で１分間加熱した。さらに、下記表に記載の温度でホットプレート上で５分間加熱することで、組成物を硬化させて下層膜を形成した。硬化後の下層膜の膜厚は３ｎｍであった。
基板上に設けた下層膜の表面に、２５℃に温度調整したインプリント用硬化性組成物Ｖ１を、富士フイルムダイマティックス製インクジェットプリンターＤＭＰ−２８３１を用いて、ノズルあたり１ｐｌの液滴量で吐出して、前記下層膜上に液滴が約１００μｍ間隔の正方配列となるように塗布した。上から石英ウエハを下層膜側がパターン形成層（インプリント用硬化性組成物層）と接するように載せ、石英ウエハ側から高圧水銀ランプを用い３００ｍＪ／ｃｍ2の条件で露光した。露光後、石英ウエハを離し、そのときの離型力を測定した。
この離型力が基板とインプリント用硬化性組成の接着力Ｆ（単位：Ｎ）に相当する。離型力は特開２０１１−２０６９７７号公報の段落番号０１０２〜０１０７に記載の比較例に記載の方法に準じて測定を行った。すなわち、該公報の図５の剥離ステップ１〜６および１６〜１８に従って行った。
Ａ：Ｆ≧４５
Ｂ：４５＞Ｆ≧４０
Ｃ：４０＞Ｆ≧３０
Ｄ：３０＞Ｆ≧２０
Ｅ：２０＞Ｆ
＜パターン形成＞
８インチシリコンウエハに上記実施例１の下層膜組成物をスピンコートし、下記表に記載の温度でホットプレート上で１分間加熱した。さらに、下記表に記載の温度でホットプレート上で５分間加熱することで、組成物を硬化させて下層膜を形成した。硬化後の下層膜の膜厚は３ｎｍであった。
シリコンウエハ上に設けた下層膜の表面に、２５℃に温度調整したインプリント用硬化性組成物Ｖ１を、富士フイルムダイマティックス製インクジェットプリンターＤＭＰ−２８３１を用いて、ノズルあたり１ｐｌの液滴量で吐出して、前記下層膜上に液滴が約１００μｍ間隔の正方配列となるように塗布した。これに４０ｎｍのライン／スペース１／１を有し、溝深さが８０ｎｍのパターンを有し、表面がパーフロロポリエーテル構造を有するシランカップリング剤（ダイキン社製、オプツールＨＤ１１００）で離型処理されたモールドを乗せ、窒素気流下１ＭＰａの圧力でモールドを組成物に押し付けながら３６５ｎｍの光を含有する水銀ランプ光にて、露光照度１０ｍＷ／ｃｍ2、露光量２００ｍＪ／ｃｍ2で硬化させ、硬化後、ゆっくりモールドを剥がした。得られたパターンを走査型顕微鏡にて観察したところ、矩形のパターン形状となっていることが確認された。
Figure 0006047049
上記表から、本発明の組成物を用いることにより、密着性、面内均一性に優れ、欠陥密度が低い下層膜を提供でき、インプリント法によるパターン形成性を改善できる。これに対し、比較例の下層膜形成組成物を用いたときは、各種性能が低下した。
また、各実施例において、硬化性組成物を硬化させる光源を高圧水銀ランプから、ＬＥＤ、メタルハライドランプ、エキシマランプに変更しても上記と同様の結果が得られた。
各実施例において、接着力測定時に使用する基板をスピンオンガラス（ＳＯＧ）塗布シリコンウエハから、シリコンウエハ、石英ウエハに変更しても上記と同様の傾向が確認された。
１ 基板
２ 下層膜
３ インプリント用硬化性組成物
４ モールド

Claims (12)

  1. 重合性化合物、第一の溶剤、および第二の溶剤を含む組成物であって、第一の溶剤の１気圧における沸点が、１６０℃以上であり、第二の溶剤の１気圧における沸点が、１６０℃未満であり、前記組成物における、重合性化合物の含有量が１質量％未満であり、前記組成物中の固形分の合計量が１質量％未満であり、第一の溶剤と第二の溶剤の質量比率である、第二の溶剤／第一の溶剤が５〜３０であり、インプリント用下層膜形成用である、組成物。
  2. 前記第一の溶剤の含有量が前記組成物の１〜５０質量％であり、前記第二の溶剤の含有量が前記組成物の５０〜９９質量％である、請求項１に記載の組成物。
  3. 前記第一の溶剤の１気圧における沸点と、前記第二の溶剤の１気圧における沸点との差が、２０〜６０℃である、請求項１または２に記載の組成物。
  4. 前記重合性化合物が、（メタ）アクリレート化合物である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の組成物。
  5. 重合性化合物、第一の溶剤、および第二の溶剤を含む組成物であって、前記組成物が、基板上に適用した後に加熱を行なうことで膜を形成するための組成物であり、前記第一の溶剤の１気圧における沸点が前記加熱温度以上であり、前記組成物に含まれる溶剤中の、前記第一の溶剤の量が１〜５０質量％である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の組成物。
  6. 前記第二の溶剤の１気圧における沸点が、前記加熱温度未満である、請求項５に記載の組成物。
  7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の組成物を硬化してなる硬化物。
  8. １〜１０ｎｍの厚さの膜状である、請求項７に記載の硬化物。
  9. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の組成物を硬化してなる下層膜と、基板とを有することを特徴とする積層体。
  10. 基板上に請求項１〜６のいずれか１項に記載の組成物を適用する工程、
    第一の加熱により前記組成物の一部を硬化する工程、
    前記第一の加熱工程の後に、前記組成物を、前記第一の溶剤の１気圧における沸点より高い温度で第二の加熱を行う工程を含む、下層膜の製造方法。
  11. 基板上に請求項１〜６のいずれか１項に記載の組成物を適用する工程、
    加熱により前記組成物を硬化する工程、
    前記硬化後に前記第一の溶剤の１気圧における沸点より高い温度で第二の加熱を行う工程、
    前記第二の加熱後に前記下層膜表面にインプリント用硬化性組成物を適用する工程、
    前記下層膜を形成した基板と、微細パターンを有するモールドとの間に前記インプリント用硬化性組成物を挟んだ状態で光照射し、前記インプリント用硬化性組成物を硬化する工程、
    およびモールドを剥離する工程、を含むことを特徴とするパターン形成方法。
  12. 請求項１１に記載のパターン形成方法を含む半導体レジストの製造方法。
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