JP7466385B2 - Photocurable composition and pattern forming method - Google Patents
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Description
本発明は、光硬化性組成物及びパターン形成方法に関する。 The present invention relates to a photocurable composition and a pattern forming method.
リソグラフィ技術は、半導体デバイスの製造プロセスにおけるコアテクノロジーであり、近年の半導体集積回路(IC)の高集積化に伴い、さらなる配線の微細化が進行している。微細化手法としては、より短波長の光源、例えばKrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー、F2レーザー、EUV(極端紫外光)、EB(電子線)、X線等を用いる光源波長の短波長化や、露光装置のレンズの開口数(NA)の大口径化(高NA化)等が一般的である。 Lithography is a core technology in the manufacturing process of semiconductor devices, and with the recent increase in the integration density of semiconductor integrated circuits (ICs), wiring is becoming finer. Typical methods for finer wiring include shortening the wavelength of the light source using a shorter wavelength light source, such as a KrF excimer laser, an ArF excimer laser, an F2 laser, EUV (extreme ultraviolet light), EB (electron beam), or X-rays, and increasing the numerical aperture (NA) of the lens of an exposure device (increasing NA).
このような中、半導体の微細パターン形成方法として、所定のパターンを有するモールドを、基板上に形成された樹脂膜に押圧して、当該樹脂膜に前記モールドのパターンを転写する、ナノインプリントリソグラフィが生産性等の点から期待されている。
ナノインプリントリソグラフィでは、光(紫外線、電子線)で硬化する光硬化性樹脂を含有する光硬化性組成物が用いられている。かかる場合、所定のパターンを有するモールドを、光硬化性樹脂を含む樹脂膜に押圧し、次いで、光を照射して光硬化性樹脂を硬化させ、その後、樹脂硬化膜からモールドを剥離することにより転写パターン(構造体)が得られる。
In this context, nanoimprint lithography, in which a mold having a predetermined pattern is pressed against a resin film formed on a substrate to transfer the pattern of the mold to the resin film, is gaining attention in terms of productivity, etc. as a method for forming fine semiconductor patterns.
In nanoimprint lithography, a photocurable composition containing a photocurable resin that is cured by light (ultraviolet rays, electron beams) is used. In this case, a mold having a predetermined pattern is pressed against a resin film containing the photocurable resin, and then the photocurable resin is cured by irradiating it with light, and thereafter, the mold is peeled off from the resin cured film to obtain a transfer pattern (structure).
ナノインプリントリソグラフィに用いられる光硬化性組成物には、要求される特性として、スピン塗布などにより基板上に塗布する際の塗布性、加熱や露光による硬化性が挙げられる。基板への塗布性が悪いと、基板上に塗布された光硬化性組成物の膜厚にばらつきが生じて、モールドを樹脂膜に押圧した際にパターン転写性の低下を招きやすい。また、硬化性は、モールド押圧により形成されたパターンを所望の寸法に維持する上で重要な特性である。加えて、光硬化性組成物には、樹脂硬化膜からモールドを剥離する際のモールド離型性が良いことも求められる。
例えば、特許文献1には、光照射により重合する重合性基を有するシロキサンポリマーを含有するナノインプリント用組成物が開示されている。この組成物によれば、モールド離型性の向上が図れる。
The photocurable composition used in nanoimprint lithography is required to have the following characteristics: applicability when applied to a substrate by spin coating or the like, and curability by heating or exposure. If the applicability to the substrate is poor, the film thickness of the photocurable composition applied to the substrate varies, which tends to reduce the pattern transferability when the mold is pressed against the resin film. In addition, the curability is an important characteristic for maintaining the pattern formed by pressing the mold to the desired dimensions. In addition, the photocurable composition is also required to have good mold releasability when the mold is peeled off from the resin cured film.
For example,
近年、液晶ディスプレイの光取り出し効率向上による低消費電力化を目的にナノインプリントリソグラフィを適用することが検討されている。液晶ディスプレイの基材としては、全光線透過率が高く、複屈折率が小さい特徴を持つ、シクロオレフィンポリマー(COP)フィルムが偏光部材周辺に多く用いられている。インプリントプロセスの特徴である大面積一括パターン転写であればプラスチックフィルムへの光取り出し効率向上可能なパターニングが可能であると期待されている。 In recent years, the application of nanoimprint lithography has been considered in order to reduce power consumption by improving the light extraction efficiency of liquid crystal displays. Cycloolefin polymer (COP) films, which have high total light transmittance and low birefringence, are often used as the base material for liquid crystal displays around polarizing components. It is expected that large-area simultaneous pattern transfer, a feature of the imprint process, will enable patterning that can improve the light extraction efficiency of plastic films.
COPフィルムはディスプレイ材料用途には優れた光学的特性を持つ一方で、表面層に極性基を持たないため、上塗り層との密着性に乏しいことが知られている。密着性改善の手段として、コロナ放電処理のようなフィルム表面を改質し、極性基を露出させる方法が知られている。しかしながら、表面処理工程を行う場合、量産時にプロセス数が増えるため、コスト面及びプロセスの煩雑化の観点から問題があった。そのため、COPフィルムに表面処理を施さなくても、密着性が良好な上塗り材料が求められていた。 Although COP films have excellent optical properties for use as display materials, they are known to have poor adhesion to topcoat layers because they do not have polar groups on the surface layer. Methods of modifying the film surface and exposing polar groups, such as corona discharge treatment, are known as a means of improving adhesion. However, when a surface treatment process is performed, the number of processes increases during mass production, which is problematic in terms of cost and process complexity. For this reason, there has been a demand for a topcoat material that has good adhesion even without applying a surface treatment to the COP film.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、基板への密着性が良好な光硬化性組成物、及びパターン形成方法を提供することを課題とする。 The present invention was made in consideration of the above circumstances, and aims to provide a photocurable composition that has good adhesion to a substrate, and a pattern forming method.
上記の課題を解決するために、本発明は以下の構成を採用した。
すなわち、本発明の第1の態様は、(A)成分:カルボキシ基含有(メタ)アクリレートと、(B)成分:酸無水物と、(D)成分:光重合開始剤と、を含有する光硬化性組成物である。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following configuration.
That is, a first aspect of the present invention is a photocurable composition containing component (A): a carboxy group-containing (meth)acrylate, component (B): an acid anhydride, and component (D): a photopolymerization initiator.
本発明の第2の態様は、基板上に、本発明の第1の態様の光硬化性組成物を用いて樹脂膜を形成する工程と、凹凸パターンを有するモールドを、前記樹脂膜に押圧して、前記樹脂膜に前記凹凸パターンを転写する工程と、前記モールドを前記樹脂膜に押圧しつつ、前記凹凸パターンが転写された樹脂膜を露光して、樹脂硬化膜を形成する工程と、前記樹脂硬化膜から前記モールドを剥離する工程と、を有することを特徴とする、パターン形成方法である。 The second aspect of the present invention is a pattern forming method comprising the steps of forming a resin film on a substrate using the photocurable composition of the first aspect of the present invention, pressing a mold having a concave-convex pattern against the resin film to transfer the concave-convex pattern to the resin film, exposing the resin film to which the concave-convex pattern has been transferred while pressing the mold against the resin film to form a cured resin film, and peeling the mold from the cured resin film.
本発明によれば、基板への密着性が良好な光硬化性組成物、及びパターン形成方法を提供することができる。 The present invention provides a photocurable composition that has good adhesion to a substrate, and a pattern forming method.
本明細書及び本特許請求の範囲において、「脂肪族」とは、芳香族に対する相対的な概念であって、芳香族性を持たない基、化合物等を意味するものと定義する。
「アルキル基」は、特に断りがない限り、直鎖状、分岐鎖状及び環状の1価の飽和炭化水素基を包含するものとする。アルコキシ基中のアルキル基も同様である。
「アルキレン基」は、特に断りがない限り、直鎖状、分岐鎖状及び環状の2価の飽和炭化水素基を包含するものとする。
「ハロゲン化アルキル基」は、アルキル基の水素原子の一部又は全部がハロゲン原子で置換された基であり、該ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
「フッ素化アルキル基」又は「フッ素化アルキレン基」は、アルキル基又はアルキレン基の水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換された基をいう。
「構成単位」とは、高分子化合物(樹脂、重合体、共重合体)を構成するモノマー単位(単量体単位)を意味する。
「(メタ)アクリレート」は、アクリレート及びメタクリレートの少なくとも一方を意味する。
「置換基を有していてもよい」と記載する場合、水素原子(-H)を1価の基で置換する場合と、メチレン基(-CH2-)を2価の基で置換する場合との両方を含む。
「露光」は、放射線の照射全般を含む概念とする。
In this specification and claims, the term "aliphatic" is a relative concept to aromaticity and is defined as meaning a group, compound, etc. that does not have aromaticity.
Unless otherwise specified, the term "alkyl group" includes linear, branched and cyclic monovalent saturated hydrocarbon groups. The same applies to the alkyl group in an alkoxy group.
Unless otherwise specified, the term "alkylene group" includes linear, branched and cyclic divalent saturated hydrocarbon groups.
The term "halogenated alkyl group" refers to an alkyl group in which some or all of the hydrogen atoms have been substituted with halogen atoms, and examples of the halogen atoms include fluorine, chlorine, bromine and iodine atoms.
The term "fluorinated alkyl group" or "fluorinated alkylene group" refers to an alkyl group or alkylene group in which some or all of the hydrogen atoms have been substituted with fluorine atoms.
The term "structural unit" refers to a monomer unit that constitutes a polymeric compound (resin, polymer, copolymer).
The term "(meth)acrylate" refers to at least one of acrylate and methacrylate.
The phrase "optionally having a substituent" includes both the case where a hydrogen atom (--H) is replaced with a monovalent group and the case where a methylene group (--CH 2 -) is replaced with a divalent group.
The term "exposure" is intended to include any concept including irradiation with radiation.
「アクリル酸エステルから誘導される構成単位」とは、アクリル酸エステルのエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。
「アクリル酸エステル」は、アクリル酸(CH2=CH-COOH)のカルボキシ基末端の水素原子が有機基で置換された化合物である。
アクリル酸エステルは、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよい。該α位の炭素原子に結合した水素原子を置換する置換基(Rα0)は、水素原子以外の原子又は基であり、たとえば炭素数1~5のアルキル基、炭素数1~5のハロゲン化アルキル基等が挙げられる。また、置換基(Rα0)がエステル結合を含む置換基で置換されたイタコン酸ジエステルや、置換基(Rα0)がヒドロキシアルキル基やその水酸基を修飾した基で置換されたαヒドロキシアクリルエステルも含むものとする。なお、アクリル酸エステルのα位の炭素原子とは、特に断りがない限り、アクリル酸のカルボニル基が結合している炭素原子のことである。
以下、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されたアクリル酸エステルをα置換アクリル酸エステルということがある。また、アクリル酸エステルとα置換アクリル酸エステルとを包括して「(α置換)アクリル酸エステル」ということがある。また、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されたアクリル酸をα置換アクリル酸ということがある。また、アクリル酸とα置換アクリル酸とを包括して「(α置換)アクリル酸」ということがある。
The term "structural unit derived from an acrylate ester" refers to a structural unit formed by cleavage of the ethylenic double bond of an acrylate ester.
An "acrylic acid ester" is a compound in which the hydrogen atom at the terminal carboxy group of acrylic acid (CH 2 ═CH—COOH) is substituted with an organic group.
In the acrylic acid ester, the hydrogen atom bonded to the carbon atom at the α-position may be substituted with a substituent. The substituent (R α0 ) substituting the hydrogen atom bonded to the carbon atom at the α-position is an atom or group other than a hydrogen atom, and examples thereof include an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms and a halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. In addition, it also includes an itaconic acid diester in which the substituent (R α0 ) is substituted with a substituent containing an ester bond, and an α-hydroxyacrylic ester in which the substituent (R α0 ) is substituted with a hydroxyalkyl group or a group obtained by modifying the hydroxyl group of the hydroxyalkyl group. The carbon atom at the α-position of an acrylic acid ester refers to the carbon atom to which the carbonyl group of acrylic acid is bonded, unless otherwise specified.
Hereinafter, an acrylic acid ester in which the hydrogen atom bonded to the carbon atom at the α-position is replaced with a substituent may be referred to as an α-substituted acrylic acid ester. In addition, acrylic acid esters and α-substituted acrylic acid esters may be collectively referred to as "(α-substituted) acrylic acid esters." In addition, an acrylic acid in which the hydrogen atom bonded to the carbon atom at the α-position is replaced with a substituent may be referred to as an α-substituted acrylic acid. In addition, acrylic acid and α-substituted acrylic acid may be collectively referred to as "(α-substituted) acrylic acid."
上記α位の置換基としてのアルキル基は、直鎖状または分岐鎖状のアルキル基が好ましく、具体的には、炭素数1~5のアルキル基(メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基)等が挙げられる。
また、α位の置換基としてのハロゲン化アルキル基は、具体的には、上記「α位の置換基としてのアルキル基」の水素原子の一部または全部を、ハロゲン原子で置換した基が挙げられる。該ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、特にフッ素原子が好ましい。
また、α位の置換基としてのヒドロキシアルキル基は、具体的には、上記「α位の置換基としてのアルキル基」の水素原子の一部または全部を、水酸基で置換した基が挙げられる。該ヒドロキシアルキル基における水酸基の数は、1~5が好ましく、1が最も好ましい。
The alkyl group as the substituent at the α-position is preferably a linear or branched alkyl group, and specific examples thereof include alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms (such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, an isopentyl group, and a neopentyl group).
Specific examples of the halogenated alkyl group as the substituent at the α-position include groups in which some or all of the hydrogen atoms of the above-mentioned "alkyl group as the substituent at the α-position" are substituted with halogen atoms. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is particularly preferred.
Specific examples of the hydroxyalkyl group as the substituent at the α-position include the above-mentioned "alkyl group as the substituent at the α-position" in which some or all of the hydrogen atoms have been substituted with hydroxyl groups. The number of hydroxyl groups in the hydroxyalkyl group is preferably 1 to 5, and most preferably 1.
本明細書及び本特許請求の範囲において、化学式で表される構造によっては不斉炭素が存在し、エナンチオ異性体(enantiomer)やジアステレオ異性体(diastereomer)が存在し得るものがあるが、その場合は一つの式でそれら異性体を代表して表す。それらの異性体は単独で用いてもよいし、混合物として用いてもよい。 In this specification and claims, some structures represented by chemical formulas may have asymmetric carbons, and enantiomers or diastereoisomers may exist. In such cases, a single formula represents all of the isomers. These isomers may be used alone or as a mixture.
(光硬化性組成物)
本発明の第1の態様の光硬化性組成物は、(A)成分:カルボキシ基含有(メタ)アクリレートと、(B)成分:酸無水物と、(D)成分:光重合開始剤と、を含有する。
(Photocurable composition)
The photocurable composition according to the first aspect of the present invention contains a component (A): a carboxy group-containing (meth)acrylate, a component (B): an acid anhydride, and a component (D): a photopolymerization initiator.
<(A)成分>
(A)成分は、カルボキシ基含有(メタ)アクリレートである。
「カルボキシ基含有(メタ)アクリレート」とは、(メタ)アクリル酸エステルにおけるエステル部位にカルボキシ基を含有する化合物である。
(A)成分としては、例えば、下記一般式(A0)で表される化合物が挙げられる。
<Component (A)>
The component (A) is a carboxy group-containing (meth)acrylate.
The term "carboxy group-containing (meth)acrylate" refers to a compound that contains a carboxy group at the ester moiety of a (meth)acrylic acid ester.
Examples of the component (A) include compounds represented by general formula (A0) shown below.
前記式(A0)中、R0は、2価の有機基を表す。R0における2価の有機基は、置換基を有してもよい2価の炭化水素基、ヘテロ原子を含む2価の連結基等が挙げられる。 In the formula (A0), R 0 represents a divalent organic group. Examples of the divalent organic group in R 0 include a divalent hydrocarbon group which may have a substituent, and a divalent linking group containing a hetero atom.
R0が、置換基を有してもよい2価の炭化水素基である場合、該炭化水素基は、脂肪族炭化水素基でもよいし、芳香族炭化水素基でもよく、脂肪族炭化水素基が好ましい。該炭化水素基の炭素数は、1~12が好ましく、炭素数2~10がより好ましく、炭素数2~6がさらに好ましい。
R0における脂肪族炭化水素基は、飽和であってもよく、不飽和であってもよく、通常は飽和であることが好ましい。また、R0における脂肪族炭化水素基は、直鎖状若しくは分岐鎖状の脂肪族炭化水素基又は構造中に環を含む脂肪族炭化水素基が挙げられ、直鎖状の脂肪族炭化水素基又は構造中に環を含む脂肪族炭化水素基が好ましい。
When R0 is a divalent hydrocarbon group which may have a substituent, the hydrocarbon group may be an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group, and is preferably an aliphatic hydrocarbon group. The hydrocarbon group preferably has 1 to 12 carbon atoms, more preferably 2 to 10 carbon atoms, and even more preferably 2 to 6 carbon atoms.
The aliphatic hydrocarbon group in R 0 may be saturated or unsaturated, and is usually preferably saturated. Examples of the aliphatic hydrocarbon group in R 0 include linear or branched aliphatic hydrocarbon groups and aliphatic hydrocarbon groups containing a ring in the structure, and linear aliphatic hydrocarbon groups and aliphatic hydrocarbon groups containing a ring in the structure are preferred.
R0における直鎖状の脂肪族炭化水素基としては、直鎖状のアルキレン基が好ましく、具体的には、メチレン基[-CH2-]、エチレン基[-(CH2)2-]、トリメチレン基[-(CH2)3-]、テトラメチレン基[-(CH2)4-]、ペンタメチレン基[-(CH2)5-]等が挙げられる。
R0における分岐鎖状の脂肪族炭化水素基としては、分岐鎖状のアルキレン基が好ましく、具体的には、-CH(CH3)-、-CH(CH2CH3)-、-C(CH3)2-、-C(CH3)(CH2CH3)-、-C(CH3)(CH2CH2CH3)-、-C(CH2CH3)2-等のアルキルメチレン基;-CH(CH3)CH2-、-CH(CH3)CH(CH3)-、-C(CH3)2CH2-、-CH(CH2CH3)CH2-、-C(CH2CH3)2-CH2-等のアルキルエチレン基;-CH(CH3)CH2CH2-、-CH2CH(CH3)CH2-等のアルキルトリメチレン基;-CH(CH3)CH2CH2CH2-、-CH2CH(CH3)CH2CH2-等のアルキルテトラメチレン基などのアルキルアルキレン基等が挙げられる。
The straight-chain aliphatic hydrocarbon group for R 0 is preferably a straight-chain alkylene group, and specific examples thereof include a methylene group [-CH 2 -], an ethylene group [-(CH 2 ) 2 -], a trimethylene group [-(CH 2 ) 3 -], a tetramethylene group [-(CH 2 ) 4 -], a pentamethylene group [-(CH 2 ) 5 -], and the like.
The branched aliphatic hydrocarbon group for R 0 is preferably a branched alkylene group, and specific examples thereof include alkylmethylene groups such as -CH(CH 3 )-, -CH(CH 2 CH 3 )-, -C(CH 3 ) 2 -, -C(CH 3 )(CH 2 CH 3 )-, -C(CH 3 )(CH 2 CH 2 CH 3 )-, and -C(CH 2 CH 3 ) 2 -; alkylethylene groups such as -CH(CH 3 )CH 2 -, -CH(CH 3 ) CH (CH 3 )-, -C ( CH 3 ) 2 CH 2 - , -CH(CH 2 CH 3 )CH 2 -, and -C(CH 2 CH 3 ) 2 -CH 2 - ; )CH 2 --; and alkyl alkylene groups such as alkyl tetramethylene groups such as --CH(CH 3 )CH 2 CH 2 CH 2 -- and --CH 2 CH(CH 3 )CH 2 CH 2 --.
前記の直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基は、置換基を有していてもよく、有していなくてもよい。該置換基としては、フッ素原子、フッ素原子で置換された炭素数1~5のフッ素化アルキル基、カルボニル基等が挙げられる。 The linear or branched aliphatic hydrocarbon group may or may not have a substituent. Examples of the substituent include a fluorine atom, a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms and substituted with a fluorine atom, and a carbonyl group.
R0が、ヘテロ原子を含む2価の連結基である場合、好ましい該連結基としては、-O-、-C(=O)-O-、-O-C(=O)-、-C(=O)-、-O-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-NH-、-S-、-S(=O)2-、-S(=O)2-O-等が挙げられる。これらの中でも、-O-、-C(=O)-O-、-O-C(=O)-が好ましい。 When R 0 is a divalent linking group containing a heteroatom, preferred examples of the linking group include -O-, -C(=O)-O-, -O-C(=O)-, -C(=O)-, -O-C(=O)-O-, -C(=O)-NH-, -NH-, -S-, -S(=O) 2 -, -S(=O) 2 -O-, etc. Among these, -O-, -C(=O)-O-, and -O-C(=O)- are preferred.
前記構造中に環を含む脂肪族炭化水素基としては、脂環式炭化水素基(脂肪族炭化水素環から水素原子を2個除いた基)、脂環式炭化水素基が直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基の末端に結合した基、脂環式炭化水素基が直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基の途中に介在する基などが挙げられる。前記直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基としては、前記直鎖状の脂肪族炭化水素基または前記分岐鎖状の脂肪族炭化水素基と同様のものが挙げられる。
前記脂環式炭化水素基は、炭素数が3~20であることが好ましく、炭素数3~12であることがより好ましい。
前記脂環式炭化水素基は、多環式であってもよく、単環式であってもよい。単環式の脂環式炭化水素基としては、モノシクロアルカンから2個の水素原子を除いた基が好ましい。該モノシクロアルカンとしては炭素数3~6のものが好ましく、具体的にはシクロペンタン、シクロヘキサン等が挙げられる。多環式の脂環式炭化水素基としては、ポリシクロアルカンから2個の水素原子を除いた基が好ましく、該ポリシクロアルカンとしては炭素数7~12のものが好ましく、具体的にはアダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等が挙げられる。
Examples of the aliphatic hydrocarbon group containing a ring in the structure include an alicyclic hydrocarbon group (a group in which two hydrogen atoms have been removed from an aliphatic hydrocarbon ring), a group in which an alicyclic hydrocarbon group is bonded to the end of a linear or branched aliphatic hydrocarbon group, a group in which an alicyclic hydrocarbon group is interposed in the middle of a linear or branched aliphatic hydrocarbon group, etc. Examples of the linear or branched aliphatic hydrocarbon group include the same as the linear aliphatic hydrocarbon group or the branched aliphatic hydrocarbon group.
The alicyclic hydrocarbon group preferably has 3 to 20 carbon atoms, and more preferably has 3 to 12 carbon atoms.
The alicyclic hydrocarbon group may be polycyclic or monocyclic. The monocyclic alicyclic hydrocarbon group is preferably a group in which two hydrogen atoms have been removed from a monocycloalkane. The monocycloalkane preferably has 3 to 6 carbon atoms, and specific examples thereof include cyclopentane and cyclohexane. The polycyclic alicyclic hydrocarbon group is preferably a group in which two hydrogen atoms have been removed from a polycycloalkane, and the polycycloalkane preferably has 7 to 12 carbon atoms, and specific examples thereof include adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, and tetracyclododecane.
R0における2価の炭化水素基としての芳香族炭化水素基は、芳香環を有する炭化水素基である。
かかる芳香族炭化水素基は、炭素数が3~30であることが好ましく、5~30であることがより好ましく、5~20がさらに好ましく、6~15が特に好ましく、6~12が最も好ましい。ただし、該炭素数には、置換基における炭素数を含まないものとする。
芳香族炭化水素基が有する芳香環として具体的には、ベンゼン、ビフェニル、フルオレン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン等の芳香族炭化水素環;前記芳香族炭化水素環を構成する炭素原子の一部がヘテロ原子で置換された芳香族複素環等が挙げられる。芳香族複素環におけるヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等が挙げられる。
該芳香族炭化水素基として具体的には、前記芳香族炭化水素環から水素原子を2つ除いた基(アリーレン基);前記芳香族炭化水素環から水素原子を1つ除いた基(アリール基)の水素原子の1つがアルキレン基で置換された基(例えば、ベンジル基、フェネチル基、1-ナフチルメチル基、2-ナフチルメチル基、1-ナフチルエチル基、2-ナフチルエチル基等のアリールアルキル基におけるアリール基から水素原子をさらに1つ除いた基)等が挙げられる。前記アルキレン基(アリールアルキル基中のアルキル鎖)の炭素数は、1~4であることが好ましく、1~2であることがより好ましく、1であることが特に好ましい。
The aromatic hydrocarbon group as the divalent hydrocarbon group for R 0 is a hydrocarbon group having an aromatic ring.
The aromatic hydrocarbon group preferably has 3 to 30 carbon atoms, more preferably 5 to 30, even more preferably 5 to 20, particularly preferably 6 to 15, and most preferably 6 to 12. However, this carbon number does not include the number of carbon atoms in the substituents.
Specific examples of the aromatic ring contained in the aromatic hydrocarbon group include aromatic hydrocarbon rings such as benzene, biphenyl, fluorene, naphthalene, anthracene, and phenanthrene; aromatic heterocycles in which a part of the carbon atoms constituting the aromatic hydrocarbon ring is substituted with a heteroatom, etc. Examples of the heteroatom in the aromatic heterocycle include an oxygen atom, a sulfur atom, and a nitrogen atom.
Specific examples of the aromatic hydrocarbon group include a group in which two hydrogen atoms have been removed from the aromatic hydrocarbon ring (arylene group); a group in which one hydrogen atom of a group in which one hydrogen atom has been removed from the aromatic hydrocarbon ring (aryl group) has been substituted with an alkylene group (for example, a group in which one hydrogen atom has been further removed from the aryl group in an arylalkyl group such as a benzyl group, a phenethyl group, a 1-naphthylmethyl group, a 2-naphthylmethyl group, a 1-naphthylethyl group, or a 2-naphthylethyl group). The number of carbon atoms in the alkylene group (the alkyl chain in the arylalkyl group) is preferably 1 to 4, more preferably 1 to 2, and particularly preferably 1.
本実施形態において、(A)成分としては、下記一般式(A1)で表される化合物が好ましい。 In this embodiment, the component (A) is preferably a compound represented by the following general formula (A1):
前記式(A1)中、R2は、炭素数1~4の直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基を表し、炭素数2又は3の直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基が好ましい。 In the formula (A1), R 2 represents a linear or branched alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, and preferably a linear or branched alkylene group having 2 or 3 carbon atoms.
前記式(P1)中、R3は、2価の有機基を表す。R3における2価の有機基は、前記一般式(A0)中のR0における2価の有機基と同様である。
なかでも、R3としては、直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキレン基、モノシクロアルカンから2個の水素原子を除いた基、又はベンゼンから2個の水素原子を除いた基であることが好ましい。
In the formula (P1), R3 represents a divalent organic group. The divalent organic group in R3 is the same as the divalent organic group in R0 in the general formula (A0).
Among these, R3 is preferably a linear or branched alkylene group, a group in which two hydrogen atoms have been removed from a monocycloalkane, or a group in which two hydrogen atoms have been removed from benzene.
本実施形態において、(A)成分としては、下記一般式(A1-1)~(A1-3)で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種が好ましい。 In this embodiment, the component (A) is preferably at least one selected from the group consisting of compounds represented by the following general formulas (A1-1) to (A1-3).
(A)成分には、市販品を入手して用いることができる。
(A)成分の市販品としては、フタル酸モノヒドロキシエチルアクリレート、東亞合成株式会社製、製品名「アロニックスM-5400」;2-アクリロイロキシエチル-コハク酸、共栄社化学株式会社製、製品名「HOA-MS」;2-アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸、共栄社化学株式会社製、製品名「HOA-HH」;2-メタクリロイロキシエチルフタル酸、新中村化学工業株式会社製、製品名「NKエステルCB-1」等が挙げられる。
As the component (A), a commercially available product can be obtained and used.
Commercially available products of the component (A) include monohydroxyethyl phthalate acrylate, manufactured by Toagosei Co., Ltd., product name "Aronix M-5400"; 2-acryloyloxyethyl succinic acid, manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., product name "HOA-MS"; 2-acryloyloxyethyl hexahydrophthalic acid, manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., product name "HOA-HH"; and 2-methacryloyloxyethyl phthalic acid, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., product name "NK Ester CB-1".
本実施形態の光硬化性組成物中、(A)成分は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(A)成分の含有量は、(A)成分と、後述の(B)成分と(C)成分との合計100質量部に対して、35~90質量部であることが好ましく、40~80質量部がより好ましく、40~70質量部がさらに好ましい。
(A)成分の含有量が、前記の好ましい範囲の下限値以上であると、光硬化性組成物の硬化性が向上する。一方、前記の好ましい範囲の上限値以下であると、基板への塗布性がより向上する。
In the photocurable composition of this embodiment, the component (A) may be used alone or in combination of two or more types.
The content of the (A) component is preferably 35 to 90 parts by mass, more preferably 40 to 80 parts by mass, and even more preferably 40 to 70 parts by mass, relative to 100 parts by mass of the total of the (A) component and the (B) and (C) components described below.
When the content of component (A) is at least the lower limit of the preferred range, the curability of the photocurable composition is improved, whereas when the content is at most the upper limit of the preferred range, the coatability onto a substrate is further improved.
<(B)成分>
(B)成分は、酸無水物である。酸無水物としては特に限定されないが、カルボン酸無水物が好ましく、無水メタクリル酸、無水アクリル酸、無水酢酸、無水プロピオン酸、無水安息香酸等の一塩基無水物;無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、無水マレイン酸、無水コハク酸、無水グルタル酸等の二塩基無水物等が挙げられる。
<Component (B)>
The component (B) is an acid anhydride. The acid anhydride is not particularly limited, but is preferably a carboxylic acid anhydride, and examples thereof include monobasic anhydrides such as methacrylic anhydride, acrylic anhydride, acetic anhydride, propionic anhydride, and benzoic anhydride; and dibasic anhydrides such as phthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, maleic anhydride, succinic anhydride, and glutaric anhydride.
本実施形態において、(B)成分は、光硬化性極性基を有する酸無水物であることが好ましい。
「光硬化性極性基」とは、光照射により化合物同士が化合物同士がラジカル重合等により重合することを可能とする基であり、例えばエチレン性二重結合などの炭素原子間の多重結合を含む基をいう。
重合性官能基としては、例えば、ビニル基、アリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、フルオロビニル基、ジフルオロビニル基、トリフルオロビニル基、ジフルオロトリフルオロメチルビニル基、トリフルオロアリル基、パーフルオロアリル基、トリフルオロメチルアクリロイル基、ノニルフルオロブチルアクリロイル基、ビニルエーテル基、含フッ素ビニルエーテル基、アリルエーテル基、含フッ素アリルエーテル基、スチリル基、ビニルナフチル基、含フッ素スチリル基、含フッ素ビニルナフチル基、ノルボルニル基、含フッ素ノルボルニル基、シリル基等が挙げられる。これらの中でも、ビニル基、アリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基が好ましく、アクリロイル基、メタクリロイル基がより好ましい。
光硬化性極性基を有する酸無水物としては、無水メタクリル酸、無水アクリル酸、無水マレイン酸等が挙げられる。
In this embodiment, the component (B) is preferably an acid anhydride having a photocurable polar group.
The term "photocurable polar group" refers to a group that enables compounds to polymerize together by radical polymerization or the like upon irradiation with light, and is, for example, a group that contains a multiple bond between carbon atoms, such as an ethylenic double bond.
Examples of the polymerizable functional group include vinyl group, allyl group, acryloyl group, methacryloyl group, fluorovinyl group, difluorovinyl group, trifluorovinyl group, difluorotrifluoromethylvinyl group, trifluoroallyl group, perfluoroallyl group, trifluoromethylacryloyl group, nonylfluorobutylacryloyl group, vinyl ether group, fluorine-containing vinyl ether group, allyl ether group, fluorine-containing allyl ether group, styryl group, vinylnaphthyl group, fluorine-containing styryl group, fluorine-containing vinylnaphthyl group, norbornyl group, fluorine-containing norbornyl group, and silyl group. Among these, vinyl group, allyl group, acryloyl group, and methacryloyl group are preferred, and acryloyl group and methacryloyl group are more preferred.
Examples of the acid anhydride having a photocurable polar group include methacrylic anhydride, acrylic anhydride, and maleic anhydride.
本実施形態の光硬化性組成物中、(B)成分は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(B)成分の含有量は、(A)成分と、後述の(B)成分と(C)成分との合計100質量部に対して、1~50質量部であることが好ましく、5~50質量部がより好ましく、10~50質量部がさらに好ましい。
(B)成分の含有量が、前記の好ましい範囲の下限値以上であると、基板と樹脂硬化膜との密着性がより高められる。一方、前記の好ましい範囲の上限値以下であると、光硬化性組成物の硬化性が向上する。
In the photocurable composition of this embodiment, the component (B) may be used either as a single type alone, or as a combination of two or more types.
The content of the (B) component is preferably 1 to 50 parts by mass, more preferably 5 to 50 parts by mass, and even more preferably 10 to 50 parts by mass, relative to 100 parts by mass of the total of the (A) component and the (B) and (C) components described below.
When the content of component (B) is at least the lower limit of the preferred range, the adhesion between the substrate and the cured resin film is further improved, whereas when the content is at most the upper limit of the preferred range, the curability of the photocurable composition is improved.
<(D)成分>
(D)成分は光重合開始剤である。
(D)成分には、露光により前記の(A)成分の重合を開始させ、又は重合を促進させる化合物が用いられる。
<Component (D)>
The component (D) is a photopolymerization initiator.
The component (D) is a compound that initiates or accelerates polymerization of the component (A) upon exposure to light.
(D)成分としては、例えば、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、1-[4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル]-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパン-1-オン、1-(4-イソプロピルフェニル)-2-ヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-オン、1-(4-ドデシルフェニル)-2-ヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-オン、2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オン、ビス(4-ジメチルアミノフェニル)ケトン、2-メチル-1-(4-メチルチオフェニル)-2-モルフォリノプロパン-1-オン、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルフォリノフェニル)-ブタノン-1、エタノン-1-[9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾル-3-イル]-1-(o-アセチルオキシム)、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルフォスフィンオキサイド、4-ベンゾイル-4’-メチルジメチルスルフィド、4-ジメチルアミノ安息香酸、4-ジメチルアミノ安息香酸メチル、4-ジメチルアミノ安息香酸エチル、4-ジメチルアミノ安息香酸ブチル、4-ジメチルアミノ-2-エチルヘキシル安息香酸、4-ジメチルアミノ-2-イソアミル安息香酸、ベンジル-β-メトキシエチルアセタール、ベンジルジメチルケタール、1-フェニル-1,2-プロパンジオン-2-(o-エトキシカルボニル)オキシム、o-ベンゾイル安息香酸メチル、2,4-ジエチルチオキサントン、2-クロロチオキサントン、2,4-ジメチルチオキサントン、1-クロロ-4-プロポキシチオキサントン、チオキサンテン、2-クロロチオキサンテン、2,4-ジエチルチオキサンテン、2-メチルチオキサンテン、2-イソプロピルチオキサンテン、2-エチルアントラキノン、オクタメチルアントラキノン、1,2-ベンズアントラキノン、2,3-ジフェニルアントラキノン、アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルパーオキシド、クメンパーオキシド、2-メルカプトベンゾイミダール、2-メルカプトベンゾオキサゾール、2-メルカプトベンゾチアゾール、2-(o-クロロフェニル)-4,5-ジ(m-メトキシフェニル)-イミダゾリル二量体、ベンゾフェノン、2-クロロベンゾフェノン、p,p’-ビスジメチルアミノベンゾフェノン、4,4’-ビスジエ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、3,3-ジメチル-4-メトキシベンゾフェノン、ベンゾイル、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾイン-n-ブチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインブチルエーテル、アセトフェノン、2,2-ジエトキシアセトフェノン、p-ジメチルアセトフェノン、p-ジメチルアミノプロピオフェノン、ジクロロアセトフェノン、トリクロロアセトフェノン、p-tert-ブチルアセトフェノン、p-ジメチルアミノアセトフェノン、p-tert-ブチルトリクロロアセトフェノン、p-tert-ブチルジクロロアセトフェノン、α,α-ジクロロ-4-フェノキシアセトフェノン、チオキサントン、2-メチルチオキサントン、2-イソプロピルチオキサントン、ジベンゾスベロン、ペンチル-4-ジメチルアミノベンゾエート、9-フェニルアクリジン、1,7-ビス-(9-アクリジニル)ヘプタン、1,5-ビス-(9-アクリジニル)ペンタン、1,3-ビス-(9-アクリジニル)プロパン、p-メトキシトリアジン、2,4,6-トリス(トリクロロメチル)-s-トリアジン、2-メチル-4,6-ビス(トリクロロメチル)-s-トリアジン、2-[2-(5-メチルフラン-2-イル)エテニル]-4,6-ビス(トリクロロメチル)-s-トリアジン、2-[2-(フラン-2-イル)エテニル]-4,6-ビス(トリクロロメチル)-s-トリアジン、2-[2-(4-ジエチルアミノ-2-メチルフェニル)エテニル]-4,6-ビス(トリクロロメチル)-s-トリアジン、2-[2-(3,4-ジメトキシフェニル)エテニル]-4,6-ビス(トリクロロメチル)-s-トリアジン、2-(4-メトキシフェニル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-s-トリアジン、2-(4-エトキシスチリル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-s-トリアジン、2-(4-n-ブトキシフェニル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-s-トリアジン、2,4-ビス-トリクロロメチル-6-(3-ブロモ-4-メトキシ)フェニル-s-トリアジン、2,4-ビス-トリクロロメチル-6-(2-ブロモ-4-メトキシ)フェニル-s-トリアジン、2,4-ビス-トリクロロメチル-6-(3-ブロモ-4-メトキシ)スチリルフェニル-s-トリアジン、2,4-ビス-トリクロロメチル-6-(2-ブロモ-4-メトキシ)スチリルフェニル-s-トリアジン;メチルエチルケトンパーオキサイド、メチルイソブチルケトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイドなどのケトンパーオキサイド類;イソブチリルパーオキサイド、ビス(3,5,5-トリメチルヘキサノイル)パーオキサイドなどのジアシルパーオキサイド類;p-メンタンハイドロパーオキサイド、1,1,3,3-テトラメチルブチルハイドロパーオキサイドなどのハイドロパーオキサイド類;2,5-ジメチル-2,5-ビス(t-ブチルパーオキシ)ヘキサンなどのジアルキルパーオキサイド類;1,1-ビス(t-ブチルパ-オキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサンなどのパーオキシケタール類;t-ブチルパ-オキシネオデカノエート、1,1,3,3-テトラメチルパーオキシネオデカノエートなどのパーオキシエステル類;ジn-プロピルパーオキシジカーボネート、ジイソプロピルパーオキシジカーボネートなどのパーオキシジカーボネート類;アゾビスイソブチロニトリル、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビスイソブチレートなどのアゾ化合物類等が挙げられる。 Examples of the (D) component include 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 1-[4-(2-hydroxyethoxy)phenyl]-2-hydroxy-2-methyl-1-propan-1-one, 1-(4-isopropylphenyl)-2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, 1-(4-dodecylphenyl)-2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethane-1-one, bis(4-dimethylaminophenyl)ketone, 2-methyl-1-(4-methylthiophenyl)-2-morpholinopropan-1-one, 2-benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-buta Non-1, ethanone-1-[9-ethyl-6-(2-methylbenzoyl)-9H-carbazol-3-yl]-1-(o-acetyloxime), bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphine oxide, 4-benzoyl-4'-methyldimethylsulfide, 4-dimethylaminobenzoic acid, methyl 4-dimethylaminobenzoate, ethyl 4-dimethylaminobenzoate, butyl 4-dimethylaminobenzoate, 4-dimethylamino-2-ethylhexylbenzoic acid, 4-dimethylamino-2-isoamylbenzoic acid, benzyl-β-methoxyethyl acetal, benzyl dimethyl ketal, 1-phenyl-1,2-propanedione-2-(o-ethoxycarbonyl)oxime, methyl o-benzoylbenzoate Thiol, 2,4-diethylthioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2,4-dimethylthioxanthone, 1-chloro-4-propoxythioxanthone, thioxanthene, 2-chlorothioxanthene, 2,4-diethylthioxanthene, 2-methylthioxanthene, 2-isopropylthioxanthene, 2-ethylanthraquinone, octamethylanthraquinone, 1,2-benzanthraquinone, 2,3-diphenylanthraquinone, azobisisobutyronitrile, benzoyl peroxide, cumene peroxide, 2-mercaptobenzimidazole, 2-mercaptobenzoxazole, 2-mercaptobenzothiazole, 2-(o-chlorophenyl)-4,5-di(m-methoxyphenyl)-imidazolyl dimer benzoin, benzophenone, 2-chlorobenzophenone, p,p'-bisdimethylaminobenzophenone, 4,4'-bisdiethylaminobenzophenone, 4,4'-dichlorobenzophenone, 3,3-dimethyl-4-methoxybenzophenone, benzoyl, benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoin-n-butyl ether, benzoin isobutyl ether, benzoin butyl ether, acetophenone, 2,2-diethoxyacetophenone, p-dimethylacetophenone, p-dimethylaminopropiophenone, dichloroacetophenone, trichloroacetophenone, p-tert-butylacetophenone, p-dimethylaminoacetophenone acetophenone, p-tert-butyltrichloroacetophenone, p-tert-butyldichloroacetophenone, α,α-dichloro-4-phenoxyacetophenone, thioxanthone, 2-methylthioxanthone, 2-isopropylthioxanthone, dibenzosuberone, pentyl-4-dimethylaminobenzoate, 9-phenylacridine, 1,7-bis-(9-acridinyl)heptane, 1,5-bis-(9-acridinyl)pentane, 1,3-bis-(9-acridinyl)propane, p-methoxytriazine, 2,4,6-tris(trichloromethyl)-s-triazine, 2-methyl-4,6-bis(trichloromethyl)-s-triazine, 2-[2-(5-methylfuran-2-yl)ethenyl]-4,6-bis (trichloromethyl)-s-triazine, 2-[2-(furan-2-yl)ethenyl]-4,6-bis(trichloromethyl)-s-triazine, 2-[2-(4-diethylamino-2-methylphenyl)ethenyl]-4,6-bis(trichloromethyl)-s-triazine, 2-[2-(3,4-dimethoxyphenyl)ethenyl]-4,6-bis(trichloromethyl)-s-triazine, 2-(4-methoxyphenyl)-4,6-bis(trichloromethyl)-s-triazine, 2-(4-ethoxystyryl)-4,6-bis(trichloromethyl)-s-triazine, 2-(4-n-butoxyphenyl)-4,6-bis(trichloromethyl)-s-triazine, 2,4-bis-trichloromethyl-6-(3-bromo- 4-methoxy)phenyl-s-triazine, 2,4-bis-trichloromethyl-6-(2-bromo-4-methoxy)phenyl-s-triazine, 2,4-bis-trichloromethyl-6-(3-bromo-4-methoxy)styrylphenyl-s-triazine, 2,4-bis-trichloromethyl-6-(2-bromo-4-methoxy)styrylphenyl-s-triazine; ketone peroxides such as methyl ethyl ketone peroxide, methyl isobutyl ketone peroxide, and cyclohexanone peroxide; diacyl peroxides such as isobutyryl peroxide and bis(3,5,5-trimethylhexanoyl)peroxide; p-menthane hydroperoxide, 1,1,3,3-tetramethyl Examples of such peroxy compounds include hydroperoxides such as butyl hydroperoxide; dialkyl peroxides such as 2,5-dimethyl-2,5-bis(t-butylperoxy)hexane; peroxyketals such as 1,1-bis(t-butylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexane; peroxyesters such as t-butylperoxyneodecanoate and 1,1,3,3-tetramethylperoxyneodecanoate; peroxydicarbonates such as di-n-propyl peroxydicarbonate and diisopropyl peroxydicarbonate; and azo compounds such as azobisisobutyronitrile, 2,2'-azobis(2,4-dimethylvaleronitrile), and 2,2'-azobisisobutyrate.
上記のなかでも、ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2-メチル-1-(4-メチルチオフェニル)-2-モルフォリノプロパン-1-オン、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルフォリノフェニル)-ブタノン-1、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルフォスフィンオキサイドが好ましい。 Among the above, hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-methyl-1-(4-methylthiophenyl)-2-morpholinopropan-1-one, 2-benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-butanone-1, and bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphine oxide are preferred.
(C)成分には、市販品を入手して用いることができる。
(C)成分の市販品としては、BASF社製の製品名「IRGACURE 907」、BASF社製の製品名「IRGACURE 369」、BASF社製、製品名「IRGACURE 819」、IGM Resins B.V.社製、製品名「Omnirad 184」等が挙げられる。
As the component (C), a commercially available product can be used.
Commercially available products of the component (C) include products manufactured by BASF under the names "IRGACURE 907", "IRGACURE 369", and "IRGACURE 819", and products manufactured by IGM Resins B.V. under the name "Omnirad 184".
実施形態の光硬化性組成物中、(D)成分は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(D)成分の含有量は、前記(A)成分と前記(B)成分と後述の(C)成分との合計100質量部に対して、1~20質量部であることが好ましく、2~15質量部がより好ましく、5~15質量部がさらに好ましい。上記の範囲内とすることで、(D)成分の含有量が、前記の好ましい範囲内であると、光硬化性がより向上する。
In the photocurable composition according to the embodiment, the component (D) may be used alone or in combination of two or more types.
The content of the (D) component is preferably 1 to 20 parts by mass, more preferably 2 to 15 parts by mass, and even more preferably 5 to 15 parts by mass, relative to 100 parts by mass of the total of the (A) component, the (B) component, and the (C) component described below. By setting the content of the (D) component within the above preferred range, the photocurability is further improved.
<任意成分>
本実施形態の光硬化性組成物には、(A)成分、(B)成分及び(D)成分の他に、さらに、所望により(C)成分:2つ以上の重合性官能基を有する光重合性モノマー(但し、前記(A)成分を除く)や、混和性のある添加剤、例えば樹脂膜の特性を改良するための添加剤を含有してもよい。
<Optional ingredients>
The photocurable composition of the present embodiment may contain, in addition to the components (A), (B), and (D), optionally further contain a component (C): a photopolymerizable monomer having two or more polymerizable functional groups (excluding the component (A)) and/or a compatible additive, for example, an additive for improving the properties of the resin film.
<(C)成分>
(C)成分は、重合性官能基を有する光重合性モノマー(但し、前記(A)成分を除く)である。
「重合性官能基」とは、化合物同士がラジカル重合等により重合することを可能とする基であり、例えばエチレン性二重結合などの炭素原子間の多重結合を含む基をいう。
重合性官能基としては、例えば、ビニル基、アリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、フルオロビニル基、ジフルオロビニル基、トリフルオロビニル基、ジフルオロトリフルオロメチルビニル基、トリフルオロアリル基、パーフルオロアリル基、トリフルオロメチルアクリロイル基、ノニルフルオロブチルアクリロイル基、ビニルエーテル基、含フッ素ビニルエーテル基、アリルエーテル基、含フッ素アリルエーテル基、スチリル基、ビニルナフチル基、含フッ素スチリル基、含フッ素ビニルナフチル基、ノルボルニル基、含フッ素ノルボルニル基、シリル基等が挙げられる。これらの中でも、ビニル基、アリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基が好ましく、アクリロイル基、メタクリロイル基がより好ましい。
<Component (C)>
The component (C) is a photopolymerizable monomer having a polymerizable functional group (excluding the component (A)).
The term "polymerizable functional group" refers to a group that enables compounds to polymerize together by radical polymerization or the like, and is, for example, a group that contains a multiple bond between carbon atoms, such as an ethylenic double bond.
Examples of the polymerizable functional group include vinyl group, allyl group, acryloyl group, methacryloyl group, fluorovinyl group, difluorovinyl group, trifluorovinyl group, difluorotrifluoromethylvinyl group, trifluoroallyl group, perfluoroallyl group, trifluoromethylacryloyl group, nonylfluorobutylacryloyl group, vinyl ether group, fluorine-containing vinyl ether group, allyl ether group, fluorine-containing allyl ether group, styryl group, vinylnaphthyl group, fluorine-containing styryl group, fluorine-containing vinylnaphthyl group, norbornyl group, fluorine-containing norbornyl group, and silyl group. Among these, vinyl group, allyl group, acryloyl group, and methacryloyl group are preferred, and acryloyl group and methacryloyl group are more preferred.
2つの重合性官能基を有する光重合性モノマー(2官能モノマー)としては、例えば、トリメチロールプロパンジ(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、テトラエチレングリコールジ(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、ポリプロピレングリコールジ(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、1,6-へキサンジオールジ(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、ビス(ヒドロキシメチル)トリシクロデカンジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。 Examples of photopolymerizable monomers having two polymerizable functional groups (bifunctional monomers) include trimethylolpropane di(meth)acrylate, ethylene glycol di(meth)acrylate, tetraethylene glycol di(meth)acrylate, polyethylene glycol di(meth)acrylate, polypropylene glycol di(meth)acrylate, 1,4-butanediol di(meth)acrylate, 1,6-hexanediol di(meth)acrylate, neopentyl glycol di(meth)acrylate, bis(hydroxymethyl)tricyclodecane di(meth)acrylate, etc.
当該2官能モノマーの市販品としては、例えば、ライトアクリレート3EG-A、4EG-A、9EG-A、NP-A、DCP-A、BP-4EAL、BP-4PA(以上、共栄社化学株式会社製)、A-NOD-N、APG-100(以上、新中村化学工業株式会社製)、ED-503(ADEKA社製)等が挙げられる。 Commercially available bifunctional monomers include, for example, Light Acrylate 3EG-A, 4EG-A, 9EG-A, NP-A, DCP-A, BP-4EAL, BP-4PA (all manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), A-NOD-N, APG-100 (all manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.), ED-503 (manufactured by ADEKA Corporation), etc.
3つ以上の重合性官能基を有する光重合性化合物としては、光重合性シロキサン化合物、光重合性シルセスキオキサン化合物、3つ以上の重合性官能基を有する多官能モノマー等が挙げられる。 Examples of photopolymerizable compounds having three or more polymerizable functional groups include photopolymerizable siloxane compounds, photopolymerizable silsesquioxane compounds, and polyfunctional monomers having three or more polymerizable functional groups.
光重合性シロキサン化合物としては、例えば、分子内にアルコキシシリル基と重合性官能基とを有する化合物が挙げられる。
当該光重合性シロキサン化合物の市販品としては、例えば、信越化学工業株式会社製の製品名「KR-513」、「X-40-9296」、「KR-511」、「X-12-1048」、「X-12-1050」等が挙げられる。
Examples of the photopolymerizable siloxane compound include compounds having an alkoxysilyl group and a polymerizable functional group in the molecule.
Commercially available examples of the photopolymerizable siloxane compound include those manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. under the product names "KR-513", "X-40-9296", "KR-511", "X-12-1048", and "X-12-1050".
光重合性シルセスキオキサン化合物としては、主鎖骨格がSi-O結合からなる、次の化学式:[(RSiO3/2)n](式中、Rは有機基を表し、nは自然数を表す。)で表される化合物が挙げられる。
Rは、1価の有機基を示し、1価の有機基としては、置換基を有してもよい1価の炭化水素基が挙げられる。この炭化水素基としては、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基が挙げられる。脂肪族炭化水素基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、2-エチルヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基等の炭素数1~20のアルキル基が挙げられ、炭素数1~12のアルキル基が好ましい。
芳香族炭化水素基としては、フェニル基、ナフチル基、ベンジル基、トリル基、スチリル基等の炭素数6~20の芳香族炭化水素基が挙げられる。
1価の炭化水素基が有してもよい置換基としては、(メタ)アクリロイル基、ヒドロキシ基、スルファニル基、カルボキシ基、イソシアナト基、アミノ基、ウレイド基等が挙げられる。また、1価の炭化水素基に含まれる-CH2-は、-O-、-S-、カルボニル基等に置き換わっていてもよい。
但し、光重合性シルセスキオキサン化合物は、3つ以上の重合性官能基を有する。ここでの重合性官能基としては、ビニル基、アリル基、メタクリロイル基、アクリロイル基等が挙げられる。
Examples of the photopolymerizable silsesquioxane compound include compounds whose main chain skeleton consists of Si—O bonds and are represented by the following chemical formula: [(RSiO 3/2 ) n ] (wherein R represents an organic group, and n represents a natural number).
R represents a monovalent organic group, and examples of the monovalent organic group include monovalent hydrocarbon groups which may have a substituent. Examples of the hydrocarbon group include aliphatic hydrocarbon groups and aromatic hydrocarbon groups. Examples of the aliphatic hydrocarbon group include alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms, such as methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl, tert-butyl, pentyl, hexyl, heptyl, 2-ethylhexyl, octyl, nonyl, decyl, undecyl, and dodecyl groups, and alkyl groups having 1 to 12 carbon atoms are preferred.
Examples of the aromatic hydrocarbon group include aromatic hydrocarbon groups having 6 to 20 carbon atoms, such as a phenyl group, a naphthyl group, a benzyl group, a tolyl group, and a styryl group.
Examples of the substituent that the monovalent hydrocarbon group may have include a (meth)acryloyl group, a hydroxy group, a sulfanyl group, a carboxy group, an isocyanato group, an amino group, a ureido group, etc. In addition, the -CH 2 - contained in the monovalent hydrocarbon group may be replaced by -O-, -S-, a carbonyl group, etc.
However, the photopolymerizable silsesquioxane compound has three or more polymerizable functional groups, such as vinyl groups, allyl groups, methacryloyl groups, and acryloyl groups.
化学式:[(RSiO3/2)n]で表される化合物は、カゴ型、ハシゴ型又はランダム型のいずれでもよい。カゴ型のシルセスキオキサン化合物は、完全なカゴ型であってもよいし、カゴの一部が開いているような不完全なカゴ型でもよい。
当該光重合性シルセスキオキサン化合物の市販品としては、例えば、東亜合成株式会社製の製品名「MAC-SQ LP-35」、「MAC-SQ TM-100」、「MAC-SQ SI-20」、「MAC-SQ HDM」等が挙げられる。
The compound represented by the chemical formula: [(RSiO 3/2 ) n ] may be any of a cage type, a ladder type, and a random type. The cage type silsesquioxane compound may be a complete cage type or an incomplete cage type in which the cage is partially open.
Commercially available photopolymerizable silsesquioxane compounds include, for example, products manufactured by Toagosei Co., Ltd. under the names "MAC-SQ LP-35,""MAC-SQTM-100,""MAC-SQSI-20," and "MAC-SQ HDM."
3つ以上の重合性官能基を有する多官能モノマーとしては、例えば、エトキシ化(3)トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシ化(3)トリメチロールプロパントリメタクリレート、エトキシ化(6)トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシ化(9)トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシ化(15)トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシ化(20)トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、プロポキシ化(3)グリセリルトリアクリレート、プロポキシ化(3)グリセリルトリアクリレート、プロポキシ化(5.5)グリセリルトリアクリレート、プロポキシ化(3)トリメチロールプロパントリアクリレート、プロポキシ化(6)トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリス-(2-ヒドロキシエチル)-イソシアヌレートトリアクリレート、トリス-(2-ヒドロキシエチル)-イソシアヌレートトリメタクリレート、ε-カプロラクトン変性トリス-(2-アクリロキシエチル)イソシアヌレート、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、EO,PO変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート等の3官能モノマー;ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、エトキシ化(4)ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート等の4官能モノマー;ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート等の5官能以上のモノマー等が挙げられる。
当該多官能モノマーの市販品としては、例えば、新中村化学工業株式会社製の製品名「A-9300-1CL」、「AD-TMP」、「A-9550」、「A-DPH」、日本化薬株式会社製、製品名「KAYARAD DPHA」、共栄社化学株式会社製、製品名「ライトアクリレートTMP-A」等が挙げられる。
Examples of polyfunctional monomers having three or more polymerizable functional groups include ethoxylated (3) trimethylolpropane triacrylate, ethoxylated (3) trimethylolpropane trimethacrylate, ethoxylated (6) trimethylolpropane triacrylate, ethoxylated (9) trimethylolpropane triacrylate, ethoxylated (15) trimethylolpropane triacrylate, ethoxylated (20) trimethylolpropane triacrylate, pentaerythritol triacrylate, pentaerythritol trimethacrylate, propoxylated (3) glyceryl triacrylate, propoxylated (3) glyceryl triacrylate, propoxylated (5.5) glyceryl triacrylate, propoxylated (3) trimethylolpropane triacrylate, propoxylated (6) trimethylolpropane triacrylate, trimethylolpropane triacrylate, trifunctional monomers such as 2-acryloxyethyl isocyanurate triacrylate, trimethylolpropane trimethacrylate, tris-(2-hydroxyethyl)-isocyanurate triacrylate, tris-(2-hydroxyethyl)-isocyanurate trimethacrylate, ε-caprolactone modified tris-(2-acryloxyethyl)isocyanurate, EO modified trimethylolpropane tri(meth)acrylate, PO modified trimethylolpropane tri(meth)acrylate, EO,PO modified trimethylolpropane tri(meth)acrylate; tetrafunctional monomers such as ditrimethylolpropane tetraacrylate, ethoxylated (4) pentaerythritol tetraacrylate, pentaerythritol tetra(meth)acrylate; and pentafunctional or higher monomers such as dipentaerythritol pentaacrylate, dipentaerythritol hexaacrylate.
Commercially available examples of the polyfunctional monomer include those manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd. under the product names "A-9300-1CL", "AD-TMP", "A-9550", and "A-DPH", those manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd. under the product name "KAYARAD DPHA", and those manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd. under the product name "Light Acrylate TMP-A".
実施形態の光硬化性組成物中、(C)成分は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(C)成分の含有量は、前記(A)成分と前記(B)成分と(C)成分との合計100質量部に対して、1~50質量部が好ましく、3~40質量部がより好ましく、5~35質量部が更に好ましい。
(C)成分の含有量が、前記の好ましい範囲の下限値以上であると、(A)成分と(B)成分との反応を適度に制御し、光硬化性組成物の粘度を調整できるため、光硬化性組成物の塗布性を向上できる。一方、前記の好ましい範囲の上限値以下であると、光硬化性組成物を用いて形成した樹脂膜の硬化性を制御することができる。
In the photocurable composition according to the embodiment, the component (C) may be used either as a single type alone, or as a combination of two or more types.
The content of the (C) component is preferably 1 to 50 parts by mass, more preferably 3 to 40 parts by mass, and even more preferably 5 to 35 parts by mass, relative to 100 parts by mass in total of the (A) component, the (B) component, and the (C) component.
When the content of component (C) is equal to or greater than the lower limit of the above-mentioned preferred range, the reaction between components (A) and (B) can be appropriately controlled, and the viscosity of the photocurable composition can be adjusted, thereby improving the coatability of the photocurable composition. On the other hand, when the content of component (C) is equal to or less than the upper limit of the above-mentioned preferred range, the curability of the resin film formed using the photocurable composition can be controlled.
以上説明した本実施形態の光硬化性組成物は、(A)成分と、(B)成分と、(D)成分とを含有する。(A)成分に含まれるカルボキシ基の-OH基は、常温で(B)成分と反応してエステル結合を形成する。また、(A)成分中の(メタ)アクリロイル基は、光照射により(D)成分が作用して、光ラジカル反応により重合反応が進行する。そのため、本実施形態の光硬化性組成物を用いて樹脂膜を形成する際に、基板界面付近において三次元的な結合反応が起こり、基板と樹脂硬化膜との密着性が高められていると推測される。 The photocurable composition of this embodiment described above contains components (A), (B), and (D). The -OH group of the carboxy group contained in component (A) reacts with component (B) at room temperature to form an ester bond. In addition, component (D) acts on the (meth)acryloyl group in component (A) when irradiated with light, and a polymerization reaction proceeds through a photoradical reaction. Therefore, when a resin film is formed using the photocurable composition of this embodiment, a three-dimensional bonding reaction occurs near the substrate interface, and it is presumed that the adhesion between the substrate and the cured resin film is enhanced.
かかる光硬化性組成物は、インプリント技術で基板上に微細パターンを形成する材料として有用であり、光インプリントリソグラフィ用として特に好適なものである。特に、液晶ディスプレイの基材として有用な、全光線透過率が高く、複屈折率が小さい特徴を持つ、シクロオレフィンポリマー(COP)フィルムへのナノインプリント材料の密着性向上に有利な効果を奏する。 Such photocurable compositions are useful as materials for forming fine patterns on substrates using imprint technology, and are particularly suitable for photoimprint lithography. In particular, they are advantageous in improving the adhesion of nanoimprint materials to cycloolefin polymer (COP) films, which are useful as substrates for liquid crystal displays and have the characteristics of high total light transmittance and low birefringence.
(パターン形成方法)
本発明の第2の態様のパターン形成方法は、基板上に、上述した第1の態様の光硬化性組成物を用いて樹脂膜を形成する工程(以下「工程(i)」という)と、凹凸パターンを有するモールドを、前記樹脂膜に押圧して、前記樹脂膜に前記凹凸パターンを転写する工程(以下「工程(ii)」という)と、前記モールドを前記樹脂膜に押圧しつつ、前記凹凸パターンが転写された樹脂膜を露光して、樹脂硬化膜を形成する工程(以下「工程(iii)」という)と、前記樹脂硬化膜から前記モールドを剥離する工程(以下「工程(iv)」という)と、を有する。
(Pattern Forming Method)
The pattern forming method of the second aspect of the present invention includes a step of forming a resin film on a substrate using the photocurable composition of the first aspect described above (hereinafter referred to as "step (i)"), a step of pressing a mold having a concave-convex pattern against the resin film to transfer the concave-convex pattern to the resin film (hereinafter referred to as "step (ii)"), a step of exposing the resin film to which the concave-convex pattern has been transferred while pressing the mold against the resin film to form a cured resin film (hereinafter referred to as "step (iii)"), and a step of peeling the mold from the cured resin film (hereinafter referred to as "step (iv)").
図1は、パターン形成方法の一実施形態を説明する概略工程図である。 Figure 1 is a schematic diagram illustrating one embodiment of a pattern formation method.
[工程(i)]
工程(i)では、基板上に、上述した第1の態様の光硬化性組成物を用いて樹脂膜を形成する。
図1(A)に示すように、基板1に、上述した第1の態様の光硬化性組成物を塗布し、樹脂膜2を形成する。尚、図1(A)においては、樹脂膜2の上空にモールド3が配置されている。
[Step (i)]
In the step (i), a resin film is formed on a substrate using the photocurable composition of the first embodiment described above.
As shown in Fig. 1(A), the photocurable composition of the first embodiment described above is applied to a
基板1は、種々の用途によって選択可能であり、例えば、電子部品用の基板や、これに所定の配線パターンが形成されたもの等が挙げられる。より具体的には、シリコン、窒化シリコン、銅、クロム、鉄、アルミニウム等の金属製の基板や、ガラス基板等が挙げられる。配線パターンの材料としては、例えば銅、アルミニウム、ニッケル、金等が挙げられる。
また、基板1の形状は、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、基板1としては、モールドとの組み合わせ等に応じて、光透過性、又は非光透過性のものを選択することができる。
The
The shape of the
基板1に光硬化性組成物を塗布する方法としては、スピンコート法、スプレー法、ロールコート法、回転塗布法等が挙げられる。樹脂膜2は、その後に行われてもよい基板1のエッチング工程でマスクとして機能するため、基板1に塗布されたときの膜厚が均一であることが好ましい。この点から、基板1に光硬化性組成物を塗布する際には、スピンコート法が好適である。
樹脂膜2の膜厚は、用途によって適宜選択すればよく、例えば、0.05~30μm程度とすればよい。
Examples of a method for applying the photocurable composition to the
The thickness of the
[工程(ii)]
工程(ii)では、凹凸パターンを有するモールドを、前記樹脂膜に押圧して、前記樹脂膜に前記凹凸パターンを転写する。
図1(B)に示すように、樹脂膜2が形成された基板1に、表面に微細な凹凸パターンを有するモールド3を、樹脂膜2に対向して押し当てる。これにより、樹脂膜2を、モールド3の凹凸構造に合わせて変形させる。
[Step (ii)]
In the step (ii), a mold having a concave-convex pattern is pressed against the resin film to transfer the concave-convex pattern to the resin film.
1B, a
モールド3の押圧時の樹脂膜2に対する圧力は、10MPa以下が好ましく、5MPa以下がより好ましく、1MPa以下が特に好ましい。
モールド3を樹脂膜2に押圧することにより、モールド3の凸部に位置する光硬化性組成物がモールド3の凹部の側に容易に押しのけられ、モールド3の凹凸構造が樹脂膜2に転写される。
The pressure applied to the
By pressing the
モールド3が有する凹凸パターンは、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形成できる。
モールド3は、光透過性モールドが好ましい。光透過性モールドの材料は、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、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート樹脂などの光透明性樹脂膜、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。
The concave-convex pattern of the
The
[工程(iii)]
工程(iii)では、前記モールドを前記樹脂膜に押圧しつつ、前記凹凸パターンが転写された樹脂膜を露光して、樹脂硬化膜を形成する。
図1(C)に示すように、モールド3を樹脂膜2に押圧した状態で、凹凸パターンが転写された樹脂膜2に露光を行う。具体的には、紫外線(UV)などの電磁波が樹脂膜2に照射される。露光により、モールド3が押圧された状態で樹脂膜2が硬化し、モールド3の凹凸パターンが転写された樹脂硬化膜(樹脂硬化パターン)が形成される。
なお、図1(C)におけるモールド3は、電磁波に対して透過性を有する。
[Step (iii)]
In the step (iii), the resin film to which the concave-convex pattern has been transferred is exposed to light while the mold is pressed against the resin film, thereby forming a cured resin film.
1C, the
The
樹脂膜2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、近紫外線、遠紫外線、可視光線、赤外線等の領域の波長の光又は放射線が挙げられる。放射線には、例えばマイクロ波、EUV、LED、半導体レーザー光、または248nmのKrFエキシマレーザー光もしくは193nmのArF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。
The light used to harden the
[工程(iv)]
工程(iv)では、前記樹脂硬化膜から前記モールドを剥離する。
図1(D)に示すように、樹脂硬化膜からモールド3を剥離する。これにより、凹凸パターンが転写された樹脂硬化膜からなるパターン2’(樹脂硬化パターン)が基板1上にパターニングされる。
[Step (iv)]
In the step (iv), the mold is peeled off from the cured resin film.
1(D), the
以上説明した本実施形態のパターン形成方法においては、上述した(A)成分、(B)成分及び(D)成分を含有する光硬化性組成物を用いる。かかる光硬化性組成物が用いられているため、基板と樹脂硬化膜との密着性が良好となる。 In the pattern formation method of the present embodiment described above, a photocurable composition containing the above-mentioned components (A), (B), and (D) is used. Because such a photocurable composition is used, the adhesion between the substrate and the cured resin film is good.
本実施形態においては、モールド3の樹脂膜2と接する面31に、離型剤を塗布してもよい(図1(A))。これにより、モールドと樹脂硬化膜との離型性を高められる。
ここでの離型剤としては、例えば、シリコン系離型剤、フッ素系離型剤、ポリエチレン系離型剤、ポリプロピレン系離型剤、パラフィン系離型剤、モンタン系離型剤、カルナバ系離型剤等が挙げられる。これらの中でも、フッ素系離型剤が好ましい。例えば、ダイキン工業株式会社製のオプツールDSX等の市販の塗布型離型剤を好適に用いることができる。離型剤は、一種類を単独で用いてもよいし、二種類以上を併用してもよい。
In this embodiment, a release agent may be applied to a
Examples of the release agent include silicon-based release agents, fluorine-based release agents, polyethylene-based release agents, polypropylene-based release agents, paraffin-based release agents, montan-based release agents, and carnauba-based release agents. Among these, fluorine-based release agents are preferred. For example, commercially available coating-type release agents such as Optool DSX manufactured by Daikin Industries, Ltd. can be suitably used. The release agents may be used alone or in combination of two or more.
また、本実施形態においては、基板1と樹脂膜2との間に有機物層を設けてもよい。これにより、樹脂膜2及び有機物層をマスクとして基板1をエッチングすることで、基板1上に所望のパターンを簡便かつ確実に形成することができる。有機物層の膜厚は、基板1が加工(エッチング)される深さに応じて適宜調整すればよく、例えば0.02~2.0μmが好ましい。有機物層の材料は、光硬化性組成物に比べて酸素系ガスに対するエッチング耐性が低く、かつ、基板1よりもハロゲン系ガスに対するエッチング耐性が高いものが好ましい。有機物層を形成する方法は、特に限定されないが、例えばスパッタ法やスピンコート法が挙げられる。
In this embodiment, an organic layer may be provided between the
第2の態様のパターン形成方法は、工程(i)~(iv)に加えて、さらに、その他工程(任意工程)を有してもよい。
任意工程としては、エッチング工程(工程(v))、エッチング処理後の樹脂硬化膜(樹脂硬化パターン)除去工程(工程(vi))等が挙げられる。
The pattern formation method of the second embodiment may further include other steps (optional steps) in addition to the steps (i) to (iv).
Examples of the optional steps include an etching step (step (v)) and a step of removing the cured resin film (cured resin pattern) after the etching treatment (step (vi)).
[工程(v)]
工程(v)では、例えば、上述の工程(i)~(iv)で得られたパターン2’をマスクとして基板1をエッチングする。
図2(E)に示すように、パターン2’が形成された基板1に対して、プラズマおよび反応性イオンの少なくとも一方を照射すること(矢印で図示)により、パターン2’側に露出した基板1部分を、所定深さまでエッチングにより除去する。
工程(v)で使用されるプラズマまたは反応性イオンのガスは、ドライエッチング分野で通常用いられているガスであれば、特に限定されるものではない。
[Step (v)]
In step (v), for example, the
As shown in FIG. 2(E), the
The plasma or reactive ion gas used in step (v) is not particularly limited as long as it is a gas commonly used in the field of dry etching.
[工程(vi)]
工程(vi)では、工程(v)におけるエッチング処理後に残存する樹脂硬化膜を除去する。
図2(F)に示すように、基板1のエッチング処理後、基板1上に残存する樹脂硬化膜(パターン2’)を除去する工程である。
基板1上に残存する樹脂硬化膜(パターン2’)を除去する方法は、特に限定されるものではないが、例えば、樹脂硬化膜が溶解する溶液を用いて基板1を洗浄する処理等が挙げられる。
[Step (vi)]
In the step (vi), the cured resin film remaining after the etching treatment in the step (v) is removed.
As shown in FIG. 2(F), this is a step of removing the cured resin film (pattern 2') remaining on the
The method for removing the cured resin film (pattern 2') remaining on the
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
<光硬化性組成物の調製>
表1~10に示す各成分を配合して、各例の光硬化性組成物をそれぞれ調製した。
<Preparation of Photocurable Composition>
The components shown in Tables 1 to 10 were mixed to prepare photocurable compositions of each example.
表1~10中、各略号はそれぞれ以下の意味を有する。[ ]内の数値は配合量(質量部)である。(D)成分以外の各成分の配合量はそれぞれ、(D)成分以外の各成分の合計100質量部に対する相対的な割合を表している。 In Tables 1 to 10, the abbreviations have the following meanings. The numbers in brackets [ ] are the amounts blended (parts by mass). The amounts of each component other than component (D) represent the relative proportions to the total of 100 parts by mass of each component other than component (D).
・(A)成分(カルボキシ含有(メタ)アクリレート)
(A)-1:フタル酸モノヒドロキシエチルアクリレート、東亞合成株式会社製、製品名「アロニックスM-5400」。
(A)-2:2-アクリロイロキシエチル-コハク酸、共栄社化学株式会社製、製品名「HOA-MS」。
(A)-3:2-アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸、共栄社化学株式会社製、製品名「HOA-HH」。
(A)-4:2-メタクリロイロキシエチルフタル酸、新中村化学工業株式会社製、製品名「NKエステルCB-1」。
Component (A) (carboxy-containing (meth)acrylate)
(A)-1: Monohydroxyethyl phthalate acrylate, manufactured by Toagosei Co., Ltd., product name “Aronix M-5400”.
(A)-2: 2-acryloyloxyethyl-succinic acid, manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., product name "HOA-MS".
(A)-3: 2-acryloyloxyethylhexahydrophthalic acid, manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., product name "HOA-HH".
(A)-4: 2-methacryloyloxyethyl phthalate, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., product name “NK Ester CB-1”.
・(Z)成分(カルボキシ非含有(メタ)アクリレート)
(Z)-1:3-エチル-3-ヒドロキシメチルオキセタン、東亞合成株式会社製、製品名「OXT-101」。
(Z)-2:キシリレンビスオキセタン、東亞合成株式会社製、製品名「OXT-121」。
(Z)-3:(3-エチルオキセタン-3-イル)メチルアクリレート、大阪有機化学工業株式会社製、製品名「OXE-10」。
(Z)-4:ジペンタエリスリトールペンタヘキサアクリレート、日本化薬株式会社製、製品名「KAYARAD DPHA」。
(Z)-5:ジグリセリンEO変性アクリレート、東亞合成株式会社製、製品名「アロニックスM-460」。
Component (Z) (non-carboxy-containing (meth)acrylate)
(Z)-1: 3-ethyl-3-hydroxymethyloxetane, manufactured by Toagosei Co., Ltd., product name “OXT-101”.
(Z)-2: xylylene bisoxetane, manufactured by Toagosei Co., Ltd., product name “OXT-121”.
(Z)-3: (3-ethyloxetan-3-yl)methyl acrylate, manufactured by Osaka Organic Chemical Industry Ltd., product name "OXE-10".
(Z)-4: Dipentaerythritol pentahexaacrylate, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., product name “KAYARAD DPHA”.
(Z)-5: Diglycerin EO-modified acrylate, manufactured by Toagosei Co., Ltd., product name “Aronix M-460”.
・(B)成分(酸無水物)
(B)-1:無水メタクリル酸、東京化成工業株式会社製。
(B)-2:無水フタル酸、東京化成工業株式会社製。
(B)-3:テトラヒドロ無水フタル酸、東京化成工業株式会社製。
(B)-4:ヘキサヒドロ無水フタル酸、東京化成工業株式会社製。
(B)-5:無水マレイン酸、東京化成工業株式会社製。
Component (B) (acid anhydride)
(B)-1: Methacrylic anhydride, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.
(B)-2: Phthalic anhydride, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.
(B)-3: Tetrahydrophthalic anhydride, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.
(B)-4: Hexahydrophthalic anhydride, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.
(B)-5: Maleic anhydride, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.
・(S)成分(シランカップリング剤)
(S)-1:信越シリコーン株式会社製、製品名「KBM-503」。
(S)-2:信越シリコーン株式会社製、製品名「KBE-503」。
(S)-3:信越シリコーン株式会社製、製品名「KBM-502」。
(S)-4:信越シリコーン株式会社製、製品名「KBM-403」。
(S)-5:信越シリコーン株式会社製、製品名「KBE-403」。
Component (S) (Silane coupling agent)
(S)-1: Product name "KBM-503" manufactured by Shin-Etsu Silicones Co., Ltd.
(S)-2: Product name "KBE-503" manufactured by Shin-Etsu Silicones Co., Ltd.
(S)-3: Product name "KBM-502" manufactured by Shin-Etsu Silicones Co., Ltd.
(S)-4: Product name "KBM-403" manufactured by Shin-Etsu Silicones Co., Ltd.
(S)-5: Product name "KBE-403" manufactured by Shin-Etsu Silicones Co., Ltd.
・(C)成分(光重合性モノマー)
(C)-1:イソボルニルメタクリレート、共栄社化学株式会社製、製品名「ライトエステルIB-X」。
(C)-2:イソボルニルアクリレート、共栄社化学株式会社製、製品名「ライトアクリレートIB-XA」。
(C)-3:テトラヒドロフルフリルアクリレート、共栄社化学株式会社製、製品名「ライトアクリレートTHF-A」。
(C)-4:ベンジルアクリレート、日立化成株式会社製、製品名「FA-BZA」。
(C)-5:グリシジルトリルエーテル、ADEKA社製、製品名「アデカグリシロールED-529」。
(C)-6:1,9-ノナンジオールジアクリレート、新中村化学工業株式会社製、製品名「A-NOD-N」。
(C)-7:ジプロピレングリコールジアクリレート、新中村化学工業株式会社製、製品名「APG-100」。
(C)-8:ネオペンチルグリコールジアクリレート、共栄社化学株式会社製、製品名「ライトアクリレートNP-A」。
(C)-9:1,6-ビス(オキシラン-2-イルメトキシ)ヘキサン、ADEKA社製、製品名「アデカグリシロールED-503」。
(C)-10:トリメチロルプロパントリアクリレート、共栄社化学株式会社製、製品名「ライトアクリレートTMP-A」。
Component (C) (photopolymerizable monomer)
(C)-1: Isobornyl methacrylate, manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., product name “Light Ester IB-X”.
(C)-2: Isobornyl acrylate, manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., product name “Light Acrylate IB-XA”.
(C)-3: Tetrahydrofurfuryl acrylate, manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., product name "Light Acrylate THF-A".
(C)-4: Benzyl acrylate, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., product name “FA-BZA”.
(C)-5: Glycidyl tolyl ether, manufactured by ADEKA Corporation, product name "ADEKA Glycirol ED-529".
(C)-6: 1,9-Nonanediol diacrylate, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., product name "A-NOD-N".
(C)-7: Dipropylene glycol diacrylate, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., product name “APG-100”.
(C)-8: Neopentyl glycol diacrylate, manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., product name "Light Acrylate NP-A".
(C)-9: 1,6-bis(oxiran-2-ylmethoxy)hexane, manufactured by ADEKA Corporation, product name "ADEKA GLYCILOR ED-503".
(C)-10: Trimethylolpropane triacrylate, manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., product name "Light Acrylate TMP-A".
・(D)成分(光重合開始剤)
(D)-1:ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、IGM Resins B.V.社製、製品名「Omnirad 184」。
Component (D) (photopolymerization initiator)
(D)-1: Hydroxycyclohexyl phenyl ketone, manufactured by IGM Resins B.V., product name "Omnirad 184".
<評価>
各例の光硬化性組成物について、以下に示す各方法により、基板と樹脂硬化膜との密着性を評価した。結果を表1~10に示す。
<Evaluation>
For each example of the photocurable composition, the adhesion between the substrate and the cured resin film was evaluated by the methods shown below. The results are shown in Tables 1 to 10.
[基板と樹脂硬化膜との密着性]
シクロオレフィンポリマー膜上に、各例の光硬化性組成物をそれぞれ、前記インクジェット塗布装置を用いて塗布し、膜厚200nmの樹脂膜を形成した。
次に、前記の膜厚200nmの樹脂膜を、i線光源から露光量1000mJ/cm2で全面露光して硬化し、樹脂硬化膜を得た。
その後、得られた樹脂硬化膜について、基板と樹脂硬化膜との密着性を、以下に示す方法により評価した。
[Adhesion between substrate and cured resin film]
Each of the photocurable compositions of the examples was applied onto the cycloolefin polymer film using the inkjet coating device to form a resin film with a thickness of 200 nm.
Next, the resin film having a thickness of 200 nm was cured by exposing the entire surface to light from an i-line light source at an exposure dose of 1000 mJ/cm 2 to obtain a cured resin film.
Thereafter, the adhesion between the substrate and the cured resin film thus obtained was evaluated by the method described below.
基板と樹脂硬化膜との密着性は、JIS K5400の碁盤目セロハンテープ剥離試験を行い、以下の基準で評価した。
評価基準
剥離していないマスの数/100マスが、
良好:80/100以上
不良:80/100未満
The adhesion between the substrate and the cured resin film was evaluated by a cross-cut cellophane tape peeling test according to JIS K5400 and based on the following criteria.
Evaluation criteria: Number of unpeeled squares/100 squares
Good: 80/100 or more Bad: less than 80/100
表1~10の結果から、本発明を適用した実施例1~69の光硬化性組成物は、基板と樹脂硬化膜との密着性が良好であることが確認できた。 The results in Tables 1 to 10 confirm that the photocurable compositions of Examples 1 to 69 to which the present invention was applied exhibited good adhesion between the substrate and the cured resin film.
1 基板、2 樹脂膜、3 モールド 1. Substrate, 2. Resin film, 3. Mold
Claims (8)
(B)成分:酸無水物と、
(D)成分:光重合開始剤と、
を含有する光硬化性組成物。
Component (B): an acid anhydride,
Component (D): a photopolymerization initiator,
A photocurable composition comprising:
凹凸パターンを有するモールドを、前記樹脂膜に押圧して、前記樹脂膜に前記凹凸パターンを転写する工程と、
前記モールドを前記樹脂膜に押圧しつつ、前記凹凸パターンが転写された樹脂膜を露光して、樹脂硬化膜を形成する工程と、
前記樹脂硬化膜から前記モールドを剥離する工程と、
を有する、パターン形成方法。 A step of forming a resin film on a substrate using the photocurable composition according to any one of claims 1 to 7 ;
a step of pressing a mold having a concave-convex pattern against the resin film to transfer the concave-convex pattern to the resin film;
a step of exposing the resin film to light while pressing the mold against the resin film, to thereby form a cured resin film;
peeling the mold from the cured resin film;
The pattern forming method comprises the steps of:
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