JPWO2017033970A1 - デバイスの製造方法及び組成物 - Google Patents

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Abstract

重合性単量体と、酸化防止剤と、を含む組成物を用いて基材上に第１の膜を形成する工程と、凹凸パターンを有するモールドの少なくとも一部を前記第１の膜に接触させた状態で又は前記モールドの少なくとも一部を前記第１の膜に接触させた後に前記第１の膜を硬化させて第２の膜を形成する工程と、を含み、
前記酸化防止剤が、ヒンダードアミン化合物及び分子量７００以上のヒンダードフェノール化合物の少なくともいずれかであり、
前記組成物が（ｔ０（Ｔ）−ｔｘ（Ｔ））/ｔ０（Ｔ）×１００≦１３．０の関係を満たすものである、前記基材と該基材上に配置される前記第２の膜とを有するデバイスの製造方法。
（前記式中、ｔ０（Ｔ）は、前記組成物により塗膜を形成した後、前記塗膜を凹部の深さが３μｍ及び凹部の線幅が５μｍである凹凸部を有するモールドの前記凹凸部に接触させた状態で前記塗膜を硬化させて得た、凹凸部を有する硬化膜の前記凹凸部の凸部の高さであり、
ｔｘ（Ｔ）は、前記硬化膜を２５℃から２６０℃まで５分かけて昇温した後に２６０℃で５分間保持し、３０分かけて２５℃まで冷却した後の前記凸部の高さである。）

Description

本発明の一つの態様は、光学又は電子部品等のデバイスの製造方法及び該製造方法に好適に用いられる組成物に関する。
光学又は電子部品等のデバイスの製造方法において、凹凸のパターンを形成したモールドを組成物にプレスして力学的に変化させて微細パターンを精密に転写するナノインプリント技術が用いられている。
ナノインプリントの工程は、一般的に（１）塗布、（２）プレス、（３）転写（光又は熱）及び（４）離型、の４つの要素を含み、単純なプロセスでナノサイズの加工が可能である。また、装置が簡易で高スループットが期待されるため、低コストで量産できる微細加工技術として期待されている。そのため、半導体デバイス、ストレージメディア、バイオ、光学部材等の多方面の分野で実用化への取組みが進んでいる（特許文献１参照）。
特開２００４−２０７０２号公報
デバイスの製造過程で発生する熱及び光、また、デバイスの動作において発生する熱及び光により、ナノインプリント法で得られた硬化物の変形又は寸法変化が発生する問題がある。そのため、変形及び寸法変化を低減できる耐熱性及び／又は耐光性に優れた組成物が所望されている。しかしながら、従来の組成物は、耐熱性及び耐光性の点で課題がある。
本発明のいくつかの態様の一つの課題は、耐熱性及び／又は耐光性に優れたデバイスの製造方法を提供することである。
本発明者等は上記課題等を解決するために鋭意検討した結果、特定成分を含有する組成物を用いて製造したデバイスは耐熱性及び／又は耐光性に優れることを見出し、本発明のいくつかの態様を完成するに至った。
本発明の一つの態様は、重合性単量体と、酸化防止剤と、を含む組成物を用いて基材上に第１の膜を形成する工程と、凹凸パターンを有するモールドの少なくとも一部を上記第１の膜に接触させた状態で又は上記モールドの少なくとも一部を上記第１の膜に接触させた後に上記第１の膜を硬化させて第２の膜を形成する工程と、を含み、
上記酸化防止剤が、ヒンダードアミン化合物及び分子量７００以上のヒンダードフェノール化合物の少なくともいずれかであり、
上記組成物が（ｔ０（Ｔ）−ｔｘ（Ｔ））/ｔ０（Ｔ）×１００≦１３．０の関係を満たすものである、上記基材と該基材上に配置される上記第２の膜とを有するデバイスの製造方法である。
（上記式中、ｔ０（Ｔ）は、上記組成物により塗膜を形成した後、上記塗膜を凹部の深さが３μｍ及び凹部の線幅が５μｍである凹凸部を有するモールドの上記凹凸部に接触させた状態で上記塗膜を硬化させて得た、凹凸部を有する硬化膜の上記凹凸部の凸部の高さであり、
ｔｘ（Ｔ）は、上記硬化膜を２５℃から２６０℃まで５分かけて昇温した後に２６０℃で５分間保持し、３０分かけて２５℃まで冷却した後の上記凸部の高さである。）
本発明の一つの態様は、重合性単量体と、酸化防止剤と、を含む組成物を用いて基材上に第１の膜を形成する工程と、
凹凸パターンを有するモールドの少なくとも一部を上記第１の膜に接触させた状態で又は上記モールドの少なくとも一部を上記第１の膜に接触させた後に上記第１の膜を硬化させて第２の膜を形成する工程と、を含み、
上記酸化防止剤がヒンダードアミン化合物であり、該ヒンダードアミン化合物の配合量が組成物中０．５質量％以上であり、
上記組成物が、（ｔ０（Ｌ）−ｔｘ（Ｌ））/ｔ０（Ｌ）×１００≦１０．０の関係を満たすものである、上記基材と該基材上に配置される上記第２の膜とを有するデバイスの製造方法である。
（上記式中、ｔ０（Ｌ）は、上記組成物により塗膜を形成した後、上記塗膜を凹部の深さが３μｍ及び凹部の線幅が５μｍである凹凸部を有するモールドの上記凹凸部に接触させた状態で上記塗膜を硬化させて得た、凹凸部を有する硬化膜の上記凹凸部の凸部の高さであり、
ｔｘ（Ｌ）は、上記硬化膜を６０℃でキセノンランプにて７６５Ｗ／ｃｍ２の条件下で６０日間の光照射を行った後の上記凸部の高さである。）
本発明の一つの態様により、耐熱性及び／又は耐光性に優れたデバイスの製造方法を提供することができる。
図１は、パターンを有する硬化フィルムの突起の高さにおける変化減少率を説明するための図である。
以下、本発明のいくつかの態様について詳細に説明する。
本発明の一つの態様に係るデバイスの製造方法は、特定の組成物を用いて基材上に第１の膜を形成する工程と、
凹凸パターンを有するモールドの少なくとも一部を上記第１の膜に接触させた状態で又は上記モールドの少なくとも一部を上記第１の膜に接触させた後に上記第１の膜を硬化させて第２の膜を形成する工程と、を含む、
基材と該基材上に配置される第２の膜とを有するデバイスの製造方法である。
＜組成物１＞
本発明の一つの態様であるデバイスの製造方法に用いられる組成物（以下、「組成物１」ともいう。）について、以下に説明する。
上記組成物１は、重合性単量体と酸化防止剤とを含み、上記酸化防止剤がヒンダードアミン化合物及び分子量７００以上のヒンダードフェノール化合物の少なくともいずれかであり、上記組成物１は、上記式（ｔ０（Ｔ）−ｔｘ（Ｔ））/ｔ０（Ｔ）×１００≦１３．０の関係を満たすことを特徴とする。
（ｔ０（Ｔ）−ｔｘ（Ｔ））/ｔ０（Ｔ）×１００≦１３．０の関係を満たすとは、上記組成物１を用いて下記条件で得られる凹凸部を有する硬化膜サンプルの上記凸部の高さの加熱前後の減少率が１３．０％以下を満たすことである。
（１）上記組成物１を用いて塗膜を形成した後、上記塗膜を凹部の深さが３μｍ及び凹部の線幅が５μｍである凹凸部を有するモールドの上記凹凸部に接触させた状態で上記組成物１の上記塗膜を硬化させ、凹凸部を有する硬化膜サンプルを作製する。
（２）上記硬化膜サンプルを２５℃から２６０℃まで５分かけて昇温し、さらに２６０℃で５分間保持した後、３０分かけて２５℃まで冷却したものを加熱後の硬化膜サンプルとする。
（３）上記硬化膜サンプルの加熱前後の上記凸部の高さの減少率を測定する。
（酸化防止剤）
上記酸化防止剤としてのヒンダードアミン化合物は、分子中に重合性基を有することが好ましい。それにより、組成物が硬化するときにヒンダードアミン化合物が樹脂成分に取り込まれるため、組成物の硬化物の耐熱性及び／又は耐光性が向上する。上記重合性基としては、上記重合性単量体と重合可能であれば特に制限はされないが、例えば、（メタ）アクリロイルオキシ基、ビニル基、アリル基及びスチリル基等のラジカル重合性基であることが好ましい。
なお、本発明において「（メタ）アクリロイル」とは、アクリロイル及びメタクリロイルの両方を含むことを意味する。
上記ヒンダードアミン化合物は、下記式（１）で表される構造を分子中に少なくとも１つ有するものであることが好ましい。
Figure 2017033970
上記ヒンダードアミン化合物が上記式（１）で表される構造を分子中に１つ有するときは、下記式（２）で表される構造であるものが挙げられる。
Figure 2017033970
上記式（２）中、Ｒ１は水素原子、置換基を有してもよいアルキル基及びアルコキシ基からなる群より選択されるいずれかであることが好ましい。
上記Ｒ１のアルキル基としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基、ｎ−イソプロピル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ブチル基、ペンチル基等の炭素数１〜５の直鎖状又は分岐状のアルキル基が挙げられる。
上記Ｒ１のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等の炭素数１〜１５等のアルコキシ基が挙げられる。
Ｒ１が有しても良い置換基としては、ヒドロキシ基、スルホニルオキシ基、アルキルカルボニルオキシ基、シアノ基、アルコキシ基等が挙げられる。
Ｒ1の全体の炭素数は、その他成分との溶解性の点から、置換基を含め１〜２０であることが好ましく、１〜１１であることがより好ましい。
上記式（２）中、Ｒ２は１価の有機基であり、Ｒ２における１価の有機基としては、アルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アルキルカルボニルオキシ基、アミノ基及び上記重合性基を含む基等が挙げられるが、これらに制限されない。また、Ｒ２としてのアルキル基、アルキルカルボニルオキシ基、アミノ基及び上記重合性基を含む基等は置換基を有していてもよい。
上記Ｒ２のアルキル基としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基、ｎ−イソプロピル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ブチル基、ペンチル基等の炭素数１〜５の直鎖状又は分岐状のアルキル基が挙げられる。上記アルキル基が有しても良い置換基としては、ヒドロキシ基、スルホニルオキシ基、アルキルカルボニルオキシ基、アルキルオキシカルボニル基、シアノ基、アルコキシ基等が挙げられる。
上記重合性基を含む基とは、上記重合性基を含むものであれば特に制限はなく、重合性基そのものでもよく、また上記アルキル基、アミノ基等に上記重合性基が結合したもの等が挙げられる。
上記アルキルカルボニルオキシ基が有してもよい置換基としては、ヒドロキシ基、スルホニルオキシ基、アルキルカルボニルオキシ基、アルキルオキシカルボニル基、シアノ基、アルコキシ基等が挙げられる。
上記アミノ基が有してもよい置換基としては、上記炭素数１〜５のアルキル基等が挙げられる。
上記重合性基を含む基が有してもよい置換基としては、ハロゲン原子、アルキル基、ヒドロキシ基、スルホニルオキシ基、アルキルカルボニルオキシ基、アルキルオキシカルボニル基、シアノ基、アルコキシ基等が挙げられる。
上記ヒンダードアミン化合物が上記式（１）で表される構造を２つ有するときは、下記式（３）で表される構造を有することが好ましい。
また、上記ヒンダードアミン化合物は下記式（４）又は（５）で表される単位を含む高分子量タイプであってもよい。高分子量タイプである場合、ポリスチレン換算の重量平均分子量が５０００以下であることが溶解性の観点から好ましい。
Figure 2017033970
Figure 2017033970
上記式（３）〜（５）中、Ｘ及びＺはそれぞれ独立に２価の有機基であり、Ｙは３価の有機基であれば特に制限はない。
Ｘとしては、例えば、アルキレン基、エステル結合を介して上記式（１）で表される構造に結合するアルキレン基、炭化水素系又は複素系の芳香族を含むアルキレン基、エーテル結合を有するアルキレン基、アセタール結合を有するアルキレン基、及び、−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−等が挙げられる。
Ｙとしては、例えば、置換基を有する窒素原子、アルキレン基に結合するピロリジオン構造、及び、エステル結合を介して上記式（１）で表される構造に結合する３価の基等が挙げられる。上記窒素原子の置換基としては、アルキレン基、炭化水素系又は複素系の芳香族を含む２価の基等が挙げられる。
Ｚは、アルキレン基、エステル結合を有するアルキレン基、炭化水素系又は複素系の芳香族を含むアルキレン基、エーテル結合を有するアルキレン基、アセタール結合を有するアルキレン基等が挙げられる。
上記式（３）〜（５）におけるＲ1は、上記式（２）のＲ1と同様のものが挙げられる。
上記ヒンダードアミン化合物としては、ＢＡＳＦ社製のチヌビン２９２、チヌビンＰＡ１４４、チヌビン７６５、チヌビン７７０ＤＦ、チヌビン６２２ＳＦ、Ｕｎｉｎｕｌ４０５０ＦＦ、Ｕｎｉｎｕｌ５０５０Ｈ、チマソーブ２０２０ＦＤＬ及びチマソーブ９４４ＦＤＬ等；（株）アデカ製のＬＡ−５２、ＬＡ−５７、ＬＡ−６３Ｐ、ＬＡ−６８、ＬＡ−７２、ＬＡ−７７Ｙ、Ｇ、ＬＡ−８１、ＬＡ−８２、ＬＡ−８７；等が容易に入手可能であり、好ましく用いることができる。これらは単独で又は組み合わせて用いることができる。例えば、下記に示すものが好ましく挙げられるが、これらに限定されない。
Figure 2017033970
上記ヒンダードフェノール化合物は、下記式（６）で表される構造を分子中に少なくとも１つ有するものであることが好ましい。
Figure 2017033970
上記式（６）中、Ｒ３及びＲ４の各々は、独立して、水素原子及びアルキル基からなる群より選択されるいずれかであり、Ｒ５は水素原子及びアルキル基からなる群より選択されるいずれかであることが好ましい。Ｒ３〜Ｒ５としてのアルキル基は置換基を有していてもよい。
上記アルキル基としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基、ｎ−イソプロピル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ブチル基、ペンチル基等の炭素数１〜５の直鎖状又は分岐状のアルキル基が挙げられる。
上記アルキル基が有しても良い置換基としては、ヒドロキシ基、スルホニルオキシ基、アルキルカルボニルオキシ基、アルキルオキシカルボニル基、シアノ基、メトキシ基、エトキシ基等が挙げられる。
好ましくは、Ｒ３〜Ｒ５の各々は、独立して、水素原子、メチル基又はｔｅｒｔ−ブチル基であることが好ましい。フェノール性水酸基のオルト位の少なくとも一方、すなわちＲ３及びＲ４の少なくとも一方がメチル基又はｔｅｒｔ−ブチル基であることが好ましく、Ｒ３及びＲ４の少なくとも一方がｔｅｒｔ−ブチル基であることがより好ましく、Ｒ３及びＲ４の両方がｔｅｒｔ−ブチル基であることがさらに好ましい。
上記ヒンダードフェノール化合物が上記式（６）で表される構造を分子中に１つ有するときは、下記式（７）で表される構造であるものが挙げられる。
Figure 2017033970
上記式（７）中、Ｒ６は１価の有機基であり、Ｒ６における１価の有機基としては、アルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アルキルカルボニルオキシ基、アミノ基等が挙げられるが、これらに制限されない。また、Ｒ６としてのアルキル基、アルキルカルボニルオキシ基、アミノ基等は置換基を有していてもよい。上記式（７）中のＲ３〜Ｒ５は上記式（６）と同じである。
上記式（７）中のＲ６としてのアルキル基としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基、ｎ−イソプロピル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ブチル基、ペンチル基等の炭素数１〜５の直鎖状又は分岐状のアルキル基が挙げられる。
上記アルキル基が有しても良い置換基としては、ヒドロキシ基、スルホニルオキシ基、アルキルカルボニルオキシ基、アルキルオキシカルボニル基、シアノ基、メトキシ基、エトキシ基等が挙げられる。
上記アルキルカルボニルオキシ基が有してもよい置換基としては、ヒドロキシ基、スルホニルオキシ基、アルキルカルボニルオキシ基、アルキルオキシカルボニル基、シアノ基、メトキシ基、エトキシ基等が挙げられる。
上記アミノ基が有してもよい置換基としては、上記炭素数１〜５のアルキル基等が挙げられる。
上記ヒンダードフェノール化合物が上記式（６）で表される構造を２つ以上有するときは、下記式（８）で表される構造を有することが好ましい。
Figure 2017033970
上記式（８）中のＲ３〜Ｒ５は上記式（６）と同じである。上記式（８）中、Ｒ７は２価の有機基であれば特に制限はないが、例えば、アルキレン基、アルキレンカルボニルオキシアルキレン基等が挙げられる。ｎはＷが炭素のとき４であり、Ｗが３価の有機基であるときは３であり、Ｗが２価の有機基、硫黄原子及び酸素原子から選択されるいずれかであるときは２である。Ｗの２価の有機基としては、上記式（３）のＸと同様のものが挙げられる。３価の有機基としてはベンゼン環、トリアジントリオン等が挙げられる。
上記ヒンダードフェノール化合物の分子量は７００以上であり、１０００以上であることが好ましい。また、分子量は１００００以下であることがより好ましい。上記範囲であると、組成物中での相溶性が良く、組成物の硬化物の耐熱性及び／又は耐光性が向上する。
上記ヒンダードフェノール化合物としては、ＢＡＳＦ社製のイルガノックス１０１０（分子量１１７８）、イルガノックス１３３０（分子量７７５）及びイルガノックス３１１４（分子量７８４）；（株）アデカ製のＡＯ−２０（分子量７８４）、ＡＯ−６０（分子量１１７８）、６０Ｇ（分子量１１７８）、ＡＯ−８０（分子量７４１）及びＡＯ−３３０（分子量７７５）；等が容易に入手可能であり好ましく用いることができる。これらは単独で又は組み合わせて用いることができる。例えば、下記に示すものが好ましく挙げられるが、これらに限定されない。
Figure 2017033970
上記酸化防止剤の含有量は、溶剤を除く組成物中、０．０５〜１０質量％であることが好ましい。０．１質量％以上であることがより好ましく、０．２質量％以上であることがさらに好ましく、０．５質量％以上であることが特に好ましく、１質量％以上であることがより特に好ましい。酸化防止剤の含有量は、９質量％以下であることがより好ましく、５質量％以下であることがさらに好ましい。上記酸化防止剤の含有量が１０質量％以下であると、組成物の硬化性が低下する可能性や硬化物からのブリードアウトが起こる等の不具合を引き起こしにくいため好ましい。上記酸化防止剤を上記範囲内で含有することで、デバイスの製造過程で発生する熱に対しても膜厚収縮及び凹凸のパターン寸法を抑制し、透過率の減少を抑制することができる。また、光重合又は熱重合が効率的に進み硬化性を十分に得ることができる。
ヒンダードアミン化合物及びヒンダードフェノール化合物のいずれかを用いるかにより、さらに好ましい含有量は下記の通りである。
上記酸化防止剤が、重合性基を有さないヒンダードアミン化合物である場合の含有量は、溶剤を除く組成物中、１〜９質量％であることがより好ましい。
上記酸化防止剤が重合性基を有するヒンダードアミン化合物である場合の含有量は、溶剤を除く組成物中、０．２〜９質量％であることがより好ましい。
上記酸化防止剤がヒンダードフェノール化合物である場合の含有量は、溶剤を除く組成物中、０．１〜１０質量％であることがより好ましく、０．５〜９質量％であることがさらに好ましい。
酸化防止剤は、上記ヒンダードアミン化合物と上記ヒンダードフェノール化合物との組み合わせであることが好ましい。上記ヒンダードアミン化合物及び上記ヒンダードフェノール化合物を組み合わせて用いる場合、上記ヒンダードアミン化合物１０質量部に対して上記ヒンダードフェノール系化合物が１〜１００質量部であることが好ましく、１〜３０質量部であることが好ましい。より好ましくは、上記ヒンダードアミン化合物が分子中に重合性基を有するものであり、上記ヒンダードフェノール化合物が分子量１０００以上であるものの組み合わせが、重合時の揮発性を抑制することから好ましい。
（重合性単量体）
本発明の一つの態様に係る重合性単量体としては、ナノインプリント、マイクロサイズインプリント及びミリサイズインプリントに用いられる通常の重合性単量体が挙げられ、特に制限はなく、例えば、１分子中に少なくとも１つのラジカル重合性基を有する化合物、オキシラン環を有する化合物、ビニルエーテル化合物、フッ素原子含有重合性化合物等が挙げられる。
上記ラジカル重合性基として、（メタ）アクリロイルオキシ基、ビニル基、アリル基及びスチリル基等が好ましく挙げられる。
耐熱性の点から、重合性単量体は熱で分解しにくいもの、例えば、ヘテロ環構造を有しない重合性単量体が好ましい。同じ理由からラジカル重合性基は、アクリロイルオキシ基及びビニル基等がより好ましい。
上記重合性単量体は、１分子中に１つの重合性基を含むもの、１分子中に２つの重合性基を含むもの、１分子中に３つ以上の重合性基を含むもの等を適宜組み合わせで用いることが好ましい。上記重合性単量体は、脂環式基等の環状部分を有することも好ましい。
上記重合性単量体のうち１分子中に１つの重合性基を含む単官能単量体の含有量は、溶剤を除く組成物中、０．０５〜８０質量％であることが好ましく、１〜９０質量％であることがより好ましい。上記重合性単量体のうち１分子中に２つの重合性基を含む二官能単量体の含有量は、溶剤を除く組成物中、０〜９９．５質量％であることが好ましく、１〜９０質量％であることがより好ましく、１０〜８０質量％であることがさらに好ましい。
上記重合性単量体のうち１分子中に３つ以上の重合性基を含む多官能単量体の含有量は、溶剤を除く組成物中、０〜９９．５質量％であることが好ましく、１〜９０質量％であることがより好ましく、１０〜８０質量％であることがさらに好ましい。
上記重合性単量体としては、（メタ）アクリロイルオキシ基を有する化合物、Ｎ−ビニル化合物及びアクリルアミド化合物等が好ましい。これら化合物の単官能体及び多官能体を単独で又は適宜組み合わせて用いることができる。
本発明のいくつかの態様における好ましい重合性単量体を下記に例示するが、これらに限定されるものではない。
Figure 2017033970
Figure 2017033970
Figure 2017033970
（重合開始剤）
本発明の一つの態様に係る組成物は、さらに重合開始剤を含有することが好ましい。
上記重合開始剤としては、光重合開始剤が挙げられる。光重合開始剤としては、光照射によりラジカルを発生するラジカル重合開始剤、光照射により酸を発生するカチオン重合開始剤等が挙げられ、ラジカル重合性開始剤が好ましい。これら光重合開始剤は、ナノインプリント、マイクロサイズインプリント及びミリサイズインプリント等の組成物に用いられる通常の光重合開始剤を用いることができる。
光重合開始剤の含有量は、溶剤を除く組成物中、０．０１〜２０質量％であることが好ましく、０．５〜１５質量％であることがより好ましい。
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。
光重合開始剤に代えて、又は併用して熱重合開始剤を用いることも可能である。熱重合開始剤としては、通常熱重合開始剤として用いられるものでよく、例えば、アゾ化合物、過酸化物等が挙げられる。
（その他の成分）
本発明の一つの態様に係る組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、その他の添加剤、例えば、シランカップリング剤、界面活性剤、離型剤、密着促進剤、溶剤、ポリマー成分、フィラー、重合禁止剤、着色剤、可塑剤、光酸発生剤、光塩基発生剤等を含んでいてもよい。
（物性）
本発明の一つの態様に係る組成物１は、上記条件で得られる凹凸部を有する硬化膜サンプルの上記凸部の高さの加熱前後の減少率が１３．０％以下であることを特徴とする。
上記硬化膜サンプルを得る際に用いるモールドは石英モールド（製品名：ＮＩＭ−ＰＨ３０００、ＮＴＴアドバンステクノロジ（株）製）である。硬化は、窒素雰囲気下、Ｈｇ−Ｘｅランプで２０ｍＷ/ｃｍ２（波長３６５ｎｍ）、５０秒間露光して行う。
その後、得られた硬化膜サンプルを石英モールドから離型し、硬化膜サンプルのパターン高さを共焦点レーザ顕微鏡（ＯＬＳ３１００、オリンパス（株）製）で測定する。パターン高さ測定は、凸部の高さが３μｍ、線幅が５μｍのライン及びスペースの箇所で測定する。
上記方法で加熱処理される前と加熱処理された後の硬化膜サンプルの凸部の高さを測定し、高さの減少率を下記式を基に算出する。
減少率＝（ｔ０（Ｔ）−ｔｘ（Ｔ））/ｔ０（Ｔ）×１００ （Ａ）
上記式（Ａ）中、ｔ０（Ｔ）及びｔｘ（Ｔ）は、図１に示すようにそれぞれ加熱前高さ及び加熱後高さとして用いる。上記組成物１は、下記式（ｔ０（Ｔ）−ｔｘ（Ｔ））/ｔ０（Ｔ）×１００≦１３．０の関係を満たす。
組成物１が上記物性を満たすためには、組成物１に上述した成分を適宜含有させればよい。組成物１が上記物性を有することにより、耐熱性に優れるため凹凸パターンの形状変化が少なく、透過率に優れた硬化膜を得ることができる。
＜組成物２＞
本発明の一つの態様であるデバイスの製造方法に用いられる組成物（以下、「組成物２」ともいう。）について、以下に説明する。
上記組成物２は、重合性単量体と酸化防止剤とを含み、上記酸化防止剤が上記ヒンダードアミン化合物であり、該ヒンダードアミン化合物の配合量が組成物中０．５質量％以上であり、上記組成物２は（ｔ０（Ｌ）−ｔｘ（Ｌ））/ｔ０（Ｌ）×１００≦１０．０の関係を満たすことを特徴とする。
（ｔ０（Ｌ）−ｔｘ（Ｌ））/ｔ０（Ｌ）×１００≦１０．０の関係を満たすとは、上記組成物２を用いて下記条件で得られる凹凸部を有する硬化膜サンプルの上記凸部の高さの光照射前後の減少率が１０％以下を満たすことである。
酸化防止剤として上記ヒンダードフェノール化合物を、上記組成物１と同様に併用してもよい。その他の成分は上記組成物１と同様である。
（１）上記組成物を用いて塗膜を形成した後、上記塗膜を凹部の深さが３μｍ及び凹部の線幅が５μｍである凹凸部を有するモールドの上記凹凸部に接触させた状態で上記組成物を硬化させ、凹凸部を有する硬化膜サンプルを作製する。
（２）上記硬化膜サンプルを６０℃でキセノンランプにて７６５Ｗ／ｃｍ２の条件下で６０日間光照射したものを光照射後の硬化膜サンプルとする。
（３）上記硬化膜サンプルの光照射前後の上記凸部の高さの減少率を測定する。
サンプルを得る際に用いるモールド、硬化条件及び凸部の高さの減少率の測定方法は、上記組成物１と同様である。
組成物２が上記物性を満たすためには、組成物２に上述した成分を適宜含有させればよい。
＜デバイスの製造方法＞
本発明の一つの態様に係るデバイスの製造方法は、上記組成物を用いて基材上に第１の膜を形成する工程と、
凹凸パターンを有するモールドの少なくとも一部を前記第１の膜に接触させた状態で又は前記モールドの少なくとも一部を前記第１の膜に接触させた後に前記第１の膜を硬化させて第２の膜を形成する工程と、それにより、基材と、該基材上に配置される硬化層である第２の膜とを有するデバイスが得られる。
上記組成物を用いることにより、耐熱性及び／又は耐光性に優れた硬化層を有するデバイスを得ることができるため、パターン高さの減少が抑制される。
デバイスの製造方法に用いられる工程は通常と同様の工程によって行うことができる。
なお、本発明のいくつかの態様においてデバイスのパターンは、数ｎｍから数ｍｍサイズのパターン転写をいい、ナノオーダー、マイクロオーダー及びミリオーダー等のパターン転写に応用できる。本発明のいくつかの態様のデバイスの製造方法は、ナノオーダー及びマイクロオーダーの微小パターン転写に特に効果がある。
光学デバイス上の光学機能を発現する好ましいパターンのサイズは、光学デバイスを透過又は反射する光の波長（（λ）ｎｍ）と関係がある。本発明においては、パターンの繰り返し周期が０．１λｎｍ〜１００λｎｍであることが好ましく、線幅は０．０５λｎｍ〜１００λｎｍであることが好ましく、高さは０．０１λｎｍ〜２００λｎｍであることが好ましい。λの範囲としては、紫外光から赤外光の範囲が好ましく、１００ｎｍ〜１００００ｎｍが好適である。
また、パターンサイズが上記範囲内であるデバイスを製造する方法に上記組成物を用いることが好ましい。それにより、耐熱性及び耐光性に優れる硬化膜を得ることができ、パターン形状の変化が少なく、透過率が優れた硬化膜を有するデバイスを製造することができる。
以下に、本発明のいくつかの態様を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。
＜組成物の調製＞
表１及び表２に示すように各成分を配合し、組成物サンプル１〜３７を調製する。表１〜表４記載の成分Ａ〜Ｎは具体的には下記に示すものである。表中、配合割合は質量基準である。
Figure 2017033970
＜組成物サンプルの評価＞
得られた各組成物サンプルに対し、下記のようにして耐熱性試験及び耐光性試験を行う。
（耐熱性試験：高さ３μｍのパターン）
２ｃｍ２の無アルカリガラス（厚み３６０μｍ）の上に組成物を適量のせ、その上に石英モールド（製品名：ＮＩＭ−ＰＨ３０００、ＮＴＴアドバンステクノロジ（株）製）をのせ、石英モールドのパターンに組成物を充填し、窒素雰囲気下、Ｈｇ−Ｘｅランプで２０ｍＷ/ｃｍ２（波長３６５ｎｍ）、５０秒間露光して行う。
その後、得られた硬化物を石英モールドから離型し、硬化物のパターン高さを共焦点レーザ顕微鏡（製品名：ＯＬＳ３１００、オリンパス（株）製）で測定する。パターン高さ測定は、凸部の高さが３μｍ、線幅が５μｍのライン及びスペースの箇所で測定する。
得られた硬化物を卓上リフロー炉（製品名：ＳＴＲ−３０００ＲＣ、（株）シンアペックス製）に入れ、空気雰囲気中で室温から２６０℃まで５分かけ昇温し、２６０℃で５分間保持し、その後３０分かけ室温に冷却する。加熱後の樹脂成形体のパターン高さを加熱前と同様にして測定し、加熱前後の樹脂成形体のパターン高さから減少率を求める。結果を表１〜３に示す。
（耐熱性試験：高さ２００ｎｍのパターン）
３ｃｍ２の無アルカリガラス（厚み７００μｍ）の上に組成物を適量のせ、その上に石英モールド（厚み６．３５ｍｍで、面積２５ｍｍ□で、凹部の深さが２００ｎｍ、凹部の線幅が５００ｎｍのライン及びスペースのパターンを有するモールド、凸版印刷（株）製）をのせ、石英モールドのパターンに組成物を充填し、窒素雰囲気下、Ｈｇ−Ｘｅランプで２０ｍＷ/ｃｍ２（波長３６５ｎｍ）、５０秒間露光して行う。
その後、得られた硬化物を石英モールドから離型し、硬化物のパターン高さを原子間力顕微鏡（製品名：ＮＡＮＯＰＩＣＳ１０００、セイコーインスツルメンツ（株）製）で測定する。パターン高さ測定は、凸部の高さが２００ｎｍ、線幅が５００ｎｍのライン及びスペースの箇所で測定する。
得られた硬化物を上記（耐熱性試験：高さ３μｍのパターン）で使用した卓上リフロー炉に入れ、空気雰囲気中で室温から２６０℃まで５分かけ昇温し、２６０℃で５分間保持し、その後３０分かけ室温に冷却する。加熱後の樹脂成形体のパターン高さを加熱前と同様にして測定し、加熱前後の樹脂成形体のパターン高さから減少率を求める。結果を表１〜３に示す。
（耐光性試験：高さ３μｍのパターン）
上記（耐熱性試験：高さ３μｍのパターン）で作製した硬化物に対し、耐光性試験機（製品名：ＳＵＳＴＥＳＴ ＣＰＳ＋、ＡＴＬＡＳ社製）に入れ、下記の条件で６０日間光照射をする。耐光性試験機の設定は、光学フィルター：Ｓｐｅｃｉａｌ ｗｉｎｄｏｗ ｇｌａｓｓ、Ｂｌａｃｋ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ：６０℃、照度：キセノンランプにて７６５Ｗ/ｍ２（３００−８００ｎｍ）。
光照射前後の硬化物のパターン高さを共焦点レーザ顕微鏡（製品名：ＯＬＳ３１００、オリンパス（株）製）で測定する。結果を表４に示す。
（耐光性試験：高さ２００ｎｍのパターン）
上記（耐熱性試験：高さ２００ｎｍのパターン）で作製した硬化物に対し、耐光性試験機（製品名：ＳＵＳＴＥＳＴ ＣＰＳ＋、ＡＴＬＡＳ社製）に入れ、下記の条件で６０日間光照射をする。耐光性試験機の設定は、光学フィルター：Ｓｐｅｃｉａｌ ｗｉｎｄｏｗ ｇｌａｓｓ、Ｂｌａｃｋ Ｓｔａｎｄａｒｄ、温度：６０℃、照度：キセノンランプにて７６５Ｗ/ｍ２（３００−８００ｎｍ）。
光照射前後の硬化物のパターン高さを原子間力顕微鏡（製品名：ＮＡＮＯＰＩＣＳ１０００、セイコーインスツルメンツ（株）製）で測定する。結果を表４に示す。
（硬化膜の外観）
耐熱性試験又は耐光性試験の後、硬化膜の外観を目視にて下記の指標にて評価した。
○：ほぼ着色なし。
△：若干着色あり。
×：着色あり。
（耐熱性試験：加熱前後の透過率）
加熱前後の透過率は、凹凸パターン付の硬化物を２６０℃で５分間加熱した加熱前後の波長４５０ｎｍの透過率を測定することで行う。
Ｎｉモールド(製品名：ＡＲモールド２（特別品）Ｎｉ製２２０００５５０８８、（株）協同インターナショナル製、厚み０．３ｍｍ、面積３ｃｍ×３ｃｍで、凹部の形状が円錐形状で、パターンピッチ２５０ｎｍ、深さが２５０ｎｍのパターンを有する)の上に組成物を約０．０５gのせ、その上に５ｃｍ×５ｃｍの無アルカリガラス（厚み７００μｍ）をのせ、Ｎｉモールドのパターンに組成物を充填し、窒素雰囲気下、Ｈｇ−Ｘｅランプで１０ｍＷ／ｃｍ２（波長３６５ｎｍ）、１００秒間露光して行う。
その後、得られた硬化物をＮｉモールドから離型し、無アルカリガラス上に凹凸パターンを有する硬化物を得る。得られた無アルカリガラス及び硬化物の波長４５０ｎｍの透過率を分光光度計（紫外可視分光光度計、製品名：Ｖ−５５０、日本分光（株）製）で測定し、加熱前の透過率を得る。この際、分光光度計の光が、硬化物の凹凸パターンを有する側から入射するようにした。その後、得られた無アルカリガラス及び硬化物を２６０℃に設定したホットプレート（ホットプレート、製品名：ＨＴ−９００、アズワン（株）製）上に５分置く。５分経過後にホットプレートから外し、１０分かけ室温に冷却する。室温に冷却後、加熱後の無アルカリガラス及び硬化物の波長４５０ｎｍの透過率を分光光度計で測定し、加熱後の透過率を得る。加熱前後の波長４５０ｎｍの透過率の測定結果を表１〜３に示す。
（耐光性試験：耐光性試験前後の透過率）
耐光性試験前後の透過率は、凹凸パターン付の硬化物を光照射前後の波長４５０ｎｍの透過率を測定することで行う。
上記（耐熱性試験：加熱前後の透過率）で作製した硬化物に対し、下記のようにして耐光性試験を行い、光照射前後の透過率を測定する。得られた無アルカリガラス及び硬化物の波長４５０ｎｍの透過率を分光光度計（紫外可視分光光度計、製品名：Ｖ−５５０、日本分光(株)製）で測定し、光照射前の透過率を得る。この際、分光光度計の光が、硬化物の凹凸パターンを有する側から入射するようにした。その後、得られた無アルカリガラス及び硬化物を耐光性試験機（製品名：ＳＵＳＴＥＳＴ ＣＰＳ＋、ＡＴＬＡＳ社製）に入れ、下記の条件で６０日間光照射をする。耐光性試験機の設定は、光学フィルター：Ｓｐｅｃｉａｌ ｗｉｎｄｏｗ ｇｌａｓｓ、Ｂｌａｃｋ Ｓｔａｎｄａｒｄ、温度：６０℃、照度：キセノンランプにて７６５Ｗ/ｍ２（３００−８００ｎｍ）。光照射後の無アルカリガラス及び硬化物の波長４５０ｎｍの透過率を分光光度計で測定し、光照射後の透過率を得る。耐光性試験前後の波長４５０ｎｍの透過率の測定の結果を表４に示す。
Figure 2017033970
Figure 2017033970
Figure 2017033970
Figure 2017033970
表１〜表３に示されるように、酸化防止剤としてヒンダードアミン化合物及び分子量７００以上のヒンダードフェノール化合物の少なくともいずれかを含む組成物をサンプル２〜１１、１３〜２３、２５〜２７及び３１は、耐熱性に優れ、パターン減少率を抑制できることがわかる。また、ヒンダードアミン化合物の重合性基の有無及びヒンダードフェノール化合物において、それぞれに好ましい含有量を有することも表よりわかる。ヒンダードアミン化合物及び分子量７００以上のヒンダードフェノール化合物の併用したサンプル１１及び３１は、どちらか一方の酸化防止剤を含むサンプルよりも耐熱性に優れ、パターン減少率を抑制できることがわかる。
一方、酸化防止剤としてヒンダードアミン化合物及び分子量７００以上のヒンダードフェノール化合物のいずれも含まないサンプル１、１２、２４及び２８〜３０は、パターン減少率が大きく耐熱性に劣ることが示される。
表４に示されるように、酸化防止剤としてヒンダードアミン化合物を適量含む組成物をサンプル３３〜３７は、耐光性に優れ、パターン減少率を抑制できることがわかる。一方、酸化防止剤としてヒンダードアミン化合物を含まないサンプル３２は、パターン減少率が大きく耐光性に劣ることが示される。また、ヒンダードアミン化合物の配合量が少ないサンプル３３は、耐光性が十分でないことが示される。ヒンダードアミン化合物及び分子量７００以上のヒンダードフェノール化合物の併用したサンプル３７は、どちらか一方の酸化防止剤を含むサンプルより耐光性に優れ、パターン減少率を抑制できることがわかる。
以上のことから、ヒンダードアミン化合物及び／又は特定のヒンダードフェノール化合物は組成物に含有させてパターン形成をすると、得られる硬化物の耐熱性及び耐光性を向上させることがわかる。
なお、耐熱性試験及び耐光性試験ともサンプルのパターン高さ３μｍでのパターン減少率の結果が良好なものは、サンプルのパターン高さ２００ｎｍでのパターン減少率の結果も同様に良好な傾向が見られた。
本発明の一つの態様により、耐熱性及び／又は耐光性に優れたデバイスの製造方法を提供することができる。
上記酸化防止剤の含有量は、溶剤を除く組成物中、０．０５〜１０質量％であることが好ましい。０．１質量％以上であることがより好ましく、０．２質量％以上であることがさらに好ましく、０．５質量％以上であることが特に好ましく、１質量％以上であることがより特に好ましい。酸化防止剤の含有量は、９質量％以下であることがより好ましく、５質量％以下であることがさらに好ましい。上記酸化防止剤の含有量が１０質量％以下であると、組成物の硬化性が低下する可能性や硬化物からのブリードアウトが起こる等の不具合を引き起こしにくいため好ましい。上記酸化防止剤を上記範囲内で含有することで、デバイスの製造過程で発生する熱に対しても膜厚収縮及び凹凸のパターン寸法収縮を抑制し、透過率の減少を抑制することができる。また、光重合又は熱重合が効率的に進み硬化性を十分に得ることができる。
Figure 2017033970
Figure 2017033970
Figure 2017033970

Claims (11)

  1. 重合性単量体と、酸化防止剤と、を含む組成物を用いて基材上に第１の膜を形成する工程と、
    凹凸パターンを有するモールドの少なくとも一部を前記第１の膜に接触させた状態で又は前記モールドの少なくとも一部を前記第１の膜に接触させた後に前記第１の膜を硬化させて第２の膜を形成する工程と、を含み、
    前記酸化防止剤が、ヒンダードアミン化合物及び分子量７００以上のヒンダードフェノール化合物の少なくともいずれかであり、
    前記組成物が（ｔ０（Ｔ）−ｔｘ（Ｔ））/ｔ０（Ｔ）×１００≦１３．０の関係を満たすものである、前記基材と該基材上に配置される前記第２の膜とを有するデバイスの製造方法。
    （前記式中、ｔ０（Ｔ）は、前記組成物により塗膜を形成した後、前記塗膜を凹部の深さが３μｍ及び凹部の線幅が５μｍである凹凸部を有するモールドの前記凹凸部に接触させた状態で前記塗膜を硬化させて得た、凹凸部を有する硬化膜の前記凹凸部の凸部の高さであり、
    ｔｘ（Ｔ）は、前記硬化膜を２５℃から２６０℃まで５分かけて昇温した後に２６０℃で５分間保持し、３０分かけて２５℃まで冷却した後の前記凸部の高さである。）
  2. 前記酸化防止剤が、組成物中に０．０５〜１０質量％で含有される請求項１に記載のデバイスの製造方法。
  3. 前記酸化防止剤が、前記ヒンダードアミン化合物と前記ヒンダードフェノール化合物との組み合わせである請求項１又は２に記載のデバイスの製造方法。
  4. 前記ヒンダードアミン化合物及び前記ヒンダードフェノール化合物の配合量は、前記ヒンダードアミン化合物１０質量部に対して前記ヒンダードフェノール化合物が１〜１００質量部である請求項３に記載のデバイスの製造方法。
  5. 前記ヒンダードアミン化合物は分子中に重合性基を有する請求項１〜４のいずれか一項に記載のデバイスの製造方法。
  6. 前記ヒンダードフェノール化合物の分子量は１０００以上である請求項１〜５のいずれか一項に記載のデバイスの製造方法。
  7. 重合性単量体と、酸化防止剤と、を含む組成物を用いて基材上に第１の膜を形成する工程と、
    凹凸パターンを有するモールドの少なくとも一部を前記第１の膜に接触させた状態で又は前記モールドの少なくとも一部を前記第１の膜に接触させた後に前記第１の膜を硬化させて第２の膜を形成する工程と、を含み、
    前記酸化防止剤がヒンダードアミン化合物であり、該ヒンダードアミン化合物の配合量が組成物中０．５質量％以上であり、
    前記組成物が、（ｔ０（Ｌ）−ｔｘ（Ｌ））/ｔ０（Ｌ）×１００≦１０．０の関係を満たすものである、前記基材と該基材上に配置される前記第２の膜とを有するデバイスの製造方法。
    （前記式中、ｔ０（Ｌ）は、前記組成物により塗膜を形成した後、前記塗膜を凹部の深さが３μｍ及び凹部の線幅が５μｍである凹凸部を有するモールドの前記凹凸部に接触させた状態で前記塗膜を硬化させて得た、凹凸部を有する硬化膜の前記凹凸部の凸部の高さであり、
    ｔｘ（Ｌ）は、前記硬化膜を６０℃でキセノンランプにて７６５Ｗ／ｃｍ２の条件下で６０日間の光照射を行った後の前記凸部の高さである。）
  8. 前記酸化防止剤が、組成物中に０．５〜１０質量％で含有される請求項７に記載のデバイスの製造方法。
  9. 前記ヒンダードアミン化合物は分子中に重合性基を有する請求項７又は８に記載のデバイスの製造方法。
  10. 重合性単量体と、酸化防止剤と、を含み、請求項１〜９のいずれか一項に記載のデバイスの製造方法に用いられる組成物であって、
    前記酸化防止剤が、ヒンダードアミン化合物及び分子量７００以上のヒンダードフェノール化合物の少なくともいずれかである組成物。
  11. 前記ヒンダードフェノール化合物の分子量は１０００以上である請求項１０に記載の組成物。
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