KR101820087B1 - 광경화형 수지 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광경화형 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 임프린트 리소그래피 몰드에 적용되어 원판 스탬프 표면의 이형제 처리 여부와 상관없이 원판 스탬프와의 우수한 이형성으로 고가의 원판 스탬프가 오손되는 것을 막을 수 있을 뿐만 아니라, 특히 내화학성 및 내구성이 우수하여 반도체, 디스플레이 등을 포함하는 각종 전자 디바이스 제조에 필요한 미세패턴을 보다 빠르고 안정적으로 제작할 수 있게 할 수 있다.

Description

광경화형 수지 조성물 {PHOTOCURABLE RESIN COMPOSITION}
본 발명은 광경화형 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 임프린트 리소그래피용 몰드에 적용되어 원판 스탬프 표면의 이형제 처리 여부와 상관없이 원판 스탬프와의 우수한 이형성으로 고가의 원판 스탬프가 오손되는 것을 막을 수 있을 뿐만 아니라, 특히 내화학성 및 내구성이 우수하여 반도체, 디스플레이 등을 포함하는 각종 전자 디바이스 제조에 필요한 미세패턴을 보다 빠르고 안정적으로 제작할 수 있는 광경화형 수지 조성물에 관한 것이다.
반도체, 각종 디스플레이 기기 및 광학용 시트 등을 제조할 때 기판 상에 미세 패턴을 형성하게 되는데 이때 사용되는 기술 중에 대표적인 것이 빛을 이용하는 포토리소그래피 방법이다.
포토리소그래피 방법은, 반도체 웨이퍼나 유리 기판 위에 패턴 형성 대상물질을 박막으로 형성하고, 포토레지스트를 그 위에 도포한 후, 원하는 패턴이 형성된 마스크를 덮고, 포토레지스트에 빛을 조사하여 노광하고, 그 후에 현상액을 이용하여 노광된 부분 (포지티브 포토레지스트), 또는 노광되지 않은 부분 (네거티브 포토레지스트)의 포토레지스트를 제거하여 설계된 마스크 패턴의 모양대로 기판 위에 포토레지스트 패턴을 형성하고, 이후 포토레지스트 패턴이 형성된 상기 기판을 식각액에 노출하여 포토레지스트 패턴의 모양대로 초기 증착물질을 식각한 후, 스트리퍼를 이용하여 식각액에 대한 마스크 역할을 하던 포토레지스트를 최종적으로 제거함으로써 초기 증착물질의 패턴을 형성하는 방법이다. 그러나, 이러한 포토레지스트 방법은 해상도의 한계, 많은 공정과 그에 따른 긴 공정시간 및 공정에 사용되는 장비의 고가 등의 이유로 인해 제조원가가 상승하고 생산성이 저하되는 문제가 있다.
최근 대규모 직접회로나 반도체, 각종 디스플레이 기기, 면역분석칩이나 DNA칩 등을 제조할 때 기판 상의 미세 패턴을 형성하게 되는데, 효율적으로 염가로 제조하는 미세 가공 방법으로서 나노 임프린트 리소그래피 방법이 주목받고 있다.
나노 임프린트 리소그래피는 1990년대 중반 미국 프린스턴 대학의 Chou 교수에 의해 도입된 나노 소자 제작 방법으로서, 생산성이 낮은 전자빔 리소그래피나 고가의 광학 리소그래피를 대신할 기술로 주목받고 있다.
나노 임프린트 리소그래피 공정은 크게 열에 의한 공정 방법과 UV 조사에 의해 경화를 통한 패턴 전사방식으로 나눌 수 있다. 우선 나노 임프린트 리소그래피 공정을 수행하기 위해서는 마스크 패턴 역할을 하는 원판 스탬프 제작이 필요하다. 마스크 위에는 원하는 패턴이 표면으로부터 양각으로 도출되어 있다. 열에 의한 공정 방법이란 나노 사이즈의 원판 스탬프를 고분자로 코팅된 기판에 접촉시키고 압력을 가하는 동시에 고분자의 유리전이 온도 이상에 열을 가하면 고분자는 유동성을 가지게 되면서 원판 스탬프 사이를 채우면서 패턴이 형성된다. 이후 저온으로 냉각 후 원판 스탬프를 기판에서 떼어내고 패턴 내 잔류층을 이방성 에칭방법을 통해 제거함으로써 패턴을 전사시키는 방법이다.
이와 같이, 열에 의한 공정 방법은 고온, 고압을 가해야만 하기 때문에, 가온 기구 및 높은 프레스 압력을 공급할 수 있는 프레스 기구를 구비한 대규모 제조 장치가 필요하다는 문제점이 있다. 또한 열을 가하기 때문에 원판 스탬프와 기판의 열팽창을 고려해야 하며, 상대적으로 높은 압력을 가하기 때문에 원판 스탬프의 나노사이즈의 돌출 부분이 깨질 위험성이 높다.
한편, UV 조사에 의한 공정 방법은 투명 원판 스탬프를 광 경화성 수지에 압박하고, 자외선 등의 전자파를 조사하여 광 경화성 수지를 경화시킨 후, 원판 스탬프를 광 경화성 수지로부터 박리함으로써, 스탬프 상에 형성된 패턴을 수지에 전사시키는 방법이다.
이러한, UV 조사에 의한 공정 방법에서는 원판 스탬프 내에 경화성 수지를 충전하고, 전자파를 조사할 수 있으면 되기 때문에, 낮은 압력에서도 제조가 가능하며 열 공정 방법과는 달리 대규모 제조 장치를 필요로 하지 않는다. 또한, 상온에서 수행되며, 경화시간이 짧기 때문에 빠른 공정으로 열 공정 방법과는 비교하면 생산성이 높으며 열에 의해서 수지나 원판 스탬프가 팽창, 수축되는 경우가 없기 때문에 고정밀도의 패턴을 형성시킬 수 있다. 이와 같이, UV 조사에 의한 공정 방법은 열 공정 방법에 비하여 우수한 점을 구비하고 있다.
단지, UV 조사 공정 방법에서도 원판 스탬프와 경화된 수지를 박리시킬 때에 원판 스탬프와 경화된 수지와의 압착이나 마찰이 원인이 되어, 부분적으로 수지가 원판 스탬프와 함께 박리되어 고가의 원판 스탬프의 홈을 폐색시키는 경우가 있다.
그 때문에, UV 조사 공정 방법에 있어서도, 패턴의 전사를 반복하는 중에 몰드의 홈이 폐색되어, 고가의 원판 스탬프가 오손됨과 동시에, 전사된 패턴의 일부에 결손이 생겨 버린다는 문제점이 있다.
이 문제점을 해결하기 위해서, 원판 스탬프 표면을 이형제로 처리하여 원판 스탬프와 수지의 부착력을 감소시켜 수지와 부착되기 어려운 원판 스탬프를 제조하는 것이 시도되고 있다. 그러나 이형제의 내구성 감소로 인하여 패턴을 전사할 때마다 이형제 처리하는 경우에는 생산성이 저하된다는 문제점이 있다.
기존의 수지몰드에 사용된 대표적인 것으로는 제조 가격이 저렴하면서 소수성의 이형 성질을 나타내는 것으로 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS)이 가장 많이 사용되고 있다. 폴리디메틸실록산은 실리콘계 고분자 탄성체로써 상대적으로 넓은 영역에 안정적으로 점착할 수 있을 수 있으며 낮은 표면에너지로 도포된 레지스트 표면과의 접착력이 작아 패턴형성 후 원판 스탬프로부터 쉽게 분리가 가능하다는 장점이 있는 반면에 유연하고 강도가 약해서 가해지는 압력에 의한 변형 때문에 100nm 이하의 패턴이 어렵다. 또한 낮은 기계적 강도로 변형이 쉽게 일어나고, 낮은 내화학성에 의해 일반적인 유기용매에 팽윤(swelling)되어 변형이 된다는 문제가 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 임프린트 리소그래피용 몰드에 적용되어 원판 스탬프 표면의 이형제 처리 여부와 상관없이 원판 스탬프와의 우수한 이형성으로 고가의 원판 스탬프가 오손되는 것을 막을 수 있을 뿐만 아니라, 특히 내화학성이 우수하여 임프린트 리소그래피용 몰드의 제조에 유용한 광경화형 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 또한, 반도체, 디스플레이 등을 포함한 각종 전자 디바이스 산업 공정에 필요한 미세패턴을 안정적이고 용이하게 형성할 수 있는 임프린트 몰드의 제조방법 및 상기 방법에 의해 제조된 임프린트 몰드를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은,
(1) 하기 화학식 1의 에틸렌성 불포화기와 불소기를 포함하는 폴리지방족방향족 실세스퀴옥산;
(2) 분자 내에 하나 이상의 불포화기를 포함하는 반응성 모노머;
(3) 하기 화학식 2의 유기실란계 화합물 및
(4) 광개시제
를 포함하는 것을 특징으로 하는 광경화형 수지 조성물을 제공한다:
[화학식 1]
Figure 112011055437224-pat00001
상기 식에서,
R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소원자; C2-20의 에틸렌성 불포화기, 불소 또는 C6-20의 방향족기로 치환되거나 치환되지 않은 C1-20의 알킬기 또는 알콕시기를 나타내고, 이때 R1 내지 R4 중 적어도 하나 이상은 상기 에틸렌성의 불포화기를 포함하는 C1-20의 알킬기 또는 알콕시기이고, 또한 R1 내지 R4 중 적어도 하나 이상은 불소를 포함하는 C1-20의 알킬기 또는 알콕시기이고,
n은 1-30의 정수이며,
R5 내지 R8은 각각 독립적으로 수소원자, C1-20의 알킬기 또는 알콕시기이다.
[화학식 2]
R9 4-m-Qp-Si-(OR10)m
상기 식에서,
R9는 페닐기, 아미노기, (메타)아크릴기, 비닐기, 에폭시기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고,
R10은 C1-5의 알킬기, C3-10의 시클로알킬기, C6-12의 아릴기, -OCR', -CR'=N-OH 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되며,
이때 R'은 C1-6의 알킬기이고,
Q는 C2-6의 알킬렌기 또는 C2-6 알킬렌옥시기이고,
m은 0 내지 4의 정수이며,
p는 0 또는 1의 정수이다.
본 발명은 또한, 패턴이 형성된 원판 스탬프 일면에 상기 광경화형 수지 몰드 조성물을 도포하고 경화시켜 원판 스탬프의 패턴이 전사된 경화 고분자 수지를 제조하는 단계, 및 상기 패턴이 전사된 경화 고분자 수지를 원판 스탬프로부터 이형시키는 단계를 포함하는 임프린트 몰드의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 제조방법에 의하여 제조된 임프린트 몰드를 제공한다.
본 발명에 따른 광경화형 수지 몰드 조성물은 임프린트 리소그래피 몰드에 적용되어 원판 스탬프 표면의 이형제 처리 여부와 상관없이 원판 스탬프와의 우수한 이형성으로 고가의 원판 스탬프가 오손되는 것을 막을 수 있을 뿐만 아니라, 패턴형성을 위한 열경화 또는 광경화 수지에 대해 젖음성이 우수하며, 특히 내화학성 및 내구성이 우수하여 반도체, 디스플레이 등을 포함하는 각종 전자 디바이스 제조에 필요한 미세패턴을 보다 빠르고 안정적으로 제작할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 수지 몰드의 제조방법을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
본 발명에 따른 광경화형 실리콘 수지 몰드 조성물은 에틸렌성 불포화기 및 불소기를 포함하는 폴리지방족방향족 실세스퀘옥산을 포함하는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명에 따른 광경화형 실리콘 수지 몰드 조성물은,
(1) 하기 화학식 1의 에틸렌성 불포화기와 불소기를 포함하는 폴리지방족방향족 실세스퀴옥산;
(2) 분자 내에 하나 이상의 불포화기를 포함하는 반응성 모노머;
(3) 하기 화학식 2의 유기실란계 화합물 및
(4) 광개시제
를 포함하는 것을 특징으로 한다.
[화학식 1]
Figure 112011055437224-pat00002
상기 식에서,
R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소원자; C2-20의 에틸렌성 불포화기, 불소 또는 C6-20의 방향족기로 치환되거나 치환되지 않은 C1-20의 알킬기 또는 알콕시기를 나타내고, 이때 R1 내지 R4 중 적어도 하나 이상은 상기 에틸렌성의 불포화기를 포함하는 C1-20의 알킬기 또는 알콕시기이고, 또한 R1 내지 R4 중 적어도 하나 이상은 불소를 포함하는 C1-20의 알킬기 또는 알콕시기이고,
n은 1-30의 정수이며,
R5 내지 R8은 각각 독립적으로 수소원자, C1-20의 알킬기 또는 알콕시기이다.
[화학식 2]
R9 4-m-Qp-Si-(OR10)m
상기 식에서,
R9는 페닐기, 아미노기, (메타)아크릴기, 비닐기, 에폭시기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고,
R10은 C1-5의 알킬기, C3-10의 시클로알킬기, C6-12의 아릴기, -OCR', -CR'=N-OH 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되며,
이때 R'은 C1-6의 알킬기이고,
Q는 C2-6의 알킬렌기 또는 C2-6 알킬렌옥시기이고,
m은 0 내지 4의 정수이며,
p는 0 또는 1의 정수이다.
바람직하기로 상기 광경화형 실리콘 수지 몰드 조성물의 각 성분의 함량은 하기와 같은 것이 좋다.
(1) 상기 화학식 1의 에틸렌성 불포화기와 불소기를 포함하는 폴리지방족방향족 실세스퀴옥산 30 내지 80 중량부;
(2) 분자 내에 하나 이상의 불포화기를 포함하는 반응성 모노머 5 내지 50 중량부;;
(3) 하기 화학식 2의 유기실란계 화합물 5 내지 50 중량부; 및
(4) 상기 (1), (2), 및 (3)성분의 총 합계량 100 중량부에 대하여 광개시제 0.1 내지 10 중량부.
이하 각 성분들에 대하여 설명한다.
(1) 에틸렌성 불포화기와 불소기를 포함하는 폴리지방족방향족 실세스퀴옥산
본 발명의 광경화형 실리콘 수지 몰드 조성물에 사용가능한 에틸렌성 불포화기와 불소기를 포함하는 폴리지방족방향족 실세스퀴옥산은 분자 내에 하나 이상의 에틸렌성 불포화기, 하나 이상의 불소기를 가지는 것이 바람직하며, 중량평균분자량 1,000 내지 200,000의 래더 (Ladder) 내지 케이지 (Cage) 구조의 화합물일 수 있다.
상기 에틸렌성 불포화기와 불소기를 포함하는 폴리지방족방향족 실세스퀴옥산은 하기 화학식 1로 표시될 수 있다:
[화학식 1]
Figure 112011055437224-pat00003
상기 식에서, 상기 식에서, R1 내지 R8 및 n은 상기에서 정의한 바와 같다.
상기 화학식 1의 에틸렌성 불포화기와 불소기를 가지는 폴리지방족방향족 실세스퀴옥산은 실리콘 수지 조성물 중에 30 내지 80 중량부로 포함되는 것이 바람직하다.
이때, 실세스퀴옥산 화합물의 사용량이 30 중량부 미만이면 실리콘 수지 몰드 조성물의 내화학성 및 이형성이 저하될 우려가 있고, 80 중량부를 초과하면 점도가 높아져 실리콘 수지몰드 제작에 어려움이 있을 뿐만 아니라 젖음성이 저하될 우려가 있다.
(2) 분자 내에 하나 이상의 에틸렌성 불포화기를 포함하는 반응성 모노머
본 발명의 광경화형 실리콘 수지 몰드 조성물에 사용가능한 분자 내에 하나 이상의 에틸렌성 불포화기를 포함하는 반응성 모노머는 분자 내에 하나 이상의 에틸렌성 불포화기를 포함하는 불포화 카르본산, 불포화 카르본산 무수물 및 아크릴계 불포화 화합물 중 하나 이상일 수 있다. 바람직하게는 하나 이상의 에틸렌성 불포화기와 함께 (메타)아크릴기, 또는 에폭시기를 포함하는 반응성 모노머를 사용할 수 있다.
상기 (메타)아크릴기를 포함하는 반응성 모노머로는, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, sec-부틸 메타크릴레이트, tert-부틸 메타크릴레이트, 메틸아크릴레이트, 이소프로필 아크릴레이트, 시클로헥실 메타크릴레이트, 2-메틸시클로 헥실메타크릴레이트, 디시클로펜테닐아크릴레이트, 디시클로펜타닐아크릴레이트, 디시클로펜테닐메타크릴레이트, 디시클로펜타닐메타크릴레이트, 1-아다만틸 아크릴레이트, 1-아다만틸 메타크릴레이트, 디시클로펜타닐옥시에틸메타크릴레이트, 이소보로닐메타크릴레이트, 시클로헥실아크릴레이트, 2-메틸시클로헥실아크릴레이트, 디시클로펜타닐옥시에틸아크릴레이트, 이소보로닐아크릴레이트, 페닐메타크릴레이트, 페닐아크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 2-하이드록시에틸메타크릴레이트, 1,6-헥산디올디아크릴레이트 등을 들 수 있다.
상기 에폭시기를 포함하는 반응성 모노머로는 아크릴산 글리시딜, 메타크릴산 글리시딜, α-에틸아크릴산 글리시딜, α-n-프로필아크릴산 글리시딜, α-n-부틸아크릴산 글리시딜, 아크릴산-β-메틸글리시딜, 메타크릴산-β-메틸글리시딜, 아크릴산-β-에틸글리시딜, 메타크릴산-β-에틸글리시딜, 아크릴산-3,4-에폭시부틸, 메타크릴산-3,4-에폭시부틸, 아크릴산-6,7-에폭시헵틸, 메타크릴산-6,7-에폭시헵틸, α-에틸아크릴산-6,7-에폭시헵틸, 아크릴산-3,4-에폭시 시클로헥실메틸, 메타크릴산-3,4-에폭시 시클로헥실메틸, 4-비닐시클로헥센옥사이드, o-비닐벤질글리시딜에테르, m-비닐벤질글리시딜에테르, p-비닐벤질글리시딜에테르 등을 들 수 있다.
상기와 같은 분자 내에 하나 이상의 에틸렌성 불포화기를 포함하는 반응성 모노머는 1종 단독으로 사용될 수도 있고, 2종 이상 혼합하여 사용될 수도 있다.
본 발명에서 상기 분자 내에 하나 이상의 에틸렌성 불포화기를 포함하는 반응성 모노머는 수지 몰드 조성물 중에 5 내지 50 중량부로 포함되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10 내지 45 중량부로 포함되는 것이 좋다.
이때, 상기 반응성 모노머의 사용량이 5 중량부 미만이면 점도가 높아져 수지 몰드 제작에 어려움이 있으며, 50 중량부를 초과하면 내화학성, 기계적 강도가 저하될 우려가 있다.
바람직하기로 본 발명의 광경화성 수지 조성물은 상기 분자 내에 하나 이상의 에틸렌성 불포화기를 포함하는 반응성 모노머와 함께 분자 내에 하나 이상의 불소기를 포함하는 반응성 모노머를 더욱 포함하는 것이 좋다.
상기 분자 내에 하나 이상의 불소기를 포함하는 반응성 모노머는 분자 내에 하나 이상의 불소기를 포함하는 불포화 카르본산, 불포화 카르본산 무수물 및 아크릴계 불포화 화합물 중 하나 이상일 수 있다. 바람직하게는 하나 이상의 불소기와 (메타)아크릴기, 또는 에폭시기를 포함하는 반응성 모노머를 사용할 수 있다.
상기 불소기를 포함하는 반응성 모노머로는, 퍼플루오로헥실에틸렌, 1,4-디비닐도데카플루오로헥산, 3-퍼플루오로부틸하이드록시프로필메타크릴레이트, 3-퍼플루오로헥실하이드록실프로필메타크릴레이트, 트리플루오로에틸메타크릴레이트, 테트라플루오로프로필메타크릴레이트, 2-퍼플루오로헥실에틸아크릴레이트, 3-퍼플루오로메틸부틸-2-하이드록시프로필아크릴레이트 등과 그 유도체를 들 수 있다.
상기 (메타)아크릴기를 포함하는 반응성 모노머로는, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, sec-부틸 메타크릴레이트, tert-부틸 메타크릴레이트, 메틸아크릴레이트, 이소프로필 아크릴레이트, 시클로헥실 메타크릴레이트, 2-메틸시클로 헥실메타크릴레이트, 디시클로펜테닐아크릴레이트, 디시클로펜타닐아크릴레이트, 디시클로펜테닐메타크릴레이트, 디시클로펜타닐메타크릴레이트, 1-아다만틸 아크릴레이트, 1-아다만틸 메타크릴레이트, 디시클로펜타닐옥시에틸메타크릴레이트, 이소보로닐메타크릴레이트, 시클로헥실아크릴레이트, 2-메틸시클로헥실아크릴레이트, 디시클로펜타닐옥시에틸아크릴레이트, 이소보로닐아크릴레이트, 페닐메타크릴레이트, 페닐아크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 2-하이드록시에틸메타크릴레이트, 1,6-헥산디올디아크릴레이트 등을 들 수 있다.
상기 에폭시기를 포함하는 반응성 모노머로는 아크릴산 글리시딜, 메타크릴산 글리시딜, α-에틸아크릴산 글리시딜, α-n-프로필아크릴산 글리시딜, α-n-부틸아크릴산 글리시딜, 아크릴산-β-메틸글리시딜, 메타크릴산-β-메틸글리시딜, 아크릴산-β-에틸글리시딜, 메타크릴산-β-에틸글리시딜, 아크릴산-3,4-에폭시부틸, 메타크릴산-3,4-에폭시부틸, 아크릴산-6,7-에폭시헵틸, 메타크릴산-6,7-에폭시헵틸, α-에틸아크릴산-6,7-에폭시헵틸, 아크릴산-3,4-에폭시 시클로헥실메틸, 메타크릴산-3,4-에폭시 시클로헥실메틸, 4-비닐시클로헥센옥사이드, o-비닐벤질글리시딜에테르, m-비닐벤질글리시딜에테르, p-비닐벤질글리시딜에테르 등을 들 수 있다.
상기와 같은 분자 내에 하나 이상의 불소기를 포함하는 반응성 모노머는 1종 단독으로 사용될 수도 있고, 2종 이상 혼합하여 사용될 수도 있다.
본 발명에서 상기 분자 내에 하나 이상의 불소기를 포함하는 반응성 모노머는 수지 몰드 조성물 중에 5 내지 50 중량부로 포함되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10 내지 45 중량부로 포함되는 것이 좋다. 상기 범위 내인 경우 점도, 내화학성 및 내구성이 모두 좋다.
(3) 유기 실란계 화합물
본 발명의 광경화형 수지 몰드 조성물에 사용가능한 유기 실란계 화합물로는 페닐기, 아미노기, (메타)아크릴기, 비닐기 또는 에폭시기를 포함하는 유기 실란계 화합물을 사용할 수 있다.
구체적으로는 상기 유기 실란계 화합물은 하기 화학식 2의 구조를 갖는 화합물이다:
[화학식 2]
R9 4-m-Qp-Si-(OR10)m
상기 식에서, R9. R10, m 및 p는 상기에서 정의한 바와 같다.
상기 유기 실란계 화합물 중에서도 페닐기 또는 아미노기를 포함하는 유기 실란 화합물은 수지 몰드의 내화학성을 증가시켜 비팽윤성을 향상시키는 효과가 있고, 에폭시기 또는 (메타)아크릴기를 포함하는 유기 실란 화합물은 수지 몰드의 경화 밀도를 증가시켜 수지 몰드의 기계적 강도 및 경도를 향상시키는 효과가 있으며, 또한 비닐기를 포함하는 유기 실란계 화합물은 경화성 고분자 수지와의 이형성 향상에 효과가 있다.
유기 실란계 화합물의 구체적인 예로는 (3-글리시드옥시프로필)트리메톡시실란, (3-글리시드옥시프로필)트리에톡시실란, (3-글리시드옥시프로필)메틸디메톡시실란, (3-글리시드옥시프로필)디메틸에톡시실란, 3-(메타아크릴옥시)프로필트리메톡시실란, 3,4-에폭시부틸트리메톡시실란, 3,4-에폭시부틸트리에톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리에톡시실란, 아미노프로필트리에톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리-t-부톡시실란, 비닐트리이소부톡시실란, 비닐트리이소프로폭시실란, 비닐트리페녹시실란, 페닐트리에톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 아미노프로필트리메톡시실란, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란 등을 들 수 있으며, 이들 중 1종 단독으로 또는 2종 이상을 병용하여 사용할 수도 있다. 최종 제조되는 수지 몰드 조성물의 물성 개량면에서는 2종 이상을 혼합하여 사용하는 것이 보다 바람직하다.
상기와 같은 유기 실란계 화합물은 수지 몰드 조성물 중에 5 내지 50 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 유기 실란계 화합물의 함량이 5 중량부 미만이면 유기 실란 화합물 사용에 따른 효과가 미미하고, 50 중량부를 초과하면 점도가 저하되어 제작에 어려움이 있고, 수지 몰드 제작시 갈라짐 현상이 발생할 우려가 있다.
(4) 광개시제
본 발명에 사용되는 광개시제는 통상적으로 임프린트 리소그래피용 몰드 조성물에 사용될 수 있는 통상의 광개시제가 사용가능하며, 구체적인 예로 Irgacure 369 (이하, 시바스페셜티케미컬사제), Irgacure 651, Irgacure 907, Irgacure 819, 다이페닐-(2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀옥사이드, 메틸벤조일포르메이트, 에틸(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐포스피네이트, 2,4-비스트리클로로메틸-6-p-메톡시스티릴-s-트리아진, 2-p-메톡시스티릴-4,6-비스트리클로로메틸-s-트리아진, 2,4-트리클로로메틸-6-트리아진, 2,4-트리클로로메틸-4-메틸나프틸-6-트리아진, 벤조페논, p-(다이에틸아미노)벤조페논, 2,2-다이클로로-4-페녹시아세토페논, 2,2-다이에톡시아세토페논, 2-도데실티오크산톤, 2,4-다이메틸티오크산톤, 2,4-다이에틸티오크산톤, 또는 2,2-비스(2-클로로페닐)-4,4,5,5-테트라페닐-1,2-비이미다졸 등을 사용할 수 있으며, 이들 중 1종 단독으로 또는 2종 이상을 병용하여 사용할 수 있다.
상기 광개시제는 상기 성분 (1), (2), 및 (3)의 총 합계량 100 중량부에 대하여 0.1-10 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 상기 범위 내의 함량으로 포함될 때, 경화 후 제작된 수지 몰드의 투과도 및 보존안정성을 동시에 만족시킬 수 있다.
상기와 같은 (1) 내지 (5)의 성분으로 이루어지는 본 발명에 따른 광경화형 수지 몰드 조성물은, 도포성을 향상시키고 원판몰드와 탈거시 이형성을 더욱 좋게 하기 위해 계면활성제를 더 포함할 수 있다.
상기 계면활성제로는 폴리옥시에틸렌옥틸페닐에테르, 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르, F171 (이하, 대일본잉크사제), F172, F173 FC430 (이하, 쓰미또모트리엠사), FC431, KP341 (신에쓰가가쿠고쿄사제) 등을 들 수 있으며, 그 함량은 상기 성분 (1), (2), (3) 및 (4)의 총 합계량 100 중량부에 대하여 0.01-2 중량부로 포함되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명은 상기의 광경화형 수지 몰드 조성물을 이용한 몰드의 제조방법 및 상기 방법에 의하여 제조된 몰드를 제공한다.
본 발명에 따른 몰드의 제조방법은 패턴이 형성된 원판 몰드 일면에 상기 광경화형 수지 몰드 조성물을 도포하고 경화시켜 원판 몰드의 패턴이 전사된 경화 고분자 수지를 제조하는 단계, 및 상기 패턴이 전사된 경화 고분자 수지를 원판 몰드로부터 이형시키는 단계를 포함한다.
이하 첨부된 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 몰드의 제조방법을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 몰드의 제조방법을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 먼저 제조하고자 하는 원판 몰드 (101)의 패턴이 위로 향하도록 한 다음 본 발명에 따른 광경화형 수지 몰드 조성물 (102a)을 도포한다 (단계 1).
이때, 상기 도포 공정은 당분야에서 통상적으로 사용하는 방법, 예를 들어 스핀코팅, 슬릿 코팅 등의 방법으로 수행할 수 있으며, 원판 몰드에 5-100 ㎛, 바람직하게는 5-60 ㎛의 두께가 되도록 광경화형 수지 몰드 조성물 (102a)을 도포하는 것이 바람직하다.
상기 원판 몰드 (101)에 도포된 광경화형 수지 몰드 조성물 (102a) 위에 배면 지지체 (103)를 합착시킨 후, 질소 또는 대기 중 분위기에서 광조사하여 광경화형 수지 몰드 조성물 (102a)을 경화시킨다 (단계 2).
이때, 상기 배면 지지체 (103)로는 500 ㎚ 파장의 광원에서 투과율이 적어도 85 % 이상인 투명 유리판 (bare glass), ITO (indium tin oxide) 기판, COC (cyclic olefin copolymer), PAc (polyacrylate), PC (polycarbonate), PE (polyethylene), PEEK (polyetheretherketone), PEI (polyetherimide), PEN (polyethylenenaphthalate), PES (polyethersulfone), PET (polyethyleneterephtalate), PI (polyimide), PO (polyolefin), PMMA (polymethylmethacrylate), PSF (polysulfone), PVA (polyvinylalcohol), PVCi (polyvinylcinnamate), TAC (triacetylcellulose), 폴리실리콘 (polysilicone), 폴리우레탄 (polyurethane), 에폭시 수지 (epoxy Resin) 등을 사용할 수 있다. 바람직하게는 상기 500 ㎚ 파장의 광원에서 투과율이 96-99.9 %인 것이 좋다.
다음으로 배면 지지체 (103)에 붙어있는, 원판몰드 (101)의 패턴이 전사된 경화 고분자 수지 (102b)를 원판몰드 (101)로부터 이형시킨다 (단계 3).
상기 이형된 경화 고분자 수지 (102b)의 일면에는 원판몰드 (101)로부터 전사된 패턴이 형성되어 있다.
선택적으로 상기 패턴이 형성된 경화 고분자 수지 (102b) 몰드를 에이징시킴으로써 성형 몰드 (104)를 완성한다(단계 4).
이때 에이징이란 패턴이 형성된 경화 고분자 수지 몰드의 표면을 자외선에 과다하게 노출시켜 몰드의 경도를 향상시키는 동시에 자외선에 대한 잔여 반응기를 완전 소멸시키거나, 열처리를 통하여 잔여 반응기를 소멸시킴과 동시에 표면 평도 및 지지체와의 접착력을 더욱 향상시키는 과정을 의미한다. 여기서 에이징 단계는 몰드의 표면을 자외선에 과다하게 노출시켜 몰드의 경도를 향상시키는 공정이 바람직하며, 노광과 열처리 중 한 가지를 선택하여 실시하거나 또는 둘 모두를 단계적으로 진행할 수 있다.
상기와 같이 본 발명에 따른 방법에 의해 높은 완성도를 갖는 몰드를 제조할 수 있다.
또한 본 발명의 광경화형 수지 몰드 조성물을 이용하여 제조된 상기 몰드를 이용하여 반도체, 디스플레이를 포함하는 각종 전자 디바이스 산업 공정에 필요한 미세 패턴을 안정적이고 용이하게 형성할 수 있다.
또한 상기 몰드를 이용한 임프린트 리소그래피 공정이, 종래 미세 패턴 형성을 위한 포토 리소그래피 공정을 대체함으로써 기존 포토리소그래피 공정의 노광, 현상, 세정 등의 여러 단계를 단순화 할 수 있을 뿐만 아니라, 제조 공정 시간 (tact time)을 단축하여, 제조원가를 절감하고 생산성을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
합성예: 에틸렌성 불포화기와 불소기를 포함하는 폴리지방족방향족 실세스퀴옥산의 제조
[합성예 1-a]
냉각관과 교반기를 구비한 건조된 플라스크에, 증류수 15 중량부, 메탄올(순도 99.86 %) 85 중량부, 테트라메틸암모늄하이드록사이드(순도 25 %) 1 중량부, 트리메톡시페닐실란(다우코닝사, 상품명 DOW CORNING(R) Z-6124 SILANE) 20 중량부, 감마-메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란(다우코닝사, 상품명 DOW CORNING(R) Z-6030 SILANE) 35 중량부, 메틸트리메톡시 실란(다우코닝사, 상품명 DOW CORNING(R) Z-6300 SILANE) 70 중량부 및 퍼플루오르옥틸트리에톡시실란(다이나실란. 상품명 DYNASYLAN(R) F-8261) 10 중량부를 넣고, 질소 분위기에서 서서히 8시간 동안 교반 후 디클로로메탄(순도 99.5%, 동양제철화학) 150 중량부를 투입하여 2시간 추가 교반하였다.
교반된 액을 증류수로 수 차례 세정분별하여 불순물을 제거한 후, 상기 세정된 액체를 상온에서 20시간이상 진공건조하여 스티렌 환산분자량 25,000의 목적하는 에틸렌성 불포화기와 불소기를 포함하는 폴리지방족방향족 실세스퀴옥산(1a)을 제조하였다.
[합성예 1-b]
냉각관과 교반기를 구비한 건조된 플라스크에, 증류수 15 중량부, 메탄올(순도 99.86 %) 85 중량부, 테트라메틸암모늄하이드록사이드(순도 25 %) 1 중량부, 트리메톡시페닐실란(다우코닝사, 상품명 DOW CORNING(R) Z-6124 SILANE) 20 중량부, 감마-메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란(다우코닝사, 상품명 DOW CORNING(R) Z-6030 SILANE) 70 중량부, 메틸트리메톡시 실란(다우코닝사, 상품명 DOW CORNING(R) Z-6300 SILANE) 30 중량부 및 퍼플루오르옥틸트리에톡시실란(다이나실란. 상품명 DYNASYLAN(R) F-8261) 30 중량부를 넣고, 질소 분위기에서 서서히 8시간 동안 교반후 디클로로메탄(순도 99.5%, 동양제철화학) 150 중량부를 투입하여 2시간 추가 교반하였다.
교반된 액을 증류수로 수차례 세정분별하여 불순물을 제거한 후, 상기 세정된 액체를 상온에서 20시간이상 진공건조하여 스티렌 환산분자량 25,000의 목적하는 에틸렌성 불포화기와 불소기를 포함하는 폴리지방족방향족 실세스퀴옥산(1b)을 제조하였다.
[실시예 1]
상기 [합성예 1-a]에서 얻어진 에틸렌성 불포화기와 불소기를 포함하는 폴리지방족방향족 실세스퀴옥산(1a) 30 중량부, 2-(퍼플루오르헥실)에틸아크릴레이트 23 중량부, 메타아크릴산글리시딜 23 중량부 및 (3-글리시드옥시프로필)트리메톡시실레인 24 중량부, 광개시제로 에틸(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐포스피네이트 1 중량부를 투입하여 상온에서 300-400rpm으로 20시간동안 균일하게 교반하여 투명한 액상의 수지용액(102a)을 제조하였다.
그 다음, 도 1에 나타난 바와 같이, 원판 스탬프(101)의 패턴이 위로 향하도록 하고, 상기 제조한 광경화형 수지 몰드 조성물(102a)을 그 두께가 100 ㎛가 되도록 슬릿 코팅하였다. 광경화형 수지 몰드 조성물이 도포된 원판 몰드 위로 배면 지지체(103)를 합착한 후 질소 분위기에서 자외선을 조사하여 경화시키고, 원판 스탬프(101)의 패턴이 전사된 경화 고분자 수지(102b)가 붙어있는 배면 지지체(103)를 원판 스탬프(101)로부터 이형하였다. 상기 점착된 경화 고분자 수지(102b)의 완전 경화를 위해 자외선을 과조사하였다. 또한 배면 지지체(103)의 완전한 접착을 위해 100 ℃의 컨벤션 오븐(convection oven)에 넣어 추가적으로 1 시간 동안 열을 가하여 최종 고분자 수지 몰드(104)를 완성하였다.
[실시예 2]
상기 [합성예 1-a]에서 얻어진 에틸렌성 불포화기와 불소기를 포함하는 폴리지방족방향족 실세스퀴옥산(1a) 64 중량부, 메타아크릴산글리시딜 18 중량부 및 (3-글리시드옥시프로필)트리메톡시실레인 18 중량부, 광개시제로 에틸(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐포스피네이트 1 중량부를 투입하여 상온에서 300-400rpm으로 20시간동안 균일하게 교반하여 투명한 액상의 수지용액(102a)을 제조한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 고분자 수지몰드를 제조하였다.
[실시예 3]
상기 [합성예 1-a]에서 얻어진 에틸렌성 불포화기와 불소기를 포함하는 폴리지방족방향족 실세스퀴옥산(1a) 55 중량부, 2-(퍼플루오르헥실)에틸아크릴레이트 15 중량부, 메타아크릴산글리시딜 15 중량부 및 (3-글리시드옥시프로필)트리메톡시실레인 15 중량부, 광개시제로 에틸(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐포스피네이트 1 중량부를 투입하여 상온에서 300-400rpm으로 20시간동안 균일하게 교반하여 투명한 액상의 수지용액(102a)을 제조한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 고분자 수지몰드를 제조하였다.
[실시예 4]
상기 [합성예 1-a]에서 얻어진 에틸렌성 불포화기와 불소기를 포함하는 폴리지방족방향족 실세스퀴옥산(1a) 70 중량부, 2-(퍼플루오르헥실)에틸아크릴레이트 10 중량부, 메타아크릴산글리시딜 10 중량부 및 (3-글리시드옥시프로필)트리메톡시실레인 10 중량부, 광개시제로 에틸(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐포스피네이트 1 중량부를 투입하여 상온에서 300-400rpm으로 20시간동안 균일하게 교반하여 투명한 액상의 수지용액(102a)을 제조한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 고분자 수지몰드를 제조하였다.
[실시예 5]
상기 [합성예 1-b]에서 얻어진 에틸렌성 불포화기와 불소기를 포함하는 폴리지방족방향족 실세스퀴옥산(1b) 30 중량부, 2-(퍼플루오르헥실)에틸아크릴레이트 23 중량부, 메타아크릴산글리시딜 23 중량부 및 (3-글리시드옥시프로필)트리메톡시실레인 24 중량부, 광개시제로 에틸(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐포스피네이트 1 중량부를 투입하여 상온에서 300-400rpm으로 20시간동안 균일하게 교반하여 투명한 액상의 수지용액(102a)을 제조한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 고분자 수지몰드를 제조하였다.
[실시예 6]
상기 [합성예 1-b]에서 얻어진 에틸렌성 불포화기와 불소기를 포함하는 폴리지방족방향족 실세스퀴옥산(1b) 54 중량부, 메타아크릴산글리시딜 23 중량부 및 (3-글리시드옥시프로필)트리메톡시실레인 23 중량부, 광개시제로 에틸(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐포스피네이트 1 중량부를 투입하여 상온에서 300-400rpm으로 20시간동안 균일하게 교반하여 투명한 액상의 수지용액(102a)을 제조한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 고분자 수지몰드를 제조하였다.
[실시예 7]
상기 [합성예 1-b]에서 얻어진 에틸렌성 불포화기와 불소기를 포함하는 폴리지방족방향족 실세스퀴옥산(1b) 55 중량부, 2-(퍼플루오르헥실)에틸아크릴레이트 15 중량부, 메타아크릴산글리시딜 15 중량부 및 (3-글리시드옥시프로필)트리메톡시실레인 15 중량부, 광개시제로 에틸(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐포스피네이트 1 중량부를 투입하여 상온에서 300-400rpm으로 20시간동안 균일하게 교반하여 투명한 액상의 수지용액(102a)을 제조한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 고분자 수지몰드를 제조하였다.
[실시예 8]
상기 [합성예 1-b]에서 얻어진 에틸렌성 불포화기와 불소기를 포함하는 폴리지방족방향족 실세스퀴옥산(1b) 70 중량부, 2-(퍼플루오르헥실)에틸아크릴레이트 10 중량부, 메타아크릴산글리시딜 10 중량부 및 (3-글리시드옥시프로필)트리메톡시실레인 10 중량부, 광개시제로 에틸(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐포스피네이트 1 중량부를 투입하여 상온에서 300-400rpm으로 20시간동안 균일하게 교반하여 투명한 액상의 수지용액(102a)을 제조한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 고분자 수지몰드를 제조하였다.
[비교예 1]
에틸렌성 불포화기와 불소기를 포함하는 폴리지방족방향족 실세스퀴옥산를 사용하지 않고 2-(퍼플루오르헥실)에틸아크릴레이트 33 중량부, 메타아크릴산글리시딜 33 중량부 및 (3-글리시드옥시프로필)트리메톡시실레인 34 중량부, 광개시제로 에틸(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐포스피네이트 1 중량부를 투입하여 상온에서 300-400rpm으로 20시간동안 균일하게 교반하여 투명한 액상의 수지용액(102a)을 제조한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 고분자 수지몰드를 제조하였다.
[비교예 2]
상기 [합성예 1-a]에서 얻어진 에틸렌성 에틸렌성 불포화기와 불소기를 포함하는 폴리지방족방향족 실세스퀴옥산(1a) 10 중량부, 2-(퍼플루오르헥실)에틸아크릴레이트 30 중량부, 메타아크릴산글리시딜 30 중량부 및 (3-글리시드옥시프로필)트리메톡시실레인 30 중량부, 광개시제로 에틸(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐포스피네이트 1 중량부를 투입하여 상온에서 300-400rpm으로 20시간동안 균일하게 교반하여 투명한 액상의 수지용액(102a)을 제조한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 고분자 수지몰드를 제조하였다.
[비교예 3]
상기 [합성예 1-a]에서 얻어진 에틸렌성 에틸렌성 불포화기와 불소기를 포함하는 폴리지방족방향족 실세스퀴옥산(1a) 100 중량부, 광개시제로 에틸(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐포스피네이트 1 중량부를 투입하여 상온에서 300-400rpm으로 20시간동안 균일하게 교반하여 투명한 액상의 수지용액(102a)을 제조한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 고분자 수지몰드를 제조하였다.
[비교예 4]
상기 실시예 1에서 제조한 광경화형 수지 조성물 대신에 종래 고분자 수지 몰드의 재료인 PDMS(다우코닝(Dow-Corning)사제, sylgard(R) 184 silicone elastomer kit)를 상기 실시예 1과 같이 원판몰드(101)에 100 ㎛ 두께로 도포하고 60 ℃의 오븐에서 180 분 동안 소성시켜 경화한 후, 원판몰드로부터 경화된 수지를 이형하여 고분자 수지 몰드를 제조하였다
[시험예 1]
상기 실시예 1 내지 8, 및 비교예 1 내지 4에서 제조한 고분자 수지 몰드를 이용하여 하기와 같은 방법으로 접촉각, 이형성, 내화학성 및 투과율을 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
가) 젖음성 - 상기 실시예 1 내지 8, 및 비교예 1 내지 4에서 제조한 고분자 수지 몰드의 표면에 물방울을 떨어뜨려 제조된 수지몰드의 표면과 물방울 사이의 접촉각을 5회 측정하여 그 평균값을 기재하였다.
나) 이형성 : 상기 실시예 1 내지 8, 및 비교예 1 내지 4에서 제조한 고분자 수지 몰드에 적량의 광경화제가 배합된 일반 상용화 아크릴계 수지를 전면에 도포한 후 글라스를 덮어 자외선 램프로 완전히 경화시키고, 상기 실시예 1 내지 8, 및 비교예 1 내지 4에서 제조한 고분자 수지몰드와 경화된 아크릴계 수지의 계면을 손으로 당겨 이형하였다.
이때, 손으로 이형이 가능한 경우 ◎, 커터칼 등의 도구로 계면사이에 공간을 확보해야만 이형이 이루어지는 경우 ○, 이형이 전혀 이루어지지 않을 경우 △, 상기 실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 4에서 제조한 고분자 수지몰드 또는 경화된 아크릴계 수지의 일부 또는 전부가 파손되어 떨어지는 경우 X로 표에 기재하였다.
다) 내화학성 : 아세톤에 상기 실시예 1 내지 8, 및 비교예 1 내지 4에서 제조한 고분자 수지 몰드를 완전히 침적하고 7일을 방치한 후 수지 몰드의 중량변화를 측정하였다.
측정결과, 초기 대비 중량의 변화비가 0-1 %인 경우 ◎, 1-3 %인 경우 ○, 3-5 % 이상인 경우 △, 5% 이상인 경우 X로 표에 기재하였다.
라) 광투과율 : 상기 실시예 1 내지 8, 및 비교예 1 내지 4에서 제조한 고분자 수지 몰드에 대하여 가시광선의 광흡수 스펙트럼(spectrum)을 측정하고, 400 ㎚에 있어서 광선 투과율을 측정하여 기재하였다.
접촉각 이형성 내화학성 광투과율
실시예 1 101 ○ ○ 97.5
실시예 2 102 ○ ○ 97.7
실시예 3 103 ○ ◎ 98.7
실시예 4 105 ◎ ◎ 96.3
실시예 5 104 ○ ◎ 97.0
실시예 6 104 ○ ○ 97.1
실시예 7 107 ◎ ◎ 98.8
실시예 8 109 ◎ ◎ 97.4
비교예 1 81 X X 95.8
비교예 2 92 X △ 96.3
비교예 3 114 △ △ 97.2
비교예 4 105 ◎ X 98.4
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 광경화형 수지 몰드 조성물을 이용하여 제조한 실시예 1 내지 8의 불소 함유 실세스퀴옥산 고분자 수지 몰드는 비교예 1 내지 4와 비교하여 접촉각, 이형성, 투과율이 동등 수준 내지 이상으로 나타났으며, 특히 내화학성면에서 탁월함을 확인할 수 있었다.

Claims (15)

  1. (1) 하기 화학식 1의 에틸렌성 불포화기와 불소기를 포함하는 폴리지방족방향족 실세스퀴옥산;
    (2) 분자 내에 하나 이상의 불포화기를 포함하는 반응성 모노머;
    (3) 하기 화학식 2의 유기실란계 화합물 및
    (4) 광개시제
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광경화형 수지 조성물:
    [화학식 1]
    Figure 112011055437224-pat00004

    상기 식에서,
    R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소원자; C2-20의 에틸렌성 불포화기, 불소 또는 C6-20의 방향족기로 치환되거나 치환되지 않은 C1-20의 알킬기 또는 알콕시기를 나타내고, 이때 R1 내지 R4 중 적어도 하나 이상은 상기 에틸렌성의 불포화기를 포함하는 C1-20의 알킬기 또는 알콕시기이고, 또한 R1 내지 R4 중 적어도 하나 이상은 불소를 포함하는 C1-20의 알킬기 또는 알콕시기이고,
    n은 1-30의 정수이며,
    R5 내지 R8은 각각 독립적으로 수소원자, C1-20의 알킬기 또는 알콕시기이다.
    [화학식 2]
    R9 4-m-Qp-Si-(OR10)m
    상기 식에서,
    R9는 페닐기, 아미노기, (메타)아크릴기, 비닐기, 에폭시기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고,
    R10은 C1-5의 알킬기, C3-10의 시클로알킬기, C6-12의 아릴기, -OCR', -CR'=N-OH 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되며,
    이때 R'은 C1-6의 알킬기이고,
    Q는 C2-6의 알킬렌기 또는 C2-6 알킬렌옥시기이고,
    m은 0 내지 4의 정수이며,
    p는 0 또는 1의 정수이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광경화형 수지 조성물은,
    (1) 하기 화학식 1의 에틸렌성 불포화기와 불소기를 포함하는 폴리지방족방향족 실세스퀴옥산 30 내지 80 중량부;
    (2) 분자 내에 하나 이상의 불포화기를 포함하는 반응성 모노머 5 내지 50 중량부;
    (3) 하기 화학식 2의 유기실란계 화합물 5 내지 50 중량부; 및
    (4) 상기 (1), (2), 및 (3)성분의 총 합계량 100 중량부에 대하여 광개시제 0.1 내지 10 중량부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광경화형 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (1)의 폴리지방족방향족 실세스퀴옥산이, 중량평균분자량 1,000 내지 200,000의 래더 (Ladder) 내지 케이지 (Cage) 구조의 화합물인 것을 특징으로 하는 광경화형 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광경화성 수지 조성물이 분자 내에 하나 이상의 불소기를 포함하는 반응성 모노머를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 광경화형 수지 조성물.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 불소기를 포함하는 반응성 모노머가, 퍼플루오로헥실에틸렌, 1,4-디비닐도데카플루오로헥산, 3-퍼플루오로부틸하이드록시프로필메타크릴레이트, 3-퍼플루오로헥실하이드록실프로필메타크릴레이트, 트리플루오로에틸메타크릴레이트, 테트라플루오로프로필메타크릴레이트, 2-퍼플루오로헥실에틸아크릴레이트, 3-퍼플루오로메틸부틸-2-하이드록시프로필아크릴레이트 및 그 유도체로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 광경화형 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 (2)의 분자 내에 하나 이상의 불포화기를 포함하는 반응성 모노머가, 하나 이상의 불포화기와 함께 (메타)아크릴기, 또는 에폭시기를 포함하는 반응성 모노머인 것을 특징으로 하는 광경화형 수지 조성물.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 (메타)아크릴기를 포함하는 반응성 모노머가, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, sec-부틸 메타크릴레이트, tert-부틸 메타크릴레이트, 메틸아크릴레이트, 이소프로필 아크릴레이트, 시클로헥실 메타크릴레이트, 2-메틸시클로 헥실메타크릴레이트, 디시클로펜테닐아크릴레이트, 디시클로펜타닐아크릴레이트, 디시클로펜테닐메타크릴레이트, 디시클로펜타닐메타크릴레이트, 1-아다만틸 아크릴레이트, 1-아다만틸 메타크릴레이트, 디시클로펜타닐옥시에틸메타크릴레이트, 이소보로닐메타크릴레이트, 시클로헥실아크릴레이트, 2-메틸시클로헥실아크릴레이트, 디시클로펜타닐옥시에틸아크릴레이트, 이소보로닐아크릴레이트, 페닐메타크릴레이트, 페닐아크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 2-하이드록시에틸메타크릴레이트 및 1,6-헥산디올디아크릴레이트로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 광경화형 수지 조성물.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 에폭시기를 포함하는 반응성 모노머가, 아크릴산 글리시딜, 메타크릴산 글리시딜, α-에틸아크릴산 글리시딜, α-n-프로필아크릴산 글리시딜, α-n-부틸아크릴산 글리시딜, 아크릴산-β-메틸글리시딜, 메타크릴산-β-메틸글리시딜, 아크릴산-β-에틸글리시딜, 메타크릴산-β-에틸글리시딜, 아크릴산-3,4-에폭시부틸, 메타크릴산-3,4-에폭시부틸, 아크릴산-6,7-에폭시헵틸, 메타크릴산-6,7-에폭시헵틸, α-에틸아크릴산-6,7-에폭시헵틸, 아크릴산-3,4-에폭시 시클로헥실메틸, 메타크릴산-3,4-에폭시 시클로헥실메틸, 4-비닐시클로헥센옥사이드, o-비닐벤질글리시딜에테르, m-비닐벤질글리시딜에테르 및 p-비닐벤질글리시딜에테르로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 광경화형 수지 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 (3)의 유기실란계 화합물이, 페닐기, 아미노기, (메타)아크릴기, 비닐기 또는 에폭시기를 포함하는 유기 실란계 화합물인 것을 특징으로 하는 광경화형 수지 조성물.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 유기실란계 화합물이, (3-글리시드옥시프로필)트리메톡시실란, (3-글리시드옥시프로필)트리에톡시실란, (3-글리시드옥시프로필)메틸디메톡시실란, (3-글리시드옥시프로필)디메틸에톡시실란, 3-(메타아크릴옥시)프로필트리메톡시실란, 3,4-에폭시부틸트리메톡시실란, 3,4-에폭시부틸트리에톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리에톡시실란, 아미노프로필트리에톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리-t-부톡시실란, 비닐트리이소부톡시실란, 비닐트리이소프로폭시실란, 비닐트리페녹시실란, 페닐트리에톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 아미노프로필트리메톡시실란 및 N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란으로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 광경화형 수지 조성물.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 (4) 광개시제가 다이페닐-(2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀옥사이드, 메틸벤조일포르메이트, 에틸(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐포스피네이트, 2,4-비스트리클로로메틸-6-p-메톡시스티릴-s-트리아진, 2-p-메톡시스티릴-4,6-비스트리클로로메틸-s-트리아진, 2,4-트리클로로메틸-6-트리아진, 2,4-트리클로로메틸-4-메틸나프틸-6-트리아진, 벤조페논, p-(다이에틸아미노)벤조페논, 2,2-다이클로로-4-페녹시아세토페논, 2,2-다이에톡시아세토페논, 2-도데실티오크산톤, 2,4-다이메틸티오크산톤, 2,4-다이에틸티오크산톤, 및 2,2-비스-2-클로로페닐-4,5,4,5-테트라페닐-2-1,2-다이이미다졸로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 광경화형 수지 조성물.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 광경화성 수지 조성물이 폴리옥시에틸렌옥틸페닐에테르, 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 계면활성제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 리소그래피용 광경화형 수지 조성물.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 광경화성 수지 조성물이 임프린트 리소그래피용 몰드용인 것을 특징으로 하는 광경화형 수지 조성물.
  14. (1) 패턴이 형성된 원판 스탬프 일면에 제1항에 따른 임프린트 리소그래피용 광경화형 수지 조성물을 도포하고 경화시켜 원판 몰드의 패턴이 전사된 경화 고분자 수지를 제조하는 단계, 및
    (2) 상기 패턴이 전사된 경화 고분자 수지를 원판 몰드로부터 이형시키는 단계를 포함하는, 임프린트 몰드의 제조방법.
  15. 제14항에 따른 제조방법에 의해 제조된 임프린트 몰드.
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