KR102101344B1 - Photopolymerizable composition for roll-to-roll nanoimprint lithography replica mold, and replica mold containg the same - Google Patents

Photopolymerizable composition for roll-to-roll nanoimprint lithography replica mold, and replica mold containg the same Download PDF

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Abstract

본 발명은 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물, 및 이를 포함하는 복제 몰드에 관한 것으로, 본 발명에 따른 롤투롤 나노임프린 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물은 이형성, 경화성, 패턴 전사성, 기판과의 밀착성, 내화학성, 내구성, 투과성 등이 우수하므로 100 nm 이하 피치의 미세패턴 박막으로 제조될 수 있을 뿐만 아니라, 나노 임프린트 복제 몰드로 제작될 수 있고, 특히 롤투롤 공정에 적용되어 100 nm 이하 피치의 미세패턴 박막을 제조할 수 있는 바, 종래 고가의 마스터 몰드를 대체할 수 있는 복제몰드가 제공되는 유용한 효과가 있다.The present invention relates to a photopolymerizable composition for producing a roll-to-roll nano-imprint replica mold, and a replica mold comprising the same, wherein the photo-polymerizable composition for producing a roll-to-roll nanoimprint replica mold according to the present invention has releasability, curability, pattern transferability, Since it has excellent adhesion to the substrate, chemical resistance, durability, permeability, etc., it can be manufactured not only as a fine pattern thin film with a pitch of 100 nm or less, but also as a nano-imprint replica mold, especially applied in a roll-to-roll process, 100 nm Below, it is possible to manufacture a fine pattern thin film of a pitch, which has a useful effect of providing a replica mold that can replace a conventional expensive master mold.

Description

롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물 및 이를 포함하는 복제 몰드{Photopolymerizable composition for roll-to-roll nanoimprint lithography replica mold, and replica mold containg the same}Photopolymerizable composition for roll-to-roll nanoimprint lithography replica mold, and replica mold containg the same}

본 발명은 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물, 및 이를 포함하는 복제 몰드에 관한 것이다.The present invention relates to a photopolymerizable composition for manufacturing a roll-to-roll nano-imprint replica mold, and a replica mold comprising the same.

종래 패턴의 형성 방법은 포토리소그래피법이나 레이저 직접 묘사법이 행해져 왔다. 상기 포토리소그래피법은 광의 파장보다 작은 사이즈의 요철 구조는 분해능을 갖지 않기 때문에 100 nm 이하의 미세 구조의 구현은 불가능하였다. 또한, 상기 레이저 묘사법은 100 nm 이하 가공은 가능하나 시간당 처리할 수 있는 처리율이 낮아 문제가 되고 있다.Conventional patterns are formed by photolithography or laser direct depiction. In the photolithography method, since the uneven structure having a size smaller than the wavelength of light does not have a resolution, it is impossible to realize a microstructure of 100 nm or less. In addition, the laser depiction method is capable of processing less than 100 nm, but has a low processing rate that can be processed per hour, which is a problem.

따라서, 최근에는 100 nm 이하 가공도 가능하며 처리율을 개선하는 방법으로 나노 임프린트 리소그래피 기술이 연구되고 있다. 나노 임프린트 리소그래피 기술은 미리 미세 요철 패턴을 작성한 나노임프리트용 마스터 몰드를 제작하고, 나노 임프린트용 수지를 도포한 기판을 합착하여 나노 임프린트용 마스터 몰드의 요철을 기판의 나노 임프린트용 수지에 전사하는 방법이다. Therefore, in recent years, it is also possible to process less than 100 nm and nanoimprint lithography technology has been studied as a method of improving the throughput. Nanoimprint lithography technology is a method of preparing a nanoimprint master mold in which a fine uneven pattern has been previously prepared, and transferring the unevenness of the nanoimprint master mold to the nanoimprint resin of the substrate by bonding the substrate coated with the nanoimprint resin. to be.

나노 임프린트 기술에 있어서는 기판 표면과 도막을 경화시켜 얻어지는 패턴의 밀착성 및 패턴과 몰드의 이형성이 중요하다. 몰드로부터의 이형성에 대해서는 몰드 표면에 불소계 처리제로 표면 처리를 통해 이형성을 부여하는 기술, 광 경화성 조성물과 몰드의 계면에 펜타플루오르프로판 가스 등의 불소계 가스를 개재하여 임프린트하는 기술이 일반적으로 알려져 있다.In nanoimprint technology, adhesion of a pattern obtained by curing a substrate surface and a coating film and releasability of a pattern and a mold are important. Regarding the releasability from the mold, a technique of imparting releasability through surface treatment with a fluorine-based treatment agent on the mold surface, and a technique of imprinting a fluorine-based gas such as pentafluoropropane gas at the interface between the photocurable composition and the mold are generally known.

그러나, 마스터 몰드를 이용하여 반복적으로 나노 임프린트 공정을 수행 할 경우 몰드패턴이 손상되어 지거나 패턴이 경화형수지의 반복적 사용으로 막히는 경우가 발생한다. 고가의 몰드 손상을 막고 공정의 용이성을 위하여 마스터 몰드로부터 복제 몰드를 제작하여 이 복제 몰드를 이용하여 나노 임프린트 공정을 수행 할 수 있다. 복제 몰드의 제작을 위하여 기존의 임프린트용 수지와는 특성이 다른 경화 수지가 필요한데, 요구되는 특성은 임프린트용 수지의 특성보다 더욱 까다롭다 할 수 있다.However, when the nano-imprint process is repeatedly performed using a master mold, a mold pattern may be damaged or a pattern may be blocked due to repeated use of a curable resin. In order to prevent expensive mold damage and to facilitate the process, a nano-imprint process can be performed using the replica mold by making a replica mold from the master mold. For the production of a replica mold, a cured resin having different characteristics from the existing imprint resin is required, and the required characteristics may be more demanding than those of the imprint resin.

복제 몰드용 경화 수지는 임프린트용 수지와 마찬가지로 패턴 형성성이 우수하여야하고 마스터 몰드와 이형성이 우수하여야 한다. 또한 제작된 복제 몰드는 임프린트용 수지로 나노 임프린트 공정을 수행한 후, 나노 임프린트용 수지(전사 패턴)와의 이형성이 우수하여야 한다. 종래에 많이 사용되어지고 있는 열경화형 복제 몰드용 소재인 폴리디메틸실록산(PDMS) 또는 하드PDMS(HPDMS)의 경우 유연 복제 몰드의 제작이 가능하고 가격이 저렴한 반면, 200 nm 피치 이하의 나노 임프린트 공정은 불가능하다. 또한, 200 nm 피치 이하의 패턴형성이 가능한 복제 몰드용 수지는 광 경화형 또는 열경화형 모두 찾기 어려운 상황이다.The cured resin for the replica mold should have excellent pattern formability and excellent mold release property as well as the resin for imprint. In addition, the produced replica mold should have excellent releasability with a nanoimprint resin (transfer pattern) after performing a nanoimprint process with an imprint resin. In the case of polydimethylsiloxane (PDMS) or hard PDMS (HPDMS), which is a material for thermosetting replication molds that has been widely used in the past, it is possible to manufacture flexible replication molds and is inexpensive, while nano imprint processes with a pitch of 200 nm or less impossible. In addition, resins for replica molds capable of forming a pattern with a pitch of 200 nm or less are difficult to find both photo-curable or thermosetting.

또한, 종래 평판형 나노 임프린트 기술은 스텝과 반복형 임프린트(step and repeat imprint)와 같이 하나의 몰드로 여러 번 패턴을 찍어냄으로써 연속적인 패턴 제작이 어려우나, 원형 몰드를 이용하면 롤 기반의 작업이 가능하여 대면적으로 패턴을 제작할 수 있기 때문에 롤투롤 임프린트 기술이 선호되고 있다. 롤투롤(Roll-to-Roll) 이란 웹 (web, 필름이나 종이등과 같이 폭에 비해 두께가 얇고 긴 소재)을 여러 대의 구동부와 롤(Roll)을 이용하여 이송시키면서 연속적으로 여러 공정을 수행하는 시스템이라 할 수 있다. In addition, the conventional flat-panel nano-imprint technology makes it difficult to produce a continuous pattern by stamping a pattern several times with a single mold, such as step and repeat imprint, but using a round mold enables roll-based work. The roll-to-roll imprint technology is preferred because it can produce a large area pattern. Roll-to-Roll (Roll-to-Roll) is a web (web, film or paper, thin and long compared to the width of the material) using a number of drives and rolls (Roll) to continuously perform a number of processes It is a system.

롤투롤 나노 임프린트 공정은 경제성 있는 공정으로, 하나의 몰드만 확보되면 다양한 연구목적에 맞게 미세구조를 가공할 수 있다. 나노 임프린트 공정의 경우, 나노크기 패턴의 원형 스탬프, 즉, 원형 몰드의 제작은 평판 몰드에 비하여 더욱 어렵고 고가의 공정이 요구되어진다. 따라서, 나노 임프린트 공정 중에 몰드의 훼손 또는 손상은 매우 치명적이므로 복제 몰드의 사용은 필수적이라 할 수 있다. The roll-to-roll nanoimprint process is an economical process, and if only one mold is secured, the microstructure can be processed for various research purposes. In the case of the nano-imprint process, the manufacture of a circular stamp of a nano-sized pattern, that is, a circular mold, is more difficult and more expensive than a flat plate mold. Therefore, the damage or damage of the mold during the nano-imprint process is very fatal, so it can be said that the use of the replica mold is essential.

원형 몰드에 적합한 복제 몰드의 제작에 있어 복제 몰드용 수지의 개발은 매우 중요하며 핵심기술이라 할 수 있는데, 롤투롤 공정에 적합한 점도, 몰드와의 이형성, 패턴 형성성을 충족시켜야 한다. 또한, 제작된 복제 몰드는 원형 롤에 감아서 나노 임프린트 공정을 수행하게 되는데, 이때 임프린트용 수지와의 이형성은 필수 조건이라 할 수 있다. 이러한 롤투롤 나노 임프린트용 복제 몰드를 제작하기 위한 소재의 개발은 거의 되어 있지 않은 실정이며, 더 나아가 100 nm 피치의 패턴 구현이 가능한 복제 몰드용 수지의 개발이 필요하다. In the manufacture of a replica mold suitable for a circular mold, the development of a resin for a replica mold is very important and can be said to be a core technology. It must satisfy the viscosity suitable for the roll-to-roll process, mold release and pattern formation. In addition, the fabricated replica mold is wound on a circular roll to perform a nano-imprint process. At this time, releasability with the resin for imprint can be said to be an essential condition. Development of a material for producing such a roll-to-roll nanoimprint replica mold has not been developed, and furthermore, it is necessary to develop a resin for a replica mold capable of implementing a pattern with a pitch of 100 nm.

이에, 본 발명자들은 롤투롤 나노 임프린트 공정을 통하여 100 nm 이하 수준의 미세패턴 구현이 가능한 복제 몰드용 조성물을 개발하기 위해 연구하던 중, 본 발명에 따른 롤투롤 나노임프린용 광중합성 조성물은 이형성, 경화성, 패턴 전사성, 기판과의 밀착성, 내화학성, 내구성, 투과성 등이 우수하므로 롤투롤 나노 임프린트 공정을 통하여 100 nm 이하 피치의 미세패턴 박막으로 제조될 수 있을 뿐만 아니라, 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드로 유용하게 사용될 수 있음을 알아내어 본 발명을 완성하였다. Thus, the present inventors were studying to develop a composition for a replica mold capable of realizing a fine pattern at a level of 100 nm or less through a roll-to-roll nanoimprint process, while the photopolymerizable composition for roll-to-roll nanoimprint according to the present invention was releasable, Since it has excellent curability, pattern transferability, adhesion to a substrate, chemical resistance, durability, and permeability, it can be manufactured as a fine pattern thin film having a pitch of 100 nm or less through a roll-to-roll nanoimprint process, as well as a roll-to-roll nano imprint replica mold The present invention was completed by finding out that it can be usefully used.

KR 2013-0096242KR 2013-0096242

Langmuir 2007, 23, 2898-2905Langmuir 2007, 23, 2898-2905

본 발명의 목적은 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a photopolymerizable composition for manufacturing a roll-to-roll nanoimprint replica mold.

본 발명의 다른 목적은 상기 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물을 포함하는 미세패턴 박막을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a fine pattern thin film comprising a photopolymerizable composition for manufacturing the roll-to-roll nanoimprint replica mold.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물을 포함하는 복제 몰드를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a replica mold comprising a photopolymerizable composition for manufacturing the roll-to-roll nanoimprint replica mold.

본 발명의 다른 목적은 상기 복제 몰드를 사용한, 복제 몰드의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a replica mold using the replica mold.

상기 목적을 달성하기 위하여,In order to achieve the above object,

본 발명의 일 측면에서,In one aspect of the invention,

하기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물; 및At least one compound selected from the group consisting of compounds represented by the following Chemical Formulas 1 to 3; And

하기 화학식 4 내지 7로 표시되는 첨가제;를 포함하는 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물이 제공된다:Provided is a photopolymerizable composition for manufacturing a roll-to-roll nanoimprint replica mold comprising an additive represented by the following Chemical Formulas 4 to 7:

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112018037378584-pat00001
Figure 112018037378584-pat00001

(상기 화학식 1에서,(In the formula 1,

R1은 -(CF2OCF2)a- 이고,And, - R 1 is - (CF 2 OCF 2) a

여기서, a는 독립적으로 0-5의 정수이고);Where a is independently an integer from 0-5);

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112018037378584-pat00002
Figure 112018037378584-pat00002

(상기 화학식 2에서,(In the formula 2,

R2는 -(CF2OCF2)b- 이고,R 2 is-(CF 2 OCF 2 ) b- ,

여기서, b는 독립적으로 0-5의 정수이고);Where b is independently an integer from 0-5);

[화학식 3][Formula 3]

Figure 112018037378584-pat00003
Figure 112018037378584-pat00003

(상기 화학식 3에서,(In the formula 3,

R3는 -(CF2OCF2)c- 이고,R 3 is-(CF 2 OCF 2 ) c- ,

여기서, c는 0-5의 정수이고);Where c is an integer from 0-5);

[화학식 4][Formula 4]

Figure 112018037378584-pat00004
Figure 112018037378584-pat00004

(상기 화학식 4에서,(In the above formula 4,

R4는 -(CF2CF2)d- 이고,R 4 is-(CF 2 CF 2 ) d- ,

d는 0-5의 정수이고);d is an integer from 0-5);

[화학식 5][Formula 5]

Figure 112018037378584-pat00005
Figure 112018037378584-pat00005

(상기 화학식 5에서,(In the above formula 5,

e는 독립적으로 0-5의 정수이고);e is independently an integer from 0-5);

[화학식 6][Formula 6]

Figure 112018037378584-pat00006
Figure 112018037378584-pat00006

(상기 화학식 6에서,(In the formula 6,

f, g, 및 h는 독립적으로 0-20의 정수이고,f, g, and h are independently integers of 0-20,

R5, R6, R7, R8 및 R9는 독립적으로R 5 , R 6 , R 7 , R 8 and R 9 are independently

Figure 112018037378584-pat00007
,
Figure 112018037378584-pat00008
,
Figure 112018037378584-pat00009
,
Figure 112018037378584-pat00010
, 및
Figure 112018037378584-pat00011
로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 1종이고,
Figure 112018037378584-pat00007
,
Figure 112018037378584-pat00008
,
Figure 112018037378584-pat00009
,
Figure 112018037378584-pat00010
, And
Figure 112018037378584-pat00011
Any one selected from the group consisting of,

여기서, i, j, k 및 l은 독립적으로 1-20의 정수이고); 및Where i, j, k and l are independently integers of 1-20); And

[화학식 7][Formula 7]

Figure 112018037378584-pat00012
Figure 112018037378584-pat00012

(상기 화학식 7에서,(In the above formula 7,

m은 1-20의 정수이다).m is an integer from 1-20).

또한, 본 발명의 다른 측면에서,In addition, in another aspect of the invention,

상기 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물을 포함하는 미세패턴 박막이 제공된다.A fine pattern thin film is provided comprising a photopolymerizable composition for manufacturing the roll-to-roll nanoimprint replica mold.

나아가, 본 발명의 또 다른 측면에서,Furthermore, in another aspect of the invention,

상기 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물을 포함하는 나노 임프린트용 복제 몰드가 제공된다.A replica mold for nanoimprint is provided that includes a photopolymerizable composition for manufacturing the roll-to-roll nanoimprint replica mold.

또한, 본 발명의 다른 측면에서,In addition, in another aspect of the invention,

기판상에 상기 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물을 도포하는 단계(단계 1);Coating a photopolymerizable composition for manufacturing the roll-to-roll nanoimprint replica mold on a substrate (step 1);

상기 단계 1의 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물이 도포된 기판상에 마스터 몰드를 가압하는 성형 단계(단계 2); 및A molding step of pressing the master mold on the substrate coated with the photopolymerizable composition for manufacturing the roll-to-roll nanoimprint replica mold of step 1 (step 2); And

상기 단계 2에서 성형된 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물에 광을 조사하여 경화시킨 후, 몰드와 기판을 이형시키는 단계(단계 3)를 포함하는, 나노 임프린트용 복제 몰드의 제조방법이 제공된다.A method of manufacturing a replica mold for nano-imprint comprising the step (step 3) of releasing the mold and the substrate after irradiating light to the photopolymerizable composition for manufacturing a roll-to-roll nano-imprint replica mold molded in step 2 Is provided.

본 발명에 따른 롤투롤 나노임프린 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물은 이형성, 경화성, 패턴 전사성, 기판과의 밀착성, 내화학성, 내구성, 투과성 등이 우수하므로 100 nm 이하 피치의 미세패턴 박막으로 제조될 수 있을 뿐만 아니라, 나노 임프린트 복제 몰드로 제작될 수 있고, 특히 롤투롤 공정에 적용되어 100 nm 이하 피치의 미세패턴 박막을 제조할 수 있는 바, 종래 고가의 마스터 몰드를 대체할 수 있는 복제몰드가 제공되는 유용한 효과가 있다.The photopolymerizable composition for manufacturing roll-to-roll nanoimprint replica mold according to the present invention is excellent in mold release, curability, pattern transferability, adhesion to a substrate, chemical resistance, durability, permeability, and the like, and is manufactured as a fine pattern thin film having a pitch of 100 nm or less Not only can it be made of a nano-imprint replica mold, it is particularly applicable to a roll-to-roll process to produce a fine pattern thin film with a pitch of 100 nm or less, a replica mold that can replace a conventional expensive master mold There is a useful effect provided.

도 1은 본 발명 광중합성 조성물(실시예 20)에 종래 고가의 마스터 몰드를 이용하는 롤투롤 나노 임프린트 공정을 수행하여, 이로부터 제조된 미세패턴 박막의 SEM(Scanning Electron Microscope, 주사전자현미경) 이미지를 나타낸 것으로, 100 nm 이하 피치의 미세패턴이 관찰된다.
도 2는 본 발명에 따라 제조된 복제 몰드를 이용하는 롤투롤 나노 임프린트 공정을 수행하여, 이로부터 제조된 미세패턴 박막의 SEM(Scanning Electron Microscope, 주사전자현미경) 이미지를 나타낸 것으로, 100 nm 이하 피치의 미세패턴이 관찰된다.
1 is a SEM (Scanning Electron Microscope) image of a micropattern thin film prepared therefrom by performing a roll-to-roll nanoimprint process using a conventional expensive master mold on the photopolymerizable composition of the present invention (Example 20). As shown, fine patterns with a pitch of 100 nm or less are observed.
2 shows a SEM (Scanning Electron Microscope) image of a micropattern thin film prepared therefrom by performing a roll-to-roll nanoimprint process using a replica mold prepared according to the present invention, with a pitch of 100 nm or less Fine patterns are observed.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명의 일 측면에서,In one aspect of the invention,

하기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물; 및At least one compound selected from the group consisting of compounds represented by the following Chemical Formulas 1 to 3; And

하기 화학식 4 내지 7로 표시되는 첨가제;를 포함하는 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물이 제공된다:Provided is a photopolymerizable composition for manufacturing a roll-to-roll nanoimprint replica mold comprising an additive represented by the following Chemical Formulas 4 to 7:

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112018037378584-pat00013
Figure 112018037378584-pat00013

(상기 화학식 1에서,(In the formula 1,

R1은 -(CF2OCF2)a- 이고,And, - R 1 is - (CF 2 OCF 2) a

여기서, a는 독립적으로 0-5의 정수이고);Where a is independently an integer from 0-5);

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112018037378584-pat00014
Figure 112018037378584-pat00014

(상기 화학식 2에서,(In the formula 2,

R2는 -(CF2OCF2)b- 이고,R 2 is-(CF 2 OCF 2 ) b- ,

여기서, b는 독립적으로 0-5의 정수이고);Where b is independently an integer from 0-5);

[화학식 3][Formula 3]

Figure 112018037378584-pat00015
Figure 112018037378584-pat00015

(상기 화학식 3에서,(In the formula 3,

R3는 -(CF2OCF2)c- 이고,R 3 is-(CF 2 OCF 2 ) c- ,

여기서, c는 0-5의 정수이고);Where c is an integer from 0-5);

[화학식 4][Formula 4]

Figure 112018037378584-pat00016
Figure 112018037378584-pat00016

(상기 화학식 4에서,(In the above formula 4,

R4는 -(CF2CF2)d- 이고,R 4 is-(CF 2 CF 2 ) d- ,

d는 0-5의 정수이고);d is an integer from 0-5);

[화학식 5][Formula 5]

Figure 112018037378584-pat00017
Figure 112018037378584-pat00017

(상기 화학식 5에서,(In the above formula 5,

e는 독립적으로 0-5의 정수이고);e is independently an integer from 0-5);

[화학식 6][Formula 6]

Figure 112018037378584-pat00018
Figure 112018037378584-pat00018

(상기 화학식 6에서,(In the formula 6,

f, g, 및 h는 독립적으로 0-20의 정수이고,f, g, and h are independently integers of 0-20,

R5, R6, R7, R8 및 R9는 독립적으로R 5 , R 6 , R 7 , R 8 and R 9 are independently

Figure 112018037378584-pat00019
,
Figure 112018037378584-pat00020
,
Figure 112018037378584-pat00021
,
Figure 112018037378584-pat00022
, 및
Figure 112018037378584-pat00023
로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 1종이고,
Figure 112018037378584-pat00019
,
Figure 112018037378584-pat00020
,
Figure 112018037378584-pat00021
,
Figure 112018037378584-pat00022
, And
Figure 112018037378584-pat00023
Any one selected from the group consisting of,

여기서, i, j, k 및 l은 독립적으로 1-20의 정수이고); 및Where i, j, k and l are independently integers of 1-20); And

[화학식 7][Formula 7]

Figure 112018037378584-pat00024
Figure 112018037378584-pat00024

(상기 화학식 7에서,(In the above formula 7,

m은 1-20의 정수이다).m is an integer from 1-20).

이하, 본 발명에 따른 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물에 대하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the photopolymerizable composition for manufacturing a roll-to-roll nanoimprint replica mold according to the present invention will be described in detail.

본 발명의 일 측면에서,In one aspect of the invention,

상기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물은 조성물의 우수한 패턴 전사성, 경화 속도, 경화 시 발생하는 수축 감소의 기능을 부여하는 성분인 것으로 이해할 수 있다.It can be understood that at least one compound selected from the group consisting of the compounds represented by Chemical Formulas 1 to 3 is a component that provides a function of excellent pattern transferability, curing speed, and shrinkage reduction during curing of the composition.

특정 이론에 제한되지 않으나, 상기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물의 높은 불소기 함유로 인하여, 표면에너지를 낮출 수 있는 바, 이로부터 본 발명 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물의 이형성이 보다 향상되는 것으로 이해될 수 있다.Although not limited to a specific theory, due to the high content of fluorine groups in the compounds represented by Chemical Formulas 1 to 3, the surface energy can be lowered, from which the release property of the photopolymerizable composition for manufacturing roll-to-roll nanoimprint replica mold of the present invention It can be understood to be more improved.

본 발명의 일 구체예에서,In one embodiment of the invention,

상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 1a로 표시되는 화합물일 수 있다.The compound represented by Chemical Formula 1 may be a compound represented by Chemical Formula 1a.

[화학식 1a][Formula 1a]

Figure 112018037378584-pat00025
Figure 112018037378584-pat00025

본 발명의 다른 구체예에서,In another embodiment of the invention,

상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2a로 표시되는 화합물일 수 있다.The compound represented by Chemical Formula 2 may be a compound represented by Chemical Formula 2a.

[화학식 2a][Formula 2a]

Figure 112018037378584-pat00026
Figure 112018037378584-pat00026

본 발명의 또 다른 구체예에서,In another embodiment of the invention,

상기 화학식 3으로 표시되는 화합물은 하기 화학식 3a로 표시되는 화합물일 수 있다.The compound represented by Chemical Formula 3 may be a compound represented by Chemical Formula 3a.

[화학식 3a][Formula 3a]

Figure 112018037378584-pat00027
Figure 112018037378584-pat00027

본 발명의 다른 측면에서,In another aspect of the invention,

상기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물은 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물 전체 중량에 대하여, 1 내지 30 중량% 로 포함되는 것이 바람직하고, 5 내지 25 중량%로 포함되는 것이 보다 바람직하고, 10 내지 25 중량%로 포함되는 것이 가장 바람직할 수 있다.The at least one compound selected from the group consisting of the compounds represented by Formulas 1 to 3 is preferably included in 1 to 30% by weight, based on the total weight of the photopolymerizable composition for manufacturing a roll-to-roll nanoimprint replica mold, 5 to It is more preferably included at 25% by weight, and most preferably included at 10 to 25% by weight.

1 중량% 미만으로 포함되는 경우, 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물의 이형성이 저하되는 문제가 있고, 특히 본 발명 조성물을 사용하여 제작되는 복제 몰드의 경우, 사용시 또 다른 나노 임프린트용 수지와의 이형성 측면에서, 문제점이 발생할 수 있다. 한편, 30 중량% 초과로 포함되는 경우, 조성물의 점도 향상이 지나치게 심화되는 바, 롤투롤 나노 임프린트 공정에 적합하지 못한 문제가 발생한다.When included in less than 1% by weight, there is a problem that the mold release property of the photopolymerizable composition for producing roll-to-roll nanoimprint replica molds decreases. In particular, in the case of a replica mold produced using the composition of the present invention, another nanoimprint resin is used. In terms of releasability, problems may arise. On the other hand, when it is included in more than 30% by weight, the viscosity of the composition is too severe, a problem that is not suitable for the roll-to-roll nanoimprint process occurs.

본 발명의 또 다른 측면에서,In another aspect of the invention,

상기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물 중 1종 화합물을 선택하여, 본 발명 조성물에 포함될 수 있으나, 다르게는 2종 이상의 화합물을 혼합하여 본 발명 조성물에 포함되는 것이 바람직할 수 있는데, 예를 들어, 2종의 화합물이 혼합되어 조성물에 포함되는 경우, 두 화합물의 비율은 0.1 내지 20 중량부로 혼합되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 3종의 화합물이 모두 혼합되어 포함될 수 있고, 이 경우, 화학식 1로 표시되는 화합물: 화학식 2로 표시되는 화합물: 화학식 3으로 표시되는 화합물의 중량비는 0.1 - 1 : 0.1 - 2 : 1 - 3 인 것이 조성물의 특성 측면에서 바람직할 수 있다.By selecting one compound among the compounds represented by Formulas 1 to 3, it may be included in the composition of the present invention, but alternatively, it may be preferable to include two or more compounds in the composition of the present invention by mixing, for example, When two types of compounds are mixed and included in the composition, the ratio of the two compounds is preferably mixed at 0.1 to 20 parts by weight, more preferably all three types of compounds may be mixed and included, in this case, Formula 1 Compound represented by: Compound represented by Formula 2: The weight ratio of the compound represented by Formula 3 is 0.1-1: 0.1-2: 1-3 It may be preferable in terms of properties of the composition.

본 발명의 다른 측면에서,In another aspect of the invention,

상기 화학식 4 내지 7로 표시되는 첨가제는 상기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물의 다관능 아크릴계와 반응하여 가교 (cross-linking) 구조를 갖을 수 있고, 상기 첨가제를 사용하는 것으로부터 본 발명 조성물, 또는 복제 몰드의 경화 밀도가 향상되고, 나아가 경화성, 내화학성, 내구성 등의 특성이 향상되는 것으로 이해될 수 있다.The additives represented by Formulas 4 to 7 may have a cross-linking structure by reacting with the polyfunctional acrylic system of the compounds represented by Formulas 1 to 3, and the composition of the present invention from the use of the additives, or It can be understood that the curing density of the replica mold is improved, and further, properties such as curability, chemical resistance and durability are improved.

본 발명의 일 구체예에서,In one embodiment of the invention,

상기 화학식 4로 표시되는 첨가제는 하기 화학식 4a로 표시되는 화합물일 수 있다.The additive represented by Chemical Formula 4 may be a compound represented by Chemical Formula 4a.

[화학식 4a] [Formula 4a]

Figure 112018037378584-pat00028
Figure 112018037378584-pat00028

본 발명의 다른 구체예에서,In another embodiment of the invention,

상기 화학식 5로 표시되는 첨가제는 하기 화학식 5a로 표시되는 화합물일 수 있다.The additive represented by Chemical Formula 5 may be a compound represented by Chemical Formula 5a.

[화학식 5a][Formula 5a]

Figure 112018037378584-pat00029
Figure 112018037378584-pat00029

본 발명의 또 다른 구체예에서,In another embodiment of the invention,

상기 화학식 6으로 표시되는 첨가제는 하기 화학식 6a 내지 6e 로 표시되는 화합물 중 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.The additive represented by Chemical Formula 6 may be any one or more selected from compounds represented by the following Chemical Formulas 6a to 6e.

[화학식 6a][Formula 6a]

Figure 112018037378584-pat00030
Figure 112018037378584-pat00030

(상기 화학식 6a에서,(In the above formula 6a,

n 및 o은 독립적으로 1-20의 정수이다).n and o are independently integers of 1-20).

[화학식 6b][Formula 6b]

Figure 112018037378584-pat00031
Figure 112018037378584-pat00031

(상기 화학식 6b에서,(In the formula 6b,

p는 1-20의 정수이다).p is an integer from 1-20).

[화학식 6c][Formula 6c]

Figure 112018037378584-pat00032
Figure 112018037378584-pat00032

(상기 화학식 6c에서,(In the formula 6c,

q, r, s, t 및 u는 독립적으로 1-20의 정수이다).q, r, s, t and u are independently integers from 1-20).

[화학식 6d][Formula 6d]

Figure 112018037378584-pat00033
Figure 112018037378584-pat00033

(상기 화학식 6d에서,(In the formula 6d,

v 및 w는 독립적으로 1-20의 정수이다).v and w are independently integers of 1-20).

[화학식 6e][Formula 6e]

Figure 112018037378584-pat00034
Figure 112018037378584-pat00034

(상기 화학식 6e에서,(In the formula 6e,

x 및 y는 독립적으로 1-20의 정수이다).x and y are independently integers of 1-20).

본 발명의 다른 구체예에서,In another embodiment of the invention,

상기 화학식 7로 표시되는 첨가제는 하기 화학식 7a로 표시되는 화합물일 수 있다.The additive represented by Chemical Formula 7 may be a compound represented by Chemical Formula 7a.

[화학식 7a][Formula 7a]

Figure 112018037378584-pat00035
Figure 112018037378584-pat00035

(상기 화학식 7a에서,(In the formula 7a,

m은 5 내지 15의 정수이고, 바람직한 분자량은 700 g/mol이다)m is an integer from 5 to 15, the preferred molecular weight is 700 g / mol)

본 발명의 또 다른 측면에서,In another aspect of the invention,

상기 화학식 4 내지 7로 표시되는 첨가제는, 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물 전체 중량에 대하여, 70 내지 99 중량%인 것이 바람직할 수 있다.The additives represented by Chemical Formulas 4 to 7 may be preferably 70 to 99% by weight based on the total weight of the photopolymerizable composition for manufacturing a roll-to-roll nanoimprint replica mold.

만일, 첨가제가 70 중량% 미만으로 포함되는 경우, 이로부터 제작되는 본 발명 복제 몰드는 나노 임프린트용 수지와의 이형성이 저하되는 문제가 발생하고, 한편 첨가제가 99 중량% 초과로 포함되는 경우, 조성물은 롤투롤 나노 임프린트 공정에 적합하지 않은 높은 점도를 나타내는 문제가 발생한다.If, if the additive is contained in less than 70% by weight, the replica mold of the present invention produced therefrom occurs a problem that the mold release property is reduced with the resin for nanoimprint, while the additive is included in excess of 99% by weight, the composition There arises a problem of high viscosity, which is not suitable for silver roll-to-roll nanoimprint processes.

본 발명의 또 다른 측면에서,In another aspect of the invention,

상기 화학식 4로 표시되는 화합물: 화학식 5로 표시되는 화합물: 화학식 6으로 표시되는 화합물 : 화학식 7로 표시되는 화합물의 중량비는 2.5-3.0 : 0.5-1.5 : 2.6-3.6 : 1.0-2.0인 것이 바람직할 수 있고, 2.5-3.0 : 0.5-1.0 : 2.6-3.1 : 1.0-1.5인 것이 보다 바람직할 수 있다.The compound represented by Formula 4: The compound represented by Formula 5: The compound represented by Formula 6: The weight ratio of the compound represented by Formula 7 is preferably 2.5-3.0: 0.5-1.5: 2.6-3.6: 1.0-2.0 And 2.5-3.0: 0.5-1.0: 2.6-3.1: 1.0-1.5 may be more preferable.

나아가, 본 발명의 다른 측면에서,Furthermore, in another aspect of the invention,

본 발명에 따른 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물은 광 개시제를 더 포함할 수 있다.The photopolymerizable composition for manufacturing a roll-to-roll nanoimprint replica mold according to the present invention may further include a photoinitiator.

여기서, 상기 광 개시제는 본 발명 조성물의 광 경화를 촉진시킬 수 있는 것이라면, 제한 없이 사용할 수 있고, 일 측면에서, 특히 롤투롤 공정에 적용되는 경우, 공정 속도에 본 발명 조성물이 적합한 속도로 광 경화될 수 있도록 광 경화를 촉진시킬 수 있는 광 개시제가 사용될 수 있다.Here, the photoinitiator can be used without limitation, as long as it can promote the photocuring of the composition of the present invention, and in one aspect, particularly when applied to a roll-to-roll process, the composition of the present invention is photocured at a suitable rate for the process speed A photoinitiator that can promote photocuring to be used can be used.

본 발명의 일 구체예에서,In one embodiment of the invention,

상기 광 개시제로는, 이에 제한되지 않으나, 페닐 글리옥실릭 에시드 메틸 에스테르, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-1-프로판, 1-하이드록시-사이클로헥실-페닐-케톤, 2-하이드록시-1-{4-[4-(2-하이드록시-2-메틸-프로피오닐)-벤질]-페닐}-2-메틸-프로판-1-온, 디페닐 (2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀 옥사이드 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있으며, 페닐 글리옥실릭 에시드 메틸 에스테르, 디페닐 (2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀 옥사이드, 또는 이의 조합 중 선택되는 것을 사용할 수 있다.The photoinitiator is, but is not limited to, phenyl glyoxylic acid methyl ester, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-1-propane, 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone, 2- Hydroxy-1- {4- [4- (2-hydroxy-2-methyl-propionyl) -benzyl] -phenyl} -2-methyl-propan-1-one, diphenyl (2,4,6- Trimethylbenzoyl) phosphine oxide or the like can be used alone or in combination, and phenyl glyoxylic acid methyl ester, diphenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl) phosphine oxide, or a combination thereof can be used. .

일 측면에서, 본 발명에 따른 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물에 있어서, 상기 광 개시제의 첨가 비율은, 상기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물에서 선택되는 1종 이상의 화합물 대비, 0.05 내지 5 중량부인 것이 바람직하고, 0.1 내지 1 중량부인 것이 보다 바람직할 수 있다.In one aspect, in the photopolymerizable composition for producing a roll-to-roll nanoimprint replica mold according to the present invention, the addition ratio of the photoinitiator, compared to one or more compounds selected from the compounds represented by Formulas 1 to 3, 0.05 to It is preferably 5 parts by weight, and more preferably 0.1 to 1 part by weight.

0.05 중량부 미만으로 포함될 경우, 광 경화가 충분하게 촉진되지 못하는 문제가 있고, 5 중량부 초과로 포함될 경우, 광 경화에 필요한 양을 초과하여, 오히려 본 발명 조성물, 또는 이로부터 제조되는 복제몰드의 특성 측면에 문제가 될 수 있다.When included in less than 0.05 parts by weight, there is a problem that the photo-curing is not sufficiently promoted, and when it is included in more than 5 parts by weight, it exceeds the amount required for photo-curing, rather than the composition of the present invention, or a replica mold produced therefrom This can be a problem in terms of properties.

한편, 본 발명의 다른 측면에서,Meanwhile, in another aspect of the present invention,

본 발명에 따른 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물은 별도의 용매를 포함하지 않는 것이 바람직할 수 있다.The photopolymerizable composition for manufacturing roll-to-roll nanoimprint replica molds according to the present invention may preferably contain no separate solvent.

일 구체예로, 용매가 포함되는 경우, 특히, 복제 몰드 제작 공정 중, 용매 증발에 따른 수축 등의 문제로부터, 복제 몰드의 패턴 구현이 어려워지는 문제가 있을 수 있다.In one embodiment, when a solvent is included, there may be a problem that it is difficult to implement a pattern of the replication mold, particularly from a problem such as shrinkage due to solvent evaporation during the process of manufacturing the replication mold.

또한, 본 발명의 또 다른 측면에서,In addition, in another aspect of the invention,

상기 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물을 포함하는 미세패턴 박막이 제공된다.A fine pattern thin film is provided comprising a photopolymerizable composition for manufacturing the roll-to-roll nanoimprint replica mold.

본 발명의 미세패턴 박막의 일 측면에 있에서,In one aspect of the fine pattern thin film of the present invention,

본 발명의 미세패턴 박막은, 몰드, 기판 등과의 이형성이 우수하여, 손상이 적고, 나아가 패턴 피치 측면에서도, 100 nm 이하, 90 nm 이하, 80 nm 이하, 60 nm 이하, 50 nm 이하로 세밀한 패턴 구현이 가능한 이점이 있다.The fine patterned thin film of the present invention has excellent mold release properties, such as molds and substrates, and has little damage, and furthermore, even in terms of pattern pitch, a fine pattern of 100 nm or less, 90 nm or less, 80 nm or less, 60 nm or less, 50 nm or less There is an advantage that can be implemented.

또한, 본 발명의 미세패턴 박막의 다른 측면에 있에서,In addition, in another aspect of the fine pattern thin film of the present invention,

본 발명의 미세패턴 박막은, 높은 불소 함유로 표면에너지가 낮아, 몰드와의 이형성이 우수한 장점이 있다.The fine pattern thin film of the present invention has a high fluorine-containing surface energy, and thus has an advantage of excellent mold release property.

상기 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물은, 미세패턴 제작을 위한 공정 중, 사용되는 몰드의 전 영역으로 채워져야 되는데, 이를 위해서는 점도 특성이 매우 중요하다.The roll-to-roll nanoimprint photopolymerizable composition for replica molding must be filled with the entire region of the mold to be used during the process for the production of a fine pattern, and for this, viscosity properties are very important.

이러한 측면에서, 본 발명에 따른 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물의 점도 특성은 유리하고, 예를 들어, 25℃에서 150 - 250 cp(centi-poise)의 점도를 나타낼 수 있고, 바람직하게는 180 - 220 cp의 점도를 나타낸다.In this aspect, the viscosity property of the photopolymerizable composition for manufacturing a roll-to-roll nanoimprint replica mold according to the present invention is advantageous, for example, may exhibit a viscosity of 150-250 cp (centi-poise) at 25 ° C, preferably It shows a viscosity of 180-220 cp.

상기 점도가 150 cp 이하일 경우 기판상에서 조성물이 흘러내리는 문제점이 있고, 250 cp 초과일 경우 몰드의 패턴전사가 어려워, 상기 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물이 성형되기 어려운 문제점이 있다.When the viscosity is 150 cp or less, there is a problem that the composition flows down on the substrate, and when it is more than 250 cp, pattern transfer of the mold is difficult, and the photopolymerizable composition for manufacturing the roll-to-roll nanoimprint replica mold is difficult to be molded.

특히, 복제 몰드 제작 측면에 있어서, 종래 기술은, 이러한 점도 특성을 달성할 수 없었고, 실질적으로 복제 몰드로 제작되어 미세패턴 전사가 가능한 바는 보이지 못했다. 더욱더 100 nm 이하의 미세패턴 구현은 종래 기술로는 불가했던 바, 본 발명 조성물이 보이는 우수한 이형성, 패턴 전사성 등의 특성은 복제 몰드 제작 측면에서 특히 유리한 것으로 이해될 수 있다.In particular, in terms of manufacturing a replica mold, the prior art could not achieve such a viscosity characteristic, and it was practically manufactured with a replica mold, so that it was not possible to transfer fine patterns. Further, since the implementation of a fine pattern of 100 nm or less was not possible with the prior art, it can be understood that the properties of the composition of the present invention, such as excellent releasability and pattern transferability, are particularly advantageous in terms of manufacturing a replica mold.

또한, 본 발명에 따른 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물은 바람직한 점도 범위에 있으므로, 유동성이 우수하기 때문에 몰드의 캐비티 (cavity) 내 상기 조성물이 빈틈없이 흘러들기 쉽고 롤 가압에 의한 결함, 버블에 의한 결합을 일으키지 않으므로, 몰드로 인한 잔사가 남지 않아 가공적으로 우수한 장점을 가진다.In addition, the photopolymerizable composition for manufacturing roll-to-roll nano-imprint replica molds according to the present invention is in a desirable viscosity range, and thus the fluid is excellent in fluidity, so that the composition in the cavity of the mold easily flows tightly and defects due to roll pressure, Since it does not cause bonding due to bubbles, it does not leave any residue due to the mold, and thus has excellent processability.

나아가, 본 발명의 미세패턴 박막의 또 다른 측면에 있에서,Furthermore, in another aspect of the fine pattern thin film of the present invention,

본 발명의 미세패턴 박막은, 광 투과성, 성형성 등이 우수한 이점이 있다.The fine pattern thin film of the present invention has an advantage of excellent light transmittance, moldability, and the like.

이러한 특성은, 미세패턴 박막에 사용되는 본 발명 조성물 자체의 투과성이 높으므로, 광을 조사하였을 때 조성물의 외부뿐만 아니라 내부까지 광이 조사되므로 전체적으로 균일하게 경화가 유도되는 것으로부터 달성되는 것으로 이해될 수 있다.These properties, since the permeability of the composition of the present invention used in the fine pattern thin film is high, when light is irradiated, light is irradiated not only to the outside but also to the inside of the composition, and thus it can be understood to be achieved by uniformly curing. You can.

상술한 바와 같이 본 발명 미세패턴 박막의 이점은, 본 발명에 따른 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물이, 이를 구성하는 각각의 구성요소가 발휘하는 기능들이 결합되어 몰드와의 이형성, 경화성, 패턴 전사성, 기판과의 밀착성, 내화학성, 내구성, 투과성 등이 현저히 우수한 것에 기인하는 것으로 이해될 수 있다.As described above, the advantage of the micropattern thin film of the present invention is that the roll-to-roll nano-imprint replica mold production photopolymerizable composition according to the present invention combines the functions exerted by each component constituting the mold and releasability with the mold. , It can be understood that the pattern transferability, adhesion to the substrate, chemical resistance, durability, permeability, and the like are attributable to remarkably excellent.

본 발명의 미세패턴 박막의 일 구체예에서,In one embodiment of the fine pattern thin film of the present invention,

롤투롤 공정을 이용하여, 0.01 - 100 nm 피치(pitch)의 미세패턴 박막이 제조될 수 있음을 확인하였다(실험예 2 및 도 1 참조).Using a roll-to-roll process, it was confirmed that a fine pattern thin film having a pitch of 0.01-100 nm can be manufactured (see Experimental Example 2 and FIG. 1).

본 발명의 미세패턴 박막의 또 다른 구체예에서,In another embodiment of the fine pattern thin film of the present invention,

미세패턴 박막의 미세퍼턴 구현을 SEM 이미지로 확인하였을 뿐 아니라, 제조된 미세패턴 박막을 최종적으로 몰드로서 사용할 수 있음을 보였다(도 2 참조).In addition to confirming the micropattern implementation of the micropattern thin film by SEM image, it was shown that the prepared micropattern thin film can be finally used as a mold (see FIG. 2).

이는, 본 발명 조성물로부터 우수한 미세패턴 박막이 제조될 수 있을 뿐 아니라, 미세패턴 박막의 특성으로부터 이를 다시 나노 임프린트 몰드로 사용할 수 있음을 보인 것으로, 미세패턴 박막을 다시 몰드로 사용함에 있어, 우수한 패턴 전사성 이형성 등의 몰드로서의 기능적인 측면에 있이서도, 우수함을 도 2와 같이 확인하였다.This shows that not only can an excellent micropattern thin film be produced from the composition of the present invention, but also that it can be used as a nano imprint mold again from the characteristics of the micropattern thin film. Even in the functional aspect as a mold such as transferability releasability, it was confirmed as excellent in FIG. 2.

따라서, 본 발명 미세패턴 박막은 나노 임프린트용 몰드로서 기능할 수 있고, 본 발명은 이를 포함한다. 바람직하게 상기 몰드는, 복제 몰드로 이해될 수 있고, 본 발명 복제 몰드는, 바람직하게 롤투롤 공정에 적용되는 복제 몰드인 것으로 이해될 수 있다.Therefore, the micropattern thin film of the present invention can function as a mold for nanoimprint, and the present invention includes it. Preferably, the mold may be understood as a replica mold, and the replica mold of the present invention may be understood as a replica mold preferably applied to a roll-to-roll process.

나아가, 본 발명의 또 다른 측면에서,Furthermore, in another aspect of the invention,

상기 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물을 포함하는 나노 임프린트용 복제 몰드가 제공된다.A replica mold for nanoimprint is provided that includes a photopolymerizable composition for manufacturing the roll-to-roll nanoimprint replica mold.

본 발명 나노 임프린트용 복제 몰드의 일 측면에 있어서,In one aspect of the replica mold for nanoimprints of the present invention,

본 발명 복제 몰드는 높은 불소기 함유로 표면에너지가 낮아, 나노 임프린트용 수지와의 이형성이 우수한 장점이 있다.The replica mold of the present invention has a high fluorine group and has a low surface energy, so it has an advantage of excellent releasability with a nanoimprint resin.

일반적으로, 나노 임프린트 공정에서, 마스터 몰드를 이용하여 반복적으로 공정을 수행할 경우, 마스터 몰드 패턴이 손상되어지거나, 패턴이 나노 임프린트용 수지의 반복적 사용으로 막히는 경우가 발생된다. 따라서, 마스터 몰드로부터 복제 몰드를 제작하여,상기 복제 몰드를 이용하여 임프린트 공정을 수행할 수 있으며, 상기 복제 몰드로 제조되기 위하여 요구되는 특성은 나노 임프린트용 수지와의 이형성이 우수해야 하는 바, 이러한 측면에서 본 발명이 제공하는 복제 몰드는 종래 기술 대비 우수한 이형성을 달성하고, 지속 사용 가능하다.In general, in a nano-imprint process, when a process is repeatedly performed using a master mold, a master mold pattern is damaged or a pattern is blocked due to repeated use of a resin for nano-imprint. Therefore, by making a replica mold from the master mold, it is possible to perform an imprint process using the replica mold, and the properties required to be produced by the replica mold must have excellent releasability with the nanoimprint resin. In terms of aspect, the replication mold provided by the present invention achieves excellent releasability compared to the prior art and can be used continuously.

또한, 본 발명 나노 임프린트용 복제 몰드의 다른 측면에 있어서,In addition, in another aspect of the replica mold for nanoimprints of the present invention,

본 발명 복제 몰드는 균일한 경화도를 나타내고, 내구성이 우수한 이점이 있다.The replica mold of the present invention has the advantage of exhibiting a uniform curing degree and excellent durability.

이는, 복제 몰드 제작에 사용되는 조성물 자체의 광 투과성이 높은 특성으로부터, 광 경화시, 조성물의 외부뿐만 아니라 내부까지 광이 고르게 조사되어 전체적으로 균일하게 경화가 유도되는 것으로부터 달성되는 이점인 것으로 이해될 수 있다.It will be understood that this is an advantage achieved from light-transmitting properties of the composition itself used for the production of the replica mold, and when light is cured, light is uniformly irradiated not only to the outside but also to the inside of the composition to induce curing uniformly as a whole. You can.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 나노 임프린트용 복제 몰드는, 나노 임프린용 수지와의 이형성, 경화성, 패턴 전사성, 기판과의 밀착성, 내화학성, 내구성, 투과성 등이 현저히 우수하므로 복제 몰드로서 기능이 우수하고, 특히 종래 기술에서 달성될 수 없는 미세패턴 전사성을 도 2와 같이 입증한 바, 실질적으로 산업 현장에 적용될 수 있는 기술이다.As described above, the replica mold for nanoimprint according to the present invention is a replica mold because it has excellent releasability, curability, pattern transferability, adhesion to a substrate, chemical resistance, durability, permeability, etc. with a resin for nanoimprint. It is a technology that can be applied to industrial sites in fact, as it demonstrates excellent functionality and is particularly capable of achieving micropattern transferability that cannot be achieved in the prior art as shown in FIG. 2.

특히, 롤투롤 공정에 있어서, 복제 몰드의 기능적인 요구 특성은 보다 까다롭고, 특히 미세패턴 전사를 위해서는, 더더욱 복제 몰드와 수지와의 이형성, 패턴 전사성, 몰드의 내구성 등 요구되는 조건이 많고, 엄격하다.In particular, in the roll-to-roll process, the functional requirements of the replica mold are more demanding, and in particular, for fine pattern transfer, there are many more required conditions such as mold release between the replica mold and the resin, pattern transferability, and durability of the mold. strict.

본 발명에서는 놀랍게도, 이러한 요구조건을 모두 충족시킬 수 있고, 롤투롤 공정에 적용하여, 실질적으로 100 nm 이하의 미세패턴이 전사된 박막을 제조하였고, 그 결과를 도 2와 같이 입증하였다(실험예 3 및 도 2 참조).In the present invention, surprisingly, all of these requirements can be satisfied, and applied to a roll-to-roll process, to prepare a thin film with a transfer pattern of substantially less than 100 nm, and the results are verified as shown in FIG. 2 (Experimental Example) 3 and 2).

또한, 본 발명의 다른 측면에서,In addition, in another aspect of the invention,

기판상에 상기 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물을 도포하는 단계(단계 1);Coating a photopolymerizable composition for manufacturing the roll-to-roll nanoimprint replica mold on a substrate (step 1);

상기 단계 1의 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물이 도포된 기판상에 마스터 몰드를 가압하는 성형 단계(단계 2); 및A molding step of pressing the master mold on the substrate coated with the photopolymerizable composition for manufacturing the roll-to-roll nanoimprint replica mold of step 1 (step 2); And

상기 단계 2에서 성형된 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물에 광을 조사하여 경화시킨 후, 몰드와 기판을 이형시키는 단계(단계 3)를 포함하는, 나노 임프린트용 복제 몰드의 제조방법이 제공된다.A method of manufacturing a replica mold for nano-imprint comprising the step (step 3) of releasing the mold and the substrate after irradiating light to the photopolymerizable composition for manufacturing a roll-to-roll nano-imprint replica mold molded in step 2 Is provided.

이하, 본 발명에 따른 복제 몰드의 제조방법을 단계별로 상세히 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing a replica mold according to the present invention will be described in detail step by step.

먼저, 본 발명에 따른 복제 몰드의 제조방법에 있어서,First, in the method for manufacturing a replica mold according to the present invention,

단계 1은 기판 상에 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물을 도포하는 단계이다.Step 1 is a step of applying a photopolymerizable composition for manufacturing a roll-to-roll nanoimprint replica mold on a substrate.

구체적으로, 상기 단계 1은, 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물의 점도가 25℃에서, 150 cp 미만일 경우 기판상에 도포할 때 점도가 낮아 흘러내리는 문제점이 발생할 수 있으므로 25℃에서 150-250 cp의 점도, 바람직하게는 180-220 cp의 점도를 갖도록 도포하는 바람직하다.Specifically, in step 1, when the viscosity of the photopolymerizable composition for manufacturing a roll-to-roll nanoimprint replica mold is 25 ° C. or less than 150 cp, viscosity may be lowered when applied onto a substrate, so that a problem may occur, resulting in 150 ° C. at 150 ° C. Preference is given to applying a viscosity of -250 cp, preferably of 180-220 cp.

본 발명에 따른 복제 몰드의 제조방법에 있어서, 단계 2는 상기 단계 1의 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물이 도포된 기판상에 마스터 몰드를 가압하는 성형 단계이다.In the manufacturing method of the replica mold according to the present invention, step 2 is a molding step of pressing the master mold on the substrate coated with the photopolymerizable composition for manufacturing the roll-to-roll nanoimprint replica of step 1 above.

상기 성형 단계는 본 발명 조성물에 패턴을 전사하는 단계로 이해될 수 있고, 예를 들어 100 nm 이하의 미세 패턴을 전사하는 단계인 것으로 이해될 수 있다.The forming step may be understood as a step of transferring a pattern to the composition of the present invention, for example, a step of transferring a fine pattern of 100 nm or less.

이때, 상기 마스터 몰드를 단순히 조성물에 가압하여 성형시킬 수 있으나, 롤투롤 공정에 적용하여 마스터 몰드(마스터 롤)를 사용하여, 조성물에 패턴을 전사하여 성형시킬 수 있다.At this time, the master mold can be molded by simply pressing it on the composition, but applied to a roll-to-roll process to use a master mold (master roll) to transfer the pattern to the composition to be molded.

특히, 본 발명 조성물의 우수한 이형성 및 패턴 전사성은 이 단계에서 유리한 이점으로 작용한다.In particular, the excellent releasability and pattern transferability of the composition of the present invention serve as an advantageous advantage in this step.

나아가, 본 발명에 따른 복제 몰드의 제조방법에 있어서, 단계 3은 상기 단계 2에서 성형된 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물에 광을 조사하여 경화시킨 후, 몰드와 기판을 이형시키는 단계이다.Furthermore, in the method for manufacturing a replica mold according to the present invention, step 3 is a step of irradiating and curing light to the photopolymerizable composition for manufacturing a roll-to-roll nanoimprint replica mold formed in step 2, and then releasing the mold and the substrate to be.

이 단계에서, 사용되는 광은, 종래 광 경화시 사용되는 파장의 광이라면, 제약 없이 사용될 수 있고, 예를 들어, 특히 본 발명 조성물을 경화시킬 수 있는 최소한의 조건 이상의 광 조사라면, 본 발명에 적용할 수 있고, 예를 들어, 상기 광은 자외선 (ultraviolet rays, UV), 감마선 (gamma ray), 전자선 (electron beam) 등을 사용할 수 있으며, 자외선을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.In this step, the light used may be used without limitation, as long as it is light of a wavelength used in conventional light curing, and for example, in particular, if it is irradiated with light of at least a minimum condition capable of curing the composition of the present invention, It can be applied, for example, the light may be used ultraviolet rays (ultraviolet rays, UV), gamma rays (gamma ray), electron beams (electron beam), etc., it may be preferable to use ultraviolet rays.

한편, 광 경화시 광 조사에 의한 빠른 경화를 달성하기 위하여, 상기 제조방법에 사용되는 기판은 투명한 것을 사용할 수 있고, 또한 이 측면에서, 본 발명 조성물의 투명성은 빠른 광 경화와 조성물 전체의 고른 경화성 측면에서 유리한 이점이 될 수 있다.On the other hand, in order to achieve rapid curing by light irradiation during light curing, a substrate used in the above manufacturing method may be used that is transparent, and in this aspect, the transparency of the composition of the present invention is rapid light curing and uniform curing of the entire composition This can be an advantage in terms of.

이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by examples and experimental examples.

단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 이에 한정되는 것은 아니다.However, the following examples and experimental examples are merely illustrative of the present invention, and the contents of the present invention are not limited thereto.

<제조예 1> 불소화 실록산계 화합물의 제조 1<Production Example 1> Preparation of fluorinated siloxane compound 1

Figure 112018037378584-pat00036
Figure 112018037378584-pat00036

단계 1: 3구 플라스크에 플루오리네이티드 트리에틸렌 글리콜(fluorinated triethylene glycol)(5 g, 17.01 mmol)을 테트라하이드로퓨란(25 mL)에 용해시킨 후 수산화나트륨(0.48 g, 11.91 mmol)을 넣고 30분 동안 교반시켰다. 상기 혼합용액에 알릴브로마이드(1.44 g, 11.91 mmol)를 테트라하이드로퓨란(20 mL)에 녹인 용액을 천천히 적하하였다. 질소 분위기에서 40℃로 12시간 동안 반응시킨 후, 실온으로 냉각시켜 반응을 종결시키고 침전물을 여과한 후, 에틸아세테이트로 추출하여 얻어진 유기층을 황산 마그네슘으로 건조시키고 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 목적 화합물을 48% 수득률로 무색의 액체(F8OH)형태로 얻었다. Step 1: After dissolving fluorinated triethylene glycol (5 g, 17.01 mmol) in tetrahydrofuran (25 mL) in a 3-neck flask, add sodium hydroxide (0.48 g, 11.91 mmol) and 30 min. While stirring. A solution of allyl bromide (1.44 g, 11.91 mmol) in tetrahydrofuran (20 mL) was slowly added dropwise to the mixed solution. After reacting at 40 DEG C for 12 hours in a nitrogen atmosphere, the reaction was terminated by cooling to room temperature, the precipitate was filtered, and the organic layer obtained by extraction with ethyl acetate was dried over magnesium sulfate and separated by column chromatography to obtain the target compound. It was obtained as a colorless liquid (F8OH) in% yield.

단계 2: 3구 플라스크에 1,1,3,3-테트라메틸디실록산(1 g, 7.44 mmol)을 톨루엔(20 mL)에 용해시킨 후 Pt 촉매(1 mL)를 넣고 30분 동안 교반시켰다. 상기 혼합 용액에 상기 단계 1에서 얻은 F8OH(5.47 g, 16.37 mmol)를 톨루엔(20 mL)에 녹인 용액을 천천히 적하하였다. 질소 분위기에서 60℃로 15시간 동안 반응시킨 후, 실온으로 냉각시켜 반응을 종결시키고 목탄을 첨가하여 교반시켰다. 목탄 침전물을 여과한 후 감압하여 용매를 제거한 후, 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 무색의 액체(F8D2OH)를 수득률 54%로 얻었다. Step 2: Dissolve 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane (1 g, 7.44 mmol) in toluene (20 mL) in a 3-neck flask, add Pt catalyst (1 mL) and stir for 30 minutes. To the mixed solution, a solution in which F8OH (5.47 g, 16.37 mmol) obtained in Step 1 was dissolved in toluene (20 mL) was slowly added dropwise. After reacting in a nitrogen atmosphere at 60 ° C. for 15 hours, the reaction was terminated by cooling to room temperature and stirred by adding charcoal. After filtering the charcoal precipitate and removing the solvent under reduced pressure, it was separated by column chromatography to obtain a colorless liquid (F8D 2 OH) with a yield of 54%.

단계 3: 3구 플라스크에 상기 단계 2에서 얻은 F8D2OH(5 g, 6.26 mmol)를 테트라하이드로퓨란에 녹인 후 0℃로 냉각시켰다. 상기 혼합 용액에 트리에틸아민(0.95 g, 9.4 mmol)을 천천히 적하하여 30분 동안 교반시킨 후, 아크릴로일 클로라이드(0.84 g, 9.4 mmol)를 천천히 적하하고 상온에서 15시간 반응시켰다. 침전물을 여과한 후, 에틸아세테이트로 추출하여 얻어진 유기층을 황산 마그네슘으로 건조시키고 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 목적 화합물을 64% 수득률로 무색의 액체(F8D2Ac)형태로 얻었다. Step 3: F8D 2 OH (5 g, 6.26 mmol) obtained in Step 2 was dissolved in tetrahydrofuran in a 3-neck flask, and then cooled to 0 ° C. Triethylamine (0.95 g, 9.4 mmol) was slowly added dropwise to the mixed solution and stirred for 30 minutes, and then acryloyl chloride (0.84 g, 9.4 mmol) was slowly added dropwise and reacted at room temperature for 15 hours. After filtering the precipitate, the organic layer obtained by extraction with ethyl acetate was dried over magnesium sulfate and separated by column chromatography to obtain the target compound as a colorless liquid (F8D 2 Ac) in 64% yield.

1H NMR (300MHz, CDCl3) : ppm 6.49-6.43 (d, 1H), 6.17-6.13 (q, 1H), 5.94-5.90 (d, 1H), 4.52-4.49 (t, 2H), 3.78-3.71 (t, 2H), 3.57-3.50 (t, 2H), 1.57-1.52 (t, 2H) 0.48-0.42 (m, 2H), 0.00 (s, 6H). 1 H NMR (300MHz, CDCl 3 ): ppm 6.49-6.43 (d, 1H), 6.17-6.13 (q, 1H), 5.94-5.90 (d, 1H), 4.52-4.49 (t, 2H), 3.78-3.71 (t, 2H), 3.57-3.50 (t, 2H), 1.57-1.52 (t, 2H) 0.48-0.42 (m, 2H), 0.00 (s, 6H).

<제조예 2> 불소화 실록산계 화합물의 제조 2<Production Example 2> Preparation 2 of fluorinated siloxane compound

Figure 112018037378584-pat00037
Figure 112018037378584-pat00037

단계 1: 3구 플라스크에 플루오리네이티드 트리에틸렌 글리콜(5 g, 17.01 mmol)을 테트라하이드로퓨란(25 mL)에 용해시킨 후 수산화나트륨(0.48 g, 11.91mnol)을 넣고 30분 동안 교반시켰다. 상기 혼합 용액에 알릴브로미드(1.44 g, 11.91 mmol)을 테트라하이드로퓨란(20 mL)에 녹여 반응물에 천천히 적하하였다. 질소 분위기에서 40℃로 12시간 동안 반응시킨 후, 실온으로 냉각시켜 반응을 종결시키고 침전물을 여과한 후, 에틸아세테이트로 추출하여 얻어진 유기층을 황산 마그네슘으로 건조 시키고 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 목적 화합물을 48% 수득률로 무색의 액체(F8OH)형태로 얻었다. Step 1: Fluorinated triethylene glycol (5 g, 17.01 mmol) was dissolved in tetrahydrofuran (25 mL) in a 3-neck flask, and sodium hydroxide (0.48 g, 11.91mnol) was added and stirred for 30 minutes. Allyl bromide (1.44 g, 11.91 mmol) was dissolved in tetrahydrofuran (20 mL) and slowly added dropwise to the reaction solution. After reacting in a nitrogen atmosphere at 40 ° C. for 12 hours, the reaction was terminated by cooling to room temperature, and the precipitate was filtered, and then the organic layer obtained by extraction with ethyl acetate was dried over magnesium sulfate and separated by column chromatography to obtain the target compound. It was obtained as a colorless liquid (F8OH) in% yield.

단계 2: 3구 플라스크에 2,4,6,8-테트라메틸싸이클로테트라실록산(2 g, 8.32 mmol)을 톨루엔(20 mL)에 용해 시킨 후 Pt 촉매(1.5 mL)를 넣고 30분 동안 교반시켰다. 단계 1의 화합물 F8OH(12.23 g, 36.61 mmol)를 톨루엔(20 mL)에 녹여 반응물에 천천히 적하하였다. 질소 분위기에서 60℃로 15시간 동안 반응시킨 후, 실온으로 냉각시켜 반응을 종결시키고 목탄을 첨가하여 교반시켰다. 목탄 침전물을 여과한 후 감압하여 용매를 제거한 후 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 무색의 액체(F8D4OH)를 수득률 58%로 얻었다. Step 2: Dissolve 2,4,6,8-tetramethylcyclotetrasiloxane (2 g, 8.32 mmol) in toluene (20 mL) in a 3-neck flask, add Pt catalyst (1.5 mL) and stir for 30 minutes. . Compound F8OH of step 1 (12.23 g, 36.61 mmol) was dissolved in toluene (20 mL) and slowly added dropwise to the reaction. After reacting in a nitrogen atmosphere at 60 ° C. for 15 hours, the reaction was terminated by cooling to room temperature and stirred by adding charcoal. After filtering the charcoal precipitate and removing the solvent under reduced pressure, it was separated by column chromatography to obtain a colorless liquid (F8D 4 OH) with a yield of 58%.

단계 3: 3구 플라스크에 F8D4OH(2 g, 1.27 mmol)를 테트라하이드로퓨란에 녹인 후 0℃로 냉각시켰다. 반응 용액에 트리에틸아민(0.56 g, 5.58 mmol)을 천천히 적하하여 30분 동안 교반한 후 아크릴로일클로라이드(0.51 g, 5.58 mmol)을 천천히 적하한 후 상온에서 15시간 반응시켰다. 침전물을 여과한 후 에틸 아세테이트로 추출하여 얻어진 유기층을 황산 마그네슘으로 건조 시킨 후 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 목적 화합물을 42% 수득률로 무색의 액체(F8D4Ac)형태로 얻었다. Step 3: F8D 4 OH (2 g, 1.27 mmol) was dissolved in tetrahydrofuran in a three-necked flask and cooled to 0 ° C. Triethylamine (0.56 g, 5.58 mmol) was slowly added dropwise to the reaction solution, stirred for 30 minutes, and then acryloyl chloride (0.51 g, 5.58 mmol) was slowly added dropwise and reacted at room temperature for 15 hours. After filtering the precipitate, the organic layer obtained by extraction with ethyl acetate was dried over magnesium sulfate, and separated by column chromatography to obtain the target compound in the form of a colorless liquid (F8D 4 Ac) with a yield of 42%.

1H NMR (300MHz, CDCl3) : ppm 6.46-6.40 (d, 1H), 6.13-6.08 (q, 1H), 5.98-5.86 (d, 1H), 4.49-4.42 (t, 2H), 3.78-3.70 (t, 2H), 3.47-3.38 (t, 2H), 1.54-1.48 (t, 2H) 0.48-0.42 (m, 2H), 0.00 (s, 3H). 1 H NMR (300MHz, CDCl 3 ): ppm 6.46-6.40 (d, 1H), 6.13-6.08 (q, 1H), 5.98-5.86 (d, 1H), 4.49-4.42 (t, 2H), 3.78-3.70 (t, 2H), 3.47-3.38 (t, 2H), 1.54-1.48 (t, 2H) 0.48-0.42 (m, 2H), 0.00 (s, 3H).

<제조예 3> 불소화 아크릴 화합물의 제조<Production Example 3> Preparation of fluorinated acrylic compound

Figure 112018037378584-pat00038
Figure 112018037378584-pat00038

단계 1: 3구 플라스크에 플루오리네이티드 트리에틸렌 글라이콜(5 g, 17.01 mmol)을 테트라하이드로퓨란(25 mL)에 용해시킨 후 트리에틸아민(3.78 g, 37.42 mmol)을 천천히 적하하여 30분 동안 교반한 후 아크릴로일클로라이드(3.39 g, 37.42 mmol)을 천천히 적하한 후 상온에서 6시간 반응시켰다. 침전물을 여과한 후 에틸 아세테이트로 추출하여 얻어진 유기층을 황산 마그네슘으로 건조 시킨 후 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 목적 화합물을 76% 수득률로 무색의 액체(F8Ac)형태로 얻었다. Step 1: Fluorinated triethylene glycol (5 g, 17.01 mmol) was dissolved in tetrahydrofuran (25 mL) in a three-necked flask, and triethylamine (3.78 g, 37.42 mmol) was slowly added dropwise for 30 minutes. After stirring for a while, acryloyl chloride (3.39 g, 37.42 mmol) was slowly added dropwise and reacted at room temperature for 6 hours. After filtering the precipitate, the organic layer obtained by extraction with ethyl acetate was dried over magnesium sulfate, and separated by column chromatography to obtain the target compound in the form of a colorless liquid (F8Ac) with a 76% yield.

1H NMR (300MHz, CDCl3) : ppm 6.54-6.49 (d, 1H), 6.21-6.14 (q, 1H), 5.99-5.96 (d, 1H). 1 H NMR (300 MHz, CDCl3): ppm 6.54-6.49 (d, 1H), 6.21-6.14 (q, 1H), 5.99-5.96 (d, 1H).

<실시예 1-20> 본 발명에 따른 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물의 제조<Example 1-20> Preparation of photopolymerizable composition for manufacturing roll-to-roll nanoimprint replica mold according to the present invention

본 발명에 따른 롤투롤 나노임트린트용 광중합성 조성물을 제조하기 위하여, 상기 제조예 1 내지 3에서 얻은 화합물 및 하기 A 내지 F의 첨가제를 하기 표 1의 비율로 혼합한 후, 균질한 용액을 얻기 위하여 상온에서 1시간 동안 교반하여 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물을 제조하였다.In order to prepare the roll-to-roll nanoimprint photopolymerizable composition according to the present invention, after mixing the compounds obtained in Preparation Examples 1 to 3 and the additives of A to F in the ratio of Table 1 below, to obtain a homogeneous solution In order to prepare a photopolymerizable composition for manufacturing a roll-to-roll nanoimprint replica mold by stirring at room temperature for 1 hour.

실시예Example AA BB CC DD 제조예1Preparation Example 1 제조예2Preparation Example 2 제조예3Preparation Example 3 EE FF 1One 3030 1010 31(6a)31 (6a) 1515 1One 99 -- 22 22 22 3030 1010 31(6a)31 (6a) 1515 22 88 -- 22 22 33 3030 1010 31(6a)31 (6a) 1515 33 77 -- 22 22 44 3030 1010 31(6a)31 (6a) 1515 44 66 -- 22 22 55 3030 1010 31(6a)31 (6a) 1515 55 55 -- 22 22 66 3030 1010 31(6a)31 (6a) 1515 66 44 -- 22 22 77 3030 1010 31(6a)31 (6a) 1515 77 33 -- 22 22 88 3030 1010 31(6a)31 (6a) 1515 88 22 -- 22 22 99 3030 1010 31(6a)31 (6a) 1515 99 1One -- 22 22 1010 3030 1010 31(6a)31 (6a) 1515 1010 -- -- 22 22 1111 3030 1010 31(6a)31 (6a) 1515 -- 1010 -- 22 22 1212 3030 1010 31(6b)31 (6b) 1515 -- 1010 -- 22 22 1313 3030 1010 31(6c)31 (6c) 1515 -- 1010 -- 22 22 1414 3030 1010 31(6d)31 (6d) 1515 -- 1010 -- 22 22 1515 3030 1010 31(6e)31 (6e) 1515 -- 1010 -- 22 22 1616 2525 1010 31(6a)31 (6a) 1010 55 55 1010 22 22 1717 2525 1010 31(6a)31 (6a) 1010 1010 -- 1010 22 22 1818 2525 1010 31(6a)31 (6a) 1010 -- 1010 1010 22 22 1919 3030 55 31(6a)31 (6a) 1010 1010 -- 1515 22 22 2020 3030 55 31(6a)31 (6a) 1010 -- 1010 1515 22 22

(상기 표 1에서(In Table 1 above

단위는 중량%이고,The unit is weight%,

A는 퍼플루오르 헥실디아크릴레이트(Perfluorohexyl diacrylate)이고,A is Perfluorohexyl diacrylate,

B는 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트(Pentaerythritol triacrylate)이고,B is Pentaerythritol triacrylate,

C는 실록산계 우레탄 아크릴레이트 올리고머(Siloxane urethan acrylate oligomer)로서,C is a siloxane-based urethane acrylate oligomer (Siloxane urethan acrylate oligomer),

6a은

Figure 112018037378584-pat00039
(여기서, n 및 o는 독립적으로 1-20의 정수이다)이고;6a is
Figure 112018037378584-pat00039
(Where n and o are independently integers of 1-20);

6b는

Figure 112018037378584-pat00040
(여기서, p는 1-20의 정수이다)이고;6b is
Figure 112018037378584-pat00040
(Where p is an integer from 1-20);

6c는

Figure 112018037378584-pat00041
(여기서, q, r, s, t 내지 u는 독립적으로 1-20의 정수이다)이고;6c is
Figure 112018037378584-pat00041
(Where q, r, s, t to u are independently integers of 1-20);

6d는

Figure 112018037378584-pat00042
(여기서, v 및 w는 독립적으로 1-20의 정수이다)이고; 및6d
Figure 112018037378584-pat00042
(Where v and w are independently integers of 1-20); And

6e는

Figure 112018037378584-pat00043
(여기서, x 및 y는 독립적으로 1-20의 정수이다)이다6e is
Figure 112018037378584-pat00043
(Where x and y are independently integers from 1-20)

D는 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(Polyethylene glycol diacrylate)이고,D is Polyethylene glycol diacrylate,

E는 페닐 글리옥실릭 에시드 메틸 에스테르(상품명 : Darocure MBF, 제조사 : BASF)이고,E is phenyl glyoxylic acid methyl ester (trade name: Darocure MBF, manufacturer: BASF),

F는 디페닐 (2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀 옥사이드(상품명 : Irgacure TPO, 제조사 : BASF)이다.)F is diphenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl) phosphine oxide (trade name: Irgacure TPO, manufacturer: BASF).)

<비교예 1-2> 불소화 트리에틸렌 글라이콜 아크릴레이트를 포함하지 않는 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물의 제조<Comparative Example 1-2> Preparation of photopolymerizable composition for manufacturing roll-to-roll nanoimprint replica mold not containing fluorinated triethylene glycol acrylate

상기 제조예 1 내지 3에서 얻은 불소화 트리에틸렌 글라이콜 아크릴레이트계 화합물을 포함하지 않고 A 내지 F 첨가제로 표 2의 비율로 혼합한 후, 균질한 용액을 얻기 위하여 상온에서 1시간 동안 교반하여 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물을 제조하였다.After mixing the fluorinated triethylene glycol acrylate compounds obtained in Preparation Examples 1 to 3 in the ratio of Table 2 with A to F additives, and then stirring for 1 hour at room temperature to obtain a homogeneous roll A photopolymerizable composition for the production of a torrole nano imprint replica mold was prepared.

비교예Comparative example AA BB C(6e)C (6e) DD EE FF 1One 3030 1515 3636 1515 44 -- 22 3030 1010 3636 2020 22 22

(상기 표 2에서,(In Table 2 above,

A, B, C, D, E 및 F는 상기 표 1에서 설명한 바와 동일하다.)A, B, C, D, E and F are the same as described in Table 1 above.)

<실험예 1> 조성물의 점도 평가<Experimental Example 1> Viscosity evaluation of the composition

롤투롤 공정에 적합하게 사용될 수 있는지 알아보기 위하여, 본 발명에 따른 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물의 점도 특성을 평가하였다.In order to find out whether it can be suitably used in a roll-to-roll process, the viscosity properties of the photopolymerizable composition for manufacturing a roll-to-roll nanoimprint replica mold according to the present invention were evaluated.

제조예 1 내지 3을 포함하는 실시예 1 내지 20의 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물, 제조예 1 내지 3을 포함하지 않는 비교예 1 내지 2의 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물을, 25℃에서 Micro VISC를 이용하여 점도를 측정하고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다. Photopolymerizable composition for manufacturing roll-to-roll nano-imprint replica molds of Examples 1 to 20 including Preparation Examples 1 to 3, Light weight for production of roll-to-roll nano imprint replica molds of Comparative Examples 1 to 2 not including Production Examples 1 to 3 The synthetic composition was measured for viscosity using Micro VISC at 25 ° C, and the results are shown in Table 3 below.

점도(cp), 25℃Viscosity (cp), 25 ℃ 실시예1Example 1 224.1224.1 실시예2Example 2 223.8223.8 실시예3Example 3 223.1223.1 실시예4Example 4 222.7222.7 실시예5Example 5 219.8219.8 실시예6Example 6 217.2217.2 실시예7Example 7 214.4214.4 실시예8Example 8 211.7211.7 실시예9Example 9 208.3208.3 실시예10Example 10 206.5206.5 실시예11Example 11 225.7225.7 실시예12Example 12 200.4200.4 실시예13Example 13 205.4205.4 실시예14Example 14 217.7217.7 실시예15Example 15 218.5218.5 실시예16Example 16 218.7218.7 실시예17Example 17 207.8207.8 실시예18Example 18 224.3224.3 실시예19Example 19 195.4195.4 실시예20Example 20 197.6197.6 비교예1Comparative Example 1 275.1275.1 비교예2Comparative Example 2 263.7263.7

표 3에 나타낸 바와 같이, 제조예 1 내지 3을 포함하는 실시예 1 내지 20에서 제조된 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물은 롤투롤 나노 임프린트 공정에 적합한 150-250cp의 점도(25℃)를 나타내었다. 반면, 비교예 1 내지 2의 경우 250cp 초과의 점도를 나타내어 롤투롤 나노 임프린트 공정에 적합하지 않았다.As shown in Table 3, the roll-to-roll nano-imprint replica mold production photopolymerizable composition prepared in Examples 1 to 20 including Preparation Examples 1 to 3 has a viscosity of 150-250 cp suitable for the roll-to-roll nano imprint process (25 ° C) ). On the other hand, Comparative Examples 1 to 2 showed a viscosity of more than 250 cp, which was not suitable for the roll-to-roll nanoimprint process.

따라서, 본 발명에 따른 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물은 롤투롤 나노 임프린트 공정에 적합한 점도를 가지고 있는 바, 롤투롤 공정을 통하여, 우수한 미세패턴 박막으로 제조될 수 있음을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that the photopolymerizable composition for manufacturing a roll-to-roll nano-imprint replica mold according to the present invention has a viscosity suitable for a roll-to-roll nano-imprint process, and thus can be manufactured into an excellent fine pattern thin film through a roll-to-roll process. .

<실험예 2> 패턴 전사성 및 몰드와의 이형성 평가<Experimental Example 2> Pattern transferability and mold release evaluation

본 발명에 따른 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물의 패턴 전사성 및 몰드와의 이형성을 평가하기 위하여, 실시예 20의 조성물을 사용하여, 다음과 같이 나노 임프린트 공정을 수행하였다.In order to evaluate the pattern transferability and releasability of the photopolymerizable composition for manufacturing a roll-to-roll nanoimprint replica mold according to the present invention, using the composition of Example 20, a nanoimprint process was performed as follows.

구체적으로, 100nm 피치의 마스터 몰드를 이용하여 실시예 20 조성물을 기판상에 올려 압력을 가하고, 자외선을 1분동안 조사하여 나노 임프린트 공정을 수행하였고, 공정 후, 마스터 몰드와의 이형성을 평가하고, 패턴 전사성을 확인하기 위하여, SEM(Scanning Electron Microscope, 주사전자현미경)을 이용하여 도 1과 같이 사진으로 나타내었다.Specifically, a pressure was applied by placing the composition of Example 20 on a substrate using a master mold having a pitch of 100 nm, and irradiated with ultraviolet light for 1 minute to perform a nano-imprint process, and after processing, evaluating releasability with the master mold, In order to confirm the pattern transferability, it was shown as a picture as shown in FIG. 1 using a scanning electron microscope (SEM).

도 1을 살펴보면, D1=57.44nm, D2=54.66nm로, 100nm 이하 피치의 패턴이 구현되었음을 확인할 수 있고, 미세패턴 형상에 있어서, 갈라짐이 없고, 균일하고 매끈한 모양을 확인할 수 있다.Referring to Figure 1, D1 = 57.44nm, D2 = 54.66nm, it can be seen that the pattern of the pitch of less than 100nm is implemented, in the fine pattern shape, there is no cracking, it can be seen a uniform and smooth shape.

이로부터, 본 발명에 따른 광중합성 조성물은 몰드와의 이형성이 우수한 것을 알 수 있고, 특히 본 발명 광중합성 조성물을 사용하는 경우, 100 nm 이하의 미세패턴이 성공적으로 구현될 수 있음을 알 수 있다.From this, it can be seen that the photopolymerizable composition according to the present invention has excellent releasability with a mold, and in particular, when using the photopolymerizable composition of the present invention, it can be seen that a fine pattern of 100 nm or less can be successfully implemented. .

따라서, 상기 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물은 100nm 이하 피치의 미세패턴 박막을 효과적으로 제조할 수 있어, 디스플레이용 편광막, 반도체 분야, 홀로그램, 미디어용 구조체, 정밀 센서, 기계 부품 등의 미세 구조화된 분야에 유용하게 사용할 수 있다.Thus, the roll-to-roll nano-imprint replica mold photopolymerizable composition can effectively produce a fine pattern thin film having a pitch of 100 nm or less, such as a polarizing film for a display, a semiconductor field, a hologram, a structure for a media, a precision sensor, a mechanical component, etc. It can be useful for fine structured applications.

<실험예 3> 복제 몰드를 사용한, 패턴 전사성 및 이형성 평가<Experimental Example 3> Evaluation of pattern transferability and releasability using a replica mold

본 발명에서 제공하는 복제 몰드가 실제 롤투롤 나노임프린트 공정의 몰드로 사용될 수 있는지 평가하기 위하여, 본 발명 조성물을 사용하여 복제 몰드를 제작하고, 나노 임프린트용 경화수지와 이형성 및 패턴 전사성을 평가하였다.In order to evaluate whether the replica mold provided in the present invention can be used as a mold for an actual roll-to-roll nanoimprint process, a replica mold was prepared using the composition of the present invention, and the cured resin for nanoimprint, releasability, and pattern transferability were evaluated. .

구체적으로, 상기 실험예 2와 같이 100nm 피치의 마스터 몰드를 이용하여 실시예 20 조성물로 미세패턴 박막을 제작한 후, 이를 롤투롤 장비에 에폭시 수지로 고정하여 복제 몰드로 사용하였다.Specifically, as in Experimental Example 2, a fine pattern thin film was prepared from the composition of Example 20 using a master mold having a pitch of 100 nm, and this was fixed as an epoxy resin in a roll-to-roll equipment to be used as a replica mold.

장비된 복제 몰드를 사용한 롤투롤 공정은, 또 다른 나노 임프린트용 수지(실시예 20)를 기판 상에 공급하고, 기판으로 사용되는 막의 팽팽함을 조절하고, 웹 (web)의 속도와 롤에 가해지는 압력을 설정하여 자외선으로 경화시키는, 나노 임프린트 롤투롤 공정을 수행하였고, 그 결과 제조된 미세패턴 박막의 형상을, SEM(Scanning Electron Microscope, 주사전자현미경)을 이용하여 도 2에 사진으로 나타내었다.In the roll-to-roll process using the equipped replication mold, another nano-imprint resin (Example 20) is supplied on the substrate, the film is used as a substrate to control the stiffness, and the speed of the web is applied to the roll. The nano-imprint roll-to-roll process, which was cured with ultraviolet rays by setting the pressure, was performed, and as a result, the shape of the prepared fine pattern thin film was shown as a photograph in FIG. 2 using a scanning electron microscope (SEM).

도 2를 살펴보면, 본 발명 복제 몰드를 사용한 경우에도, D1=53.18nm, D2=54.66nm로, 100nm 이하 피치의 미세패턴 박막이 성공적으로 제조되었음이 확인되는 바, 본 발명 복제 몰드의 우수한 패턴 전사성과 이형성을 확인할 수 있다.Looking at Figure 2, even when the present invention using a replica mold, D1 = 53.18nm, D2 = 54.66nm, it is confirmed that the fine pattern thin film having a pitch of 100nm or less was successfully produced, excellent pattern transfer of the replica mold of the present invention Performance heterogeneity can be confirmed.

따라서, 본 실험의 결과와 같이 100 nm 이하의 미세패턴 전사가 가능한 몰드로서 우수한 기능이 확인되는 본 발명 복제 몰드는, 나노 임프린트용으로 우수하게 사용될 수 있을 뿐 아니라, 특히 롤투롤 공정에 적용될 수 있는 수준으로 패턴 전사성, 이형성이 우수함이 입증되는 바, 종래 고가의 마스터 몰드, 마스터 롤을 대체할 수 있다.Therefore, as the result of this experiment, the replica mold of the present invention in which excellent function is confirmed as a mold capable of transferring fine patterns of 100 nm or less can be used not only for nanoimprint, but also particularly applicable to roll-to-roll processes. As the level of pattern transferability and releasability is proved to be excellent, it is possible to replace the conventional expensive master mold and master roll.

Claims (11)

전체 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물에 대하여 10 내지 25 중량%의 하기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물;
전체 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물에 대하여 70 내지 86 중량%의 하기 화학식 4 내지 7로 표시되는 첨가제; 및
전체 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물에 대하여 1 내지 5 중량%의 광 개시제;를 포함하는 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물이되,
화학식 4로 표시되는 화합물 : 화학식 5로 표시되는 화합물 : 화학식 6으로 표시되는 화합물 : 화학식 7로 표시되는 화합물의 중량비는 2.5-3.0 : 0.5-1.5 : 2.6-3.6 : 1.0-2.0인 것을 특징으로 하는 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물:
[화학식 1]
Figure 112019131258026-pat00044

(상기 화학식 1에서,
R1은 -(CF2OCF2)a- 이고,
여기서, a는 독립적으로 0-5의 정수이고);

[화학식 2]
Figure 112019131258026-pat00045

(상기 화학식 2에서,
R2는 -(CF2OCF2)b- 이고,
여기서, b는 독립적으로 0-5의 정수이고);

[화학식 3]
Figure 112019131258026-pat00046

(상기 화학식 3에서,
R3는 -(CF2OCF2)c- 이고,
여기서, c는 0-5의 정수이고);

[화학식 4]
Figure 112019131258026-pat00047

(상기 화학식 4에서,
R4는 -(CF2CF2)d- 이고,
d는 0-5의 정수이고);

[화학식 5]
Figure 112019131258026-pat00048

(상기 화학식 5에서,
e는 독립적으로 0-5의 정수이고);

[화학식 6]
Figure 112019131258026-pat00049

(상기 화학식 6에서,
f, g, 및 h는 독립적으로 0-20의 정수이고,
R5, R6, R7, R8 및 R9는 독립적으로
Figure 112019131258026-pat00050
,
Figure 112019131258026-pat00051
,
Figure 112019131258026-pat00052
,
Figure 112019131258026-pat00053
, 및
Figure 112019131258026-pat00054
로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 1종이고,
여기서, i, j, k 및 l은 독립적으로 1-20의 정수이고); 및

[화학식 7]
Figure 112019131258026-pat00055

(상기 화학식 7에서,
m은 1-20의 정수이다).
One or more compounds selected from the group consisting of 10 to 25% by weight of the compounds represented by the following Chemical Formulas 1 to 3 relative to the photopolymerizable composition for manufacturing the entire roll-to-roll nanoimprint replica mold;
Additives represented by the following formulas 4 to 7 in an amount of 70 to 86% by weight with respect to the photopolymerizable composition for manufacturing a whole roll-to-roll nanoimprint replica mold; And
1 to 5% by weight of the photoinitiator with respect to the photopolymerizable composition for manufacturing the entire roll-to-roll nano-imprint replica mold;
Compound represented by the formula (4): Compound represented by the formula (5): Compound represented by the formula (6): The weight ratio of the compound represented by the formula (7) is characterized in that 2.5-3.0: 0.5-1.5: 2.6-3.6: 1.0-2.0 Photopolymerizable composition for manufacturing roll-to-roll nano imprint replica mold:
[Formula 1]
Figure 112019131258026-pat00044

(In the formula 1,
And, - R 1 is - (CF 2 OCF 2) a
Where a is independently an integer from 0-5);

[Formula 2]
Figure 112019131258026-pat00045

(In the formula 2,
R 2 is-(CF 2 OCF 2 ) b- ,
Where b is independently an integer from 0-5);

[Formula 3]
Figure 112019131258026-pat00046

(In the formula 3,
R 3 is-(CF 2 OCF 2 ) c- ,
Where c is an integer from 0-5);

[Formula 4]
Figure 112019131258026-pat00047

(In the above formula 4,
R 4 is-(CF 2 CF 2 ) d- ,
d is an integer from 0-5);

[Formula 5]
Figure 112019131258026-pat00048

(In the above formula 5,
e is independently an integer from 0-5);

[Formula 6]
Figure 112019131258026-pat00049

(In the formula 6,
f, g, and h are independently integers of 0-20,
R 5 , R 6 , R 7 , R 8 and R 9 are independently
Figure 112019131258026-pat00050
,
Figure 112019131258026-pat00051
,
Figure 112019131258026-pat00052
,
Figure 112019131258026-pat00053
, And
Figure 112019131258026-pat00054
Any one selected from the group consisting of,
Where i, j, k and l are independently integers of 1-20); And

[Formula 7]
Figure 112019131258026-pat00055

(In the above formula 7,
m is an integer from 1-20).
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 기판상에 제1항의 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물을 도포하는 단계(단계 1);
상기 단계 1의 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물이 도포된 기판상에 마스터 몰드를 가압하는 성형 단계(단계 2); 및
상기 단계 2에서 성형된 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물에 광을 조사하여 경화시킨 후, 몰드와 기판을 이형시키는 단계(단계 3)를 포함하는, 나노 임프린트용 복제 몰드의 제조방법.
Applying a photopolymerizable composition for manufacturing the roll-to-roll nanoimprint replica mold of claim 1 on a substrate (step 1);
A molding step of pressing the master mold on the substrate coated with the photopolymerizable composition for manufacturing the roll-to-roll nanoimprint replica mold of step 1 (step 2); And
A method of manufacturing a replica mold for nano-imprint, comprising the step (step 3) of releasing the mold and the substrate after irradiating light to the photopolymerizable composition for manufacturing a roll-to-roll nano-imprint replica mold molded in step 2.
제1항의 롤투롤 나노 임프린트 복제 몰드 제작용 광중합성 조성물을 포함하는 나노 임프린트용 복제 몰드.
Claim 1 of the roll-to-roll nano-imprint replica mold comprising a photopolymerizable composition for producing a replica.
제9항에 있어서,
상기 나노 임프린트용 복제 몰드는, 마스터 몰드를 대체하거나, 롤투롤 공정의 마스터 롤을 대체할 수 있는 것을 특징으로 하는 나노 임프린트용 복제 몰드.
The method of claim 9,
The replica mold for nano-imprint, a replica mold for nano-imprint, characterized in that it can replace the master mold or a master roll in a roll-to-roll process.
제9항에 있어서,
상기 나노 임프린트용 복제 몰드는, 나노 임프린트용 수지를 가압하여 0.01 - 100 nm 피치(pitch)의 미세패턴 박막을 제조할 수 있는 것을 특징으로 하는 나노 임프린트용 복제 몰드.
The method of claim 9,
The nano-imprint replica mold, the nano-imprint replica mold, characterized in that by pressing the resin for nano-imprint to produce a fine pattern thin film of 0.01-100 nm pitch (pitch).
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