KR20200115278A - 이중-작용성 광개시제를 포함하는 경화성 조성물 - Google Patents

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Abstract

경화성 조성물은 중합성 화합물 및 이중-작용성 광개시제를 포함할 수 있고, 여기서 이중-작용성 광개시제는 광-활성 기 및 경화성 조성물의 경화 동안 중합성 화합물과 공유 결합을 형성할 수 있는 적어도 하나의 작용기를 포함한다. 경화성 조성물은 23℃의 온도에서 10 mP·s 이하의 점도 및 단일-작용성 광개시제를 포함하는 상응하는 경화성 조성물에 비해 경화 후 증가된 유리 전이 온도를 가질 수 있다.

Description

이중-작용성 광개시제를 포함하는 경화성 조성물 {CURABLE COMPOSITION COMPRISING DUAL-FUNCTIONAL PHOTOINITIATOR}
본 개시내용은 중합성 화합물 및 이중-작용성 광개시제를 포함하는 경화성 조성물, 특히 나노임프린트 리소그래피를 위한 경화성 레지스트 조성물에 관한 것이다.
나노임프린트 리소그래피 (NIL)를 위한 레지스트 조성물은 경화를 개시하기 위해 광개시제를 사용한다. 레지스트의 신속한 경화를 달성하기 위해, 광개시제의 양은 종종 레지스트 조성물의 5 wt%까지 증가된다. 레지스트의 경화 후, 광개시제 또는 미반응 광개시제의 단편은 여전히 레지스트 조성물에 존재하고 인접한 영역으로 이동할 수 있고 원하지 않는 반응을 일으킬 수 있다. 남은 광개시제는 가소제로서 추가로 작용할 수 있고 경화된 물질의 유리 전이 온도를 감소시켜 이로써 에칭 성능에 부정적인 영향을 미칠 수 있다.
광개시제의 사용 양에 의해 야기되는 유해한 영향을 제거함으로써 레지스트 조성물을 개선할 필요가 있다.
요약
한 실시양태에서, 경화성 조성물은 중합성 화합물 및 이중-작용성 광개시제를 포함할 수 있고, 여기서 이중-작용성 광개시제는 광-활성 기 및 경화성 조성물의 경화 동안 중합성 화합물과 공유 결합을 형성할 수 있는 적어도 하나의 작용기를 포함하고; 경화성 조성물은 23℃의 온도에서 10 mP·s 이하의 점도를 갖는다.
한 측면에서, 경화성 조성물은 UV 방사선에 의해 경화될 수 있다.
또 다른 측면에서, 경화성 조성물의 중합성 화합물은 단량체, 올리고머, 중합체, 또는 그의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
추가 측면에서, 경화성 조성물의 중합성 화합물의 적어도 90 wt%는 600 이하의 분자량을 가질 수 있다.
또 다른 측면에서, 경화성 조성물의 중합성 화합물은 아크릴레이트 올리고머를 포함할 수 있다.
한 실시양태에서, 광개시제의 적어도 하나의 작용기는 탄소 대 탄소 이중 결합을 포함할 수 있다. 탄소 대 탄소 이중 결합은 아크릴레이트 기, 메타크릴레이트 기, 비닐 기, 또는 비닐아릴 기의 일부일 수 있다.
또 다른 실시양태에서, 경화성 조성물의 이중-작용성 광개시제는 600 이하의 분자량 Mw를 가질 수 있다.
추가 실시양태에서, 경화성 조성물은 경화성 조성물의 경화 후 유리 전이 온도 Tg1이 상응하는 경화성 조성물의 유리 전이 온도 Tg2보다 높도록 적응될 수 있고, 여기서 상응하는 경화성 조성물은 이중-작용성 광개시제 대신 단일-작용성 광개시제를 포함하는 것에서만 경화성 조성물과 상이하고, 단일-작용성 개시제는 이중-작용성 광개시제와 동일한 광-활성 기를 갖고 중합성 화합물과 공유 결합을 형성할 수 있는 작용기를 함유하지 않는다.
한 측면에서, 본 개시내용의 경화성 조성물은 경화 후 적어도 60℃의 유리 전이 온도 Tg1을 가질 수 있다.
또 다른 측면에서, 경화성 조성물은 나노임프린트 리소그래피를 위한 레지스트 조성물일 수 있다.
또 다른 실시양태에서, 기판 상의 광-경화된 층의 형성 방법은, 경화성 조성물이 중합성 화합물 및 이중-작용성 광개시제를 포함하고, 이중-작용성 광개시제가 광-활성 기 및 조성물의 경화 동안 중합성 화합물과 공유 결합을 형성할 수 있는 적어도 하나의 작용기를 포함하는 것인, 기판 상에 경화성 조성물을 도포하고; 경화성 조성물을 템플릿 또는 수퍼스트레이트(superstrate)와 접촉시키고; 경화성 조성물에 광을 조사하여 광-경화된 층을 형성하고; 광-경화된 층으로부터 템플릿 또는 수퍼스트레이트를 제거하는 것을 포함할 수 있다.
한 측면에서, 광-경화된 층의 형성 방법의 경화성 조성물은 10 mP·s 이하의 점도를 가질 수 있다.
본 방법의 또 다른 측면에서, 경화성 조성물의 중합성 화합물의 적어도 90 wt%는 600 이하의 분자량을 가질 수 있다.
본 방법의 한 측면에서, 중합성 화합물은 아크릴레이트 올리고머를 포함할 수 있다.
본 방법의 추가 측면에서, 이중-작용성 광개시제의 적어도 하나의 작용기는 탄소 대 탄소 이중 결합을 포함할 수 있다.
본 방법의 특정 측면에서, 이중-작용성 광개시제의 탄소 대 탄소 이중 결합은 아크릴레이트 기 또는 메타크릴레이트 기의 일부일 수 있다.
본 방법의 또 다른 측면에서, 경화성 조성물의 경화 시간은 100 초 이하일 수 있다.
또 다른 실시양태에서, 물품의 제조 방법은 상기 기재된 방법에 의해 기판 상에 광-경화된 층을 형성하고 기판을 처리하여 제조 물품을 수득하는 것을 포함할 수 있다. 한 측면에서, 제조 물품은 반도체 장치 또는 회로 보드일 수 있다.
실시양태는 예로서 나타내며 첨부 도면으로 제한되지는 않는다.
도 1은 실시양태에 따르는 방사 시간 증가에 따라 저장 탄성률을 나타내는 그래프를 포함한다.
도 2는 실시양태에 따르는 온도 증가에 따라 탄젠트 (θ)의 변화를 나타내는 그래프를 포함한다.
숙련자는 도면의 요소가 단순성 및 명료성을 위해 도시되고 반드시 축척대로 그려진 것은 아니라는 것을 안다. 예를 들어, 도면의 일부 요소의 치수는 본 발명의 실시양태의 이해를 개선하는 것을 돕기 위해 다른 요소에 비해 과장될 수 있다.
상세한 설명
하기 설명은 본원에 개시된 교시내용의 이해를 돕기 위해 제공되며 교시내용의 구체적 구현 및 실시양태에 초점을 맞출 것이다. 이 초점은 교시내용의 설명을 돕기 위해 제공되며 교시내용의 범주 또는 적용가능성에 대한 제한으로 해석되어서는 안된다.
달리 정의되지 않는 한, 본원에서 사용된 모든 기술 및 과학 용어는 본 발명이 속하는 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 물질, 방법, 및 실시예는 단지 예시적인 것이며 제한적인 것으로 의도되지 않는다. 본원에 기술되지 않은 정도까지, 특정 물질 및 처리 행위에 관한 많은 세부사항은 통상적이며 임프린트 및 리소그래피 기술 내의 교재 및 다른 출처에서 찾아볼 수 있다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "포함하다", "포함하는", "함유하다", "함유하는", "갖는다", "갖는" 또는 그의 임의의 다른 변형은 비-배타적인 포함을 커버하도록 의도된다. 예를 들어, 특징의 목록을 포함하는 공정, 방법, 물품, 또는 장치는 반드시 그러한 특징으로만 제한되지 않고 명시적으로 열거되지 않거나 또는 그러한 공정, 방법, 물품, 또는 장치에 내재하는 다른 특징을 포함할 수 있다.
본원에서 사용된 바와 같고, 반대로 명시적으로 언급되지 않는 한, "또는"은 포괄적-또는을 지칭하고 배타적-또는을 지칭하지 않는다. 예를 들어, 조건 A 또는 B는 다음의 것 중 임의의 하나에 의해 충족된다: A는 참이고 (또는 존재하고) B는 거짓이고 (또는 존재하지 않고), A는 거짓이고 (또는 존재하지 않고) B는 참이고 (또는 존재하고), A 및 B는 모두 참이다 (또는 존재한다).
또한, 단수형 표현의 사용은 본원에 기재된 요소 및 성분을 설명하는데 사용된다. 이는 단지 편의상 그리고 본 발명의 범주의 일반적인 의미를 제공하기 위해 수행된다. 이 설명은 하나 또는 적어도 하나를 포함하는 것으로 판독되어야 하고 단수형은 또한 그것이 달리 의도된 것이 명백하지 않는 한 복수형을 포함한다.
본 개시내용은 중합성 화합물 및 이중-작용성 광개시제를 포함하고, 저 점도를 갖는 경화성 조성물에 관한 것이다. 이중-작용성 광개시제는 두 가지 작용: 1) 중합성 화합물의 중합 반응을 개시하는 것, 및 2) 광개시제를 중합성 화합물에 공유 결합하여 이로써 광개시제 또는 그의 주요 단편을 형성된 중합체 네트워크에 고정시키는 것을 가질 수 있다.
한 실시양태에서, 중합성 화합물과 공유 결합을 형성할 수 있는 이중-작용성 광개시제의 작용기는 탄소 대 탄소 이중 결합을 포함할 수 있다. 탄소 대 탄소 이중 결합을 포함하는 작용기의 일부 비제한적인 예는 아크릴레이트 기, 메타크릴레이트 기, 비닐 기, 또는 비닐아릴 기일 수 있다.
특정 실시양태에서, 경화성 조성물의 점도는 20 mP·s 이하, 예컨대 15 mP·s 이하, 12 mP·s 이하, 10 mP·s 이하, 9 mP·s 이하, 또는 8 mP·s 이하일 수 있다. 다른 특정 실시양태에서, 점도는 적어도 2 mP·s, 예컨대 적어도 3 mP·s, 적어도 4 mP·s, 또는 적어도 5 mP·s일 수 있다. 특히 바람직한 측면에서, 경화성 조성물은 10 mP·s 이하의 점도를 가질 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, 모든 점도 값은 135 rpm에서 브룩필드(Brookfield) 점도계를 사용하여 브룩필드 방법으로 23℃의 온도에서 측정된 점도에 관한 것이다.
한 실시양태에서, 경화성 조성물은 경화 후 유리 전이 온도 Tg1이 상응하는 경화성 조성물의 유리 전이 온도 Tg2보다 높을 수 있도록 적응될 수 있다. 상응하는 경화성 조성물은 동일한 중합성 화합물을 포함할 수 있고 광개시제의 유형에 대해서만 상이할 수 있으며, 이는 동일한 광-활성 기를 갖지만 중합성 화합물과 공유 결합을 형성할 수 있는 작용기를 함유하지 않고, 본원에서는 단일-작용성 광개시제로 또한 불린다. 한 측면에서, Tg1과 Tg2 간의 차는 적어도 2℃, 예컨대 적어도 3℃, 적어도 4℃, 적어도 5℃, 적어도 6℃, 적어도 8℃, 또는 적어도 10℃일 수 있다. 한 측면에서, 경화 후 경화성 조성물의 유리 전이 온도 Tg1은 적어도 60℃, 또는 적어도 65℃, 또는 적어도 70℃일 수 있다.
본 개시내용의 경화성 조성물에 함유된 이중-작용성 광개시제는 단일-작용성 광개시제를 중합 반응에 적합한 작용기를 단일-작용성 광개시제에 도입하는 화합물과 반응시킴으로써 제조될 수 있다. 이러한 반응에 대한 하나의 비제한적인 예는 하기 실시예 1에 또한 기술된 바와 같이, 일차 히드록실 기를 함유하는 단일-작용성 광개시제를 아크릴로일 클로라이드와 반응시켜 아크릴레이트 기를 도입하는 것일 수 있다. 이중-작용성 광개시제는 또한 중합 반응에 적합한 작용기를 단일-작용성 광개시제에 도입하는 다른 방법에 의해 제조될 수 있다는 것을 인식할 것이다.
특정 실시양태에서, 이중-작용성 광개시제는 저 분자량을 가질 수 있다. 측면에서, 이중-작용화 광개시제의 분자량은 600 이하, 예컨대 550 이하, 500 이하, 400 이하, 300 이하, 또는 270 이하일 수 있다.
본 개시내용의 경화성 조성물의 중합성 화합물은 중합 반응에 참여하기에 적합한 적어도 하나의 작용기를 포함할 수 있다. 중합성 화합물은 단량체, 올리고머, 중합체, 또는 그의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 특정 측면에서, 중합성 화합물의 적어도 90 wt%는 600 이하의 분자량 Mw를 가질 수 있다. 또 추가 측면에서, 중합성 화합물은 2종 또는 3종 이상의 상이한 유형의 단량체, 올리고머, 및/또는 중합체의 조합일 수 있다.
중합성 화합물의 반응성 작용기의 비제한적인 예는 히드록실 기, 카르복실 기, 아미노 기, 이미노 기, (메트)아크릴로일 기, 에폭시 기, 옥세타닐 기, 또는 말레이미드 기일 수 있다. 이러한 작용기는, 예를 들어, 알키드 수지, 폴리에스테르 수지, 아크릴 수지, 아크릴-알키드 하이브리드, 아크릴-폴리에스테르 하이브리드, 치환된 폴리에테르 중합체, 치환된 폴리올레핀 중합체, 폴리우레탄 중합체 또는 그의 공-중합체에 포함될 수 있다. 특정 실시양태에서, 중합성 화합물은 아크릴레이트 단량체 또는 올리고머를 포함할 수 있다. 중합성 화합물의 다른 비제한적인 예는 2-에틸 헥실 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 벤질 아크릴레이트, 이소보르닐 아크릴레이트, 페놀 (EO) 아크릴레이트, 스테아릴 아크릴레이트, 또는 그의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
경화성 조성물에서의 중합성 화합물의 양은 경화성 조성물의 총 중량을 기준으로 적어도 5 wt%, 예컨대 적어도 10 wt%, 적어도 15 wt%, 또는 적어도 20 wt%일 수 있다. 또 다른 측면에서, 중합성 화합물의 양은 경화성 조성물의 총 중량을 기준으로 95 wt% 이하, 예컨대 85 wt% 이하, 80 wt% 이하, 70 wt% 이하, 60 wt% 이하, 50 wt% 이하, 40 wt% 이하, 35 wt% 이하, 30 wt% 이하, 25 wt% 이하, 또는 22 wt% 이하일 수 있다. 중합성 화합물의 양은 상기 언급된 임의의 최소 값과 최대 값 사이의 값일 수 있다. 특정 측면에서, 중합성 화합물의 양은 적어도 15 wt% 및 85 wt% 이하일 수 있다.
중합성 화합물은 경화성 조성물에 함유된 가교제에 의해 가교될 수 있다. 적합한 가교제의 비제한적인 예는 이작용성 단량체, 예컨대 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 디프로필렌 글리콜 디아크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 디아크릴레이트, 및 삼작용성 단량체, 예컨대 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 글리세린 (PO)3 트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트, 또는 그의 임의의 조합일 수 있다.
경화성 조성물에 함유된 가교제의 양은 경화성 조성물의 총 중량을 기준으로 적어도 10 wt%, 예컨대 적어도 15 wt%, 적어도 20 wt%, 또는 적어도 25 wt%일 수 있다. 또 다른 측면에서, 가교제의 양은 60 wt% 이하, 예컨대 55 wt% 이하, 50 wt% 이하, 또는 40 wt% 이하, 또는 30 wt% 이하일 수 있다. 가교제의 양은 상기 언급된 임의의 최소 값과 최대 값 내의 값일 수 있다. 특정 측면에서, 가교제는 경화성 조성물의 총 중량을 기준으로 적어도 20 wt% 및 50 wt% 이하일 수 있다.
또 다른 실시양태에서, 중합성 화합물은 가교제의 포함없이 그 자체로 중합될 수 있다.
경화성 조성물은 1종 이상의 첨가제를 추가로 함유할 수 있다. 임의적인 첨가제의 비제한적인 예는 안정화제, 분산제, 용매, 계면활성제, 억제제 또는 그의 임의의 조합일 수 있다.
본 개시내용은 추가로 광-경화된 층의 형성 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 상기 기재된 경화성 조성물의 층을 기판 위에 도포하고, 경화성 조성물을 템플릿 또는 수퍼스트레이트와 접촉시키고; 경화성 조성물에 광을 조사하여 광-경화된 층을 형성하고; 광-경화된 층으로부터 템플릿 또는 수퍼스트레이트를 제거하는 것을 포함할 수 있다.
기판 및 응고된 층에 추가적인 처리, 예를 들어, 에칭 공정을 적용하여, 응고된 층 및/또는 응고된 층 아래에 있는 패턴화된 층 중 하나 또는 둘 다의 패턴에 상응하는 이미지를 기판 내로 전사할 수 있다. 기판에, 예를 들어, 경화, 산화, 층 형성, 침착, 도핑, 평탄화, 에칭, 성형가능한 물질 제거, 다이싱, 본딩, 및 패키징 등을 포함하여, 장치 (물품) 제조를 위한 공지된 단계 또는 공정을 추가로 적용할 수 있다.
광-경화된 층은 반도체 장치, 예컨대 LSI, 시스템 LSI, DRAM, SDRAM, RDRAM, 또는 D-RDRAM의 층간 절연 막으로서, 또는 반도체 제조 방법에 사용되는 레지스트 막으로서 추가로 사용될 수 있다.
실시예에서 추가로 입증된 바와 같이, 놀랍게도 이중-작용성 광개시제는 조성물의 점도에서 매우 작은 증가만 가지고 레지스트 조성물에 사용될 수 있고, 경화된 조성물은 단일-작용성 광개시제를 사용하여 경화된 레지스트에 비해 증가된 유리 전이 온도를 가질 수 있다는 것이 발견되었다. 특정 실시양태에서, 이중-작용성 광개시제를 포함하는 레지스트 조성물의 점도는 10 mP·s 이하일 수 있고, 경화된 레지스트의 유리 전이 온도는 적어도 60℃일 수 있다.
실시예
하기 비제한적인 실시예는 본원에 기술된 바와 같은 개념을 예시한다.
실시예 1
이중-작용성 광개시제의 제조.
250 ml 둥근 바닥 비이커에서, 22.5 g 광개시제 이르가큐어(Irgacure) 2959 (랩네트워크(LabNetwork)로부터), 10 g 아크릴로일 클로라이드 및 120 ml THF 중 14 g 퀴놀린의 혼합물을 제조하였다. 또한, 반응 혼합물에 안정화제로서 1.12 g 1,4 벤젠 디올을 첨가하였다. 25℃에서 5 시간 동안 교반하면서 반응을 수행하였다. 그 후, 증류에 의해 용매를 제거하고 백색 분말을 수득하였다. 동일한 용매 시스템을 사용하여 재결정에 의해 백색 분말 생성물을 추가로 정제하였다. 수득된 순도는 98%였고, LCMS에 의해 확인되었다. 아크릴레이트 기를 이르가큐어 2959 내에 도입함으로써 다음의 반응이 일어났다는 것이 입증되었다. 아크릴화된 이르가큐어 2959 광개시제는 이후 PI 2959A로 불린다.
Figure pat00001
실시예 2
상이한 레지스트 조성물의 제조 및 시험.
베이스 조성물 A는 75 g 모노아크릴레이트 (이소보르닐 아크릴레이트 (BOA), 디시클로펜테닐 아크릴레이트 (DCPA), 벤질 아크릴레이트 (BA) 및 벤질 메타크릴레이트 (BMA)의 혼합물), 20 g 디아크릴레이트 (트리시클로데칸 디메탄올 디아크릴레이트 (A-DCPDA) 및 네오펜틸 글리콜 디아크릴레이트 (A-NPGDA)의 혼합물), 및 4 g의 계면활성제 혼합물 FS2000M2 (탄화수소 계면활성제) 및 FS2000M1 (플루오로카본 계면활성제)를 조합함으로써 제조되었다.
베이스 조성물 A는 다음의 레지스트 조성물: C1, S1, S2, 및 S3을 제조하는데 사용되었다.
레지스트 조성물 C1은 99 g의 베이스 조성물 A를, 이하에서 PI 907+1173으로 불리는, 5 g의 단일-작용성 광개시제 혼합물 이르가큐어 907 및 이르가큐어 1173 (부피비 2:3)과 조합함으로써 제조되었다. 모든 이르가큐어 제품은 랩네트워크로부터 수득되었다.
레지스트 조성물 S1은 99 g의 베이스 조성물 A를 실시예 1에 따라 제조된 1 g 이중 작용성 광개시제 2959A, 및 4 g의 광개시제 혼합물 PI 907+1173과 조합함으로써 제조되었다.
레지스트 조성물 S2는 99 g의 베이스 조성물 A를 실시예 1에 따라 제조된 2 g 광개시제 2959A, 및 3 g의 광개시제 혼합물 PI 907+1173과 조합함으로써 제조되었다.
레지스트 조성물 S3은 99 g의 베이스 조성물 A를 실시예 1에 따라 제조된 3 g 광개시제 2959A, 및 2 g의 광개시제 혼합물 PI 907+1173과 조합함으로써 제조되었다.
시험된 조성물의 요약은 표 1에서 볼 수 있다.
표 1:
Figure pat00002
표 2는 측정의 표준 편차 (STD)를 포함하여, 액체 레지스트 조성물 C1, S1, S2, 및 S3의 시험된 특성의 요약, 예컨대 점도, 표면 장력 및 접촉각을 제공한다.
표 2:
Figure pat00003
이중-작용성 광개시제 PI 2959A의 증가 양을 사용함으로써 레지스트 조성물의 점도는 단지 약간 (1 mP·s 미만)만 증가하고, 표면 장력 및 접촉각은 거의 변하지 않고 유지된다는 것을 표 2의 데이터로부터 알 수 있다.
표 3은 레지스트 조성물의 경화 거동, 뿐만 아니라 경화된 조성물의 기계적 강도 (저장 탄성률) 및 유리 전이 온도 Tg를 특징짓는 특성의 요약을 나타낸다. UV 방사선의 강도는 1 mW/㎠였다.
표 3:
Figure pat00004
레지스트 조성물의 유리 전이 온도 Tg는 단일-작용성 광개시제 (레지스트 샘플 C1)를 이중 작용성 광개시제 (레지스트 샘플 S1, S2, 및 S3)로 대체함으로써 증가하고, 한편 광개시제의 총량은 모든 샘플에서 동일했다는 것을 표 3으로부터 알 수 있다. 이중 작용성 광개시제의 양은 샘플 S1, S2, 및 S3에서 다양하였고, 이중-작용성 광개시제 (샘플 S3)의 최고 양은 유리 전이 온도에서의 최고 증가를 초래하였다. 유리 전이 온도는 67.1℃ (샘플 C1)에서 73.8℃ (샘플 S3)까지 증가될 수 있었고, 한편 경화 선량은 실험 오차 내인, 몇 mJ만큼만 차이가 났다.
유도 시간, 경화 선량, 저장 탄성률, 및 유리 전이 온도는 하마마츠 라이트닝큐어(Hamamatsu Lightningcure) LC8 UV 공급원과 결합된 안톤-파르(Anton-Paar) MCR-301 레오미터로 측정되었다. 레지스트 샘플은 하마마츠 365 nm UV 전력계에 의해 제어되는 365nm에서 1.0 mW/㎠의 UV 강도로 조사되었다. 레오플러스(RheoPlus)라는 명칭의 소프트웨어를 사용하여 레오미터를 제어하고 데이터 분석을 수행하였다. 온도는 줄라보(Julabo) F25-ME 워터 유닛에 의해 제어되었고 시작 온도로서 23℃로 설정되었다. 각 샘플 시험을 위해, 7㎕ 레지스트 샘플을 레오미터의 측정 시스템 바로 아래에 배치된 유리판 상에 첨가하였다. UV 방사선 시작 전에, 유리판과 측정 유닛 사이의 거리는 0.1mm의 간격으로 줄였다. UV 방사선 시작시, 광개시제에 의해 생성된 라디칼은 레지스트에 존재하는 억제제에 의해 소비되었고, 따라서 모든 억제제가 사라질 때까지 저장 탄성률은 증가하지 않았다. 이 시간 기간은 유도 시간으로서 기록되었다. 경화 시간에 따른 측정된 저장 탄성률의 예시는 도 1에서 볼 수 있다. UV 방사선 노출은 저장 탄성률이 평탄부(plateau)에 도달할 때까지 계속되었고, 평탄부의 높이는 표 3에 기재된 저장 탄성률로서 기록되었다.
UV 경화가 완료된 후, 온도에 따른 저장 탄성률의 변화를 측정하기 위해 제어된 가열에 의해 경화된 샘플의 온도를 증가시켜 유리 전이 온도 Tg를 수득하였다. 유리 전이 온도 Tg는 탄젠트 (θ)의 최대 값에 상응하는 온도로 간주되었다. 도 2는 샘플 S1, S2, 및 S3에 대한 온도 증가에 따른 탄젠트 (θ)의 측정을 나타내며, 이로부터 유리 전이 온도 Tg가 결정되었다 (피크 최대의 위치).
135 rpm에서 스핀들 크기 #18을 갖는 브룩필드 점도계 LVDV-II + Pro를 사용하여, 23℃에서 레지스트 샘플의 점도를 측정하였다. 점도 시험을 위해, 스핀들 헤드를 덮기에 충분한, 약 6-7 mL의 레지스트 샘플을 샘플 챔버 내에 첨가하였다. 모든 점도 시험에 있어서, 적어도 3회 측정을 수행하였고, 평균 값을 계산하였다.
교와 인터페이스 사이언스 컴퍼니, 리미티드(Kyowa Interface Science Co. Ltd.) (일본)에 의해 제조된 드롭 마스터(Drop Master) DM-701 접촉각 측정기로 접촉각 및 표면 장력을 측정하였다. 시험을 위해, 석영 슬라이드를 먼저 시험 샘플로 프라이밍하여 실제 임프린팅 표면을 모방하였다. 그 후, 2 ml의 시험 샘플을 주사기에 첨가하고, 이 중 시험당 2 ㎕ 샘플을 기계에 의해 프라이밍된 표면에 첨가하였다. 드롭 이미지는 레지스트 샘플 드롭이 프라이밍된 석영 표면에 닿은 시점부터 CCD 카메라에 의해 연속적으로 캡처되었다. 접촉각은 이미지의 분석을 기반으로 하는 소프트웨어에 의해 자동으로 계산되었다. 표 3에 제시된 데이터는 프라이밍된 석영 표면에 닿은 후 3 초의 시간에 접촉각이다. DM701은 주사기 바늘에 매달려 있는 드롭의 이미지를 기반으로 하여 영 라플라스(Young Laplace) 이론을 사용하여 표면 장력을 추가로 계산하였다.
본원에 기술된 실시양태의 사양 및 예시는 다양한 실시양태의 구조의 일반적인 이해를 제공하기 위한 것이다. 사양 및 예시는 본원에 기술된 구조 또는 방법을 사용하는 장치 및 시스템의 모든 요소 및 특징의 철저하고 포괄적인 설명의 역할을 하기 위한 것은 아니다. 별도의 실시양태가 또한 단일 실시양태와의 조합으로 제공될 수 있고, 반대로, 간결성을 위해, 단일 실시양태의 맥락에서 기술된 다양한 특징이 또한 개별적으로 또는 임의의 하위조합으로 제공될 수 있다. 또한, 범위로 명시된 값에 대한 언급은 그 범위 내의 각각의 그리고 모든 값을 포함한다. 이 명세서를 읽은 후에만 많은 다른 실시양태가 숙련자에게 명백할 수 있다. 개시내용의 범주를 벗어나지 않으면서 구조적 치환, 논리적 치환, 또는 또 다른 변경이 이루어질 수 있도록, 다른 실시양태가 사용될 수 있고 개시내용으로부터 유도될 수 있다. 따라서, 개시내용은 제한적이기 보다는 예시적인 것으로 간주되어야 한다.

Claims (14)

  1. 중합성 화합물 및 이중-작용성 광개시제를 포함하는 경화성 조성물로서,
    상기 이중-작용성 광개시제는 광-활성 기 및 상기 경화성 조성물의 경화 동안 상기 중합성 화합물과 공유 결합을 형성할 수 있는 적어도 하나의 작용기를 포함하고;
    상기 경화성 조성물은 23℃의 온도에서 10 mP·s 이하의 점도를 갖는, 경화성 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 경화성 조성물이 UV 방사선에 의해 경화될 수 있는, 경화성 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 중합성 화합물이 단량체, 올리고머, 중합체, 또는 그의 임의의 조합을 포함하는, 경화성 조성물.
  4. 제3항에 있어서, 상기 중합성 화합물의 적어도 90 wt%가 600 이하의 분자량을 갖는, 경화성 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 중합성 화합물이 아크릴레이트 올리고머를 포함하는, 경화성 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 이중-작용성 광개시제의 적어도 하나의 작용 기가 탄소 대 탄소 이중 결합을 포함하는, 경화성 조성물.
  7. 제6항에 있어서, 상기 이중 결합이 아크릴레이트 기, 메타크릴레이트 기, 비닐 기, 또는 비닐아릴 기의 일부인, 경화성 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 상기 이중-작용성 광개시제가 600 이하의 분자량을 갖는, 경화성 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 경화성 조성물의 경화 후 유리 전이 온도 Tg1이 상응하는 경화성 조성물의 유리 전이 온도 Tg2보다 높도록 상기 경화성 조성물이 적응되고,
    상기 상응하는 경화성 조성물이 이중-작용성 광개시제 대신 단일-작용성 광개시제를 포함하는 것에서만 상기 경화성 조성물과 상이하고, 상기 단일-작용성 개시제는 상기 이중-작용성 광개시제와 동일한 광-활성 기를 갖고 상기 중합성 화합물과 공유 결합을 형성할 수 있는 작용기를 함유하지 않는, 경화성 조성물.
  10. 제9항에 있어서, 상기 유리 전이 온도 Tg1이 적어도 60℃인, 경화성 조성물.
  11. 제1항에 있어서, 상기 경화성 조성물이 나노임프린트 리소그래피를 위한 레지스트 조성물인, 경화성 조성물.
  12. 기판 상의 광-경화된 층의 형성 방법으로서,
    상기 기판 상에 제1항의 경화성 조성물을 도포하는 단계,
    상기 경화성 조성물을 템플릿 또는 수퍼스트레이트와 접촉시키는 단계;
    상기 경화성 조성물에 광을 조사하여 광-경화된 층을 형성하는 단계;
    상기 광-경화된 층으로부터 템플릿 또는 수퍼스트레이트를 제거하는 단계
    를 포함하는 광-경화된 층의 형성 방법.
  13. 물품의 제조 방법으로서,
    제12항에 제시된 방법에 의해 기판 상에 광-경화된 층을 형성하는 단계; 및
    제조 물품을 수득하도록 기판을 처리하는 단계
    를 포함하는 물품의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제조 물품이 반도체 장치 또는 회로 보드인 물품의 제조 방법.
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