TW201718680A - 奈米壓印用組成物,硬化物,圖型形成方法及含有圖型之物品 - Google Patents
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Abstract
本發明係一種奈米壓印用組成物,其特徵為含有環烯烴系共聚物、聚合性單體及光起始劑。本發明中,前述聚合性單體較佳為含有多官能單體。前述環烯烴系共聚物較佳為包含具有環狀烯烴之構成單位及具有非環狀烯烴之構成單位。
Description
本發明係有關奈米壓印用組成物、硬化物、圖型形成方法及含有圖型的物品。
本發明係依據於2015年6月15日在日本申請之特願2015-120484號主張優先權,並援用其內容。
微影技術係半導體裝置製程之核心技術(core technology)。隨著近年之半導體積體電路(IC)之高集成化,而配線進一步微細化。微細化手法一般為使用更短波長之光源,例如KrF準分子雷射、ArF準分子雷射、F2雷射、EUV(極端紫外光)、EB(電子線)、X線等之光源波長之短波長化或曝光裝置之透鏡之開口數(NA)之大口徑化(高NA化)等。
這種狀況之下,提案將形成有特定圖型之模具壓緊於在表面形成樹脂層(圖型形成層)之被轉印基板,使模具之圖型轉印至樹脂層上的奈米壓印法。
奈米壓印法係將預先在表面形成有奈米尺寸之凹凸圖型的模具壓緊於塗佈於半導體晶圓等之被轉印基板表面的樹脂層上,使前述樹脂層以力學變形,轉印前述凹凸圖型,以此被圖型轉印的樹脂層作為犧牲膜,加工被轉印基板的技術。
這種奈米壓印法有使用熱可塑性樹脂,以熱轉印凹凸圖型之熱壓印法或使用光硬化性樹脂,藉由紫外線轉印凹凸圖型的光壓印法等為人所知。
在被轉印基板表面上塗佈形成的樹脂層,在壓緊模具時,需要該模具之凹凸圖型可轉印的柔軟性。另外,以被圖型轉印之樹脂層作為犧牲膜,藉由蝕刻加工等,加工被轉印基板的情形,該樹脂層需要高的蝕刻耐性。
滿足這種要求的奈米壓印法,例如在專利文獻1之實施例記載於被轉印基板上,形成2種不同之樹脂層的方法。專利文獻1記載於被轉印基板上,形成蝕刻耐性優異之DLC(類鑽碳膜)的有機層,該有機層上形成含有具有可轉印模具之凹凸圖型之柔軟性的矽氧烷聚合物的樹脂層的方法。
專利文獻1所記載的方法係如上述,藉由形成2層的樹脂層,可將可轉印圖型之柔軟性及蝕刻耐性賦予各樹脂層者。
[專利文獻1]專利第5560049號公報
如專利文獻1所記載之以往的奈米壓印法,必須形成2層的樹脂層。而由提高生產效率等的觀點,藉由形成單層的樹脂層,可兼具可轉印圖型之柔軟性及蝕刻耐性為佳。
本發明係有鑑於上述情形而完成者,本發明之課題為提供一種可形成兼具可轉印模具之凹凸圖型的柔軟性及高的蝕刻耐性的奈米壓印圖型的奈米壓印用組成物、及使用該奈米壓印用組成物之圖型形成方法。
本發明之第1態樣係一種奈米壓印用組成物,其特徵為含有環烯烴系共聚物、聚合性單體及光起始劑。
本發明之第2態樣係一種硬化物,其係將前述本發明之第1態樣之奈米壓印用組成物硬化所成。
本發明之第3態樣係一種圖型形成方法,其特徵係具備以下步驟:將前述本發明之第1態樣之奈米壓印用組成物塗佈於
基板上,形成圖型形成層的步驟1,將形成有特定圖型之凹凸構造的模具壓緊於前述圖型形成層,使前述圖型形成層變形成前述特定圖型的步驟2,前述模具被壓緊(pressing)的狀態下,將前述圖型形成層進行曝光的步驟3,及將被壓緊於前述圖型形成層的模具(mold)予以剝離的步驟4。
本發明之第4態樣係一種物品,其係含有藉由前述本發明之第3態樣之圖型形成方法所得之圖型。
依據本發明時,可提供一種可形成兼具可轉印模具之凹凸圖型的柔軟性及高的蝕刻耐性的奈米壓印圖型的奈米壓印用組成物、及使用該奈米壓印用組成物之圖型形成方法。
1‧‧‧基板
2‧‧‧圖型形成層
3‧‧‧模具
[圖1]為說明本態樣之圖型形成方法之一例的概略步驟圖。
[圖2]為說明本態樣之圖型形成方法之一例的概略步驟圖。
本發明之奈米壓印用組成物係用於光壓印法的奈米壓印用組成物,在奈米壓印技術上,在基板上形成微細圖型用。本發明所謂的「奈米壓印」係指大約數nm至數μm之大小的圖型轉印,不限定於奈米級(nano-order)者。
本發明之奈米壓印用組成物,其特徵係含有環烯烴系共聚物、聚合性單體及光起始劑。以下說明本發明之第1態樣之奈米壓印用組成物的一實施形態。
首先,說明環烯烴系共聚物(以下有時記載為「(A)成分」)。
本實施形態之奈米壓印用組成物所含有的(A)成分係具有含有環狀烯烴構造之構成單位的非晶性聚合物,較佳為除了具有環狀烯烴構造的構成單位外,具有含有非環狀之烯烴構造的構成單位。
具有環狀烯烴之構成單位(以下有時記載為「構成單位(CO)」),較佳為由下述通式(CO)-A-1~(CO)-A-7之任一表示之化合物所衍生之構成單位(以下記載為「構成單
位(CO)-A」)或由二烯化合物所衍生之構成單位(以下記載為「構成單位(CO)-B」)之任一之構成單位。
構成單位(CO)-A係由下述通式(CO)-A-1~(CO)-A-7之任一表示的化合物所衍生之構成單位。
通式(CO)-A-1~(CO)-A-7中,R1~R8各自獨立為氫原子或碳數1~20之烴基。
R1~R8中之碳數1~20之烴基,較佳為烷基或芳基。
R1~R8中之烷基,較佳為直鏈狀或支鏈狀之烷基,較佳為碳數1~10之烷基,具體而言,可列舉甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基等之
直鏈狀之烷基;1-甲基乙基、1-甲基丙基、2-甲基丙基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、1-乙基丁基、2-乙基丁基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、4-甲基戊基等之支鏈狀之烷基;。
R1~R8中之烷基,更佳為直鏈狀之碳數1~5之烷基,又更佳為甲基或乙基。
本實施形態中,R1~R8之2個以上鍵結可形成環。
R1~R8中之芳基,可列舉例如苄基、苯乙基、1-萘基甲基、2-萘基甲基、1-萘基乙基、2-萘基乙基等之芳基烷基中之芳基等。
通式(CO)-A-7中,n為2~10之整數。
本實施形態中,構成單位(CO)-A,較佳為由前述通式(CO)-A-1~(CO)-A-3之任一表示之化合物所衍生之構成單位,更佳為由前述通式(CO)-A-1或(CO)-A-3表示之化合物所衍生之構成單位,特佳為由通式(CO)-A-3表示之化合物所衍生之構成單位。
本實施形態中,構成單位(CO)-A可單獨使用1種,也可併用2種以上。
(A)成分中,構成單位(CO)-A之比例係相對於構成(A)成分之全構成單位,較佳為1~50莫耳%,更佳為10~40莫耳%,特佳為15~30莫耳%。藉由將構成單位(CO)-A之比例設為上述範圍之下限值以上,可更提高使用奈米壓印用組成物形成之層的蝕刻耐性。又,藉由將構成單位(CO)-A之比例設為上述範圍之上限值以下,可將
適度的柔軟性賦予使用奈米壓印用組成物形成的層。
構成單位(CO)-B係由二烯系化合物所衍生之構成單位,較佳為由下述通式(CO)-B-1~(CO)-B-5之任一表示之化合物所衍生之構成單位。
通式(CO)-B-1~(CO)-B-5中,R9~R15各自獨立
為氫原子、烷基、芳基或烯基。通式(CO)-B-1~(CO)-B-5中,R9~R15各自獨立為氫原子、碳數1~10之烷基、碳數6~14之芳基或碳數3~15之烯基為佳。
針對R9~R15中之烷基之說明係與針對前述R1~R8中之烷基之說明同樣。
針對R9~R15中之芳基之說明係與針對前述R1~R8中之芳基之說明同樣。
通式(CO)-B-1中之R9~R15中之烯基,可為直鏈狀或支鏈狀之任一,較佳為碳數為3~10者,更佳為2~5,又更佳為2~4,特佳為3。直鏈狀之烯基,可列舉例如乙烯基、丙烯基(烯丙基)、丁炔基等。支鏈狀之烯基,可列舉例如1-甲基丙烯基、2-甲基丙烯基等。
通式(CO)-B-1~(CO)-B-5表示之各化合物,可列舉例如2,5-莰二烯、5-乙烯基-2-降莰烯、5-亞乙基-2-降莰烯、5-亞甲基-2-降莰烯、二環戊二烯、5-異亞丙基-2-降莰烯、三環戊二烯、1,4,5,8-二亞甲基-1,4,4a,5,8,8a-六氫化萘、環戊二烯、1,4-環己二烯、1,3-環己二烯、1,5-環辛二烯、1-乙烯基環己烯、2-乙烯基環己烯、3-乙烯基環己烯之環二烯、4,5,7,8-四氫茚、4-甲基四氫茚、6-甲基四氫茚、或6-乙基四氫茚之烷基四氫茚。
本實施形態中,構成單位(CO)-B可單獨使用1種或可併用2種以上。
(A)成分中,構成單位(CO)-B之比例係相對於構成(A)成分之全構成單位,較佳為1~50莫耳%,更佳為
10~40莫耳%,又更佳為15~30莫耳%。藉由將構成單位(CO)-B之比例設為上述範圍之下限值以上,可更提高使用奈米壓印用組成物形成之層的蝕刻耐性。又,藉由將構成單位(CO)-B之比例設為上述範圍之上限值以下,可將適度的柔軟性賦予使用奈米壓印用組成物形成的層。
具有非環狀之烯烴構造的構成單位(以下有時記載為「構成單位(O)」),較佳為非環式單烯烴,例如碳原子為2~20個之α烯烴,特別是乙烯或丙烯所衍生之構成單位。又,也可為由如1,5-己二烯、1,4-己二烯、1,3-己二烯、1,9-癸二烯、丁二烯及異戊二烯之非環式二烯所衍生之構成單位。
構成單位(O)較佳為由下述通式(O)-1表示之化合物所衍生之構成單位。
通式(O)-1中,R21~R24各自獨立為氫原子、烷基、芳基或烯基。
針對R21~R24中之烷基、芳基或烯基之說明係與針對
前述R9~R15中之烷基、芳基或烯基之說明同樣。
本實施形態中,構成單位(O)可單獨使用1種,也可併用2種以上。
(A)成分中,構成單位(O)之比例係相較於構成(A)成分之全構成單位,較佳為20~90莫耳%,更佳為20~85莫耳%,又更佳為25~80莫耳%。藉由將構成單位(O)之比例設為上述範圍之下限值以上,可更提高使用奈米壓印用組成物形成之層的蝕刻耐性。又,藉由將構成單位(O)之比例設為上述範圍之上限值以下,可將適度的柔軟性賦予使用奈米壓印用組成物形成的層。
(A)成分可藉由將衍生各構成單位之單體,以使用例如偶氮雙異丁腈(AIBN)、偶氮雙異丁酸二甲酯等之自由基聚合起始劑的公知自由基聚合等予以聚合而得到。
本實施形態中,(A)成分之重量平均分子量(Mw)(藉由凝膠滲透層析法之聚苯乙烯換算基準),無特別限定者,以1000~50000為佳,以1500~30000為較佳,以2000~20000為最佳。於此範圍之上限值以下時,可將適度的柔軟性賦予使用奈米壓印用組成物形成的層,於此範圍之下限值以上時,蝕刻耐性良好。
本實施形態中,(A)成分可單獨使用1種,也可併用2種以上。
本實施形態中,(A)成分之含量係配合欲形成之圖型形成層等適度調整即可。
說明本實施形態所用之聚合性單體(以下有時記載為「(B)成分」)。本實施形態中,(B)成分係自由基共聚合用之具有雙鍵的化合物,可使用單官能單體或多官能單體。
本說明書中,「多官能性」係意味具有2以上之官能基者。多官能性單體例如可為2官能性、3官能性、4官能性,或可具有更多的官能基者。例如多官能性丙烯酸酯包括二丙烯酸酯、三丙烯酸酯及四丙烯酸酯。又,多官能性甲基丙烯酸酯,包括二甲基丙烯酸酯、三甲基丙烯酸酯及四甲基丙烯酸酯。
單官能單體可列舉例如丙烯酸酯酯、丙烯酸酯、丙烯酸單體、N-丙烯醯基胺、N-丙烯醯基嗎啉、脂肪族單丙烯酸酯、脂肪族單甲基丙烯酸酯、烷氧基化月桂基丙烯酸酯、烷氧基化苯酚丙烯酸酯、烷氧基化四氫糠基丙烯酸酯、碳數12~14之烷基甲基丙烯酸酯、芳香族丙烯酸酯單體、芳香族甲基丙烯酸酯單體、苄基甲基丙烯酸酯、己內酯丙烯酸酯、環狀三羥甲基丙烷縮甲醛丙烯酸酯、脂環式丙烯酸酯單體、二環戊二烯基甲基丙烯酸酯、二乙二醇甲基醚甲基丙烯酸酯、環氧基丙烯酸酯、環氧基甲基丙烯酸酯、2(2-乙氧基-乙氧基)乙基丙烯酸酯、乙氧基化
(4)壬基苯酚丙烯酸酯、乙氧基化(4)壬基苯酚甲基丙烯酸酯、乙氧基化壬基苯酚丙烯酸酯、2-乙基己基甲基丙烯酸酯、異莰基丙烯酸酯、異莰基甲基丙烯酸酯、異癸基丙烯酸酯、異癸基甲基丙烯酸酯、異辛基丙烯酸酯、異辛基甲基丙烯酸酯、月桂基丙烯酸酯、月桂基甲基丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇(350)單丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇(350)單甲基丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇(550)單丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇(550)單甲基丙烯酸酯、壬基苯基聚氧乙烯丙烯酸酯、辛基癸基丙烯酸酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、2-苯氧基乙基甲基丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚酯(甲基)丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、聚醚甲基丙烯酸酯、聚苯氧基丙烯酸酯、十八烷基丙烯酸酯、十八烷基甲基丙烯酸酯、四氫糠基丙烯酸酯、四氫糠基甲基丙烯酸酯、十三烷基丙烯酸酯、十三烷基甲基丙烯酸酯、三乙二醇乙基醚甲基丙烯酸酯、3,3,5-三甲基環己基甲基丙烯酸酯、胺基甲酸酯丙烯酸酯、胺基甲酸酯甲基丙烯酸酯、胺基甲酸酯寡聚物、丙烯酸化二醇寡聚物(例如SARTOMER2000寡聚物、多元醇聚丙烯酸酯的不飽和脂肪族酯)、(甲基)丙烯醯基鍵結於聚甲基(甲基)丙烯酸酯、聚-n-丁基(甲基)丙烯酸酯、聚-z-丁基(甲基)丙烯酸酯或聚苯乙烯之一方之末端的寡聚物(例如一方的末端具有甲基丙烯醯基之聚苯乙烯寡聚物(Mn=6000、商品名:AS-6、東亞合成股份公司製))、一方之末端具有甲基丙烯醯基之聚甲基丙烯酸甲酯寡聚物(Mn=6000、商
品名:AA-6、東亞合成股份公司製)、及一方之末端具有甲基丙烯醯基之聚-n-丁基丙烯酸酯寡聚物(Mn=6000、商品名:AB-6、東亞合成股份公司製)、聚胺基甲酸脂丙烯酸酯寡聚物、聚胺基甲酸脂甲基丙烯酸酯寡聚物、一方之末端經甲基丙烯醯基化的聚甲基丙烯酸甲酯寡聚物、一方之末端經甲基丙烯醯基化的聚苯乙烯寡聚物、一方之末端經甲基丙烯醯基化的聚乙二醇、聚醚甲基丙烯酸酯、聚酯甲基丙烯酸酯、聚胺基甲酸脂甲基丙烯酸酯、多元醇甲基丙烯酸酯、三聚氰胺甲基丙烯酸酯、乙氧基化三甲醇丙烷甲基丙烯酸酯、乙氧基化二(三甲醇丙烷)甲基丙烯酸酯、乙氧基化季戊四醇甲基丙烯酸酯、乙氧基化二季戊四醇甲基丙烯酸酯、乙氧基化新戊二醇甲基丙烯酸酯、乙氧基化丙二醇甲基丙烯酸酯、聚胺基甲酸脂丙烯酸酯、多元醇丙烯酸酯、丙二醇丙烯酸酯、烷二醇丙烯酸酯、三羥甲基丙烷丙烯酸酯、丙三醇丙氧基丙烯酸酯、季戊四醇丙烯酸酯、新戊二醇丙烯酸酯、N-乙烯基醯胺、N-乙烯基-甲醯胺及N-乙烯基-吡咯烷酮、及彼等之組合。又,也可為丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯之單體或寡聚物或彼等之組合。
2官能單體可列舉例如烷氧基化脂肪族二丙烯酸酯、烷氧基化脂肪族二甲基丙烯酸酯、烷氧基化新戊二醇二丙烯酸酯、烷氧基化新戊二醇二甲基丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1,3-丁二醇二
丙烯酸酯、1,3-丁二醇二甲基丙烯酸酯、環己烷二甲醇二丙烯酸酯、環己烷二甲醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二甲基丙烯酸酯、1,12-十二烷二醇二甲基丙烯酸酯、乙氧基化雙酚A二甲基丙烯酸酯、乙氧基化(2)雙酚A二甲基丙烯酸酯、乙氧基化(3)雙酚A二丙烯酸酯、乙氧基化(4)雙酚A二丙烯酸酯、乙氧基化(4)雙酚A二甲基丙烯酸酯、乙氧基化(6)雙酚A二甲基丙烯酸酯、乙氧基化(8)雙酚A二甲基丙烯酸酯、乙氧基化(10)雙酚A二丙烯酸酯、乙氧基化(10)雙酚A二甲基丙烯酸酯、乙氧基化(30)雙酚A二丙烯酸酯、乙氧基化(30)雙酚A二甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二甲基丙烯酸酯、聚酯二丙烯酸酯、聚乙二醇(200)二丙烯酸酯、聚乙二醇(400)二丙烯酸酯、聚乙二醇(400)二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇(600)二丙烯酸酯、聚乙二醇(600)二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚丙二醇(400)二甲基丙烯酸酯、丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯、丙氧基化新戊二醇二甲基丙烯酸酯、丙氧基化(2)新戊二醇二丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、四乙二醇二甲基丙烯酸酯、三環癸烷二甲醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯及三丙二醇二甲基丙烯酸酯及彼等之組合。
3官能單體可列舉例如乙氧基化(3)三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化(3)三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙氧基化(6)三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化(9)三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化(15)三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化(20)三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、丙氧基化(3)甘油基三丙烯酸酯、丙氧基化(5.5)甘油基三丙烯酸酯、丙氧基化(3)三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化(6)三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、參-(2-羥基乙基)-三聚異氰酸酯三丙烯酸酯及參-(2-羥基乙基)-三聚異氰酸酯三甲基丙烯酸酯及彼等之組合。
4官能或5官能之單體/寡聚物,可列舉例如二-(三羥甲基丙烷)-四丙烯酸酯、乙氧基化(4)季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、五丙烯酸酯及季戊四醇四丙烯酸酯及彼等之組合。
上述多官能單體以外,在發揮本發明效果的範圍內,可適宜使用6官能單體等。
本實施形態中,多官能單體在上述之中,較佳為2官能單體,而2官能單體較佳為具有脂肪族環式基之2官能單體,較佳為環己烷二甲醇二丙烯酸酯、環己烷二甲醇二甲基丙烯酸酯、三環癸烷二甲醇二丙烯酸酯。
本實施形態中,(B)成分可分別單獨使用或併用使用上述單官能單體或多官能單體。
本實施形態中,(B)成分更佳為單獨使用多官能單體。
(B)成分併用使用多官能單體與單官能單體的情形,不使用後述的溶劑成分也可調製奈米壓印用組成物。
本實施形態中,(B)成分可單獨使用或併用2種以上。
本實施形態中,奈米壓印用組成物中之(B)成分之含量係相對於(A)成分100質量份,較佳為0.5~60質量份,更佳為1~50質量份,又更佳為1~40質量份。藉由將(B)成分之含量設為上述範圍,在壓緊模具時,可對於模具忠實之圖型的轉印,賦予充分的柔軟性。
光起始劑(以下有時稱為(C)成分),只要是光照射時,可開始促進(A)成分之聚合的化合物時,即無特別限定,可列舉例如1-羥基環己基苯基酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙烷-1酮、1-[4-(2-羥基乙氧基)苯基]-2-羥基-2-甲基-1-丙烷-1酮、1-(4-異丙基苯基)-2-羥基-2-甲基
丙烷-1酮、1-(4-十二烷基苯基)-2-羥基-2-甲基丙烷-1酮、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1酮、雙(4-二甲基胺基苯基)酮、2-甲基-1-(4-甲基硫苯基)-2-嗎啉基丙烷-1酮、2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-嗎啉基苯基)-丁烷-1酮、乙酮-1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-咔唑-3-基]-1-(o-乙醯基肟)、2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基膦氧化物、4-苯甲醯基-4’-甲基二甲基二硫醚、4-二甲基胺基苯甲酸、4-二甲基胺基苯甲酸甲基、4-二甲基胺基苯甲酸乙基、4-二甲基胺基苯甲酸丁基、4-二甲基胺基-2-乙基己基苯甲酸、4-二甲基胺基-2-異戊基苯甲酸、苄基-β-甲氧基乙基縮醛、苄基二甲基縮醛、1-苯基-1,2-丙二酮-2-(o-乙氧基羰基)肟、o-苯甲醯基苯甲酸甲基、2,4-二乙基噻噸酮、2-氯噻噸酮、2,4-二甲基噻噸酮、1-氯-4-丙氧基噻噸酮、噻噸、2-氯噻噸、2,4-二乙基噻噸、2-甲基噻噸、2-異丙基噻噸、2-乙基蒽醌、八甲基蒽醌、1,2-苯並蒽醌、2,3-二苯基蒽醌、過氧化苯甲醯、異丙苯過氧化物、2-巰基苯並咪唑、2-巰基苯并噁唑、2-巰基苯並噻唑、2-(o-氯苯基)-4,5-二(m-甲氧基苯基)-咪唑基二聚物、二苯甲酮、2-氯二苯甲酮、p,p’-雙二甲基胺基二苯甲酮、4,4’-雙二乙基胺基二苯甲酮、4,4’-二氯二苯甲酮、3,3-二甲基-4-甲氧基二苯甲酮、苯甲醯基、苯偶因、苯偶因甲基醚、苯偶因乙基醚、苯偶因異丙基醚、苯偶因-n-丁基醚、苯偶因異丁基醚、苯偶因丁基醚、苯乙酮、2,2-二乙氧基苯乙酮、p-二甲基苯乙酮、p-二甲基胺基苯丙酮、二
氯苯乙酮、三氯苯乙酮、p-tert-丁基苯乙酮、p-二甲基胺基苯乙酮、p-tert-丁基三氯苯乙酮、p-tert-丁基二氯苯乙酮、α,α-二氯-4-苯氧基苯乙酮、噻噸酮、2-甲基噻噸酮、2-異丙基噻噸酮、二苯并環庚酮(Dibenzosuberone)、戊基-4-二甲基胺基苯甲酸酯、9-苯基吖啶、1,7-雙-(9-吖啶基)庚烷、1,5-雙-(9-吖啶基)戊烷、1,3-雙-(9-吖啶基)丙烷、p-甲氧基三嗪、2,4,6-參(三氯甲基)-s-三嗪、2-甲基-4,6-雙(三氯甲基)-s-三嗪、2-[2-(5-甲基呋喃-2-基)乙烯基]-4,6-雙(三氯甲基)-s-三嗪、2-[2-(呋喃-2-基)乙烯基]-4,6-雙(三氯甲基)-s-三嗪、2-[2-(4-二乙基胺基-2-甲基苯基)乙烯基]-4,6-雙(三氯甲基)-s-三嗪、2-[2-(3,4-二甲氧基苯基)乙烯基]-4,6-雙(三氯甲基)-s-三嗪、2-(4-甲氧基苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三嗪、2-(4-乙氧基苯乙烯基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三嗪、2-(4-n-丁氧基苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三嗪、2,4-雙-三氯甲基-6-(3-溴-4-甲氧基)苯基-s-三嗪、2,4-雙-三氯甲基-6-(2-溴-4-甲氧基)苯基-s-三嗪、2,4-雙-三氯甲基-6-(3-溴-4-甲氧基)苯乙烯基苯基-s-三嗪、2,4-雙-三氯甲基-6-(2-溴-4-甲氧基)苯乙烯基苯基-s-三嗪;甲基乙基酮過氧化物、甲基異丁基酮過氧化物、環己酮過氧化物等之酮過氧化物類;異丁醯基(butyryl)過氧化物、雙(3,5,5-三甲基己醯基)過氧化物等之二醯基過氧化物類;p-薄荷烷(menthane)過氧化氫、1,1,3,3-四甲基丁基過氧化氫等之過氧化氫類;2,5-二甲基-2,5-雙(t-
丁基過氧)己烷等之二烷基過氧化物類;1,1-雙(t-丁基過氧)-3,3,5-三甲基環己烷等之過氧縮醛類;t-丁基過氧新癸酸酯(neodecanoate)、1,1,3,3-四甲基過氧新癸酸酯等之過氧酸酯類;二-n-丙基過氧二碳酸酯、二異丙基過氧二碳酸酯等之過氧二碳酸酯類;偶氮雙異丁腈、2,2’-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)、2,2’-偶氮二異丁酸酯等之偶氮化合物類等。
上述之中,較佳為2-甲基-1-(4-甲基硫苯基)-2-嗎啉基丙烷-1酮、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1酮、1-[4-(2-羥基乙氧基)-苯基]-2-羥基-2-甲基-1-丙烷-1酮、1-羥基-環己基-苯基-酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1酮、錪,(4-甲基苯基)[4-(2-甲基丙基)苯基]-六氟磷酸酯、2-[2-側氧-2-苯基乙醯氧基乙氧基]乙酯與2-(2-羥基乙氧基)乙基酯之混合物、苯基乙二醇酸酯(glycolate)、二苯甲酮等。
此等之光起始劑可適宜使用市售者。此等之光起始劑可單獨使用1種或組合2種以上使用。
奈米壓印用組成物中,(C)成分之含量係相對於奈米壓印用組成物中所含之(A)成分100質量份,較佳為0.1~10質量份,更佳為0.1~5質量份,又更佳為0.1~1質量份。藉由設為上述之範圍內,光硬化性變良好。
本實施形態的奈米壓印用組成物含有溶劑(以下有時記載為「(D)成分」)的情形,作為(D)成分,塗佈性特別良好的觀點,較佳為醇類。
具體而言,氯甲烷、二氯甲烷、氯仿、氯乙烷、二氯乙烷、n-氯丙烷、n-氯丁烷、氯苯等之鹵化烴;苯、甲苯、二甲苯、乙基苯、丙基苯、丁基苯等之烷基苯類;乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷等之直鏈式脂肪族烴類;2-甲基丙烷、2-甲基丁烷、2,3,3-三甲基戊烷、2,2,5-三甲基己烷等之分枝式脂肪族烴類;環己烷、甲基環己烷、乙基環己烷、十氫萘等之環式脂肪族烴類;將石油留分進行氫化添純化的鏈烷烴油等。
此等之(D)成分可單獨使用任一種,也可組合2種以上使用。
(D)成分之使用量無特別限定,以可塗佈於基板等的濃度,配合塗佈膜厚,來適宜設定。一般而言,奈米壓印用組成物之固體成分濃度使用1~20質量%,較佳為2~15質量%之範圍內。
依據本發明之奈米壓印用組成物時,可形成同時兼具可轉印模具之凹凸圖型的柔軟性及高的蝕刻耐性的圖型形成層。其理由推測係如下述。
本發明之奈米壓印用組成物係含有環烯烴系共聚物及聚合性單體。認為具有環烯烴系共聚物所具有之環狀烯烴的構成單位,有助於提高蝕刻耐性。又,認為環烯烴系共聚物具有非環狀烯烴的構成單位的情形,該非環狀烯烴之
構成單位,可助於賦予柔軟性。
又,認為藉由含有聚合性單體,為了忠實地轉印模具之圖型形狀,對於賦予充分的柔軟性有貢獻。
以往,使用奈米壓印用組成物的圖型形成時,例如專利文獻1係藉由分別形成具有忠實地轉印模具之圖型形狀用之柔軟性的圖型形成層及具有蝕刻耐性之圖型形成層,可同時兼具柔軟性與蝕刻耐性。
對此,本發明之奈米壓印用組成物可為單層,也可形成兼具可轉印模具之凹凸圖型之柔軟性及高的蝕刻耐性之圖型形成層。
本發明之第2態樣係將前述本發明之第1態樣的奈米壓印用組成物硬化所成的硬化物。
前述將本發明之第1態樣之奈米壓印用組成物硬化所成的硬化物,因圖型精密度、硬化性、耐藥品性、低介電率及透明性等優異,特別是適合作為液晶彩色濾光片之保護膜、間隔件、其他之液晶顯示裝置用構件使用。
本發明之硬化物可藉由後述之本發明之第3態樣的圖型形成方法而得。
本發明之第3態樣係一種圖型形成方法,其特徵為具備以下步驟:
將上述本發明之第1態樣之奈米壓印用組成物塗佈於基板上,形成圖型形成層的步驟1,將形成有特定圖型之凹凸構造的模具壓緊於前述圖型形成層,使前述圖型形成層變形成前述特定圖型的步驟2,前述模具被壓緊的狀態下,將前述圖型形成層進行曝光的步驟3,及將被壓緊於前述圖型形成層的模具予以剝離的步驟4。
圖1係表示本發明之圖型形成方法之第1實施形態的步驟圖。
首先,如圖1(A)所示,在基板1塗佈上述本發明之第1態樣的奈米壓印用組成物,形成圖型形成層2。
基板1可依據各種用途來選擇,可列舉例如石英、藍寶石、玻璃、光學薄膜、陶瓷材料、蒸鍍膜、磁性膜、反射膜、Ni、Cu、Cr、Fe等之金屬基板、紙、SOG(Spin On Glass)、聚酯薄膜、聚碳酸酯薄膜、聚醯亞胺薄膜等之聚合物基板、TFT陣列基板、PDP之電極板、玻璃或透明塑膠基板、ITO或金屬等之導電性基材、絕緣性基材、聚矽氧、氮化聚矽氧、多晶矽、氧化聚矽氧、非晶質聚矽氧等之半導體製作基板等。又,基板之形狀也無特別限定者,可為板狀也可為捲筒狀。又,如後述,前述基板可配合與模具之組合等,選擇光透過性或非光透過性者。
塗佈奈米壓印用組成物的方法,可列舉旋轉塗佈法、噴霧法、輥塗法、旋轉塗佈法等。圖型形成層2係在其後實施之基板1的蝕刻步驟中,作為遮罩的功能,故被塗佈於基板1時之厚度為均一者為佳。因此,將奈米壓印用組成物塗佈於基板1上時,旋轉塗佈較佳。
又,圖型形成層2的膜厚係依據使用的用途,適宜選擇即可,例如為0.05μm~30μm左右即可。
步驟2係將形成有特定圖型之凹凸構造的模具壓緊於前述圖型形成層,使前述圖型形成層變形成前述特定圖型的步驟。
如圖1(B)所示,層合有圖型形成層2的基板1上,將形成有凹凸構造之特定圖型的模具3,與圖型形成層2對向緊壓,使圖型形成層2配合模具3之凹凸構造的圖型產生變形。模具3之壓緊時的壓力,較佳為10MPa以下,更佳為5MPa以下,特佳為1MPa以下。
藉由將模具3與圖型形成層2對向壓緊,位於模具3之凸部的奈米壓印用組成物容易於模具3之凹部側被排除,模具3之凹凸構造被轉印至圖型形成層2。
本發明可使用的模具,使用具有要被轉印之圖型的模具。前述模具上之圖型。可藉由例如光微影或電子線描繪法等,配合所期望之加工精度來形成,本發明中,模具圖型形成方法無特別限制。
本發明中使用的模具,較佳為光透過性模具,而光透過性模具材無特別限定,但是只要具有特定強度、耐久性者即可。具體而言,可列舉玻璃、石英、PMMA、聚碳酸酯樹脂等之光透明性樹脂膜、透明金屬蒸鍍膜、聚二甲基矽氧烷等之柔軟膜、光硬化膜、金屬膜等。
步驟3係前述模具被壓緊的狀態下,將前述圖型形成層進行曝光的步驟。
如圖1(C)所示,壓緊模具3的狀態下,對圖型形成層2進行曝光。具體而言,紫外線(UV)等之電磁波(箭頭圖示)照射於圖型形成層2。藉由曝光,模具3被壓緊的狀態下,圖型形成層進行硬化,形成模具3之凹凸構造被轉印的圖型形成層2。又,模具3係對於被照射之電磁波,具有穿過性。
本發明中,使圖型形成層硬化所用的光,無特別限定,可列舉例如高能量電離放射線、近紫外、遠紫外、可見光、紅外線等之區域的波長光或輻射線。高能量電離輻射源,例如以Cockcroft型加速器、Van de Graaff型加速器、直線加速器、貝他加速器(betatron)、粒子回旋加速器(Cyclotron)等之加速器所加速的電子線,在工業上最方便且經濟使用,但是其他放射性同位元素或原子爐等所放射之γ線、X線、α線、中性子線、陽子線等
之放射線也可使用。紫外線源可列舉例如紫外線螢光燈、低壓水銀燈、高壓水銀燈、超高壓水銀燈、氙燈、碳弧燈、太陽燈等。
輻射線包括例如微波、EUV。又,LED、半導體雷射光、或248nm之KrF準分子雷射光或193nm ArF準分子雷射等,在半導體之微細加工使用的雷射光也可適用於本發明。此等之光可使用單色光,也可使用複數之波長不同的光(混合光)。
步驟4係將被壓緊於前述圖型形成層的模具剝離。如圖1(D)所示,自基板1及圖型形成層2將模具3剝離。藉此,經過硬化狀態的圖型2’在基板1上被圖型化。
本實施形態中,進一步可在模具3之表面31,塗佈脫模劑,形成脫膜層。在此,塗佈於模具表面的脫模劑,可列舉矽系脫模劑、氟系脫模劑、聚乙烯系脫模劑、聚丙烯系脫模劑、鏈烷烴系脫模劑、褐碳蠟(MONTAN WAX)系脫模劑、巴西棕櫚蠟(carnauba wax)系脫模劑等。例如可適用大金工業(股)製之Optool DSX等之市售塗佈型脫模劑。又,脫模劑可單獨使用1種或併用2種以上。此等之中,特佳為氟系脫模劑。
說明本發明之圖型形成方法的第2實施形態。
第2實施形態係具備與上述第1實施形態同樣的步驟1~步驟4,在步驟1之後,步驟2之前,具備使在前述步驟1形成的圖型形成層軟化的步驟1’。
步驟1’係使在前述步驟1形成的圖型形成層軟化的步驟,且使圖型形成層軟化,可將模具3之凹凸構造的圖型變得容易轉印的步驟。步驟1’更具體而言,在80~120℃之溫度下,加熱60秒鐘至100秒鐘為佳。
說明本發明之圖型形成方法之第3實施形態。
圖2係表示本發明之圖型形成方法之第3實施形態的步驟圖。
第3實施形態係具備與上述第1實施形態同樣的步驟1~步驟4,更具備蝕刻步驟5及蝕刻後之圖型除去步驟6。
步驟5係將在步驟1~步驟4形成的圖型作為犧牲膜,蝕刻基板的步驟。
步驟5係如圖2(E)所示,對於形成有圖型化之圖型形成層2的基板1,藉由照射電漿及/或反應性離子
(以箭頭圖示),將露出於圖型形成層2之開口部分(模具3之凸部接觸形成的部分)的基板1,藉由蝕刻至特定深度而除去。
蝕刻步驟使用之電漿及/或反應性離子的氣體,只要是乾蝕刻領域通常用的氣體時,即無特別限定者。
可藉由基板與採用的奈米壓印用組成物,適宜選擇較佳的氣體。將藉由本發明之奈米壓印用組成物所形成的圖型作為蝕刻遮罩的情形,選擇氯系之電漿及/或反應性離子為佳。
步驟6係如圖2(F)所示,基板1之蝕刻結束後,除去存在於基板1上的圖型形成層2的步驟。
由基板1除去不要之圖型形成層2的方法,無特別限定者,可列舉例如使用可溶解圖型形成層2的溶液,洗淨基板1的處理等。
說明本發明之圖型形成方法的第4實施形態。
第4實施形態係具備與上述第2實施形態同樣的步驟1、步驟1’、步驟2~步驟4,進一步具備與第3實施形態同樣的步驟5及步驟6。
依據本發明之圖型形成方法時,藉由使用本
發明之第1態樣的奈米壓印用組成物,可形成兼具可轉印模具之凹凸圖型的柔軟性及蝕刻耐性的圖型形成層。因此,可將對模具圖型忠實的圖型轉印至基板。
本發明之第4態樣係一種物品,其係含有藉由前述本發明之第3態樣之圖型形成方法所得之圖型。
該物品,具體而言,可列舉一種電子零件,其係具備將藉由前述本發明之第3態樣的圖型形成方法所得之圖型作為絕緣構件、保護構件或光學構件者。
藉由本發明之第3態樣的圖型形成方法所得之圖型,例如也可作為LSI、系統LSI、DRAM、SDRAM、RDRAM、D-RDRAM等之半導體元件所代表之電子零件所含之絕緣構件、保護構件或光學構件利用,也可作為半導體元件製造時之犧牲膜利用。
使用藉由本發明之第3態樣之圖型形成方法所得之圖型的電子零件,可列舉顯示器、照相機、醫療機器等。
例如,將依據第3態樣之圖型形成方法所得之圖型的電路構造,形成於基板上,可得到被半導體元件等利用的電路基板。此外,藉由在此電路基板,設置控制電路基板的控制構造,可形成上述電子零件。
另外,製作附電路基板或電子零件的情形,最終可自被加工的基板上除去圖型,但是也可以構成元件的構件而殘留。
以下藉由實施例更具體說明本發明,但是本發明不限定於以下實施例者。
實施例1中,環烯烴系共聚物為使用下述化學式(A)-1表示之高分子化合物。
聚合性單體為使用三環癸烷二甲醇二丙烯酸酯。
光起始劑為使用下述化學式(C)-1表示之化合物。
混合100質量份之下述化學式(A)-1表示之高分子化合物(Mw:約100000)、20質量份之三環癸烷二甲醇二丙烯酸酯、1質量份之下述化學式(C)-1表示之化合物及溶劑(十氫萘),調製奈米壓印用組成物1(固體成分濃度:3質量%)。
在矽基板上,使用旋轉器塗佈上述奈米壓印用組成物1,形成膜厚約200nm之圖型形成層。
然後,以70℃烘烤90秒鐘。
將上述烘烤後之圖型形成層以100℃加熱80秒鐘。
然後,使用奈米壓印機ST200(東芝機器製),將加熱至90℃的玻璃模具(對奈米壓印用組成物膜為凹型形狀)以壓製壓力2MPa壓緊於前述[步驟1’]所得之圖型形成層300秒鐘。
然後,在將模具壓緊於圖型形成層的狀態下,藉由ST200附屬之i-lineLED曝光30秒鐘。
然後,將壓緊於圖型形成層的模具剝離。藉此,在矽基板上,得到線寬1000nm、間距寬3000nm之線寬/間距形狀的奈米壓印圖型。此時,位於模具之凸部的圖型形成層,容易於模具之凹部側被排除,模具之凸部,圖型形成
層不會以殘渣殘留,而是模具之凹凸圖型被忠實地轉印至圖型形成層。
對於形成有線寬/間距圖型之矽基板,使用以下的處理條件進行BCl3電漿蝕刻處理。
處理條件
.電漿蝕刻裝置:東京應化公司製、裝置名TCA-3822
.BCl3利用氣體的電漿蝕刻(壓力:0.5Pa、630秒鐘)
.功率:600
.偏壓(Bias):100W
.基板溫度:10℃
計測上述[步驟4]中之奈米壓印圖型之膜減少量,計算出以換算成每1分鐘之膜減少量的蝕刻速率(每單位時間內,被蝕刻之膜的厚度;單位nm/分鐘)。結果為26.67nm/分鐘。
除了使用藉由下述合成例1所得之甲酚酚醛清漆樹
脂,取代實施例1之環烯烴系共聚物,將溶劑變更為丙二醇單甲醚與二乙二醇甲基乙醚(質量比1:1之混合溶劑)外,同樣得到樹脂組成物2。
以6:4的比率使用m-甲酚及p-甲酚,投入甲醛及觸媒量的草酸,在迴流下使反應,藉由調整反應時間,得到聚苯乙烯換算之質量平均分子量5000的酚醛清漆樹脂。
使用樹脂組成物2,與上述實施例1之≪奈米壓印圖型之形成1≫同樣形成奈米壓印圖型,但是無法在上述步驟2中之壓緊,無法得到奈米壓印圖型。
混合下述化學式(A)-2表示之高分子化合物(Mw:約2000)5質量份、四乙氧基矽烷95質量份及上述化學式(C)-1表示之化合物1質量份,得到奈米壓印用組成物3。
在矽基板上,使用旋轉器塗佈上述奈米壓印用組成物2,形成膜厚約200nm之有機組成物膜(下層膜)。然後,在該有機組成物膜上,使用旋轉器塗佈上述奈米壓印用組成物3,形成膜厚約50nm之圖型形成層。
使用奈米壓印機ST200(東芝機器製),在室溫(25℃)下,將玻璃模具(對圖型形成層為凹型形狀)以壓製壓力1MPa壓緊於上述圖型形成層50秒鐘。
然後,在壓緊模具的狀態下,藉由ST200附屬之i-line LED曝光30秒鐘,將模具剝離。藉此,在矽基板上,得到線寬1000nm、間距寬3000nm之線寬/間距形狀的奈米壓印圖型。
對於所得之圖型,在以下的處理條件下,進行氧電漿蝕刻處理。
.電漿蝕刻裝置(東京應化公司製、裝置名:TCA-3822)
.利用O2氣體之電漿蝕刻(壓力:40Pa、RF:800W、溫度:100℃、處理時間:30秒、頻率:13.56MHz)
氧電漿蝕刻處理的結果,以奈米壓印用組成物3的圖型作為遮罩,有機組成物膜被蝕刻,在矽基板上形成線寬幅約1000nm、間距約3000nm之有機組成物膜(樹脂組成物2)之線寬/間距形狀的圖型。
對於形成有樹脂組成物2之線寬/間距圖型的矽基板,使用以下處理條件,進行BCl3電漿蝕刻處理。
.電漿蝕刻裝置:東京應化公司製、裝置名TCA-3822
.利用BCl3氣體之電漿蝕刻(壓力:0.5Pa、630秒鐘)
.功率:600
.偏壓:100W
.基板溫度:10℃
計測上述[步驟E]中之樹脂組成物2之圖型的膜減少量,計算出以換算成每1分鐘之膜減少量的蝕刻速率(每單位時間內,被蝕刻之膜的厚度;單位nm/分鐘)。結果為24.76nm/分鐘。
如上述結果所示,確認實施例1的奈米壓印用組成物具有與即使對基板之圖型轉印所必要的蝕刻步驟為1次即可,但是仍無法直接形成奈米壓印圖型(無法以模具壓緊)之比較例1的樹脂組成物相同程度的蝕刻耐性。
本發明之奈米壓印用組成物,因可在欲加工的被轉印基板上,直接形成單層的圖型形成層,故基板之加工方法簡單化,可轉印對模具之圖型忠實的圖型。
Claims (7)
- 一種奈米壓印用組成物,其特徵為含有環烯烴系共聚物、聚合性單體及光起始劑。
- 如申請專利範圍第1項之奈米壓印用組成物,其中前述聚合性單體含有多官能單體。
- 如申請專利範圍第1項之奈米壓印用組成物,其中前述環烯烴系共聚物包含具有環狀烯烴之構成單位及具有非環狀烯烴之構成單位。
- 一種硬化物,其係將如申請專利範圍第1項之奈米壓印用組成物硬化所成。
- 一種圖型形成方法,其特徵係具備以下步驟:將如申請專利範圍第1項之奈米壓印用組成物塗佈於基板上,形成圖型形成層的步驟1,將形成有特定圖型之凹凸構造的模具壓緊於前述圖型形成層,使前述圖型形成層變形成前述特定圖型的步驟2,前述模具被壓緊的狀態下,將前述圖型形成層進行曝光的步驟3,及將被壓緊於前述圖型形成層的模具予以剝離的步驟4。
- 如申請專利範圍第5項之圖型形成方法,其係具備在前述步驟1與前述步驟2之間,使在前述步驟1形成的圖型形成層軟化的步驟1’。
- 一種物品,其係含有藉由如申請專利範圍第5項 之圖型形成方法所得之圖型。
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