WO2015146709A1 - 光インプリント用硬化性組成物、パターン形成方法、パターンおよび含フッ素化合物 - Google Patents

光インプリント用硬化性組成物、パターン形成方法、パターンおよび含フッ素化合物 Download PDF

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meth
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北川 浩隆
雄一郎 後藤
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    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
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    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10Esters
    • C08F220/22Esters containing halogen

Definitions

  • the present invention relates to a curable composition for photoimprint. More specifically, semiconductor integrated circuits, flat screens, micro electro mechanical systems (MEMS), sensor elements, optical recording media such as high-density memory disks, optical components such as diffraction gratings and relief holograms, nano devices, optical devices, Optical films and polarizing elements for manufacturing flat panel displays, thin film transistors for liquid crystal displays, organic transistors, color filters, overcoat layers, pillar materials, rib materials for liquid crystal alignment, microlens arrays, immunoassay chips, DNA separation chips Curable composition for photoimprinting for pattern formation using light irradiation, microreactor, nanobiodevice, optical waveguide, optical filter, photonic liquid crystal, etc., pattern formation method, pattern and fluorine-containing Compound On.
  • MEMS micro electro mechanical systems
  • the embossing technology which is well known for optical disc production, has been developed, and a die master (generally called a mold, stamper, or template) on which a concavo-convex pattern has been formed is pressed against a resist to mechanically.
  • a die master generally called a mold, stamper, or template
  • This is a technology that precisely transforms a fine pattern by deforming the film.
  • thermoplastic resin as a material to be processed
  • an optical imprint method using a curable composition for example, Non-Patent Document 2, Non-Patent Document 3.
  • the mold is pressed onto a polymer resin heated above the glass transition temperature, then cooled to below the glass transition temperature, and then the mold is released to transfer the microstructure to the resin on the substrate. It is.
  • This method is extremely simple and can be applied to various resin materials and glass materials.
  • the optical imprint method is a method of transferring a fine pattern to a photocured product by peeling the mold after light curing the curable composition by light irradiation through a light transmissive mold or a light transmissive substrate. is there. Since this method enables imprinting at room temperature, it can be applied to the field of precision processing of ultrafine patterns such as the fabrication of semiconductor integrated circuits. Recently, new developments such as a nanocasting method combining the advantages of both and a reversal imprint method for producing a three-dimensional laminated structure have been reported.
  • a molded shape itself has a function, and is used as a nanotechnology element part or a structural member.
  • Examples include various micro / nano optical elements, high-density recording media, optical films, and structural members in flat panel displays.
  • the second application is to build a laminated structure by simultaneous integral molding of microstructure and nanostructure and simple interlayer alignment, and use this for the production of ⁇ -TAS (Micro-Total Analysis System) and biochips Is.
  • ⁇ -TAS Micro-Total Analysis System
  • the third application is to use the formed pattern as a mask and for processing the substrate by a method such as etching.
  • a method such as etching.
  • high-precision alignment and high integration instead of conventional lithography technology, the fabrication of high-density semiconductor integrated circuits, the fabrication of liquid crystal display transistors, and magnetic materials for next-generation hard disks called patterned media It can be used for processing.
  • efforts to commercialize imprint methods for these applications have become active.
  • the imprint method has a step of peeling the mold, the releasability has been a problem from the beginning.
  • a method for improving the releasability a method of releasing the mold surface with a release agent such as a silane coupling agent having a perfluoro group is known. This method has a high effect of improving the releasability in order to reduce the surface energy of the mold surface, but has a problem in durability because the release agent deteriorates as imprinting is repeated.
  • Non-Patent Document 4 a method of incorporating a silane coupling agent having a perfluoro group into a curable composition is known (Non-Patent Document 4).
  • Patent Document 1 a method of containing a surfactant having a perfluoro group in a curable composition
  • a polymerizable compound having an alkyl group containing two or more fluorine atoms The method (patent document 2) which makes curable composition contain is known.
  • an inkjet method has attracted attention in applications (for example, etching resists for semiconductor substrate processing) in which an ultrafine pattern is formed with high accuracy by an imprint method (Patent Document 3).
  • Non-Patent Document 4 has poor storage stability of the curable composition because the silane coupling agent has reactivity, It has been found that there is a problem that imprint pattern defects increase. Further, a method of incorporating a surfactant having a perfluoro group described in Patent Document 1 into a curable composition, and a polymerizable compound having an alkyl group containing two or more fluorine atoms described in Patent Document 2 are curable. Although the method of making it contain in a composition improves the mold release property of a curable composition, since the surface tension of the curable composition was reduced significantly, it turned out that the discharge precision in an inkjet method deteriorates. When the discharge accuracy is deteriorated, there arises a problem that filling failure of the curable composition and uneven thickness of the remaining film occur.
  • An object of the present invention is to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a curable composition for optical imprint that is excellent in releasability and inkjet discharge accuracy. Moreover, it aims at providing a pattern formation method, a pattern, and a fluorine-containing compound.
  • the release property of the curable composition for photoimprinting can be obtained by incorporating a specific fluorine-containing compound in the curable composition for photoimprinting.
  • the present inventors have found that the inkjet discharge accuracy is improved and have completed the present invention.
  • ⁇ 1> containing a polymerizable compound, a photopolymerization initiator, and a fluorine-containing compound, A curable composition for photoimprint, wherein the fluorine-containing compound comprises at least one of a compound represented by the following general formula (I) and a compound represented by the following general formula (II); Formula (I) Formula (II)
  • Rf 1 to Rf 3 each independently represents a fluorinated alkyl group having 1 to 9 carbon atoms having two or more fluorine atoms;
  • R represents an alkyl having 1 to 8 carbon atoms Group, an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, and an aryl group having 6 to 8 carbon atoms;
  • l1 to l3 each independently represents 0 to 10,
  • m represents each independently an integer of 2 to 4; n1 and n2
  • ⁇ 2> The curable composition for optical imprints according to ⁇ 1>, which contains the fluorine-containing compound in an amount of 2 to 10% by mass based on all components excluding the solvent.
  • ⁇ 3> The curable composition for optical imprints according to ⁇ 1> or ⁇ 2>, wherein m is 2 in the general formula (I) or (II).
  • ⁇ 4> The curable composition for photoimprints according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 3>, wherein in the general formula (I), R is a methyl group.
  • the terminal structure of Rf 1 to Rf 3 is —CF 3 or —C (HF 2 )
  • a curable composition for photoimprint In any one of ⁇ 1> to ⁇ 4>, in the general formula (I) or (II), the terminal structure of Rf 1 to Rf 3 is —CF 3 or —C (HF 2 )
  • a curable composition for photoimprint ⁇ 6> The curable composition for photoimprints according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 5>, wherein the polymerizable compound is a (meth) acrylate compound.
  • ⁇ 8> The curable composition for optical imprints according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 7>, wherein the curable composition for optical imprints contains substantially no solvent.
  • ⁇ 9> The photoimprint curable composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 8>, wherein the curable composition for photoimprint has a viscosity of 15 mPa ⁇ s or less and a surface tension of 25 to 35 mN / m at 23 ° C. Sex composition.
  • ⁇ 10> The curable composition for photoimprints according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 9> is applied on a substrate or a mold having a pattern, and the curable composition for photoimprints is used as a mold.
  • the pattern formation method including irradiating light in the state pinched
  • the pattern forming method according to ⁇ 10>, wherein the method of applying the curable composition for photoimprinting on a substrate or a mold having a pattern is an inkjet method.
  • Formula (I) Formula (II) in general formulas (I) and (II), Rf 1 to Rf 3 each independently represents a fluorinated alkyl group having 1 to 9 carbon atoms having two or more fluorine atoms; R represents an alkyl having 1 to 8 carbon atoms L1 to l3 each independently represents 0 to 10, m represents each independently an integer of 2 to 4, and n1 and n2 each independently represent 1 to 25.
  • the present invention it has become possible to provide a curable composition for optical imprinting that is excellent in releasability and inkjet ejection accuracy.
  • a pattern forming method, a pattern, and a fluorine-containing compound it is possible to provide a pattern forming method, a pattern, and a fluorine-containing compound.
  • a monomer is distinguished from an oligomer and a polymer, and refers to a compound having a weight average molecular weight of less than 1000.
  • “functional group” refers to a group involved in a polymerization reaction.
  • the “imprint” referred to in the present invention preferably refers to pattern transfer having a size of 1 nm to 100 ⁇ m, more preferably pattern transfer having a size of 10 nm to 1 ⁇ m (nanoimprint).
  • the notation not substituted or unsubstituted includes groups having substituents as well as groups not having substituents.
  • the “alkyl group” includes not only an alkyl group having no substituent (unsubstituted alkyl group) but also an alkyl group having a substituent (substituted alkyl group).
  • light includes not only light having a wavelength in the ultraviolet, near-ultraviolet, far-ultraviolet, visible, infrared, and the like, electromagnetic waves, but also radiation.
  • radiation include microwaves, electron beams, EUV, and X-rays.
  • Laser light such as a 248 nm excimer laser, a 193 nm excimer laser, and a 172 nm excimer laser can also be used.
  • the light may be monochromatic light (single wavelength light) that has passed through an optical filter, or may be light with a plurality of different wavelengths (composite light).
  • the total solid content refers to the total mass of the components excluding the solvent from the total composition of the composition.
  • the curable composition for photoimprinting of the present invention (hereinafter, also simply referred to as “the curable composition of the present invention” or “the composition of the present invention”), the polymerizable compound (A), and photopolymerization An initiator (B) and a fluorine-containing compound (C) are contained.
  • the curable composition for optical imprint excellent in mold release property and inkjet discharge precision can be provided.
  • the alkyleneoxy group part adsorbs to the mold, and the fluorine-containing alkyl group part causes the surface energy of the mold to be absorbed. It is considered that the releasability is improved by lowering.
  • the combination of the ester group of the fluorine-containing compound, the fluorine-containing alkyl group and the alkyleneoxy group can suppress an increase in the viscosity of the composition and an excessive decrease in the surface tension, thereby improving the ink jet discharge accuracy. . As a result, both releasability and inkjet ejection accuracy can be achieved.
  • the polymerizable compound used in the curable composition of the present invention is not particularly limited as long as it does not depart from the gist of the present invention.
  • Specific examples of the polymerizable compound (A) include those described in JP-A-2011-231308, paragraphs 0020 to 0098, the contents of which are incorporated herein.
  • the polymerizable unsaturated monomer having 1 to 6 ethylenically unsaturated bond-containing groups (1 to 6 functional polymerizable unsaturated monomer) will be described.
  • polymerizable unsaturated monomer having one ethylenically unsaturated bond-containing group examples include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, N-vinylpyrrolidinone, -Acryloyloxyethyl phthalate, 2-acryloyloxy 2-hydroxyethyl phthalate, 2-acryloyloxyethyl hexahydrophthalate, 2-acryloyloxypropyl phthalate, 2-ethyl-2-butylpropanediol acrylate, 2-ethylhexyl (meta ) Acrylate, 2-ethylhexyl carbitol (meth) acrylate, 2-hydroxybutyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) ) Acrylate, 2-e
  • monofunctional polymerizable monomers containing an ethylenically unsaturated bond in the present invention, it is preferable to use a monofunctional (meth) acrylate compound from the viewpoint of photocurability.
  • the monofunctional (meth) acrylate compound include monofunctional (meth) acrylate compounds among those exemplified for the monofunctional polymerizable monomer containing an ethylenically unsaturated bond.
  • monofunctional (meth) acrylate compounds monofunctional (meth) acrylates having an aromatic structure and / or alicyclic hydrocarbon structure are preferred from the viewpoint of dry etching resistance, and monofunctional (meth) having an aromatic structure. More preferred are acrylates.
  • benzyl (meth) acrylate, 2-phenoxyethyl acrylate, and benzyl (meth) having a substituent on the aromatic ring Acrylate (preferable substituents are alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, cyano group), 1- or 2-naphthyl (meth) acrylate, 1- or 2-naphthylmethyl (meth) Acrylate, 1- or 2-naphthylethyl (meth) acrylate, dicyclopentanyl (meth) acrylate, dicyclopentanyloxyethyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, and adamantyl (meth) acrylate are preferred, and benzyl ( (Meth) acrylate, substituent on aromatic ring
  • a polyfunctional polymerizable unsaturated monomer having two or more ethylenically unsaturated bond-containing groups as the polymerizable monomer.
  • the bifunctional polymerizable unsaturated monomer having two ethylenically unsaturated bond-containing groups that can be preferably used in the present invention include diethylene glycol monoethyl ether (meth) acrylate, dimethylol dicyclopentane di (meta ) Acrylate, di (meth) acrylated isocyanurate, 1,3-butylene glycol di (meth) acrylate, 1,4-butanediol di (meth) acrylate, EO-modified 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, ECH-modified 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, allyloxypolyethylene glycol acrylate, 1,9-nonanedio
  • the polymerizable compound used in the curable composition of the present invention is preferably a (meth) acrylate compound, and in particular, from the viewpoint of etching resistance, a (meth) acrylate compound having an alicyclic hydrocarbon group and / or an aromatic group. Are more preferable, and (meth) acrylate compounds having an aromatic group are more preferable.
  • the curable composition of this invention may contain the polymeric compound which has a silicon atom and / or a fluorine atom.
  • the polymerizable compound having a silicon atom and / or a fluorine atom preferably contains a fluorine atom, and more preferably has a fluorine-containing alkyl group having 1 to 9 carbon atoms.
  • the substitution rate of fluorine atoms in the fluorine-containing alkyl group having 1 to 9 carbon atoms is preferably 40 to 100%, more preferably 50 to 90%, and still more preferably 65 to 85%.
  • the substitution rate of fluorine atoms means, for example, the ratio (%) in which hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms in alkyl groups having 1 to 9 carbon atoms.
  • the fluorine-containing alkyl group having 1 to 9 carbon atoms preferably contains —C n F 2n + 1 or —C n F 2n H, and preferably contains —C n F 2n + 1 .
  • n represents an integer of 1 to 9, and more preferably represents an integer of 4 to 8.
  • the polymerizability of the polymerizable compound having a silicon atom and / or a fluorine atom is preferably a (meth) acrylate group.
  • the number of polymerizable groups is preferably 1 or 2, and more preferably 1.
  • the molecular weight of the polymerizable compound having a silicon atom and / or a fluorine atom is preferably 100 to 600, and more preferably 300 to 500.
  • the polymerizable compound having a fluorine atom for example, the description in paragraphs 0022 to 0023 of International Publication No. 2010/137724 can be referred to, and the contents thereof are incorporated in the present specification.
  • Examples of the polymerizable compound having a fluorine atom include 2- (perfluorohexyl) ethyl acrylate.
  • this invention it is good also as an aspect which does not contain the polymeric compound which has a silicon atom and / or a fluorine atom substantially.
  • a polymerizable compound having a silicon atom and / or a fluorine atom Even if it is an aspect which does not contain substantially, a low mold release force can be achieved.
  • “Substantially free” means, for example, 1% by mass relative to the total amount of the fluorine-containing compound represented by the general formula (I) and the fluorine-containing compound represented by the general formula (II). It means the following.
  • the total of the polymerizable compounds having one (meth) acrylate group is 0 to 60% by mass with respect to the total polymerizable compound. It is preferably 5 to 45% by mass, more preferably 10 to 35% by mass.
  • the total of the polymerizable compounds having two (meth) acrylate groups is preferably 40 to 100% by mass, more preferably 55 to 95% by mass, and further 65 to 90% by mass based on the total polymerizable compound. preferable.
  • the total of the polymerizable compounds having an alicyclic hydrocarbon group and / or an aromatic group is 30 to 100% by mass of the total polymerizable compound. It is preferably 50 to 100% by mass, more preferably 60 to 100% by mass.
  • the amount of the (meth) acrylate polymerizable compound containing an aromatic group as the polymerizable compound is preferably 30 to 100% by mass, more preferably 50 to 100% by mass, based on the total polymerizable component. It is particularly preferable that the content be ⁇ 100% by mass.
  • the amount of the following polymerizable compound (A1) is 0 to 60% by mass of the total polymerizable component, more preferably 5 to 45% by mass, and further preferably 10 to 40% by mass. This is the case where the amount of the polymerizable compound (A2) is 40 to 100% by mass, more preferably 55 to 95% by mass, and still more preferably 60 to 90% by mass of the total polymerizable component.
  • One polymerizable compound may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. It is preferable that the pattern inversion method described later does not have etching resistance.
  • the curable composition of the present invention contains a photopolymerization initiator.
  • Any photopolymerization initiator may be used as long as it is a compound that generates an active species that polymerizes the above-described polymerizable compound by light irradiation.
  • a radical polymerization initiator and a cationic polymerization initiator are preferable, and a radical polymerization initiator is more preferable.
  • a plurality of photopolymerization initiators may be used in combination.
  • radical photopolymerization initiator used in the present invention for example, a commercially available initiator can be used. As these examples, for example, those described in paragraph No. 0091 of JP-A-2008-105414 can be preferably used. Of these, acetophenone compounds, acylphosphine oxide compounds, and oxime ester compounds are particularly preferred from the viewpoints of curing sensitivity and absorption characteristics.
  • a photoinitiator may be used individually by 1 type, it is also preferable to use 2 or more types together. When using 2 or more types together, it is more preferable to use 2 or more types of radical polymerization initiators together.
  • a preferred ratio (mass ratio) when a photopolymerization initiator is used in combination is preferably 9: 1 to 1: 9, preferably 8: 2 to 2: 8, and 7: 3 to 3: 7. Is more preferable.
  • the content of the photopolymerization initiator used in the present invention is preferably 0.01 to 15% by mass in the entire composition excluding the solvent, that is, in the total solid content of the curable composition of the present invention. It is more preferably 1 to 10% by mass, and further preferably 0.5 to 7% by mass. When using 2 or more types of photoinitiators, the total amount becomes the said range.
  • the content of the photopolymerization initiator is 0.01% by mass or more, the sensitivity (fast curability), resolution, line edge roughness, and coating strength tend to be further improved, which is preferable.
  • content of a photoinitiator is 15 mass% or less, it exists in the tendency for a light transmittance, coloring property, handleability, etc. to improve more, and it is preferable.
  • the curable composition of the present invention contains at least one of a fluorine-containing compound represented by the following general formula (I) and a fluorine-containing compound represented by the general formula (II).
  • Rf 1 represents a fluorine-containing alkyl group having 1 to 9 carbon atoms having two or more fluorine atoms
  • R is an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, Represents an aryl group having 6 to 8 carbon atoms
  • l1 represents 0 to 10
  • m independently represents an integer of 2 to 4
  • n1 represents 1 to 25.
  • Rf 1 represents a fluorine-containing alkyl group having 1 to 9 carbon atoms having two or more fluorine atoms.
  • Rf 1 may be linear, branched or cyclic, but is preferably linear or branched, and more preferably linear.
  • Rf 1 has more preferably 2 to 9, more preferably 4 to 9, still more preferably 5 to 8, and particularly preferably 6 to 8.
  • the terminal structure of Rf 1 is more preferably —CF 3 or —C (HF 2 ).
  • the fluorine atom substitution rate of Rf 1 is preferably 40 to 100%, more preferably 50 to 90%, and even more preferably 65 to 85%.
  • substitution rate of fluorine atoms refers to the ratio (%) in which hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms in alkyl groups having 1 to 9 carbon atoms.
  • Rf 1 include CF 3 CH 2 —, CF 3 CF 2 CH 2 —, CF 3 (CF 2 ) 2 CH 2 —, CF 3 (CF 2 ) 3 CH 2 CH 2 —, CF 3 (CF 2) 4 CH 2 CH 2 CH 2 -, CF 3 (CF 2) 4 CH 2 -, CF 3 (CF 2) 5 CH 2 CH 2 -, CF 3 (CF 2) 5 CH 2 CH 2 CH 2 -, (CF 3 ) 2 CH—, (CF 3 ) 2 C (CH 3 ) CH 2 —, (CF 3 ) 2 CF (CF 2 ) 2 CH 2 CH 2 —, (CF 3 ) 2 CF (CF 2 ) 4 CH 2 CH 2 —, H (CF 2 ) 2 CH 2 —, H (CF 2 ) 4 CH 2 —, H (CF
  • R represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 8 carbon atoms.
  • an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms is preferable.
  • the number of carbon atoms of the alkyl group having 1 to 8 carbon atoms is preferably 1 to 6, more preferably 1 to 4, still more preferably 1 to 3, and particularly preferably 1.
  • the carbon number of the alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms is preferably 2 to 6, more preferably 2 to 4, still more preferably 2 or 3, and particularly preferably 1.
  • the number of carbon atoms of the aryl group having 6 to 8 carbon atoms is preferably 6 or 7, and more preferably 6.
  • R include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, n-pentyl, isopentyl, neopentyl, Examples include hexyl, heptyl, octyl, cyclopentyl, cyclohexyl, allyl, phenyl, benzyl, phenethyl and the like.
  • a methyl group, an n-butyl group, an allyl group, a phenyl group, and a benzyl group are more preferable, a methyl group or an n-butyl group is more preferable, and a methyl group is particularly preferable.
  • l1 represents 0 to 10, more preferably 0 to 6, still more preferably 0 to 4, and particularly preferably 0.
  • m is an integer of 2 to 4, 2 or 3 is more preferable, and 2 is more preferable.
  • n1 represents 1 to 25, preferably 8 to 22, and more preferably 10 to 16.
  • l1 and n1 represent the average addition number of alkylene oxide.
  • the fluorine-containing compound used in the present invention is not a single compound but a mixture having a distribution in the molecular weight and the number of added alkylene oxides. Therefore, l1 and n1 are values calculated from the number average molecular weight, and are not limited to integers.
  • the carbon number of Rf 1 is 4 to 9 fluorine substitution rate of Rf 1 is 50 ⁇ 90%, n1 is 8-22, and particularly preferably l1 is zero.
  • Rf 2 and Rf 3 each independently represent a fluorine-containing alkyl group having 1 to 9 carbon atoms having two or more fluorine atoms; l2 and l3 each independently represents 0 to 10 , M represents an integer of 2 to 4, and n2 represents 1 to 25.
  • Rf 2 and Rf 3 have the same meaning as Rf 1 in general formula (I).
  • Rf 2 and Rf 3 preferably have 2 to 9, more preferably 4 to 9, and even more preferably 4 to 7 carbon atoms. Structure of the ends of Rf 2 and Rf 3 has the same meaning as Rf 1 in formula (I), and preferred ranges are also the same.
  • Substitution ratio of fluorine atoms has the same meaning as Rf 1 in formula (I), and preferred ranges are also the same.
  • Specific examples of Rf 2 and Rf 3 are the same as Rf 1 in the general formula (I).
  • CF 3 (CF 2 ) 2 CH 2 CF 3 (CF 2 ) 3 CH 2 CH 2 , CF 3 (CF 2 ) 4 CH 2 , H (CF 2 ) 6 CH 2 Is more preferable, and CF 3 (CF 2 ) 3 CH 2 CH 2 is particularly preferable.
  • l2 and l3 each independently represent 0 to 10, more preferably 0 to 6, still more preferably 0 to 4, and particularly preferably 0.
  • m each independently represents an integer of 2 to 4, more preferably 2 or 3, and still more preferably 2.
  • n2 represents 1 to 25, preferably 8 to 16, and more preferably 10 to 14.
  • l2, l3 and n2 represent the average number of additions of alkylene oxide and are synonymous with l1 and n1 in general formula (I).
  • the number of carbon atoms of Rf 2 and Rf 3 are each independently a 4-9 fluorine substitution rate of Rf 2 and Rf 3 are each independently 50 - 90%, n2 is 8 ⁇ 16, l2 is preferably 0 to 4, and l3 is preferably 0 to 4.
  • fluorine-containing compound (C) examples include the following compounds, but the fluorine-containing compound (C) used in the present invention is not limited to these compounds.
  • the fluorine-containing compound (C) is not a single compound but a mixture having a distribution in molecular weight and the number of added alkylene oxides. The number of repeating units in the following specific examples is determined from the number average molecular weight of the alkylene oxide. The average added number is calculated to illustrate a typical structure.
  • the number average molecular weight of the fluorine-containing compound (C) is preferably from 200 to 2000, more preferably from 400 to 1800, and even more preferably from 600 to 1600.
  • the number average molecular weight of the fluorine-containing compound can be calculated by adding the number average molecular weight of polyethylene glycol as a synthetic raw material and the molecular weight of the modifying group.
  • the number average molecular weight of polyethylene glycol as a synthetic raw material can be calculated by measuring the hydroxyl value.
  • the content of the fluorine-containing compound (C) in the curable composition of the present invention is preferably 2 to 10% by weight, more preferably 3 to 8% by weight, more preferably 4 to 6% by weight based on the total amount of components excluding the solvent. More preferred is mass%.
  • the content of the fluorine-containing compound (C) is 2% by mass or more, the releasability is further improved.
  • content of a fluorine-containing compound (C) shall be 10 mass% or less, a pattern shape will improve more. Only 1 type may be used for a fluorine-containing compound (C), and 2 or more types may be used together. When using 2 or more types of fluorine-containing compounds (C), the total amount becomes the said range.
  • the curable composition of the present invention preferably contains a polymerization inhibitor.
  • the content of the polymerization inhibitor is preferably 0.001 to 0.1% by mass, more preferably 0.005 to 0.08% by mass, and more preferably 0.01 to 0.1% by mass with respect to the total polymerizable monomers. 0.05 mass% is more preferable.
  • the polymerization inhibitor may be added during the production of the polymerizable monomer, or may be added later to the cured composition of the present invention.
  • polymerization inhibitor examples include 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl free radical.
  • other polymerization inhibitor include those described in paragraph No. 0121 of JP2012-169462A, the contents of which are incorporated herein.
  • the curable composition of the present invention can contain a surfactant as necessary.
  • a surfactant is a substance that has a hydrophobic part and a hydrophilic part in the molecule and significantly changes the properties of the interface when added in a small amount.
  • the surfactant in the present invention is a substance that has a hydrophobic part and a hydrophilic part in the molecule and significantly reduces the surface tension of the curable composition when added in a small amount. It is a substance that reduces the surface tension of the curable composition from 40 mN / m to 30 mN / m or less with an addition amount of not more than mass%.
  • the surfactant used in the present invention is preferably a nonionic surfactant, and preferably contains at least one of a fluorine-based surfactant, a Si-based surfactant, and a fluorine / Si-based surfactant.
  • Nonionic surfactants are particularly preferred.
  • the “fluorine / Si-based surfactant” refers to one having both the requirements of both a fluorine-based surfactant and a Si-based surfactant.
  • Fluorine-based nonionic surfactants that can be used in the present invention include trade names such as Florard (Sumitomo 3M), Megafuc (DIC), Surflon (AGC Seimi Chemical), Unidyne (Daikin Industries), Footage (Neos), Examples include F-top (Mitsubishi Materials Electronic Chemicals), Polyflow (Kyoeisha Chemical), KP (Shin-Etsu Chemical), Troisol (Troy Chemical), PolyFox (OMNOVA), Capstone (DuPont) and the like.
  • the content of the surfactant used in the present invention is, for example, preferably 0.01 to 5% by mass, more preferably 0.1 to 4% by mass, and still more preferably 1 to 3% by mass in the total composition.
  • the surfactant is in the range of 0.01 to 5% by mass in the curable composition of the present invention, the effect of coating uniformity is good and it is difficult to cause deterioration of mold transfer characteristics due to excessive surfactant. .
  • the surfactant is substantially not included. Even a low release force can be achieved.
  • “Substantially free” means, for example, 1% by mass relative to the total amount of the fluorine-containing compound represented by the general formula (I) and the fluorine-containing compound represented by the general formula (II). It means the following.
  • a non-polymerizable compound having at least one hydroxyl group at the terminal or having a polyalkylene glycol structure in which the hydroxyl group is etherified and substantially not containing a fluorine atom and a silicon atom may be contained.
  • the non-polymerizable compound refers to a compound having no polymerizable group.
  • the polyalkylene structure possessed by the non-polymerizable compound is preferably a polyalkylene glycol structure containing an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, more preferably a polyethylene glycol structure, a polypropylene glycol structure, a polybutylene glycol structure, or a mixed structure thereof.
  • a polyethylene glycol structure, a polypropylene glycol structure, or a mixed structure thereof is more preferable, and a polypropylene glycol structure is particularly preferable. Further, it may be substantially composed only of a polyalkylene glycol structure except for a terminal substituent.
  • the term “substantially” as used herein means that the constituents other than the polyalkylene glycol structure are 5% by mass or less, preferably 1% by mass or less.
  • the non-polymerizable compound it is particularly preferable to include a compound consisting essentially only of a polypropylene glycol structure.
  • the polyalkylene glycol structure preferably has 3 to 100 alkylene glycol structural units, more preferably 4 to 50, still more preferably 5 to 30, It is particularly preferred to have ⁇ 20.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the non-polymerizable compound is preferably 150 to 6000, more preferably 200 to 3000, more preferably 250 to 2000, and further preferably 300 to 1200.
  • “Substantially not containing fluorine atoms and silicon atoms” means, for example, that the total content of fluorine atoms and silicon atoms is 1% or less, and preferably has no fluorine atoms and no silicon atoms. By not having fluorine atoms and silicon atoms, compatibility with polymerizable compounds is improved, especially in compositions that do not contain solvents, coating uniformity, pattern formation during imprinting, and line edges after dry etching The roughness is good.
  • the non-polymerizable compound preferably has at least one hydroxyl group at the terminal or is etherified. If the terminal has at least one hydroxyl group or the hydroxyl group is etherified, the remaining terminal may be a hydroxyl group or a hydrogen atom of the terminal hydroxyl group substituted.
  • the group in which the hydrogen atom of the terminal hydroxyl group may be substituted is preferably an alkyl group (that is, polyalkylene glycol alkyl ether) or an acyl group (that is, polyalkylene glycol ester). More preferred is a polyalkylene glycol in which all terminals are hydroxyl groups.
  • a compound having a plurality of (preferably 2 or 3) polyalkylene glycol chains through a linking group can also be preferably used, but a linear structure in which the polyalkylene glycol chains are not branched is preferred. .
  • a diol type polyalkylene glycol is preferred.
  • Preferred examples of the non-polymerizable compound include polyethylene glycol, polypropylene glycol, mono- or dimethyl ether thereof, mono- or dibutyl ether, mono- or dioctyl ether, mono- or dicetyl ether, monostearate ester, monooleate ester, poly These are oxyethylene glyceryl ether, polyoxypropylene glyceryl ether, and trimethyl ethers thereof.
  • the content of the non-polymerizable compound is preferably from 0.1 to 20% by mass, more preferably from 0.2 to 10% by mass, still more preferably from 0.5 to 7% by mass, based on the total composition excluding the solvent. 5% by mass is particularly preferred.
  • the curable composition of the present invention includes a photosensitizer, an antioxidant, an ultraviolet absorber, a light stabilizer, an anti-aging agent, a plasticizer, an adhesion promoter, a heat as necessary.
  • a photosensitizer an antioxidant, an ultraviolet absorber, a light stabilizer, an anti-aging agent, a plasticizer, an adhesion promoter, a heat as necessary.
  • Polymerization initiator, photobase generator, colorant, inorganic particles, elastomer particles, basic compound, photoacid generator, photoacid multiplier, chain transfer agent, antistatic agent, flow regulator, antifoaming agent, dispersant Etc. may be included. Specific examples of such components include those described in JP-A-2008-105414, paragraph numbers 0092 to 0093 and paragraph numbers 0113 to 0137, the contents of which are incorporated herein.
  • a silane coupling agent having a perfluoro group in the present invention, by blending at least one of the fluorine-containing compound represented by the general formula (I) and the fluorine-containing compound represented by the general formula (II), a silane coupling agent having a perfluoro group, Even when the polymerizable compound having an alkyl group containing two or more fluorine atoms is not substantially contained, a low release force can be achieved. Further, in the present invention, by substantially not containing a silane coupling agent having a perfluoro group, it is possible to prevent the storage stability of the curable composition from being deteriorated, and imprint pattern defects Can be suppressed. “Substantially free” means, for example, 1% by mass relative to the total amount of the fluorine-containing compound represented by the general formula (I) and the fluorine-containing compound represented by the general formula (II). It means the following.
  • the curable composition of this invention may contain the solvent.
  • the content of the solvent in the curable composition of the present invention is preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, and particularly preferably substantially no solvent.
  • that it does not contain a solvent substantially means that it is 1 mass% or less with respect to the total mass in the curable composition of this invention, for example.
  • the curable composition of this invention does not necessarily contain a solvent, you may add arbitrarily, when adjusting the viscosity of a composition finely.
  • Solvents that can be preferably used in the curable composition of the present invention include those commonly used in curable compositions for photoimprints and photoresists, and dissolve and uniformly disperse the compounds used in the present invention. It is not particularly limited as long as it can be used and it does not react with these components.
  • Examples of the solvent that can be used in the present invention include those described in paragraph No. 0088 of JP-A-2008-105414, the contents of which are incorporated herein.
  • the curable composition of the present invention can be prepared by mixing the above-described components. Mixing / dissolving of the curable composition of the present invention is usually carried out in the range of 0 ° C to 100 ° C. Further, after mixing the above components, it is preferable to filter with a filter having a pore size of 0.003 ⁇ m to 5.0 ⁇ m, for example. Filtration may be performed in multiple stages or repeated many times. Moreover, the filtered liquid can be refiltered.
  • the material of the filter used for filtration may be polyethylene resin, polypropylene resin, fluorine resin, nylon resin or the like, but is not particularly limited.
  • the curable composition of the present invention preferably has a viscosity of 15 mPa ⁇ s or less at 23 ° C., more preferably 12 mPa ⁇ s or less, further preferably 11 mPa ⁇ s or less, and 10 mPa ⁇ s or less. It is particularly preferred. By setting it as such a range, the inkjet discharge precision and the filling property to a pattern can be improved.
  • the curable composition of the present invention preferably contains a polymerizable compound (A) that functions as a reactive diluent in order to reduce the viscosity while reducing the amount of the solvent.
  • the polymerizable compound that functions as a reactive diluent examples include a polymerizable compound having one (meth) acrylate group.
  • the surface tension of the curable composition of the present invention is preferably 25 to 35 mN / m, more preferably 27 to 34 mN / m, still more preferably 28 to 32 mN / m, 29 Particularly preferred is ⁇ 31 mN / m. By setting it as such a range, IJ discharge property and surface smoothness can be improved.
  • the curable composition of the present invention preferably has a viscosity of 15 mPa ⁇ s or less and a surface tension of 25 to 35 mN / m at 23 ° C., and a viscosity of 11 mPa ⁇ s or less and a surface tension of 28 to 32 mN / m. More preferably, the viscosity is 10 mPa ⁇ s or less and the surface tension is 29 to 31 mN / m.
  • the pattern formation method using the curable composition of this invention is described concretely.
  • the pattern forming method of the present invention first, the curable composition of the present invention is applied on a substrate or a mold having a pattern, and the curable composition of the present invention is sandwiched between the mold and the substrate. Irradiate with light.
  • the curable composition of the present invention As a method for applying the curable composition of the present invention on a substrate, generally well-known application methods such as dip coating, air knife coating, curtain coating, wire bar coating, gravure coating, By using an extrusion coating method, a spin coating method, a slit scanning method, an ink jet method, or the like, a coating film or droplets can be disposed on the substrate.
  • the curable composition of the present invention contains at least one of the above-described fluorine-containing compound represented by the general formula (I) and the fluorine-containing compound represented by the general formula (II), the inkjet composition is used. Even when the method is used, the inkjet discharge accuracy can be improved.
  • helium may be introduced between the mold and the substrate.
  • a condensable gas may be introduced between the mold and the substrate.
  • the condensable gas refers to a gas that condenses due to temperature or pressure, and for example, trichlorofluoromethane, 1,1,1,3,3-pentafluoropropane, or the like can be used.
  • the condensable gas for example, the description in paragraph 0023 of JP-A-2004-103817 and paragraph 0003 of JP-A-2013-247883 can be referred to, and the contents thereof are incorporated in the present specification.
  • the exposure illuminance is preferably in the range of 1 mW / cm 2 to 200 mW / cm 2 .
  • the exposure time 1 mW / cm 2 or more, the exposure time can be shortened so that productivity is improved.
  • the exposure dose is preferably in the range of 5 mJ / cm 2 to 1000 mJ / cm 2 . If it is less than 5 mJ / cm 2 , the exposure margin becomes narrow, photocuring becomes insufficient, and problems such as adhesion of unreacted substances to the mold tend to occur.
  • the cured film may be deteriorated due to decomposition of the composition.
  • the pattern forming method of the present invention comprises a step of curing a pattern forming layer (a layer comprising the curable composition of the present invention) by light irradiation, and then further applying heat to the cured pattern as necessary. May be included.
  • the heat for heat-curing the curable composition of the present invention after light irradiation is preferably 150 to 280 ° C, more preferably 200 to 250 ° C.
  • the time for applying heat is preferably 5 to 60 minutes, more preferably 15 to 45 minutes.
  • Specific examples of the pattern forming method include those described in JP-A-2012-169462, paragraph numbers 0125 to 0136, the contents of which are incorporated herein.
  • the pattern forming method of the present invention can be applied to a pattern inversion method.
  • a resist pattern is formed on a substrate to be processed having a carbon film (SOC) by the pattern forming method of the present invention.
  • SOC carbon film
  • the upper part of the Si-containing film is etched back to expose the resist pattern, and the exposed resist pattern is removed by oxygen plasma or the like, A reverse pattern of the Si-containing film is formed.
  • the reverse pattern of the Si-containing film is transferred to the carbon film by etching the carbon film underneath using the reverse pattern of the Si-containing film as an etching mask.
  • the substrate is etched using the carbon film to which the reverse pattern is transferred as an etching mask.
  • paragraphs 0016 to 0030 of JP-A-5-267253, JP-A-2002-110510, and JP-T-2006-521702 can be referred to. Incorporated into.
  • the pattern forming method of the present invention includes a step of applying an underlayer film composition on a substrate to form an underlayer film, a step of applying the curable composition of the present invention to the surface of the underlayer film, and the curability of the present invention.
  • the composition and the lower layer film may be irradiated with light in a state of being sandwiched between the substrate and the mold having a pattern, and may include a step of curing the curable composition of the present invention and a step of peeling the mold.
  • the lower layer film composition includes, for example, a curable main agent.
  • the curable main agent may be thermosetting or photocurable, and is preferably thermosetting.
  • the molecular weight of the curable main agent is preferably 400 or more, and may be a low molecular compound or a polymer, but a polymer is preferred.
  • the molecular weight of the curable main agent is preferably 500 or more, more preferably 1000 or more, and further preferably 3000 or more.
  • the upper limit of the molecular weight is preferably 200000 or less, more preferably 100000 or less, and still more preferably 50000 or less.
  • the content of the curable main agent is preferably 30% by mass or more, more preferably 50% by mass or more, and still more preferably 70% by mass or more in all components except the solvent. Two or more curable main agents may be used, and in this case, the total amount is preferably within the above range.
  • the underlayer film composition preferably contains a solvent.
  • a preferable solvent is a solvent having a boiling point of 80 to 200 ° C. at normal pressure. Any solvent can be used as long as it can dissolve the lower layer film composition, but a solvent having any one or more of an ester structure, a ketone structure, a hydroxyl group, and an ether structure is preferable.
  • preferred solvents are propylene glycol monomethyl ether acetate, cyclohexanone, 2-heptanone, gamma butyrolactone, propylene glycol monomethyl ether, ethyl lactate alone or a mixed solvent, and a solvent containing propylene glycol monomethyl ether acetate. Particularly preferred from the viewpoint of coating uniformity.
  • the content of the solvent in the lower layer film composition is optimally adjusted depending on the viscosity of the component excluding the solvent, the coating property, and the target film thickness. From the viewpoint of improving the coating property, the content is 70% by mass in the total composition. It can be added in the above range, preferably 90% by mass or more, more preferably 95% by mass or more, and further preferably 99% by mass or more.
  • the lower layer film composition may contain at least one of a surfactant, a thermal polymerization initiator, a polymerization inhibitor, and a catalyst as other components. As these compounding quantities, 50 mass% or less is preferable with respect to all the components except a solvent.
  • the lower layer film composition can be prepared by mixing the above-described components. Further, after mixing the above-described components, it is preferable to filter with a filter having a pore size of 0.003 ⁇ m to 5.0 ⁇ m, for example. Filtration may be performed in multiple stages or repeated many times. Moreover, the filtered liquid can be refiltered.
  • the material of the filter used for filtration may be polyethylene resin, polypropylene resin, fluorine resin, nylon resin or the like, but is not particularly limited.
  • the lower layer film composition is applied on a substrate to form a lower layer film.
  • the method of coating on the substrate include a dip coating method, an air knife coating method, a curtain coating method, a wire bar coating method, a gravure coating method, an extrusion coating method, a spin coating method, a slit scanning method, or an inkjet method.
  • a coating film or droplets can be disposed on the substrate. From the viewpoint of film thickness uniformity, the spin coating method is more preferable.
  • the solvent is dried.
  • a preferred drying temperature is 70 ° C to 130 ° C.
  • further curing is performed by active energy (preferably heat and / or light). Heat curing is preferably performed at a temperature of 150 ° C. to 250 ° C.
  • the film thickness of the lower layer film made of the curable composition of the present invention varies depending on the intended use, but is about 0.1 nm to 100 nm, preferably 1 to 20 nm, and more preferably 2 to 10 nm. Moreover, you may apply
  • the base material can be selected depending on various applications, for example, quartz, glass, optical film, ceramic material, vapor deposition film, magnetic film, reflection film, metal such as Ni, Cu, Cr, Fe, etc.
  • Base material paper, SOG (Spin On Glass), polyester film, polycarbonate film, polymer film such as polyimide film, TFT array base material, PDP electrode plate, glass or transparent plastic base material, conductivity such as ITO or metal
  • the base material the insulating base material
  • the semiconductor manufacturing base material such as silicon, silicon nitride, polysilicon, silicon oxide, and amorphous silicon.
  • a semiconductor preparation base material is preferable as it mentions later.
  • the pattern formed by the pattern forming method of the present invention can be used as a permanent film (resist for a structural member) or an etching resist used in a liquid crystal display (LCD) or the like.
  • the pattern using the curable composition of the present invention also has good solvent resistance.
  • the curable composition of the present invention preferably has high resistance to various solvents, but the film thickness when immersed in a solvent used in a general substrate manufacturing process, for example, an N-methylpyrrolidone solvent at 25 ° C. for 10 minutes. It is particularly preferred that no fluctuation occurs.
  • the pattern formed by the pattern forming method of the present invention is also useful as an etching resist.
  • the curable composition of the present invention When the curable composition of the present invention is used as an etching resist, first, a silicon wafer or the like on which a thin film such as SiO 2 is formed is used as a base material, and nano-pattern is formed on the base material by the pattern forming method of the present invention. A fine pattern of order is formed. Thereafter, a desired pattern can be formed on the substrate by etching using an etching gas such as hydrogen fluoride in the case of wet etching or CF 4 in the case of dry etching.
  • the curable composition of the present invention preferably has good etching resistance against dry etching using fluorocarbon or the like.
  • the semiconductor device manufacturing method of the present invention is characterized in that the above-described pattern is used as an etching mask.
  • the substrate is processed using the pattern described above as an etching mask. For example, dry etching is performed using the pattern as an etching mask, and the upper layer portion of the substrate is selectively removed. By repeating such treatment on the substrate, a semiconductor device can be obtained.
  • the semiconductor device is, for example, an LSI (large scale integrated circuit).
  • fluorinated compound (C-2) 3,3,4,4,5,5,6,6,6-nonafluorohexanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) 26.4 g (0.10 mol), polyethylene glycol
  • the target fluorinated compound is the same as the synthesis of the fluorinated compound (C-1) except that 18.4 g (0.053 mol) of monomethyl ether (number average molecular weight 350, manufactured by Sigma-Aldrich) is used.
  • (C-2) was obtained as a colorless liquid.
  • fluorinated compound (C-4) 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,6-undecafluorohexanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) 30.0 g (0.10) Mol), polyethylene glycol monomethyl ether (number average molecular weight 350, manufactured by Sigma Aldrich) 18.4 g (0.053 mol) was used in the same manner as in the synthesis of the fluorine-containing compound (C-1). The fluorine-containing compound (C-4) was obtained as a colorless liquid.
  • a polymerizable compound (A), a photopolymerization initiator (B), and a fluorine-containing compound (C) are mixed at a mass ratio shown in Table 1 and Table 2, and 4-hydroxy-2,2,6 is used as a polymerization inhibitor.
  • 6-tetramethylpiperidine-1-oxyl free radical manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.
  • E type viscometer RE85L Toki Sangyo
  • a surface tension meter CBVP-A3 Kelowa Interface Chemistry
  • A-1 2-phenoxyethyl acrylate (Osaka Organic Chemical Industry, Biscoat # 192)
  • A-2 synthesized from ⁇ , ⁇ '-dichloro-m-xylene and acrylic acid
  • A-3 2- (perfluorohexyl) ethyl acrylate (Daikin Industries, R-1620)
  • B-1 Irgacure 819 (manufactured by BASF)
  • B-2 Darocur 1173 (manufactured by BASF)
  • NK Oligo EA-7140 / PGMAc manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.
  • NK Oligo EA-7140 / PGMAc solid content 70%
  • the lower layer film composition was spin coated on a silicon wafer and heated on a hot plate at 100 ° C. for 1 minute to dry the solvent. Furthermore, the lower layer film composition was cured by heating on a hot plate at 220 ° C. for 5 minutes to form a lower layer film. The film thickness of the lower layer film after curing was 3 nm. On the surface of the lower layer film on the silicon wafer, a 1 pl droplet per nozzle of a curable composition for photoimprinting adjusted to a temperature of 23 ° C.
  • the liquid droplets were discharged in an amount so that the liquid droplets were applied on the lower layer film so as to form a square array with an interval of about 100 ⁇ m.
  • the release force (F) was measured according to the method described in Comparative Examples described in [0102] to [0107] of JP2011-209777A.
  • the release force (F) was evaluated by A to E as follows.
  • Comparative Example 1 it was found that although the amount of Zonyl FSO-100 added was as small as 1%, the surface tension of the composition was remarkably lowered, so that the inkjet ejection accuracy and the releasability were poor. .
  • Comparative Example 2 when the addition amount of Zonyl FSO-100 is 0.3%, which is smaller than that of Comparative Example 1, the surface tension of the composition becomes an appropriate value, so that the inkjet discharge accuracy is improved. was found to be even worse. Zonyl FSO-100 could not uniformly dissolve 2% or more in the curable composition for photoimprint. Since Comparative Example 3 and Comparative Example 4 did not contain the fluorine-containing compound represented by General Formula (I) or General Formula (II), it was found that the releasability was inferior.
  • the curable composition for photoimprints includes a polymerizable compound, a photopolymerization initiator, the fluorine-containing compound represented by the general formula (I) and the general formula (II). It has been found that by including at least one of the fluorine-containing compounds represented by (), the releasability and the inkjet discharge accuracy can be improved. Further, it was found that the curable composition of the present invention greatly affects the effect of the present invention when the viscosity is different by 1 mPa ⁇ s. Furthermore, it has been found that the curable composition of the present invention greatly affects the effects of the present invention when the surface tension is different by, for example, 3 mN / m even if the viscosity is the same.

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Abstract

 離型性およびインクジェット吐出精度に優れた光インプリント用硬化性組成物、パターン形成方法、パターンおよび含フッ素化合物を提供する。 重合性化合物と、光重合開始剤と、含フッ素化合物とを含有し、含フッ素化合物が、下記一般式(I)または一般式(II)で表される、光インプリント用硬化性組成物; 一般式(I)および(II)中、Rf1~Rf3はそれぞれ独立してフッ素原子を2つ以上有する炭素数1~9の含フッ素アルキル基を表す;Rは炭素数1~8のアルキル基、炭素数2~8のアルケニル基、炭素数6~8のアリール基を表す;l1~l3はそれぞれ独立して0~10を表し、mはそれぞれ独立して2~4の整数を表し、n1およびn2はそれぞれ独立して1~25を表す。

Description

光インプリント用硬化性組成物、パターン形成方法、パターンおよび含フッ素化合物
 本発明は、光インプリント用硬化性組成物に関する。より詳しくは、半導体集積回路、フラットスクリーン、マイクロ電気機械システム(MEMS)、センサ素子、光ディスク、高密度メモリーディスク等の磁気記録媒体、回折格子やレリーフホログラム等の光学部品、ナノデバイス、光学デバイス、フラットパネルディスプレイ製作のための光学フィルムや偏光素子、液晶ディスプレイの薄膜トランジタ、有機トランジスタ、カラーフィルタ、オーバーコート層、柱材、液晶配向用のリブ材、マイクロレンズアレイ、免疫分析チップ、DNA分離チップ、マイクロリアクター、ナノバイオデバイス、光導波路、光学フィルター、フォトニック液晶、等の作製に用いられる光照射を利用したパターン形成のための光インプリント用硬化性組成物、パターン形成方法、パターンおよび含フッ素化合物に関する。
 インプリント法は、光ディスク製作ではよく知られているエンボス技術を発展させ、凹凸のパターンを形成した金型原器(一般的にモールド、スタンパ、テンプレートと呼ばれる)を、レジストにプレスして力学的に変形させて微細パターンを精密に転写する技術である。モールドを一度作製すれば、ナノ構造等の微細構造が簡単に繰り返し成型できるために経済的であり、近年、さまざまな分野への応用が期待されている。
 インプリント法として、被加工材料として熱可塑性樹脂を用いる熱インプリント法(例えば、非特許文献1参照)と、硬化性組成物を用いる光インプリント法(例えば、非特許文献2、非特許文献3参照)が提案されている。熱インプリント法は、ガラス転移温度以上に加熱した高分子樹脂にモールドをプレスした後、ガラス転移温度以下に冷却してからモールドを離型することで微細構造を基板上の樹脂に転写するものである。この方法は、極めて簡便であり、多様な樹脂材料やガラス材料にも応用可能である。
 一方、光インプリント法は、光透過性モールドや光透過性基板を通して光照射して硬化性組成物を光硬化させた後、モールドを剥離することで微細パターンを光硬化物に転写するものである。この方法は、室温でのインプリントが可能になるため、半導体集積回路の作製などの超微細パターンの精密加工分野に応用できる。最近では、この両者の長所を組み合わせたナノキャスティング法や3次元積層構造を作製するリバーサルインプリント法などの新しい展開も報告されている。
 このようなインプリント法においては、以下のような応用が提案されている。
 第一の応用は、成型した形状(パターン)そのものが機能を持ち、ナノテクノロジーの要素部品、または構造部材として利用するものである。例としては、各種のマイクロ・ナノ光学要素や高密度の記録媒体、光学フィルム、フラットパネルディスプレイにおける構造部材などが挙げられる。
 第二の応用は、マイクロ構造とナノ構造との同時一体成型や、簡単な層間位置合わせにより積層構造を構築し、これをμ-TAS(Micro - Total Analysis System)やバイオチップの作製に利用するものである。
 第三の応用は、形成されたパターンをマスクとし、エッチング等の方法により基板を加工する用途に利用するものである。かかる技術では、高精度な位置合わせと高集積化とにより、従来のリソグラフィ技術に代わって、高密度半導体集積回路の作製、液晶ディスプレイのトランジスタの作製、パターンドメディアと呼ばれる次世代ハードディスクの磁性体加工等に利用できる。これらの応用に関するインプリント法の実用化への取り組みが近年活発化している。
 インプリント法は、モールドを剥離する工程を有するため、その離型性が当初より問題となっていた。離型性を向上させる方法として、パーフルオロ基を有するシランカップリング剤等の離型剤で、モールド表面を離型処理する方法が公知である。この方法は、モールド表面の表面エネルギーを下げるために離型性の改良効果が高いが、インプリントを繰り返すにつれて離型剤が劣化するため、耐久性に問題があった。
 離型処理の耐久性を向上させる試みとして、パーフルオロ基を有するシランカップリング剤を硬化性組成物に含有させる方法が公知である(非特許文献4)。
 また、離形性を改良する試みとして、パーフルオロ基を有する界面活性剤を硬化性組成物に含有させる方法(特許文献1)、や、2以上のフッ素原子を含むアルキル基を有する重合性化合物を硬化性組成物に含有させる方法(特許文献2)が公知である。これらの方法は、シランカップリング剤で問題となった硬化性組成物の保存安定性を確保することができる。
 一方、インプリント法で超微細パターンを高精度に形成させる用途(例えば、半導体基板加工用エッチングレジスト用途)において、インクジェット法が注目されている(特許文献3)。
国際公開WO2005/000552号パンフレット 特開2010-239121号公報 特表2008-502157号公報
S. Chou et al., Appl. Phys. Lett. 67, 3114 (1995) J. Haisma et al., J. Vac. Sci. Technol. B 14(6), 4124 (1996) M. Colbun et al., Proc. SPIE 3676, 379 (1999) M. Bender et al., Microelectronic Engineering 61-62, 407(2002)
 ここで、本願発明者らが従来技術について鋭意検討を行ったところ、非特許文献4に記載の方法は、シランカップリング剤が反応性を有するため、硬化性組成物の保存安定性が悪く、インプリントパターンの欠陥が増加する問題があることがわかった。また、特許文献1に記載のパーフルオロ基を有する界面活性剤を硬化性組成物に含有させる方法や、特許文献2に記載の2以上のフッ素原子を含むアルキル基を有する重合性化合物を硬化性組成物に含有させる方法は、硬化性組成物の離型性を向上させるが、硬化性組成物の表面張力を大幅に下げてしまうため、インクジェット法における吐出精度が悪化することがわかった。吐出精度が悪化すると、硬化性組成物の充填不良や残膜の厚みムラが発生する問題が生じる。
 本発明の課題は、上記問題点を解決することであって、離型性およびインクジェット吐出精度に優れた光インプリント用硬化性組成物を提供することを目的とする。また、パターン形成方法、パターンおよび含フッ素化合物を提供することを目的とする。
 かかる状況のもと本願発明者らが鋭意検討を行った結果、特定の含フッ素化合物を光インプリント用硬化性組成物中に含有させることにより、光インプリント用硬化性組成物の離型性およびインクジェット吐出精度が向上することを見出し、本発明を完成させるに至った。
 具体的には、以下の解決手段<1>により、好ましくは、手段<2>~<13>により、上記課題は解決された。
<1>重合性化合物と、光重合開始剤と、含フッ素化合物とを含有し、
含フッ素化合物が、下記一般式(I)で表される化合物および下記一般式(II)で表される化合物の少なくとも1種を含む、光インプリント用硬化性組成物;
一般式(I)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
一般式(II)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
一般式(I)および(II)中、Rf1~Rf3はそれぞれ独立してフッ素原子を2つ以上有する炭素数1~9の含フッ素アルキル基を表す;Rは炭素数1~8のアルキル基、炭素数2~8のアルケニル基、炭素数6~8のアリール基を表す;l1~l3はそれぞれ独立して0~10を表し、mはそれぞれ独立して2~4の整数を表し、n1およびn2はそれぞれ独立して1~25を表す。
<2>含フッ素化合物を、溶剤を除く全成分に対して2~10質量%含有する、<1>に記載の光インプリント用硬化性組成物。
<3>一般式(I)または(II)において、mが2である、<1>または<2>に記載の光インプリント用硬化性組成物。
<4>一般式(I)において、Rがメチル基である、<1>~<3>のいずれかに記載の光インプリント用硬化性組成物。
<5>一般式(I)または(II)において、Rf1~Rf3の末端の構造が-CF3または-C(HF2)である、<1>~<4>のいずれかに記載の光インプリント用硬化性組成物。
<6>重合性化合物が、(メタ)アクリレート化合物である、<1>~<5>のいずれかに記載の光インプリント用硬化性組成物。
<7>重合性化合物が、芳香族基を有する化合物である、<1>~<6>のいずれかに記載の光インプリント用硬化性組成物。
<8>光インプリント用硬化性組成物が実質的に溶剤を含有しない、<1>~<7>のいずれかに記載の光インプリント用硬化性組成物。
<9>光インプリント用硬化性組成物が、23℃において粘度15mPa・s以下かつ表面張力25~35mN/mである、<1>~<8>のいずれかに記載の光インプリント用硬化性組成物。
<10><1>~<9>のいずれかに記載の光インプリント用硬化性組成物を、基材上またはパターンを有するモールド上に塗布し、光インプリント用硬化性組成物をモールドと基材とで挟んだ状態で光照射することを含む、パターン形成方法。
<11>光インプリント用硬化性組成物の基材上またはパターンを有するモールド上に塗布する方法がインクジェット法である、<10>に記載のパターン形成方法。
<12><10>または<11>に記載のパターン形成方法で得られたパターン。
<13>下記一般式(I)で表される含フッ素化合物または下記一般式(II)で表される含フッ素化合物;
一般式(I)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
一般式(II)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
一般式(I)および(II)中、Rf1~Rf3はそれぞれ独立してフッ素原子を2つ以上有する炭素数1~9の含フッ素アルキル基を表す;Rは炭素数1~8のアルキル基を表す;l1~l3はそれぞれ独立して0~10を表し、mはそれぞれ独立して2~4の整数を表し、n1およびn2はそれぞれ独立して1~25を表す。
 本発明によれば、離型性およびインクジェット吐出精度に優れた光インプリント用硬化性組成物を提供することが可能となった。また、パターン形成方法、パターンおよび含フッ素化合物を提供することが可能となった。
 以下において、本発明の内容について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。本願明細書において「~」とはその前後に記載される数値を下限値および上限値として含む意味で使用される。
 本願明細書において、「(メタ)アクリレート」は、アクリレートおよびメタクリレートを表し、「(メタ)アクリルは、アクリルおよびメタクリルを表し、「(メタ)アクリロイル」は、アクリロイルおよびメタクリロイルを表す。また、本願明細書において、「単量体」と「モノマー」とは同義である。単量体は、オリゴマーおよびポリマーと区別され、重量平均分子量が1000未満の化合物をいう。本願明細書において、「官能基」は、重合反応に関与する基をいう。また、本発明でいう「インプリント」は、好ましくは、1nm~100μmのサイズのパターン転写をいい、より好ましくは10nm~1μmのサイズ(ナノインプリント)のパターン転写をいう。
 本願明細書中の基(原子団)の表記において、置換および無置換を記していない表記は、置換基を有さない基と共に置換基を有する基をも包含するものである。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含するものである。
 なお、本願明細書中、「光」には、紫外、近紫外、遠紫外、可視、赤外等の領域の波長の光や、電磁波だけでなく、放射線も含まれる。放射線には、例えばマイクロ波、電子線、EUV、X線が含まれる。また248nmエキシマレーザー、193nmエキシマレーザー、172nmエキシマレーザーなどのレーザー光も用いることができる。これらの光は、光学フィルターを通したモノクロ光(単一波長光)を用いてもよいし、複数の波長の異なる光(複合光)でもよい。
 本明細書において、全固形分とは、組成物の全組成から溶剤を除いた成分の総質量をいう。
<本発明の光インプリント用硬化性組成物>
 本発明の光インプリント用硬化性組成物(以下、単に「本発明の硬化性組成物」または「本発明の組成物」と称することもある)は、重合性化合物(A)と、光重合開始剤(B)と、含フッ素化合物(C)を含有する。
 本発明の組成物によれば、離型性およびインクジェット吐出精度に優れた光インプリント用硬化性組成物を提供することができる。このメカニズムは定かではないが、含フッ素アルキル基とアルキレンオキシ基を有する含フッ素化合物を組成物中に含有することにより、アルキレンオキシ基部分でモールドに吸着し、含フッ素アルキル基部によりモールドの表面エネルギーを下げることで離型性を向上させると考えられる。また、含フッ素化合物が有するエステル基と、含フッ素アルキル基とアルキレンオキシ基との組み合わせにより、組成物の粘度上昇と表面張力の過度の低下を抑制し、インクジェット吐出精度を良好にすることができる。結果として、離型性およびインクジェット吐出精度を両立させることができる。
<<重合性化合物(A)>>
 本発明の硬化性組成物に用いられる重合性化合物は、本発明の趣旨を逸脱しない限り特に限定されるものではないが、例えば、エチレン性不飽和結合を含有する基を1~6個有する重合性不飽和単量体;エポキシ化合物、オキセタン化合物;ビニルエーテル化合物;スチレン誘導体;プロペニルエーテル;ブテニルエーテル等を挙げることができる。重合性化合物(A)の具体例としては、特開2011-231308号公報の段落番号0020~0098に記載のものが挙げられ、この内容は本願明細書に組み込まれる。
 エチレン性不飽和結合含有基を1~6個有する重合性不飽和単量体(1~6官能の重合性不飽和単量体)について説明する。
 まず、エチレン性不飽和結合含有基を1つ有する重合性不飽和単量体としては具体的に、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、N-ビニルピロリジノン、2-アクリロイロキシエチルフタレート、2-アクリロイロキシ2-ヒドロキシエチルフタレート、2-アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタレート、2-アクリロイロキシプロピルフタレート、2-エチル-2-ブチルプロパンジオールアクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシルカルビトール(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、アクリル酸ダイマー、ベンジル(メタ)アクリレート、1-または2-ナフチル(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、セチル(メタ)アクリレート、エチレンオキシド変性(以下「EO」という。)クレゾール(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコール(メタ)アクリレート、エトキシ化フェニル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルオキシエチル(メタ)アクリレート、イソミリスチル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、メトキシジプロピレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールベンゾエート(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、パラクミルフェノキシエチレングリコール(メタ)アクリレート、エピクロロヒドリン(以下「ECH」という)変性フェノキシアクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシヘキサエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシテトラエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール-ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、EO変性コハク酸(メタ)アクリレート、トリブロモフェニル(メタ)アクリレート、EO変性トリブロモフェニル(メタ)アクリレート、トリドデシル(メタ)アクリレート、p-イソプロペニルフェノール、N-ビニルピロリドン、N-ビニルカプロラクタムが例示される。
 エチレン性不飽和結合を含有する単官能の重合性単量体の中でも、本発明では単官能(メタ)アクリレート化合物を用いることが、光硬化性の観点から好ましい。単官能(メタ)アクリレート化合物としては、エチレン性不飽和結合を含有する単官能の重合性単量体で例示した中における、単官能(メタ)アクリレート化合物類を例示することができる。
 さらに単官能(メタ)アクリレート化合物の中でも、芳香族構造および/または脂環式炭化水素構造を有する単官能(メタ)アクリレートがドライエッチング耐性の観点で好ましく、芳香族構造を有する単官能(メタ)アクリレートがさらに好ましい。
 このような芳香族構造および/または脂環式炭化水素構造を有する単官能(メタ)アクリレートの中でも、ベンジル(メタ)アクリレート、2-フェノキシエチルアクリレート、芳香環上に置換基を有するベンジル(メタ)アクリレート(好ましい置換基としては炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、シアノ基)、1-または2-ナフチル(メタ)アクリレート、1-または2-ナフチルメチル(メタ)アクリレート、1-または2-ナフチルエチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルオキシエチル(メタ)アクリレート、イソボロニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレートが好ましく、ベンジル(メタ)アクリレート、芳香環上に置換基を有するベンジル(メタ)アクリレート、ナフタレン構造を有する単官能(メタ)アクリレート化合物がより好ましく、1-または2-ナフチル(メタ)アクリレート、1-または2-ナフチルメチル(メタ)アクリレートが特に好ましい。
 本発明では、重合性単量体として、エチレン性不飽和結合含有基を2つ以上有する多官能重合性不飽和単量体を用いることも好ましい。
 本発明で好ましく用いることのできるエチレン性不飽和結合含有基を2つ有する2官能重合性不飽和単量体の例としては、ジエチレングリコールモノエチルエーテル(メタ)アクリレート、ジメチロールジシクロペンタンジ(メタ)アクリレート、ジ(メタ)アクリル化イソシアヌレート、1,3-ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、EO変性1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ECH変性1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、アリロキシポリエチレングリコールアクリレート、1,9-ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、EO変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、PO変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、EO変性ビスフェノールFジ(メタ)アクリレート、ECH変性ヘキサヒドロフタル酸ジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、EO変性ネオペンチルグリコールジアクリレート、プロピレンオキシド(以後「PO」という。)変性ネオペンチルグリコールジアクリレート、カプロラクトン変性ヒドロキシピバリン酸エステルネオペンチルグリコール、ステアリン酸変性ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ECH変性フタル酸ジ(メタ)アクリレート、ポリ(エチレングリコール-テトラメチレングリコール)ジ(メタ)アクリレート、ポリ(プロピレングリコール-テトラメチレングリコール)ジ(メタ)アクリレート、ポリエステル(ジ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ECH変性プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、シリコーンジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコール変性トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、EO変性トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリグリセロールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジビニルエチレン尿素、ジビニルプロピレン尿素、o-,m-,p-キシリレンジ(メタ)アクリレート、1,3-アダマンタンジアクリレート、ノルボルナンジメタノールジアクリレートが例示される。
 これらの中で特に、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、1,9-ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、o-,m-,p-ベンゼンジ(メタ)アクリレート、o-,m-,p-キシリレンジ(メタ)アクリレート、等の2官能(メタ)アクリレートが本発明に好適に用いられる。
 本発明の硬化性組成物に用いられる重合性化合物としては、(メタ)アクリレート化合物が好ましく、特に、エッチング耐性の観点から、脂環炭化水素基および/または芳香族基を有する(メタ)アクリレート化合物がより好ましく、芳香族基を有する(メタ)アクリレート化合物がさらに好ましい。
 また、本発明の硬化性組成物は、シリコン原子および/またはフッ素原子を有する重合性化合物を含有してもよい。シリコン原子および/またはフッ素原子を有する重合性化合物は、フッ素原子を含むことが好ましく、炭素数1~9の含フッ素アルキル基を有することがより好ましい。
 炭素数1~9の含フッ素アルキル基のフッ素原子の置換率は、40~100%であることが好ましく、50~90%であることがより好ましく、65~85%であることがさらに好ましい。フッ素原子の置換率とは、例えば炭素数1~9のアルキル基のうち、水素原子がフッ素原子に置換されている比率(%)をいう。炭素数1~9の含フッ素アルキル基は、-Cn2n+1または-Cn2nHを含むことが好ましく、-Cn2n+1を含むことが好ましい。ここで、nは、1~9の整数を表し、4~8の整数を表すことがより好ましい。
 シリコン原子および/またはフッ素原子を有する重合性化合物が有する重合性としては、(メタ)アクリレート基が好ましい。重合性基の数は、1または2が好ましく、1がより好ましい。
 シリコン原子および/またはフッ素原子を有する重合性化合物の分子量は、100~600が好ましく、300~500がより好ましい。フッ素原子を有する重合性化合物としては、例えば国際公開特許2010/137724号公報の段落0022~0023の記載も参酌することができ、この内容は本願明細書に組み込まれる。フッ素原子を有する重合性化合物の例としては、例えば、2-(パーフルオロヘキシル)エチルアクリレートが挙げられる。
 一方、本発明では、シリコン原子および/またはフッ素原子を有する重合性化合物を実質的に含まない態様としてもよい。本発明では、一般式(I)で表される含フッ素化合物および一般式(II)で表される含フッ素化合物の少なくとも1種を配合するため、シリコン原子および/またはフッ素原子を有する重合性化合物を実質的に含まない態様としても、低い離型力を達成することができる。実質的に含まないとは、例えば、一般式(I)で表される含フッ素化合物の配合量と一般式(II)で表される含フッ素化合物の配合量の合計に対して、1質量%以下であることをいう。
 本発明の硬化性組成物に含まれる全重合性化合物の成分のうち、(メタ)アクリレート基を1つ有する重合性化合物の合計は、全重合性化合物に対して0~60質量%であることが好ましく、5~45質量%がより好ましく、10~35質量%がさらに好ましい。(メタ)アクリレート基を2つ有する重合性化合物の合計は、全重合性化合物に対して40~100質量%であることが好ましく、55~95質量%がより好ましく、65~90質量%がさらに好ましい。
 本発明の硬化性組成物に含まれる全重合性化合物の成分のうち、脂環炭化水素基および/または芳香族基を有する重合性化合物の合計が、全重合性化合物の、30~100質量%であることが好ましく、50~100質量%がより好ましく、60~100質量%がさらに好ましい。
 重合性化合物として芳香族基を含有する(メタ)アクリレート重合性化合物の量が、全重合性成分の30~100質量%であることが好ましく、50~100質量%であることがより好ましく、60~100質量%であることが特に好ましい。
 特に好ましい実施態様としては、下記重合性化合物(A1)の量が、全重合性成分の0~60質量%、より好ましくは5~45質量%、さらに好ましくは10~40質量%であり、下記重合性化合物(A2)の量が、全重合性成分の40~100質量%、より好ましくは55~95質量%、さらに好ましくは60~90質量%の場合である。
(A1)炭素数10~20の直鎖状または分岐のアルキル基と(メタ)アクリレート基を1つ有する重合性化合物、または炭素数1~12の直鎖状または分岐のアルキル基が置換した芳香族基と(メタ)アクリレート基を1つ有する重合性化合物
(A2)芳香族基(好ましくはフェニル基、ナフチル基、フェニレン基、さらに好ましくはフェニレン基)を含有し、(メタ)アクリレート基を2つ有する重合性化合物
 重合性化合物は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 後述のパターン反転法ではエッチング耐性を有さない方が好ましい。
<光重合開始剤(B)>
 本発明の硬化性組成物は、光重合開始剤を含む。本発明に用いられる光重合開始剤は、光照射により上述の重合性化合物を重合する活性種を発生する化合物であれば、いずれのものでも用いることができる。光重合開始剤としては、ラジカル重合開始剤およびカチオン重合開始剤が好ましく、ラジカル重合開始剤がより好ましい。また、本発明において、光重合開始剤は複数種を併用してもよい。
 本発明で使用されるラジカル光重合開始剤としては、例えば、市販されている開始剤を用いることができる。これらの例としては、例えば、特開2008-105414号公報の段落番号0091に記載のものを好ましく採用することができる。特に、この中でもアセトフェノン系化合物、アシルホスフィンオキサイド系化合物、オキシムエステル系化合物が硬化感度、吸収特性の観点から好ましい。
 なお、光重合開始剤は、1種単独で用いてもよいが、2種以上を併用して用いることも好ましい。2種以上を併用する場合、ラジカル重合開始剤を2種以上併用することがより好ましい。具体的には、ダロキュア(登録商標)1173とイルガキュア(登録商標)907、ダロキュア1173とルシリン(登録商標)TPO、ダロキュア1173とイルガキュア(登録商標)819、ダロキュア1173とイルガキュア(登録商標)OXE01、イルガキュア907とルシリンTPO、イルガキュア907とイルガキュア819との組み合わせが例示される。このような組み合わせとすることにより、露光マージンをより拡げることができる。
 光重合開始剤を併用する場合の好ましい比率(質量比)は、9:1~1:9であることが好ましく、8:2~2:8が好ましく、7:3~3:7であることがさらに好ましい。
 本発明に用いられる光重合開始剤の含有量は、溶剤を除く全組成物中、すなわち本発明の硬化性組成物の全固形分中、例えば、0.01~15質量%が好ましく、0.1~10質量%がより好ましく、0.5~7質量%がさらに好ましい。2種以上の光重合開始剤を用いる場合、その合計量が上記範囲となる。光重合開始剤の含有量を0.01質量%以上にすると、感度(速硬化性)、解像性、ラインエッジラフネス性、塗膜強度がより向上する傾向にあり好ましい。また、光重合開始剤の含有量を15質量%以下にすると、光透過性、着色性、取り扱い性などがより向上する傾向にあり、好ましい。
<含フッ素化合物(C)>
 本発明の硬化性組成物には、下記一般式(I)で表される含フッ素化合物および一般式(II)で表される含フッ素化合物の少なくとも1種が含まれる。このような含フッ素化合物(C)を用いることにより、本発明の硬化性組成物の離型性およびインクジェット吐出精度を向上させることができる。
<<一般式(I)で表される化合物>>
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
一般式(I)中、Rf1はフッ素原子を2つ以上有する炭素数1~9の含フッ素アルキル基を表す;Rは炭素数1~8のアルキル基、炭素数2~8のアルケニル基、炭素数6~8のアリール基を表す;l1は0~10を表し、mはそれぞれ独立して2~4の整数を表し、n1は1~25を表す。
 一般式(I)において、Rf1はフッ素原子を2つ以上有する炭素数1~9の含フッ素アルキル基を表す。Rf1は、直鎖状、分岐状および環状のいずれであってもよいが、直鎖状または分岐状が好ましく、直鎖状がより好ましい。
 Rf1の炭素数は、2~9がより好ましく、4~9がより好ましく、5~8がさらに好ましく、6~8が特に好ましい。
 Rf1の末端の構造は、-CF3または-C(HF2)であることがより好ましい。
 Rf1のフッ素原子の置換率は、40~100%であることが好ましく、50~90%であることがより好ましく、65~85%であることがさらに好ましい。フッ素原子の置換率とは、炭素数1~9のアルキル基のうち、水素原子がフッ素原子に置換されている比率(%)をいう。
 Rf1の具体例としては、CF3CH2-、CF3CF2CH2-、CF3(CF22CH2-、CF3(CF23CH2CH2-、CF3(CF24CH2CH2CH2-、CF3(CF24CH2-、CF3(CF25CH2CH2-、CF3(CF25CH2CH2CH2-、(CF32CH-、(CF32C(CH3)CH2-、(CF32CF(CF22CH2CH2-、(CF32CF(CF24CH2CH2-、H(CF22CH2-、H(CF24CH2-、H(CF26CH2-、H(CF28CH2-等が挙げられる。
 これらの中でも、CF3(CF22CH2-、CF3(CF23CH2CH2-、CF3(CF24CH2-、CF3(CF25CH2CH2-、H(CF26CH2-がより好ましく、CF3(CF23CH2CH2-またはCF3(CF24CH2-が特に好ましい。
 一般式(I)において、Rは、炭素数1~8のアルキル基、炭素数2~8のアルケニル基、炭素数6~8のアリール基を表す。これらの中でも、炭素数1~8のアルキル基が好ましい。
 炭素数1~8のアルキル基の炭素数は、1~6が好ましく、1~4がより好ましく、1~3がさらに好ましく、1が特に好ましい。炭素数2~8のアルケニル基の炭素数は、2~6好ましく、2~4がより好ましく、2または3がさらに好ましく、1が特に好ましい。炭素数6~8のアリール基の炭素数は、6または7が好ましく、6がより好ましい。
 Rの具体例としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、へキシル基、ヘプチル基、オクチル基、シクロペンチル基、シクロへキシル基、アリル基、フェニル基、ベンジル基、フェネチル基等が挙げられる。これらの中でも、メチル基、n-ブチル基、アリル基、フェニル基、ベンジル基がより好ましく、メチル基またはn-ブチル基がさらに好ましく、メチル基が特に好ましい。
 一般式(I)において、l1は0~10を表し、0~6がより好ましく、0~4がさらに好ましく、0であることが特に好ましい。
 一般式(I)において、mは2~4の整数であり、2または3がより好ましく、2がさらに好ましい。
 n1は1~25を表し、8~22が好ましく、10~16がより好ましい。
 ここで、l1およびn1は、アルキレンオキシドの平均付加数を表す。ここで、本発明に用いられる含フッ素化合物は、単一の化合物ではなく、分子量やアルキレンオキシドの付加数に分布をもつ混合物である。そのため、l1およびn1は、数平均分子量から算出される値であり、整数に限定されるものではない。
 式(I)において、Rf1の炭素数が4~9であり、Rf1のフッ素置換率が50~90%であり、n1が8~22であり、l1が0であることが特に好ましい。
<<一般式(II)で表される化合物>>
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
 一般式(II)中、Rf2およびRf3はそれぞれ独立してフッ素原子を2つ以上有する炭素数1~9の含フッ素アルキル基を表す;l2およびl3はそれぞれ独立して0~10を表し、mは2~4の整数を表し、n2は1~25を表す。
 Rf2およびRf3は、一般式(I)中のRf1と同義である。
 Rf2およびRf3の炭素数は、2~9がより好ましく、4~9がより好ましく、4~7がさらに好ましい。
 Rf2およびRf3の末端の構造は、一般式(I)中のRf1と同義であり、好ましい範囲も同様である。
 Rf2およびRf3のフッ素原子の置換率は、一般式(I)中のRf1と同義であり、好ましい範囲も同様である。
 Rf2およびRf3の具体例は、一般式(I)中のRf1と同義である。特に、Rf2およびRf3としては、CF3(CF22CH2、CF3(CF23CH2CH2、CF3(CF24CH2、H(CF26CH2がより好ましく、CF3(CF23CH2CH2が特に好ましい。
 一般式(II)において、l2およびl3はそれぞれ独立して0~10を表し、0~6がより好ましく、0~4がさらに好ましく、0であることが特に好ましい。
 一般式(II)において、mはそれぞれ独立して2~4の整数であり、2または3がより好ましく、2がさらに好ましい。
 n2は1~25を表し、8~16が好ましく、10~14がより好ましい。
 ここで、l2、l3およびn2は、アルキレンオキシドの平均付加数を表し、一般式(I)中のl1およびn1と同義である。
 式(II)において、Rf2およびRf3の炭素数がそれぞれ独立して4~9であり、Rf2およびRf3のフッ素置換率がそれぞれ独立して50~90%であり、n2が8~16であり、l2が0~4であり、l3が0~4であることが好ましい。
 含フッ素化合物(C)の好ましい具体例として、以下の化合物が挙げられるが、本発明で用いられる含フッ素化合物(C)がこれらの化合物に限定されるものではない。また、含フッ素化合物(C)は、単一の化合物ではなく、分子量やアルキレンオキシドの付加数に分布をもつ混合物であり、以下の具体例における繰り返し単位の数は、数平均分子量からアルキレンオキシドの平均付加数を算出して、代表的な構造を例示したものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
 含フッ素化合物(C)の数平均分子量は、200~2000が好ましく、400~1800より好ましく、600~1600がさらに好ましい。
 含フッ素化合物の数平均分子量は、合成原料のポリエチレングリコールの数平均分子量と修飾基の分子量を足すことで算出することができる。合成原料のポリエチレングリコールの数平均分子量は、水酸基価を測定し、算出することができる。
 本発明の硬化性組成物中の含フッ素化合物(C)の含有量は、溶剤を除く全成分量に対して、2~10質量%が好ましく、3~8質量%がより好ましく、4~6質量%がさらに好ましい。含フッ素化合物(C)の含有量を2質量%以上にすると、離型性がより向上する。また、含フッ素化合物(C)の含有量を10質量%以下にすると、パターン形状がより良化する。含フッ素化合物(C)は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。2種以上の含フッ素化合物(C)を用いる場合は、その合計量が上記範囲となる。
<重合禁止剤>
 本発明の硬化性組成物は、重合禁止剤を含有することが好ましい。重合禁止剤の含有量としては、全重合性単量体に対し、0.001~0.1質量%であることが好ましく、0.005~0.08質量%がより好ましく、0.01~0.05質量%がさらに好ましい。重合禁止剤を適切な量配合することで、高い硬化感度を維持しつつ経時による粘度変化が抑制できる。重合禁止剤は、重合性単量体の製造時に添加してもよいし、本発明の硬化組成物に後から添加してもよい。重合禁止剤の具体例としては、4-ヒドロキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-オキシルフリーラジカルが挙げられる。また、その他の重合禁止剤の具体例としては、特開2012-169462号公報の段落番号0121に記載のものが挙げられ、この内容は本願明細書に組み込まれる。
<界面活性剤>
 本発明の硬化性組成物には、必要に応じて、界面活性剤を含有することができる。一般的に、界面活性剤とは、分子内に疎水部と親水部とを有し、少量の添加で界面の性質を著しく変化させる物質である。本発明における界面活性剤は、分子内に疎水部と親水部とを有し、少量の添加で硬化性組成物の表面張力を著しく低下させる物質であり、例えば、硬化性組成物に対して1質量%以下の添加量で、硬化性組成物の表面張力を40mN/mから30mN/m以下に低下させる物質である。本発明の硬化性組成物に界面活性剤を含有させると、塗布の均一性を向上させる効果や離型性を向上させる効果が期待できる。
 本発明に用いられる界面活性剤としては、非イオン性界面活性剤が好ましく、フッ素系界面活性剤、Si系界面活性剤およびフッ素・Si系界面活性剤の少なくとも一種を含むことが好ましく、フッ素系非イオン性界面活性剤が特に好ましい。ここで、「フッ素・Si系界面活性剤」とは、フッ素系界面活性剤およびSi系界面活性剤の両方の要件を併せ持つものをいう。
 本発明で用いることのできるフッ素系非イオン性界面活性剤としては、商品名フロラード(住友スリーエム)、メガフアック(DIC)、サーフロン (AGCセイミケミカル)、ユニダイン(ダイキン工業)、フタージェント(ネオス)、エフトップ(三菱マテリアル電子化成)、ポリフロー(共栄社化学)、KP(信越化学工業)、トロイゾル(トロイケミカル)、PolyFox (OMNOVA)、Capstone(DuPont)等が挙げられる。
 本発明に用いられる界面活性剤の含有量は、全組成物中、例えば、0.01~5質量%が好ましく、0.1~4質量%がより好ましく、1~3質量%がさらに好ましい。界面活性剤は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。2種以上の界面活性剤を用いる場合は、その合計量が上記範囲となる。界面活性剤が本発明の硬化性組成物中0.01~5質量%の範囲にあると、塗布の均一性の効果が良好であり、界面活性剤の過多によるモールド転写特性の悪化を招きにくい。
 本発明では、一般式(I)で表される含フッ素化合物および一般式(II)で表される含フッ素化合物の少なくとも1種を配合することにより、界面活性剤を実質的に含まない態様としても、低い離型力を達成することができる。実質的に含まないとは、例えば、一般式(I)で表される含フッ素化合物の配合量と一般式(II)で表される含フッ素化合物の配合量の合計に対して、1質量%以下であることをいう。
<非重合性化合物>
 本発明では、末端に少なくとも1つ水酸基を有するかまたは水酸基がエーテル化されたポリアルキレングリコール構造を有し、フッ素原子およびシリコン原子を実質的に含有しない非重合性化合物を含んでいてもよい。
 ここで、非重合性化合物とは、重合性基を持たない化合物をいう。
 非重合性化合物が有するポリアルキレン構造としては、炭素数1~6のアルキレン基を含むポリアルキレングリコール構造が好ましく、ポリエチレングリコール構造、ポリプロピレングリコール構造、ポリブチレングリコール構造、またはこれらの混合構造がより好ましく、ポリエチレングリコール構造、ポリプロピレングリコール構造、またはこれらの混合構造がさらに好ましく、ポリプロピレングリコール構造が特に好ましい。
 さらに、末端の置換基を除き実質的にポリアルキレングリコール構造のみで構成されていてもよい。ここで実質的にとは、ポリアルキレングリコール構造以外の構成要素が全体の5質量%以下であることをいい、好ましくは1質量%以下であるこという。特に、非重合性化合物として、実質的にポリプロピレングリコール構造のみからなる化合物を含むことが特に好ましい。
 ポリアルキレングリコール構造としてはアルキレングリコール構成単位を3~100個有していることが好ましく、4~50個有していることがより好ましく、5~30個有していることがさらに好ましく、6~20個有していることが特に好ましい。
 非重合性化合物の重量平均分子量(Mw)としては150~6000が好ましく、200~3000がより好ましく、250~2000がより好ましく、300~1200がさらに好ましい。
 フッ素原子およびシリコン原子を実質的に含有しないとは、例えば、フッ素原子およびシリコン原子の合計含有率が1%以下であることを表し、フッ素原子およびシリコン原子を全く有していないことが好ましい。フッ素原子およびシリコン原子を有さないことにより、重合性化合物との相溶性が向上し、特に溶剤を含有しない組成物において、塗布均一性、インプリント時のパターン形成性、ドライエッチング後のラインエッジラフネスが良好となる。
 非重合性化合物は、末端に少なくとも1つ水酸基を有するかまたは水酸基がエーテル化されていることが好ましい。末端に少なくとも1つ水酸基を有するかまたは水酸基がエーテル化されていれば残りの末端は水酸基でも末端水酸基の水素原子が置換されているものも用いることができる。末端水酸基の水素原子が置換されていてもよい基としてはアルキル基(すなわちポリアルキレングリコールアルキルエーテル)、アシル基(すなわちポリアルキレングリコールエステル)が好ましい。より好ましくは全ての末端が水酸基であるポリアルキレングリコールである。連結基を介して複数(好ましくは2または3本)のポリアルキレングリコール鎖を有している化合物も好ましく用いることができるが、ポリアルキレングリコール鎖が分岐していない、直鎖構造のものが好ましい。特に、ジオール型のポリアルキレングリコールが好ましい。
 非重合性化合物の好ましい具体例としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、これらのモノまたはジメチルエーテル、モノまたはジブチルエーテル、モノまたはジオクチルエーテル、モノまたはジセチルエーテル、モノステアリン酸エステル、モノオレイン酸エステル、ポリオキシエチレングリセリルエーテル、ポリオキシプロピレングリセリルエーテル、これらのトリメチルエーテルである。
 非重合性化合物の含有量は、溶剤を除く全組成物中0.1~20質量%が好ましく、0.2~10質量%がより好ましく、0.5~7質量%がさらに好ましく、1~5質量%が特に好ましい。
<その他の成分>
 本発明の硬化性組成物は、上述した成分の他に、必要に応じて、光増感剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、老化防止剤、可塑剤、密着促進剤、熱重合開始剤、光塩基発生剤、着色剤、無機粒子、エラストマー粒子、塩基性化合物、光酸発生剤、光酸増殖剤、連鎖移動剤、帯電防止剤、流動調整剤、消泡剤、分散剤等を含んでいてもよい。このような成分の具体例としては、特開2008-105414号公報の段落番号0092~0093、および段落番号0113~0137に記載のものが挙げられ、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
 本発明では、一般式(I)で表される含フッ素化合物および一般式(II)で表される含フッ素化合物の少なくとも1種を配合することにより、パーフルオロ基を有するシランカップリング剤や、2以上のフッ素原子を含むアルキル基を有する重合性化合物を実質的に含まない態様としても、低い離型力を達成することができる。また、本発明では、パーフルオロ基を有するシランカップリング剤を実質的に含まないことにより、硬化性組成物の保存安定性が悪くなることを防止することができ、また、インプリントパターンの欠陥を抑制することができる。実質的に含まないとは、例えば、一般式(I)で表される含フッ素化合物の配合量と一般式(II)で表される含フッ素化合物の配合量の合計に対して、1質量%以下であることをいう。
<溶剤>
 また、本発明の硬化性組成物は、溶剤を含有していてもよい。本発明の硬化性組成物中の溶剤の含有量は、5質量%以下であることが好ましく、3質量%以下であることがより好ましく、実質的に溶剤を含有しないことが特に好ましい。ここで、実質的に溶剤を含有しないとは、例えば、本発明の硬化性組成物中の総質量に対して1質量%以下であることをいう。
 本発明の硬化性組成物をインクジェット法で基板上に塗布する場合、溶剤の配合量が少ないと、溶剤の揮発による組成物の粘度変化を抑制できるため、好ましい。
 このように、本発明の硬化性組成物は、必ずしも、溶剤を含むものではないが、組成物の粘度を微調整する際などに、任意に添加してもよい。本発明の硬化性組成物に好ましく使用できる溶剤の種類としては、光インプリント用硬化性組成物やフォトレジストで一般的に用いられている溶剤であり、本発明で用いる化合物を溶解および均一分散させるものであればよく、かつ、これらの成分と反応しないものであれば特に限定されない。本発明で用いることができる溶剤の例としては、特開2008-105414号公報の段落番号0088に記載のものが挙げられ、この内容は本願明細書に組み込まれる。
 本発明の硬化性組成物は、上述の各成分を混合して調整することができる。本発明の硬化性組成物の混合・溶解は、通常、0℃~100℃の範囲で行われる。また、上記各成分を混合した後、例えば、孔径0.003μm~5.0μmのフィルターで濾過することが好ましい。濾過は、多段階で行ってもよいし、多数回繰り返してもよい。また、濾過した液を再濾過することもできる。濾過に使用するフィルターの材質は、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、フッソ樹脂、ナイロン樹脂などのものが使用できるが特に限定されるものではない。
 本発明の硬化性組成物は、23℃において粘度15mPa・s以下であることが好ましく、12mPa・s以下であることがより好ましく、11mPa・s以下であることがさらに好ましく、10mPa・s以下であることが特に好ましい。このような範囲とすることにより、インクジェット吐出精度やパターンへの充填性を向上させることができる。本発明の硬化性組成物は、溶剤の配合量を少なくしつつ、このように粘度を下げるために、重合性化合物(A)として反応性希釈剤として働くものを含有することが好ましい。反応性希釈剤として働く重合性化合物としては、例えば、(メタ)アクリレート基を1つ有する重合性化合物が例示される。
 また、本発明の硬化性組成物の表面張力は、25~35mN/mであることが好ましく、27~34mN/mであることがより好ましく、28~32mN/mであることがさらに好ましく、29~31mN/mであることが特に好ましい。このような範囲とすることにより、IJ吐出性や表面平滑性を向上させることができる。特に、本発明の硬化性組成物は、23℃において粘度15mPa・s以下かつ表面張力25~35mN/mであることが好ましく、粘度11mPa・s以下かつ表面張力28~32mN/mであることがより好ましく、粘度10mPa・s以下かつ表面張力29~31mN/mであることがさらに好ましい。
<パターン形成方法>
 以下において、本発明の硬化性組成物を用いたパターン形成方法(パターン転写方法)について具体的に述べる。本発明のパターン形成方法においては、まず、本発明の硬化性組成物を基材上またはパターンを有するモールド上に塗布し、本発明の硬化性組成物をモールドと基材とで挟んだ状態で光照射する。
 本発明の硬化性組成物を基材上に塗布する方法としては、一般によく知られた塗布方法、例えば、ディップコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート法、エクストルージョンコート法、スピンコート方法、スリットスキャン法、あるいはインクジェット法などを用いることで基材上に塗膜あるいは液滴を配置することができる。特に、本発明の硬化性組成物は、上述した一般式(I)で表される含フッ素化合物および一般式(II)で表される含フッ素化合物の少なくとも1種を含有しているため、インクジェット法を用いた場合でも、インクジェット吐出精度を良好にすることができる。
 本発明の硬化性組成物をモールドと基材とで挟む際には、ヘリウムをモールドと基板との間に導入してもよい。このような方法を用いることにより、気体の石英モールドの透過を促進して、残留気泡の消失を促進させることができる。また、硬化性組成物中の溶存酸素を低減することで、露光におけるラジカル重合阻害を抑制することができる。また、ヘリウムの替わりに、凝縮性ガスをモールドと基板との間に導入してもよい。このような方法を用いることにより、導入された凝縮性ガスが凝縮して体積が減少することを利用し、残留気泡の消滅をさらに促進させることができる。凝縮性ガスとは、温度や圧力により凝縮するガスのことをいい、例えば、トリクロロフルオロメタン、1,1,1,3,3-ペンタフルオロプロパン等を用いることができる。凝縮性ガスについては、例えば、特開2004-103817号公報の段落0023、特開2013-254783号公報の段落0003の記載を参酌することができ、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
 露光に際しては、露光照度を1mW/cm2~200mW/cm2の範囲にすることが望ましい。1mW/cm2以上とすることにより、露光時間を短縮することができるため生産性が向上し、200mW/cm2以下とすることにより、副反応が生じることによる硬化膜の特性の劣化を抑止できる傾向にあり好ましい。露光量は5mJ/cm2~1000mJ/cm2の範囲にすることが望ましい。5mJ/cm2未満では、露光マージンが狭くなり、光硬化が不十分となりモールドへの未反応物の付着などの問題が発生しやすくなる。一方、1000mJ/cm2を超えると組成物の分解による硬化膜の劣化の恐れが生じる。
 さらに、露光に際しては、酸素によるラジカル重合阻害を抑制するため、チッソ、ヘリウム、アルゴン、二酸化炭素などの不活性ガスを流して、大気中の酸素濃度を10kPa以下に制御することが好ましい。より好ましくは、大気中の酸素濃度は3kPa以下、さらに好ましくは、1kPa以下である。
 本発明のパターン形成方法は、光照射によりパターン形成層(本発明の硬化性組成物からなる層)を硬化させた後、必要に応じて硬化させたパターンに熱を加えてさらに硬化させる工程を含んでいてもよい。光照射後に本発明の硬化性組成物を加熱硬化させる熱としては、150~280℃が好ましく、200~250℃がより好ましい。また、熱を付与する時間としては、5~60分間が好ましく、15~45分間がさらに好ましい。
 パターン形成方法の具体例としては、特開2012-169462号公報の段落番号0125~0136に記載のものが挙げられ、この内容は本願明細書に組み込まれる。
 また、本発明のパターン形成方法は、パターン反転法に応用することができる。具体的には、炭素膜(SOC)を備えた被加工基板上に、本発明のパターン形成方法でレジストパターンを形成する。次に、上記ジストパターンをSi含有膜(SOG)で被覆した後、上記Si含有膜の上部をエッチングバックしてレジストパターンを露出させ、露出した上記レジストパターンを酸素プラズマ等により除去することで、Si含有膜の反転パターンを形成する。さらにSi含有膜の反転パターンをエッチングマスクとして、その下層にある炭素膜をエッチングすることで、炭素膜に上記反転パターンが転写する。最後に、上記反転パターンが転写された炭素膜をエッチングマスクとして、基板をエッチング加工する方法である。このような方法の例としては、特開平5-267253号公報、特開2002-110510号公報、特表2006-521702号公報の段落0016~0030を参酌することができ、この内容は本願明細書に組み込まれる。
 また、本発明のパターン形成方法は、基材上に下層膜組成物を塗布して下層膜を形成する工程、下層膜表面に本発明の硬化性組成物を塗布する工程、本発明の硬化性組成物と下層膜を、基材とパターンを有するモールドの間に挟んだ状態で光照射し、本発明の硬化性組成物を硬化する工程、モールドを剥離する工程を含んでいてもよい。さらに、基材上に下層膜組成物を塗布した後、熱または光照射によって、下層膜組成物の一部を硬化した後、本発明の硬化性組成物を塗布するようにしてもよい。
 下層膜組成物は、例えば、硬化性主剤を含む。硬化性主剤は、熱硬化性であっても光硬化性であってもよく、熱硬化性が好ましい。硬化性主剤の分子量は400以上であることが好ましく、低分子化合物でもポリマーでもよいが、ポリマーが好ましい。硬化性主剤の分子量は、好ましくは500以上であり、より好ましくは1000以上でありさらに好ましくは3000以上である。分子量の上限としては、好ましくは200000以下であり、より好ましくは100000以下であり、さらに好ましくは50000以下である。分子量を400以上とすることで、成分の揮発をより効果的に抑制できる。例えば、特表2009-503139号公報の段落番号0040~0056に記載のものが挙げられ、この内容は本願明細書に組み込まれる。
 硬化性主剤の含有量は溶剤を除く全成分中30質量%以上が好ましく、50質量%以上がより好ましく、70質量%以上がさらに好ましい。硬化性主剤は2種類以上であってもよく、この場合は、合計量が上記範囲となることが好ましい。
 下層膜組成物は、溶剤を含有していることが好ましい。好ましい溶剤としては、常圧における沸点が80~200℃の溶剤である。溶剤の種類としては下層膜組成物を溶解可能な溶剤であればいずれも用いることができるが、好ましくはエステル構造、ケトン構造、水酸基、エーテル構造のいずれか1つ以上を有する溶剤である。具体的に、好ましい溶剤としてはプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、2-ヘプタノン、ガンマブチロラクトン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、乳酸エチルから選ばれる単独あるいは混合溶剤であり、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを含有する溶剤が塗布均一性の観点で特に好ましい。
 下層膜組成物中における上記溶剤の含有量は、溶剤を除く成分の粘度、塗布性、目的とする膜厚によって最適に調整されるが、塗布性改善の観点から、全組成物中70質量%以上の範囲で添加することができ、好ましくは90質量%以上、より好ましくは95質量%以上、さらに好ましくは99質量%以上である。
 下層膜組成物は、他の成分として、界面活性剤、熱重合開始剤、重合禁止剤および触媒の少なくとも1種を含有していても良い。これらの配合量としては、溶剤を除く全成分に対し、50質量%以下が好ましい。
 下層膜組成物は、上述の各成分を混合して調整することができる。また、上述の各成分を混合した後、例えば、孔径0.003μm~5.0μmのフィルターで濾過することが好ましい。濾過は、多段階で行ってもよいし、多数回繰り返してもよい。また、濾過した液を再濾過することもできる。濾過に使用するフィルターの材質は、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、フッソ樹脂、ナイロン樹脂などのものが使用できるが特に限定されるものではない。
 下層膜組成物は、基材上に塗布して下層膜を形成する。基材上に塗布する方法としては、例えば、ディップコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート法、エクストルージョンコート法、スピンコート方法、スリットスキャン法、あるいはインクジェット法などにより基材上に塗膜あるいは液滴を配置することができる。膜厚均一性の観点から、より好ましくはスピンコート法である。その後、溶剤を乾燥する。好ましい乾燥温度は70℃~130℃である。好ましくはさらに活性エネルギー(好ましくは熱および/または光)によって硬化を行う。好ましくは150℃~250℃の温度で加熱硬化を行うことである。溶剤を乾燥する工程と硬化する工程を同時に行っても良い。このように、下層膜組成物を塗布した後、熱または光照射によって、下層膜組成物の一部を硬化した後、本発明の硬化性組成物を塗布することが好ましい。このような手段を採用すると、本発明の硬化性組成物の光硬化時に、下層膜組成物も完全に硬化し、密着性がより向上する傾向にある。
 本発明の硬化性組成物からなる下層膜の膜厚は、使用する用途によって異なるが、0.1nm~100nm程度であり、好ましくは1~20nmであり、さらに好ましくは2~10nmである。また、下層膜組成物を、多重塗布により塗布してもよい。得られた下層膜はできる限り平坦であることが好ましい。
 基材(基板または支持体)は、種々の用途によって選択可能であり、例えば、石英、ガラス、光学フィルム、セラミック材料、蒸着膜、磁性膜、反射膜、Ni、Cu、Cr、Feなどの金属基材、紙、SOG(Spin On Glass)、ポリエステルフイルム、ポリカーボネートフィルム、ポリイミドフィルム等のポリマー基材、TFTアレイ基材、PDPの電極板、ガラスや透明プラスチック基材、ITOや金属などの導電性基材、絶縁性基材、シリコン、窒化シリコン、ポリシリコン、酸化シリコン、アモルファスシリコンなどの半導体作製基材など特に制約されない。しかしながら、エッチング用途に用いる場合、後述するとおり、半導体作成基材が好ましい。
<パターン>
 上述のように本発明のパターン形成方法によって形成されたパターンは、液晶ディスプレイ(LCD)などに用いられる永久膜(構造部材用のレジスト)やエッチングレジストとして使用することができる。
 また、本発明の硬化性組成物を用いたパターンは、耐溶剤性も良好である。本発明における硬化性組成物は多種の溶剤に対する耐性が高いことが好ましいが、一般的な基板製造工程時に用いられる溶剤、例えば、25℃のN-メチルピロリドン溶媒に10分間浸漬した場合に膜厚変動を起こさないことが特に好ましい。
 本発明のパターン形成方法によって形成されたパターンは、エッチングレジストとしても有用である。本発明の硬化性組成物をエッチングレジストとして利用する場合には、まず、基材として例えばSiO2等の薄膜が形成されたシリコンウエハ等を用い、基材上に本発明のパターン形成方法によってナノオーダーの微細なパターンを形成する。その後、ウェットエッチングの場合にはフッ化水素等、ドライエッチングの場合にはCF4等のエッチングガスを用いてエッチングすることにより、基材上に所望のパターンを形成することができる。本発明の硬化性組成物は、フッ化炭素等を用いるドライエッチングに対するエッチング耐性も良好であることが好ましい。
<半導体デバイスの製造方法>
 本発明の半導体デバイスの製造方法は、上述したパターンをエッチングマスクとして用いることを特徴とする。上述したパターンをエッチングマスクとして、基材に対して処理を施す。例えば、パターンをエッチングマスクとしてドライエッチングを施し、基材の上層部分を選択的に除去する。基材に対してこのような処理を繰り返すことにより、半導体デバイスを得ることができる。半導体デバイスは、例えば、LSI(large scale integrated circuit:大規模集積回路)である。
 以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜、変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例に限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「%」は質量基準である。
<含フッ素化合物(C)の合成>
含フッ素化合物(C-1)~(C-16)を、以下に記載の方法で合成した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
含フッ素化合物(C-1)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
 カリウムtert-ブトキシド(和光純薬工業製)11.8g(0.105モル)とtert-ブタノール(和光純薬工業製)150mLを攪拌して混合した後、水浴下で内温を25℃以下に保ちながら、2,2,3,3,4,4,4-ヘプタフルオロブタノール(和光純薬工業製)20.1g(0.10モル)を加えた。さらに、上記混合液の内温を25℃以下に保ちながら、ブロモ酢酸tert-ブチル(和光純薬工業製)19.5g(0.10モル)を滴下した。滴下後、25℃で2時間反応させた後、1N水酸化ナトリウム水溶液(和光純薬工業製)200mLを加え、70℃で3時間反応させた。反応終了後、冷却した後、濃塩酸15mL、酢酸エチル100mLを加えて攪拌した後、分液した。得られた有機層を0.1N塩酸水100mL、次いで純水100mLで洗浄した後、減圧濃縮をすることで、2-((2,2,3,3,4,4,4-ヘプタフルオロブチル)オキシ)酢酸24.5g(収率95%)を得た。
 1H-NMR(400MHz、CDCl3、TMS、δ=ppm、):δ=4.11(t、2H)、4.30(s、2H)、6.61(br、1H)。
 次に、2-((2,2,3,3,4,4,4-ヘプタフルオロブチル)オキシ)酢酸12.9g(0.050モル)、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル(数平均分子量550、シグマ・アルドリッチ製)28.9g(0.053モル)、p-トルエンスルホン酸一水和物(和光純薬工業製)0.48g(2.5ミリモル)、トルエン50mLを攪拌混合し、ディーンスタークを用いて加熱還流下で4時間反応させ、脱水縮合をした。反応終了後、クロロホルム300mL、2%重曹水150mLで分液抽出した。得られた有機層を0.1N塩酸水150mL、次いで純水150mLで洗浄した後、減圧濃縮することで、目的とする含フッ素化合物(C-1)37.5g(収率96%)を無色液体として得た。
 1H-NMR(400MHz、CDCl3、TMS、δ=ppm、):δ=3.38(s、3H)、3.55(t、2H)、3.65(s、42H)、3.72(t、2H)、4.13(t、2H)、4.28(s、2H)、4.33(t、2H)。
含フッ素化合物(C-2)の合成
 3,3,4,4,5,5,6,6,6-ノナフルオロヘキサノール(和光純薬工業製)26.4g(0.10モル)、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル(数平均分子量350、シグマ・アルドリッチ製)18.4g(0.053モル)を用いた以外は、上記含フッ素化合物(C-1)の合成と同様にして、目的とする含フッ素化合物(C-2)を無色液体として得た。
 1H-NMR(400MHz、CDCl3、TMS、δ=ppm、):δ=2.48(m、2H)、3.38(s、3H)、3.55(t、2H)、3.65(s、26H)、3.72(t、2H)、3.86(t、2H)、4.15(s、2H)、4.32(t、2H)。
含フッ素化合物(C-3)の合成
 3,3,4,4,5,5,6,6,6-ノナフルオロヘキサノール(和光純薬工業製)26.4g(0.10モル)を用いた以外は、上記含フッ素化合物(C-1)の合成と同様にして、目的とする含フッ素化合物(C-3)を無色液体として得た。
 1H-NMR(400MHz、CDCl3、TMS、δ=ppm、):δ=2.48(m、2H)、3.38(s、3H)、3.55(t、2H)、3.65(s、42H)、3.72(t、2H)、3.86(t、2H)、4.15(s、2H)、4.32(t、2H)。
含フッ素化合物(C-4)の合成
 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,6-ウンデカフルオロヘキサノール(和光純薬工業製)30.0g(0.10モル)、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル(数平均分子量350、シグマ・アルドリッチ製)18.4g(0.053モル)を用いた以外は、上記含フッ素化合物(C-1)の合成と同様にして、目的とする含フッ素化合物(C-4)を無色液体として得た。
 1H-NMR(400MHz、CDCl3、TMS、δ=ppm、):δ=3.38(s、3H)、3.54(t、2H)、3.64(s、26H)、3.72(t、2H)、4.13(t、2H)、4.28(s、2H)、4.33(t、2H)。
含フッ素化合物(C-5)の合成
 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,6-ウンデカフルオロヘキサノール(和光純薬工業製)30.0g(0.10モル)を用いた以外は、上記含フッ素化合物(C-1)の合成と同様にして、目的とする含フッ素化合物(C-5)を無色液体として得た。
 1H-NMR(400MHz、CDCl3、TMS、δ=ppm、):δ=3.38(s、3H)、3.54(t、2H)、3.64(s、42H)、3.72(t、2H)、4.13(t、2H)、4.28(s、2H)、4.33(t、2H)。
含フッ素化合物(C-6)の合成
 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,6-ウンデカフルオロヘキサノール(和光純薬工業製)30.0g(0.10モル)、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル(数平均分子量750、シグマ・アルドリッチ製)39.4g(0.053モル)を用いた以外は、上記含フッ素化合物(C-1)の合成と同様にして、目的とする含フッ素化合物(C-6)を無色液体として得た。
 1H-NMR(400MHz、CDCl3、TMS、δ=ppm、):δ=3.38(s、3H)、3.54(t、2H)、3.64(s、58H)、3.72(t、2H)、4.13(t、2H)、4.28(s、2H)、4.33(t、2H)。
含フッ素化合物(C-7)の合成
 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-トリデカフルオロオクタノール(和光純薬工業製)36.4g(0.10モル)を用いた以外は、上記含フッ素化合物(C-1)の合成と同様にして、目的とする含フッ素化合物(C-7)を無色液体として得た。
 1H-NMR(400MHz、CDCl3、TMS、δ=ppm、):δ=2.49(m、2H)、3.38(s、3H)、3.55(t、2H)、3.65(s、42H)、3.72(t、2H)、3.86(t、2H)、4.15(s、2H)、4.32(t、2H)。
含フッ素化合物(C-8)の合成
 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-トリデカフルオロオクタノール(和光純薬工業製)36.4g(0.10モル)、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル(数平均分子量750、シグマ・アルドリッチ製)39.4g(0.053モル)を用いた以外は、上記含フッ素化合物(C-1)の合成と同様にして、目的とする含フッ素化合物(C-8)を無色液体として得た。
 1H-NMR(400MHz、CDCl3、TMS、δ=ppm、):δ=2.49(m、2H)、3.38(s、3H)、3.55(t、2H)、3.65(s、58H)、3.72(t、2H)、3.86(t、2H)、4.15(s、2H)、4.32(t、2H)。
含フッ素化合物(C-9)の合成
 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-トリデカフルオロオクタノール(和光純薬工業製)36.4g(0.10モル)、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル(数平均分子量1000、日油製ユニオックスM-1000)52.5g(0.053モル)を用いた以外は、上記含フッ素化合物(C-1)の合成と同様にして、目的とする含フッ素化合物(C-9)を無色液体として得た。
 1H-NMR(400MHz、CDCl3、TMS、δ=ppm、):δ=2.49(m、2H)、3.38(s、3H)、3.55(t、2H)、3.65(s、74H)、3.72(t、2H)、3.86(t、2H)、4.15(s、2H)、4.32(t、2H)。
含フッ素化合物(C-10)の合成
 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-ドデカフルオロヘプタノール(東京化成工業製)33.2g(0.10モル)を用いた以外は、上記含フッ素化合物(C-1)の合成と同様にして、目的とする含フッ素化合物(C-10)を無色液体として得た。
 1H-NMR(400MHz、CDCl3、TMS、δ=ppm、):δ=3.37(s、3H)、3.54(t、2H)、3.64(s、42H)、3.72(t、2H)、4.13(t、2H)、4.27(s、2H)、4.33(t、2H)、6.08(tt、1H)。
含フッ素化合物(C-11)の合成
 メガファックF-444(DIC製)54.0gを用いた以外は、上記含フッ素化合物(C-1)の合成と同様にして、目的とする含フッ素化合物(C-11)を無色液体として得た。
含フッ素化合物(C-12)の合成
 ポリエチレングリコール(数平均分子量400、シグマ・アルドリッチ製)10g(0.025モル)を用いた以外は、上記含フッ素化合物(C-1)の合成と同様にして、目的とする含フッ素化合物(C-12)を無色液体として得た。
 1H-NMR(400MHz、CDCl3、TMS、δ=ppm、):δ=3.65(s、28H)、3.72(m、4H)、4.12(t、4H)、4.28(s、4H)、4.33(m、4H)。
含フッ素化合物(C-13)の合成
 ポリエチレングリコール(数平均分子量600、シグマ・アルドリッチ製)15g(0.025モル)を用いた以外は、上記含フッ素化合物(C-1)の合成と同様にして、目的とする含フッ素化合物(C-13)を無色液体として得た。
 1H-NMR(400MHz、CDCl3、TMS、δ=ppm、):δ=3.65(s、44H)、3.72(m、4H)、4.12(t、4H)、4.28(s、4H)、4.33(m、4H)。
含フッ素化合物(C-14)の合成
 3,3,4,4,5,5,6,6,6-ノナフルオロヘキサノール(和光純薬工業製)26.4g(0.10モル)、ポリエチレングリコール(数平均分子量600、シグマ・アルドリッチ製)15g(0.025モル)を用いた以外は、上記含フッ素化合物(C-1)の合成と同様にして、目的とする含フッ素化合物(C-14)を無色液体として得た。
 1H-NMR(400MHz、CDCl3、TMS、δ=ppm、):δ=2.48(m、4H)、3.65(s、44H)、3.72(t、4H)、3.86(t、4H)、4.15(s、4H)、4.32(t、4H)。
含フッ素化合物(C-15)の合成
 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,6-ウンデカフルオロヘキサノール(和光純薬工業製)30.0g(0.10モル)、ポリエチレングリコール(数平均分子量600、シグマ・アルドリッチ製)15g(0.025モル)を用いた以外は、上記含フッ素化合物(C-1)の合成と同様にして、目的とする含フッ素化合物(C-15)を無色液体として得た。
 1H-NMR(400MHz、CDCl3、TMS、δ=ppm、):δ=3.65(s、44H)、3.72(m、4H)、4.13(t、4H)、4.27(s、4H)、4.33(m、4H)、6.08(tt、2H)。
含フッ素化合物(C-16)の合成
 ポリプロピレングリコール(数平均分子量700、シグマ・アルドリッチ製)17.5g(0.025モル)を用いた以外は、上記含フッ素化合物(C-1)の合成と同様にして、目的とする含フッ素化合物(C-16)を無色液体として得た。
 1H-NMR(400MHz、CDCl3、TMS、δ=ppm、):δ=1.14(d、30H)、1.23(d、6H)、3.2-3.8(m、34H)、4.12(t、4H)、4.28(s、4H)、5.02(m、2H)。
<光インプリント用硬化性組成物の調製>
 表1および表2の示す質量比で、重合性化合物(A)、光重合開始剤(B)および含フッ素化合物(C)を混合し、さらに重合禁止剤として4-ヒドロキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-オキシルフリーラジカル(東京化成社製)を、硬化性組成物に対して200ppm(0.02質量%)となるように加えた。これを0.1μmのPTFE製フィルターでろ過し、本発明の光インプリント用硬化性組成物X-1~X-16、および比較用硬化性組成物R-1~R-4を調製した。E型粘度計RE85L(東機産業)および表面張力計CBVP-A3(協和界面化学)を用いて、調製した硬化性組成物の23℃における粘度および表面張力を測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000017
 実施例および比較例で用いた、重合性化合物(A)、光重合開始剤(B)および比較用化合物(S)の詳細は、下記のとおりである。
<重合性化合物(A)>
A-1:2-フェノキシエチルアクリレート(大阪有機化学工業製、ビスコート#192)
A-2:α,α'-ジクロロ-m-キシレンとアクリル酸より合成
A-3:2-(パーフルオロヘキシル)エチルアクリレート(ダイキン工業製、R-1620)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
<光重合開始剤(B)>
B-1:イルガキュア 819(BASF社製)
B-2:ダロキュア 1173(BASF社製)
<比較用化合物(S)>
S-1: ZONYL FSO-100(DUPONT社製)
 ZONYL FSO-100は、F(CF2CF2XCH2CH2O(CH2CH2O)yH、x=1~7で、y=0~15の化学構造である。
<下層膜組成物の調製>
 NKオリゴ EA-7140/PGMAc(新中村化学工業社製)3gを、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート997gに溶解させた後、0.1μmのテトラフロロエチレンフィルターでろ過して下層膜組成物を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
NKオリゴ EA-7140/PGMAc (固形分70%)
平均m+n=4、平均n/(m+n)=0.5
(評価)
 得られた各実施例および比較例の光インプリント用硬化性組成物について以下の評価を行った。結果を下記表2に示す。
<インクジェット吐出精度>
 シリコンウエハ上に、23℃に温度調整した光インプリント用硬化性組成物を、インクジェットプリンターDMP-2831(富士フイルムダイマティックス製)を用いて、ノズルあたり1plの液滴量で吐出して、シリコンウエハ上に液滴が100μm間隔の正方配列となるように塗布した。
 塗布された基板の5mm角の2500ドッドを観察し、正方配列からのずれを測定し、標準偏差σを算出した。インクジェット吐出精度は、以下の通りA~Dで評価した。
 A:σ<3μm
 B:3μm≦σ<5μm
 C:5μm≦σ<10μm
 D:10μm≦σ
<離型力評価>
 シリコンウエハ上に下層膜組成物をスピンコートし、100℃のホットプレート上で1分間加熱して溶剤を乾燥した。さらに、220℃のホットプレート上で5分間加熱することで、下層膜組成物を硬化させて下層膜を形成した。硬化後の下層膜の膜厚は、3nmであった。
 上記シリコンウエハ上の下層膜の表面に、23℃に温度調整した光インプリント用硬化性組成物を、インクジェットプリンターDMP-2831(富士フイルムダイマティックス製)を用いて、ノズルあたり1plの液滴量で吐出して、下層膜上に液滴が約100μm間隔の正方配列となるように塗布した。
 下層膜上に塗布した硬化性組成物に対して、0.1気圧の減圧下、石英モールド(ライン/スペース=1/1、線幅30nm、溝深さ60nm、ラインエッジラフネス3.0nm)を接触させ、石英モールド側から高圧水銀ランプを用いて100mJ/cm2の条件で露光した。露光後、石英モールドを離し、そのときの離型力(F)を測定した。離型力(F)は、特開2011-206977号公報の[0102]~[0107]に記載の比較例に記載の方法に準じて測定を行った。離型力(F)は、以下の通りA~Eで評価した。
 A:F<13N
 B:13N≦F<15N
 C:15N≦F<20N
 D:20N≦F<30N
 E:30N≦F
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000020
 表3の結果から明らかな通り、実施例1~16で得られた光インプリント用硬化性組成物は、離型性およびインクジェット吐出精度が優れていることがわかった。
 一方、比較例1は、Zonyl FSO-100の添加量が1%と少ないにも関わらず、組成物の表面張力が著しく低下するため、インクジェット吐出精度と離型性が劣っていることがわかった。
 比較例2は、Zonyl FSO-100の添加量を0.3%と比較例1よりもさらに少なくすると、組成物の表面張力が適性値となるためインクジェット吐出精度が良好になるが、離型性がさらに劣ることがわかった。なお、Zonyl FSO-100は、光インプリント用硬化性組成物に2%以上を均一に溶解させることはできなかった。
 比較例3および比較例4は、一般式(I)または一般式(II)で表される含フッ素化合物を含まないため、離型性が劣っていることがわかった。
 このように、本発明によれば、光インプリント用硬化性組成物に、重合性化合物と、光重合開始剤と、上述した一般式(I)で表される含フッ素化合物および一般式(II)で表される含フッ素化合物の少なくとも1種とを含有することによって、離型性およびインクジェット吐出精度を良好にできることがわかった。
 また、本発明の硬化性組成物は、粘度が1mPa・s違うと、本発明の効果に大きく影響を及ぼすことがわかった。さらに、本発明の硬化性組成物は、粘度が同じでも表面張力が例えば3mN/m違うと、本発明の効果に大きく影響を及ぼすことがわかった。

Claims (13)

  1. 重合性化合物と、光重合開始剤と、含フッ素化合物とを含有し、
    前記含フッ素化合物が、下記一般式(I)で表される化合物および下記一般式(II)で表される化合物の少なくとも1種を含む、光インプリント用硬化性組成物;
    一般式(I)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    一般式(II)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    一般式(I)および(II)中、Rf1~Rf3はそれぞれ独立してフッ素原子を2つ以上有する炭素数1~9の含フッ素アルキル基を表す;Rは炭素数1~8のアルキル基、炭素数2~8のアルケニル基、炭素数6~8のアリール基を表す;l1~l3はそれぞれ独立して0~10を表し、mはそれぞれ独立して2~4の整数を表し、n1およびn2はそれぞれ独立して1~25を表す。
  2. 前記含フッ素化合物を、溶剤を除く全成分に対して2~10質量%含有する、請求項1に記載の光インプリント用硬化性組成物。
  3. 前記一般式(I)または(II)において、mが2である、請求項1または2に記載の光インプリント用硬化性組成物。
  4. 前記一般式(I)において、Rがメチル基である、請求項1~3のいずれか1項に記載の光インプリント用硬化性組成物。
  5. 一般式(I)または(II)において、Rf1~Rf3の末端の構造が-CF3または-C(HF2)である、請求項1~4のいずれか1項に記載の光インプリント用硬化性組成物。
  6. 前記重合性化合物が、(メタ)アクリレート化合物である、請求項1~5のいずれか1項に記載の光インプリント用硬化性組成物。
  7. 前記重合性化合物が、芳香族基を有する化合物である、請求項1~6のいずれか1項に記載の光インプリント用硬化性組成物。
  8. 前記光インプリント用硬化性組成物が実質的に溶剤を含有しない、請求項1~7のいずれか1項に記載の光インプリント用硬化性組成物。
  9. 前記光インプリント用硬化性組成物が、23℃において粘度15mPa・s以下かつ表面張力25~35mN/mである、請求項1~8のいずれか1項に記載の光インプリント用硬化性組成物。
  10. 請求項1~9のいずれか1項に記載の光インプリント用硬化性組成物を、基材上またはパターンを有するモールド上に塗布し、前記光インプリント用硬化性組成物をモールドと基材とで挟んだ状態で光照射することを含む、パターン形成方法。
  11. 光インプリント用硬化性組成物の基材上またはパターンを有するモールド上に塗布する方法がインクジェット法である、請求項10に記載のパターン形成方法。
  12. 請求項10または11に記載のパターン形成方法で得られたパターン。
  13. 下記一般式(I)で表される含フッ素化合物または下記一般式(II)で表される含フッ素化合物;
    一般式(I)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
    一般式(II)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
    一般式(I)および(II)中、Rf1~Rf3はそれぞれ独立してフッ素原子を2つ以上有する炭素数1~9の含フッ素アルキル基を表す;Rは炭素数1~8のアルキル基を表す;l1~l3はそれぞれ独立して0~10を表し、mはそれぞれ独立して2~4の整数を表し、n1およびn2はそれぞれ独立して1~25を表す。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180029255A1 (en) * 2016-07-28 2018-02-01 Samsung Display Co., Ltd. Method of preparing patterned cured product and patterned cured product obtained using the method

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113354857A (zh) * 2021-06-22 2021-09-07 湖南鼎一致远科技发展有限公司 一种耐候性能优异的热转印树脂碳带及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010239121A (ja) * 2009-03-09 2010-10-21 Fujifilm Corp インプリント用硬化性組成物、パターン形成方法およびパターン
JP2014082469A (ja) * 2012-09-27 2014-05-08 Fujifilm Corp 光インプリント用硬化性組成物、パターン形成方法およびパターン
JP2014192377A (ja) * 2013-03-27 2014-10-06 Asahi Glass Co Ltd インプリント用光硬化性組成物の製造方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW363976B (en) * 1996-06-10 1999-07-11 Nof Corp Fluoride-containing polyfunctional (meth)acrylates, compositions comprising the same, materials with low refractivity and reflection-reduction film
JP5931758B2 (ja) * 2011-02-18 2016-06-08 Agcセイミケミカル株式会社 界面活性剤、該界面活性剤を含む組成物、その用途および含フッ素化合物

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010239121A (ja) * 2009-03-09 2010-10-21 Fujifilm Corp インプリント用硬化性組成物、パターン形成方法およびパターン
JP2014082469A (ja) * 2012-09-27 2014-05-08 Fujifilm Corp 光インプリント用硬化性組成物、パターン形成方法およびパターン
JP2014192377A (ja) * 2013-03-27 2014-10-06 Asahi Glass Co Ltd インプリント用光硬化性組成物の製造方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180029255A1 (en) * 2016-07-28 2018-02-01 Samsung Display Co., Ltd. Method of preparing patterned cured product and patterned cured product obtained using the method
CN107664919A (zh) * 2016-07-28 2018-02-06 三星显示有限公司 制备图案化固化产品的方法和由此获得的图案化固化产品
US10744684B2 (en) * 2016-07-28 2020-08-18 Samsung Display Co., Ltd. Method of preparing patterned cured product and patterned cured product obtained using the method
CN107664919B (zh) * 2016-07-28 2022-10-14 三星显示有限公司 制备图案化固化产品的方法和由此获得的图案化固化产品

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