WO2018025739A1 - インプリント用硬化性組成物、硬化物、パターン形成方法およびリソグラフィー方法 - Google Patents
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Definitions
- the alkylene group is preferably a linear or branched alkylene group.
- the branched chain of the alkylene group is preferably a methyl group.
- the long-chain cyclic group-free bifunctional compound is preferably (meth) acrylate.
- the upper limit of the boiling point of the long-chain cyclic group-free bifunctional compound is not particularly limited, but for example, it is sufficiently practical even at 300 ° C. or lower.
- the Onishi parameter of the long-chain cyclic group-free bifunctional compound used in the present invention is preferably 4.5 or less.
- the lower limit value of the Onishi parameter is not particularly limited, but may be, for example, 3.0 or more, or 3.5 or more.
- the curable composition for imprints of the present invention contains a photopolymerization initiator.
- a photopolymerization initiator used in the present invention any compound can 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 photoinitiator a radical photoinitiator and a cationic photoinitiator are preferable, and a radical photoinitiator is more preferable.
- 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 photoinitiators together.
- the mold release agent may contain only 1 type, and may contain 2 or more types. When a release agent is included, the total content is preferably 0.1 to 20% by mass of the total solid content.
- Nonionic hydrophilic part includes alcoholic hydroxyl group, phenolic hydroxyl group, ether group (preferably polyoxyalkylene group, cyclic ether group), amide group, imide group, ureido group, urethane group, cyano group, sulfonamide group, lactone group It preferably has at least one group selected from the group consisting of a lactam group and a cyclocarbonate group.
- the nonionic surfactant may be any of hydrocarbon-based, fluorine-based, Si-based, or fluorine / Si-based surfactants, more preferably fluorine-based or Si-based, and fluorine-based surfactants. Further preferred.
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Abstract
Description
インプリント法としては、その転写方法から熱インプリント法、光インプリント法と呼ばれる方法が提案されている。熱インプリント法では、ガラス転移温度(以下、「Tg」ということがある)以上に加熱した熱可塑性樹脂にモールドをプレスし、冷却後にモールドを離型することにより微細パターンを形成する。この方法は多様な材料を選択できるが、プレス時に高圧を要すること、熱収縮等により微細なパターン形成が困難であるといった問題点も有する。
光インプリント法では、基板(必要に応じて密着処理を行う)上にインプリント用硬化性組成物を塗布後、石英等の光透過性素材で作製されたモールドを押し当てる。モールドを押し当てた状態で光照射によりインプリント用硬化性組成物を硬化し、その後モールドを離型することで目的のパターンが転写された硬化物が作製される。
基板上にインプリント用硬化性組成物を適用する方法としては、スピンコート法やインクジェット法が挙げられる。特にインクジェット法は、インプリント用硬化性組成物のロスが少ないといった観点から、近年注目される適用方法である。
具体的には、下記手段<1>または<2>、好ましくは、<3>~<21>により、上記課題は解決された。
<1>単官能重合性化合物と、2官能重合性化合物と、光重合開始剤とを含むインプリント用硬化性組成物であって、上記単官能重合性化合物の含有量は、上記インプリント用硬化性組成物に含まれる全重合性化合物の5~30質量%であり、上記2官能重合性化合物の含有量は、上記インプリント用硬化性組成物に含まれる全重合性化合物の70質量%以上であり、上記2官能重合性化合物の少なくとも1種が、2つの重合性基を連結する原子の数が2以下である2官能重合性化合物であり、かつ、脂環構造および芳香環構造を含まず、2つの重合性基を連結する原子の数が3以上である2官能重合性化合物の含有量が、上記インプリント用硬化性組成物に含まれる全重合性化合物の30質量%以下である、インプリント用硬化性組成物。
<2>単官能重合性化合物と、2官能重合性化合物と、光重合開始剤とを含むインプリント用硬化性組成物であって、上記単官能重合性化合物の含有量は、上記インプリント用硬化性組成物に含まれる全重合性化合物の5~30質量%であり、上記2官能重合性化合物の含有量は、上記インプリント用硬化性組成物に含まれる全重合性化合物の70質量%以上であり、上記2官能重合性化合物の少なくとも1種が、エチレン性不飽和結合を含む重合性基を2つ含み、上記エチレン性不飽和結合同士を連結する原子の数が6以下である2官能重合性化合物であり、かつ、脂環構造および芳香環構造を含まず、2つの重合性基を連結する原子の数が3以上である2官能重合性化合物の含有量が、上記インプリント用硬化性組成物に含まれる全重合性化合物の30質量%以下である、インプリント用硬化性組成物。
<3>上記2官能重合性化合物に含まれる重合性基が、それぞれ独立に、(メタ)アクリロイルオキシ基である、<1>または<2>に記載のインプリント用硬化性組成物。
<4>上記2つの重合性基を連結する原子の数が2以下である2官能重合性化合物およびエチレン性不飽和結合を含む重合性基を2つ含み、上記エチレン性不飽和結合同士を連結する原子の数が6以下である2官能重合性化合物の101325Paにおける沸点が230℃以上である、<1>~<3>のいずれか1つに記載のインプリント用硬化性組成物。
<5>上記脂環構造および芳香環構造を含まず、2つの重合性基を連結する原子の数が3以上である2官能重合性化合物の含有量が、上記インプリント用硬化性組成物に含まれる全重合性化合物の15質量%以下である、<1>~<4>のいずれか1つに記載のインプリント用硬化性組成物。
<6>上記インプリント用硬化性組成物に含まれる全重合性化合物の40質量%以上が脂環構造および芳香環構造の少なくとも一方を含む2官能重合性化合物である、<1>~<5>のいずれか1つに記載のインプリント用硬化性組成物。
<7>上記脂環構造および芳香環構造を含まず、2つの重合性基を連結する原子の数が3以上である2官能重合性化合物の25℃における粘度が、50mPa・s以下である、<1>~<6>のいずれか1つに記載のインプリント用硬化性組成物。
<8>上記脂環構造および芳香環構造を含まず、2つの重合性基を連結する原子の数が3以上である2官能重合性化合物が、(メタ)アクリレートである、<1>~<7>のいずれか1つに記載のインプリント用硬化性組成物。
<9>上記2つの重合性基を連結する原子の数が2以下である2官能重合性化合物およびエチレン性不飽和結合を含む重合性基を2つ含み、上記エチレン性不飽和結合同士を連結する原子の数が6以下である2官能重合性化合物の合計量が、上記インプリント用硬化性組成物に含まれる全重合性化合物の含有量の1~80質量%である、<1>~<8>のいずれか1つに記載のインプリント用硬化性組成物。
<10>上記単官能重合性化合物が、(メタ)アクリレートである、<1>~<9>のいずれか1つに記載のインプリント用硬化性組成物。
<11>上記インプリント用硬化性組成物の大西パラメータが4.0以下である、<1>~<10>のいずれか1つに記載のインプリント用硬化性組成物。
<12>上記インプリント用硬化性組成物の23℃における粘度が8mPa・s以下である、<1>~<11>のいずれか1つに記載のインプリント用硬化性組成物。
<13>上記単官能重合性化合物の少なくとも1種が、アルキル鎖およびアルケニル鎖の少なくとも一方と脂環構造および芳香環構造の少なくとも一方とを含み、かつ、合計炭素数が8以上である基、炭素数4以上のアルキル鎖を含む基、ならびに炭素数4以上のアルケニル鎖を含む基からなる群から選択される基の少なくとも1種を含む、<1>~<12>のいずれか1つに記載のインプリント用硬化性組成物。
<14>上記アルキル鎖およびアルケニル鎖が、それぞれ独立に、直鎖状または分岐状である、<13>に記載のインプリント用硬化性組成物。
<15>上記インプリント用硬化性組成物に含まれる、全重合性化合物のうち、3官能以上の重合性化合物の含有量が3質量%以下である、<1>~<14>のいずれか1つに記載のインプリント用硬化性組成物。
<16>さらに、離型剤を含む、<1>~<15>のいずれか1つに記載のインプリント用硬化性組成物。
<17><1>~<16>のいずれか1つに記載のインプリント用硬化性組成物を硬化してなる硬化物。
<18>上記硬化物が、シリコン基板の上に設けられている、<17>に記載の硬化物。
<19><1>~<16>のいずれか1つに記載のインプリント用硬化性組成物を、基板上またはモールド上に適用し、上記インプリント用硬化性組成物を、上記モールドと上記基板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。
<20>上記パターンのサイズが20nm以下である、<19>に記載のパターン形成方法。
<21><19>または<20>に記載のパターン形成方法で得られたパターンをマスクとしてエッチングを行う、リソグラフィー方法。
本明細書において「~」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。「(メタ)アクリロイルオキシ」は、アクリロイルオキシおよびメタクリロイルオキシを表す。
本明細書において、「インプリント」は、好ましくは、1nm~10mmのサイズのパターン転写をいい、より好ましくは、およそ10nm~100μmのサイズ(ナノインプリント)のパターン転写をいう。
本明細書における基(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、置換基を有さないものと共に置換基を有するもの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。
本明細書において、「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、極端紫外線(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、組成物の全成分から溶剤を除いた成分の総質量をいう。
本発明における沸点測定時の気圧は、特に述べない限り、101325Pa(1気圧)とする。
本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の作用が達成されれば、本用語に含まれる。
本明細書において、重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)は、特に述べない限り、ゲル浸透クロマトグラフィ(GPC測定)に従い、ポリスチレン換算値として定義される。本明細書において、重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)は、例えば、HLC-8220GPC(東ソー(株)製)を用い、カラムとしてガードカラムHZ-L、TSKgel Super HZM-M、TSKgel Super HZ4000、TSKgel Super HZ3000またはTSKgel Super HZ2000(東ソー(株)製)を用いることによって求めることができる。溶離液は特に述べない限り、THF(テトラヒドロフラン)を用いて測定したものとする。また、検出は特に述べない限り、UV線(紫外線)の波長254nm検出器を使用したものとする。
また、本発明のインプリント用硬化性組成物は、単官能重合性化合物と、2官能重合性化合物と、光重合開始剤とを含むインプリント用硬化性組成物であって、上記単官能重合性化合物の含有量は、上記インプリント用硬化性組成物に含まれる全重合性化合物の5~30質量%であり、上記2官能重合性化合物の含有量は、上記インプリント用硬化性組成物に含まれる全重合性化合物の70質量%以上であり、上記2官能重合性化合物の少なくとも1種が、エチレン性不飽和結合を含む重合性基を2つ含み、上記エチレン性不飽和結合同士を連結する原子の数が6以下である2官能重合性化合物であり、かつ、脂環構造および芳香環構造を含まず、2つの重合性基を連結する原子の数が3以上である2官能重合性化合物の含有量が、上記インプリント用硬化性組成物に含まれる全重合性化合物の30質量%以下であることを特徴とする。
本発明では、全重合性化合物中の単官能重合性化合物の含有量を一定量とし、2官能重合性化合物の2つの重合性基(あるいは重合性基を構成するエチレン性不飽和結合)を連結する原子の数を制御することで、インプリント用硬化性組成物のモールドへの充填性およびモールドからの離型性を確保しつつ、20nm以下の微細構造をパターン倒れなどの欠陥を発生させることなく転写することができることを見出したものである。
さらに、本発明では、粘度が低く、エッチング耐性に優れ、揮発しにくいインプリント用硬化性組成物が得られる。
以下、本発明の詳細について、説明する。
本発明で用いる単官能重合性化合物の種類は、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。本発明で用いる単官能重合性化合物は、可塑構造を有することが好ましい。本発明では単官能重合性化合物を1種のみ含んでいてもよいし、2種以上含んでいてもよい。
本発明で用いる単官能重合性化合物の分子量は、1000以下であることが好ましく、800以下であることがより好ましい。分子量の下限値については、特に限定されるものでは無いが、例えば、100以上とすることができる。
本発明で用いる単官能重合性化合物の101325Paにおける沸点は、85℃以上であることが好ましく、90℃以上であることがより好ましい。沸点の上限値については、特に限定されるものでは無いが、例えば、400℃以下とすることができる。
本発明で用いる単官能重合性化合物は、25℃で液体であることが好ましい。25℃で液体の化合物を用いることにより、インプリント用硬化性組成物について、溶剤を実質的に含まない構成とすることができる。ここで、溶剤を実質的に含まないとは、例えば、本発明のインプリント用硬化性組成物における溶剤の含有量が3質量%以下であることをいい、さらには1質量%であることをいい、特には0.5質量%以下であることをいう。
本発明で用いる単官能重合性化合物が有する重合性基の種類は特に限定されるものでは無いが、エチレン性不飽和結合含有基、エポキシ基等が例示され、エチレン性不飽和結合含有基が好ましい。エチレン性不飽和結合含有基としては、(メタ)アクリル基を含む基、ビニル基、ビニルエーテル基等が例示され、(メタ)アクリル基を含む基がより好ましく、アクリル基を含む基がより好ましい。また、(メタ)アクリル基を含む基は、(メタ)アクリロイルオキシ基であることが好ましい。すなわち、本発明では、単官能重合性化合物が、(メタ)アクリレートであることが好ましい。
本発明で用いる単官能重合性化合物を構成する原子の種類は特に限定されるものでは無いが、炭素原子、酸素原子、水素原子、ケイ素原子およびハロゲン原子から選択される原子のみで構成されることが好ましく、炭素原子、酸素原子、水素原子、およびハロゲン原子から選択される原子のみで構成されることがより好ましく、炭素原子、酸素原子および水素原子から選択される原子のみで構成されることがさらに好ましい。
本発明で用いる単官能重合性化合物の大西パラメータは、4.0以下であることが好ましく、3.8以下であることがより好ましい。上記大西パラメータの下限値は特に限定されるものではないが、例えば、2.2以上とすることができる。
(1)アルキル鎖およびアルケニル鎖の少なくとも一方と、脂環構造および芳香環構造の少なくとも一方とを含み、かつ、合計炭素数が8以上である基(以下、「(1)の基」ということがある);
(2)炭素数4以上のアルキル鎖を含む基(以下、「(2)の基」ということがある);ならびに
(3)炭素数4以上のアルケニル鎖を含む基(以下、「(3)の基」ということがある);
このような構成とすることにより、インプリント用硬化性組成物中に含まれる単官能重合性化合物の添加量を減らしつつ、硬化膜の弾性率を効率良く低下させることが可能になる。さらに、モールドとの界面エネルギーが低減し、離型力の低減効果(離型性の向上効果)を大きくすることができる。
上記(1)~(3)の基における、アルキル鎖およびアルケニル鎖は、直鎖、分岐、または環状のいずれであってもよく、それぞれ独立に、直鎖状または分岐状であることが好ましい。また、上記(1)~(3)の基は、上記アルキル鎖および/またはアルケニル鎖を単官能重合性化合物の末端に、すなわち、アルキル基および/またはアルケニル基として有することが好ましい。このような構造とすることにより、離型性をより向上させることができる。
アルキル鎖およびアルケニル鎖は、それぞれ独立に、鎖中にエーテル基(-O-)を含んでいてもよいが、エーテル基を含んでいない方が離型性向上の観点から好ましい。
<<(1)の基>>
上記(1)の基は、合計炭素数が8以上であり、10以上であることが好ましい。合計炭素数の上限は特に限定されるものではないが、35以下であることが好ましい。
また、アルキル鎖および/またはアルケニル鎖を構成する炭素数は、それぞれ、5以上であることが好ましく、6以上であることがより好ましく、8以上であることがさらに好ましい。アルキル鎖および/またはアルケニル鎖を構成する炭素数の上限値は特に限定されるものでは無いが、例えば、それぞれ、25以下とすることができる。
環状構造としては、3~8員環の単環または縮合環が好ましい。上記縮合環を構成する環の数は、2つまたは3つが好ましい。環状構造は、5員環または6員環がより好ましく、6員環がさらに好ましい。また、単環がより好ましい。(1)の基における環状構造としては、シクロヘキサン環、ベンゼン環およびナフタレン環がより好ましく、ベンゼン環が特に好ましい。また、環状構造は、芳香環構造の方が好ましい。
(1)の基における環状構造の数は、1つであっても、2つ以上であってもよいが、1つまたは2つが好ましく、1つがより好ましい。尚、縮合環の場合は、縮合環を1つの環状構造として考える。
(1)の基は、環状構造-アルキル鎖またはアルケニル鎖-*か、*-環状構造-アルキル基またはアルケニル基で表される構造が好ましく、*-環状構造-アルキル基またはアルケニル基で表される構造がより好ましい。ここで、*は他の部位との結合位置である。
<<(2)の基>>
上記(2)の基は、炭素数4以上のアルキル鎖を含む基であり、炭素数4以上のアルキル鎖のみからなる基(すなわち、アルキル基)であることが好ましい。アルキル鎖の炭素数は、7以上であることが好ましく、9以上であることがより好ましい。アルキル鎖の炭素数の上限値については、特に限定されるものでは無いが、例えば、25以下とすることができる。
<<(3)の基>>
上記(3)の基は、炭素数4以上のアルケニル鎖を含む基であり、炭素数4以上のアルケニル鎖のみからなる基(すなわち、アルキレン基)であることが好ましい。アルケニル鎖の炭素数は、7以上であることが好ましく、9以上であることがより好ましい。アルケニル鎖の炭素数の上限値については、特に限定されるものでは無いが、例えば、25以下とすることができる。
本発明で用いる単官能重合性化合物は、上記(1)~(3)の基のいずれか1つ以上と、重合性基が、直接にまたは連結基を介して結合している化合物が好ましく、上記(1)~(3)の基のいずれか1つと、重合性基が直接に結合している化合物がより好ましい。連結基としては、-O-、-C(=O)-、-CH2-またはこれらの組み合わせが例示される。
以下に、本発明で好ましく用いられる単官能重合性化合物を例示する。しかしながら、本発明がこれらに限定されるものでは無いことは言うまでもない。また、第1群、第2群、第3群の順に好ましい。
第1群
本発明で用いる単官能重合性化合物の、インプリント用硬化性組成物中の全重合性化合物に対する量としては、5~30質量%である。下限値は、8質量%以上が好ましく、10質量%以上がより好ましい。また、上限値は、29質量%以下が好ましく、28質量%以下がより好ましく、25質量%以下がさらに好ましい。含有量の下限値を5質量%以上とすることにより、離型性が向上する傾向にあり、モールド離型時に欠陥やモールド破損をより効果的に抑制できる。また、含有量の上限値を30質量%以下とすることにより、インプリント用硬化性組成物のパターン強度を維持し、20nm以下のパターンを転写する際のパターン倒れを抑制できる。
尚、本発明のインプリント用硬化性組成物では、単官能重合性化合物と2官能重合性化合物の質量比率が1:18~1:3であることが好ましい。
本発明のインプリント用硬化性組成物は、2官能重合性化合物を含む。
本発明で用いる2官能重合性化合物を構成する原子の種類は特に限定されるものでは無いが、炭素原子、酸素原子、水素原子およびハロゲン原子から選択される原子のみで構成されることが好ましく、炭素原子、酸素原子および水素原子から選択される原子のみで構成されることがより好ましい。
本発明における重合性基の例としては、ビニル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、(メタ)アクリロイルアミド基、エポキシ基、ビニルエーテル基が例示される。
本発明で用いる2官能重合性化合物は、異なる2種の重合性基を含んでいてもよいし、同じ種類の重合性基を2つ含んでいてもよい。
環状構造は、炭化水素基が好ましい。上記炭化水素基は、芳香族炭化水素基であっても、脂環式炭化水素基であってもよい。環状構造は、また、5員環または6員環、およびこれらの縮合環であることが好ましい。一分子中の環状構造の数は1つであることが好ましい。上述のとおり、縮合環の場合は、縮合環を1つの環状構造として考える。
脂環構造および芳香環構造の少なくとも一方を含む2官能重合性化合物は、2つの重合性基を連結する原子の数が2以下である2官能重合性化合物であっても、2つの重合性基を連結する原子の数が3以上である2官能重合性化合物および/またはエチレン性不飽和結合を含む重合性基を2つ含み、上記エチレン性不飽和結合同士を連結する原子の数が6以下である2官能重合性化合物であってもよい。
以下、2つの重合性基を連結する原子の数が2以下である2官能重合性化合物および/またはエチレン性不飽和結合を含む重合性基を2つ含み、上記エチレン性不飽和結合同士を連結する原子の数が6以下である2官能重合性化合物(以下、「短鎖2官能化合物」ということがある)と2つの重合性基を連結する原子の数が3以上である2官能重合性化合物(以下、「長鎖2官能化合物」ということがある)に分けて、より好ましい範囲について説明する。
本発明に用いる2官能重合性化合物は、2つの重合性基を連結する原子の数が2以下である2官能重合性化合物および/またはエチレン性不飽和結合を含む重合性基を2つ含み、上記エチレン性不飽和結合同士を連結する原子の数が6以下である2官能重合性化合物(短鎖2官能化合物)を含む。本発明では、上記短鎖2官能化合物を用いることにより、引っ張り時のパターンの延びを抑制できる。これにより、モールド離型時のパターンの変形が抑制され、20nm以下の超微細パターン転写時においてもパターン倒れが発生しないものと推定される。
ここで、2つの重合性基を連結する原子の数とは、重合性基と重合性基の間をつなぐ原子の数のうち、最少の数をいい、例えば、下記の化合物では、四角で囲った部分(アクリロイルオキシ基)が重合性基であり、重合性基を連結する原子は、下記の1、2で示す2つの炭素原子となる。
本発明で用いる短鎖2官能化合物の25℃における粘度は、30mPa・s以下が好ましく、10mPa・s以下がより好ましく、7mPa・s以下がさらに好ましく、5mPa・s以下が一層好ましい。上記粘度の下限値は、特に限定されるものではないが、1mPa・s以上であってもよい。
本発明で用いる短鎖2官能化合物は残膜均一性の観点から、101325Pa(1気圧)における沸点が、210℃以上であることが好ましく、230℃以上であることがより好ましく、240℃以上であることがさらに好ましい。短鎖2官能化合物の沸点の上限は特に限定されるものではないが、例えば、500℃以下でも十分に実用レベルである。
本発明で用いる短鎖2官能化合物の大西パラメータは、5.5以下であることが好ましく、5.0以下であることがより好ましい。上記大西パラメータの下限値は特に限定されるものではないが、例えば、3.0以上、さらには、4.0以上であってもよい。
本発明のインプリント用硬化性組成物は、短鎖2官能化合物を1種のみ含んでいてもよいし、2種以上含んでいてもよい。2種以上含む場合、合計量が上記範囲であることが好ましい。
本発明に用いる2官能重合性化合物は、上記短鎖2官能化合物以外の2官能化合物を含んでいてもよい。短鎖2官能化合物以外の2官能化合物としては、2つの重合性基を連結する原子の数が3以上である2官能重合性化合物(長鎖2官能化合物)が挙げられる。このような化合物を配合することにより、硬化性組成物の揮発が抑制されインプリント後の硬化パターンの残膜均一性が良好となる。
長鎖2官能化合物における重合性基を連結する原子の数は、3~12が好ましく、3~9がより好ましく、3~5がより好ましい。
本発明で用いる長鎖2官能化合物は残膜均一性の観点から、101325Pa(1気圧)における沸点が、230℃以上であることが好ましく、250℃以上であることがより好ましく、258℃以上であることがさらに好ましい。長鎖2官能化合物の沸点の上限は特に限定されるものではないが、例えば、300℃以下でも十分に実用レベルである。
本発明で用いる長鎖2官能化合物の大西パラメータは、4.5以下であることが好ましい。上記大西パラメータの下限値は特に限定されるものではないが、例えば、3.0以上、さらには、3.1以上であってもよい。
本発明のインプリント用硬化性組成物は、長鎖2官能化合物を1種のみ含んでいてもよいし、2種以上含んでいてもよい。2種以上含む場合、合計量が上記範囲であることが好ましい。
また、本発明では、インプリント用硬化性組成物が長鎖2官能化合物を実質的に含まない構成とすることもできる。実質的に含まないとは、その含有量が、本発明のインプリント用硬化性組成物に含まれる全重合性化合物の1質量%以下であることをいう。
長鎖2官能化合物が脂環構造および芳香環構造の少なくとも一方を含み、2つの重合性基を連結する原子の数が3以上である場合(長鎖環状基含有2官能化合物)について説明する。
長鎖環状基含有2官能化合物は、重合性基-L-環状構造-L-重合性基(Lは、それぞれ独立に、単結合または連結基)で表されることが好ましい。Lが連結基の場合、アルキレン基が好ましく、炭素数1~3のアルキレン基がより好ましく、炭素数1または2のアルキレン基がさらに好ましい。
長鎖環状基含有2官能化合物は、(メタ)アクリレートであることが好ましい。
本発明で用いる長鎖環状基含有2官能化合物は残膜均一性の観点から、101325Pa(1気圧)における沸点が255℃以上であることが好ましく、260℃以上であることがより好ましい。長鎖環状基含有2官能化合物の沸点の上限は特に限定されるものではないが、例えば、320℃以下でも十分に実用レベルである。
本発明で用いる長鎖環状基含有2官能化合物の大西パラメータは、4.3以下であることが好ましい。上記大西パラメータの下限値は特に限定されるものではないが、例えば、3.0以上、さらには3.1以上であってもよい。
本発明のインプリント用硬化性組成物は、長鎖環状基含有2官能化合物を1種のみ含んでいてもよいし、2種以上含んでいてもよい。2種以上含む場合、合計量が上記範囲であることが好ましい。
一方で、本発明では、インプリント用硬化性組成物が長鎖環状基含有2官能化合物を実質的に含まない構成とすることもできる。実質的に含まないとは、本発明のインプリント用硬化性組成物に含まれる全重合性化合物の1質量%以下であることをいう。
長鎖2官能化合物が脂環構造および芳香環構造を含まず、2つの重合性基を連結する原子の数が3以上である場合(長鎖環状基非含有2官能化合物)について説明する。
長鎖環状基非含有2官能化合物は、重合性基-直鎖または分岐の炭化水素基-重合性基で表されることが好ましい。炭化水素基は、アルキレン基が好ましく、炭素数3~10のアルキレン基がより好ましい。上記アルキレン基は直鎖または分岐のアルキレン基であることが好ましい。分岐のアルキレン基の場合、アルキレン基の分岐鎖はメチル基であることが好ましい。
長鎖環状基非含有2官能化合物は、(メタ)アクリレートであることが好ましい。
本発明で用いる長鎖環状基非含有2官能化合物は残膜均一性の観点から、101325Pa(1気圧)における沸点が、230℃以上であることが好ましく、260℃以上であることがより好ましい。長鎖環状基非含有2官能化合物の沸点の上限は特に限定されるものではないが、例えば、300℃以下でも十分に実用レベルである。
本発明で用いる長鎖環状基非含有2官能化合物の大西パラメータは、4.5以下であることが好ましい。上記大西パラメータの下限値は特に限定されるものではないが、例えば、3.0以上、さらには、3.5以上であってもよい。
本発明のインプリント用硬化性組成物は、長鎖環状基非含有2官能化合物を1種のみ含んでいてもよいし、2種以上含んでいてもよい。2種以上含む場合、合計量が上記範囲である。
一方、本発明では、インプリント用硬化性組成物が長鎖環状基非含有2官能化合物を実質的に含まない構成とすることもでき、例えば、全重合性化合物中の長鎖環状基非含有2官能化合物の含有量が、3質量%以下であってもよく、1質量%以下であってもよい。
本発明のインプリント用硬化性組成物は、3官能以上の重合性化合物を含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。
本発明では、インプリント用硬化性組成物に含まれる、全重合性化合物のうち、3官能以上の重合性化合物の含有量が3質量%以下であることが好ましく、1質量%以下であることがより好ましく、0.1質量%以下であることがさらに好ましい。このような範囲とすることにより、硬化性組成物の粘度の上昇を抑え、良好な充填性を維持することが可能となる。
また、本発明のインプリント用硬化性組成物の全固形分に対する、重合性化合物の合計量は、90質量%以上が好ましい。また、上記合計量の上限値としては、99質量%以下が好ましい。
本発明のインプリント用硬化性組成物は、光重合開始剤を含む。
本発明で用いられる光重合開始剤としては、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、ラジカル光重合開始剤、カチオン光重合開始剤が好ましく、ラジカル光重合開始剤がより好ましい。
本発明のインプリント用硬化性組成物は、さらに、離型剤を含むことが好ましい。
本発明に用いる離型剤の種類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、好ましくは、モールドとの界面に偏在し、モールドとの離型を促進する機能を有する添加剤である。具体的には、界面活性剤および、末端に水酸基を少なくとも1つ有するか、または、末端の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(以下、「離型性を有する非重合性化合物」ということがある)が挙げられる。
界面活性剤としては、ノニオン性界面活性剤が好ましい。
ノニオン性界面活性剤とは、少なくとも一つの疎水部と少なくとも一つのノニオン性親水部を有する化合物である。疎水部と親水部は、それぞれ、分子の末端にあっても、内部にあってもよい。疎水部は、炭化水素基、含フッ素基、含Si基から選択される疎水基で構成され、疎水部の炭素数は、1~25が好ましく、2~15がより好ましく、4~10がさらに好ましく、5~8が最も好ましい。ノニオン性親水部は、アルコール性水酸基、フェノール性水酸基、エーテル基(好ましくはポリオキシアルキレン基、環状エーテル基)、アミド基、イミド基、ウレイド基、ウレタン基、シアノ基、スルホンアミド基、ラクトン基、ラクタム基、シクロカーボネート基からなる群より選ばれる少なくとも1つの基を有することが好ましい。ノニオン性界面活性剤としては、炭化水素系、フッ素系、Si系、またはフッ素・Si系のいずれのノニオン性界面活性剤であってもよいが、フッ素系またはSi系がより好ましく、フッ素系がさらに好ましい。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機能を併せ持つものをいう。
フッ素系ノニオン性界面活性剤の市販品としては、住友スリーエム(株)製、フロラードFC-4430、FC-4431、旭硝子(株)製、サーフロンS-241、S-242、S-243、三菱マテリアル電子化成(株)製、エフトップEF-PN31M-03、EF-PN31M-04、EF-PN31M-05、EF-PN31M-06、MF-100、OMNOVA社製、Polyfox PF-636、PF-6320、PF-656、PF-6520、(株)ネオス製、フタージェント250、251、222F、212M DFX-18、ダイキン工業(株)製、ユニダインDS-401、DS-403、DS-406、DS-451、DSN-403N、DIC(株)製、メガファックF-430、F-444、F-477、F-553、F-556、F-557、F-559、F-562、F-565、F-567、F-569、R-40、DuPont社製、Capstone FS-3100、ZONYL FSO-100が挙げられる。
本発明のインプリント用硬化性組成物が界面活性剤を含有する場合、界面活性剤の含有量は、溶剤を除く全組成物中、0.1~10質量%が好ましく、0.2~5質量%がより好ましく、0.5~5質量%がさらに好ましい。インプリント用硬化性組成物は、界面活性剤を1種のみ含んでいてもよく、2種以上含んでいてもよい。2種以上含む場合は、その合計量が上記範囲となることが好ましい。
インプリント用硬化性組成物は、末端に水酸基を少なくとも1つ有するか、または、末端の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。また、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非重合性化合物の1質量%以下であることを表し、0.1質量%以下であることが好ましく、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より好ましい。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インプリント用硬化性組成物において、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。
離型性を有する非重合性化合物が有するポリアルキレングリコール構造としては、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。
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。
離型性を有する非重合性化合物は、末端に水酸基を少なくとも1つ有するか、末端の水酸基がエーテル化されていることが好ましい。末端に水酸基を少なくとも1つ有するかまたは末端の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の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。末端の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。
離型性を有する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(例えば、和光純薬(株)製)、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。
離型性を有する非重合性化合物の重量平均分子量としては150~6000が好ましく、200~3000がより好ましく、250~2000がさらに好ましく、300~1200が一層好ましい。
本発明で用いるインプリント用硬化性組成物は、上述の他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、他の成分を含んでいてもよい。他の成分としては、増感剤、酸化防止剤、重合禁止剤(例えば、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)、紫外線吸収剤、溶剤等が例示される。これらの化合物は、それぞれ、1種のみ含んでいてもよいし、2種以上含んでいてもよい。これらの詳細については、特開2014-170949号公報の段落0061~0064の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
このように、本発明のインプリント用硬化性組成物は、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、この内容は本明細書に組み込まれる。
また、本発明のインプリント用硬化性組成物は、分子量2000以上の成分を実質的に含まないことが好ましい。実質的に含まないとは、インプリント用硬化性組成物の全固形分の3質量%以下であることをいい、1質量%以下が好ましく、0.5質量%以下がさらに好ましい。
本発明のインプリント用硬化性組成物の大西パラメータは5.0以下であることが好ましく、4.0以下であることがより好ましく、3.9以下であることがさらに好ましく、3.7以下であることが一層好ましく、3.6以下であることがより一層好ましい。大西パラメータを5.0以下とすることにより、エッチング耐性がより向上する傾向にある。
上記大西パラメータの下限値は、3.0以上であってもよく、さらには3.5以上であってもよい。
本発明のインプリント用硬化性組成物の23℃における粘度は、20mPa・s以下であることが好ましく、10mPa・s以下であることがより好ましく、8mPa・s以下であることがさらに好ましい。上記粘度の下限値としては、特に限定されるものでは無いが、例えば、5mPa・s以上とすることができる。このような範囲とすることにより、本発明のインプリント用硬化性組成物がモールド内に入り込みやすくなり、モールド充填時間を短くできる。また、さらに、パターン形成性およびスループットを向上させることも可能になる。
本発明のパターン形成方法は、本発明のインプリント用硬化性組成物を、基板上またはモールド上に適用し、上記インプリント用硬化性組成物を、上記モールドと上記基板で挟んだ状態で光照射することを含む。
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やCHF3/CF4/Ar混合ガス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、基板上に所望のパターンを形成することができる。パターンは、特にドライエッチングに対するエッチング耐性が良好である。すなわち、本発明の製造方法で得られたパターンは、リソグラフィー用マスクとして好ましく用いられる。
パターン形成方法の詳細については、特開2015-185798号公報の段落0057~0071の記載を参酌することができ、この内容は本明細書に組み込まれる。
下記表2~8に示す重合性化合物(A-1~A-12、B-1~B-7)、光重合開始剤(C-1~C-4)および離型剤(D-1~D-4)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)を重合性化合物の合計量に対して200質量ppm(0.02質量%)となるように加えて調製した。これを孔径0.1μmのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)製フィルタでろ過し、インプリント用硬化性組成物を調製した。なお、表2~4では、各成分は質量比で示した。
インプリント用硬化性組成物(硬化前)の粘度の測定は、東機産業(株)製のRE-80L型回転粘度計を用い、23±0.2℃で測定した。また、重合性化合物の粘度は25℃±0.2℃で測定した。
測定時の回転速度は、粘度に応じて以下の通りとした。
インプリント用硬化性組成物の大西パラメータの測定は以下の通り行った。
下記の式に基づき、各化合物の大西パラメータを算出し、その重量平均を硬化性組成物の大西パラメータとした。
大西パラメータ=(化合物中の総原子数)/{(化合物中の炭素原子数)-(化合物中の酸素原子数)}
石英モールドとして、線幅20nm、深さ55nmのライン(Line)/スペース(Space)を有する石英モールドを使用した。インクジェット装置として、FUJIFILM Dimatix社製インクジェットプリンター DMP-2831を用いてシリコンウェハ(シリコン基板)上に、上記インプリント用硬化性組成物をインクジェット法により適用後、ヘリウム雰囲気下で、上記モールドで挟んだ。石英モールド側から高圧水銀ランプを用いて、100mJ/cm2の条件で露光した後、石英モールドを離型することでパターンを得た。
上記で得られたパターンを走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて倍率10,000倍にて観察した。
A:全面に渡り、良好なパターンが得られた。
B:一部領域にてパターン倒れが見られた。
C:広範囲にてパターン倒れが見られた。
D:全面に渡りパターン倒れが見られた。
上記で得られたパターンを用い、エッチング装置にて反応性イオンエッチングを実施した。
エッチングガスはCHF3/CF4/Ar混合ガスを選択し、エッチング中はサンプルを20℃に冷却した。サンプルのエッチングレートは約50nm/分であった。
エッチング前後のサンプルの上面(パターンを形成した側)を走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察(倍率:100,000倍)して、パターンの断線の状態を確認した。
A:全面に渡って、ラインの細りおよび断線は見られなかった。
B:一部領域にてラインの細りが見られたが、ラインの断線は見られなかった。
C:一部領域にてラインの断線が見られた。
D:全面に渡りラインの断線が見られた。
上記パターン形成において、石英モールドを離型する際の離型に必要な力(離型力F、単位:N)を測定した。
離型力は特開2011-206977号公報の段落番号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。
A:F≦15N
B:15N<F≦18N
C:18N<F≦20N
D:F>20N
石英モールドとして、開口部の半径が1μmの円で深さが2μmの凹型ピラー構造を有する石英モールドを使用した。インクジェット装置として、FUJIFILM Dimatix社製インクジェットプリンター DMP-2831を用いてシリコンウェハ上に上記インプリント用硬化性組成物をインクジェット法により適用後、ヘリウム雰囲気下で、上記モールドで挟んだ。
石英モールドの凹部のインプリント用硬化性組成物の充填の様子をシーシーディーカメラ(CCDカメラ)にて観察し、充填の完了に要する時間を測定した。
A:3秒未満
B:3秒以上5秒未満
C:5秒以上10秒未満
D:10秒以上
インクジェット装置として、FUJIFILM Dimatix社製、インクジェットプリンター DMP-2831を用いてシリコンウェハ(シリコン基板)上に、上記インプリント用硬化性組成物をインクジェット法により適用後、ヘリウム雰囲気で5分放置した。その後、パターンが刻印されていない石英モールドで挟んだ。石英モールド側から高圧水銀ランプを用いて、100mJ/cm2の条件で露光した後、石英モールドを離型することで硬化膜を得た。同様にヘリウム雰囲気で30秒放置した硬化サンプルを作製し、その膜厚減少率を揮発性の指標とした。膜厚はエリプソメータにて測定した。
膜厚減少率={(30秒放置サンプルの膜厚)-(5分放置サンプルの膜厚)}/(30秒放置サンプルの膜厚)
A:10%未満
B:10%以上20%未満
C:20%以上50%未満
D:50%以上
Claims (21)
- 単官能重合性化合物と、2官能重合性化合物と、光重合開始剤とを含むインプリント用硬化性組成物であって、
前記単官能重合性化合物の含有量は、前記インプリント用硬化性組成物に含まれる全重合性化合物の5~30質量%であり、
前記2官能重合性化合物の含有量は、前記インプリント用硬化性組成物に含まれる全重合性化合物の70質量%以上であり、
前記2官能重合性化合物の少なくとも1種が、2つの重合性基を連結する原子の数が2以下である2官能重合性化合物であり、かつ、
脂環構造および芳香環構造を含まず、2つの重合性基を連結する原子の数が3以上である2官能重合性化合物の含有量が、前記インプリント用硬化性組成物に含まれる全重合性化合物の30質量%以下である、インプリント用硬化性組成物。 - 単官能重合性化合物と、2官能重合性化合物と、光重合開始剤とを含むインプリント用硬化性組成物であって、
前記単官能重合性化合物の含有量は、前記インプリント用硬化性組成物に含まれる全重合性化合物の5~30質量%であり、
前記2官能重合性化合物の含有量は、前記インプリント用硬化性組成物に含まれる全重合性化合物の70質量%以上であり、
前記2官能重合性化合物の少なくとも1種が、エチレン性不飽和結合を含む重合性基を2つ含み、前記エチレン性不飽和結合同士を連結する原子の数が6以下である2官能重合性化合物であり、かつ、
脂環構造および芳香環構造を含まず、2つの重合性基を連結する原子の数が3以上である2官能重合性化合物の含有量が、前記インプリント用硬化性組成物に含まれる全重合性化合物の30質量%以下である、インプリント用硬化性組成物。 - 前記2官能重合性化合物に含まれる重合性基が、それぞれ独立に、(メタ)アクリロイルオキシ基である、請求項1または2に記載のインプリント用硬化性組成物。
- 前記2つの重合性基を連結する原子の数が2以下である2官能重合性化合物およびエチレン性不飽和結合を含む重合性基を2つ含み、前記エチレン性不飽和結合同士を連結する原子の数が6以下である2官能重合性化合物の101325Paにおける沸点が230℃以上である、請求項1~3のいずれか1項に記載のインプリント用硬化性組成物。
- 前記脂環構造および芳香環構造を含まず、2つの重合性基を連結する原子の数が3以上である2官能重合性化合物の含有量が、前記インプリント用硬化性組成物に含まれる全重合性化合物の15質量%以下である、請求項1~4のいずれか1項に記載のインプリント用硬化性組成物。
- 前記インプリント用硬化性組成物に含まれる全重合性化合物の40質量%以上が脂環構造および芳香環構造の少なくとも一方を含む2官能重合性化合物である、請求項1~5のいずれか1項に記載のインプリント用硬化性組成物。
- 前記脂環構造および芳香環構造を含まず、2つの重合性基を連結する原子の数が3以上である2官能重合性化合物の25℃における粘度が、50mPa・s以下である、請求項1~6のいずれか1項に記載のインプリント用硬化性組成物。
- 前記脂環構造および芳香環構造を含まず、2つの重合性基を連結する原子の数が3以上である2官能重合性化合物が、(メタ)アクリレートである、請求項1~7のいずれか1項に記載のインプリント用硬化性組成物。
- 前記2つの重合性基を連結する原子の数が2以下である2官能重合性化合物およびエチレン性不飽和結合を含む重合性基を2つ含み、前記エチレン性不飽和結合同士を連結する原子の数が6以下である2官能重合性化合物の合計量が、前記インプリント用硬化性組成物に含まれる全重合性化合物の含有量の1~80質量%である、請求項1~8のいずれか1項に記載のインプリント用硬化性組成物。
- 前記単官能重合性化合物が、(メタ)アクリレートである、請求項1~9のいずれか1項に記載のインプリント用硬化性組成物。
- 前記インプリント用硬化性組成物の大西パラメータが4.0以下である、請求項1~10のいずれか1項に記載のインプリント用硬化性組成物。
- 前記インプリント用硬化性組成物の23℃における粘度が8mPa・s以下である、請求項1~11のいずれか1項に記載のインプリント用硬化性組成物。
- 前記単官能重合性化合物の少なくとも1種が、
アルキル鎖およびアルケニル鎖の少なくとも一方と脂環構造および芳香環構造の少なくとも一方とを含み、かつ、合計炭素数が8以上である基、
炭素数4以上のアルキル鎖を含む基、ならびに
炭素数4以上のアルケニル鎖を含む基からなる群から選択される基の少なくとも1種を含む、
請求項1~12のいずれか1項に記載のインプリント用硬化性組成物。 - 前記アルキル鎖およびアルケニル鎖が、それぞれ独立に、直鎖状または分岐状である、請求項13に記載のインプリント用硬化性組成物。
- 前記インプリント用硬化性組成物に含まれる、全重合性化合物のうち、3官能以上の重合性化合物の含有量が3質量%以下である、請求項1~14のいずれか1項に記載のインプリント用硬化性組成物。
- さらに、離型剤を含む、請求項1~15のいずれか1項に記載のインプリント用硬化性組成物。
- 請求項1~16のいずれか1項に記載のインプリント用硬化性組成物を硬化してなる硬化物。
- 前記硬化物が、シリコン基板の上に設けられている、請求項17に記載の硬化物。
- 請求項1~16のいずれか1項に記載のインプリント用硬化性組成物を、基板上またはモールド上に適用し、前記インプリント用硬化性組成物を、前記モールドと前記基板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。
- 前記パターンのサイズが20nm以下である、請求項19に記載のパターン形成方法。
- 請求項19または20に記載のパターン形成方法で得られたパターンをマスクとしてエッチングを行う、リソグラフィー方法。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020158768A (ja) * | 2019-03-26 | 2020-10-01 | キヤノン株式会社 | 二機能性光重合開始剤を含む硬化性組成物 |
JPWO2019188882A1 (ja) * | 2018-03-27 | 2021-02-25 | 富士フイルム株式会社 | インプリント用硬化性組成物、離型剤、硬化物、パターン形成方法およびリソグラフィー方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011060818A (ja) * | 2009-09-07 | 2011-03-24 | Fujifilm Corp | インプリント用硬化性組成物、硬化物および硬化物の製造方法 |
JP2011057565A (ja) * | 2009-09-07 | 2011-03-24 | Fujifilm Corp | 化合物およびこれを用いた硬化性組成物 |
JP2012186356A (ja) * | 2011-03-07 | 2012-09-27 | 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 |
JP2013170227A (ja) * | 2012-02-21 | 2013-09-02 | Fujifilm Corp | 光重合性組成物 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009073078A (ja) * | 2007-09-21 | 2009-04-09 | Fujifilm Corp | 光ナノインプリント用硬化性組成物およびそれを用いた液晶表示装置用部材 |
JP5760332B2 (ja) | 2010-06-04 | 2015-08-05 | 大日本印刷株式会社 | インプリント用基板およびインプリント方法 |
JP5846974B2 (ja) | 2012-03-13 | 2016-01-20 | 富士フイルム株式会社 | 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 |
JP6080813B2 (ja) | 2013-08-30 | 2017-02-15 | キヤノン株式会社 | 光インプリント用組成物、これを用いた、膜の製造方法、光学部品の製造方法、回路基板の製造方法、電子部品の製造方法 |
JP6643802B2 (ja) | 2014-05-09 | 2020-02-12 | キヤノン株式会社 | 硬化性組成物、その硬化物、硬化物の製造方法、光学部品の製造方法、回路基板の製造方法、および電子部品の製造方法 |
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TWI672559B (zh) * | 2014-09-26 | 2019-09-21 | 日商富士軟片股份有限公司 | 硬化性組成物、圖案形成方法、抗蝕劑圖案及元件的製造方法 |
JP6011671B2 (ja) | 2015-04-02 | 2016-10-19 | 大日本印刷株式会社 | インプリント用基板およびインプリント方法 |
-
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-
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011060818A (ja) * | 2009-09-07 | 2011-03-24 | Fujifilm Corp | インプリント用硬化性組成物、硬化物および硬化物の製造方法 |
JP2011057565A (ja) * | 2009-09-07 | 2011-03-24 | Fujifilm Corp | 化合物およびこれを用いた硬化性組成物 |
JP2012186356A (ja) * | 2011-03-07 | 2012-09-27 | 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 |
JP2013170227A (ja) * | 2012-02-21 | 2013-09-02 | Fujifilm Corp | 光重合性組成物 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2019188882A1 (ja) * | 2018-03-27 | 2021-02-25 | 富士フイルム株式会社 | インプリント用硬化性組成物、離型剤、硬化物、パターン形成方法およびリソグラフィー方法 |
JP7057421B2 (ja) | 2018-03-27 | 2022-04-19 | 富士フイルム株式会社 | インプリント用硬化性組成物、離型剤、硬化物、パターン形成方法およびリソグラフィー方法 |
JP2020158768A (ja) * | 2019-03-26 | 2020-10-01 | キヤノン株式会社 | 二機能性光重合開始剤を含む硬化性組成物 |
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