WO2018173930A1 - インプリント用硬化性組成物、レプリカモールドおよびその製造方法 - Google Patents
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- C08F265/00—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers of unsaturated monocarboxylic acids or derivatives thereof as defined in group C08F20/00
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- C08F267/06—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers of unsaturated polycarboxylic acids or derivatives thereof as defined in group C08F22/00 on to polymers of esters
Definitions
- the present invention relates to a curable composition for imprint, a replica mold for imprint and a method for producing the same, and a method for producing an article having a fine pattern on the surface.
- an imprint method is known as a method for forming a nanometer-order fine pattern in a short time.
- a fine pattern is transferred to the surface by pressing a mold having a fine pattern on the surface against the material to be transferred (curable composition) placed on the surface of the substrate and curing the material to be transferred.
- This is a method of forming a cured product layer on the surface of the substrate.
- the master mold used in the imprint method is very expensive because a fine pattern is formed on the surface of silicon, quartz glass, metal or the like by precision processing. Therefore, a replica mold having a cured product layer on which the fine pattern of the master mold is transferred to the surface is formed by the imprint method on the surface of the mold substrate (glass, for example, quartz glass).
- Patent Document 1 discloses a curable fluoropolymer (A) 0.1 to 100 parts by weight of a curable resin or a curable monomer.
- the curable fluoropolymer (A) containing 10 parts by weight includes a structural unit based on an ⁇ -substituted acrylate having a fluoroalkyl group having 4 to 6 carbon atoms and a structural unit based on a crosslinking group-containing monomer having an epoxy group.
- a resin mold material composition for imprinting is described.
- the cured product layer of the replica mold is required to have adhesion to the mold substrate and releasability from the cured product of the transfer material when used in the imprint method.
- the cured product layer of the replica mold formed from the resin mold material composition described in Patent Document 1 has adhesion with the mold base material and the cured material of the material to be transferred when used in the imprint method. Both mold release properties are insufficient.
- the present invention relates to a curable composition for imprint that can form a cured product layer of a replica mold having excellent adhesion to a mold substrate and releasability from a cured product of a material to be transferred when used in an imprint method.
- Product; imprint replica mold excellent in adhesion between cured product layer and mold substrate and releasability from cured product of transferred material when used in imprint method, method for producing the same, and replica Provided is a method for producing an article having a fine pattern on its surface using a mold.
- the present invention has the following aspects. ⁇ 1> A structural unit (a) based on the monomer (I) represented by the following formula and a structural unit (b) having a cationically polymerizable reactive group having an oxygen atom (excluding the structural unit (a)).
- a fluorine-containing polymer having a photoacid generator; and the proportion of the fluorine-containing polymer is 11 to 89% by mass in 100% by mass of the curable composition for imprints.
- a curable composition for printing A structural unit (a) based on the monomer (I) represented by the following formula and a structural unit (b) having a cationically polymerizable reactive group having an oxygen atom (excluding the structural unit (a)).
- a fluorine-containing polymer having a photoacid generator and the proportion of the fluorine-containing polymer is 11 to 89% by mass in 100% by mass of the curable composition for imprints.
- a curable composition for printing is 11 to 89% by mass in 100% by mass of the curable
- ⁇ 3> The curable composition for imprints according to ⁇ 1> or ⁇ 2>, wherein the fluorine-containing polymer has a mass average molecular weight of 1,000 to 50,000.
- ⁇ 4> The curable composition for imprints according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 3>, wherein the fluorine-containing polymer further has a structural unit (c) having an ethylenic double bond in a pendant group.
- ⁇ 5> The curable composition for imprints according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 4>, wherein the viscosity at 25 ° C. is 0.1 Pa ⁇ s or more.
- ⁇ 6> The curable composition for imprints according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 5>, wherein the fluorine-containing polymer has a fluorine content of 22% by mass or more.
- ⁇ 7> The curable composition for imprints according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 6>, wherein the fluorine content of the curable composition for imprints is 5% by mass or more.
- ⁇ 8> The curable composition for imprints according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 7>, wherein the curable composition for imprints further includes a curable monomer; and the curable monomer includes a fluorine-containing monomer. object.
- ⁇ 9> The curable composition for imprints according to ⁇ 8>, wherein the fluorine content of the curable monomer is 1% by mass or more.
- ⁇ 12> The imprint replica mold according to ⁇ 10>, wherein the mold base material is quartz glass.
- ⁇ 13> A method for producing a replica mold for imprinting according to any one of ⁇ 10> to ⁇ 12>; between the master mold having a fine pattern on the surface and the mold substrate, the fineness of the master mold The imprint curable composition is sandwiched so that the pattern is in contact with the imprint curable composition; the imprint curable composition is cured to form a cured product layer; and the cured product layer.
- a method for producing an imprint replica mold wherein the master mold is separated from the master mold.
- ⁇ 14> a method for producing an article having a fine pattern on its surface, comprising a substrate and a cured product layer having a fine pattern formed on the surface of the substrate; 12>, the material to be transferred is sandwiched between the imprint replica mold of any one of 12> and the substrate so that the fine pattern of the imprint replica mold is in contact with the material to be transferred; Is cured to form a cured product layer; and the cured product layer and the imprint replica mold are separated from each other.
- a cured product of a replica mold having excellent adhesion to a mold substrate and releasability from a cured material of a material to be transferred when used in an imprint method. Layers can be formed.
- the replica mold of the present invention is excellent in the adhesion between the cured product layer and the mold substrate, and the releasability from the cured product of the material to be transferred when used in the imprint method.
- a replica mold having excellent adhesion between a cured product layer and a mold substrate and releasability from a cured product of a material to be transferred when used in an imprint method is obtained. Can be manufactured.
- the separation between the cured product layer and the mold substrate in the imprint replica mold is suppressed, and the cured product layer of the imprint replica mold and the transferred object are transferred. Excellent releasability from the cured material.
- “Monomer” means a compound that can be a structural unit of a polymer.
- the monomer include a compound having an ethylenic double bond and a compound having a group (such as a thiol group) that can react with the ethylenic double bond.
- “Structural unit” means a unit composed of monomers.
- the structural unit may be a unit directly formed by the reaction of a monomer, or may be a unit in which a part of the unit is converted into another structure by treating a polymer.
- (Meth) acrylate is a general term for acrylate and methacrylate.
- Light is a general term for ultraviolet rays, visible rays, infrared rays, electron beams and radiation.
- the curable composition for imprints of the present invention contains a specific fluorine-containing polymer (hereinafter referred to as a fluorine-containing polymer (A)) and a photoacid generator, and may further contain a curable monomer.
- a radical photopolymerization initiator may be included.
- the curable composition for imprints of the present invention may contain other components as necessary.
- the viscosity at 25 ° C. of the curable composition for imprints is preferably 0.1 Pa ⁇ s or more, more preferably 0.2 Pa ⁇ s or more, and further preferably 1.0 Pa ⁇ s or more.
- the viscosity is preferably 15 Pa ⁇ s or less, and more preferably 12 Pa ⁇ s or less. If the viscosity is in the range of 0.1 to 15 Pa ⁇ s, the imprinting is performed without performing a special operation (for example, an operation for heating the curable composition for imprinting to a high temperature to make the viscosity low).
- the curable composition can be easily brought into contact with the master mold.
- the curable composition for imprints can be easily applied to the surface of the mold substrate without flowing out of the surface of the mold substrate.
- the viscosity be high so that the material does not flow out from the substrate, and the viscosity is preferably 1.0 Pa ⁇ s or more, preferably 2.0 Pa. -It is more than s.
- the fluorine content of the curable composition for imprints is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, and further preferably 15% by mass or more.
- the fluorine content is at least the lower limit, the cured product layer obtained by curing the curable composition for imprints can sufficiently exhibit releasability from the cured product of the transfer material.
- the fluorine content is preferably 80% by mass or less, and more preferably 60% by mass or less. When the fluorine content is not more than the above upper limit value, it is possible to suppress a decrease in adhesion with the mold substrate.
- the fluoropolymer (A) has a specific structural unit (a) and a specific structural unit (b).
- the fluorine-containing polymer (A) preferably further has a specific structural unit (c).
- the fluoropolymer (A) may further have a structural unit (d) other than the structural unit (a), the structural unit (b), and the structural unit (c) as necessary.
- the structural unit (a) is a structural unit based on the monomer (I) represented by the following formula.
- the fluoropolymer (A) has the structural unit (a)
- the cured product layer containing the fluoropolymer (A) can exhibit releasability from the cured product of the transfer material.
- R 1 is a hydrogen atom, a methyl group or a halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, etc.)
- R 2 is a divalent linking group having no fluorine atom
- R f is 2 carbon atoms A group having an etheric oxygen atom between carbon atoms of a fluoroalkyl group of -6 or a fluoroalkyl group of 2-6 carbon atoms
- R f has at least one fluorine atom as the carbon atom bonded to R 2 .
- R 2 is preferably an alkylene group, more preferably an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms, from the viewpoint of availability of the monomer (I).
- R f is preferably a group having an etheric oxygen atom between carbon atoms of a C 2-6 perfluoroalkyl group or a C 2-6 perfluoroalkyl group from the viewpoint of releasability.
- the carbon number of R f is preferably 4 to 6 from the viewpoint of releasability, particularly preferably 6, and is 6 or less from the viewpoint of suppressing environmental load.
- the etheric oxygen atom contained between the carbon atoms of R f may be one or plural.
- the structural unit (b) is a structural unit having a cationically polymerizable reactive group having an oxygen atom (excluding the structural unit (a)).
- the cured product layer containing the fluoropolymer (A) can exhibit adhesion to the mold substrate. That is, the acid generated from the photoacid generator by exposure causes the cationic polymerizable reactive group having an oxygen atom in the structural unit (b) to react with the reactive group (hydroxyl group, etc.) on the surface of the mold substrate, The cured product layer containing the fluoropolymer (A) and the mold substrate are chemically bonded.
- Examples of the cationically polymerizable reactive group having an oxygen atom include cyclic ethers, vinyl ethers and the like, and cyclic ethers are preferred from the viewpoint of high reactivity and rapid bond formation.
- Examples of the cyclic ether include an epoxy group, an oxetane group, and a 3,4-epoxycyclohexyl group.
- Examples of vinyl ether include a vinyloxy group.
- the structural unit (b) include structural units based on the monomer (II) having a cationically polymerizable reactive group having an oxygen atom.
- Monomers (II) include glycidyl (meth) acrylate, (3-ethyloxetane-3-yl) methyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate glycidyl ether, 3,4-epoxycyclohexylmethyl (meth) An acrylate etc. are mentioned.
- Monomer (II) may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
- the structural unit (c) is a structural unit having an ethylenic double bond in the pendant group.
- the structural unit (c) includes, for example, a structural unit (c ′) based on the monomer (III ′) having the first reactive group, a second reactive group capable of reacting with the first reactive group, and ethylene. It can form by making the monomer (X) which has a sex double bond react.
- the first reactive group include a hydroxyl group, a carboxyl group, and an amino group.
- the second reactive group include an isocyanate group, a carboxyl group, and an acid chloride group.
- a (meth) acrylate having a hydroxyl group, a compound having a hydroxyl group and an ethylenic double bond excluding (meth) acrylate
- a (meth) acrylate having a carboxyl group, a carboxyl group and Compound having ethylenic double bond excluding (meth) acrylate
- compound having hydroxyl group and thiol group compound having carboxyl group and thiol group, compound having amino group and ethylenic double bond, thiol
- compounds having a group, an amino group and a carboxyl group a group, an amino group and a carboxyl group.
- Examples of the (meth) acrylate having a hydroxyl group include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 2-hydroxybutyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate and the like.
- Examples of the compound having a hydroxyl group and an ethylenic double bond include N- (hydroxymethyl) (meth) acrylamide, N- (hydroxyethyl) (meth) acrylamide and the like.
- Examples of the (meth) acrylate having a carboxyl group include (meth) acrylic acid, ⁇ -carboxyethyl (meth) acrylate, succinic acid mono (2- (meth) acryloyloxyethyl), and phthalic acid mono (2- (meth) acrylic acid). Leuoxyethyl), hexahydrophthalic acid mono (2- (meth) acryloyloxyethyl), phthalic acid mono (2- (meth) acryloyloxyethyl-2-hydroxyethyl) and the like.
- Examples of the compound having a carboxyl group and an ethylenic double bond include 6-acrylamidohexanoic acid.
- Examples of the compound having a hydroxyl group and a thiol group include 2-mercaptoethanol, 3-mercapto-1-propanol, ⁇ -thioglycerol, 2,3-dimercapto-1-propanol, 6-mercapto-1-hexanol and the like.
- Examples of the compound having a carboxyl group and a thiol group include thioglycolic acid, thiolactic acid, thiomalic acid, 3-mercaptoisobutyric acid, 1- (mercaptomethyl) cyclopropaneacetic acid, 3-mercaptobenzoic acid, 4-mercaptobenzoic acid, etc. Is mentioned.
- Examples of the compound having an amino group and an ethylenic double bond include (meth) acrylamide.
- Examples of the compound having a thiol group, an amino group and a carboxyl group include L-cysteine.
- Monomer (III ') may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
- Examples of the monomer (X) include (meth) acrylate having an isocyanate group, (meth) acrylate having a carboxyl group, and a monomer having an acid chloride group.
- the (meth) acrylate having an isocyanate group methacryloyloxyethyl isocyanate (Showa Denko, Karenz MOI (trade name)), acryloyloxyethyl isocyanate (Showa Denko, Karenz AOI (trade name)), 1,1 -(Bisacryloyloxymethyl) ethyl isocyanate (produced by Showa Denko KK, Karenz MOI-BEI (trade name)), methacryloyloxyethoxyethyl isocyanate (produced by Showa Denko KK, Karenz MOI-EG (trade name)) and the like.
- Examples of the (meth) acrylate having a carboxyl group include (meth) acrylic acid, ⁇ -carboxyethyl (meth) acrylate, succinic acid mono (2- (meth) acryloyloxyethyl), and phthalic acid mono (2- (meth) acrylic acid). Leuoxyethyl), hexahydrophthalic acid mono (2- (meth) acryloyloxyethyl), phthalic acid mono (2- (meth) acryloyloxyethyl-2-hydroxyethyl) and the like.
- Examples of the monomer having an acid chloride group include acryloyl chloride and methacryloyl chloride.
- Monomer (X) may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
- the structural unit (d) is a structural unit other than the structural unit (a), the structural unit (b), and the structural unit (c).
- the structural unit (c ′) remaining without reacting with the monomer (X) is included in the structural unit (d).
- Examples of the structural unit (d) include structural units based on the monomer (IV) other than the monomer (I) and the monomer (II).
- the fluorine content of the fluoropolymer (A) is preferably 22% by mass or more, more preferably 25% by mass or more, and further preferably 30% by mass. If it is more than the said lower limit, the hardened
- the fluorine content is preferably 75% by mass or less, and more preferably 50% by mass or less. If it is below the said upper limit, the compatibility of the fluorine-containing polymer (A) and other component in the curable composition for imprints is good.
- the proportion of the structural unit (a) in all the structural units of the fluoropolymer (A) is appropriately adjusted so that the fluorine content of the fluoropolymer (A) is within the above range.
- the content of the structural unit (b) is preferably 10 to 150 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the structural unit (a). If content of a structural unit (b) is 10 mass parts or more, the hardened
- the content of the structural unit (c) is preferably 10 to 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the structural unit (a). If content of a structural unit (c) is 10 mass parts or more, the sclerosis
- the content of the structural unit (c) is more preferably 20 parts by mass or more, further preferably 30 parts by mass or more, and further preferably 60 parts by mass or more.
- the content of the structural unit (c) is more preferably 180 parts by mass or less, further preferably 150 parts by mass or less, and further preferably 120 parts by mass or less.
- the content of the structural unit (d) is preferably 0 to 30 parts by weight, more preferably 0 to 20 parts by weight, and still more preferably 0 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the structural unit (a). If the proportion of the structural unit (d) is less than or equal to the upper limit of the above range, the effects of other structural units are unlikely to be impaired.
- the proportion of each structural unit in the fluoropolymer (A) can be determined, for example, from the mass ratio of each monomer used in producing the fluoropolymer (A).
- the mass average molecular weight of the fluoropolymer (A) is preferably 1,000 to 50,000.
- the mass average molecular weight is more preferably 1,500 or more, and further preferably 2,000 or more.
- the mass average molecular weight is more preferably 40,000 or less, and further preferably 30,000 or less. If this mass average molecular weight is within the above range, the fluoropolymer (A) tends to be unevenly distributed on the surface of the cured product layer. As a result, the cured product layer containing the fluoropolymer (A) can sufficiently exhibit releasability from the cured product of the transfer material.
- the fluoropolymer (A) can be produced by a known polymerization method such as a solution polymerization method, a bulk polymerization method, or an emulsion polymerization method.
- a solution polymerization method is preferable.
- the photoacid generator may be a compound that generates an acid when irradiated with light.
- Examples of the photoacid generator include triarylsulfonium salts, diaryliodonium salts, sulfonyldiazomethane, and the like.
- the cation moiety of the triarylsulfonium salt or diaryliodonium salt include triphenylsulfonium, diphenyl-4-methylphenylsulfonium, tris (4-methylphenyl) sulfonium, diphenyl-2,4,6-trimethylphenylsulfonium, Examples include diphenyliodonium, 4-isopropyl-4′-methyldiphenyliodonium, 4-methyl-4′-methylpropyldiphenyliodonium, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium, 4-methoxyphenylphenyliodonium, and the like.
- the anion moiety of the triarylsulfonium salt and diaryliodonium salt include trifluoromethanesulfonate, nonafluorobutanesulfonate, hexafluorophosphate, tetrafluoroborate, tris (pentafluoroethyl) trifluorophosphate, tris (heptafluoropropyl) Examples thereof include trifluorophosphate, tris (nonafluoroisobutyl) trifluorophosphate, bis (nonafluoroisobutyl) tetrafluorophosphate, and the like.
- sulfonyldiazomethane examples include bis (phenylsulfonyl) diazomethane, bis (tert-butylsulfonyl) diazomethane, bis (cyclohexylsulfonyl) diazomethane, bis (p-toluenesulfonyl) diazomethane, and the like.
- the curable monomer is a compound having one or more ethylenic double bonds.
- the curable composition for imprints contains a curable monomer, the curability of the curable composition for imprints is improved.
- the curable monomer includes a cured product layer obtained by curing the curable composition for imprints, which can sufficiently exhibit releasability from the cured product of the material to be transferred, and the curable monomer and the fluorine-containing polymer (A). It is preferable that a fluorine-containing monomer is included from the viewpoint of improving the compatibility.
- the curable monomer may contain a non-fluorinated monomer having no fluorine atom.
- fluoro (meth) acrylate is preferable from the viewpoint of compatibility.
- fluoro (meth) acrylate include the following compounds.
- CH 2 CHC (O) OCH (CF 3) 2
- CH 2 C (CH 3) C (O) OCH (CF 3) 2
- non-fluorinated monomers include the following compounds. 2-ethylhexyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, tert-butyl (meth) acrylate, ethoxyethyl (meth) acrylate, methoxyethyl (meth) acrylate, allyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) ) Acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, octyl (meth) acrylate, decyl (meth) acrylate, behenyl (meth) acrylate, stearyl (meth) acrylate, isostearyl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, glycidyl (Meth) acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate, 2-methyl-2-adamantyl (meth) acrylate,
- the fluorine content of the curable monomer is preferably 1% by mass or more, more preferably 3% by mass or more, further preferably 5% by mass or more, and still more preferably 10% by mass or more. If the fluorine content is equal to or higher than the lower limit, the cured product layer obtained by curing the curable composition for imprints can sufficiently exhibit releasability from the cured product of the material to be transferred, and is curable for imprints.
- the compatibility between the curable monomer and the fluoropolymer (A) in the composition is good.
- the fluorine content is preferably 80% by mass or less, more preferably 75% by mass or less, and further preferably 50% by mass or less. If this fluorine content is below the upper limit, the compatibility between the curable monomer and the components other than the fluoropolymer (A) in the curable composition for imprints is good.
- the fluorine content of the curable monomer is equal to or higher than the lower limit, compatibility with the fluorine-containing polymer (A) having a fluorine atom is improved. If the compatibility between the curable monomer and the fluorine-containing polymer (A) is good, the proportion of the fluorine-containing polymer (A) in the curable composition for imprints can be increased (can be 11% by mass or more). It is possible to form a cured product layer of a replica mold that is further excellent in adhesion to the mold substrate and releasability from the cured product of the material to be transferred when used in the imprint method.
- the curable monomer is a general curable monomer
- the phase between the curable monomer and the curable fluorine-based polymer (A) Poor solubility.
- the ratio of the curable fluorine-based polymer (A) cannot be increased (need to be 10% by mass or less). Therefore, the cured product layer of the replica mold formed from the resin mold material composition described in Patent Document 1 has adhesion to the mold substrate and the cured material of the material to be transferred when used in the imprint method. Both mold release properties are insufficient.
- the radical photopolymerization initiator is a compound that generates radicals by absorbing light.
- a radical photopolymerization initiator When the curable composition for imprints contains a radical photopolymerization initiator, a cured product is easily given by light irradiation.
- photo radical polymerization initiator examples include alkyl phenone series, acyl phosphine oxide series, titanocene series, oxime ester series, oxyphenyl acetate series, benzoin series, benzophenone series or thioxanthone series, benzyl- (o-ethoxy). Carbonyl) - ⁇ -monooxime, glyoxyester, 3-ketocoumarin, 2-ethylanthraquinone, camphorquinone, tetramethylthiuram sulfide, azobisisobutyronitrile, benzoyl peroxide, dialkyl peroxide, tert-butyl peroxypivalate, etc. Can be mentioned.
- alkylphenone-based, acylphosphine oxide-based, benzoin-based or benzophenone-based photopolymerization initiators are preferred.
- a radical photopolymerization initiator may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
- Other components include surfactants, antioxidants (heat stabilizers), thixotropic agents, antifoaming agents, light-resistant stabilizers, anti-gelling agents, photosensitizers, resins, resin oligomers, carbon compounds, metals Examples thereof include fine particles, metal oxide particles, silane coupling agents, and other organic compounds.
- the curable composition for imprints of the present invention may contain a solvent. However, it is preferable to remove the solvent before the curable composition for imprints is cured.
- a solvent any solvent that can dissolve the fluorine-containing polymer (A), the photoacid generator, the curable monomer, and the radical photopolymerization initiator can be used.
- An ester structure, a ketone structure, a hydroxyl group, and an ether structure The solvent which has any one or more of these is preferable.
- the content of the solvent in the curable composition for imprints may be appropriately adjusted depending on the target viscosity, coatability, target film thickness, and the like.
- the proportion of the fluoropolymer (A) is 11 to 89% by mass in 100% by mass of the curable composition for imprints (excluding the solvent). If the proportion of the fluoropolymer (A) is 11% by mass or more, preferably 15% by mass or more, more preferably 19% by mass or more, the adhesion to the mold substrate and the coating when used in the imprint method A cured product layer of the replica mold having excellent releasability from the cured material of the transfer material can be formed.
- the proportion of the fluoropolymer (A) is 89% by mass or less, preferably 86% by mass or less, more preferably 83% by mass or less, compatibility with other components is good, and depending on other components It is hard to lose the effect.
- the proportion of the photoacid generator is preferably 0.01 to 7% by mass in 100% by mass of the curable composition for imprints (excluding the solvent). If the ratio of the photoacid generator is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.05% by mass or more, and even more preferably 0.1% by mass or more, the adhesion to the mold substrate is further excellent. A cured product layer of the replica mold can be formed. On the other hand, if the ratio of the photoacid generator is preferably 7% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and still more preferably 3% by mass or less, the photoacid generator remaining in the cured product layer is reduced. A decrease in physical properties of the cured product layer is suppressed.
- the proportion of the curable monomer is preferably 0 to 88% by mass in 100% by mass of the curable composition for imprints (excluding the solvent).
- the ratio of the curable monomer is preferably more than 0% by mass, more preferably 3% by mass or more, and further preferably 8% by mass or more, the curability of the curable composition for imprints is further improved.
- the ratio of the curable monomer is 88% by mass or less, more preferably 84% by mass or less, and still more preferably 80% by mass or less, the effects of other components are hardly impaired.
- the proportion of the radical photopolymerization initiator is preferably 0.01 to 7% by mass in 100% by mass of the curable composition for imprints (excluding the solvent). If the ratio of the radical photopolymerization initiator is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.05% by mass or more, and further preferably 0.1% by mass or more, curing of the curable composition for imprints. Sex is even better. On the other hand, if the ratio of the photo radical polymerization initiator is 7% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and even more preferably 3% by mass or less, the photo radical polymerization initiator remaining in the cured product layer is reduced and curing is performed. A decrease in physical properties of the physical layer can be suppressed.
- the total proportion of the other components is preferably 0 to 10% by mass, more preferably 0 to 7% by mass, and more preferably 0 to 5% by mass in 100% by mass of the curable composition for imprints (excluding the solvent). % Is more preferable.
- the curable composition for imprints of the present invention since it contains 11% by mass or more of the fluorine-containing polymer (A) having the structural unit (a) having a fluorine atom, it is used for the imprint method. It is possible to form a cured product layer of a replica mold having excellent releasability from the cured material of the transfer material.
- the fluorine-containing polymer (A) having a structural unit (b) having a cationically polymerizable reactive group having an oxygen atom is contained in an amount of 11% by mass or more, and light.
- a cured product layer of a replica mold having excellent adhesion to a mold substrate can be formed. That is, the acid generated from the photoacid generator by exposure causes the cationic polymerizable reactive group having an oxygen atom in the structural unit (b) to react with the reactive group on the surface of the mold substrate, thereby producing a fluoropolymer (A ) And the mold base are chemically bonded to each other. As a result, adhesion between the cured product layer and the mold substrate is exhibited.
- the replica mold for imprinting of the present invention has a mold substrate and a cured product layer formed on the surface of the mold substrate and having a fine pattern on the surface, and the cured product layer is an imprint of the present invention. It consists of the hardened
- FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a replica mold for imprinting according to the present invention.
- the imprint replica mold 40 includes a mold base 30 and a cured product layer 42 provided on the surface of the mold base 30 as an outermost layer and having a fine pattern 44 on the surface.
- mold substrate examples include an inorganic material substrate or an organic material substrate.
- Inorganic materials include glass (including tempered glass, crystallized glass, and quartz glass), silicon wafers, metals (aluminum, nickel, copper, etc.), metal oxides (sapphire, indium tin oxide (ITO), etc.) , Silicon nitride, aluminum nitride, lithium niobate and the like.
- organic material examples include fluorine resin, silicone resin, acrylic resin, polycarbonate, polyester (polyethylene terephthalate, etc.), polyamide, polyimide, polypropylene, polyethylene, nylon resin, polyphenylene sulfide, triacetyl cellulose, cyclic polyolefin, and the like.
- the mold substrate glass is preferable from the viewpoint of transparency, surface flatness and optical isotropy, and a surface-treated substrate may be used from the viewpoint of excellent adhesion to the cured product layer.
- the surface treatment include UV ozone treatment and plasma etching treatment.
- cured material layer is a layer which consists of hardened
- the cured product layer has a fine pattern on the surface having one or both of a plurality of convex portions and a plurality of concave portions.
- the fine pattern is a reverse pattern corresponding to the fine pattern of the master mold described later.
- protrusion examples include a long protrusion extending on the surface of the cured product layer, and a protrusion scattered on the surface.
- a protrusion scattered on the surface As a recessed part, the elongate groove
- Examples of the shape of the ridge or groove include a straight line, a curved line, a bent shape, and the like. A plurality of the ridges or grooves may be present in parallel or without crossing to form a stripe shape. Examples of the cross-sectional shape of the ridge or groove in the direction perpendicular to the longitudinal direction include a rectangle, a trapezoid, a triangle, and a semicircle. Examples of the shape of the protrusion or hole include a triangular prism, a quadrangular prism, a hexagonal prism, a cylinder, a triangular pyramid, a quadrangular pyramid, a hexagonal pyramid, a cone, a hemisphere, and a polyhedron.
- the width of the protrusion or groove is preferably 1 nm to 500 ⁇ m, more preferably 10 nm to 100 ⁇ m, and further preferably 15 nm to 10 ⁇ m.
- the width of the ridge means the length of the base in the cross section in the direction orthogonal to the longitudinal direction.
- the width of the groove means the length of the upper side in the cross section in the direction orthogonal to the longitudinal direction.
- the width of the protrusion or hole is preferably 1 nm to 500 ⁇ m, more preferably 10 nm to 100 ⁇ m, and further preferably 15 nm to 10 ⁇ m.
- the width of the protrusion means the length of the bottom side in a cross section perpendicular to the longitudinal direction when the bottom surface is elongated, and otherwise means the maximum length of the bottom surface of the protrusion.
- the width of the hole means the length of the upper side in the cross section perpendicular to the longitudinal direction when the opening is elongated, and otherwise means the maximum length of the opening of the hole.
- the height of the convex portion is preferably 1 nm to 500 ⁇ m, more preferably 10 nm to 100 ⁇ m, and further preferably 15 nm to 10 ⁇ m.
- the depth of the recess is preferably 1 nm to 500 ⁇ m, more preferably 10 nm to 100 ⁇ m, and further preferably 15 nm to 10 ⁇ m.
- the pitch (center-to-center distance) between adjacent convex portions (or concave portions) is preferably 1 nm to 500 ⁇ m, more preferably 10 nm to 100 ⁇ m, and further preferably 15 nm to 10 ⁇ m.
- the cured product layer is made of a cured product of the curable composition for imprints of the present invention, the adhesion between the cured product layer and the mold substrate, and Excellent releasability from cured material of transferred material when used in imprint method.
- the replica mold manufacturing method of the present invention includes the following steps (a) to (c).
- the master mold has a fine pattern on the surface.
- the fine pattern is a reverse pattern corresponding to the fine pattern of the replica mold.
- the master mold include a non-translucent material mold or a translucent material mold.
- the mold made of non-translucent material include silicon wafer, nickel, copper, stainless steel, titanium, SiC, mica and the like.
- the mold made of a translucent material include glass such as quartz glass, polydimethylsiloxane, cyclic polyolefin, polycarbonate, polyethylene terephthalate, and transparent fluororesin.
- the mold made of translucent material may be composed of a plurality of materials. At least one of the mold substrate and the master mold is preferably a material that transmits 40% or more of light having a wavelength at which the photoacid generator and the photoradical polymerization initiator act.
- Examples of the method for disposing the curable composition for imprints on the surface of the mold substrate include an inkjet method, a potting method (dispensing method), a spin coating method, a roll coating method, a casting method, a dip coating method, a die coating method, and Langmuller. Examples include a project method and a vacuum deposition method.
- the curable composition for imprints may be disposed on the entire surface of the mold substrate, or may be disposed on a part of the surface of the mold substrate.
- the pressing pressure (gauge pressure) when pressing the master mold against the curable composition for imprints is preferably more than 0 to 10 MPa, more preferably 0.1 to 5 MPa.
- the temperature at which the master mold is pressed against the curable composition for imprints is preferably 0 to 110 ° C, more preferably 10 to 80 ° C.
- the position of the master mold and the mold base material may be adjusted with the alignment mark.
- the curable composition for imprints is irradiated with light to cure the curable composition for imprints.
- a method of irradiating light a method of irradiating light from the master mold side using a translucent material master mold, a method of irradiating light from the mold substrate side using a translucent material mold base, a master mold and a mold
- the method of irradiating light from the clearance gap between base materials is mentioned.
- the wavelength of light is preferably 200 to 500 nm.
- the temperature at the time of irradiation with light is preferably 0 to 110 ° C., more preferably 10 to 80 ° C.
- the temperature at which the cured product layer and the master mold are separated is preferably 0 to 110 ° C, more preferably 10 to 80 ° C.
- the cured product layer and the mold base material are formed since the cured product layer is formed by curing the curable composition for imprints of the present invention. And a replica mold having excellent releasability from the cured material of the material to be transferred when used in the imprint method.
- An article having a fine pattern on the surface obtained by the method for producing an article having a fine pattern on the surface of the present invention comprises a substrate and a cured product layer formed on the surface of the substrate and having the fine pattern on the surface.
- the cured product layer is composed of a cured product of the material to be transferred.
- FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of an article having a fine pattern on its surface.
- the article 70 having the fine pattern on the surface includes a base material 60 and a cured product layer 72 having the fine pattern 74 on the surface, which is provided on the surface of the base material 60 as the outermost layer.
- Examples of the substrate include an inorganic material substrate or an organic material substrate.
- an inorganic material substrate As an inorganic material and an organic material, the same thing as the mold base mentioned above is mentioned.
- the cured product layer is a layer made of a cured product of the material to be transferred.
- the cured product layer has a fine pattern on the surface having one or both of a plurality of convex portions and a plurality of concave portions.
- the fine pattern is a reverse pattern corresponding to the fine pattern of the imprint replica mold of the present invention.
- a curable composition is mentioned as a material to be transferred.
- a curable composition what contains any one or both of curable resin and a curable monomer, and a photoinitiator is mentioned.
- the curable resin, the curable monomer, and the photoinitiator include known ones.
- the method for producing an article having a fine pattern on the surface of the present invention includes the following steps ( ⁇ ) to ( ⁇ ).
- Steps ( ⁇ ) to ( ⁇ ) may be performed in the same manner as steps (a) to (c) in the above-described method for producing an imprint replica mold of the present invention.
- the imprint replica mold of the present invention is used in the method for manufacturing an article having the fine pattern of the present invention described above on the surface, the cured product layer and the mold base material are used in the imprint replica mold. Peeling is suppressed, and the mold release property between the cured product layer of the imprint replica mold and the cured material of the transfer material is excellent.
- Examples 1 to 13 are examples, and examples 14 to 18 are comparative examples.
- Viscosity of curable composition The viscosity of the curable composition was determined by measuring the dynamic viscoelasticity at a shear rate of 10 s ⁇ 1 at 25 ° C. using a dynamic viscoelasticity measuring apparatus (manufactured by Anton Paar, Physica MCR301).
- a curable composition is applied to the surface of a quartz glass substrate (corresponding to a master mold) that has been subjected to a release treatment, and a PET (polyethylene terephthalate) film having a thickness of 100 ⁇ m is used as a spacer on a portion where the curable composition is not applied. installed.
- a slide glass substrate (corresponding to a mold base material) that has not been subjected to mold release treatment is placed on the surface of the curable composition, and cured by irradiating UV light from a high-pressure mercury lamp on the slide glass substrate side at an exposure amount of 1000 mJ / cm 2. After forming the physical layer, the quartz glass substrate was peeled from the cured product layer.
- the surface of the cured product layer is washed with ethanol, dried, and baked at 100 ° C. for 60 minutes to provide a slide glass substrate with a cured product layer (thickness: 100 ⁇ m) with a flat surface (equivalent to a replica mold) Got.
- the quartz glass substrate that has been subjected to the release treatment is superimposed on the surface of the material to be transferred via a spacer of a PET film having a thickness of 50 ⁇ m, and ultraviolet rays are irradiated from a high-pressure mercury lamp on the quartz glass substrate side at an exposure amount of 1000 mJ / cm 2 .
- the quartz glass substrate was peeled off from the cured material of the transfer material.
- the surface of the cured material of the transfer material is washed with ethanol, dried, and baked at 125 ° C. for 15 minutes to form a layer made of the cured material of the transfer material having a thickness of 50 ⁇ m on the surface of the cured material layer.
- a test specimen for evaluation was obtained.
- the peeled state of the cured product and the cured product layer of the material to be transferred after peeling was examined and evaluated according to the following criteria.
- Good (O) The cured product layer does not float on the surface of the slide glass substrate and remains over the entire surface, and the cured product of the transfer material does not remain on the surface of the cured product layer.
- a curable composition was applied to the surface of the quartz glass substrate that had been subjected to the mold release treatment, and silicon rubber having a thickness of 3 mm was placed as a spacer on a portion where the curable composition was not applied.
- a slide glass substrate that has not been subjected to a mold release treatment is stacked on the surface of the curable composition, and an ultraviolet ray is irradiated from a high-pressure mercury lamp on the slide glass substrate side at an exposure amount of 1000 mJ / cm 2 to form a cured product layer.
- the quartz glass substrate was peeled from the cured product layer.
- the surface of the cured product layer was washed with ethanol, dried, and baked at 100 ° C.
- a slide glass substrate with a cured product layer having a flat surface.
- a curable composition is applied to the surface of a quartz glass substrate that has been subjected to a mold release treatment, if the viscosity of the curable composition is low, the composition spreads on the quartz glass substrate and is harder than the height of the silicon rubber spacer. The height of the composition is lowered.
- a cured product having a thickness of 3 mm can be obtained by applying the curable composition to the slide glass substrate, stacking the quartz glass substrates so as to overlap each other, and irradiating with ultraviolet rays.
- Thermal polymerization initiator 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.).
- a 1 L three-necked flask was charged with 90.0 g of 1H, 1H, 8H, 8H-dodecafluoro-1,8-octanediol, 55.3 g of triethylamine, and 1200 mL of tetrahydrofuran, and stirred at 10 ° C. in an ice bath. Cooled to: After 49.5 g of acryloyl chloride was added dropwise over 2 hours, the mixture was stirred at 10 ° C. or lower for 5 hours, returned to room temperature, and further stirred overnight.
- a 1 L three-necked flask is charged with 20.0 g of 1H, 1H, 2H, 2H, 9H, 9H, 10H, 10H-dodecafluoro-1,10-decanediol, 11.4 g of triethylamine, and 250 mL of tetrahydrofuran.
- the mixture was cooled to 10 ° C. or lower with an ice bath while stirring.
- 10.2 g of acryloyl chloride was added dropwise over 30 minutes, the mixture was stirred at 10 ° C. or lower for 3 hours, returned to room temperature, and further stirred overnight.
- a 1 L three-necked flask is charged with 20.0 g of 1H, 1H, 10H, 10H-hexadecafluoro-1,10-decanediol, 9.6 g of triethylamine, and 100 mL of tetrahydrofuran, and stirred for 10 with an ice bath. Cooled below °C. After 8.0 g of acryloyl chloride was added dropwise over 30 minutes, the mixture was stirred at 10 ° C. or lower for 3 hours, returned to room temperature, and further stirred overnight. 200 mL of hydrochloric acid (1M) and 100 mL of ethyl acetate were added, and the mixture was further stirred for 30 minutes.
- a 1 L three-necked flask is charged with 15.0 g of 1H, 1H, 6H, 6H-octafluoro-1,6-hexanediol, 12.7 g of triethylamine, and 100 mL of tetrahydrofuran, and stirred at 10 ° C. in an ice bath. Cooled to: After 10.6 g of acryloyl chloride was added dropwise over 30 minutes, the mixture was stirred at 10 ° C. or lower for 3 hours, returned to room temperature, and further stirred overnight. 200 mL of aqueous hydrochloric acid (1M) and 100 mL of ethyl acetate were added, and the mixture was further stirred for 30 minutes.
- Non-fluorine monomer Monomer (M-1): Tricyclodecane dimethanol diacrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., NK ester A-DCP). Monomer (M-2): Isobornyl acrylate (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., light acrylate IB-XA). Monomer (M-3): Polyethylene glycol diacrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., NK ester A-200).
- P-1) Triarylsulfonium salt photoacid generator (manufactured by San Apro, CPI-210S).
- P-2) Tri-p-tolylsulfonium trifluoromethanesulfonate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.).
- the mixture was cooled to room temperature, and the resulting reaction solution was added to 1 L of hexane to precipitate and collect a viscous body. Further, the obtained viscous material was dissolved in 15 g of MEK, added to 1 L of hexane, the viscous material was precipitated again and collected, and dried under vacuum to obtain a precursor of the fluoropolymer (A-4). It was.
- the weight average molecular weight (Mw) was 1,900.
- a fluoropolymer (A-6) was obtained in the same manner as in Production Example 4, except that the amount of monomer (X-1) was changed to 17.3 g and the amount of MEK was changed to 265 g. The results are shown in Tables 1 and 2.
- Production Example 7 Production of fluoropolymer (A-7): Production Example except that the amount of monomer (I-1) was changed to 35.0 g, the amount of monomer (II-1) was changed to 10.0 g, and the amount of thermal polymerization initiator was changed to 0.50 g. In the same manner as in Example 1, a fluoropolymer (A-7) was obtained. The results are shown in Tables 1 and 2.
- * 1 Substance part of monomer (III'-1) and the amount of monomer (III'-2) corresponding to the total amount of monomers (I), (II) and (III ') equivalent to 100 parts by mass The sum of the number of parts by mass with respect to a total of 100 parts by mass of the monomers (I), (II) and (III ′) corresponding to the amount ⁇ 2.
- * 2 Substance amount relative to the total substance amount of monomers (I), (II), and (III ′).
- Example 1 Each component described in Table 3 was blended according to the blending composition (the numerical value was% by mass), and stirred and mixed with a mix rotor to obtain a uniform and transparent curable composition.
- the evaluation results are shown in Table 4.
- Example 17 since the fluorine content of the curable monomer is less than 1% by mass, the compatibility between the curable monomer and the fluorine-containing polymer (A) is poor, and the ratio of the fluorine-containing polymer (A) is 10% by mass It was not possible to make them compatible. Since the compatibility was poor, the test specimen for evaluation could not be prepared.
- Example 18 since the fluorine content of the curable monomer is less than 1% by mass, the content of the fluorinated polymer (A) is set to 5% in order to make the curable monomer and the fluorinated polymer (A) compatible. % Needed to be. Since the content of the fluorinated polymer (A) was 10% by mass or less, the adhesion to the mold substrate was inferior, and the cured product layer was peeled off from the surface of the slide glass substrate when measuring the peel strength.
- the viscosity is 0.1 Pa ⁇ s or more, but the curable composition tends to spread at 1.0 Pa ⁇ s or less, so that not only the quartz glass substrate but also the slide glass substrate A cured product having a thickness of 3 mm could be produced by applying the curable composition to the top.
- the viscosity was 2.0 Pa ⁇ s or more, a cured product having a thickness of 3 mm could be obtained only by applying the curable composition on the quartz glass substrate.
- the replica mold for imprinting of the present invention is an etching in the production of optical elements, display optical members (antireflection members, fingerprint adhesion suppression members, etc.), biochips, microreactor chips, recording media, catalyst carriers, semiconductor devices, etc. It is useful as an imprint mold used in the production of a substrate with a resist for a mask.
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Abstract
モールド基材との密着性、およびインプリント法に用いた際の被転写材料の硬化物との離型性に優れたレプリカモールドの硬化物層を形成できるインプリント用硬化性組成物;インプリント用硬化性組成物を用いたインプリント用レプリカモールド、その製造方法、ならびに該レプリカモールドを用いた、微細パターンを表面に有する物品の製造方法の提供。 CH2=C(R1)C(O)OR2Rf(R1:水素原子、メチル等、R2:フッ素原子を有さない2価の連結基、Rf:炭素数2~6のフルオロアルキル基等)に基づく構成単位(a)および酸素原子を有するカチオン重合性反応基を有する構成単位(b)を有する含フッ素ポリマーと、光酸発生剤とを含み;含フッ素ポリマーの割合が、インプリント用硬化性組成物の100質量%のうち、11~89質量%である、インプリント用硬化性組成物を用いる。
Description
本発明は、インプリント用硬化性組成物、インプリント用レプリカモールドおよびその製造方法、ならびに微細パターンを表面に有する物品の製造方法に関する。
光学部材、記録メディア、半導体デバイス等の製造において、ナノメートルオーダーの微細パターンを短時間で形成する方法として、インプリント法が知られている。このインプリント法は、微細パターンを表面に有するモールドを、基材の表面に配置された被転写材料(硬化性組成物)に押し付け、被転写材料を硬化させることによって、微細パターンが表面に転写された硬化物層を基材の表面に形成する方法である。
インプリント法に用いられるマスターモールドは、シリコン、石英ガラス、金属等の表面に微細パターンを精密加工によって形成しているため、非常に高価である。そのため、インプリント法によって、マスターモールドの微細パターンが表面に転写された硬化物層をモールド基材(ガラス、例えば石英ガラス)の表面に有するレプリカモールドを製造することが行われる。
レプリカモールドの硬化物層を形成するための硬化性組成物として、特許文献1には、硬化性樹脂または硬化性モノマー100重量部に対して、硬化性のフッ素系ポリマー(A)0.1~10重量部を含み、硬化性のフッ素系ポリマー(A)が、炭素数4~6のフルオロアルキル基を有するα位置換アクリレートに基づく構成単位およびエポキシ基を有する架橋基含有モノマーに基づく構成単位を有する、インプリント用の樹脂モールド材料組成物が記載されている。
レプリカモールドの硬化物層には、モールド基材との密着性、およびインプリント法に用いた際の被転写材料の硬化物との離型性が求められる。
しかし、特許文献1に記載の樹脂モールド材料組成物から形成されたレプリカモールドの硬化物層は、モールド基材との密着性、およびインプリント法に用いた際の被転写材料の硬化物との離型性ともに不充分である。
しかし、特許文献1に記載の樹脂モールド材料組成物から形成されたレプリカモールドの硬化物層は、モールド基材との密着性、およびインプリント法に用いた際の被転写材料の硬化物との離型性ともに不充分である。
本発明は、モールド基材との密着性、およびインプリント法に用いた際の被転写材料の硬化物との離型性に優れたレプリカモールドの硬化物層を形成できるインプリント用硬化性組成物;硬化物層とモールド基材との密着性、およびインプリント法に用いた際の被転写材料の硬化物との離型性に優れたインプリント用レプリカモールド、その製造方法、ならびに該レプリカモールドを用いた、微細パターンを表面に有する物品の製造方法を提供する。
本発明は、下記の態様を有する。
<1>下式で表されるモノマー(I)に基づく構成単位(a)および酸素原子を有するカチオン重合性反応基を有する構成単位(b)(ただし、前記構成単位(a)を除く。)を有する含フッ素ポリマーと、光酸発生剤とを含み;前記含フッ素ポリマーの割合が、インプリント用硬化性組成物の100質量%のうち、11~89質量%であることを特徴とするインプリント用硬化性組成物。
CH2=C(R1)C(O)OR2Rf (I)
ただし、R1は、水素原子、メチル基またはハロゲン原子であり、R2は、フッ素原子を有さない2価の連結基であり、Rfは、炭素数2~6のフルオロアルキル基または炭素数2~6のフルオロアルキル基の炭素原子間にエーテル性酸素原子を有する基であり、Rfは、R2に結合する炭素原子が少なくとも1つのフッ素原子を有する。
<2>前記構成単位(b)の含有量が、前記構成単位(a)の100質量部に対して、10~150質量部である、前記<1>のインプリント用硬化性組成物。
<3>前記含フッ素ポリマーの質量平均分子量が、1,000~50,000である、前記<1>または<2>のインプリント用硬化性組成物。
<4>前記含フッ素ポリマーが、ペンダント基にエチレン性二重結合を有する構成単位(c)をさらに有する、前記<1>~<3>のいずれかのインプリント用硬化性組成物。
<5>25℃における粘度が、0.1Pa・s以上である、前記<1>~<4>のいずれかのインプリント用硬化性組成物。
<6>前記含フッ素ポリマーのフッ素含有率が、22質量%以上である、前記<1>~<5>のいずれかのインプリント用硬化性組成物。
<7>前記インプリント用硬化性組成物のフッ素含有率が、5質量%以上である、前記<1>~<6>のいずれかのインプリント用硬化性組成物。
<8>前記インプリント用硬化性組成物が、硬化性モノマーをさらに含み;前記硬化性モノマーが、含フッ素モノマーを含む、前記<1>~<7>のいずれかのインプリント用硬化性組成物。
<9>前記硬化性モノマーのフッ素含有率が、1質量%以上である、前記<8>のインプリント用硬化性組成物。
<10>モールド基材と、前記モールド基材の表面に形成された、微細パターンを表面に有する硬化物層とを有し;前記硬化物層が、前記<1>~<9>のいずれかのインプリント用硬化性組成物の硬化物からなることを特徴とするインプリント用レプリカモールド。
<11>前記モールド基材が、ガラスである、前記<10>のインプリント用レプリカモールド。
<12>前記モールド基材が、石英ガラスである、前記<10>のインプリント用レプリカモールド。
<13>前記<10>~<12>のいずれかのインプリント用レプリカモールドを製造する方法であり;微細パターンを表面に有するマスターモールドと前記モールド基材との間に、前記マスターモールドの微細パターンが前記インプリント用硬化性組成物に接するように、前記インプリント用硬化性組成物を挟持し;前記インプリント用硬化性組成物を硬化させて硬化物層を形成し;前記硬化物層と前記マスターモールドとを分離することを特徴とするインプリント用レプリカモールドの製造方法。
<14>基材と、前記基材の表面に形成された、微細パターンを表面に有する硬化物層とを有する、微細パターンを表面に有する物品を製造する方法であり;前記<10>~<12>のいずれかのインプリント用レプリカモールドと前記基材との間に、前記インプリント用レプリカモールドの微細パターンが被転写材料に接するように、前記被転写材料を挟持し;前記被転写材料を硬化させて硬化物層を形成し;前記硬化物層と前記インプリント用レプリカモールドとを分離することを特徴とする微細パターンを表面に有する物品の製造方法。
<1>下式で表されるモノマー(I)に基づく構成単位(a)および酸素原子を有するカチオン重合性反応基を有する構成単位(b)(ただし、前記構成単位(a)を除く。)を有する含フッ素ポリマーと、光酸発生剤とを含み;前記含フッ素ポリマーの割合が、インプリント用硬化性組成物の100質量%のうち、11~89質量%であることを特徴とするインプリント用硬化性組成物。
CH2=C(R1)C(O)OR2Rf (I)
ただし、R1は、水素原子、メチル基またはハロゲン原子であり、R2は、フッ素原子を有さない2価の連結基であり、Rfは、炭素数2~6のフルオロアルキル基または炭素数2~6のフルオロアルキル基の炭素原子間にエーテル性酸素原子を有する基であり、Rfは、R2に結合する炭素原子が少なくとも1つのフッ素原子を有する。
<2>前記構成単位(b)の含有量が、前記構成単位(a)の100質量部に対して、10~150質量部である、前記<1>のインプリント用硬化性組成物。
<3>前記含フッ素ポリマーの質量平均分子量が、1,000~50,000である、前記<1>または<2>のインプリント用硬化性組成物。
<4>前記含フッ素ポリマーが、ペンダント基にエチレン性二重結合を有する構成単位(c)をさらに有する、前記<1>~<3>のいずれかのインプリント用硬化性組成物。
<5>25℃における粘度が、0.1Pa・s以上である、前記<1>~<4>のいずれかのインプリント用硬化性組成物。
<6>前記含フッ素ポリマーのフッ素含有率が、22質量%以上である、前記<1>~<5>のいずれかのインプリント用硬化性組成物。
<7>前記インプリント用硬化性組成物のフッ素含有率が、5質量%以上である、前記<1>~<6>のいずれかのインプリント用硬化性組成物。
<8>前記インプリント用硬化性組成物が、硬化性モノマーをさらに含み;前記硬化性モノマーが、含フッ素モノマーを含む、前記<1>~<7>のいずれかのインプリント用硬化性組成物。
<9>前記硬化性モノマーのフッ素含有率が、1質量%以上である、前記<8>のインプリント用硬化性組成物。
<10>モールド基材と、前記モールド基材の表面に形成された、微細パターンを表面に有する硬化物層とを有し;前記硬化物層が、前記<1>~<9>のいずれかのインプリント用硬化性組成物の硬化物からなることを特徴とするインプリント用レプリカモールド。
<11>前記モールド基材が、ガラスである、前記<10>のインプリント用レプリカモールド。
<12>前記モールド基材が、石英ガラスである、前記<10>のインプリント用レプリカモールド。
<13>前記<10>~<12>のいずれかのインプリント用レプリカモールドを製造する方法であり;微細パターンを表面に有するマスターモールドと前記モールド基材との間に、前記マスターモールドの微細パターンが前記インプリント用硬化性組成物に接するように、前記インプリント用硬化性組成物を挟持し;前記インプリント用硬化性組成物を硬化させて硬化物層を形成し;前記硬化物層と前記マスターモールドとを分離することを特徴とするインプリント用レプリカモールドの製造方法。
<14>基材と、前記基材の表面に形成された、微細パターンを表面に有する硬化物層とを有する、微細パターンを表面に有する物品を製造する方法であり;前記<10>~<12>のいずれかのインプリント用レプリカモールドと前記基材との間に、前記インプリント用レプリカモールドの微細パターンが被転写材料に接するように、前記被転写材料を挟持し;前記被転写材料を硬化させて硬化物層を形成し;前記硬化物層と前記インプリント用レプリカモールドとを分離することを特徴とする微細パターンを表面に有する物品の製造方法。
本発明のインプリント用硬化性組成物によれば、モールド基材との密着性、およびインプリント法に用いた際の被転写材料の硬化物との離型性に優れたレプリカモールドの硬化物層を形成できる。
本発明のレプリカモールドは、硬化物層とモールド基材との密着性、およびインプリント法に用いた際の被転写材料の硬化物との離型性に優れる。
本発明のレプリカモールドの製造方法によれば、硬化物層とモールド基材との密着性、およびインプリント法に用いた際の被転写材料の硬化物との離型性に優れたレプリカモールドを製造できる。
本発明の微細パターンを表面に有する物品の製造方法によれば、インプリント用レプリカモールドにおいて硬化物層とモールド基材との剥離が抑えられ、かつインプリント用レプリカモールドの硬化物層と被転写材料の硬化物との離型性に優れる。
本発明のレプリカモールドは、硬化物層とモールド基材との密着性、およびインプリント法に用いた際の被転写材料の硬化物との離型性に優れる。
本発明のレプリカモールドの製造方法によれば、硬化物層とモールド基材との密着性、およびインプリント法に用いた際の被転写材料の硬化物との離型性に優れたレプリカモールドを製造できる。
本発明の微細パターンを表面に有する物品の製造方法によれば、インプリント用レプリカモールドにおいて硬化物層とモールド基材との剥離が抑えられ、かつインプリント用レプリカモールドの硬化物層と被転写材料の硬化物との離型性に優れる。
以下の用語の定義は、本明細書および特許請求の範囲にわたって適用される。
数値範囲における「~」は、特段の定めがない限り、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ことを示す。
図1~図4における寸法比は、説明の便宜上、実際のものとは異なったものである。
「モノマー」とは、ポリマーの構成単位となり得る化合物を意味する。モノマーとしては、エチレン性二重結合を有する化合物、エチレン性二重結合と反応し得る基(チオール基等)を有する化合物が挙げられる。
「構成単位」とは、モノマーから構成される単位を意味する。構成単位は、モノマーの反応によって直接形成された単位であってもよく、ポリマーを処理することによって該単位の一部が別の構造に変換された単位であってもよい。
「(メタ)アクリレート」は、アクリレート及びメタクリレートの総称である。
「光」とは、紫外線、可視光線、赤外線、電子線および放射線の総称である。
数値範囲における「~」は、特段の定めがない限り、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ことを示す。
図1~図4における寸法比は、説明の便宜上、実際のものとは異なったものである。
「モノマー」とは、ポリマーの構成単位となり得る化合物を意味する。モノマーとしては、エチレン性二重結合を有する化合物、エチレン性二重結合と反応し得る基(チオール基等)を有する化合物が挙げられる。
「構成単位」とは、モノマーから構成される単位を意味する。構成単位は、モノマーの反応によって直接形成された単位であってもよく、ポリマーを処理することによって該単位の一部が別の構造に変換された単位であってもよい。
「(メタ)アクリレート」は、アクリレート及びメタクリレートの総称である。
「光」とは、紫外線、可視光線、赤外線、電子線および放射線の総称である。
<インプリント用硬化性組成物>
本発明のインプリント用硬化性組成物は、特定の含フッ素ポリマー(以下、含フッ素ポリマー(A)と記す。)と光酸発生剤とを含み、更に硬化性モノマーを含んでもよく、さらにまた光ラジカル重合開始剤を含んでいてもよい。本発明のインプリント用硬化性組成物は、必要に応じて他の成分を含んでいてもよい。
本発明のインプリント用硬化性組成物は、特定の含フッ素ポリマー(以下、含フッ素ポリマー(A)と記す。)と光酸発生剤とを含み、更に硬化性モノマーを含んでもよく、さらにまた光ラジカル重合開始剤を含んでいてもよい。本発明のインプリント用硬化性組成物は、必要に応じて他の成分を含んでいてもよい。
インプリント用硬化性組成物の25℃における粘度は、0.1Pa・s以上が好ましく、0.2Pa・s以上がより好ましく、1.0Pa・s以上がさらに好ましい。また、上記粘度は15Pa・s以下が好ましく、12Pa・s以下がより好ましい。該粘度が0.1~15Pa・sの範囲内であれば、特別な操作(たとえば、インプリント用硬化性組成物を高温に加熱して低粘度にする操作等)を行うことなく、インプリント用硬化性組成物をマスターモールドに容易に接触させることができる。また、インプリント用硬化性組成物がモールド基材の表面から流れ出すことなく、簡便にモールド基材の表面に塗布できる。特に、厚さ3mm以上のパターンを作製する際は、基材から材料が流れ出ないように粘度が高い方が望ましく、該粘度は好ましくは、1.0Pa・s以上であり、好ましくは2.0Pa・s以上である。
インプリント用硬化性組成物のフッ素含有率は、5質量%以上が好ましく、10質量%以上がより好ましく、15質量%以上がさらに好ましい。このフッ素含有率が前記下限値以上であれば、インプリント用硬化性組成物を硬化した硬化物層が、被転写材料の硬化物との離型性を充分に発揮できる。また、このフッ素含有率は80質量%以下が好ましく、60質量%以下がより好ましい。このフッ素含有率が前記上限値以下であれば、モールド基材との密着性の低下を抑えることができる。
(含フッ素ポリマー(A))
含フッ素ポリマー(A)は、特定の構成単位(a)および特定の構成単位(b)を有する。含フッ素ポリマー(A)は、特定の構成単位(c)をさらに有することが好ましい。含フッ素ポリマー(A)は、必要に応じて構成単位(a)、構成単位(b)および構成単位(c)以外の構成単位(d)をさらに有していてもよい。
含フッ素ポリマー(A)は、特定の構成単位(a)および特定の構成単位(b)を有する。含フッ素ポリマー(A)は、特定の構成単位(c)をさらに有することが好ましい。含フッ素ポリマー(A)は、必要に応じて構成単位(a)、構成単位(b)および構成単位(c)以外の構成単位(d)をさらに有していてもよい。
構成単位(a)は、下式で表されるモノマー(I)に基づく構成単位である。
含フッ素ポリマー(A)が構成単位(a)を有することによって、含フッ素ポリマー(A)を含む硬化物層が、被転写材料の硬化物との離型性を発揮できる。
含フッ素ポリマー(A)が構成単位(a)を有することによって、含フッ素ポリマー(A)を含む硬化物層が、被転写材料の硬化物との離型性を発揮できる。
CH2=C(R1)C(O)OR2Rf (I)
ただし、R1は、水素原子、メチル基またはハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子等)であり、R2は、フッ素原子を有さない2価の連結基であり、Rfは、炭素数2~6のフルオロアルキル基または炭素数2~6のフルオロアルキル基の炭素原子間にエーテル性酸素原子を有する基であり、Rfは、R2に結合する炭素原子が少なくとも1つのフッ素原子を有する。
R2としては、モノマー(I)の入手のしやすさの点から、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い。
Rfとしては、離型性の点から、炭素数2~6のペルフルオロアルキル基または炭素数2~6のペルフルオロアルキル基の炭素原子間にエーテル性酸素原子を有する基が好ましい。Rfの炭素数は、離型性の点から、4~6が好ましく、6が特に好ましく、環境負荷を抑える点から、6以下である。
ここで、Rfの炭素原子間に含まれる該エーテル性酸素原子は一個であってもよく、複数個であってもよい。
ただし、R1は、水素原子、メチル基またはハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子等)であり、R2は、フッ素原子を有さない2価の連結基であり、Rfは、炭素数2~6のフルオロアルキル基または炭素数2~6のフルオロアルキル基の炭素原子間にエーテル性酸素原子を有する基であり、Rfは、R2に結合する炭素原子が少なくとも1つのフッ素原子を有する。
R2としては、モノマー(I)の入手のしやすさの点から、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い。
Rfとしては、離型性の点から、炭素数2~6のペルフルオロアルキル基または炭素数2~6のペルフルオロアルキル基の炭素原子間にエーテル性酸素原子を有する基が好ましい。Rfの炭素数は、離型性の点から、4~6が好ましく、6が特に好ましく、環境負荷を抑える点から、6以下である。
ここで、Rfの炭素原子間に含まれる該エーテル性酸素原子は一個であってもよく、複数個であってもよい。
モノマー(I)としては、下記の化合物が挙げられる。
CH2=C(CH3)C(O)O(CH2)2(CF2)2F、
CH2=C(CH3)C(O)O(CH2)2(CF2)3F、
CH2=C(CH3)C(O)O(CH2)2(CF2)4F、
CH2=C(CH3)C(O)O(CH2)2(CF2)5F、
CH2=C(CH3)C(O)O(CH2)2(CF2)6F、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2CF(CF3)OCF2CF2CF3、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2CF2OCF2CF2OCF3、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2CF2OCF2CF2OCF2CF3、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2CF2OCF2CF2OCF2CF2OCF3、
CH2=CHC(O)O(CH2)2(CF2)2F、
CH2=CHC(O)O(CH2)2(CF2)3F、
CH2=CHC(O)O(CH2)2(CF2)4F、
CH2=CHC(O)O(CH2)2(CF2)5F、
CH2=CHC(O)O(CH2)2(CF2)6F、
CH2=CHC(O)OCH2CF(CF3)OCF2CF2CF3、
CH2=CHC(O)OCH2CF2OCF2CF2OCF3、
CH2=CHC(O)OCH2CF2OCF2CF2OCF2CF3、
CH2=CHC(O)OCH2CF2OCF2CF2OCF2CF2OCF3、
CH2=C(Cl)C(O)O(CH2)2(CF2)2F、
CH2=C(Cl)C(O)O(CH2)2(CF2)3F、
CH2=C(Cl)C(O)O(CH2)2(CF2)4F、
CH2=C(Cl)C(O)O(CH2)2(CF2)5F、
CH2=C(Cl)C(O)O(CH2)2(CF2)6F等。
モノマー(I)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
CH2=C(CH3)C(O)O(CH2)2(CF2)2F、
CH2=C(CH3)C(O)O(CH2)2(CF2)3F、
CH2=C(CH3)C(O)O(CH2)2(CF2)4F、
CH2=C(CH3)C(O)O(CH2)2(CF2)5F、
CH2=C(CH3)C(O)O(CH2)2(CF2)6F、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2CF(CF3)OCF2CF2CF3、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2CF2OCF2CF2OCF3、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2CF2OCF2CF2OCF2CF3、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2CF2OCF2CF2OCF2CF2OCF3、
CH2=CHC(O)O(CH2)2(CF2)2F、
CH2=CHC(O)O(CH2)2(CF2)3F、
CH2=CHC(O)O(CH2)2(CF2)4F、
CH2=CHC(O)O(CH2)2(CF2)5F、
CH2=CHC(O)O(CH2)2(CF2)6F、
CH2=CHC(O)OCH2CF(CF3)OCF2CF2CF3、
CH2=CHC(O)OCH2CF2OCF2CF2OCF3、
CH2=CHC(O)OCH2CF2OCF2CF2OCF2CF3、
CH2=CHC(O)OCH2CF2OCF2CF2OCF2CF2OCF3、
CH2=C(Cl)C(O)O(CH2)2(CF2)2F、
CH2=C(Cl)C(O)O(CH2)2(CF2)3F、
CH2=C(Cl)C(O)O(CH2)2(CF2)4F、
CH2=C(Cl)C(O)O(CH2)2(CF2)5F、
CH2=C(Cl)C(O)O(CH2)2(CF2)6F等。
モノマー(I)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
構成単位(b)は、酸素原子を有するカチオン重合性反応基を有する構成単位(ただし、前記構成単位(a)を除く。)である。
含フッ素ポリマー(A)が構成単位(b)を有することによって、含フッ素ポリマー(A)を含む硬化物層が、モールド基材との密着性を発揮できる。
すなわち、露光によって光酸発生剤から発生した酸によって、構成単位(b)における酸素原子を有するカチオン重合性反応基と、モールド基材の表面の反応性基(水酸基等)とが反応し、含フッ素ポリマー(A)を含む硬化物層とモールド基材とが化学的に結合する。
含フッ素ポリマー(A)が構成単位(b)を有することによって、含フッ素ポリマー(A)を含む硬化物層が、モールド基材との密着性を発揮できる。
すなわち、露光によって光酸発生剤から発生した酸によって、構成単位(b)における酸素原子を有するカチオン重合性反応基と、モールド基材の表面の反応性基(水酸基等)とが反応し、含フッ素ポリマー(A)を含む硬化物層とモールド基材とが化学的に結合する。
酸素原子を有するカチオン重合性反応基としては、環状エーテル、ビニルエーテル等が挙げられ、反応性が高く、速やかに結合を形成する点から、環状エーテルが好ましい。
環状エーテルとしては、エポキシ基、オキセタン基、3,4-エポキシシクロヘキシル基等が挙げられる。ビニルエーテルとしては、ビニルオキシ基等が挙げられる。
環状エーテルとしては、エポキシ基、オキセタン基、3,4-エポキシシクロヘキシル基等が挙げられる。ビニルエーテルとしては、ビニルオキシ基等が挙げられる。
構成単位(b)の具体例としては、酸素原子を有するカチオン重合性反応基を有するモノマー(II)に基づく構成単位が挙げられる。
モノマー(II)としては、グリシジル(メタ)アクリレート、(3-エチルオキセタン-3-イル)メチル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートグリシジルエーテル、3,4-エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。モノマー(II)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
モノマー(II)としては、グリシジル(メタ)アクリレート、(3-エチルオキセタン-3-イル)メチル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートグリシジルエーテル、3,4-エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。モノマー(II)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
構成単位(c)は、ペンダント基にエチレン性二重結合を有する構成単位である。
含フッ素ポリマー(A)が構成単位(c)を有することによって、含フッ素ポリマー(A)を含むインプリント用硬化性組成物の硬化性がよくなる。
含フッ素ポリマー(A)が構成単位(c)を有することによって、含フッ素ポリマー(A)を含むインプリント用硬化性組成物の硬化性がよくなる。
構成単位(c)は、たとえば、第1の反応性基を有するモノマー(III’)に基づく構成単位(c’)に、第1の反応性基と反応し得る第2の反応性基およびエチレン性二重結合を有するモノマー(X)を反応させることによって形成できる。
第1の反応性基としては、水酸基、カルボキシル基、アミノ基等が挙げられる。
第2の反応性基としては、イソシアネート基、カルボキシル基、酸クロライド基等が挙げられる。
第1の反応性基としては、水酸基、カルボキシル基、アミノ基等が挙げられる。
第2の反応性基としては、イソシアネート基、カルボキシル基、酸クロライド基等が挙げられる。
モノマー(III’)としては、水酸基を有する(メタ)アクリレート、水酸基およびエチレン性二重結合を有する化合物(ただし、(メタ)アクリレートを除く。)、カルボキシル基を有する(メタ)アクリレート、カルボキシル基およびエチレン性二重結合を有する化合物(ただし、(メタ)アクリレートを除く。)、水酸基およびチオール基を有する化合物、カルボキシル基およびチオール基を有する化合物、アミノ基およびエチレン性二重結合を有する化合物、チオール基、アミノ基およびカルボキシル基を有する化合物等が挙げられる。
水酸基を有する(メタ)アクリレートとしては、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、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
水酸基およびエチレン性二重結合を有する化合物としては、N-(ヒドロキシメチル)(メタ)アクリルアミド、N-(ヒドロキシエチル)(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。
カルボキシル基を有する(メタ)アクリレートとしては、(メタ)アクリル酸、β-カルボキシエチル(メタ)アクリレート、コハク酸モノ(2-(メタ)アクリロイルオキシエチル)、フタル酸モノ(2-(メタ)アクリロイロキシエチル)、ヘキサヒドロフタル酸モノ(2-(メタ)アクリロイロキシエチル)、フタル酸モノ(2-(メタ)アクリロイルオキシエチル-2-ヒドロキシエチル)等が挙げられる。
カルボキシル基およびエチレン性二重結合を有する化合物としては、6-アクリルアミドヘキサン酸等が挙げられる。
水酸基およびチオール基を有する化合物としては、2-メルカプトエタノール、3-メルカプト-1-プロパノール、α-チオグリセロール、2,3-ジメルカプト-1-プロパノール、6-メルカプト-1-ヘキサノール等が挙げられる。
カルボキシル基およびチオール基を有する化合物としては、チオグリコール酸、チオ乳酸、チオりんご酸、3-メルカプトイソ酪酸、1-(メルカプトメチル)シクロプロパン酢酸、3-メルカプト安息香酸、4-メルカプト安息香酸等が挙げられる。
アミノ基およびエチレン性二重結合を有する化合物としては、(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。
チオール基、アミノ基およびカルボキシル基を有する化合物としては、L-システイン等が挙げられる。
モノマー(III’)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
水酸基を有する(メタ)アクリレートとしては、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、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
水酸基およびエチレン性二重結合を有する化合物としては、N-(ヒドロキシメチル)(メタ)アクリルアミド、N-(ヒドロキシエチル)(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。
カルボキシル基を有する(メタ)アクリレートとしては、(メタ)アクリル酸、β-カルボキシエチル(メタ)アクリレート、コハク酸モノ(2-(メタ)アクリロイルオキシエチル)、フタル酸モノ(2-(メタ)アクリロイロキシエチル)、ヘキサヒドロフタル酸モノ(2-(メタ)アクリロイロキシエチル)、フタル酸モノ(2-(メタ)アクリロイルオキシエチル-2-ヒドロキシエチル)等が挙げられる。
カルボキシル基およびエチレン性二重結合を有する化合物としては、6-アクリルアミドヘキサン酸等が挙げられる。
水酸基およびチオール基を有する化合物としては、2-メルカプトエタノール、3-メルカプト-1-プロパノール、α-チオグリセロール、2,3-ジメルカプト-1-プロパノール、6-メルカプト-1-ヘキサノール等が挙げられる。
カルボキシル基およびチオール基を有する化合物としては、チオグリコール酸、チオ乳酸、チオりんご酸、3-メルカプトイソ酪酸、1-(メルカプトメチル)シクロプロパン酢酸、3-メルカプト安息香酸、4-メルカプト安息香酸等が挙げられる。
アミノ基およびエチレン性二重結合を有する化合物としては、(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。
チオール基、アミノ基およびカルボキシル基を有する化合物としては、L-システイン等が挙げられる。
モノマー(III’)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
モノマー(X)としては、イソシアネート基を有する(メタ)アクリレート、カルボキシル基を有する(メタ)アクリレート、酸クロライド基を有するモノマー等が挙げられる。
イソシアネート基を有する(メタ)アクリレートとしては、メタクリロイルオキシエチルイソシアネート(昭和電工社製、カレンズMOI(商品名))、アクリロイルオキシエチルイソシアネート(昭和電工社製、カレンズAOI(商品名))、1,1-(ビスアクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネート(昭和電工社製、カレンズMOI-BEI(商品名))、メタクリロイルオキシエトキシエチルイソシアネート(昭和電工社製、カレンズMOI-EG(商品名))等が挙げられる。
カルボキシル基を有する(メタ)アクリレートとしては、(メタ)アクリル酸、β-カルボキシエチル(メタ)アクリレート、コハク酸モノ(2-(メタ)アクリロイルオキシエチル)、フタル酸モノ(2-(メタ)アクリロイロキシエチル)、ヘキサヒドロフタル酸モノ(2-(メタ)アクリロイロキシエチル)、フタル酸モノ(2-(メタ)アクリロイルオキシエチル-2-ヒドロキシエチル)等が挙げられる。
酸クロライド基を有するモノマーとしては、アクリロイルクロライド、メタクリロイルクロライド等が挙げられる。
モノマー(X)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
イソシアネート基を有する(メタ)アクリレートとしては、メタクリロイルオキシエチルイソシアネート(昭和電工社製、カレンズMOI(商品名))、アクリロイルオキシエチルイソシアネート(昭和電工社製、カレンズAOI(商品名))、1,1-(ビスアクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネート(昭和電工社製、カレンズMOI-BEI(商品名))、メタクリロイルオキシエトキシエチルイソシアネート(昭和電工社製、カレンズMOI-EG(商品名))等が挙げられる。
カルボキシル基を有する(メタ)アクリレートとしては、(メタ)アクリル酸、β-カルボキシエチル(メタ)アクリレート、コハク酸モノ(2-(メタ)アクリロイルオキシエチル)、フタル酸モノ(2-(メタ)アクリロイロキシエチル)、ヘキサヒドロフタル酸モノ(2-(メタ)アクリロイロキシエチル)、フタル酸モノ(2-(メタ)アクリロイルオキシエチル-2-ヒドロキシエチル)等が挙げられる。
酸クロライド基を有するモノマーとしては、アクリロイルクロライド、メタクリロイルクロライド等が挙げられる。
モノマー(X)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
構成単位(d)は、構成単位(a)、構成単位(b)および構成単位(c)以外の構成単位である。モノマー(X)と反応せずに残存する構成単位(c’)は、構成単位(d)に含まれる。
構成単位(d)としては、モノマー(I)およびモノマー(II)以外のモノマー(IV)に基づく構成単位が挙げられる。
構成単位(d)としては、モノマー(I)およびモノマー(II)以外のモノマー(IV)に基づく構成単位が挙げられる。
モノマー(IV)としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、tert-ブチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、ベンジル(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、アダマンチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
モノマー(IV)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
モノマー(IV)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
含フッ素ポリマー(A)のフッ素含有率は、22質量%以上が好ましく、25質量%以上がより好ましく、30質量%がさらに好ましい。前記下限値以上であれば含フッ素ポリマー(A)を含む硬化物層が、被転写材料の硬化物との離型性を充分に発揮できる。このフッ素含有率は75質量%以下が好ましく、50質量%以下がより好ましい。前記上限値以下であれば、インプリント用硬化性組成物における含フッ素ポリマー(A)と他の成分との相溶性がよい。
含フッ素ポリマー(A)の全構成単位中の構成単位(a)の割合は、含フッ素ポリマー(A)のフッ素含有率が前記範囲内となるように適宜調整する。
含フッ素ポリマー(A)の全構成単位中の構成単位(a)の割合は、含フッ素ポリマー(A)のフッ素含有率が前記範囲内となるように適宜調整する。
構成単位(b)の含有量は、構成単位(a)100質量部に対して、10~150質量部が好ましい。構成単位(b)の含有量が10質量部以上であれば、含フッ素ポリマー(A)を含む硬化物層が、モールド基材との密着性を充分に発揮できる。構成単位(b)の含有量は、20質量部以上がより好ましく、30質量部以上がさらに好ましい。一方で、構成単位(b)の含有量が150質量部以下であれば、他の構成単位による効果を損ないにくい。構成単位(b)の含有量は120質量部以下がより好ましく、100質量部以下がさらに好ましい。
含フッ素ポリマー(A)が構成単位(c)を含む場合、構成単位(c)の含有量は、構成単位(a)100質量部に対して、10~200質量部が好ましい。構成単位(c)の含有量が10質量部以上であれば、含フッ素ポリマー(A)を含むインプリント用硬化性組成物の硬化性がさらによくなる。構成単位(c)の含有量は、20質量部以上がより好ましく30質量部以上がさらに好ましく、60質量部以上がさらに好ましい。一方、構成単位(c)の含有量は180質量部以下がより好ましく、150質量部以下がさらに好ましく、120質量部以下がさらに好ましい。
構成単位(d)の含有量は、構成単位(a)100質量部に対して、0~30質量部が好ましく、0~20質量部がより好ましく、0~10質量部がさらに好ましい。構成単位(d)の割合が前記範囲の上限値以下であれば、他の構成単位による効果を損ないにくい。
含フッ素ポリマー(A)における各構成単位の割合は、たとえば、含フッ素ポリマー(A)を製造する際に用いた各モノマーの質量比から求めることができる。
含フッ素ポリマー(A)における各構成単位の割合は、たとえば、含フッ素ポリマー(A)を製造する際に用いた各モノマーの質量比から求めることができる。
含フッ素ポリマー(A)の質量平均分子量は、1,000~50,000が好ましい。この質量平均分子量は1,500以上がより好ましく、2,000以上がさらに好ましい。一方で、この質量平均分子量は40,000以下がより好ましく、30,000以下がさらに好ましい。この質量平均分子量が前記範囲内であれば、含フッ素ポリマー(A)が硬化物層の表面に偏在しやすい。その結果、含フッ素ポリマー(A)を含む硬化物層が、被転写材料の硬化物との離型性を充分に発揮できる。
含フッ素ポリマー(A)は、溶液重合法、バルク重合法、乳化重合法等の公知の重合法によって製造できる。重合法としては、溶液重合法が好ましい。
(光酸発生剤)
光酸発生剤は、光を照射することによって酸を発生する化合物であればよい。
光酸発生剤としては、トリアリールスルホニウム塩、ジアリールヨードニウム塩、スルホニルジアゾメタン等が挙げられる。
光酸発生剤は、光を照射することによって酸を発生する化合物であればよい。
光酸発生剤としては、トリアリールスルホニウム塩、ジアリールヨードニウム塩、スルホニルジアゾメタン等が挙げられる。
トリアリールスルホニウム塩またはジアリールヨードニウム塩のカチオン部分の具体例としては、トリフェニルスルホニウム、ジフェニル-4-メチルフェニルスルホニウム、トリス(4-メチルフェニル)スルホニウム、ジフェニル-2,4,6-トリメチルフェニルスルホニウム、ジフェニルヨードニウム、4-イソプロピル-4’-メチルジフェニルヨードニウム、4-メチル-4’-メチルプロピルジフェニルヨードニウム、ビス(4-tert-ブチルフェニル)ヨードニウム、4-メトキシフェニルフェニルヨードニウム等が挙げられる。
トリアリールスルホニウム塩、ジアリールヨードニウム塩のアニオン部分の具体例としては、トリフルオロメタンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホネート、ヘキサフルオロホスフェート、テトラフルオロボレート、トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート、トリス(ヘプタフルオロプロピル)トリフルオロホスフェート、トリス(ノナフルオロイソブチル)トリフルオロホスフェート、ビス(ノナフルオロイソブチル)テトラフルオロホスフェート等が挙げられる。
スルホニルジアゾメタンの具体例としては、ビス(フェニルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(tert-ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(p-トルエンスルホニル)ジアゾメタン等が挙げられる。
(硬化性モノマー)
硬化性モノマーは、エチレン性二重結合を1つ以上有する化合物である。
インプリント用硬化性組成物が硬化性モノマーを含むことによって、インプリント用硬化性組成物の硬化性がよくなる。
硬化性モノマーは、インプリント用硬化性組成物を硬化した硬化物層が、被転写材料の硬化物との離型性を充分に発揮できる点、および硬化性モノマーと含フッ素ポリマー(A)との相溶性がよくなる点から、含フッ素モノマーを含むことが好ましい。
硬化性モノマーは、フッ素原子を有さない非フッ素系モノマーを含んでいてもよい。
硬化性モノマーは、エチレン性二重結合を1つ以上有する化合物である。
インプリント用硬化性組成物が硬化性モノマーを含むことによって、インプリント用硬化性組成物の硬化性がよくなる。
硬化性モノマーは、インプリント用硬化性組成物を硬化した硬化物層が、被転写材料の硬化物との離型性を充分に発揮できる点、および硬化性モノマーと含フッ素ポリマー(A)との相溶性がよくなる点から、含フッ素モノマーを含むことが好ましい。
硬化性モノマーは、フッ素原子を有さない非フッ素系モノマーを含んでいてもよい。
含フッ素モノマーとしては、相溶性の点から、フルオロ(メタ)アクリレートが好ましい。フルオロ(メタ)アクリレートとしては、下記の化合物が挙げられる。
CH2=CHC(O)OCH(CF3)2、
CH2=C(CH3)C(O)OCH(CF3)2、
CH2=CHC(O)O(CH2)2(CF2)4F、 CH2=CHC(O)O(CH2)2(CF2)5F、
CH2=CHC(O)O(CH2)2(CF2)6F、
CH2=C(CH3)C(O)O(CH2)2(CF2)4F、
CH2=C(CH3)C(O)O(CH2)2(CF2)5F、
CH2=C(CH3)C(O)O(CH2)2(CF2)6F、
CH2=CHC(O)OCH2(CF2)6F、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2(CF2)6F、
CH2=CHC(O)OCH2CF2CF2H、
CH2=CHC(O)OCH2(CF2CF2)2H、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2CF2CF2H、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2(CF2CF2)2H、
CH2=CHC(O)OCH2CF2OCF2CF2OCF3、
CH2=CHC(O)OCH2CF2O(CF2CF2O)3CF3、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2CF2OCF2CF2OCF3、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2CF2O(CF2CF2O)3CF3、
CH2=CHC(O)OCH2CF(CF3)OCF2CF(CF3)O(CF2)3F、
CH2=CHC(O)OCH2CF(CF3)O(CF2CF(CF3)O)2(CF2)3F、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2CF(CF3)OCF2CF(CF3)O(CF2)3F、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2CF(CF3)O(CF2CF(CF3)O)2(CF2)3F、
CH2=CHC(O)OCH2CH(OH)CH2CF2CF2CF(CF3)2、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2CH(OH)CH2CF2CF2CF(CF3)2、
CH2=CHC(O)OCH2CF2(OCF2CF2)pOCF2CH2OC(O)CH=CH2(ただし、pは1~20の整数である。)、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2CF2(OCF2CF2)pOCF2CH2OC(O)C(CH3)=CH2(ただし、pは1~20の整数である。)、
CH2=CHC(O)OCH2(CF2)4CH2OC(O)CH=CH2、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2(CF2)4CH2OC(O)C(CH3)=CH2、
CH2=CHC(O)OCH2(CF2)6CH2OC(O)CH=CH2、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2(CF2)6CH2OC(O)C(CH3)=CH2、
CH2=CHC(O)OCH2(CF2)8CH2OC(O)CH=CH2、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2(CF2)8CH2OC(O)C(CH3)=CH2、
CH2=CHC(O)O(CH2)2(CF2)6(CH2)2OC(O)CH=CH2、
CH2=C(CH3)C(O)O(CH2)2(CF2)6(CH2)2OC(O)C(CH3)=CH2等。
含フッ素モノマーは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
CH2=CHC(O)OCH(CF3)2、
CH2=C(CH3)C(O)OCH(CF3)2、
CH2=CHC(O)O(CH2)2(CF2)4F、 CH2=CHC(O)O(CH2)2(CF2)5F、
CH2=CHC(O)O(CH2)2(CF2)6F、
CH2=C(CH3)C(O)O(CH2)2(CF2)4F、
CH2=C(CH3)C(O)O(CH2)2(CF2)5F、
CH2=C(CH3)C(O)O(CH2)2(CF2)6F、
CH2=CHC(O)OCH2(CF2)6F、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2(CF2)6F、
CH2=CHC(O)OCH2CF2CF2H、
CH2=CHC(O)OCH2(CF2CF2)2H、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2CF2CF2H、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2(CF2CF2)2H、
CH2=CHC(O)OCH2CF2OCF2CF2OCF3、
CH2=CHC(O)OCH2CF2O(CF2CF2O)3CF3、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2CF2OCF2CF2OCF3、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2CF2O(CF2CF2O)3CF3、
CH2=CHC(O)OCH2CF(CF3)OCF2CF(CF3)O(CF2)3F、
CH2=CHC(O)OCH2CF(CF3)O(CF2CF(CF3)O)2(CF2)3F、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2CF(CF3)OCF2CF(CF3)O(CF2)3F、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2CF(CF3)O(CF2CF(CF3)O)2(CF2)3F、
CH2=CHC(O)OCH2CH(OH)CH2CF2CF2CF(CF3)2、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2CH(OH)CH2CF2CF2CF(CF3)2、
CH2=CHC(O)OCH2CF2(OCF2CF2)pOCF2CH2OC(O)CH=CH2(ただし、pは1~20の整数である。)、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2CF2(OCF2CF2)pOCF2CH2OC(O)C(CH3)=CH2(ただし、pは1~20の整数である。)、
CH2=CHC(O)OCH2(CF2)4CH2OC(O)CH=CH2、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2(CF2)4CH2OC(O)C(CH3)=CH2、
CH2=CHC(O)OCH2(CF2)6CH2OC(O)CH=CH2、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2(CF2)6CH2OC(O)C(CH3)=CH2、
CH2=CHC(O)OCH2(CF2)8CH2OC(O)CH=CH2、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2(CF2)8CH2OC(O)C(CH3)=CH2、
CH2=CHC(O)O(CH2)2(CF2)6(CH2)2OC(O)CH=CH2、
CH2=C(CH3)C(O)O(CH2)2(CF2)6(CH2)2OC(O)C(CH3)=CH2等。
含フッ素モノマーは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
非フッ素系モノマーとしては、下記の化合物が挙げられる。
2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、tert-ブチル(メタ)アクリレート、エトキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシエチル(メタ)アクリレート、アリル(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、オクチル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ベヘニル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、2-メチル-2-アダマンチル(メタ)アクリレート、2-エチル-2-アダマンチル(メタ)アクリレート、3-ヒドロキシ-1-アダマンチル(メタ)アクリレート、1-アダマンチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、4-tert-ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、3-(トリメトキシシリル)プロピル(メタ)アクリレート、N,N-ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、2-(tert-ブチルアミノ)エチル(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、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、2-(メタ)アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸、2-(メタ)アクリロイロキシエチルコハク酸、1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-3-フェノキシピロピル(メタ)アクリレート、フェノキシエチレングリコール(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、ベンジル(メタ)アクリレート、2-ナフチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、2-(4-ベンゾイル-3-ヒドロキシフェノキシ)エチル(メタ)アクリレート、9-アントラセニル(メタ)アクリレート、フルオレセインo-(メタ)アクリレート、2-(9H-カルバゾール-9-イル)エチル(メタ)アクリレート、ジルコニウム(メタ)アクリレート、β-カルボキシエチル(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(エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジ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)アクリレート等)、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート(ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート等)、1,3-ブタンジオールジ(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、グリセロール1,3-ジグリセロレートジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールエトキシレートジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールプロポキシレートジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、3-ヒドロキシ-2,2-ジメチルプロピオネートジ(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、1,10-デカンジオールジ(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、ネオペンチルグリコールプロポキシレートジ(メタ)アクリレート、グリセロールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールグリセロレートジ(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、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、トリプロピレングリコールグリセロレートジ(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-3-アクリロイロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-メチル-1,3-プロパンジオールジアクリレート、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンエトキシトリ(メタ)アクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、1,3-ビス(3-メタクリロイロキシプロピル)-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン、グリセリンプロポキシトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレートモノステアリル酸、トリメチロールプロパンエトキシレートメチルエーテルジ(メタ)アクリレート、ペンタリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールエトキシテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、プロポキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、各種ウレタンアクリレート等。
非フッ素系モノマーは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、tert-ブチル(メタ)アクリレート、エトキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシエチル(メタ)アクリレート、アリル(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、オクチル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ベヘニル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、2-メチル-2-アダマンチル(メタ)アクリレート、2-エチル-2-アダマンチル(メタ)アクリレート、3-ヒドロキシ-1-アダマンチル(メタ)アクリレート、1-アダマンチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、4-tert-ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、3-(トリメトキシシリル)プロピル(メタ)アクリレート、N,N-ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、2-(tert-ブチルアミノ)エチル(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、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、2-(メタ)アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸、2-(メタ)アクリロイロキシエチルコハク酸、1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-3-フェノキシピロピル(メタ)アクリレート、フェノキシエチレングリコール(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、ベンジル(メタ)アクリレート、2-ナフチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、2-(4-ベンゾイル-3-ヒドロキシフェノキシ)エチル(メタ)アクリレート、9-アントラセニル(メタ)アクリレート、フルオレセインo-(メタ)アクリレート、2-(9H-カルバゾール-9-イル)エチル(メタ)アクリレート、ジルコニウム(メタ)アクリレート、β-カルボキシエチル(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(エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジ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)アクリレート等)、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート(ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート等)、1,3-ブタンジオールジ(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、グリセロール1,3-ジグリセロレートジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールエトキシレートジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールプロポキシレートジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、3-ヒドロキシ-2,2-ジメチルプロピオネートジ(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、1,10-デカンジオールジ(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、ネオペンチルグリコールプロポキシレートジ(メタ)アクリレート、グリセロールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールグリセロレートジ(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、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、トリプロピレングリコールグリセロレートジ(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-3-アクリロイロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-メチル-1,3-プロパンジオールジアクリレート、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンエトキシトリ(メタ)アクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、1,3-ビス(3-メタクリロイロキシプロピル)-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン、グリセリンプロポキシトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレートモノステアリル酸、トリメチロールプロパンエトキシレートメチルエーテルジ(メタ)アクリレート、ペンタリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールエトキシテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、プロポキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、各種ウレタンアクリレート等。
非フッ素系モノマーは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
硬化性モノマーのフッ素含有率は、1質量%以上が好ましく、3質量%以上がより好ましく、5質量%以上がさらに好ましく、10質量%以上がさらにより好ましい。このフッ素含有率が前記下限値以上であれば、インプリント用硬化性組成物を硬化した硬化物層が、被転写材料の硬化物との離型性を充分に発揮でき、インプリント用硬化性組成物における硬化性モノマーと含フッ素ポリマー(A)との相溶性がよい。また、このフッ素含有率は、80質量%以下が好ましく、75質量%以下がより好ましく、50質量%以下がさらに好ましい。このフッ素含有率が前記上限値以下であればインプリント用硬化性組成物における硬化性モノマーと含フッ素ポリマー(A)以外の成分との相溶性がよい。
硬化性モノマーのフッ素含有率が前記下限値以上であれば、同じくフッ素原子を有する含フッ素ポリマー(A)との相溶性がよくなる。硬化性モノマーと含フッ素ポリマー(A)との相溶性がよければ、インプリント用硬化性組成物中の含フッ素ポリマー(A)の割合を増やすことができる(11質量%以上にできる)ため、モールド基材との密着性、およびインプリント法に用いた際の被転写材料の硬化物との離型性がさらに優れたレプリカモールドの硬化物層を形成できる。
一方、特許文献1に記載のインプリント用の樹脂モールド材料組成物においては、硬化性モノマーが一般的な硬化性モノマーであるため、硬化性モノマーと硬化性のフッ素系ポリマー(A)との相溶性が悪い。そのため、硬化性のフッ素系ポリマー(A)の割合を増やすことができない(10質量%以下にする必要がある)。そのため、特許文献1に記載の樹脂モールド材料組成物から形成されたレプリカモールドの硬化物層は、モールド基材との密着性、およびインプリント法に用いた際の被転写材料の硬化物との離型性ともに不充分である。
一方、特許文献1に記載のインプリント用の樹脂モールド材料組成物においては、硬化性モノマーが一般的な硬化性モノマーであるため、硬化性モノマーと硬化性のフッ素系ポリマー(A)との相溶性が悪い。そのため、硬化性のフッ素系ポリマー(A)の割合を増やすことができない(10質量%以下にする必要がある)。そのため、特許文献1に記載の樹脂モールド材料組成物から形成されたレプリカモールドの硬化物層は、モールド基材との密着性、およびインプリント法に用いた際の被転写材料の硬化物との離型性ともに不充分である。
(光ラジカル重合開始剤)
光ラジカル重合開始剤としては、光を吸収することによってラジカルを発生する化合物である。インプリント用硬化性組成物が光ラジカル重合開始剤を含むことによって、光照射により容易に硬化物を与える。
光ラジカル重合開始剤としては、光を吸収することによってラジカルを発生する化合物である。インプリント用硬化性組成物が光ラジカル重合開始剤を含むことによって、光照射により容易に硬化物を与える。
光ラジカル重合開始剤としては、アルキルフェノン系、アシルホスフィンオキシド系、チタノセン系、オキシムエステル系、オキシフェニル酢酸エステル系、ベンゾイン系、ベンゾフェノン系またはチオキサントン系の光重合開始剤、ベンジル-(o-エトキシカルボニル)-α-モノオキシム、グリオキシエステル、3-ケトクマリン、2-エチルアンスラキノン、カンファーキノン、テトラメチルチウラムスルフィド、アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルペルオキシド、ジアルキルペルオキシド、tert-ブチルペルオキシピバレート等が挙げられる。感度および相溶性の点から、アルキルフェノン系、アシルホスフィンオキシド系、ベンゾイン系またはベンゾフェノン系の光重合開始剤が好ましい。
光ラジカル重合開始剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
光ラジカル重合開始剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(他の成分)
他の成分としては、界面活性剤、酸化防止剤(耐熱安定剤)、チクソトロピック剤、消泡剤、耐光安定剤、ゲル化防止剤、光増感剤、樹脂、樹脂オリゴマー、炭素化合物、金属微粒子、金属酸化物粒子、シランカップリング剤、他の有機化合物等が挙げられる。
他の成分としては、界面活性剤、酸化防止剤(耐熱安定剤)、チクソトロピック剤、消泡剤、耐光安定剤、ゲル化防止剤、光増感剤、樹脂、樹脂オリゴマー、炭素化合物、金属微粒子、金属酸化物粒子、シランカップリング剤、他の有機化合物等が挙げられる。
(溶剤)
本発明のインプリント用硬化性組成物は、溶剤を含んでいてもよい。ただし、インプリント用硬化性組成物を硬化する前には、溶剤を除去することが好ましい。
溶剤としては、含フッ素ポリマー(A)、光酸発生剤、硬化性モノマー、光ラジカル重合開始剤を溶解可能な溶剤であればいずれも用いることができ、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が好ましい。
溶剤を用いる場合、インプリント用硬化性組成物中の溶剤の含有量は、目的の粘度、塗布性、目的とする膜厚等によって適宜調整すればよい。
本発明のインプリント用硬化性組成物は、溶剤を含んでいてもよい。ただし、インプリント用硬化性組成物を硬化する前には、溶剤を除去することが好ましい。
溶剤としては、含フッ素ポリマー(A)、光酸発生剤、硬化性モノマー、光ラジカル重合開始剤を溶解可能な溶剤であればいずれも用いることができ、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が好ましい。
溶剤を用いる場合、インプリント用硬化性組成物中の溶剤の含有量は、目的の粘度、塗布性、目的とする膜厚等によって適宜調整すればよい。
(インプリント用硬化性組成物の各成分の割合)
含フッ素ポリマー(A)の割合は、インプリント用硬化性組成物(溶剤を除く。)の100質量%のうち、11~89質量%である。含フッ素ポリマー(A)の割合が11質量%以上、好ましくは15質量%以上、さらに好ましくは19質量%以上であれば、モールド基材との密着性、およびインプリント法に用いた際の被転写材料の硬化物との離型性に優れたレプリカモールドの硬化物層を形成できる。一方で、含フッ素ポリマー(A)の割合が89質量%以下、好ましくは86質量%以下、さらに好ましくは83質量%以下であれば、他の成分との相溶性が良く、また他の成分による効果を損ないにくい。
含フッ素ポリマー(A)の割合は、インプリント用硬化性組成物(溶剤を除く。)の100質量%のうち、11~89質量%である。含フッ素ポリマー(A)の割合が11質量%以上、好ましくは15質量%以上、さらに好ましくは19質量%以上であれば、モールド基材との密着性、およびインプリント法に用いた際の被転写材料の硬化物との離型性に優れたレプリカモールドの硬化物層を形成できる。一方で、含フッ素ポリマー(A)の割合が89質量%以下、好ましくは86質量%以下、さらに好ましくは83質量%以下であれば、他の成分との相溶性が良く、また他の成分による効果を損ないにくい。
光酸発生剤の割合は、インプリント用硬化性組成物(溶剤を除く。)の100質量%のうち、0.01~7質量%が好ましい。光酸発生剤の割合が、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.05質量%以上、さらに好ましくは0.1質量%以上であれば、モールド基材との密着性がさらに優れたレプリカモールドの硬化物層を形成できる。一方、光酸発生剤の割合が、好ましくは7質量%以下、より好ましくは5質量%以下、さらに好ましくは3質量%以下であれば、硬化物層に残存する光酸発生剤が少なくなり、硬化物層の物性の低下が抑えられる。
硬化性モノマーの割合は、インプリント用硬化性組成物(溶剤を除く。)の100質量%のうち、0~88質量%が好ましい。硬化性モノマーの割合が、好ましくは0質量%超、より好ましくは3質量%以上、さらに好ましくは8質量%以上であれば、インプリント用硬化性組成物の硬化性がさらによくなる。一方、硬化性モノマーの割合が88質量%以下、より好ましくは84質量%以下、さらに好ましくは80質量%以下であれば、他の成分による効果を損ないにくい。
光ラジカル重合開始剤の割合は、インプリント用硬化性組成物(溶剤を除く。)の100質量%のうち、0.01~7質量%が好ましい。光ラジカル重合開始剤の割合が、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.05質量%以上、さらに好ましくは0.1質量%以上であれば、インプリント用硬化性組成物の硬化性がさらによくなる。一方、光ラジカル重合開始剤の割合が7質量%以下、より好ましくは5質量%以下、さらに好ましくは3質量%以下であれば、硬化物層に残存する光ラジカル重合開始剤が少なくなり、硬化物層の物性の低下が抑えられる。
他の成分の合計の割合は、インプリント用硬化性組成物(溶剤を除く。)の100質量%のうち、0~10質量%が好ましく、0~7質量%がより好ましく、0~5質量%がさらに好ましい。
以上説明した本発明のインプリント用硬化性組成物にあっては、フッ素原子を有する構成単位(a)を有する含フッ素ポリマー(A)を11質量%以上含むため、インプリント法に用いた際の被転写材料の硬化物との離型性に優れたレプリカモールドの硬化物層を形成できる。
また、本発明のインプリント用硬化性組成物にあっては、酸素原子を有するカチオン重合性反応基を有する構成単位(b)を有する含フッ素ポリマー(A)を11質量%以上含み、かつ光酸発生剤を含むため、モールド基材との密着性に優れたレプリカモールドの硬化物層を形成できる。すなわち、露光によって光酸発生剤から発生した酸によって、構成単位(b)における酸素原子を有するカチオン重合性反応基と、モールド基材の表面の反応性基とが反応し、含フッ素ポリマー(A)を含む硬化物層とモールド基材とが化学的に結合する。その結果、硬化物層とモールド基材と密着性が発揮される。
また、本発明のインプリント用硬化性組成物にあっては、酸素原子を有するカチオン重合性反応基を有する構成単位(b)を有する含フッ素ポリマー(A)を11質量%以上含み、かつ光酸発生剤を含むため、モールド基材との密着性に優れたレプリカモールドの硬化物層を形成できる。すなわち、露光によって光酸発生剤から発生した酸によって、構成単位(b)における酸素原子を有するカチオン重合性反応基と、モールド基材の表面の反応性基とが反応し、含フッ素ポリマー(A)を含む硬化物層とモールド基材とが化学的に結合する。その結果、硬化物層とモールド基材と密着性が発揮される。
<インプリント用レプリカモールド>
本発明のインプリント用レプリカモールドは、モールド基材と、モールド基材の表面に形成された、微細パターンを表面に有する硬化物層とを有し、該硬化物層が、本発明のインプリント用硬化性組成物の硬化物からなる。
本発明のインプリント用レプリカモールドは、モールド基材と、モールド基材の表面に形成された、微細パターンを表面に有する硬化物層とを有し、該硬化物層が、本発明のインプリント用硬化性組成物の硬化物からなる。
図1は、本発明のインプリント用レプリカモールドの一例を示す模式断面図である。
インプリント用レプリカモールド40は、モールド基材30と、モールド基材30の表面に最表層として設けられた、微細パターン44を表面に有する硬化物層42とを有する。
インプリント用レプリカモールド40は、モールド基材30と、モールド基材30の表面に最表層として設けられた、微細パターン44を表面に有する硬化物層42とを有する。
(モールド基材)
モールド基材としては、無機材料製基材または有機材料製基材が挙げられる。
無機材料としては、ガラス(強化されたガラス、結晶化ガラス、石英ガラスも含む。)、シリコンウェハ、金属(アルミニウム、ニッケル、銅等)、金属酸化物(サファイア、酸化インジウムスズ(ITO)等)、窒化珪素、窒化アルミニウム、ニオブ酸リチウム等が挙げられる。
有機材料としては、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリエステル(ポリエチレンテレフタレート等)、ポリアミド、ポリイミド、ポリプロピレン、ポリエチレン、ナイロン樹脂、ポリフェニレンサルファイド、トリアセチルセルロース、環状ポリオレフィン等が挙げられる。
モールド基材としては、無機材料製基材または有機材料製基材が挙げられる。
無機材料としては、ガラス(強化されたガラス、結晶化ガラス、石英ガラスも含む。)、シリコンウェハ、金属(アルミニウム、ニッケル、銅等)、金属酸化物(サファイア、酸化インジウムスズ(ITO)等)、窒化珪素、窒化アルミニウム、ニオブ酸リチウム等が挙げられる。
有機材料としては、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリエステル(ポリエチレンテレフタレート等)、ポリアミド、ポリイミド、ポリプロピレン、ポリエチレン、ナイロン樹脂、ポリフェニレンサルファイド、トリアセチルセルロース、環状ポリオレフィン等が挙げられる。
モールド基材としては、透明性、表面平坦性および光学的等方性の点から、ガラスが好ましく、硬化物層との密着性に優れる点から、表面処理された基材を用いてもよい。表面処理としては、UVオゾン処理、プラズマエッチング処理等が挙げられる。
(硬化物層)
硬化物層は、インプリント用硬化性組成物の硬化物からなる層である。
硬化物層は、複数の凸部および複数の凹部のいずれか一方または両方を有する微細パターンを表面に有する。微細パターンは、後述するマスターモールドの微細パターンに対応した反転パターンである。
硬化物層は、インプリント用硬化性組成物の硬化物からなる層である。
硬化物層は、複数の凸部および複数の凹部のいずれか一方または両方を有する微細パターンを表面に有する。微細パターンは、後述するマスターモールドの微細パターンに対応した反転パターンである。
凸部としては、硬化物層の表面に延在する長尺の凸条、表面に点在する突起等が挙げられる。凹部としては、硬化物層の表面に延在する長尺の溝、表面に点在する孔等が挙げられる。
凸条または溝の形状としては、直線、曲線、折れ曲がり形状等が挙げられる。凸条または溝は、複数が平行に、または交差することなく存在して縞状をなしていてもよい。
凸条または溝の、長手方向に直交する方向の断面形状としては、長方形、台形、三角形、半円形等が挙げられる。
突起または孔の形状としては、三角柱、四角柱、六角柱、円柱、三角錐、四角錐、六角錐、円錐、半球、多面体等が挙げられる。
凸条または溝の、長手方向に直交する方向の断面形状としては、長方形、台形、三角形、半円形等が挙げられる。
突起または孔の形状としては、三角柱、四角柱、六角柱、円柱、三角錐、四角錐、六角錐、円錐、半球、多面体等が挙げられる。
凸条または溝の幅は、1nm~500μmが好ましく、10nm~100μmがより好ましく、15nm~10μmがさらに好ましい。凸条の幅とは、長手方向に直交する方向の断面における底辺の長さを意味する。溝の幅とは、長手方向に直交する方向の断面における上辺の長さを意味する。
突起または孔の幅は、1nm~500μmが好ましく、10nm~100μmがより好ましく、15nm~10μmがさらに好ましい。突起の幅とは、底面が細長い場合、長手方向に直交する方向の断面における底辺の長さを意味し、そうでない場合、突起の底面における最大長さを意味する。孔の幅とは、開口部が細長い場合、長手方向に直交する方向の断面における上辺の長さを意味し、そうでない場合、孔の開口部における最大長さを意味する。
凸部の高さは、1nm~500μmが好ましく、10nm~100μmがより好ましく、15nm~10μmがさらに好ましい。
凹部の深さは、1nm~500μmが好ましく、10nm~100μmがより好ましく、15nm~10μmがさらに好ましい。
凹部の深さは、1nm~500μmが好ましく、10nm~100μmがより好ましく、15nm~10μmがさらに好ましい。
微細パターンが密集している領域において、隣接する凸部(または凹部)間のピッチ(中心間距離)は、1nm~500μmが好ましく、10nm~100μmがより好ましく、15nm~10μmがさらに好ましい。
以上説明した本発明のインプリント用レプリカモールドにあっては、硬化物層が本発明のインプリント用硬化性組成物の硬化物からなるため、硬化物層とモールド基材との密着性、およびインプリント法に用いた際の被転写材料の硬化物との離型性に優れる。
<レプリカモールドの製造方法>
本発明のレプリカモールドの製造方法は、下記の工程(a)~(c)を有する。
工程(a):図2に示すように、微細パターン12を表面に有するマスターモールド10とモールド基材30との間に、マスターモールド10の微細パターン12がインプリント用硬化性組成物20に接するように、インプリント用硬化性組成物20を挟持する工程。
工程(b):インプリント用硬化性組成物20を硬化させて硬化物層を形成する工程。
工程(c):硬化物層とマスターモールドとを分離する工程。
本発明のレプリカモールドの製造方法は、下記の工程(a)~(c)を有する。
工程(a):図2に示すように、微細パターン12を表面に有するマスターモールド10とモールド基材30との間に、マスターモールド10の微細パターン12がインプリント用硬化性組成物20に接するように、インプリント用硬化性組成物20を挟持する工程。
工程(b):インプリント用硬化性組成物20を硬化させて硬化物層を形成する工程。
工程(c):硬化物層とマスターモールドとを分離する工程。
(マスターモールド)
マスターモールドは、表面に微細パターンを有する。微細パターンは、レプリカモールドの微細パターンに対応した反転パターンである。
マスターモールドとしては、非透光材料製モールドまたは透光材料製モールドが挙げられる。
非透光材料製モールドとしては、シリコンウェハ、ニッケル、銅、ステンレス、チタン、SiC、マイカ等が挙げられる。
透光材料製モールドとしては、石英ガラスなどのガラス、ポリジメチルシロキサン、環状ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、透明フッ素樹脂等が挙げられる。透光材料製モールドは、複数の材料から構成されてもよい。
モールド基材およびマスターモールドのうち少なくとも一方は、光酸発生剤および光ラジカル重合開始剤が作用する波長の光を40%以上透過する材料であることが好ましい。
マスターモールドは、表面に微細パターンを有する。微細パターンは、レプリカモールドの微細パターンに対応した反転パターンである。
マスターモールドとしては、非透光材料製モールドまたは透光材料製モールドが挙げられる。
非透光材料製モールドとしては、シリコンウェハ、ニッケル、銅、ステンレス、チタン、SiC、マイカ等が挙げられる。
透光材料製モールドとしては、石英ガラスなどのガラス、ポリジメチルシロキサン、環状ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、透明フッ素樹脂等が挙げられる。透光材料製モールドは、複数の材料から構成されてもよい。
モールド基材およびマスターモールドのうち少なくとも一方は、光酸発生剤および光ラジカル重合開始剤が作用する波長の光を40%以上透過する材料であることが好ましい。
(工程(a))
モールド基材の表面にインプリント用硬化性組成物を配置する方法としては、インクジェット法、ポッティング法(ディスペンス法)、スピンコート法、ロールコート法、キャスト法、ディップコート法、ダイコート法、ラングミュラープロジェット法、真空蒸着法等が挙げられる。
インプリント用硬化性組成物は、モールド基材の表面の全体に配置してもよく、モールド基材の表面の一部に配置してもよい。
モールド基材の表面にインプリント用硬化性組成物を配置する方法としては、インクジェット法、ポッティング法(ディスペンス法)、スピンコート法、ロールコート法、キャスト法、ディップコート法、ダイコート法、ラングミュラープロジェット法、真空蒸着法等が挙げられる。
インプリント用硬化性組成物は、モールド基材の表面の全体に配置してもよく、モールド基材の表面の一部に配置してもよい。
マスターモールドをインプリント用硬化性組成物に押しつける際のプレス圧力(ゲージ圧)は、0超~10MPa以下が好ましく、0.1~5MPaがより好ましい。
マスターモールドをインプリント用硬化性組成物に押しつける際の温度は、0~110℃が好ましく、10~80℃がより好ましい。
工程(a)においては、アライメントマークによってマスターモールドとモールド基材との位置調整を行ってもよい。
マスターモールドをインプリント用硬化性組成物に押しつける際の温度は、0~110℃が好ましく、10~80℃がより好ましい。
工程(a)においては、アライメントマークによってマスターモールドとモールド基材との位置調整を行ってもよい。
(工程(b))
インプリント用硬化性組成物に光を照射してインプリント用硬化性組成物を硬化させる。
光を照射する方法としては、透光材料製マスターモールドを用いてマスターモールド側から光照射する方法、透光材料製モールド基材を用いてモールド基材側から光照射する方法、マスターモールドおよびモールド基材の隙間から光照射する方法が挙げられる。光の波長は、200~500nmが好ましい。光を照射する際には、インプリント用硬化性組成物を加熱して硬化を促進してもよい。
光を照射する際の温度は、0~110℃が好ましく、10~80℃がより好ましい。
インプリント用硬化性組成物に光を照射してインプリント用硬化性組成物を硬化させる。
光を照射する方法としては、透光材料製マスターモールドを用いてマスターモールド側から光照射する方法、透光材料製モールド基材を用いてモールド基材側から光照射する方法、マスターモールドおよびモールド基材の隙間から光照射する方法が挙げられる。光の波長は、200~500nmが好ましい。光を照射する際には、インプリント用硬化性組成物を加熱して硬化を促進してもよい。
光を照射する際の温度は、0~110℃が好ましく、10~80℃がより好ましい。
(工程(c))
硬化物層とマスターモールドとを分離する際の温度は、0~110℃が好ましく、10~80℃がより好ましい。
硬化物層とマスターモールドとを分離する際の温度は、0~110℃が好ましく、10~80℃がより好ましい。
以上説明した本発明のインプリント用レプリカモールドの製造方法にあっては、本発明のインプリント用硬化性組成物を硬化させて硬化物層を形成しているため、硬化物層とモールド基材との密着性、およびインプリント法に用いた際の被転写材料の硬化物との離型性に優れたレプリカモールドを製造できる。
<微細パターンを表面に有する物品>
本発明の微細パターンを表面に有する物品の製造方法で得られる、微細パターンを表面に有する物品は、基材と、基材の表面に形成された、微細パターンを表面に有する硬化物層とを有する。
微細パターンを表面に有する物品においては、硬化物層が、被転写材料の硬化物からなる。
本発明の微細パターンを表面に有する物品の製造方法で得られる、微細パターンを表面に有する物品は、基材と、基材の表面に形成された、微細パターンを表面に有する硬化物層とを有する。
微細パターンを表面に有する物品においては、硬化物層が、被転写材料の硬化物からなる。
図3は、微細パターンを表面に有する物品の一例を示す模式断面図である。
微細パターンを表面に有する物品70は、基材60と、基材60の表面に最表層として設けられた、微細パターン74を表面に有する硬化物層72とを有する。
微細パターンを表面に有する物品70は、基材60と、基材60の表面に最表層として設けられた、微細パターン74を表面に有する硬化物層72とを有する。
(基材)
基材としては、無機材料製基材または有機材料製基材が挙げられる。
無機材料および有機材料としては、上述したモールド基材と同様なものが挙げられる。
基材としては、無機材料製基材または有機材料製基材が挙げられる。
無機材料および有機材料としては、上述したモールド基材と同様なものが挙げられる。
(硬化物層)
硬化物層は、被転写材料の硬化物からなる層である。
硬化物層は、複数の凸部および複数の凹部のいずれか一方または両方を有する微細パターンを表面に有する。微細パターンは、本発明のインプリント用レプリカモールドの微細パターンに対応した反転パターンである。
硬化物層は、被転写材料の硬化物からなる層である。
硬化物層は、複数の凸部および複数の凹部のいずれか一方または両方を有する微細パターンを表面に有する。微細パターンは、本発明のインプリント用レプリカモールドの微細パターンに対応した反転パターンである。
(被転写材料)
被転写材料としては、硬化性組成物が挙げられる。硬化性組成物としては、硬化性樹脂および硬化性モノマーのいずれか一方または両方と、光開始剤とを含むものが挙げられる。
硬化性樹脂、硬化性モノマーおよび光開始剤としては、公知のものが挙げられる。
硬化性組成物としては、インプリント用に市販されているものを用いてもよい。
被転写材料としては、硬化性組成物が挙げられる。硬化性組成物としては、硬化性樹脂および硬化性モノマーのいずれか一方または両方と、光開始剤とを含むものが挙げられる。
硬化性樹脂、硬化性モノマーおよび光開始剤としては、公知のものが挙げられる。
硬化性組成物としては、インプリント用に市販されているものを用いてもよい。
<微細パターンを表面に有する物品の製造方法>
本発明の微細パターンを表面に有する物品の製造方法は、下記の工程(α)~(γ)を有する。
工程(α):図4に示すように、微細パターン44を表面に有する本発明のインプリント用レプリカモールド40と基材60との間に、インプリント用レプリカモールド40の微細パターン44が被転写材料50に接するように、被転写材料50を挟持する工程。
工程(β):被転写材料50を硬化させて硬化物層を形成する工程。
工程(γ):硬化物層とインプリント用レプリカモールドとを分離する工程。
本発明の微細パターンを表面に有する物品の製造方法は、下記の工程(α)~(γ)を有する。
工程(α):図4に示すように、微細パターン44を表面に有する本発明のインプリント用レプリカモールド40と基材60との間に、インプリント用レプリカモールド40の微細パターン44が被転写材料50に接するように、被転写材料50を挟持する工程。
工程(β):被転写材料50を硬化させて硬化物層を形成する工程。
工程(γ):硬化物層とインプリント用レプリカモールドとを分離する工程。
(工程(α)~(γ))
工程(α)~(γ)は、上述した本発明のインプリント用レプリカモールドの製造方法における工程(a)~(c)と同様に行えばよい。
工程(α)~(γ)は、上述した本発明のインプリント用レプリカモールドの製造方法における工程(a)~(c)と同様に行えばよい。
以上説明した本発明の微細パターンを表面に有する物品の製造方法にあっては、本発明のインプリント用レプリカモールドを用いているため、インプリント用レプリカモールドにおいて硬化物層とモールド基材との剥離が抑えられ、かつインプリント用レプリカモールドの硬化物層と被転写材料の硬化物との離型性に優れる。
以下、実施例によって本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の記載によっては限定されない。なお、例1~13は実施例であり、例14~18は比較例である。
<物性、評価>
(ポリマーの質量平均分子量)
下記装置を用い、下記条件にて測定した。
GPCシステム:HLC-8220GPC(東ソー社製)、
カラム:TSK guard Column Super MZ-L、TSK gel
HZ4000、TSK gel HZ3000、TSK gel HZ2500、TSK gel HZ2000(この順に連結して使用した)、
カラムオーブン温度:40℃、 溶媒:テトラヒドロフラン、 流量:0.35mL/分、 標準サンプル:ポリスチレン。
(ポリマーの質量平均分子量)
下記装置を用い、下記条件にて測定した。
GPCシステム:HLC-8220GPC(東ソー社製)、
カラム:TSK guard Column Super MZ-L、TSK gel
HZ4000、TSK gel HZ3000、TSK gel HZ2500、TSK gel HZ2000(この順に連結して使用した)、
カラムオーブン温度:40℃、 溶媒:テトラヒドロフラン、 流量:0.35mL/分、 標準サンプル:ポリスチレン。
(硬化性組成物の粘度)
硬化性組成物の粘度は、動的粘弾性測定装置(Anton Paar社製、Physica MCR301)を用いて、10s-1の剪断速度における動的粘弾性を25℃で測定し、求めた。
硬化性組成物の粘度は、動的粘弾性測定装置(Anton Paar社製、Physica MCR301)を用いて、10s-1の剪断速度における動的粘弾性を25℃で測定し、求めた。
(評価用試験体の作製)
離型処理を施した石英ガラス基板(マスターモールドに相当)の表面に硬化性組成物を塗布し、硬化性組成物が塗布されていない部分に厚さ100μmのPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルムをスペーサとして設置した。離型処理を施していないスライドガラス基板(モールド基材に相当)を硬化性組成物の表面に重ね、スライドガラス基板側の高圧水銀ランプから紫外線を露光量:1000mJ/cm2で照射し、硬化物層を形成した後、石英ガラス基板を硬化物層から剥離した。硬化物層の表面をエタノールで洗浄し、乾燥させた後、100℃で60分間ベークすることで、表面が平坦な硬化物層(厚さ:100μm)付きのスライドガラス基板(レプリカモールドに相当)を得た。
離型処理を施した石英ガラス基板(マスターモールドに相当)の表面に硬化性組成物を塗布し、硬化性組成物が塗布されていない部分に厚さ100μmのPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルムをスペーサとして設置した。離型処理を施していないスライドガラス基板(モールド基材に相当)を硬化性組成物の表面に重ね、スライドガラス基板側の高圧水銀ランプから紫外線を露光量:1000mJ/cm2で照射し、硬化物層を形成した後、石英ガラス基板を硬化物層から剥離した。硬化物層の表面をエタノールで洗浄し、乾燥させた後、100℃で60分間ベークすることで、表面が平坦な硬化物層(厚さ:100μm)付きのスライドガラス基板(レプリカモールドに相当)を得た。
トリシクロデカンジメタノールジアクリレート(新中村化学工業社製、NKエステルA-DCP)の100質量部に、光ラジカル重合開始剤(BASFジャパン社製、Irgacure(商品名)1173)の3質量部を添加して被転写材料を調製した。
硬化物層の表面に被転写材料を塗布した。離型処理を施した石英ガラス基板を、厚さ50μmのPETフィルムのスペーサを介して被転写材料の表面に重ね、石英ガラス基板側の高圧水銀ランプから紫外線を露光量:1000mJ/cm2で照射し、被転写材料の硬化物を形成した後、石英ガラス基板を被転写材料の硬化物から剥離した。被転写材料の硬化物の表面をエタノールで洗浄し、乾燥させた後、125℃で15分間ベークすることで、硬化物層の表面に厚さ:50μmの被転写材料の硬化物からなる層を有する評価用試験体を得た。
硬化物層の表面に被転写材料を塗布した。離型処理を施した石英ガラス基板を、厚さ50μmのPETフィルムのスペーサを介して被転写材料の表面に重ね、石英ガラス基板側の高圧水銀ランプから紫外線を露光量:1000mJ/cm2で照射し、被転写材料の硬化物を形成した後、石英ガラス基板を被転写材料の硬化物から剥離した。被転写材料の硬化物の表面をエタノールで洗浄し、乾燥させた後、125℃で15分間ベークすることで、硬化物層の表面に厚さ:50μmの被転写材料の硬化物からなる層を有する評価用試験体を得た。
(PosiTest試験機による剥離強度の測定)
二液混合型のエポキシ系急速硬化接着剤(ハンツマン・アドバンスト・マテリアルズ・ジャパン社製、アラルダイト(商品名)ラピッド)を介して被転写材料の硬化物の表面に剥離強度測定密着子(ドリー)を接合し、接合面からはみ出した余分な接着剤を掻き取り、24時間養生して被転写材料の硬化物とドリーとを接着させた。接着剤が固化した後、専用カッターを用いてスライドガラス基板に到達するまでドリーに沿って被転写材料の硬化物および硬化物層に刃を入れ、ドリーと被転写材料の硬化物との接合面が3.14cm2になるように切れ目を入れた。
二液混合型のエポキシ系急速硬化接着剤(ハンツマン・アドバンスト・マテリアルズ・ジャパン社製、アラルダイト(商品名)ラピッド)を介して被転写材料の硬化物の表面に剥離強度測定密着子(ドリー)を接合し、接合面からはみ出した余分な接着剤を掻き取り、24時間養生して被転写材料の硬化物とドリーとを接着させた。接着剤が固化した後、専用カッターを用いてスライドガラス基板に到達するまでドリーに沿って被転写材料の硬化物および硬化物層に刃を入れ、ドリーと被転写材料の硬化物との接合面が3.14cm2になるように切れ目を入れた。
ドリーを接着した評価用試験体について、PosiTest試験機(DeFelsko社製)を用い、ASTM D4541(ISO 4624)の試験法に準拠して、被転写材料の硬化物と硬化物層との界面、または硬化物層とスライドガラス基板との界面の剥離強度を測定した。PosiTest試験機のアクチュエーターに、ドリー用固定治具を介して、評価用試験体のドリーを連結した後、ポンプで圧力をかけてドリー部分の被転写材料の硬化物または硬化物層が引き剥がされるまでの剥離荷重を測定した(ドリーサイズ:20mmφ、分解能:±0.01MPa、精度:±1%、測定範囲:0~20MPa)。その後、引き剥がれ後の被転写材料の硬化物および硬化物層の剥離状態を調べ、下記基準にて評価した。
良好(○):スライドガラス基板の表面に硬化物層が浮きもなく全面にわたって残存し、かつ硬化物層の表面に被転写材料の硬化物がまったく残存していない。
不良(×):硬化物層の表面に被転写材料の硬化物が一部でも残っている;スライドガラス基板の表面から硬化物層に浮きが発生した;スライドガラス基板の表面に何も残存しない;または、スライドガラス基板が破損した。
良好(○):スライドガラス基板の表面に硬化物層が浮きもなく全面にわたって残存し、かつ硬化物層の表面に被転写材料の硬化物がまったく残存していない。
不良(×):硬化物層の表面に被転写材料の硬化物が一部でも残っている;スライドガラス基板の表面から硬化物層に浮きが発生した;スライドガラス基板の表面に何も残存しない;または、スライドガラス基板が破損した。
(厚み3mmの硬化物の作製)
離型処理を施した石英ガラス基板の表面に硬化性組成物を塗布し、硬化性組成物が塗布されていない部分に厚さ3mmのシリコンゴムをスペーサとして設置した。離型処理を施していないスライドガラス基板を硬化性組成物の表面に重ね、スライドガラス基板側の高圧水銀ランプから紫外線を露光量:1000mJ/cm2で照射し、硬化物層を形成した後、石英ガラス基板を硬化物層から剥離した。硬化物層の表面をエタノールで洗浄し、乾燥させた後、100℃で60分間ベークすることで、表面が平坦な硬化物層(厚さ:3mm)付きのスライドガラス基板を得た。
離型処理を施した石英ガラス基板の表面に硬化性組成物を塗布した際、硬化性組成物の粘度が低いと石英ガラス基板上に組成物が拡がってしまい、シリコンゴムスペーサの高さより硬化性組成物の高さが低くなってしまう。この場合、スライドガラス基板にも硬化性組成物を塗布し、硬化性組成物同士を重なるように石英ガラス基板を重ね、紫外線を照射することで、厚さ3mmの硬化物を得ることができる。
離型処理を施した石英ガラス基板の表面に硬化性組成物を塗布し、硬化性組成物が塗布されていない部分に厚さ3mmのシリコンゴムをスペーサとして設置した。離型処理を施していないスライドガラス基板を硬化性組成物の表面に重ね、スライドガラス基板側の高圧水銀ランプから紫外線を露光量:1000mJ/cm2で照射し、硬化物層を形成した後、石英ガラス基板を硬化物層から剥離した。硬化物層の表面をエタノールで洗浄し、乾燥させた後、100℃で60分間ベークすることで、表面が平坦な硬化物層(厚さ:3mm)付きのスライドガラス基板を得た。
離型処理を施した石英ガラス基板の表面に硬化性組成物を塗布した際、硬化性組成物の粘度が低いと石英ガラス基板上に組成物が拡がってしまい、シリコンゴムスペーサの高さより硬化性組成物の高さが低くなってしまう。この場合、スライドガラス基板にも硬化性組成物を塗布し、硬化性組成物同士を重なるように石英ガラス基板を重ね、紫外線を照射することで、厚さ3mmの硬化物を得ることができる。
<原料>
(モノマー(I))
モノマー(I-1):3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-トリデカフルオロオクチルメタクリレート(旭硝子社製)。
CH2=C(CH3)C(O)O(CH2)2(CF2)6F (I-1)
(モノマー(I))
モノマー(I-1):3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-トリデカフルオロオクチルメタクリレート(旭硝子社製)。
CH2=C(CH3)C(O)O(CH2)2(CF2)6F (I-1)
(モノマー(II))
モノマー(II-1):(3-エチルオキセタン-3-イル)メチルメタクリレート(大阪有機化学工業社製、OXE-30)。
モノマー(II-2):3,4-エポキシシクロヘキシルメチルメタアクリレート(ダイセル社製、サイクロマーM100)。
モノマー(II-1):(3-エチルオキセタン-3-イル)メチルメタクリレート(大阪有機化学工業社製、OXE-30)。
モノマー(II-2):3,4-エポキシシクロヘキシルメチルメタアクリレート(ダイセル社製、サイクロマーM100)。
モノマー(II-3):4-ヒドロキシブチルメタクリレートグリシジルエーテルの合成。
1Lの3つ口フラスコに、1,4ブタンジオールの123.0g、エピクロロヒドリンの500.0gを仕込み、撹拌しながら150mmHgに減圧した。内温を61~65℃に保ちながら、48%水酸化ナトリウム水溶液の120gを4時間かけて滴下し、滴下終了後さらに1時間撹拌した。その間、1時間ごとに留出した水層を除去し、有機層を反応液に戻して反応を続けた。室温に戻し、イオン交換水の300gを加えて30分間撹拌した後、水層を抽出した。ロータリーエバポレーターで未反応のエピクロロヒドリンを除去した後、トルエンで1回、酢酸エチルで2回抽出し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:酢酸エチル/ヘキサン=1/1)で精製を行い、4-(2,3-エポキシプロポキシ)ブタノールの75.7gを得た。
500mLの3つ口フラスコに、4-(2,3-エポキシプロポキシ)ブタノールの30.0g、トリエチルアミンの31.3g、テトラヒドロフランの100mLを仕込み、撹拌しながら氷浴で10℃以下に冷却した。メタクリル酸無水物の38.2gを5分かけて滴下した後、10℃以下で1時間撹拌し、室温に戻しさらに1晩撹拌した。ジエチルエーテルの100mL、飽和塩化アンモニウム水溶液の100mLを加え、30分間撹拌した。その後、有機層を抽出し、飽和食塩水、飽和重層水、飽和食塩水の順番で洗浄した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:酢酸エチル/ヘキサン=1/10)で精製を行い、モノマー(II-3)の20.3gを得た。得られたモノマー(II-3)について1H-NMRで同定を行った。
1H-NMR(アセトン-d6、テトラメチルシラン(TMS)、300MHz):6.05(s、1H of C(CH3)=CH2)、5.59(s、1H of C(CH3)=CH2)、4.14(t、2H of CH2-O-CO)、3.68(dd、1H of O-CH2-CH(O)CH2)、3.50(q、2H of CH2-CH2-O-CH2)、3.28(dd、1H of O-CH2-CH(O)CH2)、3.05(m、1H of CH(O)CH2)、2.69(dd、1H of CH(O)CH2)、2.51(dd、1H of CH(O)CH2)、1.90(s、3H
of C(CH3)=CH2)、1.70(m、4H of CH2-CH2-CH2-CH2)
500mLの3つ口フラスコに、4-(2,3-エポキシプロポキシ)ブタノールの30.0g、トリエチルアミンの31.3g、テトラヒドロフランの100mLを仕込み、撹拌しながら氷浴で10℃以下に冷却した。メタクリル酸無水物の38.2gを5分かけて滴下した後、10℃以下で1時間撹拌し、室温に戻しさらに1晩撹拌した。ジエチルエーテルの100mL、飽和塩化アンモニウム水溶液の100mLを加え、30分間撹拌した。その後、有機層を抽出し、飽和食塩水、飽和重層水、飽和食塩水の順番で洗浄した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:酢酸エチル/ヘキサン=1/10)で精製を行い、モノマー(II-3)の20.3gを得た。得られたモノマー(II-3)について1H-NMRで同定を行った。
1H-NMR(アセトン-d6、テトラメチルシラン(TMS)、300MHz):6.05(s、1H of C(CH3)=CH2)、5.59(s、1H of C(CH3)=CH2)、4.14(t、2H of CH2-O-CO)、3.68(dd、1H of O-CH2-CH(O)CH2)、3.50(q、2H of CH2-CH2-O-CH2)、3.28(dd、1H of O-CH2-CH(O)CH2)、3.05(m、1H of CH(O)CH2)、2.69(dd、1H of CH(O)CH2)、2.51(dd、1H of CH(O)CH2)、1.90(s、3H
of C(CH3)=CH2)、1.70(m、4H of CH2-CH2-CH2-CH2)
(モノマー(III’))
モノマー(III’-1):2―ヒドロキシエチルメタクリレート(東京化成工業社製)。
CH2=C(CH3)C(O)O(CH2)2OH (III’-1)
モノマー(III’-2):α-チオグリセロール(東京化成工業社製)。
HSCH2CH(OH)CH2OH (III’-2)
モノマー(III’-1):2―ヒドロキシエチルメタクリレート(東京化成工業社製)。
CH2=C(CH3)C(O)O(CH2)2OH (III’-1)
モノマー(III’-2):α-チオグリセロール(東京化成工業社製)。
HSCH2CH(OH)CH2OH (III’-2)
(モノマー(X))
モノマー(X-1):メタクリロイルオキシエトキシエチルイソシアネート(昭和電工社製、カレンズMOI-EG(商品名))。
CH2=C(CH3)C(O)O(CH2)2O(CH2)2NCO (X-1)
モノマー(X-1):メタクリロイルオキシエトキシエチルイソシアネート(昭和電工社製、カレンズMOI-EG(商品名))。
CH2=C(CH3)C(O)O(CH2)2O(CH2)2NCO (X-1)
(熱重合開始剤)
熱重合開始剤:2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)(東京化成工業社製)。
熱重合開始剤:2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)(東京化成工業社製)。
(含フッ素モノマー)
モノマー(F-1):3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-トリデカフルオロオクチルメタクリレート(旭硝子社製)(モノマー(I-1)と同じ)。
CH2=C(CH3)C(O)O(CH2)2(CF2)6F (F-1)
モノマー(F-1):3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-トリデカフルオロオクチルメタクリレート(旭硝子社製)(モノマー(I-1)と同じ)。
CH2=C(CH3)C(O)O(CH2)2(CF2)6F (F-1)
モノマー(F-2):1H,1H,8H,8H-ドデカフルオロ-1,8-オクタンジオールジアクリレートの合成。
1Lの3つ口フラスコに、1H,1H,8H,8H-ドデカフルオロ-1,8―オクタンジオールの90.0g、トリエチルアミンの55.3g、テトラヒドロフランの1200mLを仕込み、撹拌しながら氷浴で10℃以下に冷却した。アクリロイルクロライドの49.5gを2時間かけて滴下した後、10℃以下で5時間撹拌し、室温に戻しさらに1晩撹拌した。テトラヒドロフランを留去した後、塩酸(1M)の300mL、酢酸エチルの300mLを加え、30分間撹拌した。その後、有機層を抽出し、飽和食塩水、飽和重層水、飽和食塩水の順番で洗浄した。有機層から酢酸エチルを留去し、残った液体にシリカゲルカラム精製(展開溶媒:酢酸エチル/ヘキサン=1/4)を行い、無色透明のモノマー(F-2)の95.9gを得た。収率は82%であった。得られたモノマー(F-2)について1H-NMRで同定を行った。
1H-NMR(クロロホルム-d1、テトラメチルシラン(TMS)、300MHz):6.52(d、2H of CH=CH2)、6.17(dd、2H of CH=CH2)、5.98(d、2H of CH=CH2)、4.66(t、4H of CH2)。
1H-NMR(クロロホルム-d1、テトラメチルシラン(TMS)、300MHz):6.52(d、2H of CH=CH2)、6.17(dd、2H of CH=CH2)、5.98(d、2H of CH=CH2)、4.66(t、4H of CH2)。
モノマー(F-3):1H,1H,2H,2H,9H,9H,10H,10H-ドデカフルオロ-1,10-デカンジオールジアクリレートの合成。
1Lの3つ口フラスコに、1H,1H,2H,2H,9H,9H,10H,10H-ドデカフルオロ-1,10-デカンジオールの20.0g、トリエチルアミンの11.4g、テトラヒドロフランの250mLを仕込み、撹拌しながら氷浴で10℃以下に冷却した。アクリロイルクロライドの10.2gを30分間かけて滴下した後、10℃以下で3時間撹拌し、室温に戻しさらに1晩撹拌した。塩酸(1M)の200mL、酢酸エチルの100mLを加え、さらに30分間撹拌した。その後、有機層を抽出し、飽和食塩水、飽和重層水、飽和食塩水の順番で洗浄した。有機層から、酢酸エチルを留去し、残った液体にシリカゲルカラム精製(展開溶媒:酢酸エチル/ヘキサン=1/4)を行い、無色透明のモノマー(F-3)の19.1gを得た。収率は75%であった。得られたモノマー(F-3)について1H-NMRで同定を行った。
1H-NMR(アセトン-d6、テトラメチルシラン(TMS)、300MHz):6.41(d、2H of CH=CH2)、6.16(dd、2H of CH=CH2)、5.91(d、2H of CH=CH2)、4.50(t、4H of O-CH2)、2.67(t、4H of CH2-CF2)。
1H-NMR(アセトン-d6、テトラメチルシラン(TMS)、300MHz):6.41(d、2H of CH=CH2)、6.16(dd、2H of CH=CH2)、5.91(d、2H of CH=CH2)、4.50(t、4H of O-CH2)、2.67(t、4H of CH2-CF2)。
モノマー(F-4):1H,1H,10H,10H-ヘキサデカフルオロ-1,10-デカンジオールジアクリレートの合成。
1Lの3つ口フラスコに、1H,1H,10H,10H-ヘキサデカフルオロ-1,10-デカンジオールの20.0g、トリエチルアミンの9.6g、テトラヒドロフランの100mLを仕込み、撹拌しながら氷浴で10℃以下に冷却した。アクリロイルクロライドの8.0gを30分間かけて滴下した後、10℃以下で3時間撹拌し、室温に戻しさらに1晩撹拌した。塩酸(1M)の200mL、酢酸エチルの100mLを加え、さらに30分間撹拌した。その後、有機層を抽出し、飽和食塩水、飽和重層水、飽和食塩水の順番で洗浄した。有機層から、酢酸エチルを留去し、残った液体にシリカゲルカラム精製(展開溶媒:酢酸エチル/ヘキサン=1/4)を行い、無色透明のモノマー(F-4)の21.9gを得た。収率は89%であった。得られたモノマー(F-4)について1H-NMRで同定を行った。
1H-NMR(クロロホルム-d1、テトラメチルシラン(TMS)、300MHz):6.51(d、2H of CH=CH2)、6.16(dd、2H of CH=CH2)、5.96(d、2H of CH=CH2)、4.65(t、4H of CH2)。
1H-NMR(クロロホルム-d1、テトラメチルシラン(TMS)、300MHz):6.51(d、2H of CH=CH2)、6.16(dd、2H of CH=CH2)、5.96(d、2H of CH=CH2)、4.65(t、4H of CH2)。
モノマー(F-5):1H,1H,6H,6H-オクタフルオロ-1,6-ヘキサンジオールジアクリレートの合成。
1Lの3つ口フラスコに、1H,1H,6H,6H-オクタフルオロ-1,6-ヘキサンジオールの15.0g、トリエチルアミンの12.7g、テトラヒドロフランの100mLを仕込み、撹拌しながら氷浴で10℃以下に冷却した。アクリロイルクロライドの10.6gを30分間かけて滴下した後、10℃以下で3時間撹拌し、室温に戻しさらに1晩撹拌した。塩酸水溶液(1M)の200mL、酢酸エチルの100mLを加え、さらに30分間撹拌した。その後、有機層を抽出し、飽和食塩水、飽和重層水、飽和食塩水の順番で洗浄した。有機層から、酢酸エチルを留去し、残った液体にシリカゲルカラム精製(展開溶媒:酢酸エチル/ヘキサン=1/4)を行い、無色透明のモノマー(F-5)の15.9gを得た。収率は75%であった。得られたモノマー(F-5)を1H-NMRで同定を行った。
1H-NMR(クロロホルム-d1、テトラメチルシラン(TMS)、300MHz):6.51(d、2H of CH=CH2)、6.19(dd、2H of CH=CH2)、5.98(d、2H of CH=CH2)、4.65(t、4H of CH2)。
1H-NMR(クロロホルム-d1、テトラメチルシラン(TMS)、300MHz):6.51(d、2H of CH=CH2)、6.19(dd、2H of CH=CH2)、5.98(d、2H of CH=CH2)、4.65(t、4H of CH2)。
(非フッ素系モノマー)
モノマー(M-1):トリシクロデカンジメタノールジアクリレート(新中村化学工業社製、NKエステルA-DCP)。
モノマー(M-2):イソボルニルアクリレート(共栄社化学社製、ライトアクリレートIB-XA)。
モノマー(M-3):ポリエチレングリコールジアクリレート(新中村化学工業社製、NKエステルA-200)。
モノマー(M-1):トリシクロデカンジメタノールジアクリレート(新中村化学工業社製、NKエステルA-DCP)。
モノマー(M-2):イソボルニルアクリレート(共栄社化学社製、ライトアクリレートIB-XA)。
モノマー(M-3):ポリエチレングリコールジアクリレート(新中村化学工業社製、NKエステルA-200)。
(光酸発生剤)
(P-1):トリアリールスルホニウム塩系光酸発生剤(サンアプロ社製、CPI―210S)。
(P-2):トリ-p-トリルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート(東京化成工業社製)。
(P-1):トリアリールスルホニウム塩系光酸発生剤(サンアプロ社製、CPI―210S)。
(P-2):トリ-p-トリルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート(東京化成工業社製)。
(光ラジカル重合開始剤)
2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオフェノン(東京化成工業社製)。
2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオフェノン(東京化成工業社製)。
<含フッ素ポリマー(A)の製造>
(製造例1)
含フッ素ポリマー(A-1)の製造:
還流冷却管、窒素導入管を備えた二つ口フラスコ中に、モノマー(I-1)の31.6g、モノマー(II-1)の13.5g、熱重合開始剤の0.54gおよび2-ブタノン(MEK)の405gを仕込み、窒素置換した後、50℃に加熱し、24時間撹拌した。薄層クロマトグラフィ(TLC)によりモノマーが消費されていることを確認した後、70℃まで昇温し、30分間撹拌した。全量がおよそ100gになるまで濃縮した後、室温まで冷却し、得られた反応液をメタノールの1Lに加え、固体を析出させて回収した。さらに、得られた固体をMEKの15gに溶解し、メタノールの1Lに加え、再度固体を析出させて回収し、真空乾燥して含フッ素ポリマー(A-1)を得た。結果を表1および表2に示す。
(製造例1)
含フッ素ポリマー(A-1)の製造:
還流冷却管、窒素導入管を備えた二つ口フラスコ中に、モノマー(I-1)の31.6g、モノマー(II-1)の13.5g、熱重合開始剤の0.54gおよび2-ブタノン(MEK)の405gを仕込み、窒素置換した後、50℃に加熱し、24時間撹拌した。薄層クロマトグラフィ(TLC)によりモノマーが消費されていることを確認した後、70℃まで昇温し、30分間撹拌した。全量がおよそ100gになるまで濃縮した後、室温まで冷却し、得られた反応液をメタノールの1Lに加え、固体を析出させて回収した。さらに、得られた固体をMEKの15gに溶解し、メタノールの1Lに加え、再度固体を析出させて回収し、真空乾燥して含フッ素ポリマー(A-1)を得た。結果を表1および表2に示す。
(製造例2)
含フッ素ポリマー(A-2)の製造:
モノマー(I-1)の量を30.9gに変更し、モノマー(II-1)の代わりにモノマー(II-2)の14.1gを用い、熱重合開始剤の量を0.53gに変更した以外は、製造例1と同様にして、含フッ素ポリマー(A-2)を得た。結果を表1および表2に示す。
含フッ素ポリマー(A-2)の製造:
モノマー(I-1)の量を30.9gに変更し、モノマー(II-1)の代わりにモノマー(II-2)の14.1gを用い、熱重合開始剤の量を0.53gに変更した以外は、製造例1と同様にして、含フッ素ポリマー(A-2)を得た。結果を表1および表2に示す。
(製造例3)
含フッ素ポリマー(A-3)の製造:
モノマー(I-1)の量を30.1gに変更し、モノマー(II-1)の代わりにモノマー(II-3)の14.9gを用い、熱重合開始剤の量を0.52gに変更した以外は、製造例1と同様にして、含フッ素ポリマー(A-3)を得た。結果を表1および表2に示す。
含フッ素ポリマー(A-3)の製造:
モノマー(I-1)の量を30.1gに変更し、モノマー(II-1)の代わりにモノマー(II-3)の14.9gを用い、熱重合開始剤の量を0.52gに変更した以外は、製造例1と同様にして、含フッ素ポリマー(A-3)を得た。結果を表1および表2に示す。
(製造例4)
含フッ素ポリマー(A-4)の製造:
還流冷却管、窒素導入管を備えた二つ口フラスコ中に、モノマー(I-1)の30.0g、モノマー(II-1)の14.9g、モノマー(III’-1)の4.5g、モノマー(III’-2)の5.0g、熱重合開始剤の0.57gおよびMEKの127gを仕込み、窒素置換した後、50℃に加熱し、24時間撹拌した。薄層クロマトグラフィ(TLC)によりモノマーが消費されていることを確認した後、70℃まで昇温し、30分間撹拌した。全量がおよそ100gになるまで濃縮した後、室温まで冷却し、得られた反応液をヘキサンの1Lに加え、粘稠体を析出させて回収した。さらに、得られた粘稠体をMEKの15gに溶解し、ヘキサンの1Lに加え、再度粘稠体を析出させて回収し、真空乾燥して含フッ素ポリマー(A-4)の前駆体を得た。質量平均分子量(Mw)は1,900であった。
含フッ素ポリマー(A-4)の製造:
還流冷却管、窒素導入管を備えた二つ口フラスコ中に、モノマー(I-1)の30.0g、モノマー(II-1)の14.9g、モノマー(III’-1)の4.5g、モノマー(III’-2)の5.0g、熱重合開始剤の0.57gおよびMEKの127gを仕込み、窒素置換した後、50℃に加熱し、24時間撹拌した。薄層クロマトグラフィ(TLC)によりモノマーが消費されていることを確認した後、70℃まで昇温し、30分間撹拌した。全量がおよそ100gになるまで濃縮した後、室温まで冷却し、得られた反応液をヘキサンの1Lに加え、粘稠体を析出させて回収した。さらに、得られた粘稠体をMEKの15gに溶解し、ヘキサンの1Lに加え、再度粘稠体を析出させて回収し、真空乾燥して含フッ素ポリマー(A-4)の前駆体を得た。質量平均分子量(Mw)は1,900であった。
還流冷却管、窒素導入管を備えた二つ口フラスコ中に、含フッ素ポリマー(A-4)の前駆体の45.0g、ジラウリル酸ジブチル錫(DBTDL)の6.6mg、ジブチルヒドロキシトルエン(BHT)の185mg、モノマー(X-1)の21.0g、MEKの255gを仕込み、窒素置換した後、40℃に加熱し、24時間撹拌した。FT-IRによってイソシアネート由来ピーク(2250cm-1付近)が消失していることを目安とし、モノマー(X-1)が消費されていることを確認した後、70℃まで昇温し、30分間撹拌した。全量がおよそ100gになるまで濃縮した後、室温まで冷却し、得られた反応液をヘキサン1Lに加え、粘稠体を析出させて回収した。さらに、得られた粘稠体をMEKの15gに溶解し、ヘキサンの1Lに加え、再度粘稠体を析出させて回収し、真空乾燥して含フッ素ポリマー(A-4)を得た。結果を表1および表2に示す。
(製造例5)
含フッ素ポリマー(A-5)の製造:
モノマー(II-1)の代わりにモノマー(II-2)の15.9gを用いた以外は、製造例4と同様にして、含フッ素ポリマー(A-5)の前駆体を得た。質量平均分子量(Mw)は2,000であった。
含フッ素ポリマー(A-4)の前駆体の代わりに含フッ素ポリマー(A-5)の前駆体の45.0gを用い、DBTDLの量を6.5mgに変更し、BHTの量を182mgに変更し、モノマー(X-1)の量を20.6gに変更した以外は、製造例4と同様にして、含フッ素ポリマー(A-5)を得た。結果を表1および表2に示す。
含フッ素ポリマー(A-5)の製造:
モノマー(II-1)の代わりにモノマー(II-2)の15.9gを用いた以外は、製造例4と同様にして、含フッ素ポリマー(A-5)の前駆体を得た。質量平均分子量(Mw)は2,000であった。
含フッ素ポリマー(A-4)の前駆体の代わりに含フッ素ポリマー(A-5)の前駆体の45.0gを用い、DBTDLの量を6.5mgに変更し、BHTの量を182mgに変更し、モノマー(X-1)の量を20.6gに変更した以外は、製造例4と同様にして、含フッ素ポリマー(A-5)を得た。結果を表1および表2に示す。
(製造例6)
含フッ素ポリマー(A-6)の製造:
モノマー(II-1)の代わりにモノマー(II-2)の15.9gを用い、モノマー(III’-1)の量を7.5gに変更し、モノマー(III’-2)の量を2.5gに変更し、熱重合開始剤の量を0.29gに変更し、MEKの量を131gに変更した以外は、製造例4と同様にして、含フッ素ポリマー(A-6)の前駆体を得た。質量平均分子量(Mw)は3,100であった。
含フッ素ポリマー(A-4)の前駆体の代わりに含フッ素ポリマー(A-6)の前駆体の46.7gを用い、DBTDLの量を11mgに変更し、BHTの量を153mgに変更し、モノマー(X-1)の量を17.3gに変更し、MEKの量を265gに変更した以外は、製造例4と同様にして、含フッ素ポリマー(A-6)を得た。結果を表1および表2に示す。
含フッ素ポリマー(A-6)の製造:
モノマー(II-1)の代わりにモノマー(II-2)の15.9gを用い、モノマー(III’-1)の量を7.5gに変更し、モノマー(III’-2)の量を2.5gに変更し、熱重合開始剤の量を0.29gに変更し、MEKの量を131gに変更した以外は、製造例4と同様にして、含フッ素ポリマー(A-6)の前駆体を得た。質量平均分子量(Mw)は3,100であった。
含フッ素ポリマー(A-4)の前駆体の代わりに含フッ素ポリマー(A-6)の前駆体の46.7gを用い、DBTDLの量を11mgに変更し、BHTの量を153mgに変更し、モノマー(X-1)の量を17.3gに変更し、MEKの量を265gに変更した以外は、製造例4と同様にして、含フッ素ポリマー(A-6)を得た。結果を表1および表2に示す。
(製造例7)
含フッ素ポリマー(A-7)の製造:
モノマー(I-1)の量を35.0gに変更し、モノマー(II-1)の量を10.0gに変更し、熱重合開始剤の量を0.50gの変更した以外は、製造例1と同様にして、含フッ素ポリマー(A-7)を得た。結果を表1および表2に示す。
含フッ素ポリマー(A-7)の製造:
モノマー(I-1)の量を35.0gに変更し、モノマー(II-1)の量を10.0gに変更し、熱重合開始剤の量を0.50gの変更した以外は、製造例1と同様にして、含フッ素ポリマー(A-7)を得た。結果を表1および表2に示す。
(製造例8)
含フッ素ポリマー(A-8)の製造:
モノマー(II-1)の14.9gをモノマー(II-2)の12.1gに変更し、モノマー(III’-1)の量を5.5gに変更し、モノマー(III’-2)の量を2.1gに変更し、熱重合開始剤の量を0.24gに変更した以外は、製造例4と同様にして、含フッ素ポリマー(A-8)の前駆体を得た。質量平均分子量(Mw)は2,000であった。
含フッ素ポリマー(A-4)の前駆体の代わりに含フッ素ポリマー(A-8)の前駆体の40.0gを用い、DBTDLの量を4.1mgに変更し、BHTの量を115mgに変更し、モノマー(X-1)の量を13.0gに変更した以外は、製造例4と同様にして、含フッ素ポリマー(A-8)を得た。結果を表1および表2に示す。
含フッ素ポリマー(A-8)の製造:
モノマー(II-1)の14.9gをモノマー(II-2)の12.1gに変更し、モノマー(III’-1)の量を5.5gに変更し、モノマー(III’-2)の量を2.1gに変更し、熱重合開始剤の量を0.24gに変更した以外は、製造例4と同様にして、含フッ素ポリマー(A-8)の前駆体を得た。質量平均分子量(Mw)は2,000であった。
含フッ素ポリマー(A-4)の前駆体の代わりに含フッ素ポリマー(A-8)の前駆体の40.0gを用い、DBTDLの量を4.1mgに変更し、BHTの量を115mgに変更し、モノマー(X-1)の量を13.0gに変更した以外は、製造例4と同様にして、含フッ素ポリマー(A-8)を得た。結果を表1および表2に示す。
(製造例9)
含フッ素ポリマー(A-9)の製造:
モノマー(I-1)の量を18.0gに変更し、モノマー(II-1)の量を22.0gに変更し、熱重合開始剤の量を0.58gの変更した以外は、製造例1と同様にして、含フッ素ポリマー(A-9)を得た。結果を表1および表2に示す。
含フッ素ポリマー(A-9)の製造:
モノマー(I-1)の量を18.0gに変更し、モノマー(II-1)の量を22.0gに変更し、熱重合開始剤の量を0.58gの変更した以外は、製造例1と同様にして、含フッ素ポリマー(A-9)を得た。結果を表1および表2に示す。
*2:モノマー(I)、(II)、(III’)の総物質量に対する物質量。
(例1~18)
表3に記載の各成分を配合組成(数値は質量%)にしたがって配合し、ミックスローターで撹拌、混合することで均一で透明な硬化性組成物を得た。評価結果を表4に示す。
表3に記載の各成分を配合組成(数値は質量%)にしたがって配合し、ミックスローターで撹拌、混合することで均一で透明な硬化性組成物を得た。評価結果を表4に示す。
例1~13は、含フッ素ポリマー(A)を11質量%以上含むため、モールド基材との密着性が高く、また被転写材料の硬化物との離型性にも優れていた。
例14~16は、含フッ素ポリマー(A)の含有量が10質量%以下であるため、モールド基材との密着性に劣り、剥離強度の測定の際にスライドガラス基板の表面から硬化物層の一部が剥がれた。
例14~16は、含フッ素ポリマー(A)の含有量が10質量%以下であるため、モールド基材との密着性に劣り、剥離強度の測定の際にスライドガラス基板の表面から硬化物層の一部が剥がれた。
例17は、硬化性モノマーのフッ素含有率が1質量%未満であるため、硬化性モノマーと含フッ素ポリマー(A)との相溶性が悪く、含フッ素ポリマー(A)の割合が10質量%でも相溶させることができなかった。相溶性が悪かったため、評価用試験体の作製を行うことができなかった。
例18は、硬化性モノマーのフッ素含有率が1質量%未満であるため、硬化性モノマーと含フッ素ポリマー(A)とを相溶させるために、含フッ素ポリマー(A)の含有量を5質量%にする必要があった。含フッ素ポリマー(A)の含有量が10質量%以下であるため、モールド基材との密着性に劣り、剥離強度の測定の際にスライドガラス基板の表面から硬化物層が剥がれた。
例18は、硬化性モノマーのフッ素含有率が1質量%未満であるため、硬化性モノマーと含フッ素ポリマー(A)とを相溶させるために、含フッ素ポリマー(A)の含有量を5質量%にする必要があった。含フッ素ポリマー(A)の含有量が10質量%以下であるため、モールド基材との密着性に劣り、剥離強度の測定の際にスライドガラス基板の表面から硬化物層が剥がれた。
例1~5、10~13、16は、粘度が0.1Pa・s以上であるものの、1.0Pa・s以下で硬化性組成物が広がりやすいため、石英ガラス基板だけでなく、スライドガラス基板上にも硬化性組成物を塗布することで、厚さ3mmの硬化物を作製することができた。
例6~9は、粘度が2.0Pa・s以上であるため、石英ガラス基板上に硬化性組成物を塗布するだけで、厚さ3mmの硬化物を得ることができた。
例14、15、18は、粘度が0.1Pa・s未満であるため、石英ガラス基板上でもスライドガラス基板上でも硬化性組成物が広がり、硬化性組成物同士を重ねても厚さ3mmの硬化物は作製できなかった。
例6~9は、粘度が2.0Pa・s以上であるため、石英ガラス基板上に硬化性組成物を塗布するだけで、厚さ3mmの硬化物を得ることができた。
例14、15、18は、粘度が0.1Pa・s未満であるため、石英ガラス基板上でもスライドガラス基板上でも硬化性組成物が広がり、硬化性組成物同士を重ねても厚さ3mmの硬化物は作製できなかった。
本発明のインプリント用レプリカモールドは、光学素子、ディスプレイ用光学部材(反射防止部材、指紋付着抑止部材等)、バイオチップ、マイクロリアクターチップ、記録メディア、触媒担持体、半導体デバイス等の製造におけるエッチングマスク用のレジスト付きの基板等の製造に用いられるインプリント用モールドとして有用である。
なお、2017年3月23日に出願された日本特許出願2017-056838号の明細書、特許請求の範囲、図面および要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。
なお、2017年3月23日に出願された日本特許出願2017-056838号の明細書、特許請求の範囲、図面および要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。
10 マスターモールド、 12 微細パターン、 20 インプリント用硬化性組成物、 30 モールド基材、 40 インプリント用レプリカモールド、 42 硬化物層、 44 微細パターン、 50 被転写材料、 60 基材、 70 微細パターンを表面に有する物品、 72 硬化物層、 74 微細パターン。
Claims (14)
- 下式で表されるモノマー(I)に基づく構成単位(a)および酸素原子を有するカチオン重合性反応基を有する構成単位(b)(ただし、前記構成単位(a)を除く。)を有する含フッ素ポリマーと、光酸発生剤とを含み、
前記含フッ素ポリマーの割合が、インプリント用硬化性組成物の100質量%のうち、11~89質量%である、インプリント用硬化性組成物。
CH2=C(R1)C(O)OR2Rf (I)
ただし、R1は、水素原子、メチル基またはハロゲン原子であり、R2は、フッ素原子を有さない2価の連結基であり、Rfは、炭素数2~6のフルオロアルキル基、または炭素原子間にエーテル性酸素原子を有する炭素数2~6のフルオロアルキル基であり、Rfは、R2に結合する炭素原子が少なくとも1つのフッ素原子を有する。 - 前記構成単位(b)の含有量が、前記構成単位(a)の100質量部に対して、10~150質量部である、請求項1に記載のインプリント用硬化性組成物。
- 前記含フッ素ポリマーの質量平均分子量が、1,000~50,000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。
- 前記含フッ素ポリマーが、ペンダント基にエチレン性二重結合を有する構成単位(c)をさらに有する、請求項1~3のいずれか一項に記載のインプリント用硬化性組成物。
- 25℃における粘度が、0.1Pa・s以上である、請求項1~4のいずれか一項に記載のインプリント用硬化性組成物。
- 前記含フッ素ポリマーのフッ素含有率が、22質量%以上である、請求項1~5のいずれか一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フッ素含有率が、5質量%以上である、請求項1~6のいずれか一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が、硬化性モノマーをさらに含み、
前記硬化性モノマーが、含フッ素モノマーを含む、請求項1~7のいずれか一項に記載のインプリント用硬化性組成物。 - 前記硬化性モノマーのフッ素含有率が、1質量%以上である、請求項8に記載のインプリント用硬化性組成物。
- モールド基材と、前記モールド基材の表面に形成された、微細パターンを表面に有する硬化物層とを有し、
前記硬化物層が、請求項1~9のいずれか一項に記載のインプリント用硬化性組成物の硬化物からなる、インプリント用レプリカモールド。 - 前記モールド基材が、ガラスである、請求項10に記載のインプリント用レプリカモールド。
- 前記モールド基材が、石英ガラスである、請求項10に記載のインプリント用レプリカモールド。
- 請求項10~12のいずれか一項に記載のインプリント用レプリカモールドを製造する方法であり、
微細パターンを表面に有するマスターモールドと前記モールド基材との間に、前記マスターモールドの微細パターンが前記インプリント用硬化性組成物に接するように、前記インプリント用硬化性組成物を挟持し、
前記インプリント用硬化性組成物を硬化させて硬化物層を形成し、
前記硬化物層と前記マスターモールドとを分離する、インプリント用レプリカモールドの製造方法。 - 基材と、前記基材の表面に形成された、微細パターンを表面に有する硬化物層とを有する、微細パターンを表面に有する物品を製造する方法であり、
請求項10~12のいずれか一項に記載のインプリント用レプリカモールドと前記基材との間に、前記インプリント用レプリカモールドの微細パターンが被転写材料に接するように、前記被転写材料を挟持し、
前記被転写材料を硬化させて硬化物層を形成し、
前記硬化物層と前記インプリント用レプリカモールドとを分離する、微細パターンを表面に有する物品の製造方法。
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